摘要 本次畢業(yè)設計的是手扶拖拉機的副變速撥叉加工工藝及夾具設計。手扶拖拉機的副變速機構，它由變速撥桿、變速桿、副變速拉桿、副變速撥桿、副變速撥叉、副變速齒輪組成，變速桿外端連有變速手柄，副變速拉桿的內(nèi)端連有副變速撥桿，該副變速撥桿卡在副變速撥叉的凹槽內(nèi)，副變速撥叉套裝在副撥叉軸上，副變速撥叉的撥爪卡在副變速齒輪的凹槽內(nèi)，副變速齒輪和制動齒輪及軸承一同安裝在副變速軸上。 通過此次設計，我再次學習了怎樣制定工藝方案和夾具的設計，另外在此次設計中還學到了如何確定毛坯的材料及毛坯的制造方式和涉及到的相關計算問題，讓我對大學四年的所學知識有機會全面系統(tǒng)的學習運用，為今后從事工作打下了良好的基礎。關鍵詞：副變速撥叉；工藝；夾具；設計AbstractThis graduation design is the auxiliary gearbox of walking tractor forkprocessing technology and fixture design.Sub transmission mechanism of walking tractor, which is composed of a gear shift lever, the gear lever, auxiliary transmission rod, auxiliary transmission lever, auxiliary transmission component fork, side gear,transmission rod is connected with the gear handle, auxiliary transmission of the inner end of the pull rod connected with the auxiliary gear shift lever, the secondary gear shift lever locking groove theauxiliary gear shift fork, side shift fork is sheathed on the side fork shaft,finger side gear shift fork stuck in grooves in the side gears, side gearand brake gear and bearing were installed on a pair of transmission shaft.Through this design, I learned how to make again design process andfixture, also in this design but also learned how to determine the manufacture material and blank blank and related computational issues involved, let me have the opportunity to learn to use four years of university knowledge systematically, for in the future work has laid a good foundation.Keywords: the secondary gear shifter; technology; fixture design;目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 機械加工工藝的意義11.2 夾具制造的背景與意義11.3 工藝及夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2第2章 副變速撥叉加工工藝規(guī)程設計42.1 零件的分析42.1.1 零件的作用42.1.2 零件的設計圖樣42.1.3 零件的工藝分析52.2 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型52.3 選擇毛坯的制造形式，繪制毛坯圖62.3.1 選擇毛坯62.3.2 確定加工余量和毛坯尺寸72.3.3 鑄件毛坯圖82.4 工藝規(guī)程設計82.4.1 定位基準的選擇82.4.2 零件加工面加工方法的選擇92.4.3 制訂工藝路線102.4.4 工藝方案的比較與分析122.4.5 選擇加工設備與工藝裝備132.4.6 確定加工余量，工序尺寸及公差152.5 確定切削用量及切削時間162.5.1 粗銑左端面162.5.2 鉆孔至172.5.3 拉孔至14mm182.5.4 粗銑右端面192.5.5 粗銑叉腳兩側(cè)面202.5.6 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)212.5.7 銑槽232.5.8 鉆小孔242.5.9 半精銑叉腳兩側(cè)面25第3章 專用鉆床夾具設計273.1 明確設計任務、設計分析原始材料273.1.1 加工工件的零件圖273.1.2 撥叉工件的主要加工工藝過程273.1.3 設計任務書273.1.4 工序簡圖273.1.5 分析原始資料283.2 確定夾具的結(jié)構方案283.2.1 確定夾具的定位方式283.2.2 選擇定位元件，設計定位裝置293.2.3 分析計算定位誤差303.2.4 確定工件的夾緊裝置303.2.5 計算切削力夾緊力313.2.6 確定導向元件333.2.7 確定其他結(jié)構333.3 繪制夾具結(jié)構草圖333.4 夾具精度分析333.5 繪制夾具總裝圖343.6 繪制夾具零件圖343.7 夾具的維護措施34參考文獻35結(jié)束語36致 謝37附錄38- 42 -第1章 緒論1.1 機械加工工藝的意義 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝流程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車、鉗工、銑床等等，每個步驟就要有詳細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣?？偟膩碚f，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。1.2 夾具制造的背景與意義 機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是保證機械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。 在機床制造或修理中，常常遇到在圓柱上橫穿孔的工件，這些工件的孔或螺紋孔的中心線不相交，需在車好圓柱后裝配，畫好孔的位置線，在按線加工孔或螺紋。以前當工件畫好線后，用四爪卡盤按線進行安裝，再加工內(nèi)孔。在校正的過程中，調(diào)整夾在圓柱面上的兩爪時，工件產(chǎn)生滾動，使劃線孔的中心線產(chǎn)生角度位移，很難將工件校正，而產(chǎn)生加工廢品。為此人們設計制造了夾具，通過30年的使用，效果很好。夾具的制造在機械加工工藝中有著很重要的意義，從其作用和地位兩方面可以得知機。床夾具在機械加工中起著十分重要的作用，歸納起來，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1. 縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本。 2. 保證加工精度穩(wěn)定加工質(zhì)量。 3. 降低對工人的技術要求，減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。 4. 擴大機床的工藝范圍，實行一機多能。 5. 在自動化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。 機床夾具在工藝系統(tǒng)中的地位：夾具的質(zhì)量影響零件的質(zhì)量，其整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產(chǎn)生著非常特殊的影響。當夾具的整體剛度遠大于其他環(huán)節(jié)，工件加工的動態(tài)誤差基本上只取決于夾具的制造精度和安裝精度。因此設計夾具時，對夾具的整體剛度應給予足夠重視。如因工藝系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的剛度不足而引起較大的系統(tǒng)動態(tài)誤差時，也可以采取修正夾具定位元件的方法進行補償。這就是夾具的能動作用。 1.3 工藝及夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 二次工業(yè)革命以來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等。不論采用哪種方案，使用高性能的液壓夾具都顯得尤為重要，現(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額。夾具是機械加工不可缺少的部件，而要提高加工工藝過程中的零件定位精度，關鍵在于夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變，從而確保在同一道工序下的加工質(zhì)量一致性。這樣在加工過程中，由于變形造成的廢品率將會大大降低。因此，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展。隨著現(xiàn)進制造技術的發(fā)展和激烈的市場競爭，為了滿足市場要求，目前工藝和夾具的發(fā)展趨勢主要在于： 1. 改進工藝方案，力求在保證加工精度的前提下，簡化加工工藝，減少加工步驟，提高生產(chǎn)效率。 2. 向著自動化、一體化方向發(fā)展，以節(jié)省時間、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和勞動強度，使企業(yè)獲得最大生產(chǎn)利潤。 3. 設計新的機械設備，使零件的加工過程可以在一臺機床上完成。 4. 改進鍛造工藝，在滿足強度及各項要求的前提下，鍛造出與零件更加接近的產(chǎn)品零件的毛坯，減少加工量提高精度。 5. 機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展。 6. 改進夾具裝備技術，使夾具技術朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展。 第2章 副變速撥叉加工工藝規(guī)程設計2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用副變速撥叉是手扶拖拉機變速操縱機構中的一個重要零件。撥叉1以內(nèi)孔安裝在軸2上，叉腳口卡在雙聯(lián)齒輪4的中間，撥動桿5的一端插入的槽中，使撥叉在軸2上軸向移動以帶動雙聯(lián)齒輪滑動，實現(xiàn)速度的變換。滾珠3在彈簧的作用下卡入軸2上的圓弧凹槽中，實現(xiàn)撥叉準確的軸向定位，如圖2.1所示：圖2.1 撥叉的裝配示意圖1撥叉；2軸；3滾珠；4雙聯(lián)齒輪；5撥動桿2.1.2 零件的設計圖樣 零件的設計如圖2.2所示:圖2.2 零件的設計圖2.1.3 零件的工藝分析由零件圖可知，該零件形狀特殊，結(jié)構復雜，屬叉桿類零件。撥叉腳兩端面、變速叉軸孔和兩耳內(nèi)表面是重要工作表面，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。其他表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求，而主要加工表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。2.2 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 計算副變速撥叉零件的年產(chǎn)量：查1可得 N=Qn(1+%+%) (式2.1)式中：零件備品率； 零件廢品率。由任務書可知每年需生產(chǎn)Q為5000臺，零件備品率為4%，零件廢品率為2%，則副變速撥叉零件的年產(chǎn)量為： =50001(1+4%+2%)件/年 =5300件/年已知該產(chǎn)品屬于輕型機械，由1表1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，確定其生產(chǎn)類型為生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) 。2.3 選擇毛坯的制造形式，繪制毛坯圖 2.3.1 選擇毛坯鑄鐵是工程上最常用的金屬材料之一，它的生產(chǎn)設備和工藝簡單，價格便宜，并具有很多優(yōu)良的使用性能和工藝性能。鑄鐵的性能取決于鑄鐵的組織，而常用各類鑄鐵的組織有兩部分組成的，一部分是石墨，另一部分是基體。因為石墨強度、韌性極低，它減小基體的有效截面，并引起應力集中。由于石墨的存在，使鑄鐵具備某些特殊性能：1. 因石墨的存在，造成脆性切削，鑄鐵的切削加工性能優(yōu)異。2. 鑄鐵的鑄造性能良好，鑄件凝固時形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減少鑄件體積的收縮，降低了鑄件中的內(nèi)應力。3. 石墨具有良好的潤滑作用，并能儲存潤滑油，使鑄件有良好的耐磨性能。4. 石墨對振動的傳遞起削弱作用，使鑄鐵有良好的抗振性能。按石墨的形態(tài)，鑄鐵的分類如表2.1所示：表2.1 常用鑄鐵的牌號、性能特點名稱牌號熱處理特點灰口鑄鐵HT+數(shù)字退火（又稱人工時效）、表面淬火熔點低，流動性好，凝固時收縮小，可鑄造形狀復雜的薄壁件，并且具有生產(chǎn)設備簡單、價格便宜、易于切削加工、有一定的耐磨性和減振性等。 蠕墨鑄鐵RuT+數(shù)字退火、正火蠕蟲狀石墨的形態(tài)介于片狀與球狀之間，所以蠕墨鑄鐵的力學性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，其鑄造性能、減振性和導熱性都優(yōu)于球墨鑄鐵，與灰鑄鐵相近?？慑戣T鐵KTZ+數(shù)字退火具有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼。球墨鑄鐵QT+數(shù)字退火、正火、調(diào)質(zhì)和等溫淬火兼有鋼的高強度和灰鑄鐵的優(yōu)良鑄造性能，鑄造性能很好、成本低廉、生產(chǎn)方便，在工業(yè)中用廣泛。依據(jù)表2.1對幾種鑄鐵的特點進行對比，結(jié)合所研究零件的形狀特點確定零件材料為球墨鑄鐵，型號為QT200，零件結(jié)構復雜程度一般，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故確定毛胚為鑄件。查閱資料14可知毛胚的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造，由于孔需加工出，故無需安放型芯，此外，球墨鑄鐵在毛坯鑄造后需進行退火處理，以消除鑄造內(nèi)應力，改善材料的金屬組織和機械加工性能。 2.3.2 確定加工余量和毛坯尺寸 1. 確定加工余量 手扶拖拉機的副變速撥叉的材料為QT200，抗拉強度，采用機器砂型造型，且為批量生產(chǎn)。由1表2.2-3查的，鑄鋼件采用砂型機器造型時，鑄件的尺寸公差為CT8-CT10級，此處選為CT9級。由1表2.2-5選擇加工余量為G級，根據(jù)機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸由1表2.2-4可查得各加工表面余量如表2.2所示： 表2.2 各表面加工余量加工表面加工內(nèi)容加工余量（mm）表面粗糙度工序余量（mm）左端面粗銑312.50叉腳兩側(cè)面粗銑2（一側(cè)）12.51半精銑16.30孔先用鉆頭鉆孔至13.56.30.5拉孔至0.53.20右端面粗銑3250叉腳內(nèi)側(cè)粗銑3（一側(cè)）12.50槽粗銑1412.50孔鉆8.7250 2. 確定毛坯基本尺寸加工表面的的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應加工余量即可，所得毛坯尺寸如表2.3所示：表2.3 毛坯基本尺寸名稱零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm兩端面70676孔14叉腳兩側(cè)6612叉腳內(nèi)側(cè)40634槽14140孔 8.702.3.3 鑄件毛坯圖 零件毛胚圖一般包括鑄造毛胚形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根位置、工藝基準及其他有關技術要求等。根據(jù)主要毛胚尺寸，該鑄件毛胚圖如圖2.3所示： 圖2.3 毛坯圖2.4 工藝規(guī)程設計2.4.1 定位基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。而定位基準又有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1. 精基準的選擇定位基準選擇是影響撥叉加工精度的關鍵因素。內(nèi)孔是撥叉零件的設計基準和裝配基準，加工精度要求相對較高，工作表面對基準孔中心有較高的垂直度要求，為保證主要表面間的相互位置精度要求，應選擇內(nèi)孔為精基準，限制四個自由度，符合基準重合原則。撥叉零件結(jié)構復雜，壁薄剛性差，加工面多，選擇左端面限制移動自由度，符合基準統(tǒng)一原則，且定位可靠，操作簡單方便。位置尺寸50.50.15mm由于基準不重合，可通過工藝尺寸鏈換算，提高前工序的加工精度來實現(xiàn)。在尺寸鏈（圖2.4）中尺寸50.50.15mm為封閉環(huán)，以左端面定位，鉆小孔的工序尺寸為55.50.1mm；以左端面定位，精銑叉腳面的工序尺寸為50.05mm，兩者的加工精度都在IT11級以下。叉腳內(nèi)側(cè)面距離基準孔遠，定位簡單方便，用以限制轉(zhuǎn)動自由度。 2. 粗基準的選擇 選擇基準孔的外圓作為粗基準，可保證不加工的外圓與內(nèi)孔壁厚均勻；選擇叉腳K面作為粗基準限制移動自由度，可是不加工的叉腳面（厚度為5mm）與叉腳加工面（厚度為mm）兩側(cè)對稱；選擇叉腳外側(cè)面為粗基準限制轉(zhuǎn)動自由度，既方便又可靠。圖2.4 工藝尺寸鏈圖2.4.2 零件加工面加工方法的選擇本零件的加工面有：內(nèi)孔、平面以及槽，其材料為QT200，參考相關資料，其各部分加工方法如下：1. 平面的加工平面加工的方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。由于本零件對所加工表面粗糙度要求都不高。由1表1.4-6可知，圓柱右端面的表面粗糙度為Ra25m，該表面可考慮粗車或粗銑，根據(jù)零件的結(jié)構特點，選用粗銑加工方式；圓柱左端面的表面粗糙度Ra為12.5m,故該表面只需進行粗銑。叉腳左右兩側(cè)面：由于表面粗糙度均為Ra6.3m,由1表1.4-8可知，該表面需進行粗銑、半精銑。叉腳內(nèi)側(cè)：由于表面粗糙度均為Ra12.5m，由1表1.4-8可知，該表面只需進行粗銑。2. 孔的加工孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。內(nèi)孔：由于公差等級為9級，且表面粗糙度為Ra3.2m，根據(jù)1表1.4-7，需進行鉆、拉孔?？祝河捎诒砻娲植诙萊a為25m,故只需進行鉆孔即可。 3. 槽的加工一般槽都是銑削、拉削加工。槽：由于公差等級為12級，且表面粗糙度為Ra12.5m,故只需進行粗銑。2.4.3 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以適當夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一 工序 粗銑左端面，工序II 鉆孔至。工序 拉孔。工序 粗銑右端面。工序 校正。 工序VI 粗銑叉腳兩側(cè)面。 工序VII 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)。工序VIII 銑槽。 工序IX 鉆小孔。 工序X 校正。 工序XI 半精銑叉腳兩側(cè)面。 工序XII 鉗工倒角，修毛刺。 工序XIII 總檢入庫。 2. 工藝路線方案二工序 粗銑左端面，工序II 鉆孔至。工序III 拉孔。工序IV 粗銑右端面。工序V 校正。 工序VI 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)。 工序VII 粗銑叉腳兩側(cè)面。工序VIII 銑槽。 工序IX 鉆小孔。 工序X 校正。 工序XI 半精銑叉腳兩側(cè)面。 工序XII 鉗工倒角，修毛刺。 工序XIII 總檢入庫。 3. 工藝路線方案三工序 粗銑左端面工序II 鉆孔至。 工序III 拉孔。工序IV 粗銑右端面。 工序V 校正。工序VI 粗銑叉腳兩側(cè)面。 工序VII 半精銑叉腳兩側(cè)面。 工序VIII 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)。 工序IX 銑槽。 工序X 鉆小孔。 工序XI 校正。 工序XII 鉗工倒角，修毛刺。 工序XIII 總檢入庫。2.4.4 工藝方案的比較與分析上述四個工藝方案的特點在于：方案一第一步是以外圓及K面為基準粗銑左端面，鉆孔至；第二步是拉孔；第三步以內(nèi)孔及左端面為基準，銑右端面、和叉腳兩側(cè)；第四步是以叉腳左側(cè)H面、外側(cè)面及內(nèi)孔為定位基準粗銑叉腳內(nèi)側(cè)；第五步是以內(nèi)孔及左端面、叉腳內(nèi)右側(cè)為定位基準來銑槽和鉆小孔；第六步是以內(nèi)孔和左端面為定位基準來半精銑叉腳兩側(cè)面，最后是鉗工倒角，修毛刺。方案二與方案一的不同之處是方案三的工序VI是粗銑叉腳內(nèi)側(cè)，工序VII是粗銑叉腳兩側(cè)面，而方案一的是工序VI粗銑叉腳兩側(cè)面，工序VII粗銑叉腳內(nèi)側(cè)。方案三與方案一的不同之處在于方案三工序中粗銑叉腳兩側(cè)面后直接半精銑的叉腳兩側(cè)面，然后才粗銑叉腳內(nèi)側(cè)，而方案一是粗銑叉腳兩側(cè)面后直接粗銑叉腳內(nèi)側(cè)，然后在后面的工序中才半精銑的叉腳兩側(cè)面。三種方案相比較，可以看出：方案一中遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序，并且在加工過程中以左端面為定位基準進行多次加工，遵循了統(tǒng)一基準原則，另外把粗銑叉腳面安排在銑叉腳內(nèi)側(cè)面之前，為銑內(nèi)側(cè)面提供了精基準面，銑內(nèi)側(cè)面時可用孔右端面為基準，夾緊力指向右端面面，靠近加工面，不會因工件剛性差、切削力大而產(chǎn)生變形，半精銑叉腳面安排在最后進行，以保證加工精度不致遭到破壞；方案二中把粗銑叉腳內(nèi)側(cè)放在了粗銑叉腳兩側(cè)面的前面，不能為銑內(nèi)側(cè)提供精基準，保證不了叉腳內(nèi)側(cè)面的精度。方案三中把精銑叉腳兩側(cè)面放在粗銑叉腳內(nèi)側(cè)之前，在后續(xù)的工序中叉腳兩側(cè)面容易遭到破壞，影響其表面的精度。因此，我選用方案一做為手扶拖拉機副變速撥叉的的加工工藝路線： 工序I 以外圓及右端面為粗基準，粗銑左端面。選用X51立式銑床及專用夾具加工，采用硬質(zhì)合金端銑刀YG8。工序II 以外圓及K面為粗基準，鉆孔至。選用Z525立式鉆床及專用夾具，采用莫氏圓錐號為1號的硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆。工序III 以內(nèi)孔基準，拉孔。選用L6110臥式內(nèi)拉床及專用夾具，采用圓孔拉刀。 工序IV 銑孔右端面，以外圓及左端面為基準。選用X51立式銑床及專用夾具加工，采用硬質(zhì)合金端銑刀YG8。 工序V 校正。工序VI 粗銑叉腳兩側(cè)面，以右端面及內(nèi)孔作為定位基準。選用X51立式銑床及專用夾具加工。 工序VII 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)，以右端面及內(nèi)孔作為定位基準。選用X51立式銑床及專用夾具加工。工序VIII 銑槽，以內(nèi)孔及左端面為定位基準。選用X51立式銑床及專用夾具加工。 工序IX 鉆小孔，以內(nèi)孔及左端面為定位基準。選用Z525立式鉆床及專用夾具。 工序X 校正。工序XI 半精銑叉腳兩側(cè)面，以右端面及內(nèi)孔作為定位基準。選用X51立式銑床及專用夾具加工。 工序XII 鉗工倒角，修毛刺。工序XIII 總檢入庫。2.4.5 選擇加工設備與工藝裝備1. 選擇機床 1）工序I、IV、VI、VII、VIII為粗銑，且精度要求不高，選用最常用的X51。 2）工序III為拉孔，可選用L6110臥式內(nèi)拉床。 3）工序II、IX為鉆孔，精度要求不高，選用Z525立式鉆床。 4）工序XI為半精銑叉腳兩側(cè)面，選用X51立式銑床。2. 選擇夾具在各工序中由于是大批量生產(chǎn)，所以都采用專用夾具。3. 選擇量具本零件屬于大批生產(chǎn)，一般采用通用量具，對于精度要求高，不易測量的可采用專用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。1）選擇各軸向測量量具工序IV中要保證24圓柱兩端面的距離為70mm，且未標注公差，取IT12級，由12表1.4可知T=0.30mm,按計量器具的不確定度選擇該表面加工時所用的量具，由1表5.1-1可查的它所對應的不確定允許值為0.016mm，所以根據(jù)1表5.2-6可選分度值為0.02mm的游標卡尺。即取測量范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標卡尺。在此工序中，還要保證撥叉腳的厚度為12mm，未標注公差，取IT14級，由12表1.4可知T=0.43mm，由1表5.1-1可查的它所對應的不確定允許值為0.029mm，所用的量具為分度值為0.02mm的游標卡尺。即取測量范圍為0-150mm，所以根據(jù)1表5.2-6可選分度值為0.02mm的游標卡尺。兩個外部軸向測量在同一工序中，故可采用其中一個精度較高的游標卡尺即可，故選用范圍為0-150mm，分度值為0.02mm的游標卡尺。 工序VI和工序XI中 ，加工撥叉的左側(cè)，且保證與24mm圓柱左端面的距離為5mm，由于未標注公差，取IT14級，由12表1.4可知T=0.30mm,由1表5.1-1可查的它所對應的不確定允許值為0.016mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標卡尺，測量范圍為0-50mm。加工撥叉的右側(cè)，且保證撥叉厚度為mm，此時T=0.12mm，公差等級為IT12級，由1表5.1-1可查的它所對應的不確定允許值為0.09mm,故選用的量具為分度值為0.01mm的游標卡尺，測量范圍為0-50mm。 2）選擇加工孔用量具工序、III中孔的加工，鉆孔至13.5mm，拉孔至mm。 （1）鉆孔時采用標準鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具； （2）拉孔時，由于精度要求較高，加工每個工件都要進行測量，故宜選擇極限量規(guī)，通規(guī)和止規(guī)。工序IX中，鉆8.7mm的內(nèi)孔時由于采用標準鉆頭，且其精度要求低，可不需要量具。 3）選擇加工槽所用的量具銑槽時，由于采用了標準刀具，平時無需測量，但刀具磨損到一定時候時，應進行測量以便及時更換刀具，此時可以選擇通用量具。槽的精度為12級，T=0.18mm, 其不確定允許值為0.009mm,故選用的量具為分度值為0.02mm的游標卡尺，測量范圍為0-150mm。2.4.6 確定加工余量，工序尺寸及公差 確定工序尺寸的一般方法，由表面加工的最后工序往前推，最后工序的工序尺寸按零件圖的要求標準，如表2.4。當無基準轉(zhuǎn)換時，與統(tǒng)一表面多車加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用尺寸鏈計算。表2.4 各個工序加工余量，精度等級工序號加工表面加工內(nèi)容加工余量（mm）精度等級（CT）工序尺寸（mm）表面粗糙度工序余量（mm）工序左端面粗銑31273250工序II孔鉆13.51113.50.5工序III孔拉孔0.59143.20工序IV右端面粗銑31270250工序VI叉腳左側(cè)面粗銑212101叉腳右側(cè)面粗銑21281工序VII叉腳內(nèi)側(cè)粗銑6123412.50工序VIII槽 粗銑14121412.50工序IX孔鉆 8.7108.7250工序XI叉腳左側(cè)面半精銑1870叉腳右側(cè)面半精銑1866.302.5 確定切削用量及切削時間2.5.1 粗銑左端面加工條件：被加工材料QT200，其抗拉強度為200MPa。零件大小x=70mm，y=96mm。1. 刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，其參數(shù)d=50mm,孔徑D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齒數(shù)12。根據(jù)9表4-2確定銑刀角度，選擇前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成。即。3. 確定每齒進給量f和切削速度。查9表4-5知當工藝系統(tǒng)剛性中等、硬質(zhì)合金銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量 。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量，即=0.30mm/z。 根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=70m/min。 4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。查1表4.2-36得n=490r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度：5. 基本時間的確定。按1表6.2-7知： T=(l+l+l)/f （式2.2） l=0.5d- 其中（） l=4式中：Z-銑刀齒數(shù)； -銑刀每齒進給量（mm/z）； -工作臺的水平進給量（mm/min）； -切削寬度（垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm）； -切削深度（平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm）； d-銑刀直徑（mm）； l-切削加工長度（mm）； -刀具切入長度（mm）； -刀具切出長度（mm）； n-機床主軸轉(zhuǎn)速（r/min）。查1表4.2-35，選用=30mm/min，把已知數(shù)據(jù)代入以上各式解得：T1.5min 故粗銑左端面的基本時間為：T=1.5min 輔助時間：=0.2T=0.3min.工作地服務時間：=15.9%T0.24min工時定額：T=2.04min2.5.2 鉆孔至 1. 選擇刀具：莫氏圓錐號為1號的硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆。根據(jù)1表3.1-6選取。麻花鉆參數(shù)螺旋角，頂角，橫刃斜角，進給后角。 2. 確定背吃刀量 鉆孔時,。 3. 確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料為鑄鐵且時，根據(jù)9式5-3進給量取值范圍為0.120.24mm/r。 在此取0.2mm/r。 4. 確定切削速度 根據(jù)9表5-1知切削速度為2530m/min ，在此選30m/min。 則： 根據(jù)Z525機床標準主軸轉(zhuǎn)速，由1表4.2-15選取，實際轉(zhuǎn)速為： 5. 基本時間由1表6.2-5得鉆孔的基本時間為： （式2.3）式中: 工件切削部分長度，單位為mm; 切入量，單位為mm，； 切出量，單位為mm，；已知，。所以，加工的孔所用的基本時間為：輔助時間：=0.2=0.12min.工作地服務時間：=15.7%0.09min工時定額：2.5.3 拉孔至14mm 1. 選擇刀具：根據(jù)1表3.1-24選取d=14mm,L=385mm的圓孔拉刀作為刀具。 2. 確定背吃刀量 鉆孔時 。 3. 確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料為鑄鐵且時，根據(jù)9式5-3進給量取值范圍為0.120.24mm/r。 在此取0.2mm/r。 4. 確定切削速度 根據(jù)9表5-1知切削速度為2530m/min ，在此選30m/min。 則： 根據(jù)Z525機床標準主軸轉(zhuǎn)速，由1表4.2-15選取，實際轉(zhuǎn)速為： 5. 基本時間 由1表6.2-5得拉孔的基本時間為：式中 已知，。所以，拉孔至所用的基本時間為： 輔助時間：=0.2=0.112min.工作地服務時間：=15.7%0.1min工時定額：2.5.4 粗銑右端面1. 刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，其參數(shù)d=50mm,孔徑D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齒數(shù)12。根據(jù)9表4-2確定銑刀角度，選擇前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成，即。3. 確定每齒進給量f和切削速度。查9表4-5知當工藝系統(tǒng)剛性中等、硬質(zhì)合金銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量 。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量，即=0.30mm/z。 根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=70m/min。 4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。查1表4.2-36得n=490r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度5. 基本時間的確定。按1表6.2-7可得： l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，選用=30mm/min，則： T=(l+l+l)/f =(24+17+4)30 1.5min 故粗銑左端面的基本時間為：T=1.5min 輔助時間：=0.2T=0.3min.工作地服務時間：=15.9%T0.24min工時定額：T=2.04min2.5.5 粗銑叉腳兩側(cè)面該工序分兩個工步，工步1是粗銑撥叉腳左端面；工步2是粗銑撥叉腳右端面。它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。1. 刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，其參數(shù)d=50mm,孔徑D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齒數(shù)12。根據(jù)9表4-2確定銑刀角度，選擇前角，后角，主偏角，螺旋角。2. 切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成。即。3. 確定每齒進給量f和切削速度。查9表4-5知當工藝系統(tǒng)剛性中等、硬質(zhì)合金銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量 。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量，即=0.30mm/z。 根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=70m/min。 4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。查1表4.2-36得n=490r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度5. 基本時間的確定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，選用=30mm/minT=(l+l+l)/f =(62+17+4)30 2.8min 故粗銑叉腳兩側(cè)面的基本時間為：T=2T=5.6min 輔助時間：=0.2T=1.12min.工作地服務時間：=15.9%T0.89min工時定額：T=7.61min2.5.6 粗銑叉腳內(nèi)側(cè)該工序分兩個工步，工步1是粗銑撥叉腳左內(nèi)表面；工步2是粗銑撥叉腳右內(nèi)表面，它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。 1. 刀具選擇：選高速鋼鑲齒套式面銑刀銑平面，=80mm，D=27，L=36，=16，。根據(jù)9表4-2確定銑刀角度，選擇前角=，后角=，主偏角=，螺旋角=。2. 切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成。即。3. 確定每齒進給量f和切削速度。查9表4-5知當工藝系統(tǒng)剛性中等、高速鋼銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量 。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量，即=0.20mm/z。根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=18m/min。 4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。由切削速度=18m/min則： 查1表4.2-36得n=80r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度5. 基本時間的確定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.580-)+2 25 l=4 查1表4.2-35，選用=50mm/minT=(l+l+l)/f =(6+25+4)50 =0.7min 故粗銑叉腳內(nèi)側(cè)的基本時間為：T=2T=1.4min輔助時間：=0.2T=0.28min.工作地服務時間=15.9%T0.22min工時定額T=1.9min2.5.7 銑槽 1. 刀具選擇：直柄鍵槽銑刀（GB1112-85），直徑d=8，L=50mm，l=14mm，=8mm,。2. 切屑深度:因為加工余量較大，需三次走刀才可完成。即取。3. 確定切削速度。根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=18m/min。4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。由切削速度=18m/min則： 查1表4.2-36得n=100r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度 5. 基本時間的確定。按1表6.2-7。 T= （式2.4） l=2式中：Z-銑刀齒數(shù)； -銑刀每齒進給量（mm/z）； -工作臺的水平進給量（mm/min）； -切削寬度（垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm）； -切削深度（平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸）（mm）； d-銑刀直徑（mm）； l-切削加工長度（mm）； -刀具切入長度（mm）； -刀具切出長度（mm）； h-鍵槽深度； n-機床主軸轉(zhuǎn)速（r/min）。 查1表4.2-35，選用=25mm/min，則：T= =1.12min 故銑槽的基本時間為：T=1.12min輔助時間：=0.2T=0.224min.工作地服務時間：=15.9%T0.18min工時定額：T=1.524min2.5.8 鉆小孔 1. 選擇刀具：根據(jù)1表3.1-6選取高速鋼直柄麻花鉆（GB1436-85），d=8.7mm，l=125mm,=81mm。麻花鉆參數(shù)螺旋角，頂角，橫刃斜角，進給后角。 2. 確定背吃刀量 鉆孔時，。 3. 確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，工件材料為鑄鐵且時，根據(jù)9式5-3進給量取值范圍為0.0870.174mm/r。 在此取0.1mm/r。 4. 確定切削速度 根據(jù)9表5-1知切削速度為2025m/min ，在此選25m/min。 則： 根據(jù)Z525機床標準主軸轉(zhuǎn)速，由1表4.2-15選取，實際轉(zhuǎn)速為： 5. 基本時間由1表6.2-5得鉆孔的基本時間為： （式2.5）式中，工件切削部分長度，單位為mm; 切入量，單位為mm，； 切出量，單位為mm，；已知，。所以，加工的孔所用的基本時間為：輔助時間：=0.2=0.108min.工作地服務時間=15.7%0.08min.工時定額2.5.9 半精銑叉腳兩側(cè)面該工序分兩個工步，工步1是半精銑撥叉腳左端面；工步2是半精銑撥叉腳右端面。它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。1. 刀具選擇：選擇硬質(zhì)合金端銑刀YG8，其參數(shù)d=50mm,孔徑D=22mm，L=50mm，背吃刀量，齒數(shù)12。根據(jù)9表4-2確定銑刀角度，選擇前角。2. 切屑深度:因為加工余量較小，一次走刀即可完成。即。3. 確定每齒進給量f和切削速度。查9表4-5知當工藝系統(tǒng)剛性中等、硬質(zhì)合金銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量 。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量，即=0.30mm/z。 根據(jù)所知的工件材料為QT200，根據(jù)2表8-99，選擇切削速度=70m/min。 4. 計算主軸轉(zhuǎn)速。查1表4.2-36得n=490r/min，同時查表4.2-35得電動機功率：4.5kw，然后計算實際切削速度5. 基本時間的確定。按1表6.2-7。 l=0.5d- 其中（） =0.550-)+2 17 l=4 查1表4.2-35，選用=30mm/minT=(l+l+l)/f =(62+17+4)30 2.8min 故半精銑叉腳兩側(cè)面的基本時間為：T=2T=5.6min 輔助時間：=0.2T=1.12min.工作地服務時間：=15.9%T0.89min.工時定額：T=7.61min.第3章 專用鉆床夾具設計 撥叉機構形狀復雜，剛性差，易變形，需采用專用夾具進行加工。常見的有車床夾具、鉆床夾具和銑床夾具等，本次設計的專用夾具為鉆床夾具。3.1 明確設計任務、設計分析原始材料3.1.1 加工工件的零件圖 加工工件的零件圖如圖2.2。3.1.2 撥叉工件的主要加工工藝過程 撥叉工件的主要加工工藝過程如表3.1所示：表3.1 撥叉工件的主要加工工藝過程序號工序內(nèi)容使用設備序號工序內(nèi)容使用設備010銑孔左端面X51060銑叉腳內(nèi)側(cè)面X51020鉆孔至Z525070銑槽X51030拉孔L6110080鉆小孔Z525040銑孔右端面X51090精銑叉腳兩側(cè)面X51050粗銑叉腳兩側(cè)面X513.1.3 設計任務書 設計任務書如表3.2所示：表3.2 設計任務書工件名稱副變速撥叉機床型號Z525材料QT200生產(chǎn)類型大批量生產(chǎn)夾具類型鉆床夾具同時加工工件數(shù)13.1.4 工序簡圖 工序簡圖如圖3.1，本夾具設計第2道工序鉆的孔的夾具。要求在鉆床上一次裝夾中加工出來，本工序加工要求如下：1. 孔必須達到圖上所標注的坐標尺寸。2. 應盡量使孔與兩端面垂直。3. 孔的表面粗糙度3.2。圖3.1 副變速撥叉鉆孔工序簡圖3.1.5 分析原始資料1. 從加工工件的零件圖可以看出，工件的結(jié)構形狀比較復雜，且壁較薄，所以受力后容易發(fā)生變形，設計時要注意夾緊力作用點、方向與大小的合理確定。2. 本道工序是第2道工序，所以在此道工序加工時工件上只有孔的左端面加工完成，經(jīng)分析確定加工件定位所選的為粗基準面。3. 由于是大批量生產(chǎn)，工件的加工精度要求不高，所以設計的夾具結(jié)構不宜太復雜。應在保證質(zhì)量和適當提高生產(chǎn)率的基礎上，應盡可能地簡化夾具的結(jié)構，降低夾具設計與制造的成本，提高經(jīng)濟效益。4. 本工序所使用的機床為Z525立式鉆床，刀具為通用標準刀具。3.2 確定夾具的結(jié)構方案3.2.1 確定夾具的定位方式由工序簡圖可知，該工序限制了工件5個自由度?，F(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及其基準選擇的合理性。坐標系簡見圖3.1。為保證所鉆孔與端面的垂直度，應限制、兩個方向的自由度；為保證所鉆孔與外圓同軸，應限制、兩個自由度；為保證孔長度方向的尺寸，應限制、三個方向的自由度。由此分析，為滿足加工要求，工件定位時應限制5個自由度，并和工序簡圖上所