拨叉工艺及钻中间φ9.8内孔、沉孔φ13、攻螺纹M12夹具设计

拨叉机械加工工艺规程及叉轴孔夹具设计目录5727摘要 I27956ABSTRACT II15637第1章绪论 2245801.1课题目的及意义 2205991.2国内外发展动态 31371.3主要研究内容和设计思路 41154第2章零件分析 7129882.1零件的功用分析 7219002.2零件的工艺分析 74308第3章机械加工工艺规程制定 8120993.1确定生产类型 8288793.2确定毛坯制造形式 8277923.3选择定位基准 9131333.4选择加工方法 10326453.5制定工艺路线 1036533.6确定加工余量及毛坯尺寸 12188773.6.1确定加工余量 12231303.6.2确定毛坯基本尺寸 14125163.6.3确定毛坯尺寸公差 14245363.6.4绘制毛坯简图 1561963.7工序设计 15185973.7.1选择加工设备与工艺装备 15284643.7.2确定工序尺寸 18180883.8确定切削用量和基本时间 1918149第4章专用机床夹具设计 34149624.1接受设计任务、明确加工要求 34108654.2确定定位方案、选择定位元件 34174564.3确定夹紧方案、设计夹紧机构 3673424.4确定定位元件 38146404.5确定导向方案和选择导向元件 39276884.6选择夹具与机床工作台的定位元件 3926814.7夹具体的设计 40224714.8夹具精度分析 41197894.9绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求 424568第5章总结与展望 42236935.1总结 42236455.2展望 43591参考文献 434293致谢 44第1章绪论1.1课题目的及意义1、目的本课题来源于实际生产，主要解决的问题是拨叉零件的机械加工工艺规程制定及专用夹具设计。随着机械加工技术的发展和满足生产进度的需要，生产中工装、夹具、辅具的应用越来越广。针对不同的产品、不同的尺寸及精度要求，合理地设计工装、夹具、辅具来解决生产问题，是一个合格的工程师的基本要求。2、意义机械制造工艺及夹具毕业设计是对自己所学专业课和自己今后所要从事的工作方向进行的一次综合性训练，也是对自己四年所学的一次检测。（1）学会正确的设计思路、设计构思，掌握工艺设计的一般程序和方法；（2）学会使用技术资料，国家标准，进行设计计算，数据处理的能力；（3）培养独立分析问题、解决问题、理论联系实际的能力；（4）能熟练运用CAD等制图软件来设计零件和绘图；（5）能够运用所学的工艺及夹具的基本理论知识，制定合理的工艺规程，解决工艺尺寸、工件的加紧、定位等问题。毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应训练，从中锻炼自己独立分析问题、解决问题及团队合作精神的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。为实现现代化强国贡献自己的力量。1.2国内外发展动态拨叉件是数控车床加工中最常见的零件，也是工业生产中应用最广泛的零件，其作用主要是限位、导正、止转及定位。数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料一般为灰铸铁HT200。由于应用广泛，一般采用批零生产，传统加工效率低，废品多，因此设计合理的数控加工工艺及编程可以大大提高效率，同时提高精度。国际现状：随着科技的发展和各国对制造业的不断重视，发达国家对于轴类的加工普遍采用开放式通用机床实时动态全闭环模式以FANUC和SINUMERIK为代表的数控系统不断优化，实现高效、高速、高效控制。加工过程中可以自动修正、调节、补偿各项参数。实现CAD/CAM与数控车床的相互配合。在轴类零件的数控加工工艺以及编程中，通过计算机CAPP分析大量信息并进行计算编制文件等，制定最优方案。大大提高轴类的精度要求，同时不断改进优化。通过新材料，以新型刀具为创新研制大量高精尖拨叉件满足不同层次需求。国内现状：针对我国拨叉组合件的加工，近年来已取得显著进步。但多数中小企业以人工加工为主，少数采取半自动化。生产效率低，零件精度低。尤其在高精度方面，因此寿命较低。目前，我国对于拨叉件的加工也有许多好的方法比如间接控制尺寸拨叉加工工艺、双层复合材料拨叉、薄壁件拨叉加工等不断提高拨叉质量，数字化无人值守加工技术等技术也在蓬勃发展。目前，以华中为代表规模化数控系统，大规模集成电路已经大大提高了拨叉件加工水平及精度。通过对先进技术推广以及与计算机的配合使用，数控车床加工的拨叉件质量不断提高，但仍存在核心技术缺乏的现状。因此我们更应该提高对拨叉件数控加工工艺的研究，以此不断提高自身。图1-1车床夹具图1-2铣床夹具1.3主要研究内容和设计思路1、研究内容如图1-1所示是拨叉零件图，中批量生产，完成该零件的机械加工工艺设计及夹具的设计。图1-1拨叉零件2、设计思路调研和查阅资料调研和查阅资料确定拨叉零件的加工工艺和夹具设计方案确定拨叉零件的结构特点和工艺性分析确定夹具设计的要求规范拨叉零件的工艺过程卡片编写定位方案的确定和夹紧方案的确定设计夹具图的草图完成设计图纸，说明书夹具零件图绘制第2章零件分析2.1零件的功用分析题目所给零件是拨叉零件。拨叉是变速箱换挡机构中的一个主要零件，主要起换挡作用。如果拨叉槽口的配合尺寸精度不高时，滑移齿轮就达不到要求的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好地与其他齿轮进行正确有效的啮合，从而影响整个传动系统的工作。拨叉结构设计特点，利用衬套降低摩擦力使换档轻便，利用自锁凹槽提升换档吸入感和提升摘挡力，防止跳档。设计鼓形叉脚提升换档平顺性，同时设计等强度叉脚，避免叉脚因受力变形不一致导致齿套出现倾斜。拨叉实物图如图2-1所示。图2-1拨叉实物图2.2零件的工艺分析从零件图1-1上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有端面、内孔。其中，表面粗糙度要求最高的是左端内孔，公差等级达到级，表面粗糙度为，该孔是拨叉零件主要的设计基准。从表面间的位置精度要求来看，上端面与该孔轴线有垂直度要求。另外需要加工的表面还有中间内孔和螺纹孔、大头内孔和沉孔、叉口内外侧面以及2-内孔、上下两组端面需要加工；大头2-内孔轴线有同轴度要求0.2mm、底面相对于大头内孔轴线有垂直度要求0.02mm。对拨叉零件图进行工艺审核后可进行机械加工工艺规程制定。第3章机械加工工艺规程制定3.1确定生产类型按设计任务书，拨叉零件为中批量生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，毛坯的制造方法及加工余量，部分铸件用金属型；部分锻件用模锻。毛坯精度中等、加工余量中等；机床设备及其布置形式，部分采用通用机床，部分采用专用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式。广泛采用专用夹具，可调夹具。刀具和量具，按零件的产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具。工件的装夹方法，部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹。要求操作工人平均技术水平一般；生产率及成本一般。3.2确定毛坯制造形式由该零件的功用及轴与拨叉配合的使用场合可知，轴与拨叉为间隙配合，存在高频率的相对滑动，要求该拨叉具有较高的耐磨性和较高的强度。所以选择既能满足使用要求，价格又相对低廉的灰铸铁HT200，拨叉零件的内孔由于尺寸较小，铸造成实体。由于该拨叉为成批量生产，查表3-1可知，选择砂型铸造机器造型，铸铁件的公差等级为级。表3-1成批和大量生产铸件的尺寸公差等级方法公差等级CT铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型11-1411-1411-1411-1410-1310-139-1211-1411-14砂型铸造机器造型和壳形8-128-128-128-128-108-107-98-128-12金属型铸造8-108-108-108-107-97-9压力铸造6-84-64-7该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。各待加工表面留加工余量。3.3选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。1.精基准的选择拨叉零件为异形体零件，工件的设计基准是左侧内孔、大头及内孔轴线，若是按照“基准重合”原则应当选择此3个内孔轴线为精基准，另外根据拨叉零件图上下端面与设计基准A、B、C之间有垂直度要求，所以拨叉的上下平面同样可以作为精基准来使用，这时存在由于基准不重合而带来的误差，具体工序具体分析。2.粗基准的选择根据拨叉零件图，左侧内孔、大头及内孔轴线为设计基准，根据“基准先行”原则，应优先加工该内孔，但是加工孔的难度要比加工面的难度大得多，根据“先面后孔”原则应优先加工平面，所以粗基准可以选择拨叉的上面或者下面，上下平面在加工的是后可以选择对方为粗基准，符合“互为基准”原则。3.4选择加工方法1.端面的加工端面的加工方法有很多，可以采用铣削、车削、刨削、磨削、拉削等。拨叉上下端面之间尺寸为，表面粗糙度，相当于级，可以考虑粗铣和粗车，考虑到拨叉零件为异形体零件，采用车削加工方法需要设计专门的车床夹具，并且操作比较麻烦，所以选择铣床采用铣削加工方法进行加工，所选机床为X51立式铣床。2.内孔孔的加工方法有很多，包括钻、扩、铰、镗、拉、磨及铣等。拨叉零件中的所有内孔由于尺寸比较小，毛坯全部铸造成实体，左侧内孔、大头及内孔表面粗糙度要求达到Ra1.6，同时内孔直径要求公差，所以采用钻、扩、铰的工艺路线来加工，螺纹孔采用钻孔、攻丝来完成。3.5制定工艺路线制定工艺路线是工艺人员制订工艺规程时最重要的工作，也是体现工艺师工艺水平的重要方面。其原则是，在合理保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度、表面质量的前提下，尽可能提高生产率，降低生产成本，取得较好的经济效益。制订工艺路线应遵循以下几点：（1）工艺路线的制订是实践性很强的工作，在具体制订时，一定要充分考虑本企业的实际加工条件与能力。（2）工艺师应具备较丰富的实际生产经验，制订机械加工工艺规程过程也是不断积累经验的过程。对于一个零件的加工，虽然可以安排不同的加工路线，但其中只有一条在一定的生产条件下是最佳的，工艺师的任务就是要把这条最佳的线路找出来。（3）制定机械加工工艺规程的发展方向是计算机辅助工艺编制，即CAPP。工艺路线的制订可以利用成组技术、人工智能技术自动进行。拨叉零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床并配以专用夹具。在安排拨叉零件工艺路线的过程中应主要考虑以下几个问题：（1）拨叉表面加工中左侧内孔、大头及内孔的精度最高，并且其轴线为零件设计基准，所有工序安排的目的为保证该孔的加工精度。该孔的加工应该安排在前面，符合“基准先行”原则。（2）尽量选择左侧内孔、大头及内孔轴线为精基准，由于这些内孔轴线为设计基准，这样就可以避免由于“基准不重合”而带来的加工误差。（3）拨叉需要加工的表面有内孔和平面，按照“先面后孔”的原则应该优先安排平面的加工。（4）按照“粗精分离”原则，将表面加工的粗加工和精加工安排在不同的工序中，而不是安排在同一工序的不同工步当中。在制订整体工艺路线时往往要提出两个或多个可行性方案，经过充分的比较、论证，选择其中最佳的一种方案。同时对于选择加工方式及局部工艺路线时，也要拿出不同的方案进行分析。对于拨叉上下端面和各内孔的加工，方案一，优先加工出底部一组平面，再以底部平面为基准加工出上部平面，再以加工出来的平面为精基准加工各内孔，符合“基准先行”原则，并且平面的面积较大，作为精基准定位准确，容易达到孔的加工精度；方案二，将孔的加工安排在优先位置，以加工出来的孔为精基准定位加工上下组平面，由于加工平面比加工内孔要容易，所以该方案虽然可以保证平面与内孔轴线的垂直度要求，但是要求机床设备的性能较高，降低了加工经济型。根据以上分析，选择方案一先加工平面后加工内孔，制定了以下工艺路线：工序号工序名称工序内容10铸造铸造毛坯20时效毛坯进行人工时效处理30铣粗铣两个⌀20上端面40铣粗铣两个⌀20下端面、⌀60下端面50铣精铣两个⌀20下端面、⌀60下端面60铣精铣两个⌀20上端面70铣粗铣叉口内、外侧面80铣精铣叉口内、外侧面90钻钻、扩、铰⌀20，沉孔⌀30100钻钻、扩、铰叉口2-⌀10内孔110钻钻、扩、铰左端⌀10内孔120钻钻中间⌀9.8内孔、沉孔⌀13、攻螺纹M12130钻钻攻左端M6螺纹孔140铣铣12深槽150检验检验关键尺寸160入库成品入库3.6确定加工余量及毛坯尺寸3.6.1确定加工余量该拨叉材料为灰铸铁HT200，屈服强度，抗拉强度，采用砂型铸造机器造型，且为成批生产。查表3-1可知，铸铁件采用砂型铸造机器造型时，铸件尺寸公差为级，此处选为级。按照表3-2选择加工余量为G级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸，按照表3-3可查得各加工表面的加工余量，见表3-4。表3-2成批和大量生产的铸件机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工造型G-KF-HF-HF-HF-HF-HF-HG-KG-K砂型铸造机器造型和壳型F-HE-GE-GE-GE-GE-GE-GF-HF-H金属型D-FD-FD-FD-FD-FD-F压力铸造B-DB-DB-D熔模铸造EEE-E-EEE表3-2成批和大量生产的铸件机械加工余量等级最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK-400.10.10.20.30.40.50.50.711.440630.10.20.30.30.40.50.711.42631000.20.30.40.50.711.422.841001600.30.40.50.81.11.52.23461602500.30.50.711.422.845.582504000.40.70.91.31.42.53.557104006300.50.91.11.52.234691263010000.60.91.21.82.53.5571014100016000.711.422.845.581116160025000.81.11.62.23.24.5691418250040000.91.31.82.53.5571014204000630011.422.845.581116226300100001.11.52.234.569121724表3-3拨叉各加工表面加工余量加工表面单边余量双边余量备注叉口内侧面1.42.8基本尺寸选择84叉口外侧面2.24.4基本尺寸选择104上下端面0.71.4基本尺寸选择62.5零件质量约为8.24kg，加上加工余量，经过估算，毛坯质量约为10kg。3.6.2确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可，所得拨叉的毛坯尺寸见表3-4。表3-4拨叉毛坯尺寸零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸叉口内侧面1.481.2圆整为82叉口外侧面2.2108.4圆整为109上下端面0.767.9圆整为683.6.3确定毛坯尺寸公差查表（铸件尺寸公差数值），查得各铸件加工尺寸公差见表3-5。表3-5拨叉铸件加工尺寸公差毛坯尺寸公差按“对称”标注结果801.8±0.91082.2±1.166.51.8±0.93.6.4绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘出毛坯简图，如图3-1所示。图3-1拨叉毛坯简图3.7工序设计3.7.1选择加工设备与工艺装备1.选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件的加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。选择加工设备要考虑加工经济精度。所谓加工经济精度是指在正常条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。需要指出的是：每一种机床，都有相应的加工经济精度，也就是说任何机床在最经济的情况下的加工精度和表面粗糙度都有一定的范围。若精心操作、细心调整、选择小的切削用量，其加工精度也可以提高，但肯定是耗时费工。如车外圆时经“粗车→半精车→精车”加工的经济精度与表面粗糙度为IT7～IT8，，也就是说，在正常的生产条件下很容易满足此要求。若要一名高技术工人精心操作，也能车出IT6甚至是IT5级的外圆来，但经济上太不划算了。总而言之，最终选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：1）工序30、40、50、60、70、80、140为铣削加工由于拨叉零件外轮廓尺寸不大，所以适合在普通立式铣床上铣削加工，选择X51立式铣床；2）工序90、100、110、120、130钻削加工选择Z525立式钻床，主要技术参数参见Z525立式钻床说明书；2.选择夹具对于成品生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用夹具。对于工序采用专用机床夹具、需要专门设计制造。3.选择刀具在拨叉的加工中，采用了铣、钻、扩、铰、攻等多种加工方式，与之相对应，初选刀具情况如下：（1）铣刀工序30、40、50、60、70、80、140中的平面采用面铣刀和圆柱铣刀来加工，铣削底部平面选择直径80mm面铣刀，铣削叉口侧面选择直径20mm圆柱铣刀。（2）麻花钻、扩孔钻、铰刀以及丝锥从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻头完成加工工序。加工⌀10H7内孔，选择⌀8mm麻花钻、⌀9.8mm扩孔钻以及⌀10mm铰刀；中间孔加工选择⌀9.8mm麻花钻、⌀13mm陈孔钻以及M12丝锥；叉口底部内孔加工选择⌀16mm麻花钻、⌀19.8mm扩孔钻、⌀20mm铰刀以及⌀30mm沉孔钻。4.选择量具选择量具的原则是根据被测量对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率高的量具。量具有通用量具（如游标卡尺、千分尺、比较仪、量块等）和各种专用高效量具，其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质，如内径、外径、深度、角度、几何形状等以及被测工件的特点，如工件的形状、大小、精度、生产类型等。本零件属于成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择。一般根据被测对象的公差带宽度先查得相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值，然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于的量具。二是按照计量器具的测量方法极限误差选择。下面以精车内孔工序为例来说明量具的选择。工序铰孔，尺寸公差（公差等级IT7级），现按计量器具的测量方法极限误差选择量具。1）根据工件公差等级确定精度系数K。查表3-6可知，K=27.5%。表3-6拨叉铸件加工尺寸公差公差等级IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11-16K（%）32.53027.5252015102）求计量器具测量方法的极限误差。。3）选择合适的量具。查表（常用测量工具和测量方法的极限误差）可选择刻度值为0.001毫米的千分尺。在人为需要及条件允许的情况下，可以设计专用量规，以量规的通端和止端测量零件加工的极限偏差，这时可以显著地提高测量的效率。3.7.2确定工序尺寸确定工序尺寸时，对于加工精度要求较低的表面，只需粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下偏差的标准也按照设计规定。当加工表面精度要求较高时，往往要经过数道工序才能达到要求。下面以内孔加工为例计算工序尺寸、余量及确定公差。孔的加工需要经过三道工序，并且定位基准与工序基准重合。由上述可知其总加工余量（双边余量）为5mm，其公差等级为IT7级。参考卧式铣镗床的切削用量和加工精度参数，查表（卧式镗铣床镗削用量）和（卧式镗铣床加工精度）可知，精镗时直径上切削深度为，表面粗糙度为，孔径公差等级H6-H8；半精镗时、，孔径公差等级H8-H9，粗镗时、，孔径公差等级H10-H12。按照上述方法，确定孔的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度，见表3-7。表3-7孔加工工序尺寸及公差加工表面：孔铰孔扩孔钻孔毛坯工序双边余量/mm0.10.94工序尺寸及公差/mm0表面粗糙度/μm1.612.525按照同样的计算方法，计算其他表面工序尺寸及公差。3.8确定切削用量和基本时间切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定方法是先确定背吃刀量、进给量，而后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求和余下的机床功率，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量和背吃刀量，而尽可能选用较高的切削速度。1.工序30（粗铣两个⌀20上端面）切削用量及基本时间的确定本工序为粗铣两个⌀20上端面，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工灰铸铁HT200材料的、，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择X51立式铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）X51立式铣床的功率为大于7.5KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=240min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：根据X51立式铣床的主轴转速表，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。查表得到铣削时的功率计算公式如下式中，X51立式铣床主电机的功率为7.5KW，故所选的切削用量可以采用，所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则2.工序40（粗铣两个⌀20下端面、⌀60下端面）切削用量及基本时间的确定本工序为粗铣两个⌀20下端面、⌀60下端面，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，由于加工灰铸铁HT200材料的、，故选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择X51立式铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）X51立式铣床的功率为大于7.5KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工HT250灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=240min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：根据X51立式铣床的主轴转速表，选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为④校验机床功率。查表得到铣削时的功率计算公式如下式中，X51立式铣床主电机的功率为7.5KW，故所选的切削用量可以采用，所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间当主偏角时当主偏角时则3.工序50（精铣两个⌀20下端面、⌀60下端面）切削用量及基本时间的确定（1）选择切削参数本工序为铣削工序，所选刀具为高速钢端铣刀，铣刀直径，齿数。选择铣刀的基本形状，选前角，后角，已知铣削宽度，铣削深度，机床选择X51立式铣床。ⅰ.确定每齿进给量。查表（高速钢端铣刀、圆柱铣刀和盘铣刀加工时的进给量）X51立式铣床的功率为7.5KW，工艺系统刚性为中等，细齿端铣刀加工钢料的进给量为，现取。ⅱ.选择铣刀磨钝标准及耐用度。查表（铣刀磨钝标准），用高速钢端铣刀加工灰铸铁料铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为0.8mm。铣刀直径，查表（铣刀平均寿命）得到耐用度T=80min。ⅲ.确定切削速度和工作台每分钟进给量。计算公式如下：式中：选择则实际切削速度工作台每分钟进给量为所确定的切削用量为、、、（2）计算基本时间，此处取4.工序90（钻、扩、铰⌀20，沉孔⌀30）切削用量及基本时间的确定（钻孔φ16）①选择钻头。选择高速钢麻花钻头，其直径。钻头的几何形状为：双锥修磨横刃，②选择切削用量ⅰ.决定进给量1）按加工要求决定进给量：查表（高速钢钻头钻孔时的进给量），钻头直径，灰铸铁的强度时，。由于，故应乘孔深修正系数，则2）按钻头强度决定进给量：查表（钻头强度所允许的进给量），当，，钻头强度所允许的进给量3）按机床进给机构强度决定进给量：查表（机床进给机构强度所允许的钻削进给量），当，，机床进给机构允许的轴向力为8830N时，进给量为。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。根据Z525钻床说明书，选择。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来验证。查表（高速钢钻头钻孔时的轴向力），当，，时轴向力。轴向力的修正系数均为1.0，故。根据Z525钻床说明书，机床进给机构允许的轴向力为，由于，故可用。2.决定钻头磨钝标准及寿命。查表（钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及寿命），当时，钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm，寿命T=45min。3.确定切削速度。查表的HT200灰铸铁加工性属5类。查表（高速钢钻头钻碳钢及合金钢时的切削速度），当加工性为第5类，，双横刃磨的钻头，时，。切削速度的修正系数为：，故选择4.检验机床扭矩及功率。查表（高速钢钻头钻钢时的扭矩），当，时，。扭矩的修正系数均为1.0，故。根据Z525立式钻床说明书，当时，。查表（高速钢钻头钻钢时消耗的功率），当当，，，，时，根据机床说明书，。由于,故选择的切削用量可用，即，，计算基本时间：，取扩扩孔φ19.8选择刀具。选择高速钢麻扩孔钻头，其直径。切削参数参照钻孔φ16选择，即，计算切削速度如下计算基本时间：，取铰铰孔φ20选择高速钢铰刀，刀具几何参数前角，后角，齿背倾斜角选择铰刀的磨钝标准0.5mm和寿命T=40min，查表（高速钢铰刀铰孔时的切削用量），当加工材料为钢、硬度中等、铰刀直径、切削深度、进给量，切削速度，取，计算主轴转速参照Z525立式钻床说明书，选择主轴转速为，计算实际切削速度所选取的切削参数为、、计算基本时间，取第4章专用机床夹具设计4.1接受设计任务、明确加工要求本次夹具设计是针对拨叉钻削中间各孔加工。应该考虑到上端面相对于内孔轴线的垂直度要求，加工将达到7级精度，进行加工的时候也需要为后面的精加工作铺垫，由于该零件是大批量生产还应考虑到如何提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量。由零件图样得到本工序的加工要求如下：1.钻孔直径⌀9.8mm；2.内孔尺寸公差为120±0.2mm；3.内孔表面粗糙度为Ra3.2。4.2确定定位方案、选择定位元件涉及工序：钻中间⌀9.8内孔、沉孔⌀13、攻螺纹M12详细的工序图见图4-1图4-1工序简图定位基准的选择：钻中间⌀9.8内孔、沉孔⌀13、攻螺纹M12的这道工序中，对于定位方式的设计应注意工件在夹具中的定位方式应有较高的定位精度，不发生过定位干涉，便于安装工件，为保证工件定位正确，应使工件在空间的自由度都受到限制满足工件的加工要求。分析拨叉零件图选择拨叉下平面、左侧⌀10内圆柱面以及叉口⌀20内圆柱面为基准进行定位。4.3确定夹紧方案、设计夹紧机构当工件的定位方案确定以后，还必须进行夹紧方案和夹紧机构的设计，以保证在切削加工过程中工件的正确位置不会在切削力、重力、惯性力等的作用下发生变化。夹具夹紧装置需要满足以下要求：1）由于夹紧是在定位之后，工件的定位是加工过程中直接保证加工精度的过程，所以夹紧之后工件还需要保证正确的定位位置。2）夹紧力要足够大，要可以抵抗加工过过程中的切削力，工件在加工过程中不可以移动。常见的几种夹紧机构螺旋夹紧机构图4-2螺旋夹紧机构偏心夹紧机构图4-3偏心夹紧机构斜楔夹紧机构图4-4斜楔夹紧机构定心夹紧机构图4-6定心夹紧机构图4-7气动夹紧机构简图本夹具采用的夹紧机构为气动夹紧机构，该机构直接由铰链压板作用在拨叉端面上，夹紧力为气缸提供。工件定位之后，工件夹紧时活塞杆伸出，使得工件的端面与压板的一个端面贴合。活塞杆缩回，工件拆卸；需要加工另外工件，重复以上操作。4.4确定定位元件夹具的定位方法是确定出定位基准面后根据零件表面特征分析来选择定位元件，该工序的定位在基准是拨叉斜面和两个侧面，故可在该基础上进行定位元件的设计。本夹具为铣削专用夹具，采用“六点定位”原理进行定位，其中圆柱销、菱形销和垫板结构如下图所示图4-8圆柱销结构简图图4-9菱形销结构简图图4-10垫板结构简图4.5确定导向方案和选择导向元件本夹具为钻孔加工，采用钻床进行，其中麻花钻需要引导元件，常用的麻花钻需要引导元件为钻套，这里选择快换钻套，其结构简图如图4-11所示。图4-11快换钻套结构简图4.6夹具体的设计由于铸造夹具体工艺性好，可铸出各种复杂形状，且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，在生产中广泛应用，故选用铸造夹具体，材料选用HT200。为使夹具体尺寸稳定，需要进行时效处理，以消除内应力。为了便于夹具体的制造、装配和检验，铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸造出凸台，以减少加工面。另外对于拼装式夹具，在平板上安装各种组成元件，也可以选用精度较高的成型钢板，切割成一定的尺寸作为夹具底板来使用，本次设计的底板如图4-13所示。图4-13夹具体尺寸图4.7夹具精度分析工件定位误差的来源主要有两个方面：（1）由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，常用表示。（2）由于工件的工序基准与定位基准不重合引起的定位误差，称为基准不重合误差，常用表示。在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。因此，计算定位误差首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在加工尺寸方向上的最大变动量即可。工件以两孔一面在两销一面上定位，两孔常用定位元件为圆柱销和削边销，工件在平面上的运动方式有：平移、转动、平移与转动图4-14基准相对位置变化分析1）在两销连线方向上的平移因削边销间隙的增大，平移由圆柱销所在定位副决定2）垂直两销连线方向上的转动图4-15定位误差分析图4-16两孔定位时垂直两孔连线方向尺寸定位误差分析已知：工件以和内孔和零件底面为定位基准。已知零件上两孔中心距为，试设计两定位销尺寸并计算定位误差。①首先确定定位销的中心距和尺寸公差。夹具体中两个定位销的间距基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，两销中心距可取为，在此则两销中心距为②确定圆柱销尺寸及公差圆柱销直径的基本尺寸（最大尺寸）是该定位孔的最小极限尺寸，配合一般按g6或者f7选取。则圆柱销直径为③按相关表格选取削边销的尺寸则、④求出削边销与其配合孔的最小配合间隙其中：：工件上两孔中心距的公差：夹具上两销中心距的公差：圆柱销和与之配合孔的最小间隙：工件上与菱形销配合孔的最小直径削边销与孔的配合取h6，取其公差差为-0.011mm，因此削边销直径为⑤计算定位误差基准移位误差为孔轴配合的最大间隙转角误差为双向转动误差为0.02°4.9绘制夹具装配图，标注有关尺寸及技术要求图4-17钻床夹具装配图第5章总结与展望5.1总结本次毕业设计的过程可以说对我的影响是非常大的，从开始拿到设计题目时的一筹莫展，到毕业设计结束后的运筹帷幄，一路走过来的艰辛真是很难忘记。在这里，我要感谢设计过程中我的指导教师，从最开始的课题下发，到过程中的修改、指导、学习，再到最后的答辩指导，我的指导老师给了我很大的帮助。再次感谢我的指导老师，要是没有你的悉心指导，发现我的问题并指导我改正，也不会有后来我的顺利完成毕业设计。我的这次毕业论文设计时关于零件加工工艺及夹具的设计，通过这个设计，我比较全面完整地综合运用了机械加工工艺及加工夹具的设计方面相关的知识，真正做到了理论联系实际，通过这次设计我能够通过零件的加工要求来设计零件的机械加工工艺规程和加工过程中的夹具设计，同时我还学会了相关专业书籍和工具书的查找，这个过程也对我的机械相关知识做了一个巩固，提高了我的分析问题、解决问题的能力。通过本次机械加工工工艺及夹具的设计我可以比较准确的设计出一个零件的加工工艺规程和指定工艺的加工夹具的设计。这个是我专业知识方面的提升，在态度方面我也得到了一定的提升：学会了一宗独立分析问题和解决问题的态度，一种在遇到困难不言放弃的从容不迫的态度，这些都增强了我以后工作当中的工作信心。5.2展望机械制造工艺夹具的设计涉及到的方面比较多，涵盖的范围比较广，涉及到机械制造、机械设计、机械加工工艺设计以及加工自动化等方面，我这次选择的设计课题是零件的机械加工工工艺设计以及专用夹具的设计，课题所涉及到的内容比较多，主要有零件机械加工工工艺规程的设计、加工参数确定、夹具的设计等等，对学生的要求比较高。虽然我们课堂上是学习了这些知识，但是运用到实践当中这还