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畢業(yè)設(shè)計說明書
題目：倒檔撥叉的工藝規(guī)程及鉆15孔的夾具設(shè)計
學(xué) 生：
學(xué) 號：
專 業(yè)：
班 級：
指導(dǎo)老師：
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
倒檔撥叉加工工藝規(guī)程及其鉆15孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………3
二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………4
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4
2.2基面的選擇……………………………………………… 5
2.3制定工藝路線 ……………………………………………8
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………10
2.5確定切削用量及基本工時………………………………11
三 夾具設(shè)計……………………………………………………12
3.1問題的提出………………………………………………12
3.2定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………12
3.3切削力及夾緊力計算……………………………………13
3.4定位誤差分析……………………………………………14
3.5夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………15
總 結(jié)………………………………………………………………17
致 謝………………………………………………………………18
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………19
序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
倒檔撥叉的加工工藝規(guī)程及其鉆15孔的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
倒檔撥叉的作用，題目所給定的零件是東風(fēng)-150型拖拉機II-III檔撥叉，它位于倒檔撥叉桿上，主要作用一是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實現(xiàn)拖拉機的倒行；二是在倒檔撥叉上有一個配合槽，與其他零件配合裝配，在撥叉轉(zhuǎn)動時帶動其運動。零件上?15mm的孔，裝配在倒檔撥叉桿上，用螺釘固定保證撥叉和撥叉桿的相對位置。寬13mm深15mm的槽與其他零件相配合，半圓形叉口撥動同步器。
1.2 零件的工藝分析
倒檔撥叉從零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下：
1. 以?15mm孔為中心的加工面
這一組加工面包括：一個的?15mm孔以及對其倒角，寬13m深
15mm的槽口，在?15mm孔所在的輪轂上鉆兩個孔，用來做為固定倒檔撥叉和撥叉桿之用。
2. 叉口處的加工面
這一組加工面包括：銑叉口的2端面面，銑叉口內(nèi)側(cè)面，其中外端面和Φ15孔有垂直度要求，這就要求我們要以Φ15內(nèi)孔定位加工這2端面，以保證端面和Φ15孔的垂直度。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到拖拉機運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
2.2 毛坯的設(shè)計
拖拉機的倒檔撥叉零件材料為 HT200，硬度選用260HBS，毛坯重約1Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設(shè)計如下：
1. ?15mm的孔
因為孔只有15mm大，因此在鑄造時不容易鑄造出，因此在毛坯的設(shè)計時，不宜設(shè)計底孔。因此毛坯采用實心鑄造。以確保毛坯的成功率。
2. 叉口側(cè)面
該叉口兩側(cè)面粗糙度都是3.2，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。
所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知，毛坯的叉口厚度定為10mm，符合要求。
3. 叉口內(nèi)圓面
叉口內(nèi)圓面的圓弧半徑為R26mm，光潔度要求沒有，直接鑄造出來，查資料知，砂型鑄造機械翻砂造型的尺寸公差等級為8~10級，
5. 鉆孔、
在?15mm的孔處鉆孔
在此處，因為加工的孔不是很大，所以可以不必留鑄造底孔。
因其它表面均為不加工表面，而且砂型機器造型鑄造鑄造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了。
2.2 基面的選擇的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，拖拉機倒檔撥叉較不規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)不太容易選擇。為了保證?15mm孔的位置精度的要求，選擇叉口內(nèi)圓面和叉口側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以保證孔的軸心線與叉口的X、Y方向的位置要求以及?15mm孔軸心線的垂直度，依照粗基準(zhǔn)的選擇原則
（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來選取。
工件被放在兩個支承釘和支撐板上，限制三個自由度；工件的大叉口內(nèi)表面緊靠在兩個支承釘?shù)耐鈭A柱面上，限制兩個自由度；小頭?15mm 孔的端面緊靠在支承釘上，限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。
對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
方案一
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑左端面
工序Ⅳ：銑右端面
工序Ⅴ：鉆擴絞Φ15H9的孔
工序Ⅵ：銑寬7mm的2端面
工序Ⅶ：銑寬50的內(nèi)側(cè)面
工序Ⅷ：銑寬13mm的槽
工序Ⅸ：鉆Φ5的孔
工序X：終檢，入庫。
方案二
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑左端面
工序Ⅳ：銑右端面
工序Ⅴ：鉆擴絞Φ15H9的孔
工序Ⅵ：銑寬7mm的2端面
工序Ⅶ：銑寬50的內(nèi)側(cè)面
工序Ⅷ：銑寬13mm的槽
工序Ⅸ：鉆Φ5的孔
工序X：終檢，入庫。
上述兩種方案看起來大體合理，不過仔細(xì)一看都有不足之處。第1個 方案先是“搖臂鉆床上鉆Φ5孔?！?，先把這一步工序放在前面是想，后面還有“鉆?15mm孔”這一步工序，如果先鉆孔那么就可以省略一步“手工去毛刺”的工序。能這樣想，出發(fā)點是好的，考慮到可以減少一步工序，似乎能減少勞動工時，提高生產(chǎn)率，可是沒有考慮到，把這一步工序放前，定位比較難，不易保證必要的位置精度，夾具設(shè)計困難，實際可行性比較低。再看第2個方案，第2個方案把“鉆?15mm孔”這一步工序放在了前面，這樣為以后的各個工序提供了加工基準(zhǔn)，工序安排比較科學(xué)合理。不過它和第1個方案一樣，都把“擴、鉸孔?15mm”和“倒角”放在了一步工序中。在這一步中通過換鉆套可以倒一邊的角，不過要倒另一邊的角，就要把工件卸下翻面倒角，這樣增加了夾具的設(shè)計難度。不過主要的是立式鉆床體積比較大，操作起來不方便，并且倒角也沒有高的精度要求，從經(jīng)濟效益上來考慮是不合算的。通過分析后，把這一步工序一分為二，把“倒角”獨立出來，單獨作為一步工序，因為倒角的精度要求不高，我們可以把這一步工序放在臺鉆上來完成。臺鉆體積比較小，操作簡單，夾具結(jié)構(gòu)也簡單，這樣零件的加工工時降下來了，生產(chǎn)效率上來了，降低了零件的成本。
具體的加工路線如下
工序Ⅰ：鑄造。
工序Ⅱ：時效處理
工序Ⅲ：銑左端面
工序Ⅳ：銑右端面
工序Ⅴ：鉆擴絞Φ15H9的孔
工序Ⅵ：銑寬7mm的2端面
工序Ⅶ：銑寬50的內(nèi)側(cè)面
工序Ⅷ：銑寬13mm的槽
工序Ⅸ：鉆Φ5的孔
工序X：終檢，入庫。
2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下：
1. ?15mm的孔
鉆孔Φ15
擴孔： ?15H11mm
2. 叉口側(cè)面
銑： 2Z=2mm
3. 銑槽
銑寬45mm銑： Z=2mm
4. 鉆孔、攻絲
在?15mm的孔處鉆?5mm孔。
，
2.5 確定切削用量及基本工時
工序III：鉆，擴，絞φ15孔
工步一鉆孔至φ14
確定進給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工Φ14孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步二：擴孔
利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機床說明書，選取
則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步3：鉸孔
根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻(xiàn)Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
三、 夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計鉆Φ15孔的鉆床夾具。
3.1 問題的提出
本夾具主要用于鉆Φ15孔，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。因此我們以Φ15孔外圓和頂面，側(cè)面為定位基準(zhǔn)。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ15的孔已加工好，為了使定位誤差減小，選擇Φ15孔外圓和頂面，側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以V型塊，手柄，擋銷作為定位元件。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的手柄作為夾緊機構(gòu)。
3.3 切削力及夾緊力計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：D=15mm
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
3.4 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為固定V型塊和擋銷銷及其手柄，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔外圓，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一固定V型塊，一擋銷定位，用手柄夾緊，即可滿足定位要求。
3.5 夾具設(shè)計及操作簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了手柄夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用手柄夾緊機構(gòu)。
夾具裝配圖附圖如下
夾具體附圖如下
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。
這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機械加工工藝人員手冊，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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