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1 緒論
機械制造加工工藝與機床夾具設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及全部專業(yè)課之后進行的一次理論聯系實際的綜合運用，進而使對機械有了進一步的認識，為以后的工作打下基礎。它是主要是對零件的加工工藝和對零件的某幾個工序加工進行專用夾具的設計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進行加工時應注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動生產率。就專用夾具而言，好的夾具設計可以提高產品生產率、精度、降低成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。在本設計中，就針對撥叉A的加工工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇較好的加工工藝路線進行加工。并對撥叉叉口兩側面、孔和槽進行專用夾具的設計，在這過程中，制定多套夾具方案分別對各夾具的定位誤差和精度進行分析計算，選擇其一進行下一步的設計，以完成本次設計。通過這次設計，培養(yǎng)了編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，這也是在進行畢業(yè)之前對所學課程進行的最后一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。
就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現代化建設打下一個良好的基礎。
由于能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
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2 零件的分析
2.1 零件的作用
車床的撥叉位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照操作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔與操縱機構相連，而上方的半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪變速。
2.2 撥叉A的工藝分析
撥叉A是機車變速箱中一個重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但其加工孔和側面有精度要求，此外還有小頭孔上的槽要求加工，對精度有一定的要求。撥叉的底面、大頭孔上兩側面和大小頭孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大頭孔與側面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽兩側面有平行度公差和對稱度公差要求等。因為零件的尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工必須保證精度要求。
2.3 撥叉A的工藝
零件要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計者的要求。
從設計撥叉A的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔和槽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，應選擇價格較底的機床。
2.3.1 加工要求
在選擇各表面、孔及槽的加工方法時，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工；要根據生產類型選擇設備，在大批量生產中可采用高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工；要考慮被加工材料的性質，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，一般都采用精細車削，高速精銑等；要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平；此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
該零件所需的加工部位為：撥叉小頭孔端面、大頭孔上兩側面；大小頭孔以及小頭孔端的槽。
2.3.2 平面的加工
由參考文獻[3]表2.1-12可以確定，底面的加工方案為底平面：粗銑——精銑（），粗糙度為，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
2.3.3 大頭孔的加工
由參考文獻[3]表2.1-11確定，孔的表面粗糙度要求為3.2，則選擇孔的加工順序為：粗、精鏜。
2.3.4 小頭孔的加工
的孔選擇的加工方法是鉆，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴——鉸。
圖1.1 撥叉A零件圖
2.4 本章小結
本章主要是對撥叉A的分析，主要從撥叉的作用、工藝和加工要求等方面進行了分析，對各個所須加工的表面進行了粗略的分析，并進行加工方法的確定。
經過查閱大量的參考資料，和上面的分析使對撥叉A有了進一步的認識，為后面的設計打下了堅實的基礎。
3 工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，考慮到車床在加工中的變速雖然不像其它機器那么頻繁。但是，零件在工作過程中，也經常要承受變載荷及沖擊性載荷，且它的外型復雜，不易加工。因此，應該選用鑄件以提高勞動生產率，保證精度，由于零件的年生產量為5000件已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用金屬型鑄造，這樣可以提高生產率，保證精度。
3.2 加工工藝過程
由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。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，對于撥叉A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以及槽的各尺寸精度。
由上面的一些技術條件分析得知：撥叉A的尺寸精度，形位公差精度要求都很高，就給加工帶來了困難，必須重視。
3.3 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更嚴重的還會造成零件大批量報廢，使生產無法正常進行。
3.3.1 粗基準的選擇
選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。
選擇定位粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面的要求是主要的。粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a應選能加工出精基準的毛坯表面作粗基準。b當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工的表面作為粗基準。c要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表面為定位粗基準。d當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準，以保證該表面有足夠的加工余量。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進而保證撥叉A在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉A零件圖分析可知，選擇平面作為撥叉A加工粗基準。
3.3.2 精基準的選擇
基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。
此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進而保證撥叉A在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉A零件圖分析可知，該零件的底平面與小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件的自由度是不夠的，它只限制了五個自由度，如果采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。
選擇精基準的原則時，重點考慮的是有利于保證工件的加工精度并使裝夾更為方便。
3.4工藝路線的擬訂
對于批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉A的加工的第一個工序也是加工統(tǒng)一的基準。具體工序是先以小頭孔左端面為粗基準，粗、精加工小頭孔右端面，再以右端面為基準加工小頭孔，在后續(xù)的工序安排中都是以小頭孔為基準定位。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。
3.4.1 確定工序的原則
確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則：
（1）工序分散原則
工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。
（2）工序集中原則
工序數目少，工件裝夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。而且采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。一般采用結構簡單的專用機床和專用夾具組織流水線生產。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量較小。
3.4.2 工序的特點
制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，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。
（1）工序集中的特點
工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。
（2）工序分散的特點
工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。一般采用結構簡單的專用機床和專用夾具組織流水線生產。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。
3.4.3 加工精度的劃分
零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
（1）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，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切削用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為。粗糙度為。
（2）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備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為。
（3）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。
精加工應采用高精度的機床切削用量小，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，表面粗糙度為。
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，以及運輸裝夾費時的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，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區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
3.4.4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
表3.1 工藝路線方案一
工序號
工序內容
工序一
粗、精銑孔上端面。
工序二
鉆、擴、鉸、精鉸孔。
工序三
切斷。
工序四
粗、精銑孔兩側面
工序五
粗、精鏜孔。
工序六
銑下平面。
工序七
粗、精銑16槽。
工序八
粗銑斜平面。
工序九
檢查。
上面工序不能保證其質量，但可以進行精度要求不高的生產。
綜合考慮以上步驟，得到下面工藝路線。
表3.2 工藝路線方案二
工序號
工序內容
工序一
粗、精銑孔上端面。
工序二
鉆、擴、鉸、精鉸孔。
工序三
粗、精銑孔兩側面
工序四
粗、精鏜孔。
工序五
銑下平面。
工序六
粗、精銑16槽。
工序七
粗銑斜平面。
工序八
切斷。
工序九
檢查。
雖然工序增加了工時，但是質量大大提高了。方案一和方案二相比，方案一工藝路線在工序三就將孔鋸開，在后面的工序銑孔的兩側面的時候，對于工件的加工面減少不的工設計，但是在后面的工序中進行的加工，特別是定位和孔的加工就有相當大的難度，如才用方案一進行孔的加工時，在上面的工序中已經鋸斷，只有進行半圓的加工。這樣的加工在一般的機床上是不保證精度的，若想要保證精度只有在數控機床上，那樣的話生產成本將提高了很多。方案二就解決了上述產生的問題，將的孔到了最后的時候才將其鋸開，這樣不僅保證了孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用的孔來作為定位基準。這樣的加工可以在一般的機床上就可以進行加工了，不僅保證了精度，還降低了生產成本。
由以上分析：方案二為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的加工工藝過程如表3.3。
表3.3 最終加工工藝路線
工序號
工序內容
工序一
鑄造。
工序二
熱處理。
工序三
粗、精銑孔上端面。
工序四
鉆、擴、鉸孔。
工序五
粗、精銑孔兩側面。
工序六
粗、精鏜孔。
工序七
銑下平面。
工序八
粗、精銑16槽。
工序九
粗銑斜平面。
工序十
切斷。
工序十一
檢查。
3.5 本章小結
通過對資料書的查閱，在這章中，主要對零件的加工工藝和在加工中經常會出現的問題進行了分析，并對基準面的選擇原則有了深刻的認識。然后，針對撥叉A零件的尺寸要求和精度要求，編寫了兩個工藝路線方案。最后，對它們進行具體的分析比較選擇其優(yōu)。
4 工序參數選擇、計算
CA6140車床撥叉A，零件材料為HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.0kg，生產類型大批量，鑄造毛坯。
4.1 毛坯的確定
4.1.1 毛坯的工藝要求
（1）由于鑄造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有與其它機件配合的表面需要進行機械加工。
（2）為了使金屬容易充滿膛摸和減少工序，鑄造件外形應力求簡單、平直，盡量避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。
（3）鑄件的結構中應避免深孔或多孔結構。
（4）鑄件的整體結構應力求簡單。
4.1.2 毛坯形狀、尺寸要求
（1）各加工面的幾何形狀應盡量簡單。
（2）工藝基準以設計基準相一致。
（3）便于裝夾、加工和檢查。
（4）結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。
在確定毛坯時，要考慮經濟性。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，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，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，必要時可據此繪出毛坯圖。
據以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量及毛坯尺寸如圖4.1。
圖4.1 撥叉A毛坯
4.2 撥叉A的偏差計算
4.2.1 撥叉平面的偏差及加工余量計算
（1）側平面加工余量的計算。根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻[4]表6—28。其余量值規(guī)定為，現取。查參考文獻[3]可知其粗銑為IT12。
精銑：由參考文獻[3]表2.3—59，其余量值規(guī)定為。
鑄造毛坯的基本尺寸為，又由參考文獻[6]表11-19可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
粗銑后最大尺寸為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。
大頭孔兩側面的偏差及加工余量計算
（2）兩側面加工余量的計算。根據工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻[4]表6—28。其余量值規(guī)定為，現取。查參考文獻[3]可知其粗銑為IT12。
精銑：由參考文獻[3]表2.3—59，其余量值規(guī)定為。
鑄造毛坯的基本尺寸為，又由參考文獻[6]表11-19可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
粗銑后最大尺寸為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度。
4.2.2 大小頭孔的偏差及加工余量計算
參照參考文獻[3]表2.2—2、2.2—25、2.3—13和參考文獻[5]表1—8，可以查得：孔：
鉆孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
擴孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
鉸孔的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
根據工序要求，小頭孔分為鉆、擴、鉸三個工序，各工序余量如下：
鉆孔
參照參考文獻[3]表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為：
加工該組孔的工藝是：鉆——擴——鉸
鉆孔：
擴孔： （Z為單邊余量）
鉸孔： （Z為單邊余量）
鏜孔
加工該組孔的工藝是：粗鏜——精鏜
粗鏜： 孔，參照參考文獻[3]表2.3-48,其余量值為；
精鏜： 孔，參照參考文獻[3]表2.3-48,其余量值為；
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：
孔毛坯基本尺寸為：；
根據參考文獻[3]表2.2-2可得鍛件加工該孔經濟精度為IT9。
孔毛坯名義尺寸為：；
粗鏜工序尺寸為：
精鏜工序尺寸為： 從而達到要求。
4.2.3 粗、精銑槽
參照參考文獻[5]表21—5，得其槽邊雙邊機加工余量2Z=2.0mm，槽深機加工余量為2.0mm，再由參照參考文獻[5]表21—5的刀具選擇可得其極限偏差：粗加工為，精加工為。
槽的毛坯為一個整體：
粗銑兩邊工序尺寸為：
粗銑槽底工序尺寸為：6
精銑兩邊工序尺寸為：，已達到其加工要求：。
4.3 確定切削用量及基本工時（機動時間）
4.3.1 工序1：粗、精銑孔上平面
（1）粗銑孔上平面
加工條件
工件材料； HT200，鑄造。
機床：X52K。
查參考文獻[5]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—75，取銑削速度：參照參考文獻[5]表30—34，取
機床主軸轉速： 式（4.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
代入式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[3]表2—81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（4.2）
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑孔上平面
加工條件
工件材料； HT200，鑄造。
機床： X52K。
根據參考文獻[5]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數12，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[5]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻[5]表30—31，取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—31
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
走刀次數為1
機動時間：
4.3.2 工序2：加工孔到要求尺寸
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。孔的直徑為25mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[5]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[5]表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
由參考文獻[5]表28—3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
（2）確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[5]表28—31，。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據參考文獻[5]表28—33，取。修正系數：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，有：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進給量 根據參考文獻[5]表28—36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻[5]表28—39，取。由參考文獻[5]表28—3，得修正系數
，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
式（4.3）
由式（4.3）得
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴孔：，，，
鉸孔：，，，
4.3.3 工序3 粗、精銑兩側面
（1）粗銑兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—73，取銑削速度：參照參考文獻[3]》表2.4—81，取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[3]表2.4—81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（4.4）
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數8，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4—81，取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—31
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
走刀次數為1
機動時間：
4.3.4 工序4 粗、精鏜孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：
（1）粗鏜孔
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據參考文獻[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—9取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
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：
機動時間：
（2）精鏜孔
切削深度：，半精鏜后孔徑
進給量：根據參考文獻[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—9，取
機床主軸轉速：
，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：
機動時間：
所以該工序總機動工時
4.3.5 工序5：粗、精銑下平面
（1）粗銑下平面
工件材料: HT200，鑄造。
加工要求：粗銑下平面。
機床：立式銑床X52K。
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4—81，取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1—74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[3]表2.4—81,
切削工時
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
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑下平面
加工條件
工件材料: HT200，鑄造。
加工要求：粗銑下平面。
機床：立式銑床X52K。
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數8，此為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4—81，取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—31
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
走刀次數為1
機動時間：
4.3.6 工序6：粗、精銑槽
（1）粗銑16槽
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：錯齒三面刃銑刀
機床：X52K
切削深度：
根據參考文獻[5]表30—33得：
刀具：整體直齒銑刀 Z=20 D=100
查參考文獻[3]表2.4-76得：
進給量,根據參考文獻[5]表30—32查得切削速度，
機床主軸轉速：由式（4.4）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—74取
實際切削速度：
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：
=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑16槽
根據參考文獻[5]表30—33得
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀
切削深度：
根據參考文獻[3]表2.4—76查得：進給量,根據參考文獻[4]表30—32查得切削速度，
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—74取
實際切削速度：
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：
=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
本工序機動時間
4.3.7 工序7 粗銑斜平面
加工條件
工件材料； HT200，鑄造。
機床：X52K。
查參考文獻[5]表30—34
刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4—75，取銑削速度：參照參考文獻[5]表30—34，取
機床主軸轉速：由式（4.1）得
，
按照參考文獻[3]表3.1—74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據零件圖可知
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知。
刀具切入長度：
式（4.5）
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
4.3.8 工序8 銑斷
機床：
刀具：根據參照參考文獻[3]表4.4—12選細齒鋸片銑刀
D=100 L=4 d=22 Z=80
切削深度：
根據參考文獻[3]表2.4—76查得：進給量,根據參考文獻[5]表30—23查得切削速度。
機床主軸轉速：由式（4.1）得
查參考文獻[3]3.1—74 取
實際切削速度：
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：
由式（4.6）
=52mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
4.4 時間定額計算及生產安排
根據設計任務要求，該撥叉A的年產量為5000件。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于21件。設每天的產量為21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22.8min。
參照參考文獻[3]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） 式（4.7）
因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為：
式（4.8）
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
4.4.1 粗、精銑孔上平面
粗加工機動時間：
精加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
4.4.2 鉆、擴、鉸孔
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—43，
單間時間定額：由式（4.8）得
因此，達到生產要求
4.4.3 粗、精銑兩側面
粗加工機動時間：
精加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有
因此，達到生產要求。
4.4.4 粗、精鏜孔
（1）粗鏜孔
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—39，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
（2）精鏜孔到要求尺
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—39，
單間時間定額，由式（4.7）得
因此，達到生產要求。
4.4.5 粗、精銑下平面
粗加工機動時間：
精加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
4.4.6 粗、精銑槽
加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
4.4.7 粗銑斜平面
粗加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]表2.5—45，取工步輔助
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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
4.4.8 銑斷
加工機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[3]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
：根據參考文獻[3]表2.5—48，
單間時間定額，由式（4.8）有：
因此，達到生產要求。
4.5 本章小結
本章主要講述的是毛坯零件尺寸的確定、加工工時計算和時間定額計算。它主要是保證零件在加工時能夠有足夠的余量進行粗、精加工保證精度，同時，對在加工中所需的機床、刀具等都進行選擇。再查閱工具書確定切削進給量、機床轉速等進行計算工時，將所計算的各結果填寫到相應的工序卡片中，并與所給的任務書進行用量比較，看能否完成加工。經過上文的計算分析所選的刀具、機床等都能達到生產要求，將進行下一步的設計。
5 鏜孔夾具設計
為了達到提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度的目的。在加工車床撥叉零件時，需要設計專用夾具。
如前所述，應該注意提高生產率，雖然該夾具設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。但是由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，支承釘采用可調節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據情況進行調整。
5.1問題的提出
利用本夾具主要用來鏜加工孔。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線對底孔有位置度公差要求。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。
5.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：孔的軸線與底孔有位置度要求，在對孔進行加工前，小頭孔進行了粗、精加工。因此，選底孔為定位精基準（設計基準）來滿足位置度公差要求。
孔的軸線間有位置公差，選擇小頭孔左端面為定位基準來設計鏜模，從而滿足孔軸線間的位置度公差要求。工件定位用小頭孔、大頭孔端面和大頭孔的側面定位來定位。
如圖5.1：
圖5.1 鏜孔定位
5. 3 夾具方案的確定
設計專用夾具的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等的技術要求能夠得到合理的保證。在生產綱領已經確定為大批生產的條件下，應該使所設計的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產效率。因此，我設計了兩個夾具方案以供選擇，其方案如下：
（1）夾具設計方案一
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經加工過。因此，我選擇小頭孔用長心軸定位，以大小頭孔的左端面為定位面，并在大頭孔的下方用一檔銷定位，以實現典型的一面兩銷定位。在大小頭孔之間用一個移動壓板壓在連接板上，實現夾緊。并選用固定鏜套作為刀具的導向裝置。
（2）夾具設計方案二
在加工本工序之前，工件的大頭孔兩端面、小頭孔及它的端面都均已經加工過。在小頭孔用一長銷定位，以小頭孔的左端面作為定位面，在大頭孔下方用一定位塊作為檔銷以實現一面兩銷定位。在小頭孔的心軸右端用一個帶肩的螺母和開口墊圈作為壓緊，在加工處用一輔助支撐以抵消加工時所產生的軸向力。
（3）方案的比較分析
上述兩個夾具方案的特點在于：它們都采用了典型的一面兩銷定位，它們的不同之處在于，方案一是以兩個平面同時作為一個定位面，采用移動壓板作為夾緊機構。方案二是以定位環(huán)作為定位面，在心軸上加一個螺母進行了夾緊，在加工處用一螺釘作為輔助支撐。通過對它們的比較方案一以兩個不同的平面同時作為定位面，如果那兩個平面在加工的時候，出現了加工誤差，則在以這兩個面作為定位面進行孔的加工會出現受力不均的情況，使工件受較大的外力而變形。而方案二用一個定位環(huán)作為定位面就解決了這個問題，因此，我選擇方案二作為加工本工序的專用夾具。
如圖5.2：
圖5.2 夾具方案
5. 4 誤差分析與計算
該夾具以兩個平面定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。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)定的工序公差。
由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無徑向間隙,也即這時不存在徑向基準位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當的高。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，根據心軸放置位置的不同，有不同情況。在設計中，是將心軸水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此，有徑向基準位移誤差。在重力作用下，定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸母線接觸。故此時的徑向基準位移誤差僅在Z軸方向，且向下。
如圖5.3：
圖5.3 定位分析
由《機床夾具設計手冊》可得：
定位誤差（兩個垂直平面定位）：
（式5.1）
式中 ——定位副間的最小配合間隙；
——工件圓孔直徑公差；
——心軸外圓直徑公差，
由（式5.1）
可知，
（1）夾緊誤差： （式5.2）
其中接觸變形位移值：
（式5.3）
（2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過
（3） 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。
5. 5 切削力及夾緊力的計算
鏜刀材料：（硬質合金鏜刀）
刀具的幾何參數：
由參考文獻《機床夾具設計手冊》查表可得：
圓周切削分力公式： （式5.4）
式中 ——圓周切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數；
f——每轉進給量。
式中
（式5.5）
式中 ——考慮工件材料機械性能的系數；
——考慮刀具幾何參數的系數。
查參考文獻[10]表得： 取
由參考文獻[10]表可得參數：
即：
同理：徑向切削分力公式 ： （式5.6）
式中 ——徑向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數；
f——每轉進給量。
式中參數：
即：
軸向切削分力公式 ： （式5.7）
式中 ——軸向切削分力；
——背吃刀量；
——修正系數；
f——每轉進給量。
式中參數：
即：
根據工件受切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即：
（式5.8）
式中 ——實際所需夾緊力；
——在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力；
——安全系數。
安全系數K可按下式計算，
（式5.9）
式中 ——加工性質；
——刀具鈍化程度；
——切削特點；
——夾緊力的穩(wěn)定性；
——手動夾緊時的手柄位置；
——僅有力矩使工件回轉時工件與支承面接觸的情況。
式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[10]表可得： 粗鏜：代入（式5.9）得
所以，由（式5.8）有：
精鏜：代入（式5.9）得
所以，有：
鏜削產生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產生的摩擦力平衡。
查表可得：
所以， （式5.10）
因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產生的夾緊力，所以，，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。
鏜削產生的徑向切削分力為
由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產生的摩擦力遠遠大于F。
鏜削產生的軸向切削分力為
由于有輔助支承和定位環(huán)作為軸向分力的支承，它所產生的支承力。
由上面的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，滿足設計要求。
5.6 鏜床夾具的分析
用鏜模鏜孔時,工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響,而由鏜模的精度來保證。機床的主軸和鏜桿采用浮動聯接,機床只是提供鏜桿的轉動動力。鏜模的結構類型主要取決于導向的設置，導向的設置不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時鏜桿的剛度。因此以加工情況設置導向使鏜桿獲得高的支承剛度。
鏜桿在鏜模中只有一個位于刀具前面或后面的鏜套導向。這時鏜桿與機床主軸采用剛性聯接，鏜桿的一端直接插入機床主軸的莫式錐孔中，并使鏜套的軸線與主軸軸線重合。這項調整比較困難，機床主軸的回轉精度會影響鏜孔精度。因此，只適用于小孔和短孔。
采用雙支承導向的鏜模。鏜桿與機床主軸采用浮動聯接。所鏜的孔的位置精度主要取決于鏜模架上鏜套的位置精度，因此兩鏜套的同軸度要求很高。
在本設計中，由于鏜的空的直徑比較的大為的，因此，在設計鏜模時，采用雙支承導向的鏜模。
固定鏜套的支架稱為鏜模架，一般用鑄鐵鑄造。鏜模應設計成單獨體不要設計與夾具底座設計成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯接。這樣便于制造，更重要的是有利于位置精度的獲得及避免其他因素對鏜模架精度的影響。結構設計時，要特別注意剛度設計。鏜模架用螺釘和銷釘固定在夾具底座上，并保證有足夠的接觸剛度，螺釘的直徑、數量、分布要合理。
鏜模架不宜用焊接結構，以避免內應力引起蠕變而失去精度。還要注意，不允許鏜模架承受夾緊反力。
其鏜模架如下圖5.4：
圖5.4 鏜模架
5.7 本章小結
通過本工序專用夾具的設計，使我對鏜夾具有了較大的認識，對鏜床夾具的特點及主要類型有了深刻的了解。在這個設計中所主要保證的精度是的內孔精度和它的位置度要求，通過對孔的精度進行分析，設計了兩套定位方案進行了誤差的分析，選擇比較的好進行了下一步的夾具設計。本套夾具的定位主要是一面兩銷定位，用心軸限制了四個自由度，一個檔銷限制了一個自由度，定位環(huán)限制了一軸向移動。通過用一面兩銷定位，既保證了零件的加工精度，零件的裝夾也相當的方便。而且專用夾具的結構，夾緊又相當的簡單，對設計帶來了最大的方便，又降低了工件生產成本。
6 銑側面夾具設計
根據零件的加工要求得，需要設計加工銑兩側面夾具。銑兩側面夾具將用于組合機床，刀具為兩把硬質合金端銑刀YG8對撥叉叉的左右兩個端面同時進行加工。
本夾具主要用來粗、精銑撥叉叉口左右側面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗精、銑左右側面時，左右側面有尺寸要求，左右側面與孔軸線分別有垂直度的要求。以及左右側面均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對左右側面進行粗、精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
6.1 定位基準的選擇
在進行左右側面粗銑加工工序時，孔已經加工出。因此工件選用頂面與孔作為定位基面。選擇孔和孔左端面作為定位基面限制了工件的五個自由度，再以大頭孔的一側面作為定位基面，限制了工件的一個自由度,即兩個銷和孔側面作為定位基面。夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為定位環(huán)，兩銷為一短圓柱銷和一檔銷。
如圖6.1：
圖6.1 銑兩側面定位
為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀對撥叉叉的左右端面同時進行粗銑加工。
6.2 夾具方案的確定
本夾具主要用來加工撥叉叉口的兩側面，由于零件的加工批量屬于大批量生產，就要求所設計的專用夾具不僅要保證加工精度，而且要保證要有較高勞動生產率，能順利的完成加工要求。
從上述的定位分析可知，采用的是一面兩銷的定位，在小頭孔用一長銷定位，可以限制工件的四個自由度，用小頭的左側面和夾具體上的定位環(huán)進