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XX大學
畢業(yè)設計
課 題：
拖拉機倒擋撥叉銑槽夾具設計
專 題：
專 業(yè)：
機械制造及自動化
學 生 姓 名：
班 級：
學 號：
指 導 教 師：
完 成 時 間：
摘 要
本設計是基于拖拉機倒擋撥叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。拖拉機倒擋撥叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計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?；鶞蔬x擇以拖拉機倒擋撥叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。
關鍵詞：拖拉機倒擋撥叉類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Key words: Angle gear seat parts; fixture;
III
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機床夾具的功能 2
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3
1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 3
第二章 加工工藝規(guī)程設計 4
2.1 零件的分析 5
2.1.1 零件的作用 5
2.2 拖拉機倒擋撥叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 6
2.2.1 孔和平面的加工順序 6
2.2.2 孔系加工方案選擇 6
2.3 拖拉機倒擋撥叉加工定位基準的選擇 7
2.3.1 粗基準的選擇 7
2.3.2 精基準的選擇 7
2.4 拖拉機倒擋撥叉加工主要工序安排 8
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 13
2.7 時間定額計算及生產安排 25
第三章 銑槽夾具設計 29
3.1研究原始質料 29
3.2定位基準的選擇 29
3.3 切削力及夾緊分析計算 30
3.4 誤差分析與計算 31
3.5 定向鍵與對刀裝置設計 32
3.5 夾具體的設計 34
3.6 夾具設計及操作的簡要說明 34
總結 36
參 考 文 獻 37
36
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據(jù)。
一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。
比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明。
總的來說，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)工藝流程是綱領，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產綱領，確定生產類型。
2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
4) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
5) 填寫工藝文件。
6) 選擇毛坯。
7) 擬訂工藝路線。
8) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3夾具概述
現(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在機床夾具設計是一項重要的技術工作。
1.4機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1） 位
定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。
確定工件在夾具中占有正確位置的過程。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊
由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。
（2）導向 導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模
如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置
并引導其進行鉆削。。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀
數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用現(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場激烈的競爭。特別是近年來，，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）提高機床夾具的標準化程度。
4）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
5）適用于精密加工的高精度機床夾具。
6）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化、柔性化四個方面。
標準化
機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。
夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。
通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。
精密化
精密化夾具的結構類型很多，隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。
具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
第二章 加工工藝規(guī)程設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是拖拉機倒擋撥叉。題目所給 定的零件是拖拉機 變速箱中的倒檔 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，在撥叉轉動時帶動其運動。零件上 ?19.1mm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 19.3mm 深 17mm 的槽與其他零件相配合，半圓形叉口撥動同步器。
拖拉機倒擋撥叉的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動機正確安裝。因此拖拉機倒擋撥叉零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。拖拉機倒擋撥叉零件的底面用以安裝蓋，實現(xiàn)功能。
2.1.2 零件的工藝分析
由拖拉機倒擋撥叉零件圖可知。它的外表面上有五個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。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 ?19.1mm 孔為中心的加工面
這一組加工面包括：一個的 ?19.1mm 孔以及對其倒角，寬 19.3mm 深
17mm 的槽口，在 ?19.1mm 孔所在的輪轂上鉆兩個孔并攻絲，規(guī)格為 M12，
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 ：銑叉口的側 面，銑叉口內圓面 ，內圓面所在 的圓
弧半徑為 R48mm。
這兩組加工面之間有一定的位置要求：
（1）R48mm 叉口對 ?19.1mm 孔的軸心線及 19.3mm 槽口中心線位置公差
?0.5mm。
（2）叉口側面和螺紋孔中心線的位置要求是 46.4±0.25。
由 以上分析可知， 對于這兩組加 工表面而言，我們 可以先加工其 中一
組表面，然后借助于專用夾具進行另一組表面的加工，并保證他們之間的
位置精度要求。
2.2 拖拉機倒擋撥叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該拖拉機倒擋撥叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于拖拉機倒擋撥叉來說，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系。
由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
2.2.1 孔和平面的加工順序
拖拉機倒擋撥叉類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工拖拉機倒擋撥叉上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。拖拉機倒擋撥叉的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，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，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
拖拉機倒擋撥叉零件的加工工藝應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。
2.2.2 孔系加工方案選擇
拖拉機倒擋撥叉孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據(jù)拖拉機倒擋撥叉零件圖所示的拖拉機倒擋撥叉的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產中，拖拉機倒擋撥叉孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
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，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、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）用坐標法鏜孔
在現(xiàn)代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將拖拉機倒擋撥叉孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 拖拉機倒擋撥叉加工定位基準的選擇
2.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入拖拉機倒擋撥叉的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以拖拉機倒擋撥叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，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位置。
2.3.2 精基準的選擇
從保證拖拉機倒擋撥叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證拖拉機倒擋撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拖拉機倒擋撥叉零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是拖拉機倒擋撥叉的裝配基準，但因為它與拖拉機倒擋撥叉的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.4 拖拉機倒擋撥叉加工主要工序安排
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。拖拉機倒擋撥叉加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到拖拉機倒擋撥叉加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，底面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當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，也應該在粗加工階段完成。對于拖拉機倒擋撥叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實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加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。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%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、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)將拖拉機倒擋撥叉加工工藝路線確定如下：
1. 工藝路線方案一
工序Ⅰ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。
工序Ⅱ 立式鉆床上擴、鉸孔 ?19.1mm 并倒角。
工序Ⅲ 臥式銑床上粗銑叉口側面。
工序Ⅳ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅴ 手工去銳邊。
工序Ⅵ 臥式銑床上銑槽。
工序Ⅶ 臥式銑床上精銑叉口側面。
工序Ⅷ 去毛刺。
工序Ⅸ 清洗。
工序Ⅹ 終檢。
2. 工藝路線方案二
工序Ⅰ 立式鉆床上擴、鉸孔 ?19.1mm 并倒角。
工序Ⅱ 臥式銑床上粗銑叉口側面。
工序Ⅲ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅳ 手工去銳邊。
工序Ⅴ 臥式銑床上銑槽。
工序Ⅵ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。
工序Ⅶ 手工去毛刺。
工序Ⅷ 臥式銑床上精銑叉口側面。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 清洗。
工序Ⅺ 終檢。
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
方案二把底面的鉆孔工序調整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
工序Ⅰ 立式鉆床上擴、鉸孔 ?19.1mm 并倒角。
工序Ⅱ 臥式銑床上粗銑叉口側面。
工序Ⅲ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅳ 手工去銳邊。
工序Ⅴ 臥式銑床上銑槽。
工序Ⅵ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。
工序Ⅶ 手工去毛刺。
工序Ⅷ 臥式銑床上精銑叉口側面。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 清洗。
工序Ⅺ 終檢。
上述兩種方案看起來大體合理，不過仔細一看都有不足之處。第 1 個
方案先是“搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12?！保劝堰@一步工序放在前面
是想，后面還有“鉆 ?19.1mm 孔”這一步工序，如果先鉆孔攻絲那么就可
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 ?19.1mm 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，工序安
排比較科學合理。不過它和第 1 個方案一樣，都把“擴、鉸孔 ?19.1mm”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，夾具結構也簡單，這樣零件的加工工時降下來了，生產效
率上來了，降低了零件的成本。
估算每一步工序所用夾具的大體尺寸，根據(jù)《金屬切削機床夾具設計
手冊》（第二版）上給出的各種切削機床的規(guī)格尺寸，選擇每一道工序所用
的合適的機床。
因此，最后的加工路線確定如下：
工序Ⅰ 立式鉆床上擴、鉸孔 ?19.1mm。
以撥叉叉口內圓非加工面、槽口和 ?19.1mm 孔的端面為粗基
準定位。
選用 Z535 立式鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅱ 臺鉆上對 ?19.1mm 倒角。
以 ?19.1mm 和端面為基準定位。
選用 ZQ4015 臺式鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅲ 臥式銑床上粗銑叉口側面。
以 ?19.1mm 和端面為基準定位。
選用 X62 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅳ 臥式銑床上銑叉口。
以 ?19.1mm 和毛坯上的槽口為基準定位。
選用 X62 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅴ 手工去銳邊。
用扁平挫刀手工去銳邊，可設計簡易的支承臺。
工序Ⅵ 臥式銑床上銑槽。
以 ?19.1mm 孔、叉口內圓側面為基準定位。
選用 X62 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅶ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。
以 ?19.1mm 孔及其端面、叉口內圓側面為基準定位。
選用 Z3025 搖臂鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅷ 手工去毛刺。
用圓形小挫刀手工去毛刺，可以設計簡易的支承臺，注意不
不要劃傷內圓面。
工序Ⅸ 臥式銑床上精銑叉口側面。
以 ?19.1mm 孔和螺釘對準長銷上的槽為基準定位。
選用 X62 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅹ 去毛刺。
用扁平挫刀手工去毛刺，可設計簡易的支承臺。
工序Ⅺ 清洗。
用專用清洗機清洗。
工序Ⅻ 終檢。
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
零件材料為 QT500-5，考慮到拖拉機運行時經常需要掛倒檔以倒行或輔
助轉向，因此零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件
的強度也能保證。由于零件年產量為 4000 件，已達到成批生產水平，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，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是
應該的。
（二）毛坯設 計
拖拉機的倒檔撥叉零件材料為 QT500-5，硬度選用260HBS，毛坯重
約 1Kg。生產類型為成批生產，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
毛坯初步設計如下：
1. ?19.1mm 的孔
為 了便于加工，在 毛坯的設計時 ，可以設計底孔。 根據(jù)常用刀具 的規(guī)
格和合理的切削用量，可以鑄出 ?10mm 的底孔。這樣加工這個孔到規(guī)定的
尺寸，可以分為以下步驟：
2. 叉口側面
該 兩側面分別進行 一次粗、精銑 。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)相關資料和經驗可知，毛坯的叉口厚度定為 10mm，符合要求。
3. 叉口內圓面
叉口內圓面的圓弧半徑為 R48mm，叉口精度要求不是很高，可以進行一
次精加工。所以其加工余量不宜取得過大，但為了能保證其加工精度，而
進行一次精銑，所以在毛坯鑄造時給出 2mm 的加工余量。
4. 銑槽
槽寬為 19.3mm,深為 17mm,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，加工余量等級為 G。取尺寸公差等級為 9 級，在鑄造時
留出 2mm 的加工余量，均滿足加工要求。
5. 鉆孔、攻絲
在 ?19.1mm 的孔處鉆孔，攻絲，锪孔。
在此處，因為加工的螺紋孔不是很大，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 ，毛 坯的 具體 形狀 和 尺寸 見圖 .2
“拖拉機倒擋撥叉”零件毛坯簡圖。
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. ?19.1mm 的孔
擴孔： ?16mm 2Z=6mm
二次擴孔： ?18.9mm 2Z=2.9mm
粗鉸： ?19.04mm 2Z=0.14mm
精鉸： ?19.1mm 2Z=0.06mm
2. 叉口側面
粗銑： 2Z=2.05mm
精銑： 2Z=0.4mm
3．叉口內圓面
一次精銑： Z=2mm
4. 銑槽
一次精銑： Z=2mm
5. 鉆孔、攻絲
在 ?19.1mm 的孔處鉆孔，攻絲，锪孔。
先在加工面上鉆出 ?4mm 小孔，再擴孔至 ?10.4mm，這是攻絲前的
底孔，然后用 M12 的機用絲錐攻絲，最后锪孔 ?13.5mm。
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1：鉆孔 ?16mm、擴孔 ?18.9mm、鉸孔 ?19.1mm
機床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔?19.1
鉆孔?19.1時先采取的是鉆孔，再擴到，所以。
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑵ 擴孔?18.9
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。
片型號：E403
因鉆孔?19.1時先采取的是先鉆到孔再擴到，所以，
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度有：
刀具切出長度： ，取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑶ 鉸孔?19.1
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。
切削深度：，且。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31取
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
工序3：粗銑叉口側面
機床：銑床X62W
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
叉口兩側面在鑄造毛坯時兩個面的加工余量是相同的，故可以算一個
面 就行?，F(xiàn)在以其 中一面為粗基 準，對另一面進行 粗加工，切削 用量
和切削工時如下：
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序4：精銑叉口 R48±0.5mm
機床：銑床X62W
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序5：鉆2-Φ8定位銷孔
鉆定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
鉸定位孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.52，擴盲孔取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.53，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序6： 鉆孔、锪孔 ?13.5mm、攻絲 2-M12 × 1.75
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序8 ：粗精鏜底面Φ45孔。
機床：臥式金剛鏜床
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：
⑴ 粗鏜孔
單邊余量Z=1.1mm,一次鏜去全部余量，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～45，取。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～41，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
⑵ 精鏜孔
粗加工后單邊余量Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～45，取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.14—41，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
所以該工序總機動工時
工序9：銑削Φ35孔端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序10：銑削槽
機床：銑床X62W
刀具：硬質合金端銑刀YG8，硬質合金立銑刀YT15
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序11：銑削1度的斜坡面
機床：銑床X62W
刀具：立銑刀，硬質合金立銑刀YT15
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序13：鉆各小孔，并攻絲
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序13：前后端面螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
（1）、M10.6H螺孔攻絲
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： （盲孔）
機動時間：
鉆孔（M8-6H螺孔）
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
2.7 時間定額計算及生產安排
假設該零件年產量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于417件。設每天的產量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產時）
因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：粗、精銑底面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序2：鉆底面孔、鉸定位孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序3：粗銑兩側面及凸臺
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序4：鉆側面孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序5：粗銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序6：銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序9：粗鏜前后端面支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序11：精鏜支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序12：前后端面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序14：精銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序15：精銑兩側面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序17：底面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
第三章 銑槽夾具設計
3.1研究原始質料
利用本夾具主要用來銑槽，該槽的中心線要滿足對稱度要求以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此槽時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
由零件圖可知：在對槽進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工，R48進行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：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。
方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，R48用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的， 孔端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。
通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與孔R48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。
銑該槽時其對孔的中心線有對稱度以及槽兩邊的平行度要求。為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。一面即為撥叉底平面；兩銷為的短圓柱銷和的棱形銷。
3.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：立銑刀（硬質合金）
刀具有關幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
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：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，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
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為。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)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=135mm ，得
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 定向鍵與對刀裝置設計
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方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
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