机械制造技术课程设计-倒挡拨叉工艺及铣叉口两侧面夹具设计（全套图纸） .pdfVIP

湖湖 南南 科科 技技 大大 学学 潇湘学院毕业设计（论文）潇湘学院毕业设计（论文） 题目题目 倒挡拨叉工艺及夹具设计倒挡拨叉工艺及夹具设计 作者作者 学院学院 潇湘学院潇湘学院 专业专业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学号学号 指导教师指导教师 二一六年 五月 二十五日 摘摘 要要 本次设计内容涉及倒挡拨叉的机械制造工艺及工装夹具设计的内容。 根据倒挡拨叉的零件图分析其精度、表面粗糙度、技术要求、加工部位尺寸、形状 结构及零件的批量生成的，确定被加工零件工艺方法和工艺过程，并选择好倒挡拨叉的 加工基准， 设计出倒挡拨叉的工艺路线； 接着对倒挡拨叉各个工步的工序进行尺寸计算， 关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量和基本工时；然后进行专用夹具的设计， 在选择设计出夹具中，本次针对倒挡拨叉的工艺确定设计两套夹具。此两套夹具分别是 铣叉口两侧面的夹具和钻铰孔19.1 夹具。 在设计夹具过程中， 需要考虑的是如定位元 件、夹紧元件、夹具体、对刀件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分 析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词关键词：倒挡拨叉；工装夹具；工艺规程 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） abstract this design content relates to the mechanical manufacturing technology and the technology of the shifting fork fixture design content. based on the analysis of its accuracy, surface roughness, technical requirements, the batch processing spot size, shape structure and parts of the generation of the fork of the parts diagram, identify processing technology method of parts and process, and the choice of processing benchmark good fork, the fork of the design process is obtained; then the fork each step process calculation of dimensions, the key is to determine the craft equipment and the cutting parameters and the basic working hours each working procedure; then design the special fixture, in the choice of design fixture, the process of shifting fork to determine the design of two sets of fixture. the two sets of clamps are slot milling jig and fixture for drilling slant hole diameter of 19.1. fixture in the design process, need to consider is if the positioning element, clamping element, clamp, tool parts and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. key word: gear chamber cover, fixture, process specification v 目目 录录 摘 要 ii abstract . iv 目 录 v 第一章第一章 绪绪 论论 . - 7 - 1.1 设计目的设计目的 . - 7 - 1.2 研究的内容和意义研究的内容和意义 . - 7 - 1.3 目前国内外存在的现状及存在的问题目前国内外存在的现状及存在的问题 . - 7 - 第二章 零件的分析 . - 9 - 2.1 零件的作用 . - 9 - 2.2 零件的工艺分析 - 9 - 第三章 确定毛坯形式 - 11 - 3.1 选择毛坯 . - 11 - 3.2 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差 . - 11 - 3.3 设计毛坯图 . - 11 - 第四章 选择加工方法制定加工工艺路线 . - 13 - 4.1 定位基准的选择 - 13 - 4.1.2 粗基准的选择 - 13 - 4.1.3 精基准的选择 - 13 - 4.2 零件表面加工方法的选择 - 14 - 4.3 制定工艺路线 - 14 - 4.4 确定夹具、量具确定夹具、量具 - 17 - 4.5 确定工序尺寸 . - 18 - 第五章 确定切削用量及基本时间 . - 19 - 5.1 切削用量的选择切削用量的选择 - 19 - 5.2 各工序的切削用量及时间定额各工序的切削用量及时间定额 - 19 - 第六章 部分工序专用夹具设计 . - 27 - 6.1 机床夹具简介机床夹具简介 - 27 - 6.1.1 机床夹具的概述机床夹具的概述 - 27 - 6.1.2 专用夹具的组成专用夹具的组成 . - 27 - 6.1.3 机床夹具设计要机床夹具设计要求求 - 27 - 6.1.4 专用机床夹具的设计专用机床夹具的设计步骤步骤 - 28 - 6.2 卧式铣卧式铣床床上精铣上精铣叉叉口侧面口侧面夹具夹具 - 28 - 6.2.1 定位基准的选择 - 29 - 6.2.2 定位元件的设计 - 29 - 6.2.3 切削力及夹紧力的计算 - 30 - 6.2.4 定位误差分析 - 31 - 6.2.5 定定向向键键装置装置设计设计 - 32 - 6.2.6 对刀装置对刀装置设计设计 - 33 - 6.2.7 夹紧装置的设计 - 33 - 结结 论论 . - 36 - 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） vi 参参 考考 文文 献献 . - 37 - 致致 谢谢 . - 38 - - 7 - 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 设计目的设计目的 毕业设计是在毕业之前的最重要的一个学习环节，也是对大学所学各课程的一 次综合应用与实践，是深化所学只是重要过程，是对学生素质与能力的一次全面检验， 而且还是对学生毕业资格及学位认证的重要依据。所以，认真做好毕业设计是至关重要 的。（1）设计出符合现代机械制造要求的工艺与夹具。（2）通过本次设计，加深、巩 固大学所学的理论知识。（3）理论联系实际，培养自己运用理论解决实际问题的能力 （如优选设计方案、编制设计说明书、列出计算过程和结果，并进行讨论和分析等等。 （4）进一步提高利用技术资料、运算和绘图的能力；增强自己运用计算机的能力及外 语的能力。（5）培养实事求是、认真、严谨的科学态度和刻苦钻研不断创新的精神。 对于我们即将毕业的工科学生来说，我希望能够通过这次毕业设计对自己未来从事 的的工作进行一次适应性的训练，也是学校对我们最后一次培养训练。希望在本次设计 中充分的锻炼自己分析问题、解决问题的能力，也在本次设计中及时的发现自己的问题 并且及时纠正解决。为将来能够很好的适应工作打下一个良好的基础。 1.2 研究的内容和意义研究的内容和意义 本次研究的内容是倒档拨叉的加工工艺及其部分工序夹具的设计。主要需要完成的 包括加工工艺的安排以及专用机床夹具设计。为了保证加工零件的精度同时节约成本和 缩短加工周期以及提高加工效率，那么一个良好的工艺安排以及专用夹具的设计就是必 不可少的了。在工艺的安排上不但要考虑合理的加工要求还要考虑到操作者以及加工机 械的安全。同时夹具的设计上也要考虑到使用的安全性和经济性以及安装和拆卸上的方 便性。 设计一个良好的工艺工装安排路线那么必须要经过对加工件的详细分析以及周密 的考虑后才能得出。所以分析问题是解决问题的关键，同时还要反复的调整，来寻求最 好的一个路线。这样才能让工艺路线更加的完美，才能保证工件的加工精度和加工效率 以及节约材料。 1.3 目前国内外存在的现状及存在的问题目前国内外存在的现状及存在的问题 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工加工精度，对夹具的制造 精度精度要求相应提高。夹具的通用性直接影响其经济性，只有夹具系统的可重组性、 可重构性及其可扩展性功能强，应用范围广，夹具利用率高，元件的功能强，元件少而 精，配套费用低，经济使用才有推广的价值。 国内外，目前中、小批多品种生产已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 8 - 业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习 惯于大量采用传统的专用夹具，一般中等生产能力的工厂，里面拥有数千甚至上万套专 用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 50%80%左右专用夹 具，而夹具的实际磨损量仅为 10%20%左右，给企业造成了巨大的浪费。这就需要我们 进一步改善，在设计夹具时尽量扩大夹具的适用范围和可以使用的年限，减少财力物力 的浪费。 根据目前的现状提出了如下新要求： （1）能迅速方便的装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产周期，降 低生产成本； （2）能装夹具有相似性特征的工件； （3）能适应于精密加工的高精度机床夹具； （4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （5）采用以液压等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度提高劳动生 产率； （6）提高机床的标准化程度。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 9 - 第二章第二章 零件的分析零件的分析 2.1 零件零件的作用的作用 倒档拨叉位于拖拉机变速箱上的倒挡拨叉杆上，主要作用一是通过倒档拨叉杆将扭 矩传递给倒档拨叉，拨动倒档同步器，改变齿轮的啮合方向，实现拖拉机的倒行；二是 在倒档拨叉上有一个配合槽，与其他零件配合装配，在拨叉转动时带动其运动。零件上 19.1mm 的孔，装配在倒档拨叉杆上，用螺钉固定保证拨叉和拨叉杆的相对位置。宽 19.3mm 深 17mm 的槽与其他零件相配合，半圆形叉口拨动同步器。 倒挡拨叉的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部 件与发动机正确安装。因此倒挡拨叉零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动 精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 倒档拨叉的工作原理虽然简单，但是要想完成这一过程就得拨叉零件各方面配合。 更重要的是，在设计及制造倒档拨叉的过程中要充分考虑材料的性能以及加工精度，以 保证倒档拨叉的使用性能。若是制造材质质量不佳，强度不够，机械磨损快，那么会让 倒档拨叉大打折扣。严重的还会导致齿轮接不到而掉档，或者拨叉在变速过程中断掉， 造成严重后果。 2.2 零件零件的工艺的工艺分析分析 所加工零件图如下图所示： 图 2.1 倒挡拨叉零件图 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 10 - 从零件图上可以看出，倒挡拨叉结构相对比较简单，其主要加工表面可以分为四个 部分，根据加工面之间的位置要求，可将这四个部分的加工面分为两组，其分述如下： 1. 以19.1mm 孔为中心的加工面 这一组加工面包括： 一个的19.1mm 孔以及对其倒角， 宽 19.3mm 深 17mm 的槽口， 用来与其他零件配合。在19.1mm 孔所在的轮毂上钻两个孔并攻丝，规格为 m12，用来 做为固定倒档拨叉和拨叉杆之用。 2. 叉口处的加工面 这一组加工面包括： 铣叉口的侧面， 铣叉口内圆面， 内圆面所在的圆弧半径为 r48mm， 叉口的作用是拨动齿轮进行换挡。 这两组加工面之间有一定的位置要求： （1）r48mm 叉口对 19.1mm 孔的轴心线及 19.3mm 槽口中心线位置公差 0.5mm。 （2）叉口侧面和螺纹孔中心线的位置要求是 46.40.25。 由以上分析可知，根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该 零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证，对于 这两组加工表面而言，我们可以首先加工出其中的一组加工面，然后借助专用夹具对零 件以加工好的表面作为基准加工另外一组表面表面，以保证它们之间的位置精度要求。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 11 - 第三章第三章 确定毛坯形式确定毛坯形式 3.1 选择选择毛坯毛坯 该零件材料为 qt500-5，硬度选用 260hbs，毛坯重约 1kg，2 级精度组。考虑到零 件的结构以及材料，以及运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过 程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证，因此选择毛坯为铸件， 由于零件年产量较大属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。 这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。 3.2 确定机械加工确定机械加工余余量，量，毛坯尺寸毛坯尺寸和和公差公差 参见机械加工工艺手册，灰铸铁的公差及机械加工余量按手册表-和表- 确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 铸件机械加工余量等级，该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸 造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级为。 铸件尺寸公差，根据手册表 5-3 毛坯铸件的基本尺寸处于 100160 之间，而铸件的 尺寸公差等级取为级，取铸件的尺寸公差为 1.8mm。 根据上述资料，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯进行初步设计： 1. 19.1mm 的孔为为实心体，通过钻、扩、绞进行加工，所以不留铸造底孔。 2. 叉口的两侧面分别进行一次粗、精铣，选取加工余量等级为 f，选取尺寸公差 等级为 8 级。所以毛坯的叉口厚度定为 10mm，符合要求。 3. 叉口内圆面的圆弧半径为 r48mm，叉口精度要求不是很高，可以进行一次精 加工。所以其加工余量不宜取得过大，但为了能保证其加工精度，而进行一次精铣，所 以在毛坯铸造时给出 3mm 的加工余量。 4.铣槽，槽宽为 19.3mm,深为 17mm,铸造时留出 3mm 的加工余量，均满足加工要 求。 5.钻孔、攻丝在19.1mm 的孔处钻孔，攻丝，锪孔。在此处因为加工的螺纹孔 不是很大，所以可以不必留铸造底孔。 因其它表面均为不加工表面，而金属型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度 要求，所以不需要在其它表面上留有加工余量。 3.3 设计设计毛坯毛坯图图 根据上述的资料及加工工艺，确定的各加工表面的加工余量、工序尺寸，所定下来 的毛坯的尺寸就如下图所示： 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 12 - 图 3.1 倒挡拨叉毛坯图 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 13 - 第四章第四章 选择加工方法制定加工工艺路线选择加工方法制定加工工艺路线 4.1 定定位基准位基准的选择的选择 4.1.1 基准基准的作用的作用 工件加工时，用作定位的基准。正确的选择定位基准，对保证零件技术要求、确定 加工顺序有着至关重要的影响。定位基准可分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的 表面作定位基准，称为粗基准。为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，在选择定位基准时，一般先根据零件的加工要求选择精基，然后再考虑用哪一组 表面作粗基准才能将精基准的表面加工出来，从而确定粗基准。 4.1.2 粗基准粗基准的选择的选择 根据本次的倒挡拨叉零件，选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基 准，以便后续工序提供精基准。选择粗基准选择应当满足以下要求： a、保证各重要孔的加工余量合理分配； b、便于工件的装夹，使定位精准，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便； c、保证两侧面与其他零件装配有一定的间歇； d、粗基准在同一尺寸方向上一般只能使用一次。 为了满足上述要求，应选择倒挡拨叉的端面为主要基准。即以倒挡拨叉的端面作为 粗基准。因此应当选择倒挡拨叉的侧面，即中间的大半圆孔面基准面为倒挡拨叉的粗基 准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再 以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因 此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置 与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对 位置。 4.1.3 精基准精基准的选择的选择 选择精基准一般遵循下列原则： 基准重合原则，应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可避免由于基 准不重合而引起的误差。 基准统一原则，采用基准统一原则可以避免基准转换所产生的误差；可以减少夹具 数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高生产率。 互为基准原则，对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方 法来保证其位置精度，这就是互为基准原则。 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 14 - 选择加工表面本身作为精基准，这就是自为基准原则。该加工表面与其他表面间的位置 精度要求由先行工序保证。 从保证倒挡拨叉两端面、小孔与大孔之间的位置 。精基准的选择应能保证倒挡拨 叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从倒挡拨叉零件图分析可知，倒挡 拨叉的小头孔和大头孔为后续加工宽槽和斜孔的主要基准，并且在加工完倒挡拨叉的两 端面后，开始对小头孔和大头孔进行加工。因此小头孔和大头孔选择为倒挡拨叉加工的 精基准。 4.2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 工件的表面加工往往需要通过粗加工、 半精加工、 精加工等才能逐步达到质量要求。 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，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。设计时，可提出几个方案进行 比较，再结合其他条件选择其中一个比较合理的方案。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能得到合理的保证。在生产纲领已 确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中 在提高生产率。除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 本零件的加工面有叉口面， 大孔和小孔， 宽槽， 其中叉口面是侧面， 内孔有19.1mm 和 r48mm 的半圆孔，宽槽 19.3mm，m12 螺孔。材料为球墨铸铁。以公差等级和表面粗糙 度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。 （1） 叉口两侧面 据表面粗糙度 6.3，考虑加工余量的安排，选用先粗铣后半精铣的 方法加工。 （2） 19.1mm 的孔 根据表面粗糙度，选公差等级为 it7，选用先钻后扩再扩孔再铰 孔的加工方法。 （3） r48 的圆弧孔 据表面粗糙度 3.2，采用粗镗和精镗的加工方法，加工采用加工 量比较少的镗刀。 （4） m12x1 的孔选择钻头钻底孔后攻丝。 （5） 19.3 宽槽 根据表面粗糙度 3.2，选用先粗铣后半精铣的加工方法。 4.3 制定工艺路线制定工艺路线 本次毕业设计是对倒挡拨叉的工艺规程和专用夹具的设计，对其设计方案的确定最 重要的就是对其机械加工工艺路线的确定，其次就是夹具的设计。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能得到合理的保证。夹 具方面可以考虑采用通用机床配以专用夹具， 尽量使工序集中来提高生产率。 除此之外， 还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 15 - 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 先粗加工平面， 再粗加工孔系。 螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于拖拉 机倒挡拨叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工 孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺 方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零 件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在 粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。 根据以上资料，制订了以下两条工艺路线。 工艺路线方案一工艺路线方案一 工序 摇臂钻床上钻孔、攻丝，规格 m12。 工序 立式钻床上钻孔、扩孔、铰孔19.1mm 并倒角。 工序 卧室铣床上粗铣叉口侧面。 工序 卧式铣床上铣叉口。 工序 手工去锐边。 工序 卧式铣床上铣槽。 工序 卧式铣床上精铣床铣叉口侧面。 工序 去毛刺。 工序 清洗。 工序 终检。 工艺路线方案二工艺路线方案二 工序 立式钻床上钻孔、扩孔、铰孔19.1mm 并倒角。 工序 卧式铣床上粗铣叉口侧面。 工序 卧式铣床上铣叉口。 工序 手工去锐边。 工序 卧式铣床铣槽。 工序 摇臂钻床上钻孔、攻丝、规格 m12。 工序 手工去毛刺。 工序 卧式铣床上精铣叉口侧面。 工序 去毛刺。 工序 清洗。 工序 终检。 上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。第 1 个方案先是“摇 臂钻床上钻孔、 攻丝， 规格 m12” ， 先把这一步工序放在前面是因为后面还有 “钻 19.1mm 孔”这一步工序，如果先钻孔攻丝那么就可以省略一步“手工去毛刺”的工序。这样想 的目地是考虑到可以减少一步工序，能减少劳动工时，提高生产率，但是把这一步工序 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 16 - 放前，定位比较难，不易保证必要的位置精度，夹具设计困难，实际可行性比较低。再 看第 2 个方案，这个方案把“钻扩绞19.1mm 孔”这一步工序放在了前面，这样为以 后的各个工序提供了加工基准，工序安排比较科学合理。不过它和第 1 个方案一样， 都把“钻、扩、铰孔 19.1mm”和“倒角”放在了一步工序中。在这一步中通过换钻套 可以倒一边的角，不过要倒另一边的角，就要把工件卸下翻面倒角，这样增加了夹具的 设计难度。不过主要的是立式钻床体积比较大，操作起来不方便，并且倒角也没有高的 精度要求，从经济效益上来考虑是不合算的。通过分析后，把这一步工序一分为二，把 “倒角”独立出来，单独作为一步工序，因为倒角的精度要求不高，我们可以把这一步 工序放在台钻上来完成。台钻体积比较小，操作简单，夹具结构也简单，这样零件的加 工工时降下来了，生产效率上来了，降低了零件的成本。 根据以上分析选择方案二作为加工方案， 并做出将19.1mm 的倒角独立出来做一步 工序，最终确定的工序如下： 工序 立式钻床上钻孔、扩孔、铰孔19.1mm。 工序 台钻上对19.1mm 倒角。 工序 卧式铣床上粗铣叉口侧面。 工序 卧式铣床上铣叉口。 工序 手工去锐边。 工序 卧式铣床铣槽。 工序 摇臂钻床上钻孔、攻丝、规格 m12。 工序 手工去毛刺。 工序 卧式铣床上精铣叉口侧面。 工序 去毛刺。 工序 叉口与叉口侧面表面淬火。 工序 清洗。 工序 终检。 估算每一步工序所用夹具的大体尺寸，根据金属切削机床夹具设计手册（第二 版）上给出的各种切削机床的规格尺寸，选择每一道工序所用的合适的机床。因此，最 后的加工路线确定如下： 工序 立式钻床上钻、扩、铰孔 19.1mm。 以拨叉叉口内圆非加工面、槽口和 19.1mm 孔的端面为粗基准定位。 选用 z535 立式钻床加工，采用专用夹具。 工序 台钻上对 19.1mm 倒角。 以 19.1mm 和端面为基准定位。 选用 zq4015 台式钻床加工，采用专用夹具。 工序 卧式铣床上粗铣叉口侧面。 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 17 - 以 19.1mm 和端面为基准定位。 选用 x62w 卧式铣床加工，采用专用夹具。 工序 卧式铣床上铣叉口。 以 19.1mm 和毛坯上的槽口为基准定位。 选用 x62w 卧式铣床加工，采用专用夹具。 工序 手工去锐边。 用扁平挫刀手工去锐边，可设计简易的支承台。 工序 卧式铣床上铣槽。 以 19.1mm 孔、叉口内圆侧面为基准定位。 选用 x62w 卧式铣床加工，采用专用夹具。 工序 摇臂钻床上钻孔、攻丝，规格 m12。 以 19.1mm 孔及其端面、叉口内圆侧面为基准定位。 选用 z3025 摇臂钻床加工，采用专用夹具。 工序 手工去毛刺。 用圆形小挫刀手工去毛刺，可以设计简易的支承台，注意不 不要划伤内圆面。 工序 卧式铣床上精铣叉口侧面。 以 19.1mm 孔和螺钉对准长销上的槽为基准定位。 选用 x62w 卧式铣床加工，采用专用夹具。 工序 去毛刺。 用扁平挫刀手工去毛刺，可设计简易的支承台。 工序 清洗。 用专用清洗机清洗。 工序 终检。 4.4 确定夹具、量具确定夹具、量具 4.4.1 夹具选择夹具选择 本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，因此除手工去锐边、毛刺外基本上需要 选择专用夹具。 4.4.2 选择量具选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺 寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。 （1）选择加工平面所用量具 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 18 - 铣端面，选择读数值 0.02，测量范围 0150 游标卡尺。 （2）选择加工孔所用量具 19.1mm 孔经过钻，扩两次加工，选择读数值 0.01，测量范围 530 的内径千分 尺。m121 螺纹经过钻,锪孔，攻螺纹加工，钻,锪孔时选择读数值 0.01，测量范围 5 30 的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。 4.5 确定工序尺寸确定工序尺寸 本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。 （mm） 加工表面 工序余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度/m 粗 半精 粗 半精 粗 半精 端面 3 14mm ra6.3 19.1mm 孔 3 0.7 15 19.5 ra6.3 ra1.6 铣叉口 r48mm 7 42 槽 19.5mm 4 14.5 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 19 - 第五章第五章 确定切削用量及基本时间确定切削用量及基本时间 5.1 切削用量的选择切削用量的选择 切削用量的选择，对生产效率，加工成本和加工质量均有重要的影响，所谓合理的 切削用量是指在保证加工质量的前提下，能取得较高的生产效率和较低的生产成本的切 削用量。约束切削用量选择的主要条件有：工件的加工要求，包括加工质量和生产效 率要求：刀具材料的切削性能；机床性能，包括动力特征（功率、转矩）和运动特 性;刀具的寿命要求。 其主要包括：背吃刀量的选择；进给量的选择；切削速度 v 的选择。 5.2 各工序的切削用量及时间定额各工序的切削用量及时间定额 工序工序：钻孔：钻孔 16mm、扩孔扩孔18.9mm、铰孔铰孔 19.1mm （1）钻孔钻孔16mm 钻削是利用材料在实体材料上加工出精度要求不高（it11it12）、表面粗糙度 ra 值大于或等于 12.5m 的孔的惟一切削加工方法。对于精度较高的孔，则常以钻孔作为 粗加工工序或工步。 机床：立式钻床 z525 刀具：根据材料及精度要求，选高速钢锥柄麻花钻头。 切削深度 p a：3 p amm= 进给量f：根据文献7表 15-9，0.3 0.5/fmm r=取0.3/fmm r= 机床主轴转速n： 0 100010000.1 60 210 / min 3.14 15 v nr d = ，取250 / minnr= 实际切削速度 v ： 0 3.14 15250 0.15/ 1000100060 d n vm s = = 被切削层长度l：3.5lmm= 刀具切入长度 1 l： 0 1 (1 2)2.04 2 r dd lctgkmm =+ 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 2 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 20 - 机动时间 4j t： 12 4 3.52.04 20.15min 0.3250 j lll t fn + = （2）扩孔扩孔18.9mm 扩孔是利用扩孔钻对已钻出、铸出、锻出或冲出的孔进行加工的工艺方法，其精度 可达 it10it11,表面粗糙度达到 ra3.2 左右， 常用来作为铰孔前的装备工序。 扩孔也可 以用其他扩孔刀具在车床、铣床和镗床上进行。 刀具：选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。 表表 5.1 扩钻与扩孔扩钻与扩孔的切削用量的切削用量 加工方法 切削深度 p 进给量 切削速度v 扩 钻 （0.150.25)d (1.21.8)钻 （ 3 1 2 1 ）钻v 扩 孔 0.05d (2.22.4)钻f （ 3 1 2 1 ）钻v d 为加工孔径； 钻f为钻孔进给量； v为钻孔切削速度。 切削深度 p a：3 p amm= 进给量f：查表及根据机床型号选取扩孔进给量，取rmmf/25. 0= 切削速度v：取smv/45. 0= 机床主轴转速n： 0 100010000.4560 205 / min 3.14 18.9 v nr d = ， 被切削层长度l：15lmm= 刀具切入长度 1 l：mmctgctgk d l r 2 . 52120 2 11 )21 ( 2 1 +=+= 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 5 机动时间 1 j t： 12 1 155.2 552min 0.25205 j lll t fn + = （3）铰孔铰孔19.1mm 铰削是用铰刀对孔进行半精加工和精加工的工艺方法。粗铰切削用量能保证得到 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 21 - 119itit级 精 度 的 孔 ， 粗 糙 度 可 达mra2 . 3。 半 精 铰 加 工 精 度 为 98itit,mra6 . 14 . 0，精铰加工精度为87itit、mra1 . 08 . 0,细铰加工精度为 76itit、mra1 . 04 . 0。 刀具：选择硬质合金锥柄机用铰刀。 机用铰刀用于成批生产中在机床上铰孔，或用于成批生产时在机床上铰削带断续表 面的孔、有色金属件的孔。 表表 5.2 硬质合金铰刀铰孔的切削用量硬质合金铰刀铰孔的切削用量 加工材料 铰刀直径 0d（mm） 切削深度 p(mm) 进给量 （mm） 切削速度 v（m/s） 冷硬铸铁 8065hs 10 2010 4020 12. 008. 0 15. 012. 0 20. 015. 0 25. 015. 0 35. 020. 0 50. 030. 0 08. 005. 0 切削深度 p a：0.5 p amm= 进给量f：根据文献7表 15-9，取rmmf/25. 0= 切削速度v：参照文献7表 2.4-41，取smv/45. 0= 机床主轴转速n： 0 100010000.4560 98 / min 3.14 19.1 v nr d = ，取100 / minnr= 被切削层长度l：10lmm= 刀具切入长度 1 l：mmctgctgk d l r 2 . 52120 2 11 )21 ( 2 1 +=+= 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 3 机动时间 1 j t： 12 1 105.2 331.2min 0.25 100 j lll t fn + = 工序工序 粗铣粗铣叉叉口侧面口侧面 机床：万能铣床 x62w 刀具：硬质合金端铣刀 叉口两侧面在铸造毛坯时两个面的加工余量是相同的，故可以算一个面 就行。现在 以其 中一面为粗基 准，对另一面进行 粗加工，切削 用量和切削工时如下： 铣削深度 p a：mmap3= 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 22 - 每齿进给量 f a：根据文献7表 2.4-73，取zmmaf/25. 0= 铣削速度v：参照文献7表 2.4-81，取smv/4= 机床主轴转速n： 0 10001000 4 60 191 / min 3.14 100 v nr d = ，取min/200rn = 实际铣削速度 v ： 0 3.14 100 200 4.19/ 10001000 60 d n vm s = = 进给量 f v：smmznav ff /67.1160/2001425. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/2 .700/67.11mmsmmvf fm = a ：根据文献7表 2.4-81,100amm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知105lmm= 刀具切入长度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)12lddamm =+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 2 机动时间 1 j t： 12 1 105122 20.34min 700.2 j m lll t f + = 工序工序 精铣精铣叉叉口口 r480.5mm 机床：铣床 x62w 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） （1）粗铣粗铣 切削深度 p a：3 p amm= 进给量f：根据文献7表 2.4-66，刀杆伸出长度取mm200，切削深度为3mm。因 此确定进给量rmmf/6 . 0= 切削速度v：参照文献7表 2.4-66，取min/15/25. 0msmv= 机床主轴转速n： 0 10001000 15 92.7 / min 3.1439 v nr d = ，取100 / minnr= 实际切削速度 v ： 0 3.1439 100 0.25/ 1000100060 d n vm s = = 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 23 - 工作台每分钟进给量 m f ：0.6 10060/ min m ffnmm= 被切削层长度l：82lmm= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml4 2 = 行程次数i：2i = 机动时间 1 j t： 12 1 825.44 23min 60 j m lll t f + = （2）精铣精铣 切削深度 p a：mmap1= 进给量f：根据切削深度mmap1=，再参照文献7表 2.4-66。因此确定进给量 rmmf/4 . 0= 切削速度v：参照文献7表 2.4-66，取min/21/35. 0msmv= 机床主轴转速n： 0 1000100021 143 / min 3.1447 v nr d = ，取200 / minnr= 工作台每分钟进给量 m f ：0.420080/ min m ffnmm= 被切削层长度l：7lmm= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml4 2 = 行程次数i：2i = 机动时间 1 j t： 12 1 75.44 20.4min 80 j m lll t f + = 工序工序 铣槽铣槽 机床：铣床 x62w 刀具：硬质合金端铣刀 yg8，硬质合金立铣刀 yt15 铣削深度 p a：mmap3= 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 24 - 每齿进给量 f a：根据机械加工工艺手册表 2.4.73，取zmmaf/25. 0= 铣削速度v：参照机械加工工艺手册表 2.4.81，取smv/3= 机床主轴转速n：min/179 32014. 3 60310001000 0 r d v n = ，取min/150rn = 实际铣削速度 v ：sm nd v/51. 2 601000 15032014. 3 1000 0 = 进给量 f v：smmznav ff /5 . 760/1501225. 0= 工作台每分进给量 m f ：min/450/5 . 7mmsmmvf fm = a ：根据机械加工工艺手册表 2.4.81,mma192= 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml140= 刀具切入长度 1 l：mmaddl34) 31 (5 . 0 22 1 =+= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 1 机动时间 1 j t：min39. 0 450 234140 21 1 + = + = m j f lll t 工序工序 钻孔钻孔、锪孔锪孔13.5mm、攻丝攻丝 2-m121.75 机床：组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）钻底孔钻底孔11 切削深度 p a：3 p amm= 进给量f：根据文献7表 2.4-58，0.3 0.5/fmm r=取0.3/fmm r= 切削速度v：参照文献7表 2.4-60，取0.3/vm s= 机床主轴转速n： 0 100010000.360 1303 / min 3.14 11 v nr d = ， 被切削层长度l：15lmm= 刀具切入长度 1 l： 0 1 (1 2)2.04 2 r dd lctgkmm =+ 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 25 - 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 7 机动时间 4j t： 12 4 152.04 70.26min 0.3 1500 j lll t fn + = 锪孔锪孔13.5mm 锪钻的类型按其结构可分为：锥角为 60，90及 120的内、外锥面锪钻和平面 （或端面）锪钻。锥面锪钻通常采用高速钢制造，平面（或端面）锪钻有高速钢，焊接 硬质合金刀片和机床硬质合金刀片 3 种类型。锪钻类型的选择与应用取决于加工性质、 被加工孔位置、被加工表面尺寸和导向孔的尺寸、表面粗糙度及加工精度。在此道工序 中锪钻的锥角为 90。 查文献3表 15-14 可得 1 . 0=fmm/r 选取切削速度 12=vm/min 计算机床转速 09.283 5 . 1314 . 3 1210001000 = = = w s d v n r/min 按照机床型号选取 315=wn 所以，实际切削速度为 35.13 1000 315 5 . 1314 . 3 1000 = = = wwnd v m/min 基本时间：min48 . 0 1 . 0315 15 = =jt min096 . 0 48 . 0 2 . 02 . 0=jftt （2）攻丝攻丝 2-m121.75 攻丝是用一定扭矩将丝锥旋入要钻的孔底加工出内螺纹。丝锥是加工各种中、小内 螺纹的刀具，它结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，丝锥在生 产中应用十分广泛。对于小尺寸的内螺纹来说，丝锥几乎是唯一的加工工具。按其功用 来分类，有手用丝锥、机用丝锥、锥形螺纹丝锥、梯形螺纹丝锥等。 根据工序要求选用粗柄机用丝锥。 进给量f：由于其螺距1.00pmm=,因此进给量1.00/fmm r= 切削速度v：参照文献7表 2.4-105，取0.05/3/ minvm sm= 机床主轴转速n： 0 100010003 95 / min 3.14 10 v nr d = ，取100 / minnr= 被切削层长度l：51lmm= 刀具切入长度 1 l： 1 ( )3 1.0313lfmm= 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 26 - 刀具切出长度 2 l： 2 7l = 机动时间 1 j t： 12 1 1533 70.84min 1.75 100 j lll t fn + = 工序工序 精铣精铣叉叉口侧面口侧面 机床：万能铣床 x62w 刀具：硬质合金端铣刀 在工序粗铣叉口侧面时两个面剩余的加工余量是相同的，所以计算一个面即可。 现在以其中一个面为精基准，对另一个面进行精加工，切削用量和切削工时如下： 铣削深度 p a：1.0 p amm= 每齿进给量 f a：根据文献7表 2.4-73，取zmmaf/15. 0= 铣削速度v：参照文献7表 2.4-81，取smv/6= 机床主轴转速n： 0 10001000 6 60 288 / min 3.14 100 v nr d = ，取min/300rn = 实际铣削速度 v ： 0 3.14 100 300 6.28/ 10001000 60 d n vm s = = 进给量 f v：smmznav ff /5 .1060/3001415. 0= 工作台每分进给量 m f ： min/630/5 .10mmsmmvf fm = 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知105lmm= 刀具切入长度 1 l：精铣时 1 100ldmm= 刀具切出长度 2 l：取mml2 2 = 走刀次数为 2 机动时间 2j t： 12 2 1001052 20.66min 630 j m lll t f + = 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文） - 27 - 第六章第六章 部分工序专用夹具设计部分工序专用夹具设计 6.1 机床夹具简介机床夹具简介 6.1.1 机床夹具的概述机床夹具的概述 在机床加工工件时，为了保证工件的加工表面能达到规定的尺寸和位置公差要求， 必须首先使工件占有一个正确的位置。通常把确定工件在机床或夹具中占有正确位置的 过程称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力