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拨叉的CADCAPP设计及夹具PROE造型
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qTTTTTTTTTTTTTTTr U U qTTTTTT : TTTTTTr U U : U U U U U U U tTTTTTTTTTTTTTTTs U U U U () U U 硢繤 U U U U U U () U U U U U U U U U U 飬 U U ! U U U U 1. U U 2. WinRAR V3.4汾 U U 3. U U U U service QQ85948366 U U U U : support QQ5739126 U U U U U U U U ! U U qr U tTT TTs ts . 1) 2) 鶾 3) 4) 漰İ48 5) . MD5 7a57a5a743894a0e 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3 admin . 涨 洢 ! ! qTTTTTTTTTTTTTTTr U U qTTTTTT : TTTTTTr U U : U U U U U U U tTTTTTTTTTTTTTTTs U U U U () U U 硢繤 U U U U U U () U U U U U U U U U U 飬 U U ! U U U U 1. U U 2. WinRAR V3.4汾 U U 3. U U U U service QQ85948366 U U U U : support QQ5739126 U U U U U U U U ! U U qr U tTT TTs ts . 1) 2) 鶾 3) 4) 漰İ48 5) . MD5 7a57a5a743894a0e 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3 admin . 涨 洢 ! !工 艺 过 程 卡哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号2工序名称钻扩内孔至材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证孔的尺寸为保证表面粗糙度为1.6工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻轴孔至Z535专用钻模麻花钻塞规7.20.183981.552铰轴孔至Z535专用钻模YT15铰刀塞规7.20.31601.33班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号2工序名称铣左右端面材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证孔的尺寸为保证表面粗糙度为1.6工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1铣左端面至53.5X51专用夹具三面刃铣刀卡尺20.251800.712铣右端面至51.5X51专用夹具三面刃铣刀卡尺20.251910.753班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号5工序名称铣叉脚内侧面材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具硬质合金铣刀卡尺20.253060.7123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号7工序名称铣槽口 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具三面刃铣刀卡尺0.081000.1123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称 零件名称拨 叉工序号5工序名称粗铣叉脚两侧面 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具三面刃铣刀卡尺0.081000.1123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称 零件名称拨 叉工序号7工序名称钻小孔 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻孔Z535专用夹具麻花钻塞规4.250.16741.2423班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号9工序名称钻孔 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻孔Z535专用夹具麻花钻塞规50.15730.923班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学工 艺 过 程 卡 片产品型号及名称零 件 名 称零 件 图 号工艺文件总编号拨叉材料名称材料牌号材料规格毛坯种类硬度毛坯外形尺寸毛重净重材料消耗定额每台件数单件工时定额灰铸铁HT200铸造HB20025065110551.5kg工序号工 序 内 容车间设 备 胎 模 具刃 具量 检 具工序工时定额（分）编号名称编号名称编号名称编号名称1铸造2钻扩内孔至Z535麻花钻,铰刀塞规2.853铣左右端面X51三面刃组合铣刀卡尺1.464倒角卡尺5粗铣叉脚两侧面X51三面刃组合铣刀卡尺0.686铣叉脚内侧面X62硬合金钢铣刀卡尺0.717铣槽至尺寸X62硬合金钢铣刀卡尺0.118钻铰小孔至Z535麻花钻,铰刀卡尺1.249钻小孔至Z535麻花钻塞规0.910检验11精铣叉脚两侧面三面刃组合铣刀卡尺0.0712终检修改标记文件编号签 字编 制审 核批 准共 页何悦第 页 qTTTTTTTTTTTTTTTr U U qTTTTTT : TTTTTTr U U : U U U U U U U tTTTTTTTTTTTTTTTs U U U U () U U 硢繤 U U U U U U () U U U U U U U U U U 飬 U U ! U U U U 1. U U 2. WinRAR V3.4汾 U U 3. U U U U service QQ85948366 U U U U : support QQ5739126 U U U U U U U U ! U U qr U tTT TTs ts . 1) 2) 鶾 3) 4) 漰İ48 5) . MD5 7a57a5a743894a0e 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3 admin . 涨 洢 ! ! qTTTTTTTTTTTTTTTr U U qTTTTTT : TTTTTTr U U : U U U U U U U tTTTTTTTTTTTTTTTs U U U U () U U 硢繤 U U U U U U () U U U U U U U U U U 飬 U U ! U U U U 1. U U 2. WinRAR V3.4汾 U U 3. U U U U service QQ85948366 U U U U : support QQ5739126 U U U U U U U U ! U U qr U tTT TTs ts . 1) 2) 鶾 3) 4) 漰İ48 5) . MD5 7a57a5a743894a0e 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3 admin . 涨 洢 ! !工 艺 过 程 卡哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号2工序名称钻扩内孔至材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证孔的尺寸为保证表面粗糙度为1.6工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻轴孔至Z535专用钻模麻花钻塞规7.20.183981.552铰轴孔至Z535专用钻模YT15铰刀塞规7.20.31601.33班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号2工序名称铣左右端面材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证孔的尺寸为保证表面粗糙度为1.6工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1铣左端面至53.5X51专用夹具三面刃铣刀卡尺20.251800.712铣右端面至51.5X51专用夹具三面刃铣刀卡尺20.251910.753班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号5工序名称铣叉脚内侧面材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具硬质合金铣刀卡尺20.253060.7123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号7工序名称铣槽口 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具三面刃铣刀卡尺0.081000.1123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称 零件名称拨 叉工序号5工序名称粗铣叉脚两侧面 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1粗铣X62专用夹具三面刃铣刀卡尺0.081000.1123班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称 零件名称拨 叉工序号7工序名称钻小孔 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻孔Z535专用夹具麻花钻塞规4.250.16741.2423班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学机 械 加 工 工 艺 卡 片产品型号及名称零件名称拨 叉工序号9工序名称钻孔 材料名称HT200硬度毛坯种类铸造毛坯毛坯重量零件净重冷却液柴油技 术 要 求保证叉脚两侧面的精度工步号工 步 内 容机 床夹具或辅具刀 具量 具T基T辅1钻孔Z535专用夹具麻花钻塞规50.15730.923班级机械-6班设计何悦审 核指导第 页共 页哈尔滨理工大学工 艺 过 程 卡 片产品型号及名称零 件 名 称零 件 图 号工艺文件总编号拨叉材料名称材料牌号材料规格毛坯种类硬度毛坯外形尺寸毛重净重材料消耗定额每台件数单件工时定额灰铸铁HT200铸造HB20025065110551.5kg工序号工 序 内 容车间设 备 胎 模 具刃 具量 检 具工序工时定额（分）编号名称编号名称编号名称编号名称1铸造2钻扩内孔至Z535麻花钻,铰刀塞规2.853铣左右端面X51三面刃组合铣刀卡尺1.464倒角卡尺5粗铣叉脚两侧面X51三面刃组合铣刀卡尺0.686铣叉脚内侧面X62硬合金钢铣刀卡尺0.717铣槽至尺寸X62硬合金钢铣刀卡尺0.118钻铰小孔至Z535麻花钻,铰刀卡尺1.249钻小孔至Z535麻花钻塞规0.910检验11精铣叉脚两侧面三面刃组合铣刀卡尺0.0712终检修改标记文件编号签 字编 制审 核批 准共 页何悦第 页 qTTTTTTTTTTTTTTTr U U qTTTTTT : TTTTTTr U U : U U U U U U U tTTTTTTTTTTTTTTTs U U U U () U U 硢繤 U U U U U U () U U U U U U U U U U 飬 U U ! U U U U 1. U U 2. WinRAR V3.4汾 U U 3. U U U U service QQ85948366 U U U U : support QQ5739126 U U U U U U U U ! U U qr U tTT TTs ts . 1) 2) 鶾 3) 4) 漰İ48 5) . MD5 7a57a5a743894a0e 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3 admin . 涨 洢 ! !哈尔滨理工大学学士学位论文拨叉的CAD/CAPP设计及夹具PROE造型摘要我的毕业设计题目是拨叉的CAD/CAPP设计及夹具PROE造型，本次的毕业设计中我的论文分为三大部分：第一部分主要是拨叉的工艺规程设计。其中包括采用CAD完成了零件图，用PROE完成了毛坯图的绘制。完成了拨叉的工艺规程设计，主要包括确定设计类型，确定毛坯制造形式，制定工艺路线，选择机床及工艺设备，确定机械加工余量，工序尺寸和毛坯尺寸，以及切削用量和基本工时的确定。运用CAPP软件完成了拨叉的机械加工过程卡和工序卡。第二部分主要是拨叉的夹具设计。在这一部分的内容中，主要包括零件的定位基准的选择，定位机构的设计，定位远见的尺寸的确定，定位误差的分析。设计夹具主要完成了加紧机构的设计，加紧力及夹紧机构的设计，夹紧力及夹紧方向的确定，以及所选择的夹紧元件。夹紧机构主要是采用螺母和压板的手动压紧，其定位和加紧机构简单，方便可靠。第三部分主要是采用Pro/engineer完成了拨叉的夹具造形。其中主要是详述了拨叉零件的绘制过程。关键词：拨叉；Pro/engineer；CAPPThe CAD/CAPP Design Of Stir The Fork And Create Tongs Shape With Pro/EngineerAbstractThe topic of my graduate design is the CAD/CAPP design of stir the fork and create tongs shape with Pro/engineer,in this graduate design, my graduate thesis primarily is divided into three big parts:The first part is the craft rule design of stir the folk primarily. Among them including adopt the CAD completed the spare parts diagram, semi-finished product diagram draws. Completed to stir the craft rules distance of the folk design, primarily including make sure the production type, making sure the semi-finished product manufacturing form, establishing the craft route, choosing the machine bed and craft equipments, making sure the machine process remaining measures, work preface size with semi-finished product size and the size of slice the dosage, making sure the basic man-hour really. Applying CAPP software to complete the machine of the folk process and the process card with the work preface card.The second part primarily is the design of tongs to stir the fork. In this part of contenses, including the fiducial choice in fixed position of the spare parts primarily ,the design of the fixed position of the organization ,fixed position and the analysis for the size of settling, positioning error margin. The tongs design including completed the clip design of the tight organization primarily, clip the tight dint and set up the direction to settl really, and choose of the clip tight of a piece. Clip the tight orgination primarily is to adopt the bolt and the knothole with press move to compress tights, the fixed position with clip the tight orgination simple, convenience and dependable.The third part is the tongs to adopt Pro/engineer completing to stir the fork shape primarily. Among them primarily finished the process of drawing of the stir the fork in detail.Key words: stir the fork; Pro/engineer; CAPP目录摘要IAbstractII第1章 绪论6第2章 零件的分析72.1 拨叉的作用72.2 拨叉的加工工艺过程分析72.2.1 拨叉的分析72.2.2 合理选择定位基准72.2.3 表面加工法72.2.4 加工顺序安排8第3章 零件的工艺规程设计93.1 确定零件生产类型93.1.1 确定生产类型的依据生产纲领93.1.2 确定生产类型93.2 确定毛坯的制造方式93.3 制订工艺路线103.3.1 基准的选择103.3.2 零件表面加工方法的选择113.3.3 热处理的位置123.3.4 零件的表面加工顺序的划分安排123.3.5 工艺方案比较133.4 机床及工艺装备的选择143.4.1 机床的选择143.4.2 刀具的选择153.4.3 量具的选择153.5 机械加工余量 工序尺寸 及毛坯尺寸的确定163.6 切削用量及其基本工时的确定183.6.1 确定切削用量183.6.2 工时定额的计算19第4章 CAPP简介294.1 CAPP技术294.2 CAPP系统的结构组成294.2.1 零件信息的获取294.2.2 工艺决策294.2.3 工艺数据库/知识库294.2.4 人机交互界面304.2.5 工艺文件管理和输出30第5章 夹具设计315.1 问题的提出315.1.1 夹具设计315.1.2 定位基准的选择315.1.3 定位机构的设计315.1.4 定位元件的尺寸确定315.1.5 定位误差分析325.2 夹紧机构设计325.2.1 夹紧力的确定325.2.2 切削力及夹紧力的计算335.2.3 夹具体的设计33第6章 Pro/ENGINEER 造型356.1 Pro/ENGINEER简介35结论36致谢37参考文献38附录39- V -第1章 绪论本次设计从2006年3月1号至6月25号，历时18周，在司俊山老师的指导下完成。设计的核心为两部分：（一）工艺规程的制定（二）夹具设计和Proe造型机械工业在国民经济中占有十分重要的地位，而机械加工工艺是机械工业的主要内容之一。在现在的社会化大生产中，要求工艺为生产的大批量，高效率，高精度，高质量，低成本服务，机械产品的质量和工艺有密切的关联性，所以机械加工工艺周到普遍的重视而得以迅速的发展。夹具设计和Proe造型。在机械加工中为了保证同一产品的质量、提高装夹工作的效率，往往采用优良的夹具设计。夹具设计的好坏是影响生产的重要因素。本设计是拨叉的工艺规程设计和夹具的Proe设计。即根据实际情况，工件的结构特点和用途，编写出合理的工艺路线，选择合适的机床，刀具和切削用量，并结合生产设计出一套铣床夹具。拨叉是变速机构用来移动多联齿轮或离合器，从而实现速度变换的主要零件。副变速拨叉是手扶拖拉机变速操纵机构中的零件，拨叉以内孔安装在一轴上。叉脚口卡在双联齿轮的中间，波动感的一端插在槽中。使拨叉轴向移动，以带动双联齿轮滑移。实现速度的变换。滚珠在弹簧的作用下卡入轴上的凹槽中，实现拨叉的准确得轴向定位。拨叉加工要遵循加工分阶段，粗精分开的原则。成批生产以工序分散较为有利。使工件在各工序之间能充分变形，以确保相互间的位置精度。加工顺序为：端面及基准孔粗铣叉脚面铣叉脚内侧面铣槽钻小孔修基准精铣叉脚面。其中粗铣叉脚面安排在铣叉脚内侧面之前，为铣内侧面提供了精基准面。精铣叉脚面安排在最后进行，以保证加工精度不致遭到破坏。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下坚实的基础。由于能力、知识、经验有限，设计尚有许多不足，恳请各位老师给与指教。第2章 零件的分析2.1 拨叉的作用拨叉是变速机构用来移动多联齿轮或离合器，从而实现速度变换的主要零件。副变速拨叉是手扶拖拉机变速操纵机构中的零件，拨叉以内孔安装在一轴上。叉脚口卡在双联齿轮的中间，波动感的一端插在槽中。使拨叉轴向移动，以带动双联齿轮滑移。实现速度的变换。滚珠在弹簧的作用下卡入轴上的凹槽中，实现拨叉的准确得轴向定位。2.2 拨叉的加工工艺过程分析2.2.1 拨叉的分析拨叉零件结构形状复杂，刚性差，易变形。其主要的加工表面为1。内孔为设计基准和装配基准。且孔小深度长，较难加工。2叉脚面为主要工作表面，对内孔的垂直度为0.1mm。而叉脚薄壁刚性差，易变形。2.2.2 合理选择定位基准定位基准的选择是影响拨叉加工精度的关键因素，内孔是拨叉零件的设计基准和装配基准，加工精度要求较高，工作表面对基准孔中心有较高的垂直度要求。为保证主要表面间的相互位置精度要求，应选择内孔为精基准，限制四个自由度。符合基准重合原则。拨叉零件架构复杂，薄壁刚性差，加工面多。选择左端面限制移动自由度，符合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。选择基准孔的外圆作为粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀，选择叉脚面为粗基准限制移动自由度，可是不加工的叉脚面与叉脚加工面两侧对称不干涉，选择叉脚外侧面为粗基准限制转动自由度，方便又可靠。2.2.3 表面加工法拨叉的内孔尺寸，形状精度要求较高，且为深孔加工，一般采用钻，扩，铰或钻镗的方案，考虑到多种拨叉的成组加工，更多采用钻，铰方案，加工精度和生产率都较高。叉脚两侧面对基准孔有较高的垂直度要求，表面粗糙度值较小，而且叉脚处刚性差，易变形，应分粗铣，精铣两次加工完成，且粗精铣分开。2.2.4 加工顺序安排拨叉加工要遵循加工分阶段，粗精分开的原则。成批生产以工序分散较为有利。使工件在各工序之间能充分变形，以确保相互间的位置精度。加工顺序为：端面及基准孔粗铣叉脚面铣叉脚内侧面铣槽钻小孔修基准精铣叉脚面。其中粗铣叉脚面安排在铣叉脚内侧面之前，为铣内侧面提供了精基准面。精铣叉脚面安排在最后进行，以保证加工精度不致遭到破坏。第3章 零件的工艺规程设计3.1 确定零件生产类型 生产类型对零件的工艺过程有着重要影响，因而在编制零件工艺之前，必须首先确定零件的生产类型。3.1.1 确定生产类型的依据生产纲领生产纲领的计算公式如下： （2-1）其中 N零件的生产纲领（件/年）N产品年产量 .n每台产品中该零件的数量（件/台） 备品率废品率本零件上述参数参为：N=2000台/年 .n =1件/台取3-5%的中间值4%。因为磨损，修理，损坏等，因而要有备品率。 在一般情况下,在机床上加工零件，由一般水平的工人操作，废品率为1%。所以N=20001(1+4%+1%) =2010件/年3.1.2 确定生产类型零件重量为0.24千克，小于100千克，属轻型，N在500010000件/年内，由此确定零件为大批生产。3.2 确定毛坯的制造方式 正确选择铸造方法的原则是：根据产量的大小和各厂设备，技术的实际条件，结合各种铸造方法得基本工艺特点，在首先保证零件的技术要求的前提下，选择工艺简单，质量稳定和成本低廉的铸造方法。合理的选择铸造方法主要考虑以下因素：（1）零件的使用性能（2）零件的铸造工艺性能（3）经济的合理性所以该拨叉采用砂型铸造，精度满足零件要求。3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证，在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应适当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。3.3.1 基准的选择3.3.1.1 粗基准的选择粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面间的位置精度。因此在选择粗基准时是其主要作用的。粗基准的选择原则：（1）如果必须保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面为基准。如果在工件上有许多不加工表面，则应以与加工位置精度较高的表面作为精基准。（2）如果必须首先保证共建某些重要表面的余量均匀，则应选择该表面作为基准。（3）选择粗基准的表面，应平整，没有浇口，冒口或飞边等缺陷，以便可靠定位。（4）粗基准只能使用一次，即应不重复使用，以免产生较大误差。根据以上原则，在加工拨叉的过程中，选择基准空的外圆作粗基准，可保证不加工的外圆与内孔壁厚均匀，选择叉脚面作粗基准，限制移动自由度，可是不加工的叉脚面两侧对称不干涉，选择叉脚外侧面为为粗基准限制转动自由度，方便又可靠。3.3.1.2 精基准的选择 选择精基准，应考虑如何保证加工精度和装夹得准确方便。一般应遵循以下原则：（1）以工序基准做精基准，以便消除不重合误差,即“基准重合原则”。（2）当共建以某一组精基准定位可以较方便的加工其他面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，基“基准统一原则”。（3）当精加工或者工序要求余量小而且均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其它表面之间的位置精度，则要求由先行共需加以保证，即“自为基准原则”。（4）为了获取均匀的加工余量，在选择精基准时，可遵循“互为基准原则”。（5）精基准的选择应定位准确，夹紧可靠。因此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的宽度和长度，以提高其位置精度。根据以上原则，考虑到本零件的内孔是拨叉零件的设计基准和装配基准，加工精度要求较高，工件表面对基准孔中心有较高的垂直度要求，为保证主要表面间的互相位置精度要求，应选择内孔为精基准，限制四个自由度，符合基准重合原则。拨叉零件结构复杂，壁薄刚性差，加工面多，选择左端面限制移动自由度，符合基准统一原则，且定位可靠，操作简单方便。3.3.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求，有时还能因为工艺上的原因，而在某些方面高于零件图上的要求。如由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各个加工表面的技术要求后，既可选择满足该要求的加工方法。选择的加工方法应满足零件的质量，加工经济性和高的生产效率的要求。因此，选择加工方法应考虑下列个因素：（1）任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围内才是经济的，这个范围的加工精度，就是经济加工精度。（2）要考虑工件材料的性质。（3）要考虑工件的结构，形状和尺寸大小。（4）要考虑生产率和经济性要求。（5）要考虑工厂和车间的现有技术情况和技术条件。根据以上分析，可确定个表面的加工方法为：加工路线：钻孔铰孔的左右端面加工路线：铣面叉脚两侧面加工路线：粗铣精铣叉脚内侧面加工路线：铣面槽加工路线：铣面孔加工路线：钻孔铰孔孔加工路线：钻孔3.3.3 热处理的位置根据铸件的精度等级IT16，要求对零件进行热处理，他一般放在机械加工之前。3.3.4 零件的表面加工顺序的划分安排3.3.4.1 划分加工阶段的原则零件加工时，往往不是一次加工完整个表面，而是将整个表面的粗精加工分开进行。因此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段，即就是安排加工顺序时所遵循的工艺过程划分阶段的原则。划分加工阶段的原因在于：（1）粗加工阶段切取的余量较大，因此产生的切削力和切削热都较大，功率的消耗也较多，所需的夹紧力也较大，从而在加工过程中工艺系统的受力变形，受热变形和工件的残余应力也较大，不可能有高的加工精度和表面质量，需要有后续的加工阶段逐步的减少切削用量，逐步修正工件的原有误差。此外，各加工阶段的时间间隔相当于自然时效，有利于使工件消除残余应力和充分变形，以便在后续加工阶段中得到修正。（2）粗加工阶段可采用功率大而而精度一般的高效率设备，而精加工阶段则采用相应的精密机床。这样既发挥了机床设备的各自性能特点，有延长了高精度机床的使用寿命。由于拨叉的形状复杂，且内孔要求精度高，所以分为钻孔铰孔两次完成。此外，叉脚两侧面要求精度高，则分为粗铣和精铣两次完成。3.3.4.2 表面和次要表面加工顺序的安排原则（1）基准先行 作为精基准表面，一般都排在第一道工序进行。（2）主要表面的粗精加工分开，以消除切削力所带来的变形，而光整加工放在最后。（3）次要表面的加工尽可能再同一次装夹中加工，以减少装夹次数，节约辅助时间，提高各表面间的位置精度。如果不能和主要表面在同一次装夹中加工，可以另立工序，但必须有合适的定位基准，使装夹方便。某些次要表面也可安排在最后加工，但不能影响以加工主要表面的精度，否则提前加工。3.3.4.3 辅助工序的安排（1）划线工序常在机械加工之前（2）清洗工序紧跟在光整加工之后（3）油漆工序主要用于铸件的基本零件，安排在粗加工之后（4）去毛刺恭喜在机械加工完成之后，特别是经过铣削加工的工件，完成之后都要有去毛刺工序。3.3.4.4 检验工序应安排在：（1）粗加工全部结束后，精加工之前（2）零件从一个车间转向另一个车间前后（3）重要工序前后（4）零件全部加工结束后根据零件的加工要求和上述原则，在每次加工工序之后均采取检验工序，以便达到加工要求。3.3.4.5 工序的集中和分散工序集中和分散各有优缺点。在制定工艺路线，确定工序数目时，必须根据生产规模，零件的结构特点和技术要求，以及现场设备等实际情况进行全面综合分析。本零件是中批生产，生产的零件始终等复杂程度，根据现有的生产要求和实际条件，采用工序集中的原则。3.3.5 工艺方案比较（1）工艺方案1工序一：钻大孔 倒角245工序二：铰大孔，保证尺寸工序三：铣端面，倒角工序四：粗铣叉脚两侧面工序五：铣叉脚内侧面，保证尺寸工序六：铣槽，保证尺寸工序七：钻小孔至工序八：钻小孔至工序九：精铣叉脚两侧面工序十：倒角（2）工艺路线2工序一：铣端面工序二：钻大孔工序三：铰大孔工序四: 倒角工序五：铣叉脚两侧面工序六：铣叉脚内侧面工序七：铣槽，保证尺寸工序八：钻小孔至工序九：钻小孔至工序十：检查两种方案的比较和分析上述两种工艺方案的特点在于：方案一是先钻孔，然后依次为基准加工两端面。而方案二则与此相反，先是铣两端面，然后再以端面为基准钻孔，两者相比较可以看出，内孔是作为精基准来设计的。方案二是先铣端面，再钻孔，所以一旦孔存在误差，亦可以通过铣端面来调整其孔，使孔达到所需的精度和要求。因此，在保证设计基准和工艺基准重合的前提下，通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段，避免产生不必要的基准不重合误差，最后的加工路线方案确定如下：工序一：铸造，清砂工序二：钻铰孔至。以端面为基准，选用钻床Z535并加专用夹具。工序三：铣左右端面。以内孔为精基准，选用铣床X51并加专用夹具工序四：倒角工序五：粗铣叉脚两侧面，以内孔为精基准，选用铣床X51并加专用夹具工序六：铣叉脚内侧面。选用铣床X62并加专用夹具工序七：铣槽至尺寸，选用铣床X62并加专用夹具工序八：钻，铰小孔至，选用钻床Z535并加专用夹具工序九：钻小孔至，选用钻床Z535并加专用夹具工序十：检验工序十一：精铣叉脚两侧面以上工艺过程详见附表1机械加工工艺过程综合卡片3.4 机床及工艺装备的选择3.4.1 机床的选择选择机床遵循如下原则：（1）机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应（2）机床的精度应与工序的要求的精度相适应（3）机床的生产率应与零件的生产类型相适应根据上述原则和现有的生产条件，选择的机床见表31：表31 机床的选择名 称型 号工 序 号生产厂家铣 床X513，5，7，11北京第一机床厂钻 床Z5352，8，9沈阳友谊厂铣 床X626北京第一机床厂3.4.2 刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料所要求的精度和表面粗糙度，生产率及经济性等。在选择时一般应尽可能采用标准刀具，必要时可采用高生产率的复合刀具和其他的一些刀具，根据以上原则，选择刀具见表32：表32 刀具的选择名称规格数量机床麻花钻1Z535铰刀1可转位端铣刀160YT151X51可转位端铣刀100YT151X51三面刃铣刀12514YT152X62三面刃铣刀100121X62直长钻1Z535直长钻1Z5353.4.3 量具的选择量具的选择主要依据生产类型和要求的检验精度。在单件小批量生产中，应尽量采用通用量具量仪。而在大批大量生产中，则应采用各种量规和高生产率的检验仪器和检验夹具等。根据以上原则，选用量具见表33：表33 量具的选择名称规格件数游标卡尺1250.051游标卡尺1250.021塞规千分尺高度游标卡尺3000.051杠杆百分表 13.5 机械加工余量 工序尺寸 及毛坯尺寸的确定 毛坯在机械加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度成为加工余量。加工余量的大小对零件的加工质量，生产率及经济性均有较大影响。余量过大将增加金属材料，加大刀具和劳动量的消耗，并使切削力增大而引起工件的变形，震动。余量过小，则不能保证零件的加工质量。最小的加工余量包括上道工序加工后的表面粗糙度，表面缺陷层，表面形状及空间定位误差，装夹误差等。 确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。 确定加工余量的方法：经验确定法，分析计算法，查表法。在确定加工余量时，总加工余量和工序加工余量要分别确定。总加工余量的大小和选择的毛坯制造精度有关。 根据以上原则，分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）内孔毛坯为实心，不冲出孔。由于本孔要求精度高，故分钻孔，铰孔两步完成。 钻孔：mm 所以 2Z=14.4mm Z=7.2mm查表取精度等级IT12，即 所以工序尺寸为 铰孔：2Z=0.6mm Z=0.3mm查表取精度等级IT9，即 所以工序尺寸为（2）铣端面根据尺寸精度要求和表面粗糙度的要求，采用只铣一次的加工方法，即可达到要求。 采用可转位端铣刀 粗铣后的尺寸要求是51.5mm，查表的各加工余量所以毛坯的尺寸要求是51.5+ 查表的粗铣后能达到的精度要求等级是IT11-IT14,选取IT12，所以。而由参考文献7得毛坯尺寸偏差。 所以工序尺寸要求为：51.5 51.5（3）铣叉脚两侧面 由于该侧面尺寸精度要求高，表面粗糙度低，采用粗铣精铣两次加工完成。粗铣：粗细后的尺寸要求是7.6mm 查表得加工余量 采用可转位端铣刀，粗铣后的精度等级可取IT8-IT10，取IT10，误差为 所以工序尺寸是7mm（4）铣叉脚内侧面根据尺寸精度和表面粗糙度的要求，采用只铣一次的加工方法即可完成。 采用三面刃铣刀 粗铣后的尺寸要求是50mm,查表的各加工余量是 ，所以毛坯的尺寸要求是50 查表得粗铣后能达到的精度要求是IT11-IT14,取IT12，故。而由参考文献7得毛坯尺寸误差为 所以工序尺寸是50mm,46mm（5）铣槽由于该槽精度不是很高，表面粗糙度高，故采用粗铣一次即可完成，达到要求。 采用三面刃铣刀 粗铣后的尺寸要求是12mm,查表的各加工余量是，查表取精度等级IT12，即 所以工序尺寸是12（6）钻小孔mm毛坯为实心，不冲出孔。由于本孔的直径较小，精度要求不是很高，故采用只钻一次的加工方法即可完成。 所以2Z=8.5mm,Z=4.25mm 查表取精度等级IT12，即所以工序尺寸是mm（7）钻孔 由于本孔的直径较小，精度要求不是很高，故采用只钻一次的方法即可完成。 所以2Z=10，Z=5查表取精度等级IT12，即所以工序尺寸是 以上各工序加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸见表34：表34 加工余量的确定工序名称加工余量工序尺寸毛坯尺寸钻内孔Z=7.2mm铰内孔Z=0.3mm铣左端面Z=2mm铣右端面Z=2mm粗铣叉脚两侧面Z=0.7mm精铣叉脚两侧面Z=0.3mm铣叉脚内侧面Z=2mm铣槽Z=6mm钻小孔Z=4.25mm钻孔Z=5mm3.6 切削用量及其基本工时的确定3.6.1 确定切削用量 制定切削用量，就是在已经选好刀具材料和几何角度的基础上，确定切削深度,进给量f，切削速度v。选择切削用量的目的是要在保证加工质量的前提下，使切削时间最短，即切削效率最高。为达到此目的，应使切削深度,进给量f，切削速度v的乘积最大，当三者最大时，工序的切削工时最小。 成批大批量生产时，特别是组合机床，自动机床及多刀加工工序的切削用量，应科学的严格的确定，确定的一般原则为： 粗加工时，由于要求的加工精度较低，表面粗糙度较大，切削用量的确定应尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，以达到较高的生产率。提高切削速度，增大进给量和切削深度，都能提高金属切削率，但在这三个要素中，切削速度对刀具耐用度影响最大，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以在确定粗加工切削用量时，应当优先考虑采用大的切削深度，其次是考虑采用较大的进给量，最后根据刀具的耐用度要求，确定合理的切削速度。 半精加工，精加工时，确定切削用量首先要考虑的问题是保证加工精度和表面质量，同时也要兼顾必要的刀具耐用度和生产率。半精加工和精加工时的切削深度一般根据粗加工后留下的加工余量来确定，而进给量则根据表面粗糙度来确定。为了减少工艺系统的弹性变性和已加工表面的残留面积高度，半精加工和精加工时一般多采用较小的切削深度和进给量。在切削深度和进给量确定之后，在确定合理的切削速度。（1）铣削用量的选择在保证加工质量及工艺系统允许的前提下，先选用较大的切削深度，在选用较大的进给量，最后根据合理的刀具耐用度确定适宜的切削速度，粗铣时，一般小于5mm,精铣时，为35mm.（2）钻削用量的选择根据切削原理，尽可能选大直径钻头，选大得走刀量，再根据钻头的耐用度合理的选用切削速度。具体的切削速度可查表确定，也可由操作工人自行确定。3.6.2 工时定额的计算合理的工时定额首先促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的生产积极性。工时定额是安排生产计划，成本核算的主要依据。 完成零件加工一个工序的时间定额，成为单位时间定额，单位时间定额可按下式计算： （2-2）其中 T单件事件 T基本时间，切削金属层所耗的时间 辅助时间 工作地点，技术服务时间 工作地点，组织服务时间其中 T+ 工序时间本零件主要采用计算法确定T工序1：1.加工条件 已知条件：工件材料ZG310-570 铸件 硬度 HB229-269 机床：钻床Z535 刀具：麻花钻 2.计算切削用量（1）钻孔 1)确定切削深度本道工序采用钻孔铰孔两道工序完成。故取=7.22）确定进给量f参考有关手册可得f=0.18mm/r （见参考文献7表3.1）v=18m/min (见参考文献7表3.1)所以 n=398（r/min）3）确定机床转速按机床选取所以实际切削速度v=4）计算切削力 切削转矩 M=C（NM）其中：C=225.63 所以：M=225.63 =9.65NM切削力 （2-3）其中：所以：=2250N5）计算切削功率6）钻削基本时间 见参考文献7表12-2其中：L=55.5 l取3 所以=0.88min 钻削的辅助时间查表12-11 取 所以：所以：（2）铰孔1）确定进给量利用的铰刀对的孔进行铰孔，根据有关手册的规定，铰孔的切削用量可根据钻孔的切削用量选取。f =(1.21.8)f=0.1260.324（mm/r）取f=0.3mm/r 见参考文献72）确定主轴转速和切削速度所以：v=（v=(18 =(96)m/min则主轴转速为：n= =（191127）r/min按机床说明书取n=160r/min实际切削速度为v=7.5r/min3)确定切削工时l =55.5 l取3 l=4.75所以（3）铣左端面已知条件：铣床X51 刀具 可转位端铣刀 直径为160mm确定铣削深度粗铣一次即可完成，所以=2mm确定进给量取f=0.25mm/r 见参考文献7表9-66选择机床主轴转速根据材料硬度，初选切削速度v=1.01.92m/s，取v=1.6m/s所以按机床说明书，选取所以实际切削速度为：v=计算切削力 =2810N不同材料的切削力修正系数K：K=（）=1.057 见参考文献7表9-66所以圆周切削力=28101.057=2970N=1.2=3564N 见参考文献7表9-63铣削功率铣削基本时间f=f=0.2510180=450 见参考文献7表12-3所以L= 其中l=22mm所以T铣削辅助时间： 见参考文献7表12-13所以，（4） 铣右端面已知条件：铣床X51 刀具 可转位端铣刀 直径为160mm1)确定铣削深度粗铣一次即可完成，所以=2mm2)确定进给量f=0.25mm/r 见参考文献7表9-663)选择机床主轴转速根据材料硬度，初选切削速度v=1.01.92m/s，取v=1.6m/s所以按机床说明书，选取所以实际切削速度为：v=4)计算切削力 =2810N 不同材料的切削力修正系数K：K=（）=1.057 见参考文献7表9-14所以圆周切削力=28101.057=2970N=1.2=3564N 见参考文献7表9-635)铣削功率6)铣削基本时间f=f=0.2510180=450 见参考文献7表12-3所以L= 其中l=22mm所以T铣削辅助时间： 见参考文献7表12-13所以，(5) 铣叉脚内侧面 保证尺寸50已知条件：铣床X62 刀具 三面刃铣刀 直径为100mm确定铣削深度粗铣一次即可完成，所以=2mm确定进给量f=0.25mm/r 见参考文献7表12-13选择机床主轴转速根据材料硬度，初选切削速度v=1.01.92m/s，取v=1.6m/s所以按机床说明书，选取所以实际切削速度为：v=计算切削力 =1700N不同材料的切削力修正系数K：K=（）=1.057 见参考文献7表9-62所以圆周切削力=17001.057=1797N=1.2=2156N 见参考文献7表9-63铣削功率铣削基本时间f=f=0.2510300=750 见参考文献7表12-3所以L= 其中l=20mml l=2mm所以T铣削辅助时间： 见参考文献7表12-13所以，（6）铣叉脚两侧面 保证尺寸7mm已知条件：铣床X51 刀具 可转位端铣刀 直径为160mm确定铣削深度粗铣一次即可完成，所以=0.7mm确定进给量取f=0.25mm/r 见参考文献7表9-66选择机床主轴转速根据材料硬度，初选切削速度v=1.01.92m/s，取v=1.6m/s所以按机床说明书，选取所以实际切削速度为：v=计算切削力 =983.5N查工艺手册表9-62，不同材料的切削力修正系数K：K=（）=1.057所以圆周切削力=983.51.057=1040N=1.2=1248N 见参考文献7表9-63铣削功率铣削基本时间f=f=0.2510180=450 见参考文献7表9-63所以L= 其中l=9mml l=2mm所以T铣削辅助时间：得 见参考文献7表12-13所以，精铣精铣的铣削深度为，其余的同粗铣一样，这里不再详述。详见粗铣步骤。（7）铣槽 保证尺寸12已知条件：铣床X62 f =0.8mm/齿切削速度：参考有关手册，确定v=20m/min 采用三面刃铣刀 直径为80mm 齿数为16所以现采用X62卧式铣床，按机床说明书，选取所以实际切削速度为：v=当n=100r/min时，工作台的每分钟进给量应为：f切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程l=14mm所以（8）钻孔1）确定切削深度 本道工序采用钻孔一步完成。故取=4.25mm2）确定进给量f 参考有关手册可得 f=0.1mm/r （见参考文献7表3.1）v=18m/min (见参考文献7表3.1)所以 n=674（r/min）3）确定机床转速按机床选取所以实际切削速度v=4）计算切削力 切削转矩 M=C（NM）其中：C=225.63 所以：F=588.6 =842N5）计算切削功率6）钻削基本时间 见参考文献7表12-2其中：L=37 l取3 所以=0.67min取 见参考文献7表12-2所以：所以：（9）钻孔1)确定切削深度 本道工序采用钻孔一道工序完成。故取=5mm2）确定进给量f 参考有关手册可得 f=0.1mm/r （见参考文献7表3.1）v=18m/min (见参考文献7表3.1)所以 n=573（r/min）3）确定机床转速按机床选取所以实际切削速度v=4）计算切削力 切削转矩 M=C（NM）其中：C=225.63 所以：M=225.63 =3NM切削力其中所以：=990N5）计算切削功率6）钻削基本时间 见参考文献7表12-2其中：L=5 l取3 所以=0.23min 钻削的辅助时间查表12-11 取 所以：所以：（10）倒角245双面采用90惚钻为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔时相同，即n=100r/min，采用手动进给。最后将以上各工序的切削用量，工时定额的计算结果，连同其它数据一并填入加工工艺过程综合卡片，详见附表1。第4章 CAPP简介4.1 CAPP技术CAPP是计算机辅助工艺过程设计。工艺设计世界制造过程中生产技术准备的第一步，是连接产品设计与产品制造之间的桥梁。工艺设计的结果工艺规程诗句定零件加工方法加工路线以及工装设计的主要依据，是车间生产的指导性文件。CAPP作为先进制造技术的重要组成部分，在制造自动化领域具有重要的地位，主要表现如下：1）可以将工艺设计人员从繁琐和中服刑的工作中解脱出来，以更多的时间和精力从事创造性的工作。2）可以大大缩短工艺设计周期，提高企业对瞬息变化的市场需求作出迅速反应的能力，提高企业产品在市场的竞争力。3）有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行总结和继承。4）有利于工艺设计的最优和标准化。5）为实现企业信息集成创造条件，继而便于实行并行工程，敏捷制造等先进生产制造模式。4.2 CAPP系统的结构组成 CAPP系统的基本结构主要有零件的信息获取，工艺决策，工艺数据库/知识库，人机界面。工艺文件管理/输出等五大组成模块。4.2.1 零件信息的获取零件信息是CAPP系统进行工艺过程设计的对象和依据，零件信息的描述和输入是CAPP系统的重要组成部分。零件信息常用的输入方式主要有人机交互输入和从CAD造型系统所提供的产品数据模型中直接获取两种方法。4.2.2 工艺决策 工艺决策模块是以零件信息为依据，按预先规定的决策逻辑，调用相互知识和数据，进行必要的比较，推理和决策，生成所需的零件加工工艺规程。4.2.3 工艺数据库/知识库工艺数据库/知识库是CAPP系统的支撑软件，它包括了工艺设计所要求的工艺数据和规则等。4.2.4 人机交互界面人机交互界面是用户的操作平台，包括系统菜单，工艺设计界面，工艺数据/知识输入界面等。4.2.5 工艺文件管理和输出CAPP系统所要完成的重要内容是如何管理和维护工艺文件，其输出包括工艺文件的格式化显示，存盘和打印等内容。本次设计主要用CAPP系统设计工艺过程卡及其工序卡，详见附表2第5章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过关于司俊山老师的商量，决定设计第五道工序铣叉脚两侧面的铣床夹具，本夹具将用于卧式铣床，刀具为三面刃铣刀，对共建的两个断面同时加工。5.1 问题的提出 本夹具主要用来铣叉脚的两个侧面，这两个侧面对内孔有一定的技术要求。加工本道工序时，内控已经加工完毕，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.1.1 夹具设计5.1.2 定位基准的选择 由零件图可知，内孔是拨叉零件的设计基准和装配基准，加工精度要求较高，工作表面对基准孔中心有较高的垂直度要求，为了使定位误差为零，应选择内孔为精基准，限制四个自由度，选择突台面限制移动自由度，再以定位块右侧面限制一个自由度，实现完全定位。且定位可靠，操作简单方便。 为了提高加工效率，现决定用两把三面刃铣刀对两个侧面同时进行加工。5.1.3 定位机构的设计根据技术要求，考虑到实际加工的可能性，确保加工质量，结构要尽可能简单，操作省力，高效率低成本的原则。根据工件本身的特点，采用一长圆柱销和凸台以及定位块定位。根据加工的技术要求，工件在加工中要求完全定位，长圆柱销限制四个自由度，定位块限制一个自由度，支承块限制一个自由度，实现完全定位，满足要求。5.1.4 定位元件的尺寸确定长圆柱销：取圆柱销的直径名义尺寸与之相配合得孔的最小值，公差取f，得d=15-0.025=14.975mm，查得IT7=0.035，=0.036mm，=-0.036-0.035=0.071mm所以 d=14.975=15其高度适当选取，亦可自行设计。5.1.5 定位误差分析利用夹具安装工件，并用调整法加工一批零件时，由于工件在加工中所产生的定位误差必然要反映到工件的加工精度上，因此在设计夹具定位机构时，应对加工误差加以限制，使其不超过允许范围，一般情况下，工件的定位误差与工件上相应的公差T之间的关系为：。定位误差产生的原因主要是基准不重合误差和基准位置误差。长圆柱销的定位误差：T为孔的直径公差，T=0.043，T为长圆柱销的直径公差，它为0.035，T为销的跳动公差，T/2=0.05所以=0.039+0.05=0.089mm所以，满足要求。5.2 夹紧机构设计工件的安装包括定位和夹紧两个过程，工件定位后就应当采用一定的机构将它压紧，以保证工件在加工过程中，不会因受切削力，重力，惯性力或离心力等外力作用而产生位移或震动。加紧装置设计的合理与否，对保证工件的加工质量，缩短工件安装辅助时间，降低工人的劳动强度有直接的影响。因此对夹紧装置应提出如下基本要求：1） 加紧机不应该破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许的震动和表面损伤。2） 加紧动作迅速，操作方便 ，安全 ，省力。3） 结构应尽量紧凑，工艺性要好。5.2.1 夹紧力的确定确定夹紧力包括正确的选择夹紧力的方向，作用，及夹紧力的大小。（1）夹紧力的方向的确定夹紧力的作用方向不应影响加工精度，而且还影响夹紧的实际效果，具体应考虑如下几点：1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的定位。工件在夹紧力的作用下，应确保其定位基面紧贴在定位元件的工作表面上。为此要求夹紧力的方向应指向主要定位基准面，其余夹紧力方向应指向主要定位基准面，其余夹紧力方向应指向工件的定位支承。2）夹紧力的方向应使工件的夹紧变形最小。3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧力最小。因此，考虑到以上因素，本工序在加工时，滑块首先处于后退的状态，此时间工件从前方放入，扳动配气阀把手，滑块向前移动，定位块插入工件槽中定位，随后通过滑块上斜楔和摆杆的作用，拨动夹紧块夹紧工件。定位块的侧面a为对刀面。5.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：三面刃铣刀 直径80mm，齿数 （见切削手册）其中： X=1.0 f=0.08 y=0.72 a=9 v=0.86 d=80 q=0.86 w=0 z=16所以：F=254N当采用两把刀时，F=2F=508水平分力：F=1.1F=558.8N垂直分力：F=0.3F=152.4N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：K为基本安全系数1.5， K为加工性质系数1.1， K为刀具钝化系数1.1， K为断系切削系数1.1所以：F=1.51.11.11.1508=1014N5.2.3 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，夹具中的各种零件，机构和装置安装在夹具上，并通过他安装在机床上。在加工过程中，夹具体要承受工件重力，夹紧力，切削力，惯性力及由此而产生的冲击和震动，因此夹具体的设计应满足以下基本要求：1）应有良好的加工精度和尺寸稳定性。对于夹具上用来安装定位元件，对刀块的工作表面，以及夹具体上与机床连接的表面或找正基面等重要表面，应根据夹具总图的设计要求，提出相应的尺寸，形状和位置公差以及粗糙度的具体要求。2）应具有足够的强度和刚度，一般在夹具体的适当部位需布置加强筋，以提高夹具体的刚度。3）应具有良好的工艺性和使用性，加具体的结构应力求简单，工艺性要好。4）应保证夹具体在机床上安装稳定可靠。在工作台上安装夹具时，影视重心尽量低，高度尺寸要小。对于本道工序的夹具体详见附图2。第6章 Pro/ENGINEER 造型6.1 Pro/ENGINEER简介 Pro/engineer主要功能在于进行参数化的实体设计，它所提供的功能包括实体设计，曲面设计，建立工程图，零件组合，简单的有限分析，模具设计，电路设计，装配管件设计，加工制造和逆向工程等。 Pro/engineer的最大优点就在于它采用单一数据库的设计，而且是一种全相关性的软件。由于Pro/engineer中所有模块完全互相联系，因此在开发产品的过程中，设计者在任何时后所作的改变，都会扩展到整个设计中，自动更新零件，组合工程图等模块中所有的尺寸与工程元件，这样可确保数据的正确性，避免反复修改所花费的时间。 Pro/engineer对产品的帮助可归纳如下： 1）保证图面及实体模型的正确性； 2）应用3-Dlayout可以确保设计品质及问题的排除； 3）Pro/engineer同步工程的构架可以缩短设计变化的时间； 4）Pro/engineer可自动化产生2-D工程图组合爆炸图，可以缩短出土时间； 5）整合上下游厂商的资料，可以缩短开发和建模的时间。本次设计采用Pro/engineer设计一道工序的夹具造型。结论拨叉是变速操纵机构中用来移动多联齿轮或离合器，从而实现速度变换的主要零件。因此拨叉的两侧面是它的主要工作面，我所设计的夹具就是用来加工它的主要工作面。为了适应大批量生产的需求，我设计了启动的装置进行夹紧，从而节省了劳力。 这套夹具装夹工件迅速，操作方便，有利于减轻劳动强度和提高生产率，适宜在大批量生产中使用。致谢 这次我的毕业设计的选题，课题的研究以及撰写工作都是在司俊山老师的指导下完成的。司老师对学生和蔼可亲，总是很耐心的辅导我们设计，认真地解答我们在毕业设计中遇到的各种问题，因此，我要特别的感谢司老师的付出。 另外，在设计的过程中，也得到了不少同学以及其他老师的帮助和指导。在此，也对他们表示衷心的感谢。 这次的毕业设计不仅让我学到了许多科学知识，还让我体会到了老师的关怀和同学互帮互助的友情，因此无论怎么样，我都应该珍惜剩下不多的时间，努力的准备好答辩，不辜负老师和同学对我的帮助。参考文献1. 孟少农. 机械加工工艺手册. 机械工业出版社，19912. 张耀宸. 机械加工工艺设计手册. 航空工业出版社.19873. 互换性与测量技术. 中国计量出版社.19834. 机械制造工艺学. 哈尔滨工业大学出版社.19905. 机床夹具设计手册. 上海科技出版社6. 金属却削机床夹具图册. 机械工业出版社7. 机械加工切削数据手册. 机械工业出版社8. 机械加工技术. 机械工业出版社9. 机械制造技术基础. 高等教育出版社10. 机床夹具设计. 机械工业出版社.199611. 机床夹具图册. 机械工业出版社.199212. 机械CAD/CAM. 机械工业出版社13. 精通PRO/ENGINEER. 中国青年出版社14. 夹具设计. 机械工业出版社15. 金属切削机床夹具图册. 机械工业出版社.198416. B.D.Choat. Jigs and Fixture Design. The Institution of Production Engineers. 1973 17. The Technical Process Limited.Jigs,Tools and Fixtures.Philip Gates.附录DEVELOPMENT AND APPLICATION OF PLASTICS MOLDING CAD/CAM/CAE SYSTEMYu Hua Kong ZhenyuAdvanced Manufacturing Technology Center, Harbin institute of technologyABSTRACT: this paper describes features of plastics molding CAD/CAM/CAE integrated system and process of applying the system to practice. Development and application of I-DEAS (integrated design engineering software) were performed in view of actual plastics molding. The results show that plastics molding CAD/CAM/CAE system is a practical and efficient technique which is worth spreading.KEY WORDS: plastics molding CAD/CAM/CAE； integrated； I-DEAS1. introductionPlastics molding is the main method of producing plastics product. It develops in high speed but its history is short. Plastics molding is also used extensively. According to the statistics, the quantity of plastics molding is about 28% of that of all molding, but the traditional design of plastics molding is low efficient, long periodic and wasteful. It contradicts with the development of plastics industry. With the development of technique in computer, numerical control and plastics fluid, plastics molding CAD/CAM/CAE has been applied extensively at present2. plastics Molding CAD/CAM/CAE system2.1 process of plastics molding CAD/CAM/CAEThe integration of CAD/CAM/CAE changes the traditional mode of producing molding. Fig.1 show the integrated process.In traditional design, it is required to produce actual solid molding to evaluate the appearance and test the function of product when the product construction is finished. By contrast, in CAD/CAM/CAE system, by using solid geometry modeling users can display the picture of product vividly on graphic terminal, evaluate the appearance and modeling technology through observing the screen, and need not produce actual solid modeling. By using finite Fig1 process of plastics molding CAD/CAM/CAEElement method analysis software, users can also test the mechanical functions of product. The main feature of CAD/CAM system is the generation of a common database which is used for all design and manufacturing activities, so another function of geometry modeling is to provide geometry data for the families of plastics analysis and graphic numerical control, hence the redundant data is avoided, and the efficiency and prevision are improved. Three dimensional geometry solids can also be converted into two dimensional engineering drawing, so designer would be relaxed from drafting and calculating, concentrated on creative work.When finishing the preliminary design, users could check the molding technology and the extent of molding construction by using CAE software, that is to say, users should simulate the process of plastics injection before the molding is manufactured. Through the analysis of CAE software, all kinds of results are gotten in each phase of plastics injection, such as temperature, pressure, stress, filling time, cooling time, warp age and shrinkage, etc. these results are also shown with abundant modes of post process. Users can perform a quantitative or qualitative analysis. If there are some problem, the design could be correct in computer. the interaction is operated between CAD and CAE until the reasonable results are gotten. Not as the traditional process, the molding would be modified when it has been manufactured if something is wrong, so process period i shorten dramatically, and efficiency and prevision are improved. When injecting simulation is finished, if the results are reasonable, it shows the design is applicable. The next step is to finish detail design and manufacturing technology, prepare to manufacture.Recently, the technique of numerical control (NC) makes a great progress. The automatically programmed tool (APT) appeared in 1960s promoted the development of NC technology dramatically. APT is also used widely at present, but it also has some defects, such as low efficiency, etc. at present, the development orientation of NC is to merge CAD and CAM into an organic whole, so CAD/CAM is a unified software system, in which the CAD portion is interfaced inside the computer with the CAM system. Therefore the track of cutting tool is created with the mode of man-machine interaction by using the geometry data fully which is created in the phase of CAD. Now a new programming technique has been come into usinggraphic numerical control (GNC) based on graphic. In the system, cutting tool, workpiece and fixture are displayed on computer screen by generating animation, so the track of tool is optimum and safety. In sum, GNC system is very efficient and convenient.2.2 application of I-DEAS software in practiceOur advanced manufacturing technology center (AMMTEC) of harbin institute of technology makes an effort to develop integrated system of CAD/CAM/CAE. AMTEC was founded in 1992. it imported many NC machines and large style engineering software IDEAS (integrated-design engineering analysis software) with which equips IBM-RISC 6000 work station, so we have the condition to apply plastics molding CAD/CAM/CAE system to design, analysis and manufacturing of plastics molding .I-DEAS is a type of synthetically automatic software. It integrates the functions of design, drawing, engineering analysis, digital simulation of plastics molding, numerical control programming and test. The families of geometry modeling, plastics analysis and graphic numerical control constitute a plastics molding CAD/CAM/CAE system. We would design and manufacture a set of molding which produces the plastic pedal of “jetta” car (product material is nylon-66) for the first Automobile Work of city of changchun. It is difficulty to design and manufacture the molding because the shape of pedal is very complicated, so we decided to apply the families of I-DEAS to design, analysis and NC programming.I-DEAS solid modeling is an important component of I-DEAS. It supplies a set of functional tool for geometry modeling and detail mechanical design. The method of solid modeling is constructive solid geometry (CSG). The steps are in following:(1) creating basic elements, such as cubic, cylinder, sphere, etc.(2) disposing the basic elements by using Boolean operation. So the complicated geometry can be created.Using these steps, the three dimensional geometry modeling of pedal can be created. computer graphics enable the designer to study the object by rotating it on screen, enlarging a specific portion of the object to observe it in detail.Finishing the preliminary design of molding, we can perform an injecting simulation to evaluate the design by using the family of plastics analysis which uses finite element method. I-DEAS provides three methods of creating the geometry shape of finite element.from the family of solid modeling.From the family of itself.From other CAD system.Because the product modeling has been created in the family of solid modeling, we can use the first method to avoid reconstructing. After selecting elements, creating elements, creating mesh and checking modeling, we can create the finite element model used to perform plastics analysis.In this design, it is difficulty to decide where to set the gate. we can see that the pedal is slender. According to common concepts, the gate should be set in the middle of product. Welding line would come into being if this design is adopted. Therefore mechanical strength of product will be reduced. In practice using, the middle of product would bear heavy force, so it is not safety to set the gate in the middle of product. Finally we set the gate at the top of product to ensure the mechanical functions of product. In this design the fluid orientation would be consistent in the molding, and the mechanical function could be ensured, but the temperature of tip fluid will drop much more because of the long route of flowing, the fluidity of fluid becomes bad. It is necessary to raise the pressure of entrance to fill the impression, but the raising is limited in certain range, so it is possible that the impression could not be filled fully. When we simulated the process of injection, the initial result was always unreasonable that the pressures of impression exceed that of injecting jet supplying. after analyzing, we modified the injection parameters. The temperature of molding and plastics fluid are raised so that the fluidity of fluid became good. Though the correcting, the results are very satisfied. The filling time is shown is Fig.3. we can see that the filling time is 4.81 second at which is the furthest from the gate. The pressure and temperature of analysis results are also in normal range. In actual molding, we adopted corresponding steps according to the analysis results, so the qualified products were produced.DEAS GNC is a new kind of NC programming tool based on graphic. GNC system has the function of creating and operating of complicated surface elements. We could also use the method as same as that is used in plastics analysis, namely, the geometry model was gotten from the family of solid geometry modeling. Thereafter we use a set of describing instructions to define the machining process and parameter, such as cutting tool, manufacturing orientation and step, etc. the system would display the manufacturing process. At the same time the cutter location (CL) file comes into being which includes all manufacturing information but cannot be discriminated by NC machine directly, so the post-process is necessary. The post-process of GNC is different from that of normal. Normal post-process user the special principle. At present, with the rapid developing of NC technology, the number of NC system become more and more. It couldnt meet the present needs that post-process is only consistent to special machines. GNC system uses the common principle. It supplies a functional tooltext macro processor (TMP) with which user can program post-process procedure suit for all kinds of machine easily. According to the specialty of manufacturing molding and the FANUC 11system that we own, we programmed the post-process procedure of three axes that is used to operate the standard cutting location file. The result is the ISO machining codes which can be directly fed into the control computer of CNC machines, and the effect of actual machining is very good.3. conclusions(1) the integration of CAD/CAM/CAE changes the traditional production of plastics molding. User can modify and optimize the product, molding and manufacturing at the aid of computer. The efficiency is improved and the error is cut.(2) by adopting the technique of CAD/CAM/CAE, the period of design and manufacturing of molding is shorten dramatically. The cost is cut and the quality of product is improved.(3) I-DEAS so
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