拨叉零件工艺过程设计和钻孔工序专业夹具毕业设计.docx

拨叉零件工艺过程设计和钻孔工序专业夹具毕业设计目 录摘 要IABSTRACTII1 零件的工艺分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析11.3主要加工表面及其要求22 毛坯的选择32.1零件的材料32.2确定毛坯的类型，制造的方法和尺寸及其公差32.3确定毛坯的技术要求32.4绘制毛坯图43 基准的选择53.1 基准面的选择53.2定位基准的选择54 拟订机械加工工艺路线74.1确定各加工表面的加工方法74.2拟订加工工艺路线85 确定机械加工余量、工序尺寸及公差115.1 确定机械加工余量116 选择机床及工艺设备146.1选择机床146.2刀具选择146.3选用夹具146.4选择量具157 确定切削用量及基本用时177.1 工序40177.2 工序60 粗铣叉脚内端面：保证尺寸51(+0.10)197.3 工序70197.4 工序80 粗铣操纵槽，保证14.2207.5 工序100 攻螺纹孔M101-7H207.6 工序120 磨削换挡叉头两侧面227.7 检查228 机械加工工艺卡片和机械工序卡片239 机床夹具设计249.1定位方案及定位元件的选择和设计249.1.1 定位方案的选择249.1.2定位元件设计259.1.3钻模的类型的选择259.1.4钻套的选择和设计259.1.5钻模板的设计269.2切削力及夹紧力计算269.2.1切削力计算269.2.2定位误差计算279.3 导向方案及导向元件的选择和设计309.3.1 导向方案309.3.2 导向元件设计309.3.3 导向误差计算309.4夹具设计及操作的简要说明31总 结32参考文献33附录 1 机械加工工序卡片34附录 2 英文翻译43附录 3 中文翻译50致 谢56III1 零件的工艺分析图1-1为变速器换挡叉零件的图样。图1-11.1 零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，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。零件上方的15.81孔与操纵机构相连，而下方的换挡叉在双联交换齿轮的槽中，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。1.2 零件的工艺分析零件图上的主要技术要求为：两叉脚口表面淬火至全厚硬度HRC45。零件正火硬度180HRC。去毛刺。换挡叉的主要工作表面为操纵槽换挡叉脚两端面。主要配合面为15.81F8孔，M101-7H螺纹孔和换挡叉脚侧面51 。该零件属于特殊形状零件，但复杂程度一般。由于换挡叉在工作时表面承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。1.3 主要加工表面及其要求（1）换挡叉安装孔孔径15.81F8孔是换挡叉的安装孔，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5m。（2）换挡叉脚端面换挡叉脚端面的厚度为5.9mm，两端面对孔15.81F8轴线的垂直度公差为0.15mm，内端面与操纵槽的对称面的距离为33.5+0.15mm，表面粗糙度Ra为6.3m。（3）换挡叉脚内侧面 换挡叉脚内侧面的宽度为51mm,其对称面与换挡叉头对称面同属一个面表面粗糙度Ra为6.3m。（4）换挡叉头两侧面换挡叉脚端面的厚度为9.65mm,对称面与15.81F8孔及换挡叉脚面属同一面，表面粗糙度Ra为6.3m。（5）操纵槽操纵槽的宽度为14.2mm,槽底为半圆，半径为R7.1，深度为19.1mm,对称面与换挡叉头内端面的距离为27.6mm, 表面粗糙度Ra为12.5m，槽平面部分的倒角为0.845。（6）螺纹孔端面螺纹孔M101-7H的端面的粗糙组要求为Ra12.5um。这几组加工面之间有着一定的位置要求，主要是：15.81F8mm孔的中心线与叉口的前后两侧面的垂直度公差为0.15mm；2 毛坯的选择2.1 零件的材料 零件为35钢，是中碳钢，其强度和球贴接近，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以活得所需要的机械性能。2.2 确定毛坯的类型，制造的方法和尺寸及其公差因零件的材料为锻件，要求成批生产，换挡叉的轮廓尺寸不大且有较多不需要加工的表面，所以毛坯选用模锻锻造成形。换挡叉属特殊形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多又是成批生产，故零件的毛坯选用为锻模。锻件公差等级为CTB（见表3-1），加工余量查表3-10，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm, 15.81F8孔不锻出,孔左右两端面的加工余量为2mm.换挡叉头两端面的单边余量为4.25mm.换挡叉脚内平端面为1.9mm,外凸端面为2.2mm,操纵槽不锻出,单边余量为7.1mm.2.3 确定毛坯的技术要求图2-1所示：未注明锻造图角为R15,拨模斜度为7锻件正火硬度为180HBS材料:35钢图2-12.4绘制毛坯图根据任务书图35变速器换挡叉零件图,在各加工表面上加上机械加工余量,绘制毛坯图,并标注尺寸和技术要求。3 基准的选择3.1 基准面的选择基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a、应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。b、当必须保证加工表面与不加工表面的位置尺寸时，应选不加工表面作粗基准。C、要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应该选该表面为定位基准。d、当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。2、精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：a、尽量选零件的设计基准作精基准，可以避免因基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合”原则。b、尽可能使工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准统一”原则。C、当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则。d、选择加工表面作为定位基准，即“滋为基准”。e、选择的定位基准，应保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便。3.2 定位基准的选择该换档叉零件图中较多尺寸及形位公差以15.81F8孔及其端面为设计基准的。因此，为避免由于基准不重合而产生的误差，应该首先加工出15.81F8孔端面及其孔15.81F8，为后续工序作为基准，即遵循“基准重合”的原则。根据粗、精基准选择原则，确定各工表面的基准如表3-11所示。3-11加工表面的基准序号加工部位基准选择115.81F8孔换档叉头外形轮廓及端面（粗基准）2换档叉脚两端面（粗加工）15.81F8孔及其端面3换档叉脚内侧面510+0.115.81F8孔换档叉脚端面及叉脚外侧面4换档叉头内侧面15.81F8孔及叉头内侧面5操纵槽叉头端面及叉脚两端面6M101-7H螺纹孔操纵槽中心线及15.81F8孔4 拟订机械加工工艺路线4.1 确定各加工表面的加工方法本零件的加工面有端面、槽、孔等，材料为35钢，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。 15.81F8孔端面的加工方法为铣削，15.81F8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角，换档叉脚两端面的加工方法铣削-吹砂，其内侧面的加工方法为铣削，叉头两端面、操纵槽的加工方法为铣削，M101-7H的加工方法为先铣其端面，后定位钻8孔，深度是8mm，再用机用丝锥攻丝，使其达到M101-7H的要求。 具体加工方法分析如下： 15.81孔端面的粗糙度要求为Ra12.5m，公差等级为IT12，粗铣。 15.81孔内表面粗糙度为Ra3.2m，公差等级为IT8，查表4-3知15.81F8孔可用钻-扩-铰。15.81孔口倒角未说明，公差等级为IT14，粗糙度为Ra12.5m，粗车。换档叉脚两端面，粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-5知粗铣可达到要求。换挡叉脚局部淬火，然后进行吹砂。 换档叉脚内侧面510+0.1，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。 换档叉头两侧面，表面粗糙度为Ra6.3m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。 操纵槽，宽度14.2mm, 表面粗糙度为Ra12.5m，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。4.2 拟订加工工艺路线方案一：工序号工序内容设备00毛坯锻件10热处理正火20铣换档叉头左端面，尺寸58mm铣换档叉头右顶端面，尺寸56mmXA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺30钳：校正换档叉钳工台40钻、扩、铰15.81F8孔Z525钻床50粗铣换档叉脚外凸端面铣换档叉脚内平端面铣床60铣换档叉脚内侧面及叉脚两端面倒角0.845铣床70铣换档叉头两侧面铣床80铣操纵槽（槽平面段两边倒角0.845）铣床90铣未钻螺纹孔端面铣床100钻、攻螺纹孔M101-7H钻床，机用丝锥110换档叉脚局部淬火120磨削换挡叉头两侧面130清洗140检验工序号工序内容设备00毛坯锻件10热处理正火20钻、扩、铰15.81F8孔Z525钻床30钳：校正换档叉钳工台40铣换档叉头左端面，尺寸58mm铣换档叉头右顶端面，尺寸56mmXA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，0200mm/0.02mm游标卡尺50粗铣换档叉脚外凸端面铣换档叉脚内平端面铣床60铣换档叉脚内侧面及叉脚两端面倒角0.845铣床70铣换档叉头两侧面铣床80铣操纵槽（槽平面段两边倒角0.845）铣床90铣未钻螺纹孔端面铣床100钻、攻螺纹孔M101-7H钻床，机用丝锥110换档叉脚局部淬火120磨削换挡叉头两侧面130清洗140检验表4-3 加工方案方案二：工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将15.81F8孔作为定位空加工出来以便于其它面的加工；方案二则是先铣叉头，然后再加工其它平面。两者比较可以看出，先加工空再加工其它表面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差，因此决定方案一进行加工。5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差5.1 确定机械加工余量钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定时，根据估算的模锻件质量、加工精度及锻件的形状复杂系数，由附表1-1查的除孔以外各内、外表面的加工余量。孔的加工余量由表2-1-24查得。表2-1-24 锻件内孔直径的机械加工余量（单面余量）孔径孔深大于到大于063100140200到63100140200280252.0-25402.02.6-40632.02.63.0-631002.53.03.04.0-1001602.63.03.44.04.61602503.03.03.44.04.6表2-1-25 锻件形状复杂系数S级别S数值范围级别S数值范围简单S10.631较复杂S30.160.32一般S20.320.63复杂S40.16加工余量可采用查表修正法确定。换档叉零件第一道工序各工步无基准转换，其余各表面加工均用统一基准且基准重合，故只需查得加工余量以及根据零件情况确定加工余量，便可确定工序尺寸。为保证换档叉脚局部淬火淬深，更要进行一个工艺尺寸链的计算。 根据上述原始资料和加工工艺，查各表面加工余量，确定各表面加工余量，工序尺寸及公差，如表5-1所示。 参照课程设计指南，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T1236-2003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。（1） 锻件公差等级 由该零件的功能和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。（2） 锻件质量 mf 根据零件成品质量0.8kg，估算为mf=1.6kg。（3） 锻件形状复杂系数S S=mf/mn该锻件为长方形，假设其最大尺寸为135.769.476=715736.08mm3 mf=5.619kg S=0.285由于0.285 介于0.16和0.32之间，故该零件的形状复杂系数S属于S3级。（4） 锻件材质系数M 由于该零件材料为35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） 零件的表面粗糙度 由零件图知，零件各加工表面中15.81F8表面粗糙度要求为3.2m，其余为Ra6.3m。表5-1 机械加工余量及工序尺寸工序号工序内容单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm20铣换档叉头孔位置左端面25812.5铣叉头右顶端面25612.540钻15.81F8孔71412.5扩15.81F8孔0.815.66.3铰15.81F8孔0.2115.81F83.2孔口倒角0.40.412.550铣换档叉脚外凸端面1.98.112.5铣换档叉脚内平端面1.66.512.560粗铣换档叉脚内侧面2510+0.16.370铣换档叉脚内侧面4.259.65-0.2506.380铣操纵槽7.114.212.590铣未攻螺纹孔M101-7H端面1.312.712.5100定位,钻8孔4812.5攻螺纹孔M101-7H1M101-7H120磨削换挡叉脚两侧面0.35.9-0.1506.3 6 选择机床及工艺设备6.1 选择机床 根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需求，现选用各工序所用的设备为： （1）工序10，60，70，80，90，铣换挡叉头两端面，叉脚两端面几内侧面时，为提高效率，采用两把镶齿三面刃组合铣刀同时加工，铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为14.2的圆柱立铣刀，以达到要求。考虑到零件为成批生产，应选用范围广的机床，因此选用XA6132型卧式铣床能满足要求；工序50用立式铣床。 （2）工序40 由于加工零件轮廓尺寸不大，工序包括4个工步，为减少换到时间，可用专用夹具，选用Z525钻床比较合适。 （3）工序100攻螺纹孔M101-7H。由于钻8的孔的直径较小，故可采用专用夹具在立式钻床上加工，攻螺纹用M101-7H的丝锥。6.2 刀具选择该零件无特殊表面，成批生产，一般采用通用或标准刀具。钻-扩-铰15.81F8的孔及倒角，均可用标准刀具，14mm标准麻花钻，15.6P10扩孔钻；15.81P10机用铰刀，8直柄麻花钻。 查表5-40可知，铣换挡叉头的两端面，两侧面，叉脚两内侧面，可选高速刚错齿三面刃铣刀，其规格为：直径d=100mm，宽度L=30mm,齿数Z=10mm，孔径D=30mm, 铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为14.2的圆柱立铣刀;特殊定制直径d=100mm,L=14.2,D=30mm,z=10mm的镶齿的三面刃圆弧铣刀，叉脚两端面用d=125mm,D=40mm,L=40mm,Z=14的镶齿套式面铣刀。6.3 选用夹具 该零件加工工序40采用三爪自定心卡盘,其余工序需用专用夹具加工。6.4 选择量具该零件属于批量生产，一般采用通用量具。选择钻-扩-铰15.81F8孔量具.现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具,叉头两端面间距56mm，换挡叉头两侧面间距9.65(0-0.25)mm,套轴筒外径25.5mm,其公差分别为Tce=0.25,和Tt=1.2,粗糙度要求分别为Ra12.5um和Ra6.3m.查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺达要求。铰孔15.81F8，此时达到的公差的等级为IT8，由于精度高，加工时每个工件部需要进行测量，故选用极限量规，孔量具选用锥柄圆柱塞规。 选择铣换挡叉脚两端面,内侧面,铣操纵槽的量具,换挡叉脚两端面的距离, 内侧面,铣操纵槽的间距的公差等级都为IT12均可选用分度值为0.02mm,测量范围为0-200mm的游标卡尺。 攻螺纹孔M101-7H钻8孔表面公差等级要求为IT12，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺对换挡叉脚的两端面吹砂查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺。根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，且结合工厂现有的生产条件，个工序所选用的机床设备和工艺装备如下表6-2所示：表6-2机床设备和工艺装配表工序号工序内容机床设备和工艺装备10铣换挡叉头左端面及右顶端面XA6132卧式铣床，专用夹具，P10三面刃铣刀，0-200mm游标卡尺40钻15.81F8孔扩15.81F8孔铰15.81F8孔孔口倒角14标准麻花钻, 0-200mm的游标卡尺,15.6mmP10扩孔钻,15.81F8P10机用绞刀,15.81F8孔用塞规50铣叉脚两端面XA6132型卧式铣床,专用夹具,0-200mm/0.02mm游标卡尺60粗铣叉脚内端面XA6132型卧式铣床,专用夹具,P10三面刃铣刀,0-200mm/0.02mm游标卡尺70铣叉头两端面同工序60的设备80铣操纵槽同工序60的设备90铣未攻螺纹孔端面同工序60的设备100钻,攻丝螺纹孔M101-7HZ525台式钻床,专用夹具,8直柄麻花钻,M101-7H机用丝锥,0-200mm/0.02mm游标卡尺7 确定切削用量及基本用时7.1 工序401）15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15确定进给量f根据机械制造设计课程设计指导以下简称指导表5-113，取f=0.02d0=0.0215mm/r=0.30mm/r,根据Z525（见机械制造设计课程设计指导表5-113）实际纵向进给量取f=0.36mm/r.确定切削速度Vc查指导表5-113，取Vc=20m/min确定机床主轴转速n.n=根据指导表5-3，按机床实际转速取n=392r/min,实际切削速度vc=计算基本时间Tj。被加工孔的长度l=42.9mm切入量y= =5.36.3mm 式中为钻头直径（mm）；为钻头半顶角；常为。取y=6mm，切出量=4mm =确定辅助时间查指导表5-153得，变换刀架的时间为0.05min，变速或变换进给量的时间为0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计=0.12min。2）15.8F8(+0.043 +0.016)孔至15.75方法同上，查指导表5-114，背吃刀量=0.375mm，选进给量f=0.48mm/r,机床转速n=392r/min,切削速度，基本时间，辅助时间=0.44min。3）15.8F8(+0.043 +0.016)孔查指导表5-117，背吃刀量=0.025mm，选择进给量f=0.28mm/r,主轴转速n=195r/min,切削速度，基本时间，辅助时间=0.56min。4）倒角C0.4取n=760r/min,基本时间，辅助时间=0.08min。7.2 工序60 粗铣叉脚内端面：保证尺寸51(+0.10)由工艺手册表3.1-29查的采用硬质合金立铣刀，齿数为5个，由数控加工工艺表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量f为0.15-0.30，由手册得f取0.15mm/z铣削速度：由数控加工工艺表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为45-90mm/min，由手册得V取60mm/min。主轴转速： n=1000v/d=100060/40=477.7r/min根据机床说明书，取n=450r/min故实际切削速度为：v=dn/1000=40450/1000=56.52m/min切削工时 行程=L+L1+L2=50mm t=50/330=0.16min7.3 工序70已知工件材料35钢，硬度为180HBS，高速刚错齿三面刃铣刀直径d=100mm，齿数z=18，已知铣削宽度a=4.25mm，铣削深度a=18.4mm 1.确定每齿进给量 查机械制造技术课程设计指导书表5-122,f=0.020.03mm/z,取f=0.02 mm/z2.确定切削速度 查机械制造技术课程设计指导书表5-124, Vc2040m/min，取Vc30m/min3.确定主轴转速 n=1000V/d=100030/3.14100=95.54 r/min 查机械制造技术课程设计指导书表5-8，相近的主轴转速n =95 r/min 工作台进给量fm=125mm/min则切削速度 Vc =dn/1000 =3.1410095/1000=39.83 m/min4确定加工时间 Tj=L+L1+L2/Fm=56+200+3/125=2.07min启动机床的时间为0.02min.取量具并测量的时间为0.5min共计T辅助2.59min7.4 工序80 粗铣操纵槽，保证14.2 进给量：采用槽铣刀加工，铣刀的规格为14，齿数为10.由机械加工工艺手册表21-5，取每齿进给量为0.15mm/z，ap=2mm。由工艺手册表3.1-74，取主轴转速为190r/min。则相应的切削速度为： V=Dn/1000=14190/1000=8.35m/min切削工时：行程=L+L1+L2=70mm t=70/190=0.38min7.5 工序100 攻螺纹孔M101-7H 确定进给量f 查表5-113得，f=(0.01-0.02)d,考虑钻头直径小，刚性差，选进给量量选小值，取f=0.01d=0.018=0.08mm/r,台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给。 确定切削速度Vc 查表5-113得，加工材料为合金钢，考虑到孔径小，切削速度可高些，鼓取Vc=20m/mm 确定钻床主轴的转速n n=1000Vc/d=100020/8=796.2r/min 按表5-3，Z525台式钻床主轴转速可取835r/min，实际切削速度Vc=21m/min. 计算基本时间Tj M10*1-7H应钻孔深L=8mm，切人量y=d/2cot+（1-2）mm=8/2cot6+（1-2）mm=3.4-4.4mm ,取y=4mm,切人量=4mm . Tj=l+y+/nf=8+4+4/8350.08min=0.24min. 确定辅助时间Tf,查表5-153取工件装夹时间为0.5min，启动机床时间为0.02min，共计Tf=0.52min. 确定攻螺纹进给量f 因为p=1mm,所以f=1mm/r,查表5-3取Z525钻床主轴转速为n=320r/mm,即机用丝锥转速为320r/min.确定攻螺纹的基本时间Tj Tj=(L+L1+L2/fn)+ (L+L1+L2/fn1) L1=(1-3)p=1-3,取L1=2 L2=（2-3）p =2-3,取L2=3。使用丝锥的数量Z=1，丝锥回程的转速为N=320r/min Tj=(8+2+3/1320)+(8+2+3/1320) 1=0.08min 由表5-153确定辅助时间Tf 将钻头换成丝锥02min,丝锥上刷油0.1 min，启动机床0.02min，移动摇臂和丝锥对准钻套0.06min，取下工件0.3min，共计Tf=0.68min.7.6 工序120 磨削换挡叉头两侧面 加工条件：M7130平面磨床，砂轮，专用夹具（1） 选择砂轮 根据工艺手册第三章中磨料选择各表，选择WA46KVP35040127砂轮，即砂轮磨料为白刚玉，粒度为46，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127（DBd）。（2） 选择切削用量 砂轮转速nw=1500r/min，v砂=27.5m/s，工件速度vw=10m/min，径向进给量f=0.015mm/双行程。（3） 计算基本时间 根据工艺手册表6.2-8，加工长度L=71mm，10件一起加工，单面加工余量Zp=0.3mm，系数K=1.1,磨削一面的机动时间为 基本时间为7.7 检查最后将以上各工序切削用量、公式定额的加算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。8 机械加工工艺卡片和机械工序卡片按上述确定的工艺过程填写机械加工工艺卡片和机械工序卡片。见附录 1 。 9 机床夹具设计零件为变速器换挡叉，材料为35号钢，属大批大量生产。该零件的工艺规程设计如上所述，现要求设计第100道工序用的攻M1017H螺纹孔的夹具。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。零件的加工要求为：螺纹孔M1017H的表面粗糙度Ra为12.5um，螺纹孔的轴线与换挡叉头圆弧槽的中心轴线相距3.1+-0.1，与15.81F8孔的轴线垂直。本工序的装备为：Z515钻床及此标准麻花钻。工件上拔叉头端面，15.81F8孔，操纵槽，拔叉脚内侧面均已加工，达到设计图样要求，拔叉脚端面已粗加工。 螺纹孔表面粗糙度Ra为12.5m，在钻夹具上加工时适当控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙的要求，因此，在本工序加工时，主要考虑如何保证螺纹孔轴线与换挡叉头圆弧槽的中心轴线距离。9.1 定位方案及定位元件的选择和设计9.1.1 定位方案的选择根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：以15.81F8孔为主要定位基准，限制4个自由度，以操纵槽为止推基准，限制1个自由度，以拔叉脚内侧面为防转基准，限制1个自由度，夹紧操纵槽。此方案是按照基准重合原则确定的，不存在基准不重合误差，有利于保证加工精度，夹紧力可以抵消部分切削力，有利于提高夹紧刚性。缺点是，夹紧力较大时容易引起定位元件变形。本工序加工的M1017H螺纹孔和15.81F8孔垂直相通，在定位销上必须开一个直径大于10mm的径向孔，以便加工时钻头不与定位销相撞，而定位销的直径15.81mm，开孔后定位销轴向的强度较小，定位销不宜承受较大夹紧力。另外，钻孔加工的切削力主要是钻头进给的轴向力和钻削转矩，沿工件轴向几乎没有切削力，所需要的夹紧力不大。9.1.2 定位元件设计根据定位方案，设计定位元件如图（91）所示。15.81F8采用圆柱心轴定位，操纵槽采用圆偏心轮式的定位夹紧装置，拔叉脚内侧面采用圆柱挡销定位。根据互换性与测量技术基准书中表33，35，37所示心轴配合，圆柱心轴的直径及公差为15.81h7（0-0.027）mm。9.1.3 钻模的类型的选择钻模的类型很多，在设计钻模时，首先需要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求、并考虑生产批量和工厂的技术情况等具体条件来选择钻模的结构类型。选择时候应注意以下几点：（1）被钻孔直径大于10mm或加工精度要求高时，宜采用固定式钻模。（2）翻转式和移动式钻模适用于加工中、小型工件，包括工件在内所产生的总重量不宜超过100kg。（3）当加工分布不在同心圆周上的平行孔系时，如工件与夹具所产生的总重量超过150kg，宜采用固定钻模在摇臂钻床上加工。如生产批量大，则可在立式钻床上采用多轴传动头加工。（4）对于孔的垂直度和孔距要求不高的中、小型工件，有条件时宜优先采用滑柱钻模。如孔的垂直度公差小于0.1mm，孔距尺寸公差小于0.15mm时，一般不宜采用这类钻模。（5）钻模板和夹具体为焊接式的钻模，因焊接应力不能彻底消除，精度不能长久保持，故一般在工件孔距公差要求不高（大于0.15mm）时才采用。9.1.4 钻套的选择和设计钻套是钻模的特殊元件，其作用是确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或绞刀，并防止加工过程中偏斜。气结构有以下四种类型。（1）固定钻套。主要用于中小批量生产。（2）可换钻套。这种钻套在大批量生产中使用。当钻套磨损后，为更换钻套方便，常采用可换钻套。为避免更换钻套时钻模板磨损，钻套与钻模板之间加一衬套，并以螺钉固定钻套。（3）快换钻套。当被加工孔需要依次进行钻、扩、绞孔或加工台阶孔、攻螺纹等多工步加工时，应采用快换钻套。（4）特殊钻套9.1.5 钻模板的设计（1）固定式钻模板，钻模板和夹具体或支架的固定方法，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接；对于简单的结构也可采用整体的铸造或焊接结构。（2）铰链式钻模板。当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时，可采用铰链式钻模板。铰链销与钻模板的销孔采用G7/h6配合，与铰链座的销孔采用N7/h6配合。钻模板与铰链座凹槽一般采用H8/h7配合，精度要求高时应配制，控制0.010.02mm的间隙。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度，可通过调整垫片或修磨支撑件的高度予以保证。加工是钻模板需要菱形螺母或其他方法予以锁紧。由于铰链销孔之间存在配合间隙，其加工精度比固定钻模板低。（3）可卸式钻模板根据零件的加工工艺要求和钻模板的分析，加工此孔应选用铰链式钻模板。9.2 切削力及夹紧力计算9.2.1 切削力计算刀具：硬质合金麻花钻，。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 其中：，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 在20孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作. 9.2.2 定位误差计算 （1）圆柱心轴与工件15.81F8（0.0430.016）mm孔的配合为15.81F8/h7，影响位置度的定位误差为 D=Y+B 根据基准分析，B=0.利用上述定位方案，根据机械制造技术课程设计指导书表712所示定位简图（3）可得 D=D/2+d/2=（0.027/2+0.018/2）=0.0225mm 此值小于工件相应位置度公差，即 D=0.2250.1mm 偏心轮两侧面紧贴在操纵槽两内侧面实施定位夹紧，偏心轮具有定心作用，由于其定位基准是操纵槽的对称面，故B=0，且基准位移误差Y=0. 换挡叉头圆弧操纵槽的中心线与M1017H螺纹孔的距离是3.1+-0.1，对M1017H螺纹孔的位置度产生影响。位置度误差为0.1.（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。钻套外径与衬套孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。（3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。定位销轴与夹具体孔的最大间隙为：夹具体孔的长度为14mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为：0.034/14，即0.24/100。（4）偏心夹紧原理和偏心夹紧力的计算偏心夹紧原理及其特点：图9-1图9-1用偏心件直接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。O1是圆偏心轮的几何中心，R是几何半径，O2是圆偏心轮的回转中心，O1O2之间的距离e称为偏心距。当偏心轮绕O2点回转时，圆周上各点到O2的距离不断地变化，即O2到工件夹紧面距离h是变化的，偏心轮就是由于这个h值变化而实现对工件的夹紧。根据机床夹具设计手册表1-2-17偏心轮的基本类型知此偏心轮为型，得=4560，=120135；由表1-2-21圆偏心轮的设计计算表查的s1为装卸工件方便所需的空隙，一般应大于等于0.3mms2夹紧机构弹性变形的补偿量，可取0.05-0.15mms3工件在夹紧方向上的尺寸误差补偿量，即工件尺寸公差s4行程储备量0.1-0.3mm-偏心夹紧时的夹紧力（N）;Q-作用在手柄上的作用力（N）;L-力臂长（mm）；-摩擦系数（）；R-偏心轮半径，（mm）；r-转轴半径（mm）；e-偏心量（mm）；-偏心轮几何中心与转动中心联线和几何中心与夹紧点联线间的夹角（）当大于710时各点均能产生自锁。根据实际情况选择偏心轮半径R=50mm根据机床夹具设计手册表1-2-20k值及夹紧力计算查的r=12mm，k=0.18（1/mm），e=2.5mm，Q=100N,L=100mm，=2080N。9.3 导向方案及导向元件的选择和设计9.3.1 导向方案由于零件的生产类型为大批大量生产，考虑到钻套磨损后可以更换，所以选择标准结构的可换钻套，钻套至工件表面的距离按（11.5）d=57.5选取，考虑本加工工序加工时钻头较细，为防止切屑将钻头别断，应有足够的排屑空间，故钻套至工件表面的距离取10mm9.3.2 导向元件设计衬套与钻模板的配合选H7/n6，钻套与衬套（GB/T6623-91）的配合选F7/m6。当钻套磨损后，可卸下螺钉（GB/T2268-91）更换新钻套螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。因此，根据机械制造技术课程设计指导书表732确定可换钻套为8.5F7*15m6*28JB/T8045.21995.根据机械制造技术课程设计指导书表735确定可换衬套为A15*28JB/T8045.41995.9.3.3 导向误差计算由于工件以夹具上的15.81h7圆柱面等位限位基面，工件上15.81F8孔端面并未用来定位，故机械制造技术课程设计指导书表739计算精度公式中的L,F,L均不存在，若以T代表导向误差，则公式成为 T=K式中；d钻套内孔最大直径，由M1017H知，d=80528mm； d1钻头最小直径，按GB/T613 5.21996，钻头直径公差为h8，故d1=8.382mm； d2可换钻套外径的最小尺寸，由机械制造技术课程设计指导书表732知，d2=15.007mm； d3固定衬套内孔的最大直径，由机械制造技术课程设计指导书表735知，d3=15.034mm； e可换钻套内外径轴线的偏心量，e=0.004mm（按同轴度公差0.008mm算得）； l=38mm；h=10mm；b=30mm；由机械制造技术课程设计指导书表739中查得K=0.5，m=0.4，p=0.35. 将各参数代入上式得 T=0.0986mm0.1mm（能满足位置度要求）9.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母12扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换。攻螺纹时，松开压紧螺母即可替换可换钻套，进行攻螺纹加工。使用说明:本夹具用于在立式钻床上加工拨叉上M10底孔8.4mm。由于钻孔后需要攻丝，并且 考虑使工件装卸方便，故采用了可翻开的铰链模板式结构。工件以圆孔15.81F8、叉口51（0，+0.1）mm及槽14.2（0，+0.1）mm作定位基准，分别定位于夹具的定位轴8、扁销1及偏心轮9上，从而实现六点定位。夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮9，偏心轮上的对称斜面锲入工件槽内，在定位的同时将工件夹紧。由于钻削力不大，故工作时比较可靠。钻模板7用销轴4采用基轴制装在模板座5上，翻下时与支撑钉6接触，以保证钻套的位置精度，并用锁紧螺钉3锁紧。本夹具对工件定位合理，且采用偏心轮使工件定位并夹紧，简化了夹具结构，适用于成批生产。总 结变速器换档拨叉的毕业设计，主要是端面、孔的加工，需要考虑的是加工方法，定位基准，刀具和加工余量的确定等。本夹具用于在立式钻床上加工拨叉上M10底孔8.4mm。由于钻孔后需要攻丝，并且 考虑使工件装卸方便，故采用了可翻开的铰链模板式结构。工件以圆孔15.81F8、叉口51（0，+0.1）mm及槽14.2（0，+0.1）mm作定位基准，分别定位于夹具的定位轴8、扁销1及偏心轮9上，从而实现六点定位。夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮9，偏心轮上的对称斜面锲入工件槽内，在定位的同时将工件夹紧。由于钻削力不大，故工作时比较可靠。钻模板7用销轴4采用基轴制装在模板座5上，翻下时与支撑钉6接触，以保证钻套的位置精度，并用锁紧螺钉3锁紧。本夹具对工件定位合理，且采用偏心轮使工件定位并夹紧，简化了夹具结构，适用于成批生产。作为一名机械工程学院的学生，我觉得能做类似的机械制造毕业设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的三年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方面，如何去锻炼我们的实践方面？如何把我们所学到的专业知识用到实践中去呢？我想通过此次的设计就为我们提供了良好的设计平台。在做本次的毕业设计过程中，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。同时还在设计中了解了UG建模、装配和仿真，自己对UG的软件接触较少，因此仿真效果欠缺。我觉得我们的指导老师对我们毕业设计的完成有着很大的帮助，刘苹老师给我们的毕业设计提出了很多好的建议，对我们整个设计的过程起着很大的引导作用。当然，这其中也培养了我们的团队精神，加强了我们的学习兴趣，同时还可以通过实践锻炼一下我们，使我们不但不再对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。当然，这其中定有不足之处，望老师给予我们宝贵的指教！参考文献1 赵家奇. 机械制造工艺学课程设计指导书(2版).