机床“羊角”拨叉加工工艺及孔加工夹具设计方案

1、网络教育学院本科生毕业论文V设计）题 目：机床“羊角”拨叉加工工艺及孔加工夹具设计学习中心：广东江门奥鹏学习中心层 次：专科起点本科专业：机械设计制造及其自动化年 级：20092009年秋季学 号：091182411014091182411014学 生：罗礼胜指导教师：王爽完成日期：20182018年9 9月1717日内容摘要本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及孔加工夹具的设计。本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及钻孔夹具的设计。在设计的前 一部分，主要进行工艺卡的填写，流程如下：首先是分析零件基本特征；其次根 据前面的分析来选择毛坯；再次设计工艺规程：包括制定工艺路线，选择基准面 等

2、；然后进行工序设计，即选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，切 削用量待参数；最后编制工艺文件。第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身的 特色，选定孔加工工序进行夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件在 该工序中需要达到的各项技术要求，初步拟定工件的定位、夹紧方案；然后，根 据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设 计；最后，校核该夹具的精度。关键词：羊角拨叉；机械加工；工艺；工艺卡；切削；夹具设计目录内容摘要1引言31.1羊角拨叉的功用41.2设计任务42零件工艺规程设计52.1产量的确定52.1.1生产类型的确定52.1.2

3、日生产量的确定52.2毛坯的选择及毛坯图的绘制62.2.1毛坯的选择62.2.2毛坯-零件综合图的绘制方法62.3定位基准的分析与选择62.3.1基准的概念72.3.2基准选择原则82.3.3定位基准的选择92.4工艺路线的制定102.5工艺卡的填写143夹具设计203.1夹具的整体设计203.1.1夹具设计分析203.1.2夹具结构方案的确定223.1.3夹具的具体设计243.2夹具的装配253.3夹具的经济性分析26结论28参考文献29引言机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通三年所学的知识，将理论与实践 相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好 的基础。机械

4、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 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。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，

5、常采用专用夹具。而本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是：1 完成拨叉零件加工工艺规程的制定；2 完成铣削切断的专用夹具设计。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，然后再根据切削力的大小、批量 生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。1 1设计任务说明1.11.1羊角拨叉的功用设计机床羊角拨叉零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。拨叉是一种辅助 零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入 齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起

6、，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将 动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离， 达到换档的目的。该零件图纸如下：图1.1机床羊角拨叉零件图1.21.2设计任务本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品 说明书，以及图纸绘制等工作，图纸说明如下：1毛坯一零件综合图2工艺过程卡片3.夹具装配图4 夹具体零件图1张5.说明书1份2 2零件工艺规程设计2.12.1产量的确定2.1.12.1.1生产类型的确定表2.1生产类型的划分冋类零件的年产量/件生产类型重型零件质量 2000kg)中型零件质量1002000kg)小型零件 质量 100kg)单件生产

7、5以下10以下100以下小批生产5 10010 200100500中批生产1003002005005005000成 批 生 产大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上已知零件质量m约为2.2kg，由表2.1即可确定零件的生产性质。该零件的生 产类型为小型零件大批量生产。2.1.22.1.2日生产量的确定零件的年产纲领 件/年)：N=2000件/年 每台产品中该零件的数量 件/台)：n=1备品率：a=2%废品率：b=2%1年产量 Q=N x (1+b=2081件)2.年工作日 D=365-1 x 52-7 x 2299天)3.日产量q=

8、Q/D=7件/天)通过计算可得知日该拨叉的日生产量为 7件。2.22.2毛坯的选择及毛坯图的绘制2.2.12.2.1毛坯的选择按照零件图纸的设计要求，该零件毛坯的材料为HT200,毛坯种类为铸件。考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变 载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及 生产要求。零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，因内孔很小，所以 无法铸出。毛坯选择的技术要求为：20D6孔与2-14D4孔中心线在水平方向的不平行度不大于0.1/150; 20D6孔中心线对5D4钻槽不平行度不大于 0.07/100; 5D4钻

9、槽对20D6孔中心线的偏移不大于0.08。2.2.22.2.2毛坯- -零件综合图的绘制方法在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯 -零件综合图。综合图的绘制方法是:1.以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用 交叉线表示加工余量，加工余量为 35mm。2.标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内，毛坯 的尺寸公差参照有关资料。3.标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规 程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图 绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。根据以上绘制方法，用AutoCAD软件画出

10、毛坯-零件综合图，如图 2.1所示。2.32.3定位基准的分析与选择在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度 和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。2.3.12.3.1基准的概念零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为基准。 根据其功用的不同，可分为设计基准、工艺基准两大类。在零件图上用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。而零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用的基准统称工艺基准。工艺基准又可分为：1 装配基准，在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置的基准。2测量基准，用以测量工件已加工表面所依据的基准。例如以内孔定位

11、用百千）分表测量外圆表面的径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动的测量基 准。3工序基准，在工序图中用以确定被加工表面位置所依据的基准。所标注的加工面的位置尺寸称工序尺寸。工序基准也可以看作工序图中的设计基准。4 定位基准，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据的基准。如轴类 零件的中心孔就是车、磨工序的定位基准。作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在 如孔和轴的轴线、某两 图2.1机床羊角拨叉零件毛坯图面之间的对称中心面等），在定位时是通过有关具体表面起定位作用的，这些表 面称定位基面。例如在车床上用顶尖拨盘安装一根长轴，实际的定位表面基面）是顶尖的锥面，但它体现的定位基准是

12、这根长轴的轴线。因此，选择定位基 准，实际上既选择恰当的定位基面。2.3.22.3.2基准选择原则选择粗基准时，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、位子符合图纸要求。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较高的表面作为粗基准。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

13、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应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准 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.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次 使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拔叉在整个加 工过程中基本上都能用统一的基准定位。选择精基准时，主要应考虑如何保证加工表面之间的位置精度、尺寸精

14、度和装夹方便，其主要原则是：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。基准的统一有利于保证各 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书表面，而 且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

15、，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，能保证拔叉在整个加 工过程中基本上都能用统一的基准定位。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确。2.3.32.3.3定位基准的选择1.该羊角拨叉的主要加工任务为，

16、A1、A2、B1、B2四个表面以及 M、N两 个内孔。其中表面精度要求粗糙度Ra3.2m,内孔加工精度要求粗糙度 Ra1.6 ym。2.在粗加工阶段，主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。应该注意 如下细节：应保证各加工表面都有足够的加工余量，如外圆加工以轴线为基准； 以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表 面质量高，如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；一般应以非加工面做为粗基 准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置，并且当 零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表 面作粗基准。在半精加工及精加工阶段，主

17、要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表 面的终加工 钻孔、攻丝、铣键槽等)。保证各主要表面达到图纸要求，主要任 务是保证加工质量。因此由上面分析可以得出结论，该拨叉的加工应该以 A1、A2、B1、B2四个表 面互为粗基准加工，再以加工过的 B1、B2光滑表面作为精基准加工内孔 N、M 及C糟。2.42.4工艺路线的制定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。根据零件的技术要求划分加工阶段，大体可分以下四个阶段：粗加工阶段、 半精加工阶段、精加工阶段以及光整加工和超精密加工阶段。在生产纲领已经确定为批量生产的条件下，可以

18、考虑采用通用机床配以专用 夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便 使生产成本尽量下降。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

19、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8090C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 件内部基本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留物。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

20、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

21、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。3加工阶段的划分将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：1）保证零件加工质量 因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、 表面质

22、量只能逐步提高，）；2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；3）有利于合理利用机床设备。4）便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶 段，否则很难充分发挥热处理的效果。此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰 损坏。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

23、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。一般粗加工公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100叩。2）半精加工阶段半精加工阶段基目的主要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 Ra101.253）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

24、一般为IT6IT7,表面粗糙度为Ra101.25ym4）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Ra1.250.32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

25、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孔之类的粗加工。4工序顺序的安排在安排机械加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面 的主次来决定，一般应遵循以下几个原则如表 2.2所示。表2.2工序安排原则工序 安排 原则原则详情先基 准后 其它即首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的精基准 为定位基准加工其他表面。如果定位基准面不只一个， 则应根据基准面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则 来安排基准面和主要表面的加工，以便为后续工序提供 适合定位的基准先面 后孔先加工平面，

26、后加工孔。因为平面定位比较稳定，可 靠，所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零 件，常先加工平面，然后再加工该平面上的孔，以保证 加工质量先主 后次先加工主要表面，再加工次要表面先粗后精各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进行安排综合以上原则，常见的机械加工顺序为：定位基准的加工 一一主要表面的粗 加工一一次要表面加工 一一主要表面的半精加工 一一次要表面加工 一一修基准一 主要表面的精 加工。5 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

27、表 2.3。表2.3加工工艺路线方案比较表万案I方案U工序号工序内容定位基准工序内容定位基准010铣A1、A2表面顶弧及B1、B2表面铣A1、A2表面顶弧及B1、B2表面020钻通孔MA1、A2表面铣B1、 B2表面顶弧及A1、A2表面030拉C槽A1、A2表面钻通孔NB1、B2表面040钻通孔NA1、A2表面钻通孔MB1、B2表面050铣B1、 B2表面顶弧及A1、A2表面拉C槽B1、B2表面060去毛刺清洗去毛刺清洗070检验入库检验入库加工工艺路线方案的论证:方案I、U主要区别在于加工过程中工序的不一致，从而导致定位基面不 同。方案I 一次性将A1、A2表面铣平继而用A1、A2表面作为基

28、准加式以下孔和 面，整个的方案看上去较为方便简单，装夹次数少，但基缺点在于定位不准确， 误差较大；方案U的四个表面加工过程中，粗、精加工时两组表面互为基准，并 且在加工两个内孔及槽时，三者都有很好的配合，从而大大提高了定位的准确 度，提高了加工精度，当然其缺点在于工序略为麻烦，装夹次数多。由以上分析，该拨叉的加工宜选用方案 U为合理。具体的工艺过程如图2.2。(a车削用量(b周铳切削用量 (c端铳切削用量图2.2切削用量示意图2.52.5工艺卡的填写2.5.12.5.1切削用量切削用量 如下图所示）表示主运动及进给运动参数大小的数量，是切深、 进给量和切削速度三要素的总称，用来描述切削加工运动

29、量。铣削加工的切深分 背吃刀量和侧吃刀量。1切削深度1）车削时的背吃刀量背吃刀量是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位为mm。如图2.2a），外圆车削时，其背吃刀量vap）可由下式计算：式中：dww工件待加工表面直径，单位为 mm；dm工件已加工表面直径，单位为 mm。2）铣削吃刀量如图2.2b） c），铣削加工的背吃刀量ap）为平行于铣刀轴线测量的切削 层尺寸，单位为 mm。端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削时，为被 加工表面的宽度。侧吃刀量ae）为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，侧吃

30、刀量为切削层深度。3）切削深度的选用切削深度的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定：余量不大，力求粗加工一次进给完成，但是在余量较大，或工艺系统刚性 较差或机床动力不足时，可多次分层切削完成。当工件表面粗糙度值要求不高时，粗加工，或分粗、半精加工两步加工； 当工件表面粗糙度值要求较高，宜分粗、半精、精加工三步进行。2 进给量1）车削时的进给量如图2.2的位移量来表达和测量，单位为 mm/r2）铣削时的进给量如图2.2b） ，每转中每齿相对于工件在进给运动方向上的位移量称为每齿进给量fz单位为mm/z）。QTI 式中，z为刀齿数）进给速度-mm/min ）是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相

31、对位移 量。进给速度与进给量的关系为：7 - II 。 n为铣刀转速，单位 r /min ）4）进给量的选用进给量的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度 等因素。工件材料强度和硬度越高，切削力越大，每齿进给量宜选得小些；刀具强 度、韧性越高，可承受的切削力越大，每齿进给量可选得大一些；工件表面粗 糙度要求越高，每齿进给量选小些；工艺系统刚性差，每齿进给量应取较小 值。3切削速度如图2.2a） b） c），切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度， 单位为m/min。当主运动为旋转运动时，其计算公式为3=3式中：d切削刃上选定点所对应的工件或刀具的直径，单位为mm。n-主运

32、动的转速，单位为 r / min。选择切削速度时，不可忽视以下几点：1）刀具材料硬度高，耐磨、耐热性好时，可取较高的切削速度。2）工件材料的切削加工性差时，如强度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度应取低些刚度较差时，应适当降低切削速度 以防止振动。4）切削速度的选用应与切深、进给量的选择相适应，当切深、进给量增大时，刀刃负荷增加，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高；当切深、进给量均小时，可选择较高的切削速度。5）在机床功率较小的机床上，限制切削速度的因素也可能是机床功率。在 一般情况下，可以先按刀具耐用度来求出切削速度，然后再校验机床功率是否超 载。2.5.22.5.2拨叉加

33、工工序卡根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到 的经济精度，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹 具，并尽量使工序集中来提高生产效率。通过已上各章节的分析，综合各个方面 的要求，该拨叉的加工工序方案可如附件中工艺卡图所示。2.5.32.5.3典型工序分析该拨叉的加工过程一共可分为七大工序，而每一个工序又可分为若干小工步，由 于篇幅有限故不在此 -阐述，谨以第三大工序M孔加工作为讲解。工序三：钻M孔1.钻孔至121）加工条件工件材料：HT200，20.16GPa, HBS=190210，铸件。机床：Z518立式铣床PE=1KW）。钻头：高速钢

34、锥柄麻花钻头 VGB/T1438.1-1996）, d=12, 1=110, L=210。7,故取修正系数 K=0.8。所以 f=（0.52 0.64x 0.8=（0.42 0.51mm/r。b） 按钻头强度决定进给量根据表2.8，当=190MPa, do=12mm,钻头强度允许的进给量 f=1.22mm/r。c）按机床进给机构强度决定进给量根据表切削手册2.9，当危厂210Mpa, d。厂12.1mm,机床进给机构允许的轴向力为9880N，进给量为1.1mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.420.51mm/r，根据Z518钻床说明书，选f=0.50

35、mm/r见工艺设计手册表4.2-16），又由切削手册表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当 f=0.50mm/r，do=12mm时，轴向力 Ff=5120N，轴向力的修正系数为 1.0，故 Ff=5120N。根据Z518钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8830N，由于 FfvFmax，故 f= 0.50mm/r可以用。2） 决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表 2.12，当do= 18 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为0.50.8） mm，寿命 T=30min。3） 决定切削速度由切削手册表 2.15可知f= 0.50mm/r时，双修磨横刃的钻头，do= 12 mm 时，

36、Vt= 18m/mi n。切削速度的修正系数由切削手册表 2.31可知：Ktv=1.0， Kmv=1.0, KTV=1.0， Kiv=0.85所以 Vc=VtKv=17x 1.0 x 1.0 x 1.0 x 0.85=15.3m/minE所以 =406r/mi n根据Z518钻床说明书,可考虑选择nc=440r/min见工艺设计手册表 4.2-15）4） 检验机床扭转及功率根据切削手册表 2.21，当 fv=0.5mm/r，do Me。又根据切削手册表2.23，当 6=（170213Mpa，do=13.2mm， f=0.53mm/r Vc=26.4m/min 时，Pc=1 KW。根据Z518钻

37、床说明书,PcPE，所以有Mc Mm，PcPE，故选择的切削用量可用即 f=0.5mm/r, n=nc=440r/min , Vc=15.3m/min3)计算基本工时公式中：L=x+y+A ;根据实际情况和切削手册表 3.26可知，当L=110mm 时，有=0.5min2.扩孔至14(1)加工条件工件材料：HT200, 0.16GPa, HBS=190210,铸件。机床：Z518立式铣床。钻头：莫氏锥柄麻花钻头 VGB/T4256-2004), d=14, I=125, L=220。2)切削用量同理，通过重复上一工步查表核算，可得到如下结论：进给量：f=0.3钻头的磨钝标准及寿命：T=30mi

38、 n切削速度：nc=440r/mi n检验机床扭转及功率：Mc Mm , PcPE，故选择的切削用量可用。3)计算基本工时公式中：L=x+y+A ;根据切削手册表 3.26, L=125mm故3 3夹具设计3.13.1夹具的整体设计3.1.13.1.1夹具设计分析夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加 工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统 称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，对工件进 行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位 置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此

39、，在进行机械加工 前，先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的 工作台或卡盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹工件时，一 般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针 或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于单件和小 批量生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件，因为它直接影响着工件加工的精 度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具的使用有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳 动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机 床工艺范围，实现“一机多用”等。在成批生产，大量

40、生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具 是工艺系统的重要组成部分，它在生产中应用十分广泛。1.机床夹具的作用1）保证加工精度，用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具，机床之 间的相对位置关系，可以保证加工精度。2）提高生产效率，机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时 间，提高生产效率。3）减轻劳动强度，机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工 人的劳动强度。4）扩大机床的工艺范围，利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如， 在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。2.机床夹具的分类机床夹具的种类很多，现按应用范围分类如下：1）通用夹具

41、：通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围的夹具， 例如，车床用的三爪卡盘和四爪卡盘，铣床用的平口钳及分度头等。2）专用机床夹具：专用机床夹具是针对某一工件的某道工序专门设计制造 的夹具。专用机床夹具适于在产品相对稳定，产量较大的场合应用。3）组合夹具：组合夹具是用一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的 夹具。组合夹具结构灵活多变，设计和组装周期短，夹具零部件能长期重复使 用，适于在多品种单件小批生产或新产品试制等场合应用。4）成组夹具：成组夹具是在采用成组加工时，为每个零件组设计制造的夹 具，当改换加工同组内另一种零件时，只需调整或更换夹具上的个别元件，即可 进行加工。成组夹具适于在多

42、品种，中小批生产中应用。5）随行夹具：它是一种在自动线上使用的移动式夹具，在工件进入自动线 加工之前，先将工件装在夹具中，然后夹具连同被加工工件一起沿着自动线依次 从一个工位移到下一个工位，直到工件在退出自动线加工时，才将工件从夹具中 卸下。随行夹具是一种始终随工件一起沿着自动线移动的夹具。3专用机床夹具的组成夹具一般由下列元件或装置组成：1）定位元件：定位元件是用来确定工件正确位置的元件，被加工工件的定 位基面与夹具定位元件直接接触或相配合。2）夹紧装置：夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置的 装置。3）对刀元件及导向元件：对刀元件及导向元件是指夹具中用于确定（或引导刀具相对于

43、夹具定位元件具有正确位置关系的元件，例如钻套、镗套、对刀4）连接元件：夹具连接元件是指用于确定夹具在机床上具有正确位置并与 之连接的元件，例如安装在铣床夹具底面上的定位键等。5）其它元件及装置：根据加工要求，有些夹具尚需设置分度转位装置，靠 模装置，工件抬起装置和辅助支承等装置。6）夹具体：夹具体是用于连接夹具元件和有关装置使之成为一个整体的基 础件，夹具通过夹具体与机床连接。定位元件，夹紧装置和夹具体是夹具的基本 组成部分，其它部分可根据需要设置。7）其他元件或装置：根据不同工件的不同加工表面要素的需要，有些夹具 分别需要采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等，以分别满 足生产

44、率、加工精度、仿形、装卸工件等其他要求。这些装置或元件一般需要专 门设计。本文选择其中的M孔加工工序的夹具进行设计，加工完成应达到图纸的技术 要求。3.1.23.1.2夹具结构方案的确定1夹紧原理与装置在机械加工前，工件在夹具的定位元件上获得正确位置之后，还必须在夹具 上设置夹紧机构将工件夹紧，以保证工件在加工过程跳致因受到切削力、惯性 力、离心力或重力等外力作用而产生位置偏移和振动，并保持已由定位元件所确 定的加工位置。由此可见夹紧机构在夹具中占有重要地位。夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两类。根据结构特点和功用，典型夹紧装 置由三部分组成：1）力源装置，即产生夹紧力的装置，通常是指动力夹紧时

45、所用的气压装 置、液压装置、电动装置等等。2）中间传力机构，即界于力源和夹紧元件之间的机构，通过其将力源产生 的夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般中间传力 机构可以在传递夹紧力的过程中，改变夹紧力的方向和大小，并根据需要亦可具 有一定的自锁功能。3）夹紧元件，即实现夹紧的最终执行元件，通过其和工件直接接触而完成 夹紧工件。夹紧装置设计的好坏，不仅关系到工件的加工质量，而且对提高生产效率， 降低生产成本以及创造良好的工作环境等诸方面都有很大的影响。所以设计夹紧 装置应该满足下列基本要求：1）夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2）夹紧力的大小要可靠适当，既要工件

46、保证工件在整个加工过程中位置稳 定不变，振动小，以要使工件不会产生过大的变形。3）夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产率的前 提下，其结构要力求简单，以便于制造和维修。4）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。2夹紧三要素的确定夹紧力的确定是夹紧装置设计与选用的核心问题。在具体确定时必须结合工 件的加工要求和特点、定位元件的结构形式和布置方式、工件的自身重力和所受 外力作用情况等诸多方面综合考虑。1）夹紧力方向的确定：夹紧力的方向主要和工件定位基准的配置以及工件所受外力的作用方向有关。夹紧力应垂直于主要定位基准面。这里的主要定位基准面是指消除自由度较 多、面积较大的表面。这样

47、可以保证定位准确可靠，不破坏原定位精度。夹紧力应尽可能与切削力、工件重力同方向，以利于减小夹紧力。2)夹紧力着力点的选择：在选择夹紧力着力点的位置时，主要考虑如何保 证夹紧时不破坏工件在定位时所取得的位置和引起的工件变形最小。夹紧力落在支承元件上或落在几个支承所形成的支承面内。夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上。这一点对于刚性差的工件特别重 要。其目的在于尽可能避免或减少夹紧力所产生的弯曲力矩，防止工件产生不允 许的变形。夹紧力靠近加工表面。其目的是使切削力对此夹紧点的力矩较小，防止工件 产生振动。3)夹紧力大小的估算：在加工过程中工件受到切削力、离心力、惯性力和 工件自身重力等外力的作用，为

48、保证夹紧可靠，夹紧力必须与上述各种外力相平 衡。但在不同的条件下，上述各种外力在平衡力系中对工件所起的作用并不相 同，例如在一般的中小件的加工中，起决定作用的因素是切削力，而对于重型工 件则还要考虑重力。因此在确定夹紧力大小时，为简化计算起见，可只考虑主要 因素在力系中的影响，从夹紧可靠的前提出发，找出加工过程中最不利的瞬时状 态，根据静力平衡的条件，求出夹紧力的大小，然后再将此结果予以适当增大， 作为所需的夹紧力。夹紧力大小的一般估算公式如下：QK = K X Q式中QK实际所需的夹紧力 单位：N);Q按静力平衡条件计算出来的夹紧力大小 单位：N);K安全系数，根据生产经验，一般为 1.53

49、。粗加工时取K = 23,精 加工时取K=1.52。3羊角拨叉钻孔夹具方案综合考虑如上各个因素的影响，羊角拨叉钻孔夹具方案定制为：(1)以B1、B2面作为加工基准面；(2)以N孔轴线及M孔的外侧面定位；(3)夹紧装置以手动螺纹连接为主。M孔圆心指向定位块接触点或查表得:实际所需夹紧力：由机床夹具设计手册表1-2-11 得:3.1.33.1.3夹具的具体设计1.定位基准的选择选择精基准时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使其装夹准确。在本道工序前，已经加工了四个表面以及N孑L,因此可以利用前面得到加工成果作为精基准。在加工 N孔的工序中，采用的是 B1、B2表面作为基准面，根据基 准统一原

50、则，应尽可能选用统一的定位基准。故本道工序仍然采用B1、B2表面作为基准面。在选择B1、B2表面作为基准后，只限制了拨叉在 Z方向上的自由度，而在 X 及丫方向的自由度没有限制，因此需要进一步定位。可在 N孔作为基准以及在M 孔的两个外侧边作为基准来消除拨叉在 X及丫方向上的自由度。自此拨叉可在空间范围内完全定位2.定位元件类型根据拨叉毛坯图可知，立式钻床加工 M孔时，因B2面最向外，故可将B2面 贴与机床表面；而B1面可利用一定位垫以固定；N孔因其深度为88mm,故将利 用一个圆柱定位心轴固定； M孔的两个外侧边宜选用定位块与螺纹配合将其固3.夹紧装置该夹具的主要夹紧装置为 M孔的两个外侧边

51、的夹紧装置。其定位块与螺纹配合的之间产生的相对运动产生夹紧力。该夹紧装置的动力源为手动，中间传力结 构为螺纹配合装置，夹紧元件为定位块与螺钉。由夹具装配图便可知道，夹紧力的作用点在于拨叉分别与定位块及螺钉的接触线或接触点。夹紧力方向应为由螺钉接触点通过 由定位块接触点通过M孔圆心指向螺钉接触点。4.夹紧力的校核由资料切削手册查表2.32可得: 切削力公式：-J即：-I-II K 安全系数K可按下式计算：1 式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表 1-2-1可得：所以 _ = J =2749x 2.25=6185N由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便, 决定选用手动螺旋夹紧机构。取二J ，亠 , dl螺旋夹紧时产生的夹紧力式中参数由机床夹具设计手册可查得：2 凹 DEO= IJ J - J JJ JJ J其中：I III由机床夹具设计表1-2