立式升降台铣床铣床拨叉加工工艺规程及夹具设计.doc

河南工业职业技术学院毕业论文题目：立式升降台铣床拨叉壳体加工工艺规程及夹具设计班 级：机制1003班姓 名：邹 艺专 业：机械设计与制造指导教师：于 兴 芝答辩日期：2012年12月15日 河南工业职业技术学院毕业设计说明书 摘 要本次设计抛开以往的设计思想，浓缩了一个新方案。通过对立式升降台铣床拨叉壳体 两种加工工艺路线的比较分析，选定前者。该方案是以三个面作为基准，实现基准统一原则，简化了随行 夹具的设计，从而在保证所要求的质量和劳动生产率指标的前提下降低了生产成本。而且专用夹具的 设计严格按照先收集和研究有关资料，再确定夹具的结构方案，然后绘制夹具总图，最后确定并标注 有关尺寸及技术条件的步骤进行，充分体现了提高劳动生产率、保证加工质量、降低劳动强度的原则论文中将以详细的计算和说明证。机械制造工艺是以机械制造过程中的工艺问题为研究对象的一门技术学科。机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力。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生产部门，也是为国民经济各部门提供冶金机械、运动机械、运输机械和工作母机等装备的部门。不论是传统产业，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机械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。不能提高生产率、降低成本和缩短周期。关键词：拨叉壳体；加工工艺；夹具前言拨叉零件是具有代表性零件之一，加工难度大，工艺路线较长，涉及拨叉类零件加工的许多基本工艺问题。本人根据在校期间的理论课程学习为基础，在多次深入车间实习为实践依据，通过本次毕业设计对拨叉类技术条件的分析和工艺过程的讨论，来说明拨叉类零件加工的一般规律。 课题背景及国内外研究现状机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。在20世纪50年代“刚性”生产模式下，通过大量使用的专用设备而后工装夹具，提高生产效率和加工的自动化程度，进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。在20世纪70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。在20世纪80年代，较多地采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集成来满足产品个性话和多样化的要求，以满足社会各消费群体的不同要求。从20世纪90年代开始，机械制造工艺技术向着高精度、高效率、高自动化发展。精密加工精度已经达到亚微米级，而超精密加工已经进入0.01m级。现代机械产品的特点是多品种、更新快、生产周期短。这就要求整个加工系统及机械制造工艺向着柔性、高效率、自动化方向发展。由于成组技术理论的出现和计算机技术的发展，计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、数控加工技术等在机械制造业中得到了广泛应用，从而大大缩短了机电产品的生产周期，提高了效率，保证了产品的高精度、高质量 II目录摘 要I前 言绪 论1第一章 零件的分析21.1 零件的作用31.2 零件的工艺性分析3以M10X1-6H螺纹孔为中心的平面3以R24中心的加工表面31.3 加工精度分析4第二章 工艺规程设计42.1 毛坯的选择62.2 基准的选择62.2.1 粗基准的选择62.2.2 精基准的选择62.3 工艺路线的拟定72.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.4.1 直径28mm端面，直径为20mm端面及下端面的加工余量确定92.4.2两半圆孔的加工余量（2R=48mm，2R=60mm孔）102.4.3内孔直径19H9mm112.4.4M10X1-6H122.5 确定切削用量及基本工时12第三章 夹具的设计183.1 工艺分析183.2工序基准183.3定位元件的选择与计算193.4 定位误差的选择与计算193.5夹紧装置的选择与计算20第四章 本文总结 21第五章 结论与展望21第六章 致 谢23参考文献24绪 论毕业设计是学生在学校完成了大学的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养学生综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。 毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。本次设计涉及到机床、工艺、工装、夹具等机制专业的大部分专业知识，是一次全面、系统地检验自己在大学期间对专业知识的掌握情况。在整个设计过程中做到严谨、认真、一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到要求的较高水平。通过独立地查找资料、分析计算完成方案设计，绘制图纸和编写技术文件等，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 本说明书是设计立式升降台铣床拨叉壳体加工工艺规程及装备之用，是工作者在进行大量生产实习的基础上，再和现场了解相结合，选用“机械制造工艺学”和“机床夹具设计”编写而成。 本书系统地介绍了立式升降台床拨叉壳体加工工艺过程以及其工艺装备的选用、零件的功用及结构分析、加工余量、工序尺寸、公差、确定工时、切削余量、速度的计算选用、工件加工夹具的设计等，是一份较为全面的设计说明书。 本次设计承蒙学校领导和老师的关心和支持！由于编者水平有限，经验不足，再加成稿仓促，本设计有许多不足之处，恳请老师指正。 第一章 零件的分析1.1零件的作用该拨叉壳体是立式铣床的重要基础零件，位于转动轴的端部，其主要作用：一是传递扭矩，使机床获得动力；二是此零件可调整转动轴长度及位置。此毛坯材料材料为HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性以及减振性，铸造性能也较好，可用于制造需承受较大应力，需耐磨的主要结构有一叉体，一通孔，一螺纹孔，端面都要经过铣床加工，上部是垂直叉体，需选适合的铣刀加工。零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，它包括零件在各个制造过程中的工艺性，如锻造，铸造，冲压，焊接，热处理，热切削加工等工艺性。由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合型，必须综合性的进行分析，在制定机械加工工艺规程时，首先要进行零件的结构工艺性分析。本课题介绍了典型拨叉类零件加工工艺分析、拨叉加工工艺过程的制订及技术分析、拨叉的精度检验、轴加工中常出现的质量问题及其解决办法、拨叉加工中的几个工艺问题及相关夹具的设计。机械制造工艺及夹具的设计是以机械制造中的工艺和工装设计问题为研究对象的一门应用性制造技术。研究范围主要是零件的机械加工及加工过程中工件的装夹和产品的装配两个方面，机械制造工艺及夹具课程涉及的行业有百余种，产品品种成千上万，但是研究的工艺问题则可归纳为质量、生产率和经济性三类。保证和提高产品的质量：产品质量包括整台机械的装配精度、使用性能、使用寿命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面质量。近代，由于宇航、精密机械、电子工业和国防工业的需要，对零件的精度和表面质量的要求越来越高，相继出现了各种新工艺新技术，如精密加工、超精密加工和细微加工等，加工精度由1m级提高到了0.10.01m级，目前正在向nm(0.001m)级精度迈进。提高劳动生产率：提高劳动生产率的方法一是提高切削用量，采用高速切削、高速磨削和重磨削。近年来出现的聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料，其切削速度可达1200m/min,高速磨削的磨削速度达200m/s。重磨削是高效磨削的发展方向，包括大进给、深切进给的强力磨削、荒磨和切断磨削等。二是改进工艺方法、创新工艺。例如，利用锻压设备实现少无切削加工，对高强度、高硬度的难切削材料采用特种加工等。三是提高自动化程度，实现高度自动化。例如，采用数控机床、加工中心、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）和无人化车间或工厂等。成组技术的出现，能解决多品种尤其是中、小批生产中存在的生产效率低的问题，也是企业实现高度自动化的基础。降低成本：要节省和合理选择原材料，研究新材料；合理使用和改进现有设备，研制新的高效设备等。对上述三类问题要辨证地全面地进行分析。要在满足质量的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本。以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配，这样的工艺才是合理的和先进的工艺。拨叉零件是具有代表性零件之一，加工难度大，工艺路线较长，涉及拨叉类零件加工的许多基本工艺问题。本人根据在校期间的理论课程学习为基础，在多次深入车间实习为实践依据，通过本次毕业设计对拨叉类技术条件的分析和工艺过程的讨论，来说明拨叉类零件加工的一般规律。 1.2零件的工艺性分析拨叉共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下： 以直径19H9孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个19H9的孔及其倒角，尺寸为56mm的与孔19H9相垂直的两端面，以及距离为82.8mm的四个小腿端面，其中，主要加工表面为19H9的孔。 以M10X1-6H螺纹孔为中心的平面这一组加工表面有：一个M10X1-6H螺纹孔及其倒角，尺寸为25mm与孔M10X1-6H相垂直的一个端面，其中，主要加工表面为M10X1-6H的螺纹孔。 以R24中心的加工表面这一组加工表面有：以R24中心的R24、R30的两半圆孔，尺寸为38H11的两侧面。 除此之外，在零件铸造过程中，需要保证一组位置要求，即保证R24半圆孔外端面与直径为19H9孔中心线垂直度公差为0.05mm。由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工出其中一组表面，然后借助于专用夹具加工出另外几组表面，并保证它们之间的位置尺寸要求及其表面粗糙度要求和合理的公差要求。1.3加工精度分析该零件28mm，20mm端面及垂直槽Ra12.5mm，其余都是Ra6.3mm，零件形状结构一般，需保证以下几个精度：零件总长，垂槽高度，螺纹孔深度，通孔突出部分厚度。 有零件图知，该材料有较高强度，耐磨性，耐热性，减震性，还可用于接受较大应力，要求耐磨的零件铸造性能好，该零件上主要加工面为28mm，20mm端面，叉脚面。 该零件上主要加工孔的尺寸精度，同轴度与垂直度影响机床装配精度，加工精度要求不高。第二章 工艺规程设计2.1毛坯选择在制定零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工前，毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工工艺的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故合理地选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。如铸件有砂型铸造、离心铸造、压力铸造和精密铸造等，锻件有自由锻、模锻、精密锻造等。因此，影响毛坯选择的因素很多，必须全面考虑后确定。例如，选择毛坯的种类及制造方法时，总希望毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而减小加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。但这样往往使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本，可能导致零件生产总成本的增加。反之，若适当降低毛坯的精度要求，虽增加了机械加工的成本，但可能使零件生产的总成本降低。选择毛坯应考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度还可以简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度还可以简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。 选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度用高于砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。选择毛坯还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性，如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。应用这些毛坯制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。根据零件的材料可确定毛坯材料为HT200，其生产类型为中批产，毛坯的铸造方法选砂型铸造，该零件形状复杂程度一般面采用不去除材料的方法获得粗糙度要求，铸件不得有砂眼气孔，选用砂型铸造。2.2基准选择在制定零件加工工艺规程时，正确选择零件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择合理与否，不仅影响加工表面的位置精度，而且对于零件各表面加工顺序也有很大影响。基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。在机器零件的设计和加工过程中，按不同要求选择哪些点、线面作为基准，是直接影响零件加工工艺性和各表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。根据作用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是零件设计图样上所采用的基准，工艺基准是零件在工艺过程中所采用的基准，其中包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准，基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合理，可使加工质量得到保证，提高生产率。 4 作为拨叉壳体零件，其主要的加工表面是平面及其孔系。一般情况下，平面的加工精度要比孔系的加工精度容易保证，因此，在加工该零件工程中考虑的问题是如何实现孔的加工精度，如何处理孔和平面之间的相互关系。2.2.1粗基准选择保证各主要孔的加工余量均匀 保证拨叉壳体与机体有一定的间隙在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面做定位基准，粗基准没有飞边，毛刺等缺陷选择28mm端面和拨叉脚为粗基准。2.2.2精基准选择在最终工序和中间工序中，应采用已加工表面定位，选择精基准时，应重点考虑如何减小工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件装夹的方便，夹具结构简单。本次设计主要铣拨叉脚底面，选择28mm圆柱孔为精基准。2.3 工艺路线的拟定制订工艺路线的原始资料主要是产品图纸、生产纲领、现场加工设备、生产条件等，有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后，在对零件的工艺路线进行分析的基础上，即可着手工艺路线的制订， 制定工艺路线的出发点应当是零件的几何形状、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中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配用专用夹具，并兼顾提高生产率，降低成本。2.3.1表面加工方法的选择（1） 平面的加工1）28mm两端面、20mm侧面：粗铣（IT12-14,Ra12.5-6.3） 由于表面粗糙度为Ra12.5，要求不高，一般机床即可获得，因此直接粗铣即可得到，一般不淬硬的表面加工，表面的平面度为0.02，满足加工要求。2）零件下端面：粗铣精铣（IT7-9，Ra6.3-1.6）由于其表面粗糙度为Ra6.3，所以应进行精铣加工。表面加工平面度为0.02，满足加工要求。（2）孔的加工方案1）19H9孔：钻扩铰（IT8-9,Ra3.2-1.6)满足零件的要求。查阅机械制造工艺设计简明手册表1.4-7.2）M10X1-6H:钻攻丝3）R24、R30半圆孔：粗扩精扩（IT9-10，Ra1.6-3.2）由于R24的表面粗糙度要求为Ra6.3，所以需要进行精扩加工，此方法满足其要求。查阅机械制造工艺设计简明手册表1.4-7.2.3.2加工阶段划分（1） 加工阶段可以划分为：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段。（2） 该汽车换挡拨叉的加工要求不高，应合理的安排加工阶段，以保证所要求的加工。该零件可以划分为粗加工阶段、精加工阶段。首先对28mm两端面、20mm及下端面和两孔进行粗加工，而后分别对其进行精加工。2.3.3采用工序的集中原则（1） 工序集中与工序分散工序集中就是将工件的加工加工集中在少数几道工序内完成，在每道工序的加工内容较多。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容较少，有些工序只包含一个工步。（2）选用工序集中原则安排汽车换挡拨叉加工工序。该汽车换挡拨叉的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，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，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。2.3.4确定工艺路线工艺路线方案一 工艺路线方案二 工序1、毛坯铸造 工序1、毛坯铸造工序2、退火处理 工序2、退火处理 工序3、铣28mm两端面 工序3、铣两端面28工序4、钻、扩、铰19H9孔、倒角 工序4、铣M10侧端面工序5、钻M10底孔 工序5、钻、扩、铣19H9 工序6、铣M10侧端面 工序6、钻M10底孔工序7、攻M10内螺纹 工序7、攻螺纹M10工序8、铣、半精铣下端面 工序8、扩R24半圆孔工序9、扩R24半圆孔 工序9、扩R30半圆孔工序10、扩R30半圆孔 工序10、铣半精铣下端面工序11、去毛刺 工序11、去毛刺工序12、检验入库 工序12、检验入库比较并分析以上两种方案：方案一28mm上的加工与M10侧圆柱上的加工分开来进行加工。而方案二则一并进行，先都铣端面而后一并钻孔。方案一容易保证端面与孔的垂直，而方案二不能，而且方案一的加工先铣后钻的加工方法更显得合理。方案对于侧面20的加工不同。方案一先钻后铣，钻时容易出现偏移，方案二先铣后钻，较易保证M10孔与端面的垂直且不易偏移。方案一是先铣下端面而后扩两半圆孔，容易产生振动不容易保证两半圆孔的中心线。而方案二先扩后铣即能保证尺寸86.8b11,又能保证两孔中心线不偏移，故而将以上两种方案进行整合，最终确定加工工艺路线。最终工艺方案：工序1、毛坯铸造，保证零件下体两半圆孔外侧面与19H9中心线垂直且垂直公差为0.05mm工序2、退火处理工序3、铣28mm两端面，互为基准，选用X63卧式铣床加工，采用专用夹具工序4、钻、扩、铰19H9孔、并倒角以孔端面为基准定位。选用X525钻床加工。采用专用夹具工序5、铣20mm侧端面。以28mm端面为基准，选用X63卧式铣床加工、采用专用夹具工序6、钻M10底孔以20mm端面为基准。选用Z535钻床加工、采用专用夹具工序7、攻内螺纹M10以20mm端面为基准工序8、扩R24半圆孔以28mm孔中心线为基准选用Z535钻床加工、采用专用夹具工序9、扩R30半圆孔以28mm孔中心线为基准选用Z535钻床加工、采用专用夹具工序10、铣、半精铣下端面以28mm孔中心线为基准选用X63卧式铣床加工、采用专用夹具工序11、去毛刺工序12、检验入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件在机械加工工艺过程中，各个加工表面本身的尺寸及各个加工表面相互之间的距离尺寸和位置关系，在每一道工序中是不相同的，它们随着工艺过程的进行而不断改变，一直到工艺过程结束,达到图纸上所规定的要求。在工艺过程中，某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸。工序尺寸的正确确定不仅和零件图上的设计有关系，还与各工序的工序余量有关系。加工余量的确定 （1） 加工余量的概念，加工余量是指在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度。加工余量分工序余量和加工总余量（毛坯余量）二种。相邻两工序的工序尺寸之差称为工序余量。毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差称为加工总余量（毛坯余量），其值等于各工序的工序余量总合。 （2） 由于加工表面的形状不同，加工余量又可分为单边余量和双边余量两种。如平面加工，加工余量为单边余量，即实际切除的金属层厚度。又如轴和孔的回转面加工，加工余量为双边余量，实际切除的金属曾厚度为工序余量的一半。因各工序尺寸都有公差，故实际切除的金属层厚度大小不等，就产生了工序余量的最大值和最小值。在工艺过程中，用极值法还是用调整法计算工序余量的最大值和最小值，它们的概念是不同的。极值法是按试切加工原理计算，调整法是按加工过程中误差复映的原理来计算。为了便于加工和计算，工序尺寸一般按“入体原则”标注极限偏差。对于外表面的工序尺寸取上偏差为零，而对于内表面的工序尺寸取下偏差为零，平面和回转面加工时的工序余量、工序余量和工序尺寸的关系见7书图3-13、图3-14。（3）加工余量的确定方法 ：加工余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。余量过大将增加金属材料、动力、刀具和劳动量的消耗，并使切削力增大而引起工件的变形较大，反之，余量过小则不能保证零件的加工质量。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。目前，工厂中确定加工余量的方法一般有两种，一是靠经验确定，但这种方法不够准确，为了保证不出废品，余量总是偏大，多用于单件小批生产。另一种是查阅有关加工余量的手册来确定，这种方法应用比较广泛。比较合理的方法是加工余量的分析计算法。这种方法是在了解和分析影响加工余量基本因素的基础上，加以综合计算来确定余量的大小（4）工序尺寸的确定工序尺寸及工艺尺寸链。在零件的机械加工工艺过程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不断变化，其中一些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺过程时予以确定。而这些不断变化的工序尺寸之间又存在着一定的联系，需要用工艺尺寸链原理去分析它们的内在联系，掌握它们的变化规律，正确地计算出各工序的工序尺寸。 （5）工艺尺寸链及其组成环、封闭环的确定。工艺尺寸是根据加工的需要，在工艺附图或工艺规程中所给出的尺寸。尺寸链是相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。由此可知工艺尺寸链是在零件加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸组。把列入工艺尺寸链中的每一个工艺尺寸称为环。（6）在零件加工过程中最后形成的一环（必有这样一个工艺尺寸，并且也仅有这样一个工艺尺寸）称为封闭环。那么在工艺尺寸链中对封闭环有影响的全部环称为组成环。组成环分二类，一类叫增环，另一类叫减环。增环是本身的变动引起封闭环同向变动，即该环增大时封闭环减小或该环减小时封闭环增大。有时两个或两个以上的尺寸链通过一个公共环联系在一起，这种尺寸链称为相关尺寸链，这时应注意：其中的公共环在某一尺寸链中做封闭环，那么在与其相关的另一尺寸链必为组成环。1.零件材料为HT200，属中批生产，选用砂型铸造根据机械加工简明手册，精度等级CT选9级，毛坯尺寸公差选0.2，机械加工余量等级选F级。2.直径28mm端面，直径为20mm端面及下端面的加工余量确定： 长度方向的余量查【3】表2.2-4，基本尺寸小于100mm，加工余量等级为F级，CT级为8级，其余量值规定1.5-2.0mm，其中1.5mm为进行双边加工时每侧加工余量值，2.0mm为以一侧为基准进行单侧加工的加工余量值，因此28mm 2Zb=a-b=3.0mm20mm Zb=a-b=2.0mm86.8b11mm Zb=a-b=2.0mm两半圆孔的加工余量（2R=48mm，2R=60mm孔）毛坯2R=48mm，2R=60mm两半圆孔位预先铸出孔，只需要用扩孔钻镗孔即可得到，参照【3】确定工序尺寸及加工余量为：表2.3-10直径48mm的半圆孔：粗镗：46.0mm精镗： 47.7mm 2Z=1.7mm粗铰： 47.93mm 2Z=0.23mm精铰：48mm 2Z=0.07mm直径60mm的半圆孔：粗镗 第一次 直径56mm 第二次 直径58.0mm 2Z=2mm精镗：59.5mm 2Z=1.5mm粗铰：59.92mm 2Z=0.42mm精铰：60 mm 2Z=0.08mm3.内孔直径19H9mm毛坯为实心，不冲出孔，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻：直径18mm扩孔：直径18.85mm 2Z=0.85mm铰孔：直径19H9mm4.M10X1-6H毛坯为实心，不冲出孔，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-2.0（2）细牙普通螺纹确定工序尺寸:钻孔：直径9mm攻螺纹：M10X1-6H2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序1毛坯铸造 应根据相应工厂的实际为准2.5.2工序2退火处理 2.5.3工序3 铣直径28mm两端面，保证尺寸56mm 查阅参考书【5】表3-3 切削速度：参考有关手册，确定V=0.45m/s即是27m/min。 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数Z=20，则38（r/min） 量具：游标卡尺（GB1214-85） 测量范围：0125mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-6 机床选择：现在采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见【6】表4.2-39），取 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，刚好有 ，故直接选用该值。切削工时，由于是粗铣，故整个刀盘不必铣过整个工件，利用公式计算可得出铣刀的行程： 则机动工时为：2.5.4 工序4 钻，扩，铰19H9mm孔，并倒角1. 钻孔直径18mm刀具：选用硬质合金锥柄麻花钻，直径为d=18mm，l=228mm,l1=130mm,莫氏圆锥2号。 量具：游标卡尺（GB1214-85） 测量范围：0125mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-6机床选择：本工序的加工选取Z525，根据此钻床确定相应的参数。 确定进给量f：根据工艺手册表10-66，当铸铁6b小于等于HB220，d=118mm时，f=0.30mm 切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度 v=18m/min，所以： 根据机床说明书，取，故实际切削速度为： 切削工时为： 2. 扩孔18.85mm刀具：选用锥柄扩孔钻，直径为d=18.7mm,L=233mm，l=135mm，莫氏锥度2号。机床选择：采用钻床Z525进行加工。由此确定相应参数如下。 机床进给量： 查机床说明书，取 机床主轴转速为： 机动工时： 3. 铰孔19H9mm 刀具：锥柄机用铰刀，直径d=19mm，L=223mm，l=58mm，莫氏锥度选择为2号。 机床选择：使用Z525钻床进行铰孔。 机床进给量： 查机床说明书，取 机床主轴转速为： 机动工时： 3. 倒角1.5X45度双面 量具：万能角度尺（GB6315-86） 范围：0360度 采用锪钻 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： 手动进给工序5 铣直径为20mm侧端面，保证尺寸25mm 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数Z=20，则 量具：游标卡尺（GB1214-85） 测量范围：0125mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-6机床的选择：采用X63卧式铣床进行铣削，其相关计算如下：加工行程： 2.5.5 工序6,71、 钻孔直径为9mm 刀具：直柄麻花钻，直径为d=9mm，l=125mm，l1=81mm。 量具：游标深度尺（GB1215-87） 范围：0200mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-7 机床的选择：选用Z535钻床进行加工。所以 机床进给量：f=0.57mm/r 机床转速： 见切削手册表2.7 见切削手册表2.132.14 按机床选取： 所以实际切削速度为： 切削工时： 由于l=25mm，又是钻孔，所以选取则： 2，攻螺纹M10X1-6H 量具：螺纹塞规（JB3934-83） M10X1 规格：13级 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-3,5.2-4 刀具：细牙普通螺纹用丝锥，规格为d=10mm，螺距p=1，d1=8mm，l=20mm，L=76mm，a=6.3 机床选择：Z535钻床，则 进给量：f=0.020mm/r 主轴转速： 按机床选用： 攻丝工时 ： 2.5.6 工序8,9 扩R24，R30两半圆孔 刀具选用：硬质合金套式扩孔钻，直径d=48mm，L=50mm,d1=19mm,刀片型号为E405硬质合金套式扩孔钻，直径为d=60mm，L=60mm，d1=27mm，刀片型号为E407. 量具：游标卡尺（GB1214-85） 测量范围：0125mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-6 机床选取：机床选用Z535钻床。由此进行相应的数据选取及计算。 分别利用直径为48,60mm钻头对毛坯孔进行扩钻，根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取f=0.57mm/r 则主轴转速为： ，并按机床说明书取 。 实际切削速度： 切削工时： R24mm半圆孔切削工时（一个孔）： R30mm半圆孔的切削工时：2.5.7工序10 铣零件下端面，Ra=6.3量具：游标卡尺（GB1214-85） 测量范围：0125mm 最小分度：0.02mm 参考机械制造工艺设计简明手册表5.2-6相关行程选择：刀具及其参数以及机床的选取均与工序3相同，则：铣削下端面时，切削工时： 第三章 夹具的设计3.1工艺分析机床夹具是机械加工中安装工件的一种工艺装备，在机械加工中，使用机床夹具易于保证加工精度，稳定产品质量，提高劳动生产率，降低劳动成本。其广泛应用于制造过程的切削加工，热处理，装配，焊接和检测等工艺过程。夹具的功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。3.2工序基准本次夹具设计是铣拨叉脚平面，属于最后一道工序，其他表面已加工完毕，首先考虑一大圆柱孔和小圆柱面为定位基准，选择一根圆柱心轴与大圆柱孔定位，再用一90度V形块与小圆柱面实现定位，此时圆柱面已定位，拨叉下端小半圆R30开口处用一根R5的轴穿过，具体计算如下：3.3定位元件的选择与计算3.3.1 V形块选择V形块可以控制x，z方向的转动和移动，而且不论定位基面是否经过加工，不论是完整圆柱面还是局部圆弧面，都可以采用v形块定位，其优点是对中性好，既能使工件的定位基准轴线对中在v形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，而且安装方便，因此以20外圆柱面定位时，采用固定v形块。此设计采用90度v形块安装方便。根据夹具设计手册表1.3.1查得当直径20mm时，v形块开口尺寸N=18mm，总长L=46mm，宽度B=25mm，高度N=16mm，A=32mm，A1=9mm，A2=12，b=6mm,l=8mm，d=5mm,d1=6.6mm,d2=12mm,h=6mm,h1=9mm,r=1mm.v形块检验棒中心高（定位高度）T=H+0.707D-0.5N=22.94mm另外，选择一个三角铁作夹具体的支架，总高度H=110mm，长度L=120mm，宽度B=100mm3.3.2心轴设计因为过盈配合心轴与工件有过盈配合，定心精度高，能传递一定的扭矩，其配合的最大过盈量不应大于H7/r6配合的最大过盈量，以免压力过大使工件过分的变形。根据夹具设计手册表1.3.6查得：心轴导向部分直径Do=Dmin,因为工件定位孔为19mm，上偏差ES=+0.026，下偏差EI=-0.026，Dmin为工件定位孔的最小直径，所以Do=19-0.026=18.974mm心轴工作部分的直径：当工件定位孔的长度大于孔径时，心轴工作部分应略带一些锥度，其大端和小端直径分别为D1=Dmax+=19.009mm,D2=Dmin=18.974mm3.4定位误差的分析和计算3.4.1 V形块定位以外圆柱面在v形块上定位：此时定位基准为工件外圆柱面的轴心线，定位基面位外圆柱面，若不计v形块的误差而仅计工件基准面的圆度误差时，则其工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差，由于v形块的对中性好，所以沿x向的位移误差为零。查夹具设计手册当90度v形块时，y=0.707d=0.0233.4.2以心轴定位其定位基准为孔的中心线，定位基面为内孔表面，圆柱心轴与被定位的工件内孔的配合为过盈配合时，不存在间隙，定位基准相对定位元件没有位置变化，基准位移误差y=0， B=0，定位基准在任意方向移动，Xmax=0.02863.5夹紧装置的选择与计算19圆柱心轴:两端采用垫圈和螺母夹紧，并且用一个与之配合的扳手，查机械制图得：螺母选用M20h（垫圈厚度）=0.15d=2.85mma（心轴伸出螺母长度）=0.3d=5.7mmm=（螺母厚度）=0.8d=15.2mm同理，R24半圆孔上两端也用螺母和垫圈，选用M10的螺母，其中一端与角铁侧面连接，h=0.15d=1.5mm，a=0.3d=3mm，m=0.8d=8mm3.5.1夹紧力的计算确定夹紧力的方向，作用点和大小时，要分析工件的结构特点，加工要求，切削力和其他外力作用工件的情况，以及定单位元件的结构和布置方式。夹紧力的方向：夹紧力的方向应有助于定位稳定，应朝向主要限位面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要限位面。对工件施加几个方向不同的夹紧力时，朝向主要限位面的夹紧力应是主要夹紧力，夹紧力的方向应有助于减小夹紧力，夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。夹紧力的作用点：应落在定位元件的支撑范围内，夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位，应尽量靠近加工表面。夹紧力的大小：理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其他力矩相平衡，而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度，加紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的，因此，实际中常采用估算法，类比法和实验法来确定所需夹紧力，当采用估算法确定夹紧力时，为简化计算，还通常将夹具和工件看成一个刚体，根据工作所受切削力，夹紧力的工作情况，找出加工过程中对加紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，然后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力。（1）查夹具设计手册表1-2-8得：螺纹直径M20,螺距2.5，扳手长240mm，加在扳手上的力为100N，许用夹紧力为F=5620N;（2）螺纹直径M10，螺距1.5，选用扳手长也为240mm，同样，加在扳手上的力也为100N，许用夹紧力为F=5260N.第四章 本文总结专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，它广泛用于大量生产中，它不但提高了生产率而且也提高加工精度，改善劳动条件。 通过这次课程设计使我个人对夹具有了更进一步的了解，夹具要保加工出的产品有较高的精度，就必须要求其自身有较高的精度，定位元件拥有高精度的同时换要有一定的刚度和强度，以保证在加工过程中自身不会变形和一定的寿命。夹紧机构要求有一定的刚度和强度以确保在一定的力的作用下夹紧元件不会先于工件发生变形、损坏。夹具体是夹具的主体部分是与机床相接的部位、也是支撑夹紧元件、工件的主要部分要求其有一定的强度和刚度、稳定性，又考虑到经济性一般都采用HT200作为夹具体。 而且对夹具的维护保养，及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了解，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习为接下来要做的工作做了很好的准备工作，同时在设计中也发现