0424-X5020B立式升降台铣床拔叉壳体的加工工艺及专用夹具设计【含CAD图+工艺卡+说明书】
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x5020b
立式
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专用
夹具
设计
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加工工艺规程制订及其工序专用夹具的设计
X5020B立式升降台铣床拨叉壳体
摘 要：本次设计抛开以往的设计思想，浓缩了一个新方案。通过对X5020B立式升降台铣床拨叉壳体
两种加工工艺路线的比较分析，选定前者。该方案是以三个面作为基准，实现基准统一原则，简化了随行
夹具的设计，从而在保证所要求的质量和劳动生产率指标的前提下降低了生产成本。而且专用夹具的
设计严格按照先收集和研究有关资料，再确定夹具的结构方案，然后绘制夹具总图，最后确定并标注
有关尺寸及技术条件的步骤进行，充分体现了提高劳动生产率、保证加工质量、降低劳动强度的原则，
论文中将以详细的计算和说明证明这一说法。
关键词：拨叉壳体；加工工艺；夹具
- 内容简介：
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机械加工工序卡片 产品型号 （部）件 图号 产品名称 立式升降台铣床 零（部）件 名称 拔叉壳体 共（ 1 ）页 第（ 1 ）页 工序号 工序名称 材料牌号 04 铣销 面 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可 制件数 每台件数 铸造件 168 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 铣夹具 工位器具编号 工位器具名 称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削速度 给次数 工步工时 机动 铺助 1 粗铣面，到底面 65用铣夹具 960 1 2 铣面成，粗糙度为 m 粗齿铣刀 25型 960 1 3 铣面成，粗糙度为 m 粗齿铣刀 25型 960 1 4 精铣面成，粗糙度为 m 硬质合金立铣刀 25型 610 1 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 设计（日期） 审核（日期） 标准化 (日期 ) 会签（日期） 机械加工工序卡片 产品型号 （部）件图号 产品名称 立式升降台铣床 零（部）件名称 拔叉壳体 共（ 1 ）页 第（ 1 ）页 工序号 工序名称 材料牌号 07 钻孔 16、 25 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制 件数 每台件数 铸造件 168 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 镗床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 镗 夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削速度 给次数 工步工时 机动 铺助 1 钻 14 专用 钻 夹具 560 32 1 2 扩钻 柄麻花钻（平头钻） 480 3 钻 23 专用钻夹具 330 24 4 扩钻 柄麻花钻（平头钻） 280 5 铰 16糙度为 m 锥柄机用铰刀 16070 54 6 铰 25糙度为 m 锥柄机用铰刀 2510 48 7 设计（日期） 审核（日期） 标准化 (日期 ) 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 （部）件图号 产品名称 立式 升降台铣床 零（部）件名称 拔叉壳体 共 4页 第 1 页 材料牌号 坯种类 铸造件 毛坯外型尺寸 168产类型 中批生产 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时（ 准终 单件 01 画线 02 铣 A找正夹紧 铣目台 755 B铣面，表面粗糙度为 m 3 铣 A. 找正夹紧 铣夹具 B. 铣面，表面粗糙度为 m 4 铣 A. 找正夹紧 铣夹具 B. 铣面 精铣面，表面粗糙度为 m 5 画线 06 钻 A找正夹紧 钻夹具 B钻铰 30 30 28，扩孔 30 07 钻 A以面定位夹紧 镗夹具 742 B钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 16 14 钻 25 23 铰 165们的粗糙度为 m 机械加工工艺过程卡片 产品型号 （部）件图号 产品名称 立式 升降台铣床 零（部）件名称 拔叉壳体 共 4 页 第 2 页 材料牌号 坯种类 铸造件 毛坯外型尺寸 168产类型 中批生产 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时（ 准终 单件 08 工作台转 180夹紧 09 钻 A钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 床 镗夹具 742 钻 25 20 23 25 扩 32 成 铰 25 10 工作台转 90 11 钻 A钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 床 镗夹具 钻 25 20 23 24 孔钻扩 25 钻 28 22 24 26 钻 30 28，扩孔 30 扩孔钻扩 铰 25，粗糙度为 m 铰 28，粗糙度为 m B 钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 钻 20 18 扩钻扩 20 机械加工工艺过程卡片 产品型号 （部）件图号 产品名称 立式 升降台铣床 零（部）件名称 拔叉壳体 共 4 页 第 3 页 材料牌号 坯种类 铸造件 毛坯外型尺寸 168产类型 中批生产 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时（ 准终 单件 铰 20，粗糙度为 m。 要求：轴同轴度为 轴同 轴度为 孔与面平行度为 孔与孔的对称度 与面平行度为 12 划线 13 钻 孔 以面定位装夹工件 臂钻 钻夹具 1钻铰 4 钻 4 铰 4，精糙度为 m 2钻 6 9 14坑 3钻 3 孔 14 钻孔 以侧面定位装夹 臂钻 钻夹具 1钻与与孔垂直相交的 孔 2攻螺纹孔 6H 机械加工工艺过程卡片 产品型号 （部）件图号 产品名称 立式 升降台铣床 零（部）件名称 拔叉壳体 共 4 页 第 4 页 材料牌号 坯种类 铸造件 毛坯外型尺寸 168产类型 中批生产 每台件数 1 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 工时（ 准终 单件 15 工作台转 90 16 钻孔 1钻与孔垂直相交的 孔 臂钻 钻夹具 2攻螺纹孔 6H 17 钻孔 钻上面的孔 臂钻 钻夹具 1钻 4 孔 5 2攻螺纹孔 6H 18 上油漆 19 检查 2 6 锥销孔装配时与 50钻铰 更 改 内 容 编制（日期） 校对（日期） 审核（日期） 会签（日期） 第 1 页 共 36 页 加工工艺规程制订及其工序专用夹具的设 计 摘 要 ： 本次设计抛开以往的设计思想，浓缩了一个新方案。通过对 式升降台铣床拨叉壳体 两种 加工工艺路线的比较分析，选定前者。该 方案是以三个面作为基准，实现基准统一原则，简化了随行 夹具的设计，从而在保证所要求的质量和劳动生产率指标的前提下降低了生产成本。 而且专用夹具的 设计严格按照先 收集和研究有关资料，再确定夹具的结构方案，然后绘制夹具总图，最后确定并标注 有关尺寸及技术条件的步骤进行， 充分体现了 提高劳动生产率、保证加工质 量、降低劳动强度的原则， 论文中将以详细的计算和说明证明这一说法。 关键词： 拨叉壳体 ； 加工工艺 ； 夹具 of a of 5020B to At we of In we to on so of to I of At In we 第 2 页 共 36 页 目 录 摘要 前言 毕业设计任务书 零件 的结构功用分析 材料及毛坯种类的选 用 基面的选择 工艺路线的制订 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 确定切削用量、工时定额及切削力和切削功率 专用夹具设计 件技术分析 工序内容总 体方案的拟定 定位方案的拟定 夹紧力的计算和夹紧结构 定位误差分析及夹具精度分析 镗模装配总图的绘制 零件图的绘制 部分典型结构及数据 结论 致谢 参考文献 注释 附录 第 3 页 共 36 页 前 言 毕业设计是 学生 在学校完成了大学四年的全部课程，并 在 进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节， 也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节， 是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程 。 通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作 作风 。 毕业设计是在毕业实 习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。本次设计涉及到机床、工艺、工装、夹具等机制专业的大部分专业知识，是一次全面、系统地检验自己在大学期间对专业知识的掌握情况。在整个设计过程 中做到严谨、认真、一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到要求的较高水平。通过独立地查找资料、分析计算完成方案设计，绘制图纸和编写技术文件等，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 本说明书是设计 式升降台铣床拨叉壳体加工工艺规程及装备之用，是工作者在进行大量生产实习的基础上，再和现场了解相结合 ，选用“机械制造工艺学”和“机床夹具设计”编写而成。 本书系统地介绍了 式升降台铣床拨叉壳体加工工艺过程以及其工艺装备的选用、零件的功用及结构分析、加工余量、工序尺寸、公差 、 确定 工时、切削余量、速度的计算选用、工件加工夹具的设计等，是一份较为全面的设计说明书。 本次设计为期一个多月，承蒙学校领导和老师的关心和支持，特别是范志明老师的悉心 指导 ，在此特表谢意！由于编者水平有限 、经验不足，再加 成稿仓促，本书有许多不足 之处 ，恳请老师指正。 第 4 页 共 36 页 1 毕业设计任务 题目： 机械加工工艺规程制订及其工序专用夹具的设计 始资料： 生产资料 5000件 /年； 产类型 中批 量 生产； 间制度 两班制。 计内容： 件图 1张； 坯图 1张； 械加工工艺过程卡 1套； 械加工工艺卡 1套； 具体 装配图 1张； 具体 零件图 1张 ； 艺加工面编号简图 1张 ； 计说明书 1份。 2 零件的结构功用分析 件的作用 和材料 该拨叉壳体 是 式升降台铣床的一个 重要基础 零件，它位于传动轴的端部，主要作用是： 一是传递扭矩，使机床获得动力；二是此零件可以调整 传动轴的长短及位置。 在综合考虑 拨叉壳体 的工作条件和功能后，决定选择的 材料是 材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性以及减振性，铸造性能也较好 ， 可 用于 制造需 承受较大应力，需耐磨的零件 。 件的工艺分析 零件图 （图 1） 可知 ， 该零件上的主要加工面为、面，其中为了定位夹紧需加工的平面是、面， 面的表面粗造度为 m，其直接影响拨叉壳体与机体的接触精度， 、面 的表面粗造度为 m； 零件图 （图 1） 可知 ， 该零件上的主要加工孔为、 、孔， 其中 、 孔的尺寸精度、同轴度 ,以及 面与 、 面的垂直度 ， 影响 着 机床的装配精度， 因此 这些面和孔的 加工精度要求较高， 需精加工，其中用于定位夹紧的孔为孔 。 这些 孔的表面粗糙度要求分别为：、孔为 m，、孔为 m，孔为 m； 另外， 各长轴线的同轴度及轴线之间的平行度对机体的安装精度以及运动精度影响较大，加工精度要求 也 较高。 寸要求：孔与平面的平行度为 6 6H 深 15 孔的同轴度为 作加工）， 孔相对孔的对称度为 、孔的圆柱 度为 第 5 页 共 36 页 和孔的编号如下图所示 ： 12345图 1 毛坯种类的选择 制定零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工工艺的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故 合理地 选择毛坯具有重大的技术经济意义。 用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等，而 相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造等，锻件有自由锻、模锻、精密锻造等。因此，影响毛坯选择的因素很多，必须全面考虑后确定。例如，选择毛坯的种类及制造方法时，总希望毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而 减小加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。但这样往往使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本，可能导致零件生产总成本的增加。反之，若适当降低毛坯的精度要求，虽增加了机械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。 择毛坯应考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯 制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度还可以简化工艺和工艺装备，降低产品的总成品。 择毛坯应考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯 ，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊 的小零件，由第 6 页 共 36 页 于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。 选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。 择毛坯，应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑 可能性和经济性。例如，我国生产的第一台 12000吨水压机的大立柱，整锻困难，就采用焊接结构； 72500千瓦水轮机的大轴，采用了铸焊结构。中间轴 筒用钢板滚压焊成，大法兰用铸钢件，然后将它们焊成一体。 择毛坯还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性，如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。应用这些毛坯 制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。 据零件的材料 可确定毛坯材料为 生产类型为中批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大压力，是要求耐磨的零件。又由于、孔 均需铸出，故应安放型芯 ，此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。上述造型方法是从提高生产率、保证加工精度上考虑的。 公差等级取 8级。 坯如下图所示 ： 第 7 页 共 36 页 图 2 4 基 准 的选择 准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。在机器零件的设计和加工过程中，按不同要求选择哪些点、线面作为基准，是直接影响零件加工工艺性和各表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。根据作用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设 计基准是零件设计图样上所采用的基准，工艺基准是零件在工艺过程中所采用的基准，其中包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准， 基准 的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合理，可使加工质量得到保证，提高生产率。 为拨叉壳体零件，其主要的加工表面是平面及其孔系。一般情况下，平面的加工精度要比孔系的加工精度容易保证，因此，在加工该零件工程中考虑的问题是如何实现孔的加工精度，如何处理孔和平面之间的相互关系。 基准的选用应满足以下要求 ： 1） 保证各主要孔的加工余量均匀 2） 保证拨叉壳体 与机体有一定的间隙 因此 ， 我们选用面及主要孔、 基准的选用 ： 了保证机体孔与孔、面与面之间的位置精度，精基准尽量采用能保证机体在整个加工过程中采用的基准 统一 ，由图可知，应采用以面为精基准。 工艺路线的制定 订工艺路线的原始资料主要是产品图纸、生产纲领、现场加工设备 、 生产条件等，有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后， 在对零件的工艺路线进行分析的基础上， 即可着手工艺路线的制订。 定工艺路线的出 发点应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配用专用夹具，并兼顾提高生产率，降低成本。 艺路线方案之一 该工艺路线一共分为 16个工序，其具体的过程如下所示： 工序 1 画线 工序 2 铣 1） 找正夹紧； 2） 铣面，表面粗糙度为 m 第 8 页 共 36 页 工序 3 铣 1） 找正夹紧 2） 铣面，表面粗糙度为 m 工序 4 铣 1） 找正夹紧 ； 2） 粗 铣面 ； 3） 精铣面，表面粗糙度为 m 工序 5 画线 工序 6 钻 301） 找正夹紧 2） 钻铰 30， 3） 钻 30 28，扩孔 30 工序 7 钻 1） 以面定位夹紧 2） 钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 16 14 25 23 铰 16 25孔 们的粗糙度都为 m 工序 8 钻扩铰孔 252 1） 钻扩铰孔（加工前孔口刮平） 2） 钻 25 20 23， 3） 扩 25 4） 扩 32 孔 ，铰 25 ，工作台 旋 转 90 工序 9 钻扩铰 孔 30） 钻扩铰孔 30 25 28粗糙度 都 为 m 2） 钻扩铰孔 20粗糙度为 m。 3） 要求： 轴同轴度为 轴同轴度为 孔与面平行度为 孔与孔的对称度 与面平行度为 工序 10 划线 第 9 页 共 36 页 工序 11 1） 钻铰 4精糙度为 m 2） 钻 6 9 3） 锪 14坑 4） 钻 3 5） 攻丝 6H 6） 钻 2 6 锥销底孔 7） 铰 6 工序 12 钻与孔垂直相交的 孔 2攻螺纹孔 6H 工序 13 钻与孔垂直相交的 孔 2攻螺纹孔 6H 工序 14 钻上面的孔 1钻 4 2攻螺纹孔 6H 工序 15 上油漆 工序 16 检查 工艺路线方案之 二 ： 工序 1 画线 工序 2 铣面，表面粗糙度为 m 工序 3 铣面，表面粗糙度为 m 工序 4 铣 面；精铣面，表面粗糙度为 m 工序 5 1） 钻铰 4糙度为 m 2） 钻 6 9， 14 3） 钻 3 孔 4） 钻 2 6锥销底孔 5） 钻与孔垂直相交的 孔 6） 钻 4 孔 5 工序 6 画线 工序 7 钻扩铰 30工序 8 1） 钻扩铰 孔 ： 钻 16 14 25 20 23 它们的粗糙度都为 m； 2） 钻扩铰孔加工 ： 钻 25 20 25，扩 25 25 3） 钻扩铰孔：钻 25 20 23 28 22 24 26，铰 25 扩孔 铰 28它们的粗糙度都为 m。 工序 9 划线 工序 10 钻、攻螺纹孔 6H、 6H； 工序 11 孔 1钻 4 2攻螺纹孔 6H 第 10 页 共 36 页 工序 12 上油漆 工序 13 检查 艺方案的比较与分析 当 用于 加工 同一内容的几种工艺方案均能保证所要求的质量 和劳动生产率指标时，一般可通过经济评比加以选择；经济分析就是比较不同方案的生产成本多少。生产成本最少的方案 才 是 最 经济的方案。生产成本是制造一个零件或一台产品所必需的一切费用的总和。在分析工艺方案的优劣时，只需分析与工艺过程直接相关的生产费用，这部分生产费用就是工艺成本。工艺成本又可分为可变费用和不变费用 两大类。 上述两个工艺方案的特点在于：方案一将主要面先进行加工，然后以这三个面作定位基准加工其它的孔；方案二是将加工过程分为两个阶段进行，先以流水生产加工各个面，然后 以一面两孔进行定位加工其它各孔。 以上两个 方案可以看出：方案一是以三个面作为基准，实现基准统一原则，简化了随行夹具的设计 ，从而保证所要求的质量和劳动生产率指标时降低了生产成本； 方案二是以一面两孔定位，进行流水生产，这适用于大批生产，作为该方案不适用于 本工件的加工（中小批生产），不利于夹具的设计和装配 ，从而增加了生产成本。 故采用方案一较为合理。 确定机械加工余量，工序尺寸及公差 零件在机械加工工艺过程中，各个加工表面本身的尺寸及各个加工表面相互之间的距离尺寸和位置关系，在每一道工序中是不相同的，它们随着工艺过程的进行而不断改变，一直到工艺过 程结束 ,达到图纸上所规定的要求。在工艺过程中，某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸 。工序尺寸的正确确定不仅和零件图上的设计有关系，还与各工序的工序余量有关系。 工余量的确定 工余量的概念 ， 加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。加工余量分工序余量和加工总余量（毛坯余量）二种。相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量（毛坯余量） ，其值等于各工序的工序余量总合。 于加工表面的形状不同，加工余量又可分为单边余量和双边余量两 种。如平面加工，加工余量为单边余量，即实际切除的金属层厚度。又如轴和孔的回转面加工，加工余量为双边余量，实际切除的金属曾厚度为工序余量的一半。 因各工序尺寸都有公差，故实际切除的金属层厚度大小不等，就产生了工序余量的最大值和最小值。在工艺过程中，用极值法还是用调整法计算工序余量的最大值和最小值，它们的概念是不同的。极值法是按试切加工原理计算，调整法是按加工过程中误差复映的原理来计算。为了便于加工和计算，工序尺寸一般按“入体原则”标注极限偏差。对于外表面的工序第 11 页 共 36 页 尺寸取上偏差为零，而对于内表面的工序尺寸取下偏差为零 ，平面和回转面加工时的工序余量、工序余量 和工序尺寸的关系见 7书图 3 3 工余量的确定方法 加工余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。 余量过大将增加金属材料、动力、刀具和劳动量的消耗，并使切削力增大而引起工件的变形较大，反之，余量过小则不能保证零件的加工质量。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。目前，工厂中确定加工余量的方法一般有两种，一是靠经验确定，但这种方法不够准确，为了保证不出废品，余量总是偏大，多用于单件小批生产。另一种 是查阅有关加工余量的手册来确定，这种方法应用比较广泛。比较合理的方法是加工余量的分析计算法。这种方法是在了解和分析影响加工余量基本因素的基础上，加以综合计算来确定余量的大小。 在零件的机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，需要用工艺尺寸链原理去分析它们的内在联系，掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工序尺寸。 闭环的确定 。 工艺尺寸是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程 中所给出的尺寸。尺寸链是相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。由此可知工艺尺寸链是在零件加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸组。把列入工艺尺寸链中的每一个工艺尺寸称为环。在零件加工过程中最后形成的一环（必有这样一个工艺尺寸，并且也仅有这样一个工艺尺寸）称为封闭环。那么在工艺尺寸链中对封闭 环有影响的全部环称为组成环。组成环分二类，一类叫增环，另一类叫减环。增环是本身的变动引起封闭环同向变动，即该环增大时封闭环减小或 该环减小时封闭环增大。有时两个或两个以上的尺寸链通过一个公共环联系在一起，这种尺寸链称为相关尺寸链，这时应注意：其中的公共环在某一尺寸链中做封闭环，那么在与其相关的另一尺寸链必为组成环。 序尺寸的计算 根据工件最大外形尺寸 172型方案为木模机器造型，按 1书中表 12取铸件精度为 6 级 大外形轮廓为 172度偏差 L= 1.2 查 2 1.4 件单面加工余量（不大于） 3.0 查 2 L 不加工表面间的直线尺寸； 不加工表面到加工表面间的直线尺寸。 查得铸件的机械加工余量： 第 12 页 共 36 页 查 2 查得铸件的机械加工余量公式： ， 铸件的最大尺寸（ A 加工表面的基本尺寸 查顶面 C=面及侧面 C=查 2 以 面为顶面 ，以 面 为底面， 面与 面 的距离为 64则有： 面的加工余量： 上e =4 面的加工余量： 下e =3 得公称尺寸偏差为 1 查 1 2 第面 为 侧面 ，其加工余量： 7 21 7 e = 取 e=3 书得公称尺寸 偏差为 1.5 查 1 2 计算、面 的加工余量： 81 7 e =取 4e =2 45 =2 查得尺寸偏差为 0.5 查 1 4 13 页 共 36 页 7 确定切削用量、工时定额及切削力和切削功率 削用量是指切削速度（ 进给量（ 背吃刀量（ of 者的总称，又称为切削三要素。 削速度是切削刃（ 选定点相对于工件主运动的瞬时速度，单位为 m/s或 m/主运动为旋转时，切削速度可用 公式 601000/ 计算 ，式中 处工件或刀具的直径，单位为 工件或刀具的转速，单位为 r/主运动为直线往复运动时，其平均切削速度可用公式 601000/2 计算，式中 度，单位 mm，冲程次数，单位 给量 of 相对于工件的位移量。例如车削外圆时的进给量 刀相对于工件在进给运动方向上的位移量。车、钻、镗和铣削 时，单位为 mm/r；刨、插和拉削时，单位为 mm/于铣削和磨削，进给量（ mm/z）可以不止一个。背吃刀量切削深度（ of 般指工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，单位为 削外圆时，背吃刀量可按公式 ，式中mm；于篇幅的关系，在这里主要详细说明一下切削速度 时定额是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间称为工时定额。合理的工时定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的积极性，从而不断促进生产向前发展和不断提高劳动生产率。工时定 额是安排生产计划、成本核算的主要依据，在设计新厂时，又是计算设备数量、布置时间、计算工人数量的依据。 削力对切削机理的研究，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数，都具有非常重要的意义。 自动化生产中，还可通过切削力来监控切削过程和刀具工作状态，如刀具折断、磨损、破损等；切削力是指使被加工材料发生变形成为切 屑 所需的力，它主要来源于三个方面，一是克服被加工材料对弹性变形的抗力，二是克服被加工材料对塑性变形的抗力，三是克服 切屑对刀具前刀面的摩擦力 和刀具后刀面对过度表面和已加工表面之间的摩擦力。 述力 分别用们的总和形成作用在车刀上的合力 国标为 F）。为了实际应用， 分为相互垂直的标为y F（国标为 国标为个分力。 响切削力的因素较多，一是被加工材料的影响，被加工材料的物理力学性质，化学成分，热处理状态和切削前材料的加工状态都对切削力的大小产生影响；二是切削用量对切削力的影响，背第 14 页 共 36 页 吃刀量f 对切削力的影响，切削速度 v 对切削力的影响 ；三是刀具几何参数对切削力的影响，前角对切削力的影响，负倒棱对切削力的影响，主 偏角对切削力的影响，刀尖圆弧半径对切削力的影响，刃倾角对切削力的影响；刀具材料对切削力的影响；切削液对切削力的影响；刀具磨损对切削力的影响。 面 定切削速度 。 选用硬质合金为可转位面铣刀，选用 型号 得 每 步进给量.2 ，已知材料 3 拉强度为 145N/ 2查得 V=1.5 mm/s，其直径 D=125 查 2 2 书选 Z=6， 查 1 0ws /1000= 1 2 0 0 =s =取 30 r/ 查 1 0000/ 1000/ = 计算基本工时作台的进给量 ： = =276 取80 而mi 21 ,其中加工长度 L=126 切入长度 ）（ 21 ww 查 2 表 12 15 页 共 36 页 切出长度2L=1 3 25 =100 mm，1=125 2L =2 125+2+126） /276 = 面，同铣面 一样， 工时 mi )( 21 ) 61 2 6(21 L 2=125 L =126 所以 、 、 面 床选 立铣，选“粗齿铣刀”， D=25，型，用莫氏锥柄立铣刀 d=25=3齿 ,L=38 查 1 0用硬质合金立铣刀得 3面时取面时 查 2 得mm/z,取z, 查得 =mm/s， ws 0 0 =s = 2 9 的值适合粗铣面 面工时 第 16 页 共 36 页 =231 mm/ 查 2 12 2 L =172+172+148=492 则1=492+； 铣面，31 mm/ 22252311 pp = 2L =2 5，取 2L =3， L =36， 则 mi 21 =（ 6+3） /231 =铣面，使其粗糙度为 m 选 铣床 立铣，用 莫氏锥柄立铣刀 d=25型， L=147齿 Z=6 查 1 10 查 2 查 2 用硬质合金立铣刀z,选 v=s 则ws /1000=s =第 17 页 共 36 页 取60r/v=时 =456 mm/ 221 L =2L =2， L = 查 2 221 =（ ） /456 =56=孔加工 20 钻头为锥柄麻花钻，孔深 15L=2911L =270 查 1 用硬质合金钻头 f=r， v=s 查 2 n= 0 0/1 0 0 0 D =s =291270./21 = 钻 25 钻头为锥柄麻花钻，孔深 15L=2911L =270 查 1 用硬质合金钻头 f=r， v=s 查 2 18 页 共 36 页 则 n= 000 D = 查 2 2一 ： 孔号 （ 16） 25（ 25） （ 25） （ 25 P 9 3 备 床） 68 68 臂钻） 35 刀具 锥柄麻花钻 同左 同左 同左 直柄麻花钻 同左 锥柄麻花钻 锥柄麻花钻 直径（ 14 23 20 20 18） 9 深（ 16（ 18） 16 45 15 16（ 15） 16 13 18（ 13） V（ m/s） f（ mm/r） n s /60100 （ r/ 546 332 90（ 425） 43 998 注： 1、刀具材料（高速钢钻头） 2、切削速度查 2 、进行量增加值查 2 、刀具选用查 1 钻加工 表 二： 第 19 页 共 36 页 （ 16） 25 25 直 径 D（ 23 削速度 v（ m/s） f（ mm/r） .8 n 480 342 282 注： 刀具为高速钢麻花钻， 2 孔加工 表 三： （ 16） 25 D（ 16 25H9 f（ mm/r） .2 v（ m/s） .8 n（ r/ 1075 ： 刀具为硬质合金，用铰刀 1 2 时计算 ： 孔（ 16） 155721/11 =取 22 L 5 4 21 i = 钻孔（ 16） 钻 头直径为 14 1L = 5 4 21 i 第 20 页 共 36 页 =钻孔（ 25） 钻 头直径为 23 1 = 3 3 21 i = 孔（ 25），深 45钻头直径为 202551025513 8 945./21 i = 孔（ 25），深 15钻头直径为 25255101 915./21 i = 扩孔 。 孔（ 16） 14 孔深 18 查 2 2 42 L 21 i 第 21 页 共 36 页 = 孔（ 25） 23 24.6 孔深 16 3 4 16562./21 i = 铰孔 孔（ 16） 1L =13 查 2 1318./21 i = 25 1L =13 查 2 1316./21 i =果请见机械加工工艺过程卡及工序卡 8 专用夹具设计 由于本次设计的零件是单件中批 量 生产， 为了提高劳动生产率、保证加工质量、降低 对操作 人员的技术要求以及减轻其 劳动强度，我们需要设计专用夹具。 所谓的专用夹具，是根据某一工件的加工需要专门设计制造的夹具，它主要用于加工对象固定的批量较大的生产中。 设计机床夹具时，应注意以下一些问题： 位精度 。 1） 工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准的形式和精度、定位元件的形式和精度 、定位元件的布置方式、定位基准与定位元件的配合状况等第 22 页 共 36 页 因素有关。这些因素所造成的 误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。 2） 夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度有关也不应忽视。 3） 夹具在机床上的定位精度，主要与夹具定位元件的定位表面与机床配合处的位置精度，夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求较高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或加工法解 决 ，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。 4） 刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件的定位表面的位置精度，刀具与导套的间隙，导套底面到工件顶面的距离等。导向误差可通过数学计算求得。对刀的精度取决于对刀元件的位置精度和对刀技巧。 5） 夹具中，当两个或两个以上定位元件限制同一自由度时，将产生过定位影响。例如：工件位置不确定；造成位置上的干涉；夹紧工件后使工件或定位元件产生变 形等。夹具中出现 过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 具的选择： 零 件图中可以看出，在这个拨叉壳体中，一共有 5个主要加工孔 ，通过上面的工时计算可以看出，加工孔的时间占了总加工时间的大部分，所以 设计孔的加工的专用夹具十分必要。 从零件图中我们易知，在这 5 个孔中， 只 I 孔和 同时分布在同一个面上（侧面）， 所以本人设计第 9道工序 镗 720H 和 725H 的镗床钻夹具 工 I 孔的限位情况如图所示： 第 23 页 共 36 页 图 3 析加工时工件的自由度问题 ： 加工时应限 X、 Y、 Z 旋转方向， X、 Y、 Z 轴线方向 。 根据
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