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課程設計說明書 五檔變速叉加工工藝及銑叉口夾具設計 學生姓名： 學生學號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導教師： 摘 要 此次設計是對五檔變速叉零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件，具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工大頭孔、和鉆小孔的工序中，選一面一銷和2個活動支撐釘?shù)亩ㄎ环绞?，并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 五檔變速叉，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 1 目 錄 1 1 緒 論 2 2 零件的分析 3 2.1 零件的作用 3 2.2 零件的工藝分析 3 2.3生產(chǎn)類型 4 3 工藝規(guī)程設計 5 3.1 確定毛坯的制造形式 5 3.2 確定定位基準 5 3.3工藝路線的擬訂 6 3.4制定工藝路線 9 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.6確立切削用量及基本工時 11 4 銑叉口夾具設計 17 4.1研究原始質料 17 4.2定位基準的選擇 17 4.3 切削力及夾緊分析計算 17 4.4 誤差分析與計算 19 4.5 零、部件的設計與選用 19 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 21 總結與展望 22 參考文獻 23 致 謝 24 24 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通四年所學的知識，將理論與實踐相結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下良好的基礎。 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產(chǎn)的重要的技術性文件。它直接關系到產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，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題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 而本次對于五檔變速叉加工工藝及夾具設計的主要任務是： ⑴ 完成五檔變速叉零件加工工藝規(guī)程的制定； ⑵ 完成專用夾具的設計。 通過對五檔變速叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主要加工面和加工粗、精基準，從而制定出五檔變速叉加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據(jù)切銷力的大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 2 零件的分析 2.1 零件的作用 本次課程設計題目所給的是五檔變速叉，它位于發(fā)動機變速機構上，起到換擋作用。五檔變速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稱度公差要求等。因為其尺寸精度、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，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 2.2 零件的工藝分析 依據(jù)零件加工面與非加工面分述如下： 1 φ22mm孔。 2 φ8mm孔。 3 叉頭φ22mm成形面 4 叉頭平面 5 叉口內平面 6 φ8mm孔和φ22mm孔軸線在水平方向上23±0.25mm，φ8mm孔和φ 22mm孔軸線在豎直方向上78±0.25mm。 7 φ8mm孔兩軸線同軸度不大于0.2mm，φ8mm孔兩軸線對尺寸23mm的平面內φ22mm的表面的平行度在長度100mm上不大于0.2mm。 8 φ8mm孔兩軸線對尺寸78mm的平面的平行度在長度100mm上不大于0.4mm。 9 φ8mm孔與φ15mm兩表面壁厚應為2.5—4.0mm，其余應不小于2.5mm。 2.3生產(chǎn)類型 大批量，通用機床，專用夾具。零件年產(chǎn)量：5000件。 ⑴ 由參考文獻[3]表2.1～22可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。 ⑵ 由參考文獻[3]表2.1～11確定，孔的表面粗糙度要求為6.3，則選擇孔的加方案序為：粗鏜——精鏜。 ⑶ 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接鑄出孔，只能鑄出一個小坑，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——鉸。 ⑷ 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————鉸的加工方法。 3 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 考慮零件在工作過程中所常受到交變及沖擊載荷，材料應選45#鋼精密模鍛毛坯以使金屬纖維盡量不被剪斷，保證零件工作可靠，也可提高生產(chǎn)率。毛坯公差參考GB/T22362-2003鋼制模鍛件公差及加工余量。 3.2 確定定位基準 3.2.1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、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。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。 3.2.2精基準選擇的原則 ⑴ 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。 ⑵ 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(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。 ⑶ 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，能保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平面與小頭孔，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，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面，因為是非加工表面，所以也可以用的孔為加工基準。 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 3.3工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 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、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(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： ⑴ 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(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)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(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 ⑵ 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。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)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(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機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。 3.3.2工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(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。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(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。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)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(chǎn)準備工作量大。 ⑵ 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(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術水平要求不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 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，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機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)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.3.3加工階段的劃分 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： ⑴ 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(xiàn)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)生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11～IT22。粗糙度為Ra80～100μm。 ⑵ 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IT9～IT10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。 ⑶ 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IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 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，以及運輸裝夾費事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制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序零 模鍛毛坯（正火處理） 工序一 鉆、擴、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓 輪廓為定位基準，采用立式鉆床Z525和專用夾具。 工序二 銑叉口---------以孔端面及φ22mm孔為基準，采用臥式銑床X62和 專用夾具。 工序三 鉆、鉸、φ8mm孔---------以φ22mm孔為主要定位精基準及φ15mm 外圓輪廓為基準，采用立式鉆床Z525和專用夾具。 工序四 銑叉頭成形面--------------以φ22mm孔為主要定位精基準及側面（支 撐釘）為基準，采用立式銑床X52和專用夾具。 工序五 銑叉頭平面--------以孔端面及φ22mm孔及側面為基準，采用立式銑 床X52和專用夾具。 工序六 去毛刺-------------鉗工去所有銳邊毛刺。 工序七 中間檢驗。 工序八 熱處理-------------φ22mm叉角表面淬火。 工序九 修正φ22mm、φ8mm孔。 工序十 校正23mm、78mm及25mm。 工序十一 清洗。 工序十二 終檢。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為45鋼，硬度156～217HBS，生產(chǎn)類型為大批量，精密模鍛毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（加工余量采用經(jīng)驗估算法或按照技術手冊等資料推薦的數(shù)據(jù)基礎為基礎，結合生產(chǎn)實際情況和經(jīng)驗來確定：工序尺寸采用“逆推法”）： 加工表面 加工內容 加工余量 精度等級 基本尺寸 表面粗糙度 φ22mm孔 鉆 IT11 Φ20mm Ra22.5 擴 IT9 Φ21.7mm Ra6.3 鉸 IT7 φ22mm Ra3.2 φ8mm孔 鉆 IT11 Φ7.8mm Ra22.5 鉸 IT9 Φ8mm Ra3.2 銑叉頭φ22mm成形面 銑 IT9 φ22mm Ra3.2 銑叉口平面 銑 IT9 76mm Ra6.3 銑叉頭平面 銑 IT11 25mm Ra22.5 3.6確立切削用量及基本工時 正確的選用切削用量，對保證加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗和合理使用機床都能起到很大的作用。由于工件材料、毛坯狀況、刀具材料及其幾何角度、機床的剛度等許多因素影響，切削用量應結合相關資料，根據(jù)實際情況和經(jīng)驗確定。 1) 工序0：模鍛毛坯 2) 工序5：鉆、擴、鉸、φ22mm孔并倒角-----------以φ35圓柱下端面及外圓輪廓為定位基準。 刀具：錐柄麻花鉆φ20mm、錐柄擴孔鉆φ21.7mm、硬質合金錐柄機用鉸刀φ 22mm 機床：立式鉆床Z235 夾具：專用夾具 鉆孔： 查《切削手冊》：f=0.20~0.24mm/r 工件材料狀態(tài)系數(shù)Kw=0.9 則f=（0.20~0.24）X0.9=0.18~0.216mm/r，取f=0.20mm/r。 查《切削手冊》：取V=18m/min所以n=318r/min,根據(jù)機床規(guī)格取實際 n=335r/min 故實際V=18.94m/min。 鉆孔切削用時： 刀具行程L+L1+L2=44+2+6=52mm，則鉆孔用時Tz=0.78min 擴孔： 查《切削手冊》：取f=0.40mm，v=17m/min, 所以n=249r/min 則實際切削速度v=18.54m/min 擴孔切削工時： 刀具工作行程：L+L1+L2=44+2+2=48mm,則擴孔工時為：Ta=0.44min 鉸孔： 查《切削手冊》：取取f=0.35mm，v=5m/min 所以 Ns=72.4 r/min 查機床說明書取 n=85 r/min 則實際切削速度 v=3.87m/min 鉸孔切削工時: 刀具工作行程：L+L1+L2=44+4+28=76 mm，則鉸孔切削工時為：Tm=2.55 min 工序總切削工時：T總=0.78+0.44+2.55+3.77 min 3) 工序10 銑叉口‐‐‐‐‐‐以φ22mm孔及φ35圓柱下端面為定位基準，采用臥式銑床X62和專用夾具； 刀具：直齒三面刃銑刀 外徑 D=φ100mm 厚度 L=10mm 機床：臥式銑床 X62 夾具：專用銑夾具 查《機械工人切削手冊》（以下簡稱《切削手冊》）得： 取 fz=0.02 mm/r ν=24m/min， 則 ns=221 r/min，根據(jù)機床說明書取 n=150r/min， 故實際切削速度為： v=29.7 m/min 當 nw=150 r/min 時， 工作臺每分鐘進給量應為： fm= fzznw=0.02×10×150=30mm/min 切削工時： 刀具工作行程：L+L1+L2=30 mm， 則切削工時為： Tm=1 min 4) 工序 15： 孔口倒角‐‐‐‐‐‐以外形輪廓面為定位基準 刀具：錐柄錐面锪鉆 40×90° 機床：立式鉆床 Z525 夾具：通用夾緊裝置 根據(jù)《切削手冊》及機床說明書取 n=97r/min，手動進給 切削工時：兩邊倒角Tm=0.1 min 5) 工序 20： 鉆、鉸φ8mm 孔‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內孔、叉口角內側面及外圓輪廓為定位基準 刀具：錐柄長麻花鉆φ7.8mm、硬質合金錐柄機用鉸刀φ8H9 機床：立式鉆床 Z525 夾具：專用鉆床夾具 鉆孔： 查《切削手冊》得：f=0.15mm 得 v=16m/min 所以 ns=653 r/min ，根據(jù)機床說明書取 n=680r/min， 故實際切削速度為: v=16.66 m/min 鉆孔切削工時： 刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2.5+1.5=13 mm，則叉口中間空檔部位 采用手動進給，下部位孔刀具行程L+L1+L2=13 mm，則鉆孔切削工時為：Tm=0.25 min 鉸孔：查《切削手冊》取 f=0.3mm/r，v=3m/min 所以 ns=119 r/min ， 查機床說明書取 n=140 r/min 則實際切削速度 v=3.52m/min 鉸孔切削工時： 刀具工作行程：上部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則叉口中間空檔部位采用手動，下部位孔刀具行程L+L1+L2=9+2+15=36 mm，則鉸孔切削工時為： Tm=1.71 min 工序總切削工時：T 總=0.25+1.71=1.96 min 6) 工序 25： 銑叉頭成形面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內孔、叉口內側端面為定位基準 刀具：直柄立銑刀φ8mm 機床：立式銑床 X52 夾具：專用銑夾具 查《切削手冊》得：v=20m/min 則 ns=795 r/min， 查機床說明書取 n=750r/min 利用專用銑夾具加工，采用手動進給。 7 ) 工序 30： 銑叉頭平面‐‐‐‐‐‐以φ22mm 內孔、叉口內側端面為定位基準 刀具：錐柄立銑刀φ40 Z6 機床：立式銑慶 X52 夾具：專用銑床夾具 查《切削手冊》得：fz=0.08 mm/z 根據(jù)機床說明書取 n=190r/min， 故實際切削速度為: v=23.8 m/min 當 n=190r/min 時，工作臺每分鐘進給量為： fm=fzn=0.08×6×190=91.2mm/min 根據(jù)機床說明書工作臺縱向進給量取 fm=95 mm/min 切削工時： 刀具工作行程：L+L1+L2=22+13+2=37 mm 則切削工時為：Tm=0.39 min 8) 工序 35： 去毛刺‐‐‐‐‐‐去所有加工面的銳邊毛刺 工具：平銼（中粗齒）10 寸 4 銑叉口夾具設計 4.1研究原始質料 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(chǎn)率和降低勞動強度。 4.2定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，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量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ22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φ22孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的φ22孔的端面作為定位夾具。 為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺壓板夾緊機構作為夾緊機構。 4.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=2.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 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） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，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，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 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。 4.5 零、部件的設計與選用 4.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數(shù)如下表： 表5.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 22 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M22 4 4.5.2 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(chǎn)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 ～0.022 ～0.035 25 22 4 22 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，其結構如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但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。由于該工件體積小，經(jīng)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(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)情況進行調整換取。 總結與展望 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內孔表面，本可以在夾具體內部設置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改進。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，是我在學校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 參考文獻 [1] 黃如林，切削加工簡明實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1984。 [10] 周永強，高等學校課程設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [11] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [22] 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25 銑叉頭形面 銑叉頭圓弧成型面 機加工 銑工 X52 專用夾具、銑刀 30 銑叉頭平面 銑叉頭平面 機加工 銑工 X52 專用夾具、銑刀、游標卡尺 35 去毛刺 去所有加工面銳邊毛刺 機加工 鉗工 平銼 通用夾具 40 中間檢驗 檢驗零件尺寸 機加工 45 熱處理 φ22mm叉角表面淬火 熱處理 50 修正 修正φ22mm、φ8mm孔 機加工 55 校正 校正23mm、78mm及25mm 機加工 60 清洗 清洗零件 65 終檢 檢驗零件尺寸 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 五檔變速叉 零件名稱 五檔變速叉 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 機加工 15 銑叉口 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鍛件 223×95×58 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X52 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 專用夾具 普通乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2 2 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時/s r/min m/s mm/r mm 機動 輔助 1 銑叉口 專用夾具、銑刀、游標卡尺 366 13.2 1.5 2 1 15 10 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期