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一四挡变速叉零件的工艺规程与其中钻3孔的机床专用夹具设计目 录第1章 零件分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析21.3确定零件的生产类型3第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图42.1确定毛坯的制造形式42.2绘制拨叉锻造毛坯简图4第3章 工艺规程设计53.1 基面的选择53.2 制订工艺路线53.3 确定加工余量73.4确定切削用量及工时（工序11）8第4章 专用钻床夹具设计104.1 定位方案的分析及定位基准的选择104.2工件的定位误差及夹紧力分析11总 结13参 考 文 献14第1章 零件分析1.1零件的作用题目所给定的零件是一四档变速叉,它位于变速箱中,主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的。拨叉是变速箱的换档机构中的一个主要零件。拨叉头以mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉经螺纹孔与变速叉轴联结，并用mm锁紧孔锁紧。拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变车辆行驶速度。1.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、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4250HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm的垂直度在长度40上要求为0.10mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用紧固螺钉定位。螺纹孔的尺寸为x1.25-2a。拨叉头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，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；mm孔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mm，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、攻丝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。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔mm(H7)，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.3确定零件的生产类型拨叉在汽车上属于常用零件，且拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1确定毛坯的制造形式零件材料为45钢,零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷,因此应选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。因为为大批量生产,且零件的轮廓尺寸不大,故采用模锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2.2绘制拨叉锻造毛坯简图绘制毛坯图如下第3章 工艺规程设计3.1 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,它对零件的生产是非常重要的。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1精基准的选择叉轴孔mm的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔mm的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，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精基准，夹紧力作用在拨叉凸台上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2粗基准的选择选择变速叉轴下部mm的圆弧面和叉爪口内表面作粗基准。采用R37mm圆弧面定可以为后续工序准备好精基准。3.2 制订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。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的技术要求能得到合理的保证。生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床以及专用夹具,并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降低。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。经过讨论，工艺过程如下：1铣粗铣、半精铣、精铣B上表面，D上表面，22孔上表面2铣粗铣、半精铣、精铣B下表面3钻钻、扩、粗铰孔内表面4铣粗铣、半精铣槽两端面5铣棒铣槽内R37圆弧6铣粗铣、半精铣M12下表面7钻钻、扩、攻丝M12螺纹孔8扩扩14孔9铣粗铣、半精铣小端宽度3槽10钻钻3孔11打标12热处理C端淬火13检测C端检测14清洗15终检3.3 确定加工余量“变速叉”零件材料为45钢,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量：(1) 粗铣、半精铣、精铣B上表面，D上表面，22孔上表面考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，半精铣再精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取Z=1已能满足要求(2) 粗铣、半精铣、精铣B下表面其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣、精铣三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1(3) 钻、扩、粗铰22孔内表面考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩、粗铰，根据机械加工工艺手册表2.3-5，钻孔：20mm 扩孔：21.8mm 2Z=1.8铰孔：22mm 2Z=0.2(4) 粗铣、半精铣槽两端面考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取Z=1已能满足要求。(5) 钻、扩、攻丝M12螺纹孔其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻，扩，攻丝三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：11 扩孔：11.85 2Z=0.85 (6) 粗铣、半精铣小端宽度3槽其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣两步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1 (7) 钻3孔考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，一步钻到位。3.4确定切削用量及工时（工序11）工序11钻3孔，由于孔的直径较小，且深度为6mm很短，且锁紧孔的功能，不对孔内径粗糙度有太大要求，所以直接由人工进给。1基本时间的计算因为孔由人工直接钻通，取人工平均值，=3s2辅助时间的计算辅助时间 与基本时间之间的关系为=(0.150.2) ，取 =0.15 则工序11的辅助时间为：=0.153=0.45s3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，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的27，休息与生理需要时间是作业时间的24，均取为3，则各工序的其他时间(+)可按关系式(3+3) (+) 计算，工序11的其他时间：扩孔工步的其他时间：+ =6(3s+0.45s)=0.207s；4单件时间的计算工序11的单件时间=3s+0.45s+0.207=3.657s。第4章 专用钻床夹具设计4.1 定位方案的分析及定位基准的选择加工3孔，首先考虑孔的轴线与孔的轴线有几何关系，所以定位时采用孔内表面作为基准，槽作为另一基准，因为采用立钻，刀具自上而下且垂直于底面，钻孔时不用再夹紧。夹具采用一面两长销的定位原则限制了五个自由度，为不完全定位。本道工序采用工件右侧22孔的中心线作为定位精基准。 定位方案示意图4.2工件的定位误差及夹紧力分析 本工序的要求是：钻位于上平面3的孔，Ra=12.5，精度要求较低，直接一步钻到位。 该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献13可得： 销定位误差=TD+Td+X=0+0.013+0=0.013mm 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和为0.0266mm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。夹紧力的计算 钻床为立式钻床，刀具为直柄短麻花钻。从机械加工工艺手册表10.4-17中查出 M=3.26N.m Pm=0.26kw F =1000N V=21m/min 计算切削力 F=1000*kmm=1000*1.11=1110N 切削功率P=0.26*kmm=0.26*1.11=0.29kw 扭矩M=3.26*kmm=3.26*1.11=3.6186N.m 机床的有效功率Pe=2.2kwP 它小于机床的最大进给力24500 N和最大扭转力矩980 Nm故机床刚度足够。总 结弹指一挥间，大学生活瞬间即逝。在最后阶段，在老师认真的指导下和自己的不懈努力下终于完成了这次课程设计。在这次课程设计中，我将在课堂上所学到的相关的机械制造工艺和工程制图知识都运用到设计里面，又一次的巩固了所学内容，甚感欣慰。在完成这一设计的过程中，我遇到了许多困难。面对它们，我并没有心灰意冷，而是查资料、寻找别人的帮助。在老师的指导和同学的帮助下，我一个个的解决了它们，获得了最后胜利！在这里，对帮助我完成这次毕业设计的指导老师和同学表示真诚的谢意。这两周来他们不断的引导我、教导我，让我在这次课程设计中学到了很多知识！对于我不懂的问题，只要我提出他们就毫不吝啬的、不厌其烦地帮我解决，再一次表示我对你们最真诚的谢意。参 考 文 献1 陈宏钧实用金属切削手册M，北京：机械工业出版社，2005。2 陈宏钧实用机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，2003。 3 李洪机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。4 马贤智机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。5 杨叔子机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2001。6 李庆余，张佳机械制造装备设计 M，北京：机械工业出版社，2003。7 王光斗，王春福机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000。8 何玉林，沈荣辉，贺元成机械制图M，北京：机械工业出版社，2000。9 邓文英金属工艺学M，北京：高等教育出版社，2001第15页机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称一四挡拨叉零件名称一四挡拨叉共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1铣粗铣、半精铣、精铣B上表面，D上表面，22孔上表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺2铣粗铣、半精铣、精铣B下表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺3钻钻、扩、粗铰孔内表面Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺4铣粗铣、半精铣槽两端面X51专用夹具，三面刃铣刀，游标卡尺5铣棒铣槽内R37圆弧X51专用夹具，铣刀，游标卡尺6铣粗铣、半精铣M12下表面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺7钻钻、扩、攻丝M12螺纹孔Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，丝锥，螺纹塞规，游标卡尺8扩扩14孔Z525专用夹具，扩孔钻，游标卡尺9铣粗铣、半精铣小端宽度3槽X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺10钻钻3孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺11打标12热处理C端淬火13检测C端检测14清洗15终检 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称一四挡拨叉零件名称一四挡拨叉共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号钻孔毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻3孔专用夹具，麻花钻，游标卡尺30010.120.24.5130.45 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（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I目 录第 1 章 零件分析.11.1 零件的作用.11.2 零件的工艺分析.11.3 确定零件的生产类型.2第 2 章 确定毛坯、绘制毛坯简图.32.1 确定毛坯的制造形式.32.2 绘制拨叉锻造毛坯简图.3第 3 章 工艺规程设计.43.1 基面的选择.43.2 制订工艺路线.43.3 确定加工余量.5第 4 章 钻 3 孔夹具设计.164.1 概述.164.2 方案设计.164.3 定位基准的选择.164.4 切削力计算.174.5 夹紧力的计算.194.6 定位误差分析.194.7 导向装置设计.204.8 确定夹具体结构和总体结构.234.9 夹具设计及操作的简要说明.25总 结.26致 谢.27参考文献.281第 1 章 零件分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是一四档变速叉,它位于变速箱中,主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的。拨叉是变速箱的换档机构中的一个主要零件。拨叉头以mm 孔套在变速叉轴上，并用螺钉经螺纹孔与变速叉轴联2212M结，并用mm 锁紧孔锁紧。拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，3操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变车辆行驶速度。1.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 45 钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、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 4250HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm 的垂直度在长度 40 上要求为 0.10mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的14. 0022位置，改换档位准确，拨叉采用紧固螺钉定位。螺纹孔的尺寸为x1.25-12M2a。拨叉头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，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；mm 孔和孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保14. 002212M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mm，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14. 0022床、攻丝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。2由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔mm(H7)，在设计工14. 0022艺规程时应重点予以保证。1.3 确定零件的生产类型拨叉在汽车上属于常用零件，且拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。3第 2 章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 45 钢,零件经常拨动齿轮承受变载荷和冲击性载荷,因此应选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。因为为大批量生产,且零件的轮廓尺寸不大,故采用模锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。2.2 绘制拨叉锻造毛坯简图绘制毛坯图如下4第 3 章 工艺规程设计3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,它对零件的生产是非常重要的。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1精基准的选择叉轴孔mm 的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴14. 0022向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔mm 的轴线和拨叉头左端面作精基14. 0022准定位加工拨叉脚两端面，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精基准，夹紧力作用在拨叉凸台上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2粗基准的选择选择变速叉轴下部mm 的圆弧面和叉爪口内表面作粗基准。采用 R37mm37R圆弧面定可以为后续工序准备好精基准。3.2 制订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。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的技术要求能得到合理的保证。生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床以及专用夹具,并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降低。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。经过讨论，工艺过程如下：53.3 确定加工余量“变速叉”零件材料为 45 钢,生产类型为大批量生产,采用锻锤上合模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量：(1) 粗铣、半精铣、精铣 B 上表面，D 上表面，22 孔上表面考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，半精铣再精铣，根mRa2 . 3据机械加工工艺手册表 2.3-5，取 Z=1已能满足要求mm(2) 粗铣、半精铣、精铣 B 下表面其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣、精铣mRa2 . 3三步，根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1mm(3) 钻、扩、粗铰 22 孔内表面考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻、扩、粗铰，mRa3 . 6根据机械加工工艺手册表 2.3-5，钻孔：20mm 扩孔：21.8mm 2Z=1.8mm工序号工 名序 称工 序 内 容1铣以上端面为基准，加工下端面2铣以下端面为基准，加工上端面3钻以上端面为基准钻扩铰 22 孔4铣以 22 孔为基准，铣宽 10mm 的 2 侧面5铣以 22 孔为基准，铣宽 65mm 的内侧面6铣以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 M12 螺纹孔7钻以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 3 孔8钻以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 14 孔9铣以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，铣上下端 R75 的槽10检验检验11入库入库6铰孔：22mm 2Z=0.2mm(4) 粗铣、半精铣槽两端面2 . 0065考虑其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣，mRa3 . 6根据机械加工工艺手册表 2.3-5，取 Z=1已能满足要求。mm(5) 钻、扩、攻丝 M12 螺纹孔其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为钻，扩，攻丝三步，mRa5 .12根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：11 扩孔：11.85 2Z=0.85mm (6) 粗铣、半精铣小端宽度 3 槽其表面粗糙度要求为，其加工方式可以分为粗铣、半精铣两步，12.5Ram根据机械加工工艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：Z=1 (7) 钻 3 孔考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，一步钻到位。12.5Ram（4）确定切削用量及工时 工序 1：以上端面为基准，加工下端面机床：铣床 X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数VCWr418mmD636Z铣削深度：pammap3每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取fa铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-Zmmaf/18. 0V81，取smV/2 . 1机床主轴转速：n， min/97.3636314. 3602 . 1100010000rdVnmin/370rn 7实际铣削速度： VsmndV/22. 16010003706314. 310000 进给量： fVsmmZnaVff/66. 660/370618. 0 工作台每分进给量： mfmin/6 .399/66. 6mmsmmVffm：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：1l ) 31 ()(5 . 0221aDDlmm98.24)31 ()606363(5 . 022取mml251刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jtmin26. 06 .39922576211mjflllt 工序 2：以下端面为基准，加工上端面机床：铣床 X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数VCWr418mmD636Z铣削深度：pammap3每齿进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-73，取fa铣削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-Zmmaf/18. 0V81，取smV/2 . 1机床主轴转速：n， min/97.3636314. 3602 . 1100010000rdVnmin/370rn 8实际铣削速度： VsmndV/22. 16010003706314. 310000 进给量： fVsmmZnaVff/66. 660/370618. 0 工作台每分进给量： mfmin/6 .399/66. 6mmsmmVffm：根据参考文献7机械加工工艺手册表 2.4-81,amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知lmml76刀具切入长度：1l ) 31 ()(5 . 0221aDDlmm98.24)31 ()606363(5 . 022取mml251刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： 1jtmin26. 06 .39922576211mjflllt工序 3：钻、扩、铰22H7 孔工件材料为 HT200，硬度 200HBS。孔的直径为 22mm，公差为 H7，表面粗糙度。加工机床为 Z525 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀1.6aRm具分别为：钻孔19mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21.7mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔22mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出f，由于孔深度比，故0.47 0.57/fmm r表0/30/221.36l d 0.9lfk 。查 Z525 立式钻床说明书，取(0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表。0.43/fmm r根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床1.75/fmm r进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 28-9，允max15690FN许的进给量。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff92）确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，vmP由插入法得：，17/minvm表4732FN表，51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z525 机床说明书，取。实际切削速度为：195 /minnr019195 / min14/ min10001000d nmmrvm由表 28-5，故1.06MFMTkk47321.065016()FNN51.691.0654.8TN mN m3）校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表（1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，022dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm相应地，5016FN54.8TN m1.05mPkW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-31，f。根据 Z525 机床说明书，取f:表（0. 70. 8）m m / r0. 7=0. 490. 56m m / r=0.57mm/r。f2）确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33，取。修vn25/minvm表正系数：，0.88mvk1.02pa vk故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表01000/)nvd表（10 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr查机床说明书，取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n 321.7275 / min 1021.3/ minmmrm（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-36，按该f1.3 2.6fmm表表注 4，进给量取小植。查 Z525 说明书，取。1.6/fmm r2）确定切削速度 及 由参考文献7表 28-39，取。vn8.2/minvm表由参考文献7表 28-3，得修正系数，0.88Mvk0.99pa vk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z525 说明书，取，实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /min 107.8/minmmrm（4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，019dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔：，021.7dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm铰孔：，022dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm机动时间： 1 jt142630.25min0.33 630jLtfn工序 4：以 22 孔为基准，铣宽 10mm 的 2 侧面机床：X51 铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，15YT100Dmm齿数，此为粗齿铣刀。5Z 0.2/zfmm r 采用高速钢圆柱铣刀,Z=10,V=20m/min100wdmm11 10001000*2063.7 /min100*3.14svnrd 60600.75min0.2*65*100mzwwtf n d(2) 精铣 R62mm 孔的两端面01机床：X51 铣床刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，15YT100Dmm齿数，此为粗齿铣刀。5Z 齿0.06/zfmm 采用高速钢圆柱铣刀,V=31m/min. 100wdmm10z 10001000*3198 /min100*3.14svnrd 601min58.8mt 工序 5：以 22 孔为基准，铣宽 65mm 的内侧面机床：立式铣床 X51刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数63dmm6Z 铣削深度：wa2wamm每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表 30-13，取fa0.06/famm Z铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 30-23，取V，(20 40)/minVm取=30, =63 代入公式（2-1）得：V0d机床主轴转速：，根据机械加n010001000 30(101 201) /min3.14 63Vnrd工工艺师手册表 11-4，取210 /minnr实际铣削速度：V03.14 63 21041.5/min10001000d nVm 12取=，=代入公式（2-2）得：zf0.08fa 6Z wn210n 工作台每分进给量：mf0.06 10 210126/minmzwff znmm根据机械加工工艺师手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l60lmm刀具切入长度：1l130l 刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1取，代入公式（2-3）得：60lmm130l mml22机动时间：1jt122603020.73min126jmllltf工序 6：以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 M12 螺纹孔(1)钻 M12 螺纹孔底孔 10机床：钻床 Z525钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10的钻mm孔进给量为 0.200.35。rmm 则取rmmf30. 0确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-min0mkfaTdcvvyxpmzvvvv20）查得参数为，刀具耐用度 T=35125. 0,55. 0, 0,25. 0, 1 . 8myxzcvvvvmin则 =1.6v55. 00125. 025. 03 . 053571 . 8minm13所以 =72n714. 36 . 11000minr选取 min120rn 所以实际切削速度为=2.641000714. 3120vminm 确定切削时间（一个孔） =ts203 . 02228(2)攻丝 M12 刀具：钒钢机动丝锥 进给量：由于其螺距,因此进给量fmmp5 . 1rmmf/5 . 1切削速度：参照机械加工工艺手册表 2.4.105，取Vmin/88. 8/148. 0msmV机床主轴转速：，取nmin/2831014. 388. 8100010000rdVnmin/250rn 丝锥回转转速：取0nmin/250rnn实际切削速度： VsmndV/13. 06010000251014. 310000由工序 4 可知： mml30mml5 . 4102l走刀次数为 1机动时间：jtmin18. 02505 . 15 . 4302505 . 15 . 43002121fnlllfnllltj工序 7：以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 3 孔刀具：我选择直柄麻花钻：d =3, l= 117, l1 =75 ，刀具材料 W18Cr4V；机床：Z525计算切削用量 进给量：根据在金属机械加工工艺人员手册表 14-34 中及机床，选用f=0.10mm/ r 。计算切削速度：按照在金属机械加工工艺人员手册表中 14-29 公式计算：查机械制造技术基础课程设计指南2表 5-134，取0.08 0.16/fmm r14，取，主轴转速：0.1/fmm r50 70/ mincvm60/ mincvm（r/min）100010006021343vnd根据机床选取 n=1360(r/min) ，所以实际切削速度 （r/min）3 136034.1610001000dnV 计算切削工时 ,式中，所以nflllt2125l31l12lnflllt21=0.22（min）1.013161325工序 8：以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，钻 14 孔（1） 切削深度 。7pamm（2） 进给量和切削速度的确定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查机械制造技术基础课程设计指南114,142,94dmm Lmm Lmm2表 5-134，取，0.08 0.16/fmm r0.1/fmm r，取，根据上面数据，计算主轴转速50 70/ mincvm60/ mincvm，查立式钻床 Z525 主轴转速表，取60 10001737 / min3.14 14nrn=1360r/min，计算实际切削速度，。1360 3.14 1447/ min1000cvm（3） 基本时间的确定，首先查机械制造技术基础课程设计指南2表 2-2查得钻削机动时间计算公式，=（14），nflllTj21)21 (cot21Dl2l钻孔深度，所以39lmm13l 25l .min34. 01 . 013604721nflllTj15工序 9：以 22 孔和端面，及 65mm 叉口内侧面为基准，铣上下端 R75 的槽机床：铣床 X62刀具：高速刚锯片铣刀 粗齿数 80dmm20Z 4L 铣削深度：wa3wamm每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表 30-13，取fa0.05/famm Z铣削速度：参照机械加工工艺师手册表 30-23，取V，(20 40)/minVm取=30, =63 代入公式（2-1）得：V0d机床主轴转速：，根据机械加工工艺n010001000 30120 /min3.14 80Vnrd师手册表 11-5，取118 /minnr实际铣削速度：V03.14 80 11528.8/min10001000d nVm 取=，=代入公式（2-2）得：zf0.05fa 20Z wn118n 工作台每分进给量：mf0.05 20 118118/minmzwff znmm根据机械加工工艺手册 被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l20lmm刀具切入长度：1l130l 刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1取，, 代入公式（2-3）得：20l 130l 22l 118mf机动时间：1jt121203020.44min118jmllltf1617第 4 章 钻 3 孔夹具设计4.1 概述本夹具主要用于工序 7 钻 3 孔夹具设计，本夹具主要用于钻床 Z525 机床上，在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度，提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。4.2 方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低4.3 定位基准的选择我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，采用一面二销和端面共限制 6 个自由度为了保证空间工件定位准确，我们需要限制 6 个自由度，一面是底面端面，一个孔是 22 孔，一个是挡销，形成一面 2 销进行定位。这样空间 6 个自由度就限制完了。184.4 切削力计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）6 . 08 . 026HBDfF 钻削力矩 式（5-3）6 . 08 . 09 . 110HBfDT 式中 maxmaxmin11187187 14917433HBHBHBHB刀具：钻头 3。则轴向力：见工艺师手册表 28.419F=Cdfk3.1F0FzFyF 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35FFF k=(F07. 1)190200()1903 . 1FnHBF=4201.00.830.351.072123()N转矩T=C dfkT0TZTyT式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.2062.00.830.351.0717.34()NM功率 P=m017.34 16.950.7263030 3VTKWd在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K KKK1234式中 K 基本安全系数，1.5;1 K 加工性质系数，1.1;2K刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/)(423921231 . 11 . 11 . 1N钻削时 T=17.34 NM本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产20率。4.5 夹紧力的计算根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：FKWK安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN 1359.90()KffWKFN螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN4.6 定位误差分析该夹具以一个平面和和 2 个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。21由5和6可得：1 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 minD WDd 当短圆柱销以固定边接触时 2DdD W 式中为定位孔与定位销间的最小间隙min通过分析可得： 0.052Dmm0.011dmmmin0mm因此：当短圆柱销以任意边接触时 0.063D Wmm2 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： mmSNcHBKRkmnZHBaZRaZy014. 081. 9)(1cos0.013j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0960.5jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.7 导向装置设计 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的22要求。表d dD DD1D1H Ht t基本基本极限极限偏差偏差 F7F7基本基本极限极限偏差偏差 D6D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.010111016200.00823681215810+0.028+0.0111518101218+0.023+0.01222122025121522261518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036HT2002630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225HT20056354255594248110660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 244.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂