拨叉零件工艺规程的编制和专用夹具的设计毕业论文

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 职业技术学院毕业论文题目：“拨叉”零件工艺规程的编制和专用夹具的设计班 级：01103姓 名：专 业：机械设计与制造指导教师：尚长沛答辩日期：2012年5月23日II前 言本论文是根据学院毕业论文要求，针对机械制造工艺与工装设计，综合各门基础知识写出来的。着重分析指定零件的机械加工工艺规程和指定工序的专用夹具设计。本论文是作者在学习完所有的课程后，经过自主选题，在指导教师的指导下完成的。综合运用了材料、金属切削原理、机械制造工艺与夹具、机械设计、机械制图、刀具、机加设备等多方面的知识。在写作过程中力求做到分析准确，内容详细，综合考虑多方面的知识。论文中的工艺分析和夹具设计根据学院毕业论文选题要求并结合自身条件和现有水平，所选的零件为典型的叉杆类零件拨叉。该零件工艺复杂程度适中，所用的加工方法多为铣削和钻削；该零件形状特殊，为专用夹具的设计提供了较好的条件。论文中所用的数据和资料多数通过相关的书籍获得，机械加工工艺涉及实际生产，但由于对实际生产了解有限，故大部分数据通过查阅相应的表格来获得。论文中主要参考书籍为机械工业出版社出版的机械制造技术基础课程设计指导教程。在论文写作过程中得到了指导教师和同学门多方面的帮助，但由于本人水平有限，论文中难免有误漏欠妥之处，恳请老师和同学们予以批评指正。作者 摘 要工艺学主要任务之一是研究如何制定零件的制造工艺规程，其研究的主要问题有：加工方法的选择、加工余量及工序尺寸的计算、工序的集中和分散以及机械加工路线的制定等。研究这些规律是设计工艺规程的基础，同时利用计算机进行辅助设计，减少工艺人员的劳动量及缩短生产准备周期创造条件。该论文是在全面了解机械加工工艺后写出来的，为了便于说明选用典型的叉杆类零件某拖拉机变速箱“拨叉”为例，按照下列步骤依次说明：根据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析；计算零件的生产纲领，确定生产类型；确定毛坯的种类和制造方法；确定毛坯的尺寸和公差；拟订工艺路线；确定各工序的加工余量；计算工序尺寸及公差；选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备；并编制工艺文件。最终确定该零件为大批量生产，中等复杂程度，加工精度一般，采用模锻毛坯。绘制出零件的毛坯图并填写出该零件的工艺过程卡、工序卡等工艺文件。夹具是保证产品质量，提高劳动生产率及减轻工人劳动强度的重要工艺装备。夹具起着保证机械加工精度、稳定加工质量、提高劳动生产率、改善工人劳动条件、降低生产成本、扩大机床工艺范围等作用。专用夹具在产品相对稳定生产批量较大的生产中可获得较高的加工精度和生产率。在大批量生产中专用夹具的设计直接影响产品的质量和生产效率。研究专用夹具的设计具有重要意义。在该拨叉零件的加工生产中大部分工序采用专用夹具。论文以精铰8mm孔为例说明专用夹具的设计方法和所遵循的规律，其步骤如下：收集有关资料并分析零件图和工序图等工艺文件，然后确定夹具结构方案包括：包括定位方案、夹紧方案的确定、夹具体的设计等，最终绘制出夹具的装配图及非标准夹具元件零件图。本论文以机械加工工艺及夹具为基础，结合各门相关知识分析出了拨叉的机械加工工艺规程和指定工序的专用夹具设计。关键词：机械加工工艺、 专用夹具、 设计、工序、基准目 录前 言I摘 要绪 论1第一部分 拨叉工艺规程的编制第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定1.1拨叉的用途及应用环境(3)1.2拨叉的技术要求(4)1.3拨叉的工艺性审查(5)1.4拨叉生产类型的确定(5)第二章 毛坯的选择、绘制毛坯简图2.1毛坯的选择(6)2.2毛坯制造公差和机械加工余量的确定(6)第三章 拟订拨叉工艺路线3.1定位基准的选择(8)3.2表面加工方案的确定(9)3.3加工阶段的划分(10)3.4工序的集中与分散(10)3.5工序的安排(10)3.6确定工艺路线(11)第四章 机床设备工艺装备的选用4.1机床的选择(13)4.2工艺装备的选择(13)4.3量具、检具、量仪的选择(13)第五章 加工余量、工序尺寸和公差的确定5.1工序1、2、3加工拨叉头两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定(14)5.2工序4、5、6加工叉轴孔mm至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定(16)5.3工序9、14、23加工拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 (17)5.4工序10、11加工拨叉头斜端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定(18)5.5工序15、16、17加工锁销孔mm至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定(18)5.6其余机械加工工序余量的确定(19)第二部分 专用夹具的设计第六章 精铰8mm孔专用钻床夹具的设计6.1确定夹具的定位方案(20)6.2确定导向装置(21)6.3确定夹紧机构(22)6.4夹具体的设计(22)6.5绘制夹具装配图和夹具零件图(23)6.6机床夹具与机床间正确位置的确定(23)结论(24)致 谢(26)参考文献(27)毕业设计任务书(28)论文评阅表(30)答辩小组成员表(31)绪 论1机械制造工艺和夹具在机械制造工业中的作用机械制造工业是国民经济的重要部门之一，是一个国家或地区发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力，科技水平、生活水准和国防实力。机械制造工业是制造农业机械、动力机械、运输机械、矿山机械等机械产品的工业部门，也是为国民经济各部门提供冶金机械、化工设备和工作母机等装备的部门。无论是传统产业还是新兴产业都离不开各种各样的机械装备。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于制造装备的先进程度；产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障，离开了它，就不能开发制造出先进的产品和保证产品质量，不能提高生产率、降低成本和缩短生产周期。1-32选题说明根据学院下发的毕业论文要求，在选题过程中，阅读了大量的零件图。包括各类零件，通过分析最后结合自身水平确定选用某拖拉机变速箱拨叉为例，编制零件的机械加工工艺规程并设计专用夹具。以“拨叉”零件工艺规程的编制和专用夹具的设计为论文题目。该零件属于中等复杂程度、形状特殊、加工精度一般有较多的资料可供参考的零件。既能够达到学校的要求又不太复杂。3论文写作的理论基础和实践基础机械制造工艺与夹具是写作该论文的主要理论基础， 要求掌握机械制造工艺的基本理论知识和夹具设计的方法及典型结构，学会对较复杂零件进行工艺分析和专用夹具设计的方法；能够制定中等复杂程度的机械加工工艺规程、分析工艺装备、设计专用夹具、指定一般产品的装配工艺。机械制造工艺与夹具涉及到各门专业知识及专业基础知识。论文写作需要用到机械工程材料、计算机应用技术、电工电子学、检测技术、公差配合、金属切削原理、机加设备、液压与气动等对于以上理论知识，已经通过两年多的学习达到学习的和要求为论文的写作做好了充分的准备，并在论文写作前阅读了大量的相关书籍和资料。使论文更加充实和准确。论文写作还结合和机械加工实习、毕业实习、定岗实习等各类实习的实践知识。力求使论文与实际生产更加贴近。4论文写作的目的和意义通过毕业论文的写作达到能够编制中等复杂程度的零件工艺文件，掌握机械零件制造工艺规程的编制方法、填写方法、和专用夹具的设计方法；并能够使工艺文件用于实际生产时保证零件合格且有较高的生产效率。专用夹具设计后保证零件的加工精度便于制造便于操作。通过毕业论文的写作不仅能够将三年来所学的知识综合到一起使各门知识结合起来并与实践结合起来。而且能够使我们具备初步分析和解决工艺技术问题的能力；使我们更好的掌握机械制造工艺的基本理论和专用夹具的设计方法及典型结构；并树立生产制造系统的观点，了解现代制造技术的新成就、发展方向和一些重要的现代制造技术；能够扩大我们的视野，提高工艺等制造技术水平，并增强我们自身的竞争力和就业能力。第一部分 拨叉工艺规程的编制在机械产品的生产过程中,对于那些与原材料变成成品有关的过程,如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等，称为工艺过程。采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状尺寸和表面质量，使之成为产品零件的过程称为机械加工工艺过程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和指导操作方法等的工艺文件。机械加工工艺规程是指导生产活动的重要文件。机械加工工艺规程一般包括下述内容：零件加工的工艺路线、各工序的具体加工内容、加工余量、切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。13本论文按照学院规定，选用“拨叉”零件为例编写机械加工工艺规程。第一章 拨叉的工艺分析及生产类型的确定制定加工工艺规程首先应分析零件图及该零件所在部件或总成的装配图。掌握该零件在部件或总成中的位置、功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面。以便在拟定工艺规程时采取措施予以保证；然后要进行零件的结构工艺性进行分析并审查其工艺性，如发现有不合理之处应及时提出并同有关人员商讨图样的修改方案。在不同生产类型和生产条件下，同样的零件，其制造的可行性和经济性可能不同，因此零件的结构工艺性要根据具体的生产类型和生产条件进行分析。121.1拨叉的用途及应用环境该拨叉应用在某拖拉机变速箱的换档机构中。拨叉头以30mm孔套在变速叉轴上，并用8mm孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联滑移齿轮的槽中。当需要变速时操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联滑移齿轮在花键轴上移动，以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。该拨叉在改换档位时需要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面，叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2拨叉的技术要求该拨叉的重要技术要求如表11所示。该拨叉形状特殊，结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为4858HRC；为保证换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度要求为0.1mm，其自身平面度要求为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉轴用锁销定位。锁销孔直径mm且锁销孔的中心线与叉轴孔的中心线的垂直度要求为0.15mm。综上所述，该拨叉的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。表11 拨叉零件技术要求表加工表面尺寸及偏差mm精度等级Ram形位公差mm拨叉头左端面IT123.2拨叉头右端面IT1212.5拨叉脚内表面R48IT1312.50.1D0.08拨叉脚两端面200.026IT93.230mm孔IT71.68mm孔IT71.60.15D操纵槽内侧面12IT126.3操纵槽底面5IT1312.5拨叉头斜端面IT106.31.3拨叉的工艺性审查分析零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面要求切削加工，并在轴向方向均高于相邻表面，这样即减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度：30mm孔和8mm孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外该零件除主要工作表面以外，其余表面加工精度均较低不需再用高精度机床加工，通过钻削、铣削的粗加工即可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来，由此可见该零件的工艺性较好。1.4拨叉生产类型的确定零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。根据生产纲领的数量和零件的大小，零件的生产类型可分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型，成批生产又有小批、中批、大批之分。不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。12依设计任务书可知：Q=8000台/年，m=1件/台，结合生产实际备品率a%和废品率b%分别取3%和5%得：N=8000台/年1台/件（1+3%）（1+5%）=8282件/年拨叉重量为4.5kg，查表知拨叉属于轻型零件，该拨叉的生产类型为大批生产。 机械制造工艺与夹具第7页，表14。第二章 毛坯的选择、绘制毛坯简图在制定工艺规程时，正确的选择毛坯有着重大的技术经济意义。毛坯的种类选择不仅影响毛坯制造的工艺设备及制造费用，而且对零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额等都有很大的影响，毛坯的选择对机械加工有重要影响。零件的材料在产品设计时已经确定，在制定零件的机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选择毛坯的制造方法。2.1毛坯的选择提高毛坯的质量，可以减少机械加工余量、降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。毛坯的选择一般主要考虑以下因素：材料的工艺性能；毛坯的尺寸、形状和精度要求；零件的生产纲领以及现有生产条件。12由于拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，而且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，故采用模锻方法制造毛坯。模锻件对材料纤维组织分布比较有利，机械强度高，生产率高，其形状可复杂一些，机械加工余量小。毛坯拔模斜度为5。2.2毛坯制造公差和机械加工余量的确定现代机械制造的发展趋势之一是通过毛坯精化使毛坯的形状和尺寸，尽量与零件接近减少机械加工的劳动量，力求实现少无切屑加工。但现有毛坯制造工艺和技术的限制，加之产品零件的精度和表面质量的要求又越来越高，所以毛坯上某些表面仍需留有加工余量，以便通过机械加工达到零件的质量要求。毛坯的加工余量及公差与毛坯的制造方法有关，生产中参照有关工艺手册和部门或企业的标准确定。2查表可知，毛坯尺寸公差及机械加工余量的确定应考虑以下各项因素：1. 公差等级：由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2. 锻件质量：已知加工后的拨叉质量为4.5kg，可初步估计加工前毛坯的质量为6kg。3. 锻件的形状复杂系数：对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度宽度和高度即l=158mm,b=120mm,h=86mm(详见毛坯简图)，则可计算出该零件的形状复杂系数：S=mt/mN=6/(lbh)=6/(158120867.810-6)6/12.70.47经查0.47介于0.32到0.63之间故形状复杂系数属S2级4. 锻件材质系数：由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢故锻件的材质系数属M1级。5. 锻件分模线形状：根据该拨叉的形位特点，选择零件高度方向的对称面为分模面，属平直分型线，如毛坯简图所示。6. 零件的表面粗糙度：由零件图可知该零件的粗糙度Ra均大于1.6m。根据以上诸因素可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量如表21所示表21拨叉锻件毛坯机械加工余量及尺寸公差锻件质量/kg包容体质量/kg形状复杂系数材质系数公差等级612.7S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm尺寸偏差/mm备注宽度R4822.5+1.70.8表213、210厚度80左端面2.5右端面23.2+2.40.8表213、211厚度202.52.2+1.70.5表213、211孔径302.62.2+1.50.7表214、210中心距115.510.5表212宽度4022.5+1.70.8表213、210根据表21绘制毛坯简图。（见附图)绘图比例1:1。 机械制造技术基础课程设计指导教程第33页36页表210214。本论文中以下未注明出处的表格均为本书。参考机械制造技术基础课程设计指导教程31页第三章 拟订拨叉工艺路线工艺路线的拟定是指拟定零件加工经过的有关部分和工序的先后顺序。工艺路线的拟定是工艺规程制定过程中的关键阶段，是工艺规程制定的整体设计，其主要任务包括加工方法的确定、加工顺序的安排、工序的分散与集中等内容。工艺路线拟定的合理与否，不仅影响加工质量和生产率而且影响工人、设备、工艺装备及生产场地的合理利用，从而影响生产成本。它与零件的加工要求、生产批量及生产条件等诸多因素有关，拟定时一般应提出几种方案，结合实际情况分析比较，确定较为合理的工艺路线。3.1定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是选择定位基准。为了使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常先考率如何选择精基准加工各个表面精基准选择时，重点考虑如何减少工件的定位误差，并使夹具结构简单、工件装夹方便。精基准选择时主要遵循以下原则基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则以及便于装夹原则。粗基准主要是选择第一道机械加工工序或的定位基准，选择时主要遵循以下原则保证相互位置要求、保证加工表面加工余量合理分配、便于工件装夹并且粗基准在同一方向上只允许使用一次。123.1.1精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头左端面和叉轴孔mm作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则，叉轴孔mm的轴线是设计基准选用其作为精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔mm实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用拨叉头左端面为精基准同样遵循了“基准重合”的原则。因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以左端面作为设计基准；另外由于拨叉件的刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，根据夹紧力应垂直于主要表面，并应作用于刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上，选用拨叉头左端面为精基准，夹紧力可作用在拨叉头右端面上，夹紧稳定可靠。3.1.2粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。本例选变速叉轴孔mm的外圆面和拨叉头的右端面作粗基准。采用mm的外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头的右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2表面加工方案的确定加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面工序的加工方法。加工方法选择时主要考虑以下因素：所选的加工方法能达到加工表面的技术要求；零件材料的性质和热处理要求；零件的生产类型以及本厂的现有设备情况和技术条件。根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表确定加工各表面的加工方案。如表31所示：表31拨叉零件各表面加工方案加工表面尺寸精度表面粗糙度Ra/m加工方案备注拨叉头左端面IT123.2粗铣半精铣表18拨叉头右端面IT1212.5粗铣表18拨叉脚内表面IT1312.5粗铣表18拨叉脚两端面IT93.2粗铣精铣磨削表18 11230mm孔IT71.6粗扩精扩铰表178mm孔IT71.6钻粗铰精铰表17操纵槽内侧面IT126.3粗铣表18操纵槽底面IT1312.5粗铣表18拨叉头斜端面IT106.3粗铣半精铣表183.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长、工序较多，通常在安排工艺路线时将其划分为几个阶段，一般可分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段以及精整和光整加工阶段。划分加工阶段具有如下几方面的意义：有利于保证加工质量；便于合理使用设备；便于安排热处理工序；便于及时发现毛坯缺陷；避免损伤已加工表面。该拨叉加工质量要求较高，将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉头斜端面拨叉脚内表面、拨叉脚两端面、粗铣操纵槽内侧面和底面在半精加工阶段完成拨叉脚两端面的精铣加工和8mm孔的钻、扩、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。3.4工序的集中与分散工序集中与分散各有特点，确定时要根据生产类型、机床设备、零件结构和技术要求等进行综合分析后选用。该拨叉的生产类型为大批量生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而运用工序集中原则使工件的装夹次数减少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工多个表面，有利于保证各加工表面之间的位置要求。3.5工序的安排安排工序顺序时，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序。机械加工工序一般遵循以下几个原则先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔以及就近不就远的原则即根据车间的机床布置情况。近不就远的原则本论文不予以考虑。辅助工序主要包括检验工序、去毛刺、倒棱、去磁、清洗等。3.5.1机械加工工序1) 遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔mm。2) 遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，然后安排精加工工序。3) 遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面拨叉头左端面、叉轴孔mm和拨叉脚两端面，后加工次要表面粗铣操纵槽内侧面和底面及拨叉头斜端面。4) 遵循“先面后孔”的原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔mm，先铣操纵槽再钻mm锁销孔。3.5.2热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度241285HBS。并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，其硬度4858HRC，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。3.5.3辅助工序粗加工拨叉脚两端面和热处理后安排校直工序，在半精加工后安排去毛刺和中间检验工序；精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些加工余量大的表面加工主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。3.6确定工艺路线综上所述确定加工拨叉的工艺路线：（如表32所示） 表32拨叉工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具01粗铣拨叉头左端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺02粗铣拨叉头右端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺03精铣拨叉头左端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺04粗扩30mm孔立式钻床Z535麻花钻游标卡尺05精扩30mm孔立式钻床Z535扩孔钻游标卡尺06铰30mm孔立式钻床Z535铰刀塞规07锪30mm孔口倒角立式钻床Z535锥面锪钻卡尺08校正叉脚钳工台手锤09粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床双面刃铣刀游标卡尺10粗铣拨叉头斜端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺11精铣拨叉头斜端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺12铣拨叉脚内表面立式铣床X51铣刀游标卡尺13粗铣操纵槽底面和内侧面立式铣床X51键槽铣刀卡规、深度游标卡尺14精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床双面刃铣刀游标卡尺15钻8mm孔立式钻床Z535麻花钻卡尺16粗铰8mm孔立式钻床Z535铰刀内径千分尺17精铰8mm孔立式钻床Z535铰刀塞规18锪8mm孔口倒角立式钻床Z535锥面锪钻卡尺19去毛刺钳工台锉刀20中检游标卡尺、塞规、百分表等21热处理淬火机等22校正叉脚钳工台手锤23磨削拨叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮外径千分尺24清洗清洗机25终检游标卡尺、塞规、百分表等第四章 机床设备工艺装备的选用机床与工艺装备是零件加工的物质基础，是加工质量和生产效率的重要保障。机床与工艺装备的选择是制定工艺规程的一个重要环节，对零件加工的经济性也有重要影响。为了合理的选择机床与工艺装备，必须对各种机床的规格、性能和工艺装备的种类、规格等进行详细的了解4.1机床的选择在工件的加工方法确定以后，加工工件所需的机床类型就已基本确定，由于同一类型的机床有多种规格和型号，其性能也并不完全相同，所以加工范围和质量也不相同，只有合理地选择机床才能高效率的加工出合格的产品在大批生产的条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用机床设备，所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征。该拨叉零件为大批生产，为提高生产效率并保证加工精度。机床设备的选用情况如表32所示。如果工厂条件允许30mm孔、8mm孔的加工可采用四面组合钻床或摇臂钻床Z3040，铣拨叉脚两端面也可采用卧式（万能）铣床X62W。4.2工艺装备的选择拨叉的生产类型为大批生产，又因该拨叉形状特殊所选用的夹具均为专用夹具，刀具一般选用标准刀具，其选择时主要考虑加工方法、加工表面的尺寸、工件的材料、加工精度、表面粗糙度、生产效率和经济性等因素。故该拨叉尽量选用标准刀具。4.3量具、检具、量仪的选择该拨叉属大批量生产，对于作为基准用的叉轴孔mm和锁销孔mm选用塞规进行检验，其他各部分检验均选用通用量具。依照极限尺寸判断原则设计的量规称为光滑极限量规（简称量规）。检验孔用的称为塞规。量规通常由通规（通端）和止规（止端）组成，通规和止规是成对使用的。光滑极限量规分为工作量规、验收量规和校对量规。工作量规是指工件在加工过程中用于检验工件的量规，应该以新量规或磨损小的量规作为工作量规，这样可以提高精度保证工件合格率。验收量规是指验收者所使用的量规，为了使更多的合格件得以验收，应该使用磨损量大且已接近磨损极限的通规和接近最小实体尺寸的止规。8 第五章 加工余量、工序尺寸和公差的确定工件的加工工艺路线确定后，在进一步安排各工序的具体内容时，就要对每道工序进行详细设计，其中包括正确的确定每道工序应保证的工序尺寸。而工序尺寸与加工余量有着密切的关系。合理确定加工余量，对确保加工质量、提高生产效率和降低生产成本都有重要的意义。余量确定的过小，不能完全切除上工序留在加工表面的缺陷层和各种误差，也不能补偿本工序加工时工件的装夹误差。余量过大，不仅增加了机械加工量，降低了生产效率而且浪费原材料和能源，增加刀具等工具的消耗，使加工成本升高。12确定加工余量的方法有计算法、查表法、经验法。计算法考虑问题全面，但由于计算时需要查阅大量的参考资料和齐全可靠的数据，因条件有限故不予采用，经验法虽然简单，但由于经验有限，也不适合于大批生产故也不采用。因此本论文所选用的零件采用查表法确定加工余量、工序尺寸和公差。5.1工序1、2、3加工拨叉头两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定第1、2、3工序的加工过程为：1) 以右端面B定位，粗铣左端面A，保证工序尺寸P1；2) 以右端面A定位，粗铣左端面B，保证工序尺寸P2；3) 以右端面B定位，半精铣左端面A，保证工序尺寸P3，达到零件图设计尺寸D的要求：D = mm。图51第1、2、3道工序加工方案示意图其加工方案如图51所示，找出尺寸链，求解各工序尺寸及公差如下：1) 由尺寸链图52 a)可知：P3 = D = mm；a) b） c）图52第1、2、3道工序工艺尺寸链图2) 由尺寸链图52 b)可知：P2 = P3 + Z3，其中Z3为半精铣余量，查表得：Z3= 1mm，则P2 =（80+1）mm = 81mm，工序尺寸是在粗铣加工中保证的。查表120知，粗铣的经济加工精度等级可达到B面的最终加工要求IT12，其公差值为0.35mm，按入体原则表示为 P2 = mm。3) 由尺寸链图52 c)可知：P1 = P2 = Z2，其中Z2为粗铣余量，由于B面的加工是经粗铣一次完成的，故B面的毛坯余量即为粗铣余量Z2，则：Z2 = 2mm，P1 =（81+2）mm = 83mm，由表120确定该粗铣的经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54mm，按入体原则表示为 P1 = mm。加工余量确定后为了证明加工余量的合理性，还需进行余量的校核：1) Z3余量的校核，在图52 b)所示的尺寸链中Z3是封闭环。Z3max = P2max P3min =（8179.7）mm= 1.3mm；Z3min = P2min P3max =（80.6580）mm= 0.65mm；2) Z2余量的校核，在图52 c)所示的尺寸链中Z2是封闭环。Z2max = P1max P2min =（8380.65）mm= 2.35mm；Z2max = P1min P2max =（42.4681）mm= 1.46mm；余量校核结果表明所确定的工序尺寸公差是合理的。工序1、2、3工序尺寸依次为：P1 = mm，P2 = mm，P3 = mm。5.2工序4、5、6加工叉轴孔mm至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定由表228查得：铰孔余量 Z6 = 0.2mm，精扩余量 Z5 = 1.8mm；则粗扩余量为剩余毛坯余量 Z4 = 5.2mm。查表220铰孔、精扩孔、粗扩孔的经济加工精度等级分别为：IT12、IT10、IT7。查标准公差值表可确定其公差值分别为：粗扩0.21mm、精扩0.084mm、铰0.021mm。加工余量及公差带如图53所示。综上所述工序4、5、6粗扩精扩铰叉轴孔mm的工序尺寸根据入体原则标注分别为：P4 = mm，P5 = mm，P6= mm。图53 粗扩精扩铰30mm孔工序尺寸及公差关系图5.3工序9、14、23加工拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定该表面进行加工时除磨削外均为两侧同时加工，查表236得单边加工余量分别为：磨削Z23单 = 0.3mm、精铣Z14单 = 1mm则粗铣余量为剩余毛坯余量 Z9单 = 1.5mm。精铣和粗铣的总加工余量分别为Z14 = 2mm、Z9 = 3mm。磨削加工分两步进行。查表220磨削、精铣、粗铣的经济加工精度等级分别为：IT9、IT10、IT12。查标准公差值表可确定其公差值分别为：磨削0.052mm、精铣0.084mm、粗铣0.21mm。综上所述工序9、14、23粗铣精铣磨削拨叉脚两端面的工序尺寸根据入体原则标注分别为：P9 = mm，P14 = mm，P23a= mm，P23b= 200.026mm。a) b)c) d)图54第9、14、23道工序工艺尺寸链图加工余量确定后为了验证工序尺寸及公差是否合理，还需进行余量的校核：1) Z23b余量的校核，在图54 b)所示的尺寸链中Z23b是封闭环。Z23bmax = P23amax P23bmin =（20.319.974）mm= 0.326mm；Z23bmin = P23amin P23bmax =（20.24820.026）mm= 0.222mm；2) Z23a余量的校核，在图54 c)所示的尺寸链中Z23a是封闭环。Z23amax = P14max P23amin =（20.620.248）mm= 0.352mm；Z23amin = P14min P23amax =（20.51620.3）mm= 0.216mm；3) Z14余量的校核，在图54 d)所示的尺寸链中Z14是封闭环。Z14max = P9max P14min =（22.620.516）mm= 2.084mm；Z14min = P9min P14max =（22.3920.6）mm= 1.79mm；余量校核结果表明所确定的工序尺寸公差是合理的。5.4工序10、11加工拨叉头斜端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定查表236得精铣平面的加工余量为P11 = 1mm，则粗铣余量为剩余毛坯余量 Z10 = 1mm。查表220精铣、粗铣的经济加工精度等级分别为：IT10、IT12。查标准公差值表可确定其公差值分别为：精铣0.1mm、粗铣0.25mm。综上所述工序10、11粗铣精铣拨叉头斜端面的工序尺寸根据入体原则标注分别为：P10 = mm，P11 = mm。5.5工序15、16、17加工锁销孔mm至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定由表228查得：精铰余量 Z6 = 0.04mm，粗铰余量 Z5 = 0.16mm；则钻孔余量为剩余毛坯余量 Z4 = 7.8mm。查表220精铰孔、粗铰孔、钻孔的经济加工精度等级分别为：IT12、IT9、IT7。查标准公差值表可确定其公差值分别为：钻0.15mm、粗铰0.036mm、精铰0.015mm。加工余量及公差带如图55所示。综上所述工序15、16、17钻粗铰精铰锁销孔mm的工序尺寸根据入体原则标注分别为：P15 = mm，P16 = mm，P17= mm。图55 钻粗铰精铰8mm孔工序尺寸及公差关系图5.6其余机械加工工序余量的确定其余机械加工均为一次粗加工达到设计要求，工序尺寸即为设计尺寸，加工余量为毛坯余量。不需要进行计算。第二部分 专用夹具的设计在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加工的表面能达到规定的尺寸和精度和位置公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工件占有一正确的位置。工件定位、夹紧的过程称为装夹，工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量，生产效率，制造成本和操作安全。在成批大量生产中，工件的装夹是靠夹具来实现的，机床夹具在生产中应用十分广泛。机床夹具有保证加工精度、提高生产效率减轻劳动强度、降低生产成本、扩大机床的工艺范围等作用。12机床夹具按应用范围分为通用夹具、专用机床夹具、组合夹具、成组夹具和随行夹具。其中专用机床夹具是为某一零件在某一道工序上的装夹而专门设计和制造的夹具。这类夹具定位准确装卸工件迅速，但设计和制造费用高，多用于产品相对稳定而且产量较大的成批和大量生产中。在实际生产中所设计的夹具通常是专用夹具。12第六章 精铰8mm孔专用钻床夹具的设计本论文选用工序精铰8mm孔的专用夹具为例进行分析说明。6.1确定夹具的定位方案夹具定位元件是确定工件正确位置的元件，且要经常与定位基准（基面）接触，因此其必须满足以下几点要求：要有一定的精度，一般为工件相应尺寸及位置公差的1/51/2；具有良好的耐磨性；有足够的强度和刚度具有良好的工艺性，便于制造、装配和维修。121) 分析加工锁销孔mm精铰孔工序图（图61），工序尺寸为：mm，以零件的左端面和叉轴孔mm为定位基准。图61加工8mm孔工序简图2) 确定定位元件：根据以上规定的定位基准，选用一面双销的定位方案。长定位销与工件定位孔配合限制四个自由度；定位销轴的定位环面与工件的定位端面接触，限制一个自由度；削边销与叉口接触，限制一个自由度实现工件的正确定位。定位孔与定位销的配合取为对于工序尺寸40mm而言，定位基准与工序基准重合，定位误差dW（40）= 0；对于加工孔的垂直度公差要求，基准重合dW（）= 0；加工孔径尺寸8mm由刀具直径直接保证则dW（8）= 0。由上述分析可知，该定位方案可行。（如图62所示）图62 加工8mm孔定位方案图6.2确定导向装置钻床夹具的刀具导向元件为钻套。钻套的作用是确定刀具对夹具定位元件的位置并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况可分为固定式、可换式、快换式和特殊钻套。前三种钻套均已标准化，选用时查阅相关标准。128mm孔加工分为钻、粗铰、精铰三个工序连续进行最终达到加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。铰孔用为铰套。查表913 铰套高度H = 3.5D =3.58 = 28mm，排屑间隙h = 1.25d = 1.258 = 10mm。6.3确定夹紧机构在加工过程中工件回受到切削力、惯性力、离心力、重力等外力的作用，为了保证在这些外力的作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置把工件压紧夹牢在定位元件上。夹紧装置应符合以下要求：不破坏工件在夹具中占有正确位置；夹紧力大小适当既要保证工件在加工过程中的稳定性又要防止因夹紧力过大损伤工件表面几产生夹紧变形；夹紧机构操作安全省力、夹紧迅速；复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构力求简单、便于操作和维修；夹紧机构还要有良好的自锁性。12针对拨叉成批生产的工艺特征结合该工序切削力不太大没有离心力影响等特点，此夹具选用典型夹紧机构中的偏心轮压板夹紧机构。其优点是结构简单、操作方便、夹紧迅速；其缺点是夹紧力、夹紧行程小，自锁性能不够稳定。该夹紧机构中的零件均已标准化，为标准夹具元件（符合国家标准或机械标准）。零件规格可查表确定，这样避免了设计的盲目性，节省设计时间，同时也降低了夹具的生产成本。6.4绘制夹具装配图和夹具零件图夹具装配图见附图；零件图由装配图拆画，见附图。装配图标注说明：1) 确定定位元件之间的尺寸，定位销与削边销中心距尺寸取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即标注尺寸为：115.50.1。2) 根据工序简图上的规定被加工孔的要求，确定铰套中心线与定位环面之间的尺寸取为400.05。3) 铰套中心对定位销中心线的垂直度公差取工件相应垂直度公差值的1/3，即取为0.03mm，对夹具体底面的垂直度公差取为0.01mm。4) 定位销中心线与夹具体底面的平行度公差值取为0.02mm。5) 标出关键件的配合尺寸。6.5夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，夹具上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体，并通过它与机床连接起来。夹具体应满足以下要求：有适当的精度、足够的刚度和强度；保证夹具在机床上安装稳定可靠；有良好的结构工艺性，便于清除切屑。12该零件的专用夹具夹具体采用铸件，因铸造零件工艺性良好，不受零件大小、形状、重量、结构复杂程度的限制，吸振性良好，抗压能力大，可承受较大的切削力、夹紧力。夹具体材料选用铸造工艺性良好的灰铸铁，其牌号为 HT200。夹具体的制造属单件生产，通常都参照类似的结构按经验类比法确定其结构尺寸。夹具体外形尺寸在绘制夹具总装图时，根据工件、定位元件、夹紧装置、导向元件及其他辅助机构和装置在总体的布置即已基本确定。参照夹具体结构尺寸经验数据最终确定。6.6机床夹具与机床间正确位置的确定为了保证工件加工要求，不仅要使工件相对于机床夹具定位元件等要占据正确的位置，而且还应使机床夹具相对于机床也占据正确的位置。钻床夹具与机床间的正确位置主要是靠钻套中心线与钻床主轴轴心线重合保证的，精度要求不高时，可采用钻头或量棒插入钻套内孔，调整夹具位置，使钻头或量棒在钻套内移动无阻的方法来保证。如用于钻孔的夹具，本论文所设计的夹具即可使用该方法。当精度要求较高时，可采用在钻床主轴上固定安装一个钻床杠杆式千分表的方法找正钻套内孔中心线与钻床主轴轴心线重合。如在铰孔时采用该种方法。12夹具位置找正后，立式钻床、台式钻床要使用螺旋压板固定在钻床工作台上。当使用摇臂钻床钻孔时则无需使用此方法找正。12结论经过几个月的努力，利用业余时间完成了本论文的写作。通过这次论文的写作使我对入学以来所学的知识进行了一次全面而系统的学习和总结，并将所学的各门知识有机的与机械制造工艺与夹具这门学科相结合起来。通过论文的写作使我对机械加工有了更进一步的认识。机械加工的目的是使毛坯或半成品变成成品。机械加工工艺规程的编制是机械加工的重要环节，它直接关系到产品质量的好坏，工作效率的高低等。一份好的工艺规程工人的劳动强度底、生产效率高、精度高。工艺规程的制定必须根据实际情况来制定，不能脱离实际生产，否则工艺规程制定后是无法投入实际生产的。在工艺规程的制定过程中必须认真分析，并填写好工艺卡片。在机械加工中夹具的设计占有举足轻重的地位，夹具的好坏直接关系到