毕业设计（论文）-拨叉零件机械加工工艺及钻夹具设计.doc

毕业设计说明书 设计题目 夹具设计 姓 名 专 业 机电一体化技术 班 级 机体-1 指导教师 年 12月 30 日课程设计任务书题目：拨叉零件机械加工工艺及钻夹具设计如图所示拨叉零件，设计拨叉零件的机械加工工艺规程及f8mm锁销孔工序的专用夹具。设计内容：（1） 零件毛坯合图：1张（2） 机械加工工艺规程卡片：1套（3） 夹具装配总图：1张（4） 夹具零件图：1张（5） 课程设计说明书：1份原始资料：该零件图样一张，生产纲领为8000台/年，1件/台，每日1班。零件材料为45钢。(f8孔与轴线夹角为300) 摘要：主要包括了拨叉零件的生产类型的确定，零件的工艺分析，零件的工艺路线，以及工序的加工余量，切削用量的选定，加工工时的计算，工艺卡的制定，零件图，毛坯图的绘制，在本文的后一部分设计了钻孔专用夹具，对夹具进行了力的分析和计算，绘制了夹具工装图和零件图。关键词：拨叉 钻夹具 加工工艺 工序卡 目 录 1.机械加工工艺规程设计1 1.1零件的分析1 1.1.1零件的工艺分析1 1.1.2确定零件的生产类型2 1.2确定毛坯类型绘制毛坯简图2 1.2.1选择毛坯21.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量21.2.3绘制拨叉锻造毛坯简图7 1.3拟定拨叉工艺路线81.3.1定位基准的选择81.3.2表面加工方法的确定81.3.3加工阶段的划分81.3.4工序的集中与分散91.3.5工序顺序的安排91.3.6确定工艺路线101.3.7机床设备、工装的选用112.机械加工工序设计122.1工序简图的绘制122.2加工余量的确定、工序尺寸和公差的确定122.2.1加工余量的确定122.2.2工序尺寸和公差的确定132.2.3 拨叉零件加工余量、工序尺寸和公差的确定132.3切削用量的选择172.4时间定额的计算212.5机械加工工艺文件的填写253.专用钻床夹具设计26 3.1夹具设计任务263.1.1专用夹具设计的基本要求263.1.2专用夹具设计的一般步骤和需要完成的任务263.2拨叉零件专用钻床夹具设计273.2.1夹具设计任务273.2.2确定夹具的结构方案273.2.3画夹具装配图313.2.4确定夹具装配图上的标注尺寸及技术要术314.小结33参考文献341.机械加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1零件的工艺分析应分析零件图，明确零件的主要加工表面，分析器主要技术关键和应相应采取的工艺措施，形成工艺规程设计的总体构思。（1）对零件的技术要求分析，应包括以下内容： A.掌握零件的结构形状、材料，硬度及热处理情况，了解该零件的主要工艺特点，构想有针对性的工艺方案。 B.分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度，形状精度，位置精度，表面粗糙度及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是主要加工表面，哪些表面是难加工表面，以便在选择加工方法及拟定工艺路线时重点考虑。（2）审查拨叉零件的工艺性由零件图可知，其材料为45钢。拨叉在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度、韧性。拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、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；为保证拨叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔的垂直度要求为0.10mm，其自身平面度为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换挡位准确，拨叉采用锁销定位。锁销孔的尺寸为，且锁销孔的中心线与又轴孔中心线的垂直度要求为0.15mm。分析零件图可知，拨叉两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；和孔的端面均为平面，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(拨叉脚两端面、变速叉轴孔和)外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；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地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。综上所述，该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔mm(H7)和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。该拨叉的技术要求如表1所示。表1 拨叉零件技术要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra（m）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R48IT1312.5拨叉脚两端面200.026IT93.2垂直度为0.10，平面度为0.08孔IT71.6孔IT71.6垂直度为0.15操纵槽内侧面12IT126.3操纵槽底面5IT1312.51.1.2确定零件的生产类型依设计题目知：Q=8000台/年，m=1件/台; 结合生产实际知该拨叉属轻型零件，查表确定拨叉的生产类型为大批生产。1.2确定毛坯类型绘制毛坯简图1.2.1选择毛坯由于该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，毛坯选用锻件；且生产类型属大批生产，采用模锻方法制造毛坯，毛坯的材料为45号钢，毛坯的拔模斜度为5。1.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1）公差等级的确定：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mf。已知机械加工后拨叉件的重量为4.5kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为6kg。（3）锻件形状复杂系数S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l158 mm，b120mm，h86 mm (详见毛坯简图)；该拨叉锻件的形状复杂系数为由于0.47介于0.32和0.63之间，故拨叉锻件的形状复杂系数属S2(一般)级。（4）锻件材质系数M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，故该锻件的材质系数属于M1级。（5）锻件分模线形状根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线，如拨叉锻造毛坯简图所示。（6）零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面的表面粗糙度Ra均大于等于1.6m。 根据上述诸因素，可查GB/T123622003确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，见表2所示。表2 拨叉锻造毛坯尺寸公差和机械加工余量 mm锻件质量包容体质量形状复杂系数材质系数公差等级6 kg12.7 kgS2M1普通级项目零件尺寸机械加工余量毛坯公差毛坯尺寸备注宽度R48R48表322.5（取2）表6厚度80表422.5（两端面分别取2或2.5）表6厚度20200.026表422.5（取2.5）表6孔径30表32.6表7中心距115.5115.50.10.5115.50.5表5表3 锻件的长度、宽度、高度公差 m表4 锻件的厚度公差 mm表5 锻件的中心距公差 mm表6 锻件内外表面加工余量 表7 锻件内孔直径的单面机械加工余量 mm孔径孔深大于至大于063100140200至63100140200280252.025402.02.640632.02.63.0631002.53.03.04.01001602.63.03.44.04.61602503.03.03.44.04.6 1.2.3绘制拨叉锻造毛坯简图绘制拨叉锻造毛坯简图如图1所示。其绘制方法介绍如下：（1）用双点画线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量加在各相应的被加工表面上，用粗实线表示，即得到毛坯轮廓。（2）在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。（3）标明毛坯的技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、分型面、起模斜度、表面质量要求(气孔、缩孔、夹砂)等。 图1 拨叉锻造毛坯简图1.3拟定拨叉工艺路线1.3.1定位基准的选择（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的轴线作为精基准，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。另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作为精基准，夹紧力可作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。（2）粗准基的选择选择变速叉轴孔30mm的外圆面和拨叉头右端面作为粗基准。采用30mm外圆面定位加工内孔，可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。1.3.2表面加工方法的确定根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表确定加工件各表面的加工方案，如表8所示。表8 拨叉零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra（m）加工方案备注拨叉头左端面IT113.2粗铣半精铣表4拨叉头右端面IT1312.5粗铣表4拨叉脚内表面IT1312.5粗铣表4拨叉脚两端面（淬硬）IT93.2粗铣精铣磨削表430mm孔IT71.6粗扩精扩铰表38mm孔IT71.6钻粗铰精铰表3操纵槽内侧面IT126.3粗铣表4操纵槽底面IT1312.5粗铣表41.3.3加工阶段的划分该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半粗加工和精加工3个阶段。在粗加工阶段，首先要将精基准(拨叉头左端面和叉轴孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面、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销轴孔8mm的钻、铰加工。在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。1.3.4工序的集中与分散选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。运用工序集中原则使工件的装夹次数减少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各个表面之间的相对位置精度要求。1.3.5工序顺序的安排（1）机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴孔。遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次”原则，先加工主要表面拨叉头左端面和叉轴孔及拨叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面。遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔30mm。先铣操纵槽，再钻销轴孔8mm。表9 拨叉机械加工工序安排（初拟）工序号工序内容简要说明1粗铣拨叉头两端面先基准后其他2半精铣拨叉头左端面（主要表面）先基准后其他、先面后孔、先主后次3扩、铰30mm孔（主要表面）先面后孔、先主后次4粗铣拨叉脚两端面（主要表面）先粗后精5粗铣操纵槽（次要表面）先面后孔、先主后次6铣叉爪口内表面（次要表面）先主后次（粗加工结束）7钻、铰8mm孔（次要表面）先面后孔（精加工开始）8精铣拨叉脚两端面先粗后精9磨削拨叉脚两端面先粗后精（2）热处理工序模锻成型后切边，进行调质，调质硬度为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，提高耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。（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余量大的表面粗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。1.3.6确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，确定拨叉的工艺路线如下表10所示。表10 拨叉机械加工工序安排（修改后）工序号工序内容定位基准1粗铣拨叉头两端面端面、30mm孔、叉爪口内侧面2半精铣拨叉头左端面右端面、30mm孔、叉爪口内侧面3粗扩、精扩、倒角、铰30mm孔右端面、30mm孔、叉爪口内侧面4粗铣拨叉脚两端面5校正拨叉脚左端面、30mm孔6铣叉爪口内侧面左端面、30mm孔、叉爪口外侧面7粗铣操纵槽底面和内侧面左端面、30mm孔、叉爪口内侧面8精铣拨叉脚两端面左端面、30mm孔9钻、倒角、粗铰、精铰8mm孔左端面、30mm孔、叉爪口内侧面10去毛刺11中检12热处理(拨叉脚两端面局部淬火)13校正拨叉脚14磨削拨叉脚两端面左端面、30mm孔15清洗16终检1.3.7机床设备、工装的选用针对大批生产的工艺特征，选用设备及工艺装备按照通用、专用相结合的原则，所使用的夹具均为专用夹具。各工序使用的机床设备、工装及工艺路线如表11所示。表11 加工设备及工艺装备工序号工序内容机床设备刀具量具1粗铣拨叉头两端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺2半精铣拨叉头左端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀游标卡尺3粗扩、精扩、倒角、铰30mm孔立式钻床525麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规4粗铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀游标卡尺5校正拨叉脚钳工台手锤6 铣叉爪口内侧面立式铣床X51铣刀游标卡尺7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8精铣拨叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀游标卡尺9钻、倒角、粗铰、精铰8mm孔立式钻床525复合钻头、铰刀卡尺、塞规10去毛刺钳工台平锉11中检卡尺、塞规、百分表12热处理(拨叉脚两端面局部淬火)淬火机13校正拨叉脚钳工台手锤14磨削拨叉脚两端面M7120A平面磨床砂轮游标卡尺15清洗清洗机16终检卡尺、塞规、百分表以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程卡片”2.机械加工工序设计2.1工序简图的绘制工序简图的绘制原则：（1）工序简图以适当的比例，最少的视图，表示出工件在加工时所处的位置状态，与本工序无关的部位可不必表示。一般以工件在加工时正对操作者的实际位置为主视图（2）工序简图上应标明定位、夹紧符号，以表示出该工序的定位基准、定位点、夹紧力的作用及作用点。（3）本工序的各加工表面用粗实线表示，其他部位用细实线表示。（4）加工表面上应标注出相应的尺寸、形状、位置精度要求和表面粗糙度要求。与本工序加工无关的技术要求一律不标。（5）定位与夹紧符号按标准的规定选用。（JB/T5061-2006） 工序90钻、倒角、粗铰、精铰8mm孔的工序简图图2 钻、倒角、粗铰、精铰8mm孔的工序简图2.2加工余量、工序尺寸和公差的确定2.2.1加工余量的确定一般按查表法确定工序间的加工余量。其选用的原则如下：（1）应采用最小的加工余量。（2）加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。（3）要考虑零件热处理时引起的变形。（4）要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。（5）要考虑被加工零件尺寸，尺寸越大，加工余量越大。（6）要考虑被加工零件工序尺寸公差的选择。（7）本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度。（8）本道工序余量应大于上道工序尺寸公差和几何形状公差。2.2.2工序尺寸和公差的确定（1）定位基准与设计基准重合时工序尺寸与公差的计算只要确定了各工序的加工余量和各工序所能达到的经济精度之后，就可以计算出各工序的尺寸及公差。步骤：先订工艺路线。查工艺手册，得出加工余量。确定经济加工精度及表面粗糙度，查表。由最后一道工序向前推算出各工序尺寸、公差等。（2）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸与公差的计算需要解算尺寸链。2.2.3 拨叉零件加工余量、工序尺寸和公差的确定（1）工序1 粗铣拨叉头两端面及工序2 半精铣拨叉头左端面第1、2道工序的加工过程如图11所示： 图3 加工过程示意图 图4 工艺尺寸链图工序1 ：以右端面B定位，粗铣左端面A，保证工序尺寸L1；以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸L2。工序2 ：以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸L3，达到零件图设计尺寸L的要求，。根据加工过程示意图，从最后一道工序向前推算，可以找出全部工艺尺寸链，如图4所示。求解各工序尺寸与公差的顺序如下：求解工序尺寸L3：由图12（a）知，。求解工序尺寸L2：Z3为半精加工余量，查表12，确定Z3=1mm；由图12（b）知，则。由于尺寸L2是在粗铣加工中保证的，查表13知，粗铣工序的经济加工精度等级可以达到B面的最终加工要求IT12，因此确定该工序尺寸公差为ITl2，其公差值为0.35mm，故。表12 平面精加工余量求解工序尺寸L1：由于B面的加工余量是经粗铣一次加工切除的，故Z2应该等于B面的毛坯余量，即Z2=2mm。由图12（c）知，则。由表13确定该粗铣工序经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54mm，故。为验证确定的工序尺寸与公差是否合理，还需对加工余量进行校核，保证最小余量不能为零或负值。余量Z3的校核：在图12(b)所示尺寸链中Z3是封闭环，故余量Z2的校核：在图12(c)所示的尺寸链中Z2是封闭环，故余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。将工序尺寸按“入体原则”表示：，。（2）工序9 钻粗铰精铰8mm孔根据表14可查得，精铰余量Z精铰=0.04mm，粗铰余量Z粗铰=0.16mm，钻孔余量Z钻=7.8mm。查表21，可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，精铰为IT7，粗铰为IT10，钻为ITl2。根据上述结果，再查标准公差数值表可分别确定各工步的公差值，精铰为0.015mm，粗铰为0.058mm，钻为0.15mm。综合上述，分别得出该工序各工步的尺寸公差：精铰为，粗铰为，钻孔为。它们的相互关系如图5所示。图5 钻粗铰精铰8mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的关系表13 平面加工方案的经济精度和表面粗糙度序号加工方案经济精度等级表面粗糙度Ra/（m）适用范围1粗车IT101112.56.3未淬硬钢、铸铁、有色金属的端面加工2粗车半精车IT896.33.23粗车半精车精车IT681.60.84粗车半精车磨削IT790.80.2钢、铸铁端面加工5粗刨（粗铣）IT111312.56.3不淬硬的平面加工6粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）IT81112.53.27粗刨（粗铣）精刨（精铣）IT796.31.68粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）IT683.20.639粗铣拉IT690.80.2大量生产未淬硬的小平面（精度视拉刀精度而定）10粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）宽刃刀精刨IT670.80.2未淬硬钢、铸铁、有色金属工件11粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）宽刃刀低速精刨IT50.80.1612粗刨（粗铣）精刨（精铣）刮研IT560.80.113粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）刮研IT560.80.0414粗刨（粗铣）精刨（精铣）磨削IT670.80.2淬硬或未淬硬的黑色金属工件15粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）磨削IT560.40.216粗铣精铣磨削研磨IT560.160.008表14 基孔制7，8，9级（H7，H8，H9）孔的加工余量 mm加工孔的直径直径加工孔的直径直径钻用车刀镗以后扩孔钻粗铰精铰H7，H8，H9钻用车刀镗以后扩孔钻粗铰精铰H7，H8，H9第一次第二次第一次第二次32.932422.023.823.823.942443.942523.024.824.824.942554.852624.025.825.825.942665.862826.027.827.827.942887.87.96383015.02829.829.829.9330109.89.96103215.030.031.731.7531.93321211.011.8511.95123520.033.034.734.7534.93351312.012.8512.95133820.036.037.737.7537.93381413.013.8513.95144025.038.039.739.7539.93401514.014.8514.95154225.040.041.741.7541.93421615.015.8515.95164525.043.044.744.7544.93451817.017.8517.94184825.046.047.747.7547.93482018.019.819.819.94205025.048.049.749.7549.93502220.021.821.821.9422603055.059.559.960注：1.在铸铁上加工直径小于15mm的孔时，不用扩孔钻和镗孔。2.在铸铁上加工直径为30mm与32mm的孔时，仅用直径为28mm与30mm的钻头各钻一次。3.如仅用一次铰孔，则铰孔的加工余量为本表中粗铰与精铰的加工余量总和。表15 孔加工方案的经济精度和表面粗糙度序号加工方案经济精度等级表面粗糙度Ra/（m）适用范围1钻IT111212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也用于加工孔径1520mm的有色金属2钻铰IT893.21.63钻粗铰精铰IT781.60.84钻扩IT101112.56.3同上，但孔径1520mm5钻扩粗铰精铰IT71.60.86钻扩铰IT693.20.327钻扩机铰手铰IT51.250.088钻扩拉IT791.60.1大批大量生产中小零件的通孔（精度由拉刀的精度而定）9粗镗（或扩孔）IT111212.56.3除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）半精镗（精扩）IT893.21.611粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗（铰）IT781.60.812粗镗（扩）半精镗（粗扩）精镗浮动镗刀块精镗IT670.80.413粗镗（扩）半精镗磨孔IT780.80.2主要用于加工淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）半精镗粗磨精磨IT670.20.115粗镗半精镗精镗金刚镗IT570.40.05主要用于精度要求高的有色金属加工16钻（扩）粗铰精铰珩磨IT570.20.025黑色金属17钻（扩）拉珩磨18粗镗半精镗精镗珩磨19以研磨代替上述方案中的珩磨IT6级以上0.12.3切削用量的选择首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性限制条件或加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。（1）工序1 粗铣拨叉头两端面该工序分两个工步，工步1是以右端面B定位，粗铣A面；工步2是以A面定位，粗铣B面。由于这两个工步是在一台机床上经过一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度和进给量是一样的，只有背吃刀量ap不同。背吃刀量的确定：工步1的背吃刀量ap1取Z1(见图3)，Z1等于A面的毛坯总余量减去工序2的余量Z3，即Z1=2.5mm-1mm=1.5mm；而工步2的背吃刀量ap2取为Z2，则ap2=Z2=2mm。进给量的确定：X51型立式铣床功率为4.5 kW，根据表16，按机床功率为510kW，工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.08mm/z。表16 高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量机床功率/KW工件夹具系统的刚度整体粗齿及镶刃铣刀每齿进给量f（mm/z）碳钢、合金钢、耐热钢铸铁、铜合金上等中等下等0.20.30.150.250.10.150.40.60.30.50.20.3510上等中等下等0.120.20.080.150.050.10.30.50.20.40.150.255中等下等0.040.060.040.060.150.30.10.2铣削速度的计算：根据表17，按镶齿铣刀、dw=80mm、齿数z=10的条件选取，切削速度vc可取44.9m/min。由公式n=1000vc/d可求得该工序铣刀转速为查表18所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min，故实际切削速度vc为 （2）工序2 半精铣拨叉头左端面A背吃刀量的确定：ap3=Z3=1mm。进给量的确定：根据表13，按表面粗糙度为Ra2.5m的条件选取，该工序的每转进给量f取0.4mm/r。铣削速度的计算：根据表17，按镶齿铣刀、dw=80mm、齿数z=10、fz=0.04mm/z的条件选取，切削速度vc=48.4m/min。由公式n=1000vc/d可求得该工序铣刀转速为查表18所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=180r/min，故实际切削速度vc为 表17 高速钢（W18Cr4V）套式面铣刀铣削速度 m/min结构碳钢b=0.735GPa加切削液灰铸铁195HBST/min切削宽度/mmfs（mm/s）背吃刀量（mm）fs（mm/s）背吃刀量（mm）3583581.镶齿铣刀180480.030.050.080.1254.648.444.940.551.945.842.738.349.34440.536.50.050.080.120.270.257.6494066.654.946.838.3180750.030.050.080.120.255.450.046.640.533.452.847.54438.731.25145.3423730.40.050.080.120.20.371.158.550.44134.667.555.847.738.732.964.85445.936.9180960.050.080.120.20.34945.840.933.428.646.643.139.631.726.844.941.837.430.40.050.080.120.20.37259.450.441.435.168.456.348.239.233.365.353.645.937.431.52401200.050.080.120.20.347.54439.232.127.345.842.237.830.42643.64036290.080.120.20.30.456.748.639.633.829.75445.937.43228.451.844.135.630.6272.整体铣刀120240.030.050.0854.64944.951.946.642.70.030.050.0883.768.456.78065.353.6180380.030.050.080.1252.847.54438.750.244.941.83748.4444035.60.050.080.120.268.456.748.639.265.35445.937.362.151.343.735.6180480.030.050.080.1251.546.242.73648.844.440.5340.050.080.10.1565.754.950.442.86352.247.740.5注：d铣刀直径（mm）；z铣刀齿数；T铣刀寿命；fs每齿进给量。表18 立式铣床主轴转速型号转速（r/min）X5012130，188，263，355，510，575，855，1180，1585，2320X5165，80，100，125，160，210，255，300，380，490，590，725，1225，1500，1800X52KX53K30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，375，475，600，750，950，1180，1500X53T18，22，28，35，45，56，71，90，112，140，180，224，280，355，450，560，710，900，1120，1400表19 高速钢套式面铣刀精铣平面进给量表面粗糙度Ra（m）加工材料（钢）45（轧制的）、40Cr（轧制的、正火）3545（调质）10、20、20Cr铣刀每转进给量f（mm/r）1052.51.22.70.51.20.240.51.43.10.51.40.30.52.65.61.02.60.41.01.83.90.71.80.31.7（3）工序9 钻粗铰精铰8mm孔钻孔工步背吃刀量的确定：取ap=7.8mm。进给量的确定：根据表20，选取该工步的每转进给量f=0.20mm/r。表20 在组合机床上用高速钢刀具钻孔时的切削用量加工孔径（mm）1661212222250铸铁160HBS200HBSv（m/min）1624f（mm/r）0.070.120.120.200.200.400.400.80200HBS241HBSv（m/min）1018f（mm/r）0.050.100.100.180.180.250.250.40300HBS400HBSv（m/min）512f（mm/r）0.030.080.080.150.150.200.200.30钢件b=0.52GPa0.70GPa（35、45钢）v（m/min）1825f（mm/r）0.050.100.100.200.200.300.300.60b=0.70GPa0.90GPa（15Cr、20Cr）v（m/min）1220f（mm/r）0.050.100.100.200.200.300.300.45b=1.00GPa1.10GPa（合金钢）v（m/min）815f（mm/r）0.030.080.080.150.150.250.250.35注：1.钻孔深度与钻孔直径之比大时，取小值。2.采用硬质合金钻头加工铸造铁件，v一般为20m/min30m/min。切削速度的计算：根据表20，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度vc=20m/min。则根据表21所列Z525立式钻床的主轴转速n=680r/min。将此转速重新代入公式计算，求出该工序的实际钻削速度为表21 立式钻床主轴转速型号转速（r/min）Z52597，140，195，272，392，545，680，960，1360Z53568，100，140，195，275，400，530，750，1100Z55032，47，63，89，125，185，250，351，500，735，996，1400粗铰孔工步背吃刀量的确定：取ap=0.16mm。进给量的确定：根据表22，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。切削速度的计算：根据表22，切削速度vc=2m/min。则根据表21所列Z525立式钻床的主轴转速n=97r/min。将此转速代入公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度为表22 在组合机床上用高速钢铰刀铰孔的切削用量加工孔径（mm）铸铁钢（铸钢）r（m/min）f（mm/r）r（m/min）f（mm/r）610260.300.501.250.300.4010150.501.000.400.5015400.801.500.400.6040601.201.800.500.60注：用硬质合金刀具加工铸铁v=8m/min10m/min，加工铝件v=12m/min20m/min。精铰工步背吃刀量的确定：取ap=0.04mm。进给量的确定：根据表22，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。切削速度的计算：根据表22，切削速度vc=3m/min，则根据表21所列Z525立式钻床的主轴转速n=97r/min。将此转速代入公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度为2.4时间定额的计算（1）基本时间tj的计算工序1 粗铣拨叉头两端面根据表23中铣刀铣平面(对称铣削，主偏角r=90)的基本时间tj计算公式可求出该工序的基本时间tj为式中，切入行程；切出行程。该工序包括两个工步，即两个工步同时加工，确定，；则该工序的基本时间为工序2 半精铣拨叉头左端面，该工序的基本时间tj为表23 铣削基本时间的计算工序9 钻粗铰精铰8mm孔钻孔工步根据表24钻孔的基本时间tj计算公式可求出钻孔工步的基本时间tj为式中，切入行程，切出行程，则该工序的基本时间tj为粗铰孔工步根据表24铰孔的基本时间tj计算公式可求出粗铰孔工步的基本时间tj为粗铰工步按，的条件查取表31。，代入公式，则该工序的基本时间tj为精铰工步精铰工步按，的条件查取表25。，代入公式，则该工序的基本时间tj为表24 钻削基本时间的计算表25 铰孔的切入及切出行程 mm切削深度ap=（D-d）/2切入长度l1切出长度l2主偏角351215450.050.950.570.240.190.05130.101.91.10.470.370.10150.1252.41.40.590.480.125180.152.91.70.710.560.15220.203.82.40.950.750.20280.254.82.91.200.920.25390.305.73.41.401.100.3045注：1.为了保证铰刀不受拘束地进给接近加工表面，表内的切入长度l1应增加；对于D16mm的铰刀为0.5mm；对于D=17mm35mm的铰刀为1mm；D=36mm80mm的铰刀为2mm。 2.加工盲孔时l2=0。（2）辅助时间tf的计算辅助时间tf与基本时间tj的关系为，取则各工序的辅助时间分别如下：工序l的辅助时间：。工序2的辅助时间：。工序9钻孔工步的辅助时间：。工序9粗铰工步的辅助时间：。工序9精铰工步的辅助时间：。（3）其他时间的计算除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本例拨叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可不计；布置工作地时间tb是作业时间的27，休息与生理时间tx是作业时间的24，本例均取3。则各工序的其他时间可按关系式计算，它们分别为：工序1的其他时间：。工序2的其他时间： 工序9钻孔工步的其他时间： 工序9粗铰工步的其他时间：。工序9精铰工步的其他时间：。（4）单件时间的计算本例中各工序的单件时间分别如下：工序1的单件时间：。工序2的单件时间：。工序9的单件时间为三个工步单件时间的和，其中钻孔工步：粗铰工步：精铰工步：因此，工序9的单件时间。2.5机械加工工艺文件的填写将上述拨叉零件的工艺规程设计的结果填入工艺规程文件，详见附表2至附表17械加工工序卡片”。3.专用钻床夹具设计3.1夹具设计任务3.1.1专用夹具设计的基本要求（1）保证被加工要素的加工精度。（2） 劳动生产率。（3）具有良好的使用性能。（4）经济性。3.1.2专用夹具设计的一般步骤和需要完成的任务（1）明确设计要求，收集和研究有关资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用、结构特点和技术要求；其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。（2）拟定夹具的结构方案,绘制夹具草图拟定夹具的结构方案时，主要解决以下问题：确定工件的定位方式，设计定位装置；确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置；确定对刀或导向方式，选择或设计对刀块或导向元件。确定其他元件或装置的结构形式，例如分度装置、定位键等。确定夹具的总体结构及夹具在机床的安装方式。在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同的方案进行比较分析，选取其中最为合理的结构方案。（3）方案审查必要的加工精度分析计算，必要的夹紧力分析计算，必要的零部件强度和刚度分析计算，请相关专业人员进行审查，方案优化。（4）绘制夹具总图应按国家规定标准绘制，尽量采用1：1的比例，工件用双点划线绘制，并把工件视为透明体，尽量清楚表明夹具的定位原理及各元件的位置关系。夹具总图绘制顺序为：工件定位元件导引元件夹紧装置其它装置夹具体标注必要尺寸公差及技术要求编制夹具明细表及标题栏。对于夹具非标准零件要按总图提出要求，画出零件图，并标注出全部尺寸，表面粗糙度、尺寸和形位公差、材料及热处理和技术要求。夹具总图上应标注的尺寸与公差：在夹具总图上标注尺寸和技术要求的目的是为了便于绘制零件图、装配和检验。应有选择地标注以下内容：夹具的外形轮廓尺寸；与夹具定位元件、导向元件以及夹具安装甚而有配合尺寸、位置尺寸及公差；夹具定位元件与工件的配合尺寸；夹具引导元件与刀具的配合尺寸；夹具与机床的联接尺寸及配合尺寸；其它主要配合尺寸。（5）绘制夹具零件图夹具中非标准零件都必须绘制零件图，在确定这些零件尺寸、公差或技术要求时，应注意使其满足夹具总图的要求。3.2拨叉零件专用钻床夹具设计3.2.1夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序90钻拨叉锁销孔设计钻床夹具，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。3.2.2确定夹具的结构方案 (1)确定定位方案，设计定位装置根据工序简图规定的定位基准，选用面两销定位方案如图5所示。加工拨叉锁销孔，孔的轴线对孔的轴线垂直度公差为0.15mm，距离B面的尺寸为。从基准的重合原则和定位的稳定性、可靠性出发，选择B面为主要定位基准面，并选择孔轴线和工件叉口面为另外两个定位基准面。定位元件采用带肩长定位销与工件定位孔配合，限制4个自由度，定位销轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一个自由度，且保证工序尺寸，定位基准与设计基准重合，定位误差为零。削边销与工件叉口接触，限制一个自由度，保证尺寸，实现工件完全定位。孔径尺寸由刀具直接保证，位置精度由钻套位置保证。图6 一面两销定位方案图(2) 确定夹紧机构钢套的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向限位台阶面。选用偏心螺旋压板夹紧机构，如图7所示，各零件均采用标准夹具元件，可查阅相关标准确定。图7 偏心螺旋压板夹紧机构 (3) 确定导向装置孔要求进行钻、扩、铰3个工步的加工，生产批量大，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。快换钻套查表26，钻套用衬套查表27，钻套螺钉查表28。查表29，确定钻套高度，排屑空间，取，如图8所示。图8 导向装置简图表26 快换钻套（摘自JB/T8045.31999）表27 钻套用衬套（摘自JB/T8045.41999）表28 钻套螺钉（摘自JB/T8045.51999）表29 钻套高度和排屑间隙 mm简图加工条件钻套高度加工材料排屑间隙一般螺孔、销孔、孔距公差为0.25H=（1.52）d铸铁h=（0.30.7）dH7以上的孔，孔距公差为0.10.15H=（2.53.5）d钢青铜铝合金h=（0.71.5）dH8以下的孔、孔距公差为0.060.10H=（1.251.5）（h+L）注：孔的位置精度要求高时，允许h=0；钻深孔（L/D5）时，h一般取1.5d1，钻斜孔或在斜面上钻孔时，h尽量取小一些。3.2.3画夹具装配图夹具装配总图如图8所示，在图上应将定位心轴、钻模板与夹具体的连接结构表达清楚。其中定位心轴与夹具体采用过渡配合，用锁紧螺母固定。钻模板与夹具体用两个销钉、两个螺钉连接。夹具装配时，待钻模板的位置调整准确后再拧紧螺钉，然后配钻、铰销钉孔，打入销钉。3.2.4确定夹具装配图上的标注尺寸及技术要术1.夹具体最大轮廓尺寸夹具体最大轮廓尺寸为（250250275）mm。2.确定定位元件之间的尺寸定位销与削边削中心距公差取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即（115.50.03）mm。3.确定导向元件与定位元件之间的尺寸钻套中心线与定位销定位环面之间的尺寸及公差取保证零件相应工序尺寸的平均尺寸，即40.09mm，公差的1/3，偏差对称标注，即0.03，标注为（40.090.03）mm。钻套中心线与定位销定位环面之间的位置度公差取工件相应位置度公差的1/3，即0.03mm。4.确定定位元件与夹具体之间的尺寸定位销中心线与夹具底面的平行度公差取0.02mm。5.标注关键件的配合尺寸关键件的配合尺寸标注如图9所示，、。 图9 拨叉锁销孔专用钻床夹具装配图小 结作为一名机电一体化的大三学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 auto CAD制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。虽然过去从未独立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 参考文献1机械制造技术基础课程设计，尹成湖编，高等教育出版社，2009.32机械制造技术基础课程设计，柯建宏编，华中科技大学出版社，20083机械制造技术基础课程设计，陈立德编，高等教育出版社，20094机械制造技术基础，于骏一编，机械工业出版社，20085机械制图，大连理工大学工程图学教研室编，第六版，高等教育出版社，2007.76机械制造工艺学课程设计指导书及习题，张龙勋主编, 机械工业出版社, 2003.27切削用量简明手册，艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，2000.18 机械加工工艺手册第1卷，孟少龙编，机械工业出版社，1991.99机械制造工程学，杨昂岳、邹湘军、何汉辉编，国防科技大学出版社，2004.210机械精度设计与检测，李必文编，中南大学出版社，2011.7附录附表1 机械加工工艺过程卡片附表2 机械加工工序卡片1附表3机械加工工序卡片2（厂名）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共 页第 页车间工序号工序名材料牌号2半精铣拨叉头左端面45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件059.24工步号工步内容工艺装备主轴转速（r/min)切削速度（m/min)进给量（mm/r)背吃刀量（mm)进给次数工时定额机动辅助1半精铣拨叉头左端面至8079.7mm，Ra3.2um游标卡尺面铣刀21052.780.41148.67.29编制（日期）审核（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附表4 机械加工工序卡片3（厂名）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共 页第 页车间工序号工序名材料牌号3扩，粗铰，精铰孔45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数四面组合钻床1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件01013.71工步号工步内容工艺装备主轴转速（r/min)切削速度（m/min)进给量（mm/r)背吃刀量（mm)进给次数工时定额机动辅助1扩孔至29.7429.824mm,倒角C1，Ra6.3um扩孔钻，卡尺，塞规21019.780.62.34139.65.942粗铰至29.929.933mm,Ra3.2um铰刀，卡尺，塞规302.8260.40.161480723精铰至3030.021mm,Ra1.6um铰刀，卡尺，塞规605.650.30.10131246.8编制（日期）审核（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附表5 机械加工工序卡片4（厂名）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉共 页第页车间工序号工序名材料牌号4校正拨叉脚45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名