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機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 10 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 粗銑拔叉頭兩端面 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式銑床 X51 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 10 1 2 粗銑左端面 粗銑右端面 高速鋼套式面銑刀 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 游標卡尺 24 24 1 1 2 2 0.08 0.08 380 380 47.7 47.7 0．13 0．13 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 20 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 粗鏜、半精鏜、倒角孔 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式銑床 X51 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 20 1 2 3 粗鏜孔 半精鏜孔 倒角1x45° 高速鋼鏜刀高速鋼鏜刀 卡尺 錐柄圓柱塞規(guī) 70 70 1 1 1 1 1.5 0.5 1 0.8 0.8 0.2 1225 490 38.46 20 0.18 0.77 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 30 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 銑撥叉腳兩端面 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式銑床 X51 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 30 1 2 粗銑撥叉腳左端面B 粗銑撥叉腳右端面C 高速鋼套式面銑刀 高速鋼套式面銑刀 游標卡尺 游標卡尺 18 18 1 1 2 2 0.08 0.08 380 380 47.7 47.7 0.26 0.26 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 40 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 銑撥叉腳內表面 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式銑床 X51 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 40 1 2 粗銑撥叉腳左內端面 粗銑撥叉腳右內端面 高速直齒三面刃銑刀 高速直齒三面刃銑刀 游標卡尺 游標卡尺 18 18 1 1 2 2 0.08 0.08 210 210 44.8 44.8 0.09 0.09 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 50 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 銑兩耳內表面 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式銑床 X51 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 50 1 2 粗銑兩耳內左端面 粗銑兩耳內右端面 高速直齒三面刃銑刀 高速直齒三面刃銑刀 游標卡尺 游標卡尺 14 14 1 1 2 2 0.08 0.08 210 210 44.8 44.8 0.124 0.124 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 60 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 鉆孔 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 立式鉆床 Z525 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 60 1 鉆孔，去毛刺 麻花鉆 游標卡尺錐柄圓柱塞規(guī) 43 1 43 0.20 680 18.58 0.18 機械設計制造及其自動化 械 加 工 工 序 卡 片 生產類型 大批生產 工序號 70 零件名稱 副變速撥叉 零件號 零件重量 kg 同時加工零件數 1 材 料 牌 號 毛 坯 型 式 工序名 KTH350-10 鑄件 設 備 夾具和輔助工具 名 稱 型 號 專用 夾具 鉗工臺 工 序 工 步 工步說明 刀 具 量 具 走刀 長度 （mm） 走刀 次數 切削 深度(mm) 進給量(mm/n) 主軸轉速（r/min） 切削 速度(m/min) 基本工時min 70 1 2 3 4 去毛刺 校正撥叉腳 清洗 終檢 銼子 手錘 塞規(guī) 百分尺 卡尺等 中北大學課程設計說明書 目 錄 1零件的工藝分析及生產類型的確定…………………………………… 1 1.1零件的作用………………………………………………………………… 1 1.2零件的工藝分析…………………………………………………………… 1 1.3確定零件的生產類型……………………………………………………… 1 2確定毛胚類型繪制毛胚簡圖……………………………………………… 1 2.1選擇毛胚…………………………………………………………………… 1 2.2確定毛胚尺寸和機加工余量……………………………………………… 1 2.3鑄件毛胚圖………………………………………………………………… 2 3工藝規(guī)程設計………………………………………………………………… 2 3.1定位基準的選擇…………………………………………………………… 2 3.2擬定工藝路線……………………………………………………………… 4 3.3加工設備及工藝裝備的選用……………………………………………… 6 3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定……………………………………… 7 3.5確立切削用量及基本工時………………………………………………… 8 4專用鉆床夾具設計………………………………………………………… 13 4.1 夾具設計任務…………………………………………………………… 13 4.2 擬定鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖……………………………… 14 4.3 繪制夾具裝配總圖……………………………………………………… 14 4.4 夾具裝配圖上標注尺寸，定位誤差分析……………………………… 15 課程設計總結………………………………………………………………… 17 參考文獻……………………………………………………………………… 17 1零件的工藝分析及生產類型的確定 1.1零件的作用 副變速撥叉是變速箱換擋機構中的一個重要零件。撥叉頭以孔套在變速叉軸上，并用銷釘經孔與變速叉軸連接，撥叉腳則夾在雙聯變換齒輪的槽中。當需要變速時，操作變速桿，變速操作機構就通過撥叉頭部的操作槽帶動撥叉與變速撥叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動雙聯變換齒輪在花鍵軸上滑動以改換檔位。 1.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為KTH350-10該材料具有一定的強度、剛度和韌性，易于鍛造、鑄造加工。 該零件形狀特殊，結構一般復雜，屬叉桿類零件。撥叉腳兩端面、變速叉軸孔和兩耳內表面是重要工作表面，其他表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求，而主要加工表面雖然加工精度相對較高，但也可以再正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 該零件的主要加工表面為撥叉腳兩端面、變速叉軸孔和鎖銷孔，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 1.3確定零件的生產類型 按照教學要求，該副變速撥叉的生產類型為大批量生產。 2確定毛胚類型繪制毛胚簡圖 2.1選擇毛胚 根據零件材料為KTH350-10，零件結構一般復雜，生產類型為大批量生產，確定毛胚為鑄件。毛胚的鑄造方法選用砂型機器造型，由于孔需鑄出，故還應安放型芯，此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。 2.2確定毛胚尺寸和機加工余量 1. 鑄件尺寸公差等級 根據鑄件采用砂型機器造型，材料為可鍛黑鑄鐵，其加工表面的鑄造尺寸精度等級由《機械制造技術基礎課程設計（高等教育版）》（以下簡稱參考一）表2.8查得加工余量等級為G，鑄件尺寸公差等級為CT8-CT10，取CT8。 2. 鑄件機械加工余量 由參考一表2.7，2.8，2.11確定零件各面加工余量及毛胚尺寸如下表： 主要毛胚尺寸 加工表面 兩件尺寸 加工余量 毛胚尺寸 公差CT 撥叉頭孔 14mm 雙側余量一半 2.0mm 10mm 1.0mm 兩耳內表面 14mm 雙側余量一半 2.0mm 10mm 1.0mm 撥叉腳兩端面 6mm 雙側余量一半 2.0mm 10mm 1.0mm 撥叉腳內表面 40mm 雙側余量一半 2.0mm 36mm 1.0mm 撥叉頭左右端面 70mm 雙側余量一半 2.0mm 74mm 1.0mm 2.3鑄件毛胚圖 零件毛胚圖一般包括鑄造毛胚形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根位置、工藝基準及其他有關技術要求等。根據主要毛胚尺寸，該鑄件毛胚圖如下圖（一）圖（二）所示 3工藝規(guī)程設計 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1. 精基準的選擇 叉軸孔的軸線是撥叉腳兩端面和兩耳內表面的設計基準，撥叉頭左端面是撥叉軸方向上的設計基準。選用叉軸孔的軸線和撥叉頭左端面做精基準定位加工撥叉腳兩端面和兩耳內表面，實現了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。另外，由于撥叉 圖（一） 圖（二） 件剛性較差，受力易產生變形，選用撥叉頭左端面做精基準，夾緊力作用在撥叉頭的右端面上，可避免在機械加工中產生夾緊變形，加緊穩(wěn)定可靠。 2. 粗基準的選擇 選擇變速叉軸孔的外圓面和撥叉頭右端面做粗基準。采用的外圓面定位內孔可保證孔的壁厚均勻；采用撥叉頭右端面做粗基準加工左端面，可以為后續(xù)準備好精基準。 3.2擬定工藝路線 工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的總體布局，包括確定加工方法劃分加工階段決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及安排熱處理、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。他不但影響加工的質量和效率，而且影響工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。 因此擬定工藝路線是制定工藝規(guī)程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案。 1. 表面加工方法的確定 根據零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，查參考一表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；查參考一表2.24孔加工方案的經濟精度和表面粗糙度，確定變速副撥叉零件各表面的加工方法，如下表所示： 各表面加工方案 加工表面 尺寸及偏差/mm 尺寸精度等級 表面粗糙度/ 加工方案 撥叉頭孔 IT9 3.2 粗鏜-半精鏜 兩耳內表面 IT13 12.5 粗銑 撥叉腳兩端面 IT12 6.3 粗銑 撥叉腳內表面 IT12 12.5 粗銑 撥叉頭左端面 70 IT12 25 粗銑 撥叉頭右端面 70 IT12 25 粗銑 鎖銷孔 IT12 25 鉆 2.加工階段的劃分 該副變速撥叉加工質量較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準（撥叉頭左端面和叉軸孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑撥叉頭右端面、兩耳內表面、撥叉腳兩端面、撥叉腳內表面。在半精加工階段，完成撥叉頭孔的鏜和軸銷孔的鉆加工。 3. 工序的集中與分散 選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 4. 工序順序的安排 （1）機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——撥叉頭左端面和叉軸孔；遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——叉軸孔和撥叉腳兩端面，后加工次要表面——兩耳內表面、撥叉腳兩內表面；遵循“先面后孔”原則，先加工撥叉頭端面再加工叉軸孔，先加工兩耳內表面再鉆銷軸孔。由此初擬定副變速撥叉機械加工工序安排，如下： 副變速撥叉機械加工工序安排（初擬） 工序號 工序內容 簡要說明 10 粗銑撥叉頭兩端面 “先基準后其他” 20 粗鏜、半粗鏜孔（主要表面） “先面后孔”“先主后次” 30 銑撥叉腳兩端面（主要表面） “先主后次” 40 銑撥叉腳內表面（次要表面） “先主后次” 工序號 工序內容 簡要說明 50 銑兩耳內表面（次要表面） “先主后次” 60 鉆孔（次要表面） “先面后孔” （2）輔助工序 在鏜孔后應安排倒角，在鉆孔完成后應安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該變速副撥叉工序的安排順序為：基準加工——主要表面加工——次要表面加工。 5. 確定工藝路線圖 在綜合考慮工藝順序安排原則的基礎上，擬定撥叉的機械加工工藝路線，見下圖： 變速副撥叉機械加工工藝路線（修改后） 工序號 工序內容 定位基準 10 粗銑撥叉頭兩端面 端面、mm孔、撥叉腳內表面 20 粗鏜、半粗鏜、倒角孔 右端面、mm、撥叉腳內表面 30 銑撥叉腳兩端面 左端面、mm 40 銑撥叉腳內表面 左端面、mm、撥叉腳內表面 50 銑兩耳內表面 左端面、mm、撥叉腳內表面 60 鉆孔 左端面、mm、撥叉腳內表面 70 去毛刺 80 校正撥叉腳 90 清洗 100 終檢 3.3加工設備及工藝裝備的選用 機床和工藝裝備的選擇應在滿足零件加工工藝的需要和可靠地保證零件加工質量的前提下，與生產批量和生產節(jié)拍相適應，并應優(yōu)先考慮采用標準化的工藝裝備和充分利用現有條件，以降低生產準備費用。 副變速撥叉的生產類型為大批生產，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備，所選用的夾具均為專用夾具。根據參考一表3.6立式銑床各種型號及主要參數、表4.16銑刀的種類用途、表4.2孔加工刀具的類型及應用、表4.38游標卡尺，各工序加工設備及工藝裝備的選用見下表： 加工設備及工藝裝備 工序號 工序內容 加工設備 工藝裝備 10 粗銑撥叉頭兩端面 立式銑床X51 高速鋼套式銑刀、游標卡尺 20 粗鏜、半粗鏜、倒角孔 立式銑床X51 鏜刀、卡尺、錐柄圓柱塞規(guī) 30 銑撥叉腳兩端面 立式銑床X51 高速鋼套式銑刀、游標卡尺 40 銑撥叉腳內表面 立式銑床X51 高速直齒三面刃銑刀、游標卡尺 50 銑兩耳內表面 立式銑床X51 高速直齒三面刃銑刀、游標卡尺 60 鉆孔 立式鉆床Z525 麻花鉆、游標卡尺、錐柄圓柱塞規(guī) 70 去毛刺 鉗工臺 80 校正撥叉腳 鉗工臺 手錘 90 清洗 清洗機 100 終檢 塞規(guī)、百分尺、卡尺等 3.4加工余量、工序尺寸和公差的確定 1.工序10——粗銑撥叉頭兩端面 以右端面定位，粗銑左端面，銑削量2mm，以左端面定位，粗銑右端面，銑削量為2mm。 2. 工序20——粗鏜、半粗鏜孔 鑄造后雙側余量一半為2mm，粗鏜雙側余量3mm，半精鏜雙側余量1mm。 3. 工序30——銑撥叉腳兩端面 鑄造后雙側余量一半為2mm粗銑雙側余量4mm。 4.工序40——銑撥叉腳內表面 鑄造后雙側余量一半為2mm粗銑雙側余量4mm。 5.工序50——銑兩耳內表面 鑄造后雙側余量一半為2mm粗銑雙側余量4mm。 6. 工序60——鉆孔 一次鉆孔。 3.5確立切削用量及基本工時 1.工序10——粗銑撥叉頭兩端面 該工序分兩個公步，公步1是以右端面定位，粗銑左端面；工步2是以左端面定位，粗銑右端面，它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。 （1）背吃刀量 由于切削量較小，故選擇 ==2mm。一次走刀即可完成。 （2）進給量 X51型立式銑床功率為4.5KW，查參考一表5.8高速鋼套式面銑刀粗銑平面進給量，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進給量取為0.08mm/z。 （3）銑削速度 由本工序采用高速鋼整體銑刀、=40mm，齒數=12。查參考一表5.8高速鋼整體銑刀銑削速度，確定銑削速度=44.9m/min，則 ==357.3r/min 由本工序采用X51型立式銑床，查參考一表3.6，取轉速=380r/min，故實際切削速度 ==47.7m/min 當=380r/min時，工作臺的每分鐘進給量==364.8mm/min 也可根據參考一表3.7查得機床的進給量為300mm/min。 （4）基本工時 由于該工序包括兩個工步，每個工步的基本加工時間計算查參考一表5.41銑削基本時間計算，。確定=14mm,=2mm，=24mm；則該工序的基本時間為 ， 則該工序基本工時為16s。 2.工序20——粗鏜、半粗鏜、倒角孔 該工序分為三個工步： （1）粗鏜孔工步 取背吃刀量=1.5mm，查參考一表5.57高速鋼鏜刀鏜孔的切削用量得，切削速度取=35m/min,進給量取=0.8mm/r,則 = =1114r/min 由本工序采用X51立式銑床，取轉速 =1225r/min,故實際切削速度為 =m/min=38.46m/min （2）半鏜孔工步 取背吃刀量=0.5，查參考一表5.57高速鋼鏜刀鏜孔的切削用量得，切削速度去=20m/min，進給量取0.2mm/r,則 ==490r/min 又本工序采用X51立式銑床，取轉速=490r/min,故實際切削速度為=20m/min。 （4）基本工時 由參考一表5.37鏜孔基本時間的計算，因此粗鏜工步基本工時為11s，半精鏜工步基本工時為46s。 3. 工序30——銑撥叉腳兩端面 該工序分兩個公步，公步1是粗銑撥叉腳左端面；工步2是粗銑撥叉腳右端面。它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。 （1）背吃刀量 由于切削量較小，故選擇 ==2mm。一次走刀即可完成。 （2）進給量 X51型立式銑床功率為4.5KW，查參考一表5.8高速鋼套式面銑刀粗銑平面進給量，按機床、工件、夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進給量取為0.08mm/z。 （3）銑削速度 由本工序采用高速鋼整體銑刀、=40mm，齒數=12。查參考一表5.8高速鋼整體銑刀銑削速度，確定銑削速度=44.9m/min，則 ==357.3r/min 由本工序采用X51型立式銑床，查參考一表3.6，取轉速=380r/min，故實際切削速度 ==47.7m/min 當=380r/min時，工作臺的每分鐘進給量==364.8mm/min 也可根據參考一表3.7查得機床的進給量為300mm/min。 （4）基本工時 由于該工序包括兩個工步，每個工步的基本加工時間計算查參考一表5.41銑削基本時間計算，，確定=14mm,=2mm，=62mm；則該工步的基本時間為，該工序基本工時為32s。 4. 工序40——銑撥叉腳內表面 該工序分兩個公步，公步1是粗銑撥叉腳左內表面；工步2是粗銑撥叉腳右內表面，它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。 （1）背吃刀量 由于切削量較小，故選擇 ==2mm。一次走刀即可完成。 （2）進給量、銑削速度 X51型立式銑床功率為4.5KW，查《機械加工工藝人員手冊（第三版）》下文簡稱參考二表14-77高速鋼整體三面刃銑刀銑平面及凸臺的切屑速度采用直齒三面刃銑刀、=68mm，齒數=16，每齒進給量=0.08mm,銑削速度=49m/min，則 ==229.5r/min 由本工序采用X51型立式銑床，查參考一表3.6，取轉速=210r/min，故實際切削速度 ==44.8m/min 當=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量==268.8mm/min 也可根據參考一表3.7查得機床的進給量為250mm/min。 （3）基本工時 由于該工序包括兩個工步，它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的，所以兩工步基本工時也相同。偏角，查參考一表5.41銑削基本時間計算，，，確定=14mm,=2mm，=6mm；則每個工步工序的基本時間為 ，該工序基本工時為10s。 5. 工序40——銑兩耳內表面 該工序分兩個公步，工步一是粗銑左耳內表面，工步二是粗銑右耳內表面，由于它們的機械加工余量，粗糙度要氣相同，因此它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的。 （1）背吃刀量 由于切削量較小，故選擇 ==2mm。一次走刀即可完成。 （2）進給量、銑削速度 X51型立式銑床功率為4.5KW，查《機械加工工藝人員手冊（第三版）》下文簡稱參考二表14-77高速鋼整體三面刃銑刀銑平面及凸臺的切屑速度采用直齒三面刃銑刀、=68mm，齒數=16，每齒進給量=0.08mm,銑削速度=49m/min，則 ==229.5r/min 由本工序采用X51型立式銑床，查參考一表3.6，取轉速=210r/min，故實際切削速度 ==44.8m/min 當=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量==268.8mm/min 也可根據參考一表3.7查得機床的進給量為250mm/min。 （3）基本工時 由于該工序包括兩個工步，它們所選用的背吃刀量、切削速度和進給量是一樣的，所以兩工步基本工時也相同。偏角，查參考一表5.41銑削基本時間計算，，，確定=14mm,=2mm，=15mm；則每個工步工序的基本時間為 ，該工序基本工時為16s。 6.鉆孔 （1）切削用量 由工件材料為KTH350-10、孔mm、查參考二表10-22麻花鉆，選定直徑的麻花鉆，查參考一表5.19高速鋼麻花鉆鉆削碳鋼的切削用量得，切削速度=20m/min，進給量=0.20mm/r，取=8.7mm，則 =r/min=732.1r/min 由本工序采用Z525型立式鉆床，由表3.17得，轉速=680r/min，故實際切削速度為 ==18.58m/min （2）基本工時 由參考一表5.39，工步，則該工序的基本時間為 第3章 鉆Φ14㎜工序夾具設計 3.1 任務的提出 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具 經過與指導老師協商，決定設計工序——鉆孔的立式鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為高速鋼麻花鉆頭，來對工件進行加工。 本夾具主要用來鉆Φ14㎜，由于采用高速鋼麻花鉆頭，一次切削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度． 3.2 定位方案及定位裝置的設計計算 3.2.1定位方案的確定 根據加工工序及零件圖可知，要加工Φ14㎜，要確保所加工的孔和毛坯圓柱的同軸度問題，即定心。 在垂直于加工方向上，不能產生移動和轉動。沿加工方向上，由于Φ40外圓有一部分與肋板相交，不為規(guī)則外圓柱面，形狀特殊，所以也得限制其沿加工方向的移動和轉動。最終采取的定位方位為工件以Φ40外圓柱面和端面A定位基準，在V形塊和支撐板上實現五點定位。用快速螺旋夾緊機構推動V形塊壓頭夾緊工件。滿足六點定位原理，限制了工件6個自由度，屬于完全定位。 3.2.2定位元件及裝置設計 定位元件的選擇，包括其結構尺寸形狀及布置形式等，主要決定于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用狀況。 根據加工工序和零件圖可知，以外圓柱面定位采用固定V形塊，其對中性好，能使工件的定位基準軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響，并且安裝方便。選用活動V形塊，可用于夾緊機構中，起到取消一個自由度的作用。用支承板對端面A底面定位。支承板用螺釘緊固在夾具體上。但考慮到加工工序，采用兩塊扇形支承板同心相對固定。裝配后，應磨平工作表面，以保證等高性。 3.2.3定位誤差的分析計算 使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。由于工件定位所造成的加工表面相對其工序基準的位置誤差成為定位誤差。在加工時，夾具相對刀具及切削成形運動的位置，經調定后不再變動，因此可以認為加工表面的位置是固定的。在這種情況下，加工表面對其工序基準的位置誤差，必然是工序基準的位置變動所起的。所以，定位誤差也就是工件定位時工序基準（一批工件的）沿加工要求方向上的位置的最大變動量，即工序基準位置的最大變動量在加工尺寸方向上的投影。 根據《金屬切削機床夾具設計手冊》表3-1,“V形塊的尺寸及定位誤差的計算”可知，常用的V形塊工作角度為90°。 由定位誤差公式 （其中D—定位圓直徑的中間尺寸，d—定位圓直徑的最小值） 得㎜ 3.3 引導元件設計 引導裝置是在鉆、鏜類機床上加工孔和孔系時做刀具導向用。借助于引導元件可提高被加工孔的幾何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。應此選擇可換鉆套，其便于磨損后快速更換。根據《機床夾具設計手冊》圖2-1-46可知可換鉆套具體參數。 3.4 夾緊方案及裝置的設計計算 3.4.1夾緊方案的確定 為了保證在切削力、離心力、慣性力等外力的作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。通過活動V形塊連接到快速螺旋夾具機構上，可是工件保持既定位置，即在切削力的作用下，工件不應離開定位支承。 3.4.2夾緊力大小的分析計算 根據《機床夾具設計手冊》表1-2-7可知，用高速鋼刀具鉆削材料為灰鑄鐵（190HBS）直徑為Φ14㎜的孔的切削力計算公式為 切削扭矩計算公式為 —鉆頭直徑，14㎜ —每轉進給量,0.81㎜/r —修正系數，0.9 計算出， 根據《機床夾具設計手冊》表1-2-11可知，工件以外圓定位中，V形塊定位V形塊夾緊的實際所需夾緊力計算公式為 防止工件轉動： 防止工件移動： —安全系數，（,,其余為1.0） —工件與V形塊間的圓周方向摩擦系數，查表1-2-12取0.2 —工件與V形塊間的軸向摩擦系數, 查表1-2-12取0.2 °， 經過計算可知， 防止工件轉動： 防止工件移動： 3.4.3夾緊機構及裝置設計 由于需選用結構簡單，夾緊可靠，通用性大的夾緊機構，初選快速螺旋夾緊機構。其可以克服螺旋夾緊機構動作慢、效率低的缺點?？焖賷A緊機構中，螺桿上開有直槽，轉動手柄松開工作將直槽轉至螺釘處，即可迅速拉出螺桿，以便裝卸工件。螺桿一頭與活動V形塊連接，另一頭與手柄相聯。 3.5夾具體設計 由于可以鑄造出復雜的結構形狀，抗壓強度大，抗振性好，因此夾具體毛坯結構選用鑄造，其適用于切削負荷大、振動大的場合以及批量生產。為了便于排除切屑，不使其聚集在定位元件工作表面而影響工件正確定位，一般在設計夾具體時，要增加容納切屑的空間，如容屑溝等。 3.6 夾具操作及維護簡要說明 在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于鉆孔加工。結果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于鉆孔加工。 課程設計總結 本次課程設計使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設計師不是一件容易的事，這需要我們把學到的各門知識有機的聯系起來。經歷了此次課程設計，我明白了首先要從全局著手，否則會弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時才發(fā)現不合理于是又得從頭開始。這次設計課也鍛煉了我的查表的能力，因為整個設計過程幾乎是一個查表的過程，總之不查表就無設計可言，因此每天就得翻閱各種設計手冊，這為我將來的工作打下了基礎。天氣變得寒冷起來為了能趕的上進度所以每天要堅持工作，這在無形中鍛煉了我的吃苦精神?？傊@次課程設計使我受益匪淺。 參考文獻 （1） 尹成湖.機械制造技術基礎課程設計.北京.高等教育出版社， 2009.3 （2）艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社 （3）李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學出版 （4）機械加工工藝人員手冊（第三版） １７ 表1 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑外圓柱右端面 工序號 1 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 立式銑床 X51 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 粗銑mm外圓柱右端面 φ80mm硬質合金端面銑刀 —— 1 104 3 1.3 380 74.8 0.51 2 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第1頁 表2 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑外圓柱左端面 工序號 2 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 立式銑床 X51 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 粗銑mm外圓柱左端面 φ80mm硬質合金端面銑刀 游標卡尺 1 104 3 1.3 380 74.8 0.51 2 3 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第2頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆，擴，鉸H9mm孔 工序號 3 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 四聯組鉆床 Z525 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 鉆孔至12mm φ12mm硬質合金鉆頭 —— 1 70 6 0.25 140 60 7.86 2 擴孔至13.8mm φ13.8mm硬質合金擴孔刀 游標卡尺 1 70 0.9 0.5 272 120 6.53 3 鉸孔至14H9mm φ14mm硬質合金鉸刀 極限量規(guī) 1 70 0.1 1 545 240 6.28 4 5 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第3頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑兩叉頭內側 工序號 4 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 立式銑床 X51 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 銑叉頭內側 φ16mm硬質合金立式銑刀 游標卡尺 1 36 3 1.3 380 74.8 1.5 2 3 4 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第4頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑兩叉頭 工序號 7 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 臥式銑床 X62 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 粗銑兩叉頭 φ80mm硬質合金盤銑刀 游標卡尺 1 135 3 1 590 96 0.82 2 3 4 5 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第7頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 半精銑兩叉頭 工序號 8 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 臥式銑床 X62 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 1 半精銑兩叉頭 φ80mm硬質合金盤銑刀 極限量規(guī) 1 135 1 1 590 96 48.6 2 3 4 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第8頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 粗銑槽14H13mm 工序號 5 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 立式銑床 X62 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 銑14H13mm槽 φ80mm硬質合金盤銑刀 游標卡尺 1 24 3 0.9 300 72 1 2 3 4 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第5頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉆φ8.7mm孔 工序號 6 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 立式鉆床 Z525 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 min 1 鉆φ8.7mm孔 φ8.7mm硬質合金鉆頭 —— 1 31 4.35 0.25 150 43 2.6 2 3 4 設 計 富 碩 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第8頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 鉗工去毛刺，并到0.5×45°角 工序號 9 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 平口鉗 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 s 1 安裝在平口鉗 銼刀 —— —— 36 0.5 —— —— —— 40 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 龐俊忠、 成云平 共10頁 第9頁 中 北 大 學 機械加工工序卡片 工序名稱 終檢 工序號 10 零件名稱 副變速撥叉 零件號 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 式 重 量 KTH350-10 鑄件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用夾具 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀次數 走刀長度 mm 切削深度 mm 進給量 mm/r 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 基本工時 s 1 2 3 4 5 設 計 指 導 老 師 馬清艷、王彪 共10頁 第10頁