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目 錄
序言 2
第一章：離合器接合叉零件工藝分析....................................3
1.1零件的作用和結(jié)構(gòu)特點 3
1.2零件的主要技術(shù)要求分析 3
第二章：離合器接合叉零件的工藝規(guī)程設(shè)計 5
2.1確定毛坯制造形式 5
2.2定位基準(zhǔn)的選擇 5
2.3表面加工方法的選擇 5
2.4主要工藝設(shè)計 7
2.5填寫工藝卡片 11
第三章：銑端面工序的夾具設(shè)計 12
3.1問題的提出 13
3.2定位方案的確定 13
3.3夾具的操作和使用說明 15
結(jié)束語 16
參考文獻 17
序 言
機械制造工藝夾具課程設(shè)計是機械類專業(yè)學(xué)生在完成了《機械制造工藝學(xué)》等技術(shù)基礎(chǔ)和理論課程之后進行的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題的能力。通過此次課程設(shè)計要求我們：
1、掌握零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的能力；
2、掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力；
3、掌握機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計能力；
4、學(xué)會使用、查閱各種設(shè)計資料、手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)等以及學(xué)會繪制工序圖、夾具裝配圖，標(biāo)注必要的技術(shù)條件等。
通過三周的課程設(shè)計，我學(xué)會了綜合運用所學(xué)過的理論知識進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力；熟悉運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論知識，解決了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、切削用量的選擇等問題。此次課程設(shè)計也是對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，同時也是我一次理論聯(lián)系實際的實際訓(xùn)練。因此，他在我的大學(xué)生活中占據(jù)在相當(dāng)重要的地位。
由于能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，懇請各位老師能給予批評和指正。
第一章：離合器接合叉零件工藝分析
1.1零件的作用和結(jié)構(gòu)特點
此次所給的零件是離合器接合叉。該零件是拖拉機變速箱變速齒輪操作撥叉，撥叉頭以孔套在軸上，并用銷釘經(jīng)孔與軸聯(lián)結(jié)，撥叉腳夾在雙聯(lián)交換齒輪的槽中，變速操縱機構(gòu)通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與軸一起在變速箱中滑動，撥叉腳撥動雙聯(lián)交換齒輪在花鍵軸上滑動，從而實現(xiàn)了拖拉機等工程機械的離合作用。
該零件的主要工作面是操縱槽撥叉腳兩端面，主要配合為和撥叉腳內(nèi)側(cè)面。零件的形狀比較特殊，屬特形零件，結(jié)構(gòu)簡單。由于撥叉在工作時承受一定的沖擊載荷，因此要有足夠的強度，韌性和剛度
1.2零件的主要技術(shù)要求分析
分析零件圖可知，離合器結(jié)合叉主要有三組加工表面，他們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分別敘述如下：
1. 以φ9.5H9 mm為中心的加工表面
這一組加工表面包括兩個φ9.5H9 mm孔，尺寸為 mm及106的
與兩個φ9.5H9 mm相垂直的四個平面。
2. 以φ25d6 mm外圓為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ25d6 mm的外圓，25 mm尺寸所在的
兩個端面及B面上1.5×45°的倒角。
3. φ25d6mm外圓上 mm的槽
以上三組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
1）2-φ9.5H9 mm共同軸線對φ25d6 mm軸線的不垂直度不大于0.5/100。
2）2-φ9.5H9 mm對共同軸線的不同軸度不大于0.5mm。
3）端面C對φ25d6 mm軸線的端跳動不大于0.1mm。
4）A面對2-φ9.5H9 mm共同軸線的不垂直度不大于0.3 mm，φ9.5H9 mm軸線對φ19 mm軸線的不同軸度不大于1.5mm。
由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
第二章：離合器結(jié)合叉零件工藝規(guī)程的設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
由于該撥叉在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強撥叉的強度和抗沖擊強度，零件的材料選用45鋼。又因為年生產(chǎn)量為5000件，生產(chǎn)類型屬大批生產(chǎn)，所以毛坯選用鑄件。該撥叉的輪廓尺寸不大，為提高生產(chǎn)率和鑄件的精度，宜采用蠟?zāi)Ｐ蜐茶T，實現(xiàn)毛坯的精鑄工藝要求。
2.2定位基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
在此零件中，加工外圓時以叉子端面為定位基準(zhǔn)，而叉子端面的加工以外圓為定位基準(zhǔn)，主要考慮了互為基準(zhǔn)、基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合原則，加工孔和槽時都以外圓為定位基準(zhǔn)。
2.3表面加工方法的選擇
加工方法主要牽涉到零件加工的經(jīng)濟性和高效性，在本次所設(shè)計的零件中，外圓及端面等特征采用車床加工；叉子端面采用銑削加工而成，可利用工裝，將4個面一次加工成，即保證了零件的尺寸要求，又節(jié)約了時間，提高了效率；孔的加工選擇在立式鉆床上，而槽的加工應(yīng)采用立銑。
經(jīng)初步考慮，制定出以下兩種工藝方案：
1. 工藝路線方案一
工序1：銑圓柱部分端面。
工序2：銑叉子端面。
工序3：車外圓φ25d6、端面及倒角1.5×45°。
工序4：鉆-鉸φ9.5H9 。
工序5：銑槽。
工序6：去毛刺。
工序7：清洗。
工序8：終檢。
2. 工藝路線方案二
工序1：銑圓柱部分端面。
工序2：銑叉子端面。
工序3：鉆-鉸φ9.5H9 。
工序4：車外圓φ25d6 、端面及倒角1.5×45°。
工序5：銑槽。
工序6：去毛刺。
工序7：清洗。
工序8：終檢。
3. 工藝方案比較與分析
上述兩個方案的不同點在于：方案一時先車外圓、端面及倒角，然后鉆-鉸2-φ9.5H9 mm孔；而方案二與此相反，先鉆-鉸2-φ9.5 H9 mm孔，再車外圓。兩個方案通過比較可以看出，方案一鉆-鉸2-φ9.5H9 mm孔時可以通過已加工過的外圓作為定位基準(zhǔn)，孔的位置精度很容易得到保證，此方案先加工外圓的目的就時為孔加工提供定為基準(zhǔn)；方案二在加工外圓時通過叉子端面就可以精確的定位，又保證定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)的重合，所以先加工孔沒有多大作用，而此方案在加工孔時，需用外圓定位，此時外圓未加工，只能作為粗基準(zhǔn)。通過綜合分析，方案一較為合理。
2.4 主要工序設(shè)計
離合器撥叉零件材質(zhì)為45鋼，硬度為HB207-269，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各工序加工表面的機械加工余量、切削用量、工時計算、機床等如下：
1. 銑圓柱部分端面B
1） 機械加工余量：
查《機械加工工藝手冊》表3.1-56，鍛件重量在0.4-1.0 Kg之間，鍛件復(fù)雜系數(shù)為S3、長度為25 mm時，查出該零件余量是：厚度方向為1.5-2.0 mm，水平方向為1.5-2.0 mm，所以B面余量取2 mm。
2）切削用量、工時計算及機床：
此工序為銑端面B面，保證尺寸，
易知fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=1.57 m/s，即94.2 m/min
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀dW=100 mm，齒數(shù)Z=8。
則：nS=== 300 r/min
現(xiàn)采用X62W臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39），取nw=300 r/min，
故實際切削速度為
v===94.2 m/min
當(dāng)nw=300 r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應(yīng)為：
fm= fZznw=0.08×8×300=192 mm/min
查機床說明書，fm =190 mm/min。
切削工時：機動工時tm ==0.75 min
2、銑叉子端面
1）機械加工余量：《機械加工工藝手冊》表3.1-56已查出厚度方向余量為1.5-2.0mm，所以叉子端面單邊余量取2mm。
2）切削用量、工時計算及機床：此工序為銑叉子端面，可在臥式銑床上采用隔套同時裝四把銑刀一次銑削四個面成。
易知fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=0.43m/s，即25.8m/min
采用高速鋼三面刃銑刀dW=110 mm，齒數(shù)Z=4。
則：nS=== 75 r/min
現(xiàn)采用X62W臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39），取nw=75 r/min，故實際切削速度為
v===25.9 m/min
當(dāng)nw=75 r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應(yīng)為：
fm= fZznw=0.08×4×75=24 mm/min
查機床說明書，fm =23.5 mm/min。
切削工時：機動工時tm == 6 min
3、車外圓φmm及C面
1）機械加工余量：《機械加工工藝手冊》表3.1-56已查出厚度方向余量為1.5-2.0 mm，水平方向余量為1.5-2.0 mm，所以外圓余量取4 mm，C面余量取2 mm。
2）切削用量、工時計算及機床：
此工序為車外圓φ250 -0.14mm、C面及1.5×45°倒角。
切削深度：單邊余量Z=2mm，因外圓表面粗糙度Ra12.5，加工精度為IT6級，需經(jīng)兩次切削，粗車后單邊留余量Z=0.5mm，選用臥式車床C365L。
進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，選用f=0.5 mm/r
計算切削速度：見《切削用量簡明手冊》表1.27
Vc===123 m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
ns===313 r/min
按機床選取n=322r/min
所以實際切削速度v=== 126 m/min
切削工時：
t===0.2min
4、鉆-鉸兩內(nèi)孔2-φ9.5H9 mm（叉部），選用機床：立式鉆床Z525
1） 機械加工余量：毛坯為實心，不沖出孔，兩內(nèi)孔精度要
求IT9，參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-9工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ9.3mm 2Z=0.2mm
鉸孔：φ9.5+0.03 0mm
2） 切削用量、工時計算及機床：
① 鉆孔φ9.3mm
f=0.25 mm/r（見《切削用量簡明手冊》表2.7）
v=12 m/min（見《切削用量簡明手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）
ns===411r/min
按機床選取nw =392r/min（按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度
v===11.45 m/min
切削工時：t===1.2min
② 鉸孔φ9.5H9 mm孔
f=0.5 mm/r（見《切削用量簡明手冊》表2.11）
v=6 m/min（見《切削用量簡明手冊》表2.24）
ns===201 r/min
按機床選取nw=195 r/min（按《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度
v===5.8 m/min
切削工時：t==1.2 min
5、銑寬7+0.36 0mm的槽，選用機床：臥式銑床X62W
1）機械加工余量：參照《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-22工序尺寸及余量為：
粗銑：5 mm 2Z=2 mm
精銑： mm
3） 切削用量及機床：
fz=0.01 mm/齒（參考《切削用量簡明手冊》表3.4）
切削速度v=0.39 m/s及23.4 m/min
采用錯齒三面刃銑刀，dw=100，齒數(shù)z=1，則
ns===74.5 r/min
根據(jù)機床使用說明書（見《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39，取nw=75r/min，故實際切削速度為
v===23.55 m/min
2.5 填寫工藝卡片
按上述確定的工藝過程填寫機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片（見附表）
第三章：銑端面工序的夾具設(shè)計
設(shè)計目的：提高勞動生產(chǎn)率，保證加工精度，降低勞動強度。
專用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復(fù)雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產(chǎn)率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合。總之,隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動強度,保障生產(chǎn)安全的目的。
此次課程設(shè)計本著提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度的宗旨，具體需要設(shè)計的專用夾具為工序1中銑φ25mm圓柱部分端面的專用銑床夾具。本夾具將用于通用X62W臥式銑床，刀具為合金盤銑刀，刀片采用YT15合金。
3.1問題的提出
本夾具是用來銑φ25mm圓柱部分端面的專用銑床夾具，因該零件的毛坯為精密鑄造件，故其加工余量很小。圖中φ25mm圓柱的中心軸線與2-φ9.5H9mm孔的共同軸線有位置公差要求，端面和φ19mm不加工外圓有間接位置要求，同時本道工序?qū)⑹呛罄m(xù)工序的定位基準(zhǔn)，因此這個端面的加工需要有高的精度要求。由于位置公差要求較低，因此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,并保證其幾何精度，位置精度則不是主要問題。
3.2 定位方案的確定
因這個端面的加工位置精度要求較低，為了使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)一致，所以選擇φ19mm不加工外圓面作為主要定位基準(zhǔn)，以確保2-φ9.5H9mm孔與φ19mm的不同軸度不大于1.5mm，限制、、、四個自由度。同時φ25mm外圓面對2-φ9.5H9mm孔的中心線有一定的位置公差要求,因此應(yīng)以φ25mm外圓面也為主要定位基準(zhǔn)，限制、兩個自由度。由于鑄件的公差要求較大,利用撥叉口處表面作為輔助定位基準(zhǔn)時, 選用一對V形塊定位?？紤]設(shè)計的經(jīng)濟性、適用性，目前快換式銑床夾具為通用結(jié)構(gòu)，故在其基礎(chǔ)上設(shè)計定位、夾緊和導(dǎo)向原件，縮短設(shè)計制造周期。在此設(shè)計使用V型塊起自調(diào)心定位作用，用壓板螺母起夾緊功能。
1) 定位誤差的分析與計算:
零件圖規(guī)定撥叉φ19mm外圓面不要求切削加工，而φ19mm外圓面與2-φ9.5H9mm孔有同軸度要求，其同軸度要求φ1.5mm；同時φ25mm外圓面對2-φ9.5H9mm孔的中心線有一定的位置公差要求。由于本件多處為非加工表面，先銑圓柱部分端面，可以為后續(xù)加工提供一個定位端面，故本道工序的定位誤差要求不是很嚴(yán)格，依靠定位基準(zhǔn)面的配合即可滿足加工要求。
2) 夾緊力確定
由于實際加工的經(jīng)驗可知,銑削時的主要切削力為銑刀的切削方向,可分為追品水平和垂直兩個分力,在兩側(cè)只需要采用兩個V型塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作?？紤]到本次設(shè)計的實際情況，具體切削力與夾緊力計算如下：
刀具：YT15合金盤銑刀
《切削手冊》表3.28：
其中：Cr=54.5，=4.5，=0.9，=0.18，=0.74，=28，=1.0，=100，=1.0，n=300，Z=8
所以 F==442.9（N）
水平分力：Fr=1.1F實=487.2 （N）
垂直分力：Fv=0.3F實=123.9 （N）
在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)：
安全系數(shù)k=k1k2k3k4
其中：k1為基本安全系數(shù)1.5 ；
k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 ；
k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 ；
k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 ；
所以F切=kF=1.5×1.1×1.1×1.1×487.2=972.7（N）
實際夾緊力為N夾：
N夾= F切/
查《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》附錄表1得摩擦系數(shù)=0.16～0.25，
在此取=0.25 ，=0.25
則N夾= 972.7/（0.25+0.25）=1945.4（N）
夾緊螺母采用M20粗牙螺母，查相關(guān)手冊易知M20粗牙螺母夾緊力遠大于所需夾緊力。
3.3 夾具的操作和使用說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)注意提高勞動效率，為此，螺母夾緊時采用帶長腰形孔的壓板，以便裝卸時，不許將螺母全部擰下，只需松動幾扣，將壓板前后拉動，便可不妨礙上下工件。夾具體底面上的一對定位鍵，可是整個夾具體在機床工作臺有正確的安裝位置，以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具體的結(jié)構(gòu)還比較的緊湊。
為了保證零件的加工精度，我們采用可換定位銷來進行定位加緊，夾具體的底面有一對定位鍵與機床的T型槽相連接，保證夾具與銑床的縱向進給方向相平行的位置。另外在夾具體的兩端設(shè)置了可供機床工作臺T型螺栓穿過夾具體壓緊的U型耳座。
夾具體的裝配圖和夾具體的零件圖見附圖。
結(jié) 束 語
在自己努力和指導(dǎo)老師悉心的指導(dǎo)下，經(jīng)過這段時間的設(shè)計學(xué)習(xí)，我的課程設(shè)計終于圓滿完成了。在設(shè)計過程中，我通過各種方式收集、查找相關(guān)資料，深入工廠加工車間仔細觀察，虛心請教，解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題，從中學(xué)到了許多課本里沒有的知識，切身地體會到了零件從毛坯到成品的一個工藝設(shè)計過程，從而對于機械制造工藝學(xué)課程有了一個更為清晰的認識。經(jīng)過了課程設(shè)計鍛煉，我發(fā)現(xiàn)自己欠缺的東西很多。尤其是實踐經(jīng)驗，對加工過程的了解甚少。
通過這次完整的課程設(shè)計，我系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，同時也深刻體會到學(xué)習(xí)的重要性并領(lǐng)會到設(shè)計也是一種學(xué)習(xí)的方式。在設(shè)計的過程中，我綜合運用了系統(tǒng)的設(shè)計方法和相關(guān)設(shè)計軟件（如AutoCAD、CAXA、Word等），且應(yīng)用熟悉相關(guān)設(shè)計資料（包括手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進行經(jīng)驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設(shè)計中帶來的便利和幫助。
通過課程設(shè)計，它也使我明白了如果要想更好地掌握好這門技術(shù)，還需要我進一步的學(xué)習(xí)與實踐，在實際工作中不斷地積累經(jīng)驗，這樣我才能更好的學(xué)好這門技術(shù)，更好地了解機械制造基礎(chǔ)工業(yè)，從而為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師多多指正與批評。
參 考 文 獻
[1] 陳明，機械制造工藝學(xué)[M]，北京，機械工業(yè)出版社，2005.8.
[2] 趙如福，金屬機械加工工藝人員手冊第二版[M]，上海，上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2006.10
[3] 趙家奇，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]，北京，機械工業(yè)出版社， 2000.10
[4] 肖繼德，機床夾具設(shè)計[M]，北京，機械工業(yè)出版社，2000.5
[5] 李益民，機械制造工藝設(shè)計簡明手冊[M], 北京，機械工業(yè)出版社，1994
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