毕业设计（论文）-拨叉零件加工工艺规程的计算机辅助设计.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 34 页 共 34 页1 绪论1.1 加工工艺的发展随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段【1】。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响【2】。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。拨叉是我们通用机械重要分支，拨叉类零件是汽车、拖拉机、机器人等机械变速箱中不可或缺的重要零件之一，其作用是用于换档变速【3】。而随着时代的发展，拨叉的类型也发展的越来越全面，制造拨叉的技术也越来越先进。此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中，选一销面两的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求【4】。在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺工程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制造工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间【5】。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据【6】。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。通过对拨叉零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出拨叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。1.2 CAPP简要介绍CAPP是计算机辅助工艺过程设计（ Computer AidedProcess Planning）的简称，是利用计算机技术辅助工艺人员进行零件从毛坯到成品制造方法的设计，是将企业产品设计数据转换为产品制造数据的一种技术7。由此可见，CAPP 是CAD、CAM 集成系统中信息交叉和汇集的中心环节，是CAD和CAM 的“纽带”。没有CAPP 的桥梁作用，CAD 和CAM 就成了相互隔离的“孤岛”，也就无法实现真正意义的集成。传统的CAPP 系统按其原理可分为派生式和创成式2 大类。国内自20 世纪80 年代初开始CAPP 的应用研究，经过了20 年的发展历程，尽管CAPP 已取得卓越的成果，但与CAD和CAM 的发展速度相比，CAPP 仍显得相对滞后，至今仍是计算机辅助技术领域的薄弱环节和企业实施推广CIMS 的瓶颈所在8。究其原因，传统CAPP 过分强调对零件信息的自动获取，过份强调工艺决策的自动化。近年来，CAPP 的研究开始注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品的工艺设计，为工艺设计人员提供辅助工具，同时为企业的信息化建设服务9。这直接导致了CAPP 软件产品的迅速发展，产生了人机交互为主的新一代CAPP 工具系统，并在企业实际应用中取得良好成效10。在当前CAD/ CAPP/ CAM 向集成化、智能化方向发展的情况下，CAPP 已不再是简单的完成工艺设计，输出工艺规程，而是在原有的基础上进一步加强与CAD 和CAM 的联系，以满足机械制造业向CAD/ CAPP/ CAM 集成化方向发展需要。因此，利用计算机辅助工艺设计构件零件的CAPP系统可以较清晰地反映出工艺方案的特点和工艺过程中的关键技术11，既有利于工艺方案的快速识别和处理，也有助于工艺的优化和管理，对于增强和拓展CAPP的功能，促进CAPP的发展具有实际意义。1.3夹具的发展状况夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分【12】。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平【13】。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在下一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%【14】。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。2 零件的分析2.1 零件的工作状态及工作条件工作状态：工作频繁。工作条件：工作表面有冲击，受力较大。已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2 零件的作用题目所给的零件是汽车变速箱的拨叉。它位于汽车、拖拉机、机器人等变速机构中，主要作用是变速换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。当拨动变速杆时，可通过拨叉使滑动齿轮移动，达到滑动齿轮时省力的效果。零件上方的22孔与操纵机构相连，二下方的55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。2.3 零件的工艺分析拨叉类零件是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和底面的精度要求较高，此外还有小头孔端要求加工，对精度要求也很高。拨叉的底面、大头孔上平面和小头孔粗糙度要求都要精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，拨叉底面与大头孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。拔叉这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：1）.以25mm花键孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：25H7mm的花键孔及倒角，尺寸为83mm与花键孔垂直的两端面，尺寸为18H11与花键孔垂直的通槽。2）.与25mm花键孔平行的表面。这一组加工表面包括：与花键孔中心轴线相距22mm的上端面，与上表面垂直的M8通孔和一个3锥孔。图1拨叉零件图这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：1.上表面与25mm花键孔中心线平行度为0.10mm;2.18H11通槽两侧面与25mm花键孔中心线的垂直度为0.1mm。由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并且保证它们之间的位置精度要求。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1小头孔以及与此孔相通的的锥孔、螺纹孔2大头半圆孔3拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm，小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为0.1mm。由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.4 零件的工艺要求 一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅想成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程 由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、内花键和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要问题是保证内花键的尺寸精度及位置精度，处理好内花键和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上工艺分析知，上端面与槽边均与花键轴有位置度公差，所以，保证内花键高精度是本次设计的重点、难点。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较低的机床。3.2.1 在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素（1）.要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）.根据生产类型选择，在大批量生产中用专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。（3）.考虑被加工材料的性质。（4）.考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）.此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。3.2.2 上端面的加工查机械加工工艺手册表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣精铣（IT7-IT9），粗糙度为Ra=6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。3.2.3 孔的加工 （1）加工内花键前的预制孔20H12加工查机械加工工艺手册表2.3-47，由于预定孔的精度为H12，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度，同时也能保证预制孔表面精度。（2）内花键的加工通过拉刀实现花键的加工，由于拉削的精度高，所以能满足花键表面精度，同时也能保证预制孔表面精度。（3）2-M8螺纹孔的加工加工方案定为：钻，攻丝，去孔内毛刺。3.3 选择定位基准3.3.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）.粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽肯能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定为准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）.粗精准应避免重复使用，因为粗精准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，选择作为拨叉加工粗基准。3.3.2 精基准选择的原则（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多数表面，而且能保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。（4）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，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉C在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉C零件图分析可知，它的内花键槽，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准【15】。3.4 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉C的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工预制孔，再加工花键槽，最后以花键槽定位粗、精加工拨叉上端面和底槽及M8螺纹孔。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。3.4.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。3.4.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果【16】。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra=80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra=101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。（4）光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见1.1表：表1.1加工工艺路线方案比较表工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010钻预制孔底面和侧面钻预制孔底面和侧面020粗、精铣上端面已加工预制孔和侧面拉内花键 25H7已加工预制孔和侧面030粗、精铣18H11底槽已加工预制孔和侧面粗、精铣18H11底槽内花键和侧面040钻2-M8通孔，攻丝已加工预制孔和侧面粗、精铣上端面内花键和侧面050拉内花键 25H7已加工预制孔和侧面钻2-M8通孔，攻丝内花键和侧面060去毛刺，清洗去毛刺，清洗070检验检验加工工艺路线方案的论证：方案、主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案选用预制孔为主要定位基准，方案选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如1.2表：表1.2加工工艺过程表工序号工 种工作内容说 明010铸失腊铸造预制孔、底槽不铸出020热处理正火030铣铣浇口面粗糙度为80m040车车端面050钻钻预制孔专用夹具装夹；轻型圆柱立式钻床060钳校正叉脚钳台070铣铣各平面，铣槽及拨叉口专用夹具装夹；卧式铣床（）080钻钻锁销孔，去毛刺钻通气孔，去毛刺专用夹具装夹；090钳校正叉脚高低010磨磨叉脚两端面，开档011检验入库3.4.5 工艺规程表根据以上加工工艺规程分析得拨叉加工工艺过程表，具体内容见1.3表：表1.3工艺过程卡3.5 毛坯的结构工艺要求拨叉的制造采用的是失腊铸造，其材料是ZG45，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。（1）拨叉为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：、铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。、铸造圆角要适当，的得有尖棱、尖角。、铸件的结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度，以减少分型面、芯子。并便于起模。、加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。、铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。（2）设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可绘出毛坯图。3.6 拨叉的偏差计算（1）预制孔及花键孔的偏差及加工余量计算 加工预制孔时，由于铸造是没铸出，且为一次钻出，通过拉削后保证花键尺寸，预制孔尺寸，查机械加工工艺手册表2.3-54，得花键拉削余量为0.70.8mm，取0.8mm，即预制孔加工到，一次拉削到设计要求，查机械加工工艺手册表1.12-11，得花键偏差为（2）拨叉上端面的偏差及加工余量计算根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为，现取。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3-59，其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为 毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：粗铣后最小尺寸为： 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即保证尺寸72mm，表面与花键轴的平行度公差为0.1mm。（3）18H11（）槽偏差及加工余量：铸造时槽没铸出，参照机械加工工艺师手册表21-5，得粗铣其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm，槽深机加工余量为2.0mm，再由参照参考文献1表21-5的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为，精加工为。粗铣两边工序尺寸为：；粗铣后毛坯最大尺寸为：；粗铣后毛坯最小尺寸为：16+0=16mm；粗铣槽底工序尺寸为：33mm；精铣两边工序尺寸为：，已达到其加工要求：。（4）、2-M8螺纹偏差及加工余量：参照机械加工工艺手册表2.2-2，2.2-25,2.3-13和互换性与技术测量表1-8，可以查得：钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是查机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48，表2.3-71。确定工序尺寸及加工余量为：加工该组孔的工艺是：钻攻丝钻孔、攻丝：攻2-M8螺纹孔。3.7 确定切削用量 为了能更好的反映各主要工序的加工要求，现做如下说明：工序名：钻预制孔机床：轻型圆柱立式钻床刀具：查实用机械加工工艺手册表10-175，选高速钢直柄麻花钻，钻预制孔到21.2mm，所以。进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-38，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，有：， （1）按照机械加工工艺手册表3.1-36，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： （2）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： （3）工序名：粗、精铣上端面机床：立式升降台铣床刀具：根据实用机械加工工艺手册表10-231，选用高速钢错齿三面刃铣刀，规格为：，齿数为12齿。（1）、粗铣上端面铣削深度：每齿进给量：查机械加工工艺手册表2.4-75，取。铣削速度：查实用机械加工工艺师手册表11-94，得，取机床主轴转速： 查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度： 进给量： （4）工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =82mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： （5）（2）精铣上端面 切削深度：根据实用机械加工工艺师册表11-91查得：每齿进给量,取，根据实用机械加工工艺师册表11-94查得切削速度机床主轴转速：，按照机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： （6）本工序机动时间 （7）工序名：攻2-M8螺纹通孔刀具：钒钢机动丝锥 进给量：查机械加工工艺手册表1.8-1得所加工螺纹孔螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，加工数为2机动时间： （8）本工序机动时间：。 （9）4 夹具设计4.1 问题的提出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。本夹具主要用来钻22孔上的8孔,与螺纹孔M8有35的位置要求，加工本道工序时螺纹孔M8的底孔已经加工好，而且22孔上的8孔只需进行钻孔，其精度要求由装配时的钻铰来保证。因此，在加工本道工序时主要考虑如何保证35的位置要求，在此基础上再考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问题.4.2 专用夹具概述夹具设计是工艺设计的重要组成部件,直接影响加工工件的精度和生产率。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。4.3 专用夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：（1）保证工件的加工精度。 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率。 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性能好。 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。（4）使用性能好。 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。（5）经济性好。 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。4.4 专用夹具的总体设计4.4.1 专用夹具的设计步骤(1) 认真研究分析所要设计的夹具的原始数据和要求,被加工零件的特点,工艺安排和加工方法,机床特点等。此外,还要考虑装卸方式夹压方法、有无冷却液以及切屑排除等具体要求。 (2) 拟订夹具结构方案和进行必要的计算 根据夹具设计中确定的工件定位基面、夹压位置、加工方法等,制定夹具的总体方案。首先绘制工件的外形,然后在工件四周的相应位置上表示出夹具的结构。最后进行夹压力计算和必要的强度计算。为了提高质量和缩短设计制造周期,在拟订夹具结构方案时,尽量采用了通用的部件和零件(3)钻床夹具的总图和零件设计 在已确定的夹具结构方案基础上,设计夹具总图和零件图。按本专用夹具设计的主要功能,其结构分为两大部分,即定位支撑结构和夹紧结构。4.4.2 夹具结构方案的制定一、定位方案 要保证定位销孔尺寸精度，还要保证小孔的位置精度。要保证装夹的稳定与精度，务必保证所有的定位基面是加工过的，即保证大规模生产时位置精度和尺寸保持一致。由零件图可知，8孔应相对于M8螺纹有35的位置要求，而且应垂直于孔的轴线。为了使定位误差尽可能小，应选择22孔的轴线及M8螺纹孔的轴线来定位。零件的横向定位是通过定位块来实现的，定位块可以提高零件的加工精度，绕横向转动的自由度由定位销来限制，它可以限制零件的四个自由度。绕轴向的转动是由底块来限制的，这样零件就固定了。既保证了定位的可靠，又保证了大规模生产时位置精度和尺寸保持一致。所有的定位面都要进行热处理，以达到足够的硬度和强度。图2定位元件二、 夹紧机构的选择及设计（1）、进行夹紧机构设计时应遵循如下的诸要求：1） 必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位2） 工件和夹具的变形必须在允许的范围内3） 夹紧机构必须可靠4） 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人操作习惯。（2）、夹紧动力夹紧动力可以来自于手动、机械机构、或者液压缸或者气压缸等。机械机构的优点是夹紧可靠；但其需要人工操作，费时费力，不利于提高生产效率，因此不能用于大批大量的生产。气压夹紧的优点是夹紧动作迅速，但是其体积庞大，不便于减小夹具的体积。液压夹紧的优点是夹紧动作迅速，夹紧力大，夹紧可靠，有利于提高生产效率。而且液压缸体积小，易于减小夹具的体积。综合以上因素，为了减少设计成本，设计中采用了手动夹紧，通过旋转手柄使得工件得以夹紧。（3）、攻丝时工件所受力分析 攻丝时,工件在丝锥的轴向方向上所受的轴向力很小,一般的情况下可以忽略不计。在丝锥圆周的切线方向上受扭转力矩,使得工件有发生倾倒的趋势，夹具的夹紧力主要是平衡工件所受的倾覆力矩。（4）、必要的夹紧力计算。a.计算时应考虑的计算系数1）摩擦系数 各种不同接触表面间的摩擦系数是不同的。对于工件接触表面为加工过的表面的情况，查手册得推荐值：f=0.150.25，取f=0.20。2）安全系数 K= （10）：基本安全系数。一般取1.5。：加工状态系数。粗加工取=1.0。： 刀具钝化系数。一般取1.01.9。取=1.9。：切削特点系数。断续切削取=1.0：夹紧力稳定系数。手动夹紧取=1.3，机动夹紧取=1.2。：仅在有力矩企图使工件回转时才应考虑支承面接触情况。若工件安装在支承板上，取=1.5。 K=1.51.01.91.01.3X1.5=5.65 b. 必要的夹紧力计算 =KfW （11） W：工件的重力。工件质量约是0.58。W=5.8N。 =5.650.25.8=6.55N。（5）夹紧力方向及夹紧力作用点的确定1)夹紧力方向的确定。夹紧力方向确定时应尽量遵循下列的各原则：a 夹紧力的方向应有利于工件的定位而不能破坏定位，一般要求夹紧力应垂直于第一定位基准面。b 夹紧力的方向应与工件刚性高方向相一致c 夹紧力的方向应尽量使工件定位准确。 综合考虑到以上各原则，确定夹紧力方向为垂直于工件的方向。2)夹紧力作用点的选择：1)夹紧力的作用点应与支撑点点对点对应，或在支撑点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。2)夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。3)夹紧力的作用点和支撑点尽可能靠近切削部位。4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。（6）夹紧装置的设计 通过手摇长柄推动夹紧块使得工件得以夹紧，这样可以提高加工过程中工件的稳定性，易于保证工件加工的精度要求。三、夹具本体的设计夹具本体的设计一般要求有:1) 足够的刚度和强度 2) 较轻的重量3) 安装要稳定4) 保证工件装卸方便5) 工艺性要好6) 便于清理切屑和赃物7) 保证使用安全夹具本体最常用的制造方式为铸造。 它的工艺性好,可以铸出较复杂的形状.一般能保证较好的刚度,而且重量轻,机械加工量小,对于表面位置精度要求较高的本体,用刮削来保证其精度时,采用铸件更为合适,另外,铸件工作时吸收振动的性能好,故应用广泛。铸铁为最常用的材料,它价格便宜,抗振性能好,塑性很小,再使用过程中,可以保持较高的精度。考虑到以上的因素,决定夹具本体采用铸铁件。 材料为HT200。夹具体壁厚30mm 。夹具的制造多为单件生产，其结构工艺性的好坏，对夹具制造的精度、生产周期等有着很大的影响。尤其是夹具体，因其结构复杂，变化较多，又是夹具中最大的零件，定位件和其他的一些元件都要安装在夹具本体上，各个表面间的相互位置精度和表面本身的精度要求都很高，因此，夹具本体的构造工艺性比其他的零件更为突出。在设计夹具本体的过程中,考虑到的铸造工艺性问题有:1) 注意拔模斜度一般为23度 2) 合理布置加强筋,增加夹具本体的刚度 3) 夹具本体的几何形状的选择应便于加工 4) 本体的构形应考虑装配的可能性和方便性 夹具本体零件的构造，对装配工作的影响很大，合理选择夹具本体的结构形状，会给夹具的装配工作带来很大的方便。5) 本体零件图上的尺寸标注应便于测量 夹具本体的构造以及尺寸和角度的标注都比较复杂，设计时除了考虑加工和装配的工艺性之外，还应考虑到测量的方便性。 考虑到铸造工艺性，夹具机构的两个支承架与夹具体分开铸造，然后用螺钉和圆锥销装配起来。螺钉的规格和数量是:6-M1045。4.4.3 对刀引刀方案 机床夹具装在机床上后，应使刀具切削刃相对于工件或夹具定位元件能处于正确位置，这里我们可以采用钻床夹具的钻套导向元件，钻套是引导加工刀具的元件，其作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，引导钻头等孔加工刀具，提高其刚性，防止在加工中发生偏斜。4.4.4 尺寸确定与工艺要求的标注 1、有国家标准的零件均采用标准件; 2、夹具的轮廓尺寸：300X300X211mm34.5 夹具总图的绘制 当选定结构后，即可绘制夹具总图。图3夹具装配图4.5.1 夹具总图上应表示的内容（1） 工件的轮廓图，特别是定位基准部分和加工面。（用假想的线画出）（2） 夹具结构的投影图和必要的剖面图。（3） 夹具总图上应标注的主要尺寸及技术条件。（4） 有关制造、使用、调整等方面的特殊条件和说明，以及联用的图号。（5） 夹具零件号。4.5.2 绘制总图的程序和要求（1）、未开始动手之前，先初步考虑一下结构的布置，按照预想的结构大小选取幅面，以能画下全部的总图为原则。（2）、选择投影面，通常按工件在加工时操作者正对的面为投影面。（3）、按照所处的加工位置，画出零件的轮廓图。首先画出定位基准，再画零件外轮廓以及加工部位。有了工件的轮廓，就可以直观地看出是否会发生干涉问题。（4）、 按照工序卡上的定位图，画出有关的定位元件。（5）、 按照所考虑的夹紧方案，画出夹紧装置。（6）、 画出夹具本体以及其他的零件。（7）、 查看图面是否已经把结构全部表明，即夹具上的每种零件都能在总图上看得清楚，与其他零件的装配情况也能表示明白。（8）、注上夹具的零件号。（9）、注出总图上的主要尺寸和技术条件。（10）、填写标题栏。 4.5.3 夹具总图上的主要尺寸和技术条件确定夹具总图上的主要尺寸和技术条件是夹具设计中的重要工作之一。它关系到夹具的使用、制造、维修、装配、检验等，对夹具的质量有着直接的影响。一、 总图上需要标注技术要求的表面类别1)对于保证零件的加工精度起主导作用的各种表面，即所谓的定位面、找正面等，都应标注技术要求。 2)夹具的某些表面，如果对夹具的制造、检验和装配的质量发生主要影响时，也必须对这些表面的精度和配合特性以及它们之间的相对位置精度标注必要的技术要求。 二、夹具总图上主要尺寸公差的确定 对于平面定位表面，通常可以采用按照总图组合后进行磨平的加工方法。按照它与夹具安装面之间的位置关系，可以标注平行度、垂直度等要求，其公差可以由夹具装配后的精度所确定。三、夹具上标注主要尺寸和技术要求时的注意事项1)在确定有关表面的技术条件的公差数值时，应考虑到夹具上基准面的大小和被测量面的大小。当基准面较大而被测量面较小时，公差可以定得小些。 2)夹具总图上的技术要求应尽量采用综合注法，即总图上标注的技术要求能控制此处各零件之间的多重配合表面的制造精度。3)标注主要尺寸和技术条件时应注意基准面的选择。一般应尽量采用夹具上较大的使用表面作为基准面来标注技术要求。4.5.4 总体装配图根据夹具各零件图，以及总的装配图，绘制三维装配图。图4三维装配图结 论通过本次设计使我对拨叉的结构、功能，对变速器的重要性能有了更进一步的了解，以及它的加工工艺规程而且还学会了如何去设计专用夹具。由于个人经验和能力有限