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I 編號(hào)： 南通職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū) 題 目： 拔叉的機(jī)械加工工藝規(guī)程 及夾具設(shè)計(jì) 系 別： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 題目類(lèi)型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 應(yīng)用研究 II 摘 要 本文是對(duì)拔叉零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛 坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝 文件的填寫(xiě)。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。此外還對(duì)拔叉零件的 兩道工序的加工設(shè)計(jì)了專(zhuān)用夾具. 機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化， 并且有專(zhuān)業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專(zhuān)為某工件加工工序服務(wù)的專(zhuān)用 夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 是設(shè)計(jì) 2 套夾具。 關(guān)鍵詞：加工工藝；加工方法；工藝文件；夾具 III Abstract This paper is the analysis of process of the fork parts processing application and processing, including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting dosage, process documents. Choose the correct methods for processing, manufacturing process design. In addition also two processes of fork parts design special fixture. Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest general jig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, special fixture designed for a workpiece processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this thesis is to design 2 sets of fixture design fixture. Key words: processing; processing method; process documents; fixture IV 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................................................II ABSTRACT ............................................................................................................................................................III 序言 .............................................................................................................................................................................1 1 前言 ..........................................................................................................................................................................1 2 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展 .......................................................................................................................1 2.1 發(fā)展歷史 ..................................................................................................................................................1 2.2 發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................................................................................1 2.3 發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................................................................................2 2.3.1 夾具的發(fā)展趨勢(shì) ....................................................................................................................................2 2.3.2 機(jī)械加工制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................................................3 3 零件的分析 .............................................................................................................................................................4 3.1 零件的作用 ..............................................................................................................................................4 3.2 零件的工藝分析 ......................................................................................................................................4 4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................6 4.1 加工工藝過(guò)程 ..........................................................................................................................................6 4.2 確定各表面加工方案 ...............................................................................................................................6 4.3 確定定位基準(zhǔn) ..........................................................................................................................................7 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 ........................................................................................................................................7 4.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 ................................................................................................................................7 4.4 制定工藝路線 ..........................................................................................................................................7 4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 ....................................................................................10 4.6 確立切削用量及基本工時(shí) ....................................................................................................................12 5 銑拔叉叉口側(cè)面銑床夾具設(shè)計(jì) .........................................................................................................................18 5.1 問(wèn)題的提出 ............................................................................................................................................18 5.2 夾具設(shè)計(jì) ................................................................................................................................................18 5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................................................18 5.2.2 切削力和夾緊力計(jì)算 ..........................................................................................................................18 5.2.3 定位誤差分析 ......................................................................................................................................20 5.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 ..............................................................................................................20 V 6 銑槽夾具設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................21 6.1 研究原始質(zhì)料 ...............................................................................................................................................21 6.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ...........................................................................................................................................21 5.3 切削力及夾緊分析計(jì)算...............................................................................................................................21 6.4 誤差分析與計(jì)算...........................................................................................................................................22 6.5 零、部件的設(shè)計(jì)與選用...............................................................................................................................23 6.5.1 定位銷(xiāo)選用 ........................................................................................................................................23 6.5.2 夾緊裝置的選用 ................................................................................................................................23 6.5.3 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) ...................................................................................................................24 6.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明.......................................................................................................................26 總 結(jié) ...........................................................................................................................................................27 謝 辭 ...........................................................................................................................................................28 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................................29 1 序言 1 前言 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是畢業(yè)前對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練。制造技術(shù) 已經(jīng)是生產(chǎn)、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國(guó)家都在尋求、 獲得、開(kāi)發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國(guó)家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法。生產(chǎn)規(guī)模 的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加 工工藝來(lái)體現(xiàn)。而機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使 工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。 它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義。 2 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展 2.1 發(fā)展歷史 從 1949 年以來(lái)，我國(guó)機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門(mén)類(lèi) 比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門(mén)之一，其機(jī)械加工和夾具 也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們這方面的水平還存在著階段 性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過(guò)程不合理，夾 具應(yīng)用也比較少，使其加工工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工出來(lái)的產(chǎn)品也不理想。 2.2 發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在，各工業(yè)化國(guó)家都把制造技術(shù)視為當(dāng)代科技發(fā)展為活躍的領(lǐng)域和國(guó)際 間科技競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，制定了一系列振興計(jì)劃、建立世界級(jí)制造技術(shù)中心，紛 紛把先進(jìn)制造技術(shù)列為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。 機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。機(jī)械加工工藝以各 個(gè)工廠的具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不同。突破已往的死模式。 使其隨著情況的不同具有更加合理的工藝過(guò)程。也使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高。制 定加工工藝雖可按情況合理制定，但也要滿足其基本要求：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的 前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本。并在充分利用本工廠現(xiàn)有生 產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。還應(yīng)保證操作者 良好的勞動(dòng)條件。但我國(guó)現(xiàn)階段還是主要依賴(lài)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制工藝，多 半不規(guī)定工步和切削用量，工時(shí)定額也憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，十分粗略，缺乏科學(xué)依 2 據(jù)，難以進(jìn)行合理的經(jīng)濟(jì)核算。 機(jī)床夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一 種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。 國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占 工件種類(lèi)總數(shù)的 85左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代， 以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾 具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另 一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專(zhuān)用夾 具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為 1020左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工 中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出 了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成 本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； 5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2.3 發(fā)展趨勢(shì) 長(zhǎng)期以來(lái)，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。如果由幾位工藝員 各自編制同一個(gè)零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最 佳方案。這是因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)涉及的因素多，因果關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。CAPP 將是機(jī)械 加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅提高了工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣 重復(fù)的工作中擺脫出來(lái)，集中精力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。 2.3.1 夾具的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等 四個(gè)方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前 我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148T225991 以及各類(lèi)通用夾 具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 3 （2）高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間， 以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、 高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工 件，效率可提高 5 倍左右；在車(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在 試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度 提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在 數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換 夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （3）精密化 機(jī)床夾具的精度會(huì)直接影響到零件的加工精度，而隨著機(jī)械 產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu) 類(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)0.1；用于精密車(chē) 削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為 5m。這些精密化的夾具為以后零 件加工的精度提供了保證。 （4）柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通 過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有： 工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi) 主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為 適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改 變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展 的主要方向。 2.3.2 機(jī)械加工制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) （1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電 解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對(duì)象是 難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達(dá)分子 級(jí)加工單位或原子級(jí)加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要 手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。 （2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個(gè)三維實(shí)體分解為若干 二維實(shí)體制造出來(lái)，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實(shí)體。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加 工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工 技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時(shí)期精 密工程的方向。 （4）傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新 這一方面的技術(shù)潛力很大，如高速切削、 超高速切削、強(qiáng)力磨削、超硬材料磨具的出現(xiàn)都對(duì)加工理論的發(fā)展、加工質(zhì)量 4 和效率的提高有重要意義。另一方面，舊設(shè)備的改造和挖潛，如普通機(jī)床改造 成數(shù)控機(jī)床等，對(duì)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和提高是不容忽視的。 3 零件的分析 3.1 零件的作用 撥叉是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但 其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對(duì)精度要求也 很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要6.1Ra 求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面 有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對(duì)稱(chēng)度公差要求 等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量 均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工 是非常關(guān)鍵和重要的。 題目所給的零件是 CA6140 車(chē)床的撥叉。它位于車(chē)床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔， 使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上 方的 25 孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的 60 半孔則是用于與所控制齒輪所在的 軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開(kāi)。 3.2 零件的工藝分析 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的 勞動(dòng)量最小。而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計(jì)者要考慮加 工工藝問(wèn)題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。 5 CA6140 車(chē)床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 1. 以 25mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：25H7mm 的孔，以及 42mm 的圓柱兩端面，其中主要 加工表面為 25H7mm 通孔。 2. 以 60mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：60H12 的孔，以及 60H12 的兩個(gè)端面。主要是 60H12 的孔。 6 2. 銑槽 這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm 的槽的底面， 16H11mm 的槽兩側(cè)面。 3. 以 M221.5 螺紋孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：M221.5 的螺紋孔，長(zhǎng) 32mm 的端面。 主要加工表面為 M221.5 螺紋孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 60 孔端面與 25H7 孔垂直度公差為 0.1mm.。 16H11mm 的槽與 25H7 的孔垂直度公差為 0.08mm。 由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另 外一組。 上面主要是對(duì)撥叉零件的結(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模鍛和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 提供了必要的準(zhǔn)備。 4 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1 加工工藝過(guò)程 該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。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。 4.2 確定各表面加工方案 影響加工方法的因素 要考慮工廠或車(chē)間的實(shí)際情況，同時(shí)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。 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(shí)容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車(chē)削，高速精銑等。 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。 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， 7 選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專(zhuān)用的高效率的設(shè)備。在單件小 批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工， 在小批量生產(chǎn)時(shí)，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)采用拉削加工。 選擇加工方法一般先按這個(gè)零件主要表面的技術(shù)要求來(lái)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，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時(shí)，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn) 備工序可為粗車(chē)半精車(chē)淬火粗磨。 4.3 確定定位基準(zhǔn) 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 從撥叉零件圖分析可知，主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工 粗基準(zhǔn)。從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整 個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 4.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個(gè) 加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平 面與小頭孔，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面和一個(gè)孔定位限制工件自由度 不夠，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(guò)程中基本上 都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于兩側(cè)面，因?yàn)槭欠羌庸け砻?，所以也可?用大頭孔為加工基準(zhǔn)。 4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(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 技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī) 床配以專(zhuān)用夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，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。 （1）. 工藝路線方案一 工序一 粗、精銑 25 孔上端面。 8 工序二 粗、精銑 25 孔下端面。 工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 25 孔。 工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 60 孔。 工序五 粗、精銑 60 孔上端面 工序六 粗、精銑 60 孔下端面。 工序七 切斷。 工序八 銑螺紋孔端面。 工序九 鉆 22 孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔） 。 工序十 攻 M221.5 螺紋。 工序十一 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面 工序十二 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十三 檢查。 （2）. 工藝路線方案二 工序一 粗、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 25、60 孔 工序二 粗、精銑 60、25 孔下端面。 工序三 粗、精銑 25 孔上端面 工序四 粗、精銑 60 孔上端面 工序五 切斷。 工序六 銑螺紋孔端面。 工序七 鉆 22 孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔） 。 工序八 攻 M221.5 螺紋。 工序九 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面 工序十 粗銑 半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十一 檢查。 上面的工序加工不太合理，因?yàn)橛山?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)都應(yīng)該先銑平面再加 工孔，那樣會(huì)更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時(shí)鉆兩個(gè)孔，對(duì)設(shè) 9 備有一定要求。且看另一個(gè)方案。 上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是在全部工序中間的工序七把兩件銑 斷，對(duì)以后的各工序的加工定位夾緊不方便，從而導(dǎo)致效率較低。再看另一方案。 （4）. 工藝路線方案三 工序一 以 42 外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑 25 孔下端面。 工序二 精銑 25 孔上下端面。 工序三 以 25 孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 25 孔,孔的精 度達(dá)到 IT7。 工序四 以 25 孔為精基準(zhǔn)，粗銑 60 孔上下端面。 工序五 以 25 孔為精基準(zhǔn)，精銑 60 孔上下端面，保證端面相對(duì)孔的 垂直度誤差不超過(guò) 0.1。 工序六 以 25 孔為精基準(zhǔn)，鉆、鏜、鉸 60 孔，保證空的精度達(dá)到 IT8。 工序七 以 25 孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面。 工序八 以 25 孔為精基準(zhǔn)，鉆 20 孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔） 。 工序九 以 25 孔為精基準(zhǔn)，鉆一個(gè) 20 孔，攻 M221.5 螺紋。 工序十 以 25 孔為精基準(zhǔn)，銑槽端面。 工序十一 以 25 孔為精基準(zhǔn)，銑 16H11 的槽保證槽的側(cè)面相對(duì)孔的垂直 度誤差是 0.08。 工序十二 兩件銑斷 工序十三 檢查。 （3）. 工藝路線方案四 工序一 粗、精銑 25 孔上端面。 工序二 粗、精銑 25 孔下端面。 工序三 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 25 孔。 10 工序四 鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 60 孔。 工序五 粗、精銑 60 孔上端面 工序六 粗、精銑 60 孔下端面。 工序七 銑螺紋孔端面。 工序八 鉆 22 孔（裝配時(shí)鉆鉸錐孔） 。 工序九 攻 M221.5 螺紋。 工序十 粗銑 半精銑 精銑槽所在的端面。 工序十一 粗、半精銑 精銑 16H11 的槽。 工序十二 切斷。 工序十三 檢查。 此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個(gè)方案仍不是最好的工藝路線綜 合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下我的工藝路線。 雖然工序仍然是十三步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工藝路 線方案二快了一倍（實(shí)際銑削只有兩次，而且刀具不用調(diào)整） 。多次加工 60、25 孔是精度要求所致。 4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 “CA6140 車(chē)床撥叉” ；零件材料為 HT200，硬度 190210HB，毛坯重量 1.45kg，生產(chǎn)類(lèi)型為中批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸如下： （1）.外圓表面（42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯， 沒(méi)有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 （2）. 外圓表面沿軸線方向長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（25，60 端面） 。 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) （以下稱(chēng)工藝手冊(cè) ）表 2.126，取 11 25，60 端面長(zhǎng)度余量均為 2.5（均為雙邊加工） 銑削加工余量為： 粗銑 2mm 半精銑 0.7mm （3）. 內(nèi)孔（60 已鑄成 50 的孔） 查工藝手冊(cè)表 2.22.5，為了節(jié)省材料，取 60 孔已鑄成孔長(zhǎng)度 余量為 3，即鑄成孔半徑為 50mm。 工序尺寸加工余量： 鉆孔 5mm 擴(kuò)孔 0.5mm 鉸孔 0.1mm 精鉸 0mm 同上，零件 25 的孔也已鑄出 15 的孔。 工序尺寸加工余量： 鉆孔至 23 余量為 8mm 擴(kuò)孔鉆 1.8 mm 粗鉸孔 0.14 mm 精鉸孔 0.06 mm （4）. 槽端面至中心線垂直中心線方向長(zhǎng)度加工余量 鑄出槽端面至中心線 47mm 的距離，余量為 3mm。 工序尺寸加工余量： 粗銑端面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm （5）. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至 25 孔軸線且垂直軸線方向 40mm 的距離，余量為 4 mm 12 工序尺寸加工余量： 粗銑頂面 2.1 mm 半精銑 0.7 mm 精銑 0.2 mm （6）. 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。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認(rèn)。 4.6 確立切削用量及基本工時(shí) 工序一 以 42 外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑 25 孔上下端面。 （1）. 加工條件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：粗銑 25 孔上下端面。 機(jī)床：X6132 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào) YG6。銑削寬度 ae<=60,深度 ap<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) （后簡(jiǎn)稱(chēng)切削手冊(cè) ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀 齒斜角 s=15,主刃 Kr=60,過(guò)渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5過(guò)渡 刃寬 b=1.5mm。 （2）. 切削用量 1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為 10kw。查切削手冊(cè)f=0.080.15mm/z。由于是對(duì)稱(chēng)銑，選較小量 f=0.15 mm/z。 3）查后刀面最大磨損及壽命 查機(jī)械切削用量手冊(cè)表 8，壽命 T=180min 13 4）計(jì)算切削速度 按2表 14， V=1.84 n=7.32 =6.44fV 5）計(jì)算基本工時(shí) tmL/ V f=(90+36)/6.44=6.99min。 工序二 精銑 25 孔上下端面。 1. 加工條件 工件材料：HT200, b =0.16GPa HB=200241,鑄造。 加工要求：精銑 25 上下端面。 機(jī)床： X6132 臥式銑床。 刀具： W18Cr4V 硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào) YG6。銑削寬度 ae<=60,深度 ap<=4,齒數(shù) z=10,故據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) （后簡(jiǎn)稱(chēng)切削手冊(cè) ）取刀具直徑 do=80mm。選擇刀具前角 o5后角 o8，副后角 o=8，刀齒 斜角 s=10,主刃 Kr=60,過(guò)渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5過(guò)渡刃寬 b=1mm。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為 7.5kw。查切削手冊(cè)表 5 f=0.140.24mm/z。由于是對(duì)稱(chēng)銑， 選較小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查切削手冊(cè)表 8，壽命 T=180min 4） 計(jì)算切削速度 按切削手冊(cè)表 14，查得 V f6.44mm/s， 5） 計(jì)算基本工時(shí) 14 tmL+18 2/ Vf=(2+18 2)/6.44=4.9min。 工序三 以 25 孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸 25 孔，孔的精度達(dá)到 IT7。 1. 選擇鉆床及鉆頭 選擇 Z5125A 鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=23mm，鉆頭采用雙頭 刃磨法， 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 由 do=23mm,查2表 5 按鉆頭 rmf/7.04. 按機(jī)床強(qiáng)度查1表 10.1-2 選擇 rmf/8.1056. 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 rf/48. （2）耐用度 查2表 9 T=4500s=75min （3）切削速度 查1表 10.1-2 n=50-2000r/min 取 n=1000r/min. .計(jì)算工時(shí) min19.048.021nfLtm 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。 擴(kuò)鉸和精鉸的切削用量如下： 擴(kuò)鉆：選高速鋼擴(kuò)孔鉆 in/10rnrmf/8.07md8.240m2.75.082nfLtm 鉸孔：選高速鋼鉸刀 i/rrf/6.2319.0n.13.3ftm 15 精鉸：選高速鋼鉸刀 min/10rnrmf/6.2317250Hd7.3.12804nfLtmi45mttT 工序四 以 25 孔為精基準(zhǔn)，鉆、粗鏜、 精鏜 60 孔，保證孔的精度達(dá)到 IT7。 1. 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=55mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。 選擇 Z5163A 鉆床 n=22.41000r/min, f=0.0631.2mm/r. 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量 查2表 5 鉆頭進(jìn)給量 rmf/2.10 按鉆頭強(qiáng)度選擇 按機(jī)床強(qiáng)度選擇rf/.1 rmf/9.0 最終決定選擇 Z5163A 機(jī)床已有的進(jìn)給量 f/8. （2）計(jì)算工時(shí) 選擇 n=600r/min 所以 in07.6/)231(mt .選擇鏜刀 選擇高速鋼鏜刀， 粗鏜時(shí) do=59.9mm 選擇臥式鏜床 T68, 粗鏜時(shí) v=20-35 m/min,f=0.3-1.0 mm/r 精鏜時(shí) v=15-30 m/min,f=0.15-0.5 mm/r 工序五 粗銑 半精銑 精銑槽 16H11 的端面 1. 選擇機(jī)床刀具 選擇立式銑床 X53K 硬質(zhì)合金鋼 Yab 端銑刀 60pa 2. 切削用量 查 2 表 5 f=0.140.24mm/r T=180min 取 f=0.15mm/r v=1.84m/min n=7.32r/min min/4.6Vf 2. 計(jì)算工時(shí) 16 s19.4.6231nfLtm 半精銑 0..2ft23s8tTm1 工序六 精銑槽 16H11 本道工序精銑槽之前已進(jìn)行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各 技術(shù)要求包括：槽寬 16H11，槽深 8H12，槽兩側(cè)面粗糙度為 2.2，槽底面粗 糙度為 6.3。 1. 選擇機(jī)床及刀具 機(jī)床 x61W 型萬(wàn)能銑床 刀具 錯(cuò)齒三面刃銑刀銑槽 do=16mm 查1表 8 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1118 D=160mm d=40mm L=16mm 齒數(shù) z=24 2. 計(jì)算切削用量 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r 銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度 由1表 9.46 查得 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度為 T=150min 切削速度 由1 式 2.2 vPuwYfXpm qVkzaTdCVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) .1v 40V2q.0vX m=0.5.vY5u1p mzfaf 8267.6wa8 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （1） 確定機(jī)床主軸速度 17 min/5.390/.610rsrdwvns 由3 按機(jī)床選取主軸轉(zhuǎn)速為 6.33 r/s 所以 實(shí)際切削速度為 in/2.196/27.310sdnvw 3. 計(jì)算切削工時(shí) zaylLTffm. 工序七 銑螺紋孔頂面 1. 選擇機(jī)床及刀具 機(jī)床：X53K 立式銑床。 刀具：硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào) YG6。 2. 切削用量 1） 銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇 ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2） 刀具耐用度 查2表 壽命 T=180min。 3） 計(jì)算切削速度 查2得 V c0.38mm/s，n=1.53r/min,V f=1.42mm/ss16.20.85nfLtm 18 5 銑拔叉叉口側(cè)面銑床夾具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)工序：銑拔叉叉口側(cè)面銑床夾具 5.1 問(wèn)題的提出 本夾具要用于銑拔叉叉口側(cè)面銑床夾具精度等級(jí)為 IT12 級(jí)，粗糙度為 6.3。本道工序只精銑一下即達(dá)到各要求，因此，在本道工序加工時(shí)，我們應(yīng)首 先考慮保證槽的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 5.2 夾具設(shè)計(jì) 5.2.1 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(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)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(méi)有較高的技術(shù)要求， 也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱(chēng)度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞 動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。25 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 25 孔和其端面作為定位精基準(zhǔn)，來(lái)設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以 兩銷(xiāo)和兩已加工好的 25 孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡(jiǎn)單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。 19 5.2.2 切削力和夾緊力計(jì)算 （1）刀具： 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀 160mm z=24 機(jī)床： x61W 型萬(wàn)能銑床 由3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) 0.1vk 3F83.FFX z=24 65.0yuPa0Fw 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 4321K 其中： 為基本安全系數(shù) 1.5 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.12 為刀具鈍化系數(shù) 1.13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14K 所以 NF7.15 （2）夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 FKf21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G 為工件自重zP NfN4.3521 夾緊螺釘： 公稱(chēng)直徑 d=20mm，材料 45 鋼 性能級(jí)數(shù)為 6.8 級(jí) MPaB06MPaBs801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應(yīng)力幅： kma751li 20 許用應(yīng)力幅： MPaSa3.17lim 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s s=2.54 取s=4 得 Pa120 滿足要求8.24cHdF MNc53.1 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的 夾緊力 5.2.3 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一平面和一定位銷(xiāo)，孔與銷(xiāo)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(xiāo)的孔徑為最小 時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷(xiāo)配合的最大間隙量。本 夾具是用來(lái)在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷(xiāo)保持固 定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷(xiāo)中心連線方向上的最大變動(dòng)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(diǎn) 和銷(xiāo)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(xiāo)，一擋銷(xiāo)定位，工件始終靠近定位銷(xiāo)的一面，而擋銷(xiāo)的 偏角會(huì)使工件自重帶來(lái)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(xiāo)正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(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。 5.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提高夾具性?xún)r(jià)比。本道工序?yàn)殓M床夾具選擇了壓 21 緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榫M切削余量小，切削力小，所以一般的手動(dòng)夾緊就 能達(dá)到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。 為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 6 銑槽夾具設(shè)計(jì) 6.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來(lái)粗、精銑 16 槽，該槽對(duì)孔的中心線要滿足對(duì)稱(chēng)度要求 以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此槽時(shí)，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。 6.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：在對(duì)槽進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行