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鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 變速叉型加工工藝及夾具工裝設(shè)計 【鉆鎖銷孔 14 和和銑叉口兩面】 系 名： （四號宋體） 專業(yè)班級： （四號宋體） 學(xué)生姓名： （四號宋體） 學(xué) 號： （四號宋體） 指導(dǎo)教師姓名： （四號宋體） 指導(dǎo)教師職稱： （四號宋體） 年 月 摘要 II 摘要 變速叉型零件加工工藝及夾具設(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(jìn)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(jìn)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(jìn) 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(jī)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(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract II Abstract parts processing technology and fixture design is the design of the process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Key words: Technology, process, cutting, clamping, positioning 目錄 III 目 錄 摘要 ....................................................................................................................II ABSTRACT.......................................................................................................II 第 1 章 緒論 .....................................................................................................1 第 2 章 零件的分析 ...........................................................................................2 2.1 零件的形狀 ................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ........................................................................................2 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 .......................................................................................4 3.1 確定毛坯的制造形式 ...............................................................................4 3.2 基面的選擇 ...............................................................................................4 3.2.1 影響加工方法的因素 ..........................................................................4 3.2.2 加工方案的選擇 ..................................................................................5 3.3 制定工藝路線 ...........................................................................................5 3.3.1 工序的合理組合 ..................................................................................5 3.3.2 工序的集中與分散 ..............................................................................6 3.3.3 加工階段的劃分 ..................................................................................7 3.3.5 工藝路線方案一 .................................................................................8 3.3.6 工藝路線方案二 .................................................................................9 3.3.7 工藝方案的比較與分析 .....................................................................9 3.4 變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ..................10 3.4.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 ........................................................................10 3.4.2 變速叉的偏差計算 ............................................................................10 3.5 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 .....................................................................11 3.5.1 機(jī)床選用 ...........................................................................................11 3.5.2 選擇刀具 ...........................................................................................11 3.5.3 選擇量具 ...........................................................................................11 3.6 確定切削用量及基本工時 ......................................................................11 第 4 章 銑叉口夾具設(shè)計 .................................................................................17 4.1 研究原始質(zhì)料 ..........................................................................................17 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ......................................................................................17 4.3 切削力及夾緊分析計算 .........................................................................17 4.4 誤差分析與計算 .....................................................................................18 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 .........................................................................19 4.5.1 定位銷選用 ........................................................................................19 IV 4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 ...................................................................19 4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .................................................................21 5 鉆孔夾具設(shè)計 ...............................................................................................22 5.1 研究原始質(zhì)料 ..........................................................................................22 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ......................................................................................22 5.3 切削力及夾緊力的計算 .........................................................................22 5.4 誤差分析與計算 ......................................................................................23 5.5 零、部件的設(shè)計與選用 .........................................................................24 5.5.1 定位銷選用 ........................................................................................24 5.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 ...................................................24 5.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ..................................................................26 結(jié) 論 .................................................................................................................27 參 考 文 獻(xiàn) .....................................................................................................28 致 謝 .................................................................................................................29 第 1 章 緒論 1 第 1 章緒論 機(jī)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(jī)械 裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jì)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué) 技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 變速叉零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械 設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個全面的考核。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 證尺寸證零件的加工質(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(qiáng)、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。 第 2 章 零件的分析 2 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是變速叉型零件，主要作用是起撥動操縱機(jī)構(gòu)的作用。 零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡 單。具體尺寸，公差如下圖所示 2-1。 圖 2-1 變速叉型零件圖 2.2 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為 ZG45，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用 于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 該加工有加工表面：平面加工包括變速叉底面、叉口上平面；孔系加工包括小頭 孔22、小孔14。 第 2 章 零件的分析 3 以平面為主有：變速叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 ；3.2Ra 叉口端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。 孔系加工有： 22 的小頭孔鉆、擴(kuò)和鉸加工，其表面粗糙度要求 ；3.2Ra 變速叉毛坯的選擇鑄造，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一 般在 ，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是1m 5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對變速叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進(jìn)行了分析，選擇了 其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要 的準(zhǔn)備。 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 4 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 本變速叉型零件假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬臺，每臺銑床需要該零件 1 個，備品率為 19%，廢品率為 0.25%，每日工作班次為 2 班。 該零件材料為 ZG45，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇焊接。依 據(jù)設(shè)計要求 Q=100000 件/年，n=1 件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 和 廢品率 分 別取 19%和 0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+)（1+)=238595 件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 ZG45，年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu) 點是適應(yīng)性強(qiáng)，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別 適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件。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，可以采用砂型鑄造，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。 3.2 基面的選擇 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)效率得以提高。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)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對像變速叉型零件這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。 對本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形 不對稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表 面做粗基準(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應(yīng)位置精度 較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)) 3。 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(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。 3.2.1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇 加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 5 生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時，采用 鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金 屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備， 推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件 形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選 擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6 3.2.2 加工方案的選擇 由參考文獻(xiàn)3表 2.116 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。79IT:aR 小頭孔22 加工方法： 加零件毛坯不能直接鍛出孔，只能鍛出一個小坑，以便在以后加工時找正其中心， 但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆擴(kuò)鉸。6.1 14、10.3 孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔的加工12.5Ra 方法。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(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)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬 能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng) 濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具 體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： 工序分散原則 6 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機(jī)床工 藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè) 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生 產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的 相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但 采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不 采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 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809c: 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 。mg2 3.3.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的 原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備，簡單的機(jī)床工 藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè) 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工序集中的特點 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 7 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相 互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采 用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況 進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不 采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 由于近代計算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即 使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的 良好的經(jīng)濟(jì)效果。 3.3.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并 為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修 補(bǔ)，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn) 率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變 形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11IT16 。粗糙 度為 Ra80100m。 8 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合 適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra101.25m 。 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度精加工的加工精度一般為 IT6IT7 ，表面粗糙度為 Ra101.25m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求 不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加 工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必 須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì) 區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段 可以安排鉆小孔之類的粗加工。 3.3.5 工藝路線方案一 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效 30 銑 粗、半精銑 22 孔一側(cè)端面 40 銑 粗、半精銑 22 孔另外一側(cè)端面 50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 22mm 的孔 60 銑 銑叉口 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 9 70 鉗 去叉口毛刺 80 熱 熱處理(叉口淬火) 90 校 校正 100 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 110 磨 精磨叉口兩側(cè)面 120 鉆 鉆 10.3, 14 孔 130 淬 叉口高頻淬火 140 校 校正 150 檢 終檢入庫 3.3.6 工藝路線方案二 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效 30 銑 粗、半精銑 22 孔一側(cè)端面 40 銑 粗、半精銑 22 孔另外一側(cè)端面 50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 22mm 的孔 60 鉆 鉆 10.3, 14 孔 70 銑 銑叉口 80 鉗 去叉口毛刺 90 熱 熱處理(叉口淬火) 100 校 校正 110 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 120 磨 精磨叉口兩側(cè)面 130 淬 叉口高頻淬火 140 校 校正 150 檢 終檢入庫 3.3.7 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便。方案二采用鏜床 加工，需要要及時更換刀具，因為有些工序在銑床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需 要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鑄造 鑄造 20 時效 時效 30 銑 粗、半精銑 22 孔一側(cè)端面 10 40 銑 粗、半精銑 22 孔另外一側(cè)端面 50 鉆 鉆擴(kuò)鉸 22mm 的孔 60 銑 銑叉口 70 鉗 去叉口毛刺 80 熱 熱處理(叉口淬火) 90 校 校正 100 磨 粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面 110 磨 精磨叉口兩側(cè)面 120 鉆 鉆 10.3, 14 孔 130 淬 叉口高頻淬火 140 校 校正 150 檢 終檢入庫 3.4 變速叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 變速叉的鍛造采用的是 ZG45 鋼鑄造制造，其材料是 ZG45，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用 鑄造毛坯。 3.4.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 變速叉為鍛造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： 由于鑄造件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機(jī)件配合的表面才 需要進(jìn)行機(jī)械加工，其表面均應(yīng)設(shè)計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，鑄造件外形應(yīng)力求簡單、平直的對稱，盡量避免 鑄造件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結(jié)構(gòu)。 鑄造件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 鑄造件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計基準(zhǔn)相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高 材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備， 增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證 零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.4.2 變速叉的偏差計算 變速叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：由參考文獻(xiàn)4表 1119。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取 。查3可知其2.05m2. 粗銑時精度等級為 IT16，粗銑平面時厚度偏差取 1 精銑：由參考文獻(xiàn)3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。. 小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻(xiàn)3表 2.22，2.225,2.313 和參考文獻(xiàn)15表 18，可以查得： 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 11 孔16： 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。12IT12.5Raumm21.0 擴(kuò)孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。0384 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。863 3.5 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.5.1 機(jī)床選用 .工序是粗銑、精銑。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 銑床。參考根據(jù)機(jī)械制造 設(shè)計工工藝簡明手冊表 4.2-7。 .工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.5.2 選擇刀具 .在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀。加工刀具選用 YG6 類硬質(zhì)合金銑刀，它的 主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性, 可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。 .鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考機(jī)械加工工藝手冊 （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)。 3.5.3 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：一是按計量器具的 不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.6 確定切削用量及基本工時 工序30：粗、半精銑22孔一側(cè)端面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) 8，此為細(xì)齒15YT0Dm 銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 ：pa2m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表f Zmaf/18.0 2.481，取銑削速度 2.47/Vs 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表fa .5/f 12 2.481，取銑削速度 2.8/Vms 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n106053/in3.14rd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 實際銑削速度 ：v .1603.14/dnms 進(jìn)給量 ：fV0.58/2ffaZ 工作臺每分進(jìn)給量 ： m7/infVs 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：2jt 1240.34ijlf 機(jī)動時間 ：jt 682.min7jmlf 所以該工序總機(jī)動時間 20.5ijjtt 工序40：粗、半精銑22孔另外一側(cè)端面 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) 8，此為細(xì)齒15YT0Dm 銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 ：pa2m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表f Zmaf/18.0 2.481，取銑削速度 2.47/Vs 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.473，取 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)3 表fa .5/f 2.481，取銑削速度 .8/m 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1026053/in3.14rd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 實際銑削速度 ：v .1603.14/dnms 進(jìn)給量 ：fV0.58/2ffaZ 工作臺每分進(jìn)給量 ： m7/infVs 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動時間 ：2jt 1240.34ijlf 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 13 機(jī)動時間 ：2jt 126802.min7jmlf 所以該工序總機(jī)動時間 2.5ijjtt 工序 50：鉆擴(kuò)鉸 22mm 的孔 機(jī)床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 （1）鉆孔 切屑用量： 取背吃刀量 ，由參考文獻(xiàn)2可查出，根據(jù) z525 立式鉆床，取進(jìn)給量 ，8pam 0.48/fmr 切屑速度： ， ， ，則修正后的切屑速度17/incv0.8mvk.75lvk ，即0.5.2/ic101.29./in6swnrd: 查參考文獻(xiàn)2表 3.17，取 ，195wr 故實際切屑速度為 。6./min00cdnvr 切屑用時： =10mm， ， ， 1cot(12)2rDlkm9.8,45rDk21l2l 故 ， ，02in1.485jwl sfn0.6.41.3fjt s ， 11()6(.3).6bxjftt117djjfbxtt （2）擴(kuò)孔 切屑用量： 取背吃刀量 ，由參考文獻(xiàn)2可查出，根據(jù) z525 立式鉆床，取進(jìn)給量0.9pam ，切屑速度： ， ， ，則修正后的切屑速度.6/fr25/incv0.8mvk.75lvk ，即 ，258.7.4/icv124360./min19.swrd: 查參考文獻(xiàn)2表 3.17，取 ，7wnr 故實際切屑速度為 。9.826./in100cdvr 切屑用時： =10mm， ， ， 1cot(2)2rDlkm.,45rDk21lm2l 故 ， ，1013in78.67jwl sfn0.67.81.5fjt s ， 22()(.82).6.bxjftt22296djjfbxtt （3）鉸孔 切屑用量： 取背吃刀量 ，由參考文獻(xiàn)2可查出，根據(jù) z525 立式鉆床，取進(jìn)給量0.1pam ，切屑速度： ， ， ，則修正后的切屑速度.8/fr8.2/mincv0.8vk.9lvk 14 ，即 ，8.20.97.14/mincv107.143.69/min20swvrd: 查參考文獻(xiàn)2表 3.17，取 ，wr 故實際切屑速度為 。2976./min00cdvr 切屑用時： =10mm， ， ， ， 1cot(12)2rDlkm1D45rk21l2lm 故 ， ，35.930.2in7.087jwl sfn30.67.41.8fjt s ， 。3().6bxjftts33djjfbxtts 工序60：銑叉口 機(jī)床：立式銑床 X52K 刀具：根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 10-64 選用硬質(zhì)合金鑲齒套面銑刀 YT15. 銑刀壽命 T=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2 =10mm 所以有 =5mmpapa 2) 給量 查機(jī)械加工工藝師手冊 表 10-118 與表 10-119 得,進(jìn)給量 f=0.20.35mm/齒 按機(jī)床行選取 f=0.3mm/齒 3) 切削速度根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊 表 10-70,及 10-66,查得 V=115min/s. 即 V=6.9m/min 4) 定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns= = 21.97r/minWd10cv109.6 按機(jī)床說明書(見工藝手冊表 6-39),與 21.97r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 22.5r/min?，F(xiàn)選 取 =22.5r/min。wn 所以實際切削速度 = =cv10snmin/1.7052 當(dāng) =22.5r/min 時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量 應(yīng)為w f =fZ =0.3 10 22.5=67.5(mm/min)， 查機(jī)床說明書有 =60(mm/min)mfn f 5) 削工時，按工藝手冊 表 6.2-1。 t = = =1.5(min) t = =0.75(min)1m2fl6092m6045 銑兩次的總時間為 t =1.5+0.75=2.25min 工序 110：粗磨叉口兩側(cè)面及凸臺面。 機(jī)床 M7130 平面磨床 1)選擇砂輪。見機(jī)械加工工藝手冊 第三章中磨料 A46KV6P 350 40 167 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為 46#,硬度為中輪 1 級，陶瓷結(jié)合劑，6 號組織，平型砂 輪，其尺寸為 350 x40 x167 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 15 2)切削用量的選擇。查機(jī)械加工工藝手冊 表 33-42 有 工件速度 18m/min 切削深度 0.0157mm/st wvrf 縱向進(jìn)給量 0.5B20mm(雙行程) af 3)切削工時 rbkDZt102 式中 D---被加工直徑 b----加工寬度 Z --單邊加工余量b K---系數(shù) V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量af --工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量 0.55(min)0157.218092t 工序 160：精磨叉口兩側(cè)面。 機(jī)床 M7130 平面磨床 1)選擇砂輪。見機(jī)械加工工藝手冊 第三章中磨料 A46KV6P 350 40 167 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為 46#,硬度為中輪 1 級，陶瓷結(jié)合劑，6 號組織，平型砂 輪，其尺寸為 350 x40 x167 2)切削用量的選擇。查機(jī)械加工工藝手冊 表 33-42 有 工件速度 18m/min 切削深度 0.0157mm/stwvrf 縱向進(jìn)給量 0.5B20mm(雙行程)af 3)切削工時 rbkDZt102 式中 D---被加工直徑 b----加工寬度 Z --單邊加工余量b K---系數(shù) V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量af --工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量 0.3(min)0157.2180952t 工序 130 ：鉆 10.3, 14 孔 機(jī)床：鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)3表 4.39，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pa7m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 查得：進(jìn)給量 ,切削速度 。34.20.2/fmrsmV/36.0 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， in/1476.010rdV 按照參考文獻(xiàn)3表 3.131，取 。 實際切削速度 ：v 3.60.5/Ds 切削工時 16 被切削層長度 ：l30m 刀具切入長度 ：1 6(12)0242rDctgkctgm 刀具切出長度 ： 取 。2l4l3 加工基本時間 ： jt 124.1in.6jLlfn 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 17 第 4 章 銑叉口夾具設(shè)計 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來銑叉口，要滿足對稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在銑此叉口時， 為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 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(qiáng)度，提高加工精度。22 的孔和其兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的 22 孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的 22 孔的端面 作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。 4.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 01501頂 刃 0n側(cè) 刃 601530rK 40Dm6d2.Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻(xiàn)55 表 129 可得銑削切削力的計算公式： 0.8.10.35pzFafDBzn 有： ..81.1.0.15436.()N 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按 靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的 數(shù)值，即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5121 可知其公式參數(shù)：6 18 123456.0,.,1.0,3KK 由此可得： ...310.56 所以 845()KWFN 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺 旋夾緊機(jī)構(gòu)。 查參考文獻(xiàn)51226 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋 夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)5可查得： 6.2.76zr90529 其中： 3()m)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如 2.1. 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KLNl 由上述計算易得： K 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺 旋夾緊機(jī)構(gòu)。 4.4 誤差分析與計算 （1）定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，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 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重 帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 19 轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1 ()9.62HBZyRaZkNcl 查5表 1215 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jwm 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷來定位，其參數(shù)如下表： 表 5.1 定位銷 D d H 公稱尺寸 允差 1 h1b1dC1 16 16 15 0.011 22 5 1 4 M16 4 4.5.2 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵 與銑床工作臺 T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位 置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的 穩(wěn)固性。 根據(jù) GB220780 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 20 o 圖 5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù) T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 2B 公稱 尺寸 允差 d 允差 4 L H h D 1 公稱尺寸 允差 D 2h 18 0.016 0.035 25 16 4 16 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖 5.3 所示： 標(biāo) 記四 周 倒 圓 圖 5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 5.5： 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 21 表 5.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 0.006 0.25 4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時 比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（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，影響定位、夾緊的可 靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 結(jié)論 22 5 鉆孔夾具設(shè)計 5.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆 14 孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是 找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：在對鉆 14 孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、 鉸加工，因此，定位、夾緊方案有： 方案：選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母 在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。 方案：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單， 通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。 分析比較上面二種方案：方案中的心軸夾緊、定位是不正確的，孔端是不加工的，且定位 與夾緊應(yīng)分開，因夾緊會破壞定位。心軸上的開孔也不利于排銷。 通過比較分析只有方案滿足要求，孔其加工與孔的軸線間有尺寸公差，選擇小頭孔和大頭 孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模， 從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制 5 個自由度。 5.3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床 Z525，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻(xiàn)5查表 可得：721 切削力公式： .06f PFDfK 式中 d=14MM /mr 查表 得： 8210.75()3bp 其中： 0.6b48 即： 95()fFN 實際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)5表 得：12 12KW 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 23 有： 120.7,.16 安全系數(shù) K 可按下式計算有： 6543210K 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)5表 可得： 60 12 ...10.56 所以 9589()KfWFN 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺 旋夾緊機(jī)構(gòu)。 取 ， ，1.5610.72.6 查參考文獻(xiàn)51226 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算： )(210 tgtQLz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)5可查得： 6.2.76zr90529 其中： 3()m)(8N 螺旋夾緊力： 04.W 由上述計算易得： K 因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工