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XX大學(xué)
課程設(shè)計(jì)
課 題：
變速叉的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
專 題：
專 業(yè)：
機(jī)械制造及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
指 導(dǎo) 教 師：
完 成 時(shí) 間：
摘 要
本設(shè)計(jì)是基于解放汽車第四速及第五速變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。解放汽車第四速及第五速變速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出端面平面，再以端面平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個(gè)別工序外均用端面平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。大孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個(gè)加工過程均選用通用。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖，因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：解放汽車第四速及第五速變速叉零件；工藝；夾具；
目 錄
摘 要 1
第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
1.1 零件的分析 2
1.1.1 零件的作用 2
1.1.2 零件的工藝分析 2
1.2 解放汽車第四速及第五速變速叉加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 3
1.2.1 孔和平面的加工順序 3
1.2.2 孔系加工方案選擇 3
1.3 解放汽車第四速及第五速變速叉加工定位基準(zhǔn)的選擇 4
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 4
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 4
1.4 解放汽車第四速及第五速變速叉加工主要工序安排 5
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
1.6 毛坯種類的選擇 9
1.7 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 10
1.7.1 機(jī)床選用 10
1.7.2 選擇刀具 10
1.7.3 選擇量具 10
1.8 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10
1.9確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 12
第2章 粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔夾具設(shè)計(jì) 17
2.1問題的提出 17
2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 17
2.3 夾具方案的確定 18
2.4 誤差分析與計(jì)算 20
2.5 切削力及夾緊力的計(jì)算 22
2.6 鏜床夾具的分析 24
2.7 本章小結(jié) 25
總 結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 28
江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
25
第1章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是解放汽車第四速及第五速變速叉。解放汽車第四速及第五速變速叉的主要作用是保證各安裝孔之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此解放汽車第四速及第五速變速叉零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響工作精度、使用性能和壽命。
圖1.1 零件圖
1.1.2 零件的工藝分析
由解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖可知。解放汽車第四速及第五速變速叉零件，它的外表面上有平面需要進(jìn)行加工。Φ82.2mm系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
1.以Φ19mm孔為中心的加工表面.
這組加工表面包括:Φ19mm孔及其倒角,孔上端尺寸為16mm的槽,槽的外側(cè)厚度為10.8mm的兩個(gè)側(cè)面, Φ19mm孔的上端距其中心12mm的兩個(gè)端面,還有孔下端M10的螺紋孔.
2.以Φ82.2mm孔為中心的加工表面.
這組加工表面包括: Φ82.2mm的孔及其倒角, Φ82.2mm的孔的側(cè)面,距M10螺紋孔中心線63.7mm.這兩組加工表面有著一定的位置要求,主要是:Φ82.2mm孔與其外端面垂直度公差為0.1mm.
1.2 解放汽車第四速及第五速變速叉加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該解放汽車第四速及第五速變速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于解放汽車第四速及第五速變速叉來(lái)說(shuō)，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
1.2.1 孔和平面的加工順序
解放汽車第四速及第五速變速叉類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工解放汽車第四速及第五速變速叉上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。解放汽車第四速及第五速變速叉的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
解放汽車第四速及第五速變速叉零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
1.2.2 孔系加工方案選擇
解放汽車第四速及第五速變速叉孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。
根據(jù)解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖所示的解放汽車第四速及第五速變速叉的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機(jī)床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產(chǎn)中，解放汽車第四速及第五速變速叉孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。
采用鏜模可以大大地提高工藝系統(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時(shí)加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機(jī)床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標(biāo)法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時(shí)間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時(shí)，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。
用坐標(biāo)法鏜孔，需要將解放汽車第四速及第五速變速叉孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運(yùn)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。
1.3 解放汽車第四速及第五速變速叉加工定位基準(zhǔn)的選擇
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入解放汽車第四速及第五速變速叉的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以解放汽車第四速及第五速變速叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距端面平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對(duì)位置。
現(xiàn)選取Φ19mm孔的外輪廓不加工面作為粗基準(zhǔn),利用一組共兩個(gè)V形塊夾持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度.
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
從保證解放汽車第四速及第五速變速叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證解放汽車第四速及第五速變速叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從解放汽車第四速及第五速變速叉零件圖分析可知，它的端面平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是解放汽車第四速及第五速變速叉的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c解放汽車第四速及第五速變速叉的主要支承孔系垂直。如果用來(lái)作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算,這在以后還要專門計(jì)算,此處不再重復(fù).
1.4 解放汽車第四速及第五速變速叉加工主要工序安排
對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。解放汽車第四速及第五速變速叉加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工端面平面。第二個(gè)工序是加工定位用的兩個(gè)工藝孔。由于端面平面加工完成后一直到解放汽車第四速及第五速變速叉加工完成為止，除了個(gè)別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，端面面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時(shí)加工出來(lái)。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對(duì)于解放汽車第四速及第五速變速叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實(shí)際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來(lái)加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動(dòng)公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將解放汽車第四速及第五速變速叉加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
工藝路線
工序Ⅰ 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔定位.
工序Ⅱ 粗銑16mm槽的兩側(cè)面,以Φ19mm孔定位.
工序Ⅲ 粗銑距Φ19mm中心12mm的兩個(gè)端面,以Φ19mm孔及16mm槽底為基準(zhǔn).
工序Ⅳ 16mm槽兩端1.5*450倒角.
工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.
工序Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.
工序Ⅶ 攻螺紋M10.
工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.
工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔.
工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔.
工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角
工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面.
工序ⅩⅢ 終檢.
工藝路線二：
工序Ⅰ 粗銑16mm槽,以Φ19mm孔的外輪廓為粗基準(zhǔn)定位,選用XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床及專用夾具.
工序Ⅱ 粗銑16mm槽的兩側(cè)面,以Φ19mm孔的外輪廓以及距槽底32mm的面為基準(zhǔn),選用XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床及專用夾具.
工序Ⅲ 粗銑Φ19mm孔上端兩端面,以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床及專用夾具.
工序Ⅳ 16mm槽1.5*450倒角,選用C620-1車床及專用夾具.
工序Ⅴ 鉆鉸Φ19mm孔并倒角.以Φ19mm孔及端面定位,選用Z5119立式鉆床及專用夾具.
工序Ⅵ 鉆距槽(16mm)12mm底面M10螺紋孔并倒角.以Φ19mm孔及16mm槽底定位,選用Z5119立式鉆床及專用夾具.
工序Ⅶ 攻螺紋M10.
工序Ⅷ 粗銑Φ82.2mm孔的兩端面.以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床及專用夾具.
工序Ⅸ 粗鏜Φ81.7mm孔.以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn),選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序Ⅹ 精鏜Φ82.2mm孔. .以Φ19mm孔及距中心線63.7mm的面為基準(zhǔn),選用T740雙面臥式金剛鏜床及專用夾具.
工序Ⅺ Φ82.2mm孔1*450倒角.選用C620-1型車床及專用夾具.
工序Ⅻ 精銑Φ82.2mm孔的兩端面. 以Φ19mm孔定位,選用XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床及專用夾具.
工序ⅩⅢ 終檢.
上述方案主要是以Φ19mm孔位基準(zhǔn),來(lái)加工16mm槽,M10螺紋,槽的兩側(cè)面,這樣可以修正由于基準(zhǔn)不重合造成的加工誤差,同時(shí)也照顧了加工路線方便的特點(diǎn).
綜合選擇方案：
工
序
號(hào)
工序
名稱
工 序 內(nèi) 容
00
毛坯
采用鍛造的方式獲得毛坯
10
時(shí)
時(shí)效處理
20
銑
粗銑Φ19mm孔兩端面
30
鉆
1、 鉆孔Φ18.5mm（Φ19mm孔底孔）；
2、 鉸孔Φ19mm；
3、 對(duì)Φ19mm孔倒角1*450
40
鏜
粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔；進(jìn)行1X450倒角
50
銑
粗銑、精銑Φ82.2mm孔端面
60
銑
粗銑16mm槽；粗銑16mm槽的兩側(cè)面；1.5*450倒角
70
鉆攻M10
鉆M10螺紋孔并倒角1200；攻螺紋M10；
80
鉗工
去毛刺
90
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)入庫(kù)
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“解放汽車第四速及第五速變速叉”零件材料為20鋼，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。
“變速叉”零件材料為20鋼,毛坯重量約1.5Kg,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),采用鍛錘上合模鍛毛坯.
根據(jù)上述資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1. 16mm槽
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3.1-56,因?yàn)槠涔畹燃?jí)太低,可直接銑.
2. 槽的側(cè)面
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3.1-56,其加工余量Z=2mm.
3. Φ19mm孔的兩個(gè)上端面
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.
4. Φ82.2mm孔的兩側(cè)面,銑削公差-0.22mm.
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3.1-56, 其加工余量Z=2mm.精銑余量:單邊0.7mm(見<<工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表8-31),銑削余量:Z=2.0-0.7=1.3mm,鍛件偏差mm。
由于設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整法加工.因此在計(jì)算最大,最小加工余量時(shí),應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定.
5. Φ19mm孔
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>, 其加工余量2Z=2mm.鉆孔Φ18.5mm,鉸孔Φ19mm.
6. Φ82.2mm孔
參照<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>, 其加工余量2Z=2.5mm.粗鏜Φ81.7mm,精鏜Φ82.2mm.
厚度為8mm的兩端面尺寸加工余量和工序間余量.
毛坯名義尺寸:
8+2*2=12mm
毛坯最大尺寸:
12+1.3*2=14.6mm
毛坯最小尺寸:
12-0.5*2=11mm
粗銑后最大尺寸:
8+0.7*2=9.4mm
粗銑后最小尺寸:
9.4-2*0.22=8.96mm
精銑尺寸與零件尺寸相符,即8mm.
1.6 毛坯種類的選擇
零件材料為20鋼，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
零件機(jī)械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動(dòng)量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀不是很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇鍛造成型。
工件右端面機(jī)加工余量3mm；
工件左端面機(jī)加工余量3mm；
繪制毛坯圖 詳見附圖：毛坯圖
1.7 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
1.7.1 機(jī)床選用
①.工序端面加工是銑加工。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K型銑床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計(jì)工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表４.２-７。
②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
1.7.2 選擇刀具
①.在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金銑刀
②.鉆孔時(shí)選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
1.7.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器的測(cè)量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
1.8 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“連接座” 零件材料為20鋼，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（以后簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，20鋼密度ρ=7.2～7.3（），計(jì)算零件毛坯的重量約為2。
表1-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鍛造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊(cè)》表3.1-19 特種鍛造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鍛造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表1-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
鍛造方法
公差等級(jí)CT
灰鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鍛造
7~9
熔模鍛造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級(jí)為7級(jí)。
1-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級(jí)CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級(jí)為8級(jí)的公差數(shù)值為1.8。
表1-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級(jí) 6
澆注時(shí)位置
>190~250
6.0
4.0
端面、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時(shí)位置處于端面面的機(jī)械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
1.9確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序20 粗銑Φ19mm孔兩端面
機(jī)床：銑床X6132
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
齒
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定V=27m/min。
采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。
工序30 鉆鉸Φ19mm孔,并倒角1*45兩端.
1.鉆孔Φ18.5mm
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
,V=17m/min.
采用高速鋼鉆頭,
2.鉸孔Φ19mm.
采用高速鋼絞刀,V=14.7m/min.
3. Φ19mm孔倒角1*45兩端.
采用900锪鉆,為縮短輔助時(shí)間,取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速與鉸孔相同.
工序40粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔；進(jìn)行1X450倒角
機(jī)床：鏜床T68
刀具：高速鋼刀具
（1） 粗鏜Φ81.7mm孔
采用雙刃鏜刀,V=40m/min.
(2) 精鏜Φ82.2mm孔.
V=35m/min
(3) Φ82.2mm孔1*45度倒角.
V=16m/min
工序50 粗銑、精銑Φ82.2mm孔端面
(1) 粗銑Φ82.2mm孔端面.
機(jī)床：XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
采用高速鋼圓柱銑刀,,Z=10,V=20m/min
(2) 精銑Φ82.2mm孔的兩端面
機(jī)床：XA6132型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
齒
采用高速鋼圓柱銑刀,V=31m/min.
工序60 粗銑16mm槽；粗銑16mm槽的兩側(cè)面；1.5*450倒角
（1） 粗銑16mm槽,保證尺寸16mm.
fz=0.06mm/齒
切削速度:參考有關(guān)手冊(cè),V=22.8m/min.
采用W18Cr4V立銑刀,dw=16mm,Z=3,則:
ns===454r/min
fm=fzznw=0.06*3*420=75.6mm/min
（2） 粗銑16mm槽兩側(cè)面。
齒
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，V=27m/min。
采用高速鋼三面刃圓盤銑刀，，Z=10。
工序70 鉆M10螺紋孔并倒角1200；攻螺紋M10；
(1)鉆M10螺紋孔并倒角1200
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
采用麻花鉆,V=20m/min.
（2） 攻螺紋M10.
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金絲錐
V=6m/min
第2章 粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔夾具設(shè)計(jì)
為了達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。在加工粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，雖然該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但是由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點(diǎn)。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。
2.1問題的提出
利用本夾具主要用來(lái)粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線對(duì)底孔有位置度公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.2 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔的軸線與底孔有位置度要求，在對(duì)孔進(jìn)行加工前，小頭孔進(jìn)行了粗、精加工。因此，選底孔為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來(lái)滿足位置度公差要求。
粗鏜、精鏜Φ82.2mm孔的軸線間有位置公差，選擇小頭孔左端面為定位基準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)鏜模，從而滿足孔軸線間的位置度公差要求。工件定位用小頭孔、大頭孔端面和大頭孔的側(cè)面定位來(lái)定位。
如圖5.1：
圖5.1 鏜孔定位
2.3 夾具方案的確定
設(shè)計(jì)專用夾具的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，應(yīng)該使所設(shè)計(jì)的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設(shè)計(jì)了兩個(gè)夾具方案以供選擇，其方案如下：
（1）夾具設(shè)計(jì)方案一
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇小頭孔用長(zhǎng)心軸定位，以大小頭孔的左端面為定位面，并在大頭孔的下方用一檔銷定位，以實(shí)現(xiàn)典型的一面兩銷定位。在大小頭孔之間用一個(gè)移動(dòng)壓板壓在連接板上，實(shí)現(xiàn)夾緊。并選用固定鏜套作為刀具的導(dǎo)向裝置。
（2）夾具設(shè)計(jì)方案二
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經(jīng)加工過。在小頭孔用一長(zhǎng)銷定位，以小頭孔的左端面作為定位面，在大頭孔下方用一定位塊作為檔銷以實(shí)現(xiàn)一面兩銷定位。在小頭孔的心軸右端用一個(gè)帶肩的螺母和開口墊圈作為壓緊，在加工處用一輔助支撐以抵消加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力。
（3）方案的比較分析
上述兩個(gè)夾具方案的特點(diǎn)在于：它們都采用了典型的一面兩銷定位，它們的不同之處在于，方案一是以兩個(gè)平面同時(shí)作為一個(gè)定位面，采用移動(dòng)壓板作為夾緊機(jī)構(gòu)。方案二是以定位環(huán)作為定位面，在心軸上加一個(gè)螺母進(jìn)行了夾緊，在加工處用一螺釘作為輔助支撐。通過對(duì)它們的比較方案一以兩個(gè)不同的平面同時(shí)作為定位面，如果那兩個(gè)平面在加工的時(shí)候，出現(xiàn)了加工誤差，則在以這兩個(gè)面作為定位面進(jìn)行孔的加工會(huì)出現(xiàn)受力不均的情況，使工件受較大的外力而變形。而方案二用一個(gè)定位環(huán)作為定位面就解決了這個(gè)問題，因此，我選擇方案二作為加工本工序的專用夾具。
如圖5.2：
圖5.2 夾具方案
2.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以兩個(gè)平面定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無(wú)徑向間隙,也即這時(shí)不存在徑向基準(zhǔn)位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當(dāng)?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，根據(jù)心軸放置位置的不同，有不同情況。在設(shè)計(jì)中，是將心軸水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此，有徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下，定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸母線接觸。故此時(shí)的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅在Z軸方向，且向下。
如圖5.3：
圖5.3 定位分析
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：
（式5.1）
式中 ——定位副間的最小配合間隙；
——工件圓孔直徑公差；
——心軸外圓直徑公差，
由（式5.1）
可知，
（1）夾緊誤差： （式5.2）
其中接觸變形位移值：
（式5.3）
（2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過
（3） 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.5 切削力及夾緊力的計(jì)算
鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀）
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
圓周切削分力公式： （式5.4）
式中 ——圓周切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。
式中
（式5.5）
式中 ——考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)；
——考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。
查參考文獻(xiàn)[10]表得： 取
由參考文獻(xiàn)[10]表可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ： （式5.6）
式中 ——徑向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ： （式5.7）
式中 ——軸向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數(shù)；
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
（式5.8）
式中 ——實(shí)際所需夾緊力；
——在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力；
——安全系數(shù)。
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，
（式5.9）
式中 ——加工性質(zhì)；
——刀具鈍化程度；
——切削特點(diǎn)；
——夾緊力的穩(wěn)定性；
——手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置；
——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況。
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[10]表可得： 粗鏜：代入（式5.9）得
所以，由（式5.8）有：
精鏜：代入（式5.9）得
所以，有：
鏜削產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。
查表可得：
所以， （式5.10）
因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產(chǎn)生的夾緊力，所以，，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。
鏜削產(chǎn)生的徑向切削分力為
由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于F。
鏜削產(chǎn)生的軸向切削分力為
由于有輔助支承和定位環(huán)作為軸向分力的支承，它所產(chǎn)生的支承力。
由上面的計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，滿足設(shè)計(jì)要求。
2.6 鏜床夾具的分析
用鏜模鏜孔時(shí),工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響,而由鏜模的精度來(lái)保證。機(jī)床的主軸和鏜桿采用浮動(dòng)聯(lián)接,機(jī)床只是提供鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力。鏜模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時(shí)鏜桿的剛度。因此以加工情況設(shè)置導(dǎo)向使鏜桿獲得高的支承剛度。
鏜桿在鏜模中只有一個(gè)位于刀具前面或后面的鏜套導(dǎo)向。這時(shí)鏜桿與機(jī)床主軸采用剛性聯(lián)接，鏜桿的一端直接插入機(jī)床主軸的莫式錐孔中，并使鏜套的軸線與主軸軸線重合。這項(xiàng)調(diào)整比較困難，機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度會(huì)影響鏜孔精度。因此，只適用于小孔和短孔。
采用雙支承導(dǎo)向的鏜模。鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)聯(lián)接。所鏜的孔的位置精度主要取決于鏜模架上鏜套的位置精度，因此兩鏜套的同軸度要求很高。
在本設(shè)計(jì)中，由于鏜的空的直徑比較的大為的，因此，在設(shè)計(jì)鏜模時(shí)，采用雙支承導(dǎo)向的鏜模。
固定鏜套的支架稱為鏜模架，一般用鑄鐵鑄造。鏜模應(yīng)設(shè)計(jì)成單獨(dú)體不要設(shè)計(jì)與夾具底座設(shè)計(jì)成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。這樣便于制造，更重要的是有利于位置精度的獲得及避免其他因素對(duì)鏜模架精度的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意剛度設(shè)計(jì)。鏜模架用螺釘和銷釘固定在夾具底座上，并保證有足夠的接觸剛度，螺釘?shù)闹睆?、?shù)量、分布要合理。
鏜模架不宜用焊接結(jié)構(gòu)，以避免內(nèi)應(yīng)力引起蠕變而失去精度。還要注意，不允許鏜模架承受夾緊反力。
其鏜模架如下圖5.4：
圖5.4 鏜模架
2.7 本章小結(jié)
通過本工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)，使我對(duì)鏜夾具有了較大的認(rèn)識(shí)，對(duì)鏜床夾具的特點(diǎn)及主要類型有了深刻的了解。在這個(gè)設(shè)計(jì)中所主要保證的精度是Φ82.2mm孔精度和它的位置度要求，通過對(duì)孔的精度進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了兩套定位方案進(jìn)行了誤差的分析，選擇比較的好進(jìn)行了下一步的夾具設(shè)計(jì)。本套夾具的定位主要是一面兩銷定位，用心軸限制了四個(gè)自由度，一個(gè)檔銷限制了一個(gè)自由度，定位環(huán)限制了一軸向移動(dòng)。通過用一面兩銷定位，既保證了零件的加工精度，零件的裝夾也相當(dāng)?shù)姆奖?。而且專用夾具的結(jié)構(gòu)，夾緊又相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，對(duì)設(shè)計(jì)帶來(lái)了最大的方便，又降低了工件生產(chǎn)成本。
總 結(jié)
加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。
完成了本次設(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。
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