拨叉的工艺规程及其铣R10.5侧面的工装夹具设计（全套含CAD图纸）
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此次毕业设计融入了本科期间学的一些重要理论知识，如机床的转速、进给量以及加工余量和刀具等参数的选用，同时也注意到要考虑有关零件加工时的表面精度和位置精度要求。 此次包括了换挡拨叉零件的工艺编制、拨叉专用夹具的设计以及设计说明书的撰写。 加工工艺和夹具设计是目前工厂生产过程中的重要流程，加工工艺包括机械加工工艺流程、各工序的加工参数等内容，好的机械加工工艺可以充分简化加工流程，提高工件加工质量。夹具设计是工艺流程的一部分，它是工艺装备的重要组成部分，是除了机床以外最重要的工艺辅助装备。 关键词： 拨叉 夹具设计 工艺路线 he to as of to of of is an in of of is of it is an of in to is 目 录 摘要 . I . 1章 绪论 . 1 言 . 1 课题背景及发展趋势 . 2 第 2章 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 第 3章 工艺规程设计 . 4 定毛坯的制造形式 . 4 面的选择 . 4 基准的选择 . 4 基准的选择 . 4 定工艺路线 . 5 定工件的机械加工余量、各工序尺寸和毛坯尺寸 . 5 定毛坯种类、加工余量和工序尺寸 . 5 定切削用量及基本工时 . 7 第 4章 专用夹具设计 . 21 题的提出 . 21 序 . 21 件定位基准的选择 . 21 算切削力及夹紧力 . 21 位误差分析 . 23 位键与对刀装置设计 . 24 致 谢 . 26 参考文献 . 27 1第 1 章 绪论 言 发展先进的制造业是增强一个国家的国际制造竞争力和科技水平能力的重要手段，也是任何国家要想取得胜利和赢得声望的法宝，同时也 是与我们的社会生产生活实践是息息相关的。现如今似乎很多国家都在极力提高自己的制造业能力，如德国提出的工业 是为了竞争下一次的工业革命。德国工业 过极大资源利用现如今的物联网技术和信息技术成果，强力推进工业实现飞越式发展；日本的社会“ 样也是为了提高自身的国际竞争力，为了改善人们的生活而提出来的；中国的中国制造 2025，在国外的一些国家看来，也可称为是“工业 甚至优于国外。 我国目前已经对一些重要领域的工业生产方式做出准备，如航空航天，军工等领域。中国的 制造业虽然起步晚，但是这近几年来以来发展的非常迅速，正在赶追美国、德国、日本、俄罗斯等军事和工业强国。我们早已不再是只会生产桌子、椅子、马车的国家。在中高端制造业上，尽管我们与提出工业 德国和提出社会 其是重要核心科技还需依赖进口，做不到自主创新。但从另一个角度来看，我国的制造业发展水平较改革开放以来有很大的变化。中国的海尔冰箱就走出了国门，迈进世界的大洪流中去，成为国人为之喝彩的冰箱制造商；其次华为也走出国门，华为的电子产品，如手机也受人们的青睐。近两 年来，在我国对国外一些国家的出口产品中，机电设备产品占比已经超过了五分之二。在通讯技术的发展上中国至少已经不逊色于德国，中国正极力发展 5G 技术；在移动互联网领域，我相信如今正在崛起的中国已经开始反超德国，华为就是一个很好的例子。中国制造 2025 在很大程度上促进现有传统生产模式的转型升级，伴随着产业转型的到来，不管是对制造行业工艺装备还是对制造产品的质量，其控制要求都会更高标准、严控制。制造产品质量标准要求更高，从而对工业设备的要求更高，就要更加精准控制工业设备，零部件和相应之配套的工具要求标准也自然而然的更 高了，循环与整体促进的和谐局面也就慢慢成形了。 2017年 4月 20 号，在文昌航天发射中心天舟一号货运飞船发射成功；同年5 月 5 日，中国自制大型客机 飞成功。取得的这些成功无疑不是在暗示中国航空航天业迈向新的里程碑，当然也体现出了中国这个制造大国的制造业获得质的飞跃。这次中国自制的大型客机 机身、机翼、尾翼等机体部件已经完全国产，动力装置等还需采用国外进口。当然中国为了实现全部的自制，也成立了航空发动机的研究中心，目的就是改变航空发动机一直以来依赖国外进口 2的现状。 课题背景及发展趋势 拨叉是机床变速箱里的一个零件，主要位于机床上面的一个操纵机构中，对机床的速度进行变换。机床上加工零件时，拨叉就起着至关重要的作用，它不仅可以控制机床主轴转速，而且也可以调整机床的进给速度。拨叉零件在工业生产中的需求量很大，由于拨叉在变换速度时，会承受一定的力，故使用寿命会大大的降低，从而导致换拨叉零件的几率大大提高，进而使机床的维修成本提高。因此，研究拨叉零件的加工工艺过程具有很大的实用性意义。 为了使拨叉零件的制造成本能够降低以及制造效率能够得到提高，我们可以通过对拨叉零件的作用，结构以及工艺过程进行合理 有效分析，使拨叉零件能够高效快捷的加工生产出来，从而获得少缺陷，低成本的拨叉零件。同时设计中所选用的零部件的结构性、经济性和实用性要好，这样才能达到高效生产、长的使用寿命和可靠的工作性。 目前我国将制造行业的核心主要聚焦在中、小批量等生产领域中，在很大程度范围内促进了国内一些数控机床生产厂家的发展和研发速度，以能够达到国内，甚至国外的标准，从而更好的将我们自己生产的数控机床推销出去。国内的大部分数控机床生产厂家为了能在市场上站稳脚跟，正在研发最新技术成果，朝着多元化的方向发展。他们为了很好应对制造业市场的变 化以及来自国外生产厂家的竞争压力，提高自身产品的竞争力和国际影响力， 程技术和 程中的自动编程技术争相被目前国内的许多数控设备生产厂家所深入研究和广泛采用。而国外的一些电子、机械、航空航天等重要领域的制造技术，自动编程技术的研究的较国内要成熟，当然也应用的更加广泛，涉及到很多行业。这也是国内为什么要奋起直追的原因吧。自动编程技术对行业显而易见的突出表现，使得发展前景变得更加广阔。当然也有大多数制造厂家将 用于零件机械加工中，来获得高效、低成本的产品，这也是目前许多制造行业迫切需求的。 3第 2 章 零件的分析 件的作用 本次毕业设计所要设计加工的零件是拨叉。拨叉位于机床变速机构中，在机床运转的过程中，拨叉要承载一定大小的力。此次拨叉零件通过 20孔再与 10个同轴孔接连到另一个零件上去，以摇杆的运动达到零件的同步运动。这种运动机构突出的特征是快速，运动精准、可靠性高。 件的工艺分析 本零件为一个拨叉，通过零件图 2要加工的地方有九处，分别是： （ 1） 60圆台下端面，中间 20下凸台端面 （ 2） 左端 20 上凸台端面 （ 3） 20 30沉头孔 （ 4） ， 13沉头孔 （ 5） （ 6） 2 10 （ 7） 10（ 8） （ 9） 左端凹槽 图 2叉零件图 加工端面可用端铣刀进行加工；孔的精度可用铰刀铰孔达到要求；分别用丝锥攻丝两个螺纹孔完成螺纹孔的加工； 60 底面大平面是有表面精度要求和位置精度要求的，必须要先找好基准，进行粗铣，半精铣，再刮削才能到达所需要求。 4第 3 章 工艺规程设计 定毛坯的制造形式 根据图 2叉是一个形状复杂零件，材料为 据生产纲领，属于成批生产的水平。拨叉零件 的结构设计形式多种多样， 可是拨叉零件结构的主要特征依旧是大同小异，都有这共同的特点比如外形结构比较复杂、较多的加工部位、拥有半圆弧结构、比较难加工。对于这种典型的拨叉类零件，采用砂型铸造得到毛坯是一种常用的方法，同时 一种常用的铸造材料，有很好的铸造性能、塑性和韧性，适合用于像换挡拨叉承受较大力这样的零件。同时焊接性，切削性能良好。 面的选择 基准面是工件的加工基准，同时基准面的选取在加工时也是十分重要的，基准面可以选择较大的面、平面、大的外圆或者大的内圆等基准要素。选择合适的基准面不仅可以提高零件的加工效率， 保证加工表面的质量，例如装夹时方便进行定位、能很快找到夹具上得定位面和便于装夹提升装夹效率，从而节约了时间成本。 基准的选择 粗基准的选择：粗基准是进行加工时所选的第一个定位基准，粗基准是工件上的没有加工过的表面。这样可以保证加工表面与不加工表面间的位置精度。在选择粗基准时，尽量选择那些表面平整、均匀、没有高低起伏、易于定位的面，应避开浇冒口、毛刺等不利于定位的位置，可使工件定位可靠，夹紧方便。同时粗基准只可使用一次。对于本设计选用左端 20 圆柱 上部端面为主要的定位粗基准。 基准 的选择 选择精基准要尽量保证在加工时的定位基准和图纸上标注的基准重合，即图纸上的尺寸就是加工时的定位尺寸，避免了应为加工基准和图纸基准的不统一所产生的误差。在精加工时，精加工的基准尽量选取同一个定位基准，选用同一个 5定位基准可提高工件的加工精度，避免多次更换基准以免产生误差。本设计选用已加工过的中间 20圆柱 底面和 60圆柱底面作为定位的精基准。 定工艺路线 按照图纸要求，加工零件毛坯时，为了使加工出的零件满足使用的要求，如尺寸、公差、粗糙度等要求，我们需要在零件加工过程中进行热处理，同时要 通过使用 最短的加工工序和最方便加工的方式进行加工。查机械制造工艺设计简明手册 1，编写拨叉的机械加工工艺如下表 3示： 表 3艺路线方案 工序号 工序名称 工序内容 I 铸造 时效处理 粗铣 60 圆台下端面、 20 下凸台端面，半精铣 60 圆台下端面 粗铣、半精铣左端 20 下凸台端面 V 钻 钻、扩、粗铰、精铰至 20 30 沉头孔 钻、铰至 ，攻 纹，锪 13 沉头孔 粗铣 面 钻 、粗铰、精铰至 2 10 钻、粗铰、精铰至 10 X 钻 钻 5 孔，攻 纹 粗铣左端凹槽 刮 60 圆台下端面 毛刺 去除机械加工所留下的毛刺 洗 在乳化液中清洗零件保证没有赃物并吹净 验 检验至图纸要求 库 入库 定工件的机械加工余量、各工序尺寸和毛坯尺寸 定毛坯种类、加工余量和工序尺寸 零件材料为 机械制造工艺设计简明手册表 用铸件 6的尺寸公差为 ，查表 ，加工余量为 。工件的机械加工余量与工序尺寸见表 3 表 3械加工余量与工序尺寸 加工面 加工余量 Z（ 工序尺寸 Z（ 工件 60 端面的加工余量 研单边余量 20 下凸台端面的加工余量 2 粗铣就可满足其精度要求 20 上凸台端面的加工余量 2 粗铣单边余量 精铣单边余量 侧面的加工余量 2 粗铣就可满足其精度要求 工件上所有孔的加工余量 实心铸造 其他不 加工表面的加工余量 直接铸造 根据上表所确定的机械加工余量绘制毛坯图，如图 3示。 图 3叉毛坯图 定切削用量及基本工时 工序 粗铣 60 圆台下端面、 20下凸台端面，半精铣 60圆台下端面。 （ 1）粗铣 60圆台下端面 质合金刀片 1）根据切削用量简明手册 2表 削深度 时，端铣刀直径00已知铣削宽度0根据铣削宽度 0,选择00 ，标准硬质合金端铣刀，故齿数 10Z 2）铣刀几何形状切削用量简明手册表 于 00，故选择 060r ，030， 0 30r ， 08 ， 0 10 ， 015 ， 00 5 。 定铣削深度 本次工序加工余量不大，选择一次走刀以节省工时，则 2）决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量。根据切削用量简明手册表 用 床功率为 7z /。采用不对称端铣，取 z /。 3）决定铣刀磨钝标准及道具寿命 根据切削用量简明手册表 刀刀齿后刀面最大磨损量为 于铣刀直径 00 ，故耐用度 。 4）决定切削速度削用量简明手册表 的公式计算，也可由表中查出。根据表 00 ， 10Z , z /时， ， 。 各修正 系数为： 故： 根据 m 0 0/0.5 ， m 7 5/25.6 。因此实际切削速度和每齿进给量为： m 00 300801 0 000 c 12 37 5 式中 20 ，根据切削用量简明手册表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 5 ， 则 4 5251 2 0 ，故 （ 2） 粗铣 20圆台下端面 粗铣 20 圆台下端面可以同样采取上述的机床转速，实际切削速度和每齿进给量。即： 00 ， m ， 计算基本工时： （ 3） 半精铣 60圆 台下端面 定切削深度 本次工序加工余量不大，选择一次走刀以节省工时，则 2）决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量，根据切削用量简明手册表 使用床功率为 7， z /，采用不对称端铣，取z /。 3）决定切削速度削用量简明手册表 的公式计算，也可由表中查 出 。 根 据 切 削 用 量 简 明 手 册 表 当 00 ，10Z , p , z /时， ， ，。故： 根据 m 7 5/25.6 ， m 0 0/5 。因此实际切削速度和每齿进给量为： fm st m 14 5 st m 45 52520 m 75801000 0 c 930 0 式中 20 ，根据切削用量简明手册表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 5 ，则 4 5251 2 0 ，故： 工序 粗铣、半精铣左端 20上凸台端面 （ 1）粗铣左端 20 上凸台端面 定切削深度 本次工序加工余量不大，选择一次走刀以节省工时，则 2）决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量，根据切削用量简明手册表 使用床功率为 7， z /，采用不对称端铣，取z /。 3）决定切削速度 00 ， 10Z , z /时， ， 。故： 根据 m 0 0/0.5 ， m 7 5/25.6 。因此实际切削速度和每齿进给量为： 式中 0 ，根据切削用量简明手册表 20，不对称安m 00 300801 0 000 c 12 37 5 fm fm st m 29m 10装铣刀，入切量及超切量 5 ，则 52520 ，故 （ 2）半精铣左端 20的上凸台端面 定切削深度 本次工序加工余量不大，选择一次走刀以节省工时，则 2）决定每齿进给量 采用不对称端铣以提高进给量，根据切削用量简明手册表 使用床功率为 7， z /，采用不对称端铣，取z /。 3）决定切削速度 切 削 用 量 简 明 手 册 表 当 00 ，10Z , p , z /时， ， ，。故： 根据 m 7 5/25.6 ， m 0 0/5 。因此实际切削速度和每齿进给量为： 式中 0 ，根据切削用量简明手册表 20，不对称安装铣刀，入切量及超切量 5 ，则 52520 ，故： 工序 V 钻、扩、粗铰、精铰至 20 30沉头孔。 （ 1） 钻孔 18 st m 45 m 75801000 0 c 30 0 fm st m 9m 选择高速钢麻花钻头，其直径 80 。 钻头几何形状为切削用量简明手册表 磨横刃， 030 ，01182 ， 01 702 ， ， 00 12 ， 050 ， ， 。 1）决定进给量 按加工要求决定进给量：根据切削用量简明手册表 加工要求为铸铁的 00， 80 ， 。由于 5/ 故不用乘孔深修正系数。根据 取 。 2）决定钻头磨钝标准及寿命。 由切削用量简明手册表 80 时，钻头的后刀面最大磨损量取为 命 。 3）决定切削速度 根据切削用量简明手册表 8 ，所以： 根据 92 ，但因所选转速较计算转数为高，会使刀具使用寿命降低，可将进给量降低一级，即可取 。 式中 5 ，入切量及超切量由切削用量简明手册0 ，故： （ 2） 扩孔至 利用 8的孔进行扩钻。 取背吃刀量 根据切削用量简明手册表 出，扩钻的进给量为 ，根据机床说明书，选取 。 m 1 818 181 0 0 01 0 0 0 rd st m 015 m in/12)3121()3121( 钻12则主轴转速为 m 497 ，并按机床说明书取 7 ，故实际切削速度为： 式中 5 ，入切量及超切量由切削用量简明手册 ，故： （ 3） 粗铰孔至 利用 取背吃刀量 取进给量 ， m8v ，根据机床说明书，取进给量 ，则机床主轴转速为： 并按机床说明书取 40 ，故实际切削速度为： 式中 5 ，入切量及超切量由切削用量简明手册 ，故： （ 4） 精铰孔至 20利用 20的铰刀对 m st m 15 m 2 1 0 0 01 0 0 0 rd m st m 12m 0 815 13取背吃刀量 取进给量 ，切削速度 m4v ，根据机床说明书，取进给量 ，则机床主轴转速为： 并按机床说明书取 7 ，故实际切削速度为： 式中 5 ，入切量及超切量由切削用量简明手册 ，故： （ 5） 锪 30沉头孔 根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 3/12/1 ，故： 按机床说明书取， 则机床主轴转速为： 按机床说明书，选取 7 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： 工序 钻、铰至 13沉头孔。 （ 1）钻 工件材料为铸铁，孔 速钢钻头，查切削用量简明手册表 削速度 0 ，进给量 ，则： m 320 41 0 0 01 0 0 0 rd m 00 97201 0 00 st m 15 m m / 钻 m 钻630 0 01 0 0 0 rd m 7301000 st m 3 14按机床说明书，选取 45 ，故实际切削速度为： 该工序基本时间为： （ 2）铰孔至 背吃刀量 孔 切削用量简明手册表 削速度 4 ，进给量 ，则： 按机床说明书，选取 92 ，故实际切削速度为： 查机械制造工艺设计简明手册表 孔切入切出行程 ，52 该工序基本时间为： （ 3）攻 12M 的螺纹 具为细柄机用丝锥。 进给量 ，查切削用量简明手册表 削速度 ，则机床主轴转速： 按机床说明书，选取 95 ，故实际切削速度为： 攻 纹的基本工时： m 201 0 0 01 0 0 0 rd r 1(2 01 j i 2 m 41 0 0 01 0 0 0 rd j i m 1 212 81 0 0 01 0 0 0 rd m 95121000 m 00 00 m 00 00 158 ，刀具切入长度 1 ， 02l （ 3） 锪 13 沉头孔 式钻床，刀具为：锪钻孔 13 小直径端面锪钻。 可取进给量 ，查表得 7 ， 88.075.0 按机床说明书，选取 95 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： ， 1 工序 粗铣 面 刀具选取三面刃铣刀 p ， 00 ， 0 ， 4Z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 ）决定每次进给量及切削速度 根据 功率为为 等系统刚度。根据表查出z /，则： 按机床说明书，选取 180 ，故实际切削速度为： j i 32821 m mv c m 0 01 0 0 0 rd m 95131000 j i 41 m 5 9 210 501 0 0 01 0 0 0 rd m 00 1 1 80101 0 00 16当 180 时 , 按机床标准选取 , 950. 3）计算基本工时 ， 2)210(2)31()(1 ， 2 ， 工序 钻、粗铰、精铰至 2 10（ 1）钻孔至 ， 0 按机床说明书，选取 45 ，故实际切削速度为 计算基本工时： （ 2） 粗铰 ，切削速度 4 ，则： 按机床说明书，选取 92 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： 9 4 41 1 8 i i 0 m 201 0 0 01 0 0 0 rd m 04r 1(2 01 52 j i m 04t gc t r )21(2 011 2 m 41 0 0 01 0 0 0 rd 17（ 2）精铰孔至 10 ,切削速度 ，则： 按机床说明书，选取 7 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： 工序 钻、粗铰、精铰至 10 （ 1） 钻孔 至 取背吃刀量 由切削用量简明手册可查出，根据 式钻床，取进给量 ，切削速度： 0 ，则： 按机床说明书，选取 45 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： m 1 0 0 01 0 0 0 rd j i 421 m 1000 97101000 32 04t gc t r 1(2 011 j i m 201 0 0 01 0 0 0 rd m 5r 1(2 01 2 j i 18m 41 0 0 01 0 0 0 rd m m 1 0 0 01 0 0 0 rd 5t gc t r )21(2 011 52 m 1000 97101000 t gc t r 1(2 011 （ 2）粗铰孔至 取背吃刀量 由切削用量简明手 册可查出，根据 进给量 ，切削速度： 4 ，则： 按机床说明书，选取 92 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： （ 3）精铰孔至 10 取背吃刀量 由 切削用量简明手册 可查出，根据 式钻床，取进给量 ，切削速度： ，则： 按机床说明书，选取 7 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： 5j 21m i j i 191 m 5 9 25 251 0 0 01 0 0 0 rd 02 钻 5孔，攻 ，选用 5的麻花钻，攻 纹选用 孔 切削深度 ， 进给量 取 ， 切削速度 5 ，则： 按机床说明书，选取 360 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： M 螺纹 背吃刀量 进给量 ， 切削速度 8.8 ，则： 按机床说明书，选取 45 ，故实际切削速度为： 计算基本工时： j i 51 291 m 00 1 3 6051 0 00 r 1(2 01 m 716 0 01 0 0 0 rd j i 6 m 00 54561 0 00 201 2 工序 X 粗铣左端凹槽 二次粗铣左端凹槽 第一次选用高速钢直柄立铣刀。 00 ， Z=5，槽深 2。查切削用量简明手册表 齿进给量 z /，切削速度6 ，则： 按机床说明书，选取 25 ，故实际切削速度为：m 00 725101 0 00 计算基本工 时： 第二次铣削方式和第一次相同，则单件工时为 62332 i 8 m 61 0 0 01 0 0 0 rd m
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