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畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)
報(bào)告(論文)題目： 撥叉工藝及工裝設(shè)計(jì)
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作 者 學(xué) 號
指導(dǎo)教師姓名
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摘 要
該設(shè)計(jì)是在撥叉零件的加工工藝規(guī)程及加工工序的專用夾具基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。撥叉零件的平面和孔系為其主要加工表面。一般情況下，確?？紫档募庸ぞ纫y于確保平面的加工精度。因此，本設(shè)計(jì)按照先面后孔的原則，將孔系與平面的加工劃分成粗加工階段和精加工階段以確?？紫导庸ぞ群推矫婕庸ぞ取Ｖ饕庸すば蚴窍纫灾С锌锥ㄎ患庸ろ斊矫?，然后再以頂平面與支承孔定位加工工藝孔。在后續(xù)的加工工序中除去個(gè)別的工序其余均用頂平面和工藝孔來定位加工其余孔和平面。支承孔系的加工方法用的是坐 標(biāo) 法 鏜 孔。整個(gè)加工過程 均采 用 組合機(jī)床，夾具采用專用夾具，夾緊方式采用氣動(dòng)夾緊，夾緊方便可靠，機(jī)構(gòu)可以 不必自鎖，生 產(chǎn)效率較高，適用于 大批量、流水線加工，完全滿足設(shè)計(jì)需求。
關(guān)鍵詞：撥叉類零件 工藝 工序 夾具
I
北華航天工業(yè)學(xué)院
Abstract
This design is the special fixture for machining process of forked plectrum parts and process design based on．The main processing surface fork parts of the plane and a series of hole． In general，ensure the machining accuracy of plane than to ensure machining accuracy hole easily．Therefore，the design follows the surface after the first hole of the principle．And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole．The supporting hole of the input shaft and the output shaft of the benchmark by a shifting fork as a rough benchmark，the top two holes as a precision technology base．Main processing process arrangement is to support hole positioning processing the top plane，and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology．In addition to the follow-up processes individual processes are used in the top plane positioning technology and other processing Kong and plane． The supporting hole processing system using the method of coordinate boring， The whole process selection of combined machine tool．The special fixture fixture，clamping means more choice of pneumatic clamping，clamping reliable，agencies can not self-locking，therefore the production efficiency is higher，suitable for high-volume，line processing，can meet the design requirements．
Key Words: fork parts technology procedure fixture
北華航天工業(yè)學(xué)院
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)械加工工藝概述 1
1.2 機(jī)械加工工藝流程 1
1.3 夾具概述 2
1.4 機(jī)床夾具的功能 2
1.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢 3
1.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 3
1.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 3
第2章 零件的工藝性分析 5
2.1 零件的作用 5
2.2 零件的工藝分析 6
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
3.1 制定毛坯的成型 7
3.2 基準(zhǔn)的選擇 7
3.3 制定工藝路線 8
3.4 確定撥叉零件的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 9
3.5 確定切削用量及基本工時(shí) 10
第4章 設(shè)計(jì)銑30×80面專用夾具 18
4.1 提出問題 18
4.2 夾具設(shè)計(jì) 18
4.2.1 選定定位基準(zhǔn) 18
4.2.2 夾緊力分析 18
4.2.3 定位誤差的分析 18
4.3 夾具設(shè)計(jì)及操作 19
第5章 設(shè)計(jì)鉆2-M8孔的專用夾具 21
5.1 提出問題 21
5.2 夾具設(shè)計(jì) 21
5.2.1 選擇定位基準(zhǔn) 21
5.2.2 分析定位誤差 21
5.2.3 計(jì)算切削力及夾緊力 21
5.2.4 夾具設(shè)計(jì)說明 22
結(jié) 論 24
致 謝 25
參考文獻(xiàn) 26
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝簡述
機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，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(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少[1]。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對性了。每個(gè)廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2 機(jī)械加工工藝流程
對零件以及工件進(jìn)行加工制造的整個(gè)過程就是機(jī)械加工工藝流程。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。簡單的說就是對原材料進(jìn)行各種處理，制造出達(dá)到設(shè)計(jì)要求零件的過程。它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝流程主要體現(xiàn)為零件的加工路線、加工工序、加工設(shè)備的選擇等方面。工藝流程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，作為機(jī)械加工步驟的詳細(xì)參數(shù)。機(jī)械加工工藝流程的制定要在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，盡可能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，遵循優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本的原則[2]。
制訂工藝規(guī)程的步驟 ：
(1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
(2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行工藝分析。
(3) 選擇毛坯。
(4) 擬訂工藝路線。
(5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
(6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
(7) 確定切削用量及工時(shí)定額。
(8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
(9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，要對前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會(huì)出現(xiàn)無法預(yù)知的情況，例如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求第一時(shí)間對工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
1.3 夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)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(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)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(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備[6]。
1.4 機(jī)床夾具的功能
機(jī)床夾具的主要功能如下：
（1）保證加工質(zhì)量。使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及待加工表面相互之間的位置精度。在使用機(jī)床夾具后，這種精度主要依靠夾具和機(jī)床來保證，而不再依賴于工人的技術(shù)水平。
（2）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。在現(xiàn)代機(jī)床夾具中，廣泛采用氣動(dòng)、液動(dòng)等機(jī)動(dòng)夾緊裝置，可使輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。
（3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。如在車床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如使用靠模夾具，可在車床或銑床上進(jìn)行仿形加工。
（4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
1.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù) 越來越先進(jìn)和社會(huì)生產(chǎn)力的飛速提高，機(jī)床夾具 已然從一種輔助性工具 發(fā)展成為種類繁多的工藝裝備。
1.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(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)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(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)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機(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）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面。
精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±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(nèi)；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(dá)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(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。常見的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)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；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗(yàn)）轉(zhuǎn)速為2600r/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。
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)床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、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主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)化
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。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)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。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、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[7]。
第2章 零件的工藝性分析
2.1 撥叉的作用
題目給定的零件是CA6140撥叉（圖2-1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照使用者的要求進(jìn)行工作。改變車床滑移齒輪的位置，實(shí)現(xiàn)變速；或者應(yīng)用于控制離合器的嚙合、斷開的機(jī)構(gòu)中，從而控制機(jī)床的橫向或縱向進(jìn)給。
圖 2-1 撥叉零件圖
2.2 零件的工藝分析
分析零件圖可知，該撥叉形狀、結(jié)構(gòu)比較簡單，通過鑄造毛坯可得到基本形狀，減少了工序加工，又節(jié)約了材料。除了撥叉上表面，其余加工表面精度要求比較低，不需要 高精度機(jī)床 加工，可通過銑削、鉆床等車床的 粗加工就可以滿足要求；而主要工作表面——撥叉上表面加工精度雖然較高，但同樣可在正常的生產(chǎn)情況下，采用經(jīng)濟(jì)高效的方法保質(zhì)保量的加工。由此可見，該撥叉零件工藝性較好。
CA6140撥叉共有三組加工方法：
(1）以花鍵中心線為基準(zhǔn)的加工面：這一組面包括?25H7的六齒方花鍵孔、?22H12的花鍵底孔、兩端的2X15°倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面；
（2) 以工件右端面為基準(zhǔn)的18H11mm的槽、上頂面的2×M8通孔和?5錐孔。
（3）撥叉兩端面，后端面加工精度高，先以后端面為粗基準(zhǔn)加工右端面，再以前端面為精基準(zhǔn) 加工左端面；
綜上所述，前兩組加工表面，可先加工 其中一組表面，然后使用專用夾具 加工另一組表面。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 制定毛坯的成型
（1）選擇毛坯
撥叉選用材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝相較于其他金屬簡單，鑄造 性能也很優(yōu)秀，該撥叉零件加工 表面少，工作條件 不差，精度要求 不高，沒有 變載荷，屬于 間歇性工作，因此采取金屬型 鑄件，滿足了不加工表面的 粗糙度和生產(chǎn)要求。
撥叉零件的形狀不復(fù)雜，毛坯（圖3-1）的形狀需要與零件形狀盡可能的相似，因?yàn)閮?nèi)花鍵尺寸較小，所以不能直接鑄出。
（2) 確定毛坯尺寸 公差和機(jī)械 加工余量
1.公差等級
由撥叉的功能和技術(shù)要求，確定該零件的 公差等級為IT10
2.零件表面粗糙度
由零件圖可知，該撥叉各加工表面粗糙度Ra 均大于等于1.6um
3.機(jī)械加工余量
由鑄件鑄造類型為金屬鑄造，因此加工余量等級選用F
機(jī)械加工余量為3
圖 3-1 零件毛坯圖
3.2 基準(zhǔn)的選擇
工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中不可或缺的工作之一是基準(zhǔn)的選擇，基準(zhǔn)的選擇的正確與否，可以提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，否則，加工工藝 過程中將會(huì)出現(xiàn)一系列難以預(yù)料的問題，使生產(chǎn)寸步難行。
（1）粗基準(zhǔn) 的選擇 因?yàn)橐ＷC花鍵中心線 垂直于右端面，所以以Φ40的外圓表面 為粗基準(zhǔn)。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，加工2×M8、Φ5錐孔、18H11槽以零件的左端面和花鍵的中心線為精基準(zhǔn)，銑上頂面以花鍵中心線為精基準(zhǔn)。
3.3 制定工藝路線
零件上的全部加工面應(yīng)安排在一個(gè)合理的加工順序中加工，這對保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低加工成本都至關(guān)重要。以制定工藝路線為起點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度 等技術(shù)符合要求?？梢圆捎猛ㄓ脵C(jī)床 配以專用夾具，并盡可能使工序集中提高 生產(chǎn)率。
1、制定工藝路線一
工序1：粗、精銑后端面；
工序2：鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ22H12；
工序3：倒角1.5 X 15°；
工序4：粗、精銑上頂面；
工序5：粗、精銑18H11底槽；
工序6：鉆2—M8通孔并攻絲，鉆Φ5錐孔；
工序7：拉內(nèi)花鍵Φ25H7；
工序8：挫圓角；
工序9：去毛刺，清洗；
工序10：終檢。
2、制定工藝路線二
工序1：粗、精銑后端面；
工序2：鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ22H12；
工序3：倒角1.5 X 15°；
工序4：拉內(nèi)花鍵Φ25H7；
工序5：粗、精銑18H11底槽；
工序6：粗、精銑上頂面；
工序7：鉆2×M8通孔并攻絲，鉆Φ5錐孔；
工序8：挫圓角；
工序9：去毛刺，清洗；
工序10：終檢。
3、兩種工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析
上述兩種工藝 方案的特點(diǎn)在于：方案一把拉內(nèi)花鍵Φ25H7放在粗、精銑18H11底槽之后，這樣后面的工序5、工序6、工序7的定位和夾緊有一定難度，降低生產(chǎn)率。工藝路線二鉆削花鍵底孔Φ22H12倒角后拉內(nèi)花鍵Φ25H7。方便下面的工序?qū)ぜM(jìn)行定位 和夾緊，即以花鍵中心線進(jìn)行定位、螺旋 夾緊。該方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、方便、有保證。
通過分析 以上兩種工藝路線的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定工藝路線二為該撥叉的加工路線，工藝過程詳見加工工序卡片。
3.4 確定撥叉零件的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
“CA6140撥叉（編號831003）”零件材料為HT200，毛坯重量約為0.84kg。中批量生產(chǎn)，采用 鑄造毛坯。
根據(jù)上述加工 工藝，分別確定各個(gè)加工表面的 機(jī)械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：
1、后端面加工余量
后端面的加工余量為3±0.8mm，足以切除鑄鐵的硬質(zhì) 表面層。后端面粗銑一次、精銑一次。粗銑加工 余量2.8mm、工序經(jīng)濟(jì) 精度等級IT11、公差值0.22mm。精銑加工 余量0.2mm、工序經(jīng)濟(jì) 精度等級IT7、公差值0.035mm、表面粗糙 度Ra3.2um、工序基本 尺寸80mm。
2、矩形花鍵孔
以花鍵外徑定心，先鉆中心孔，再擴(kuò)，最后拉削 內(nèi)孔尺寸到Φ22H12。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表2.2-4確定孔加工余量：
鉆孔Φ20mm，工序經(jīng)濟(jì)加工精度等級IT11、公差值0.13mm；
擴(kuò)孔Φ22H12mm，工序經(jīng)濟(jì)加工精度等級IT10、公差值0.084mm、粗糙度Ra6.3um；
拉內(nèi)花鍵，花鍵孔 以外徑定心，拉削時(shí)的加工余量參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》取2Z=1mm。
3、18H11底槽的加工余量
槽底面粗銑余量為35mm。槽側(cè)面的銑削 余量為17.9mm、工序經(jīng)濟(jì)精度 等級為IT12、公差 值0.25mm、槽底面 表面粗糙度Ra6.3um。精銑的加工余量為側(cè)面余量0.1mm、工序經(jīng)濟(jì)精度 等級為IT9、公差值 為0.021mm、側(cè)面粗糙度 為Ra3.2um。
4、上頂面的加工余量
該工序分為粗銑上頂面 和精銑上頂面兩個(gè)工步:
粗銑 加工余量為2.8mm、工序經(jīng)濟(jì)加工 精度等級為IT11、公差 值0.22mm；
精銑 加工余量為0.2mm、工序經(jīng)濟(jì)加工 精度等級為IT7、公差值0.035mm、表面粗糙 度Ra3.2um。
3.5 確定切削用量 及基本工時(shí)
工序1:以Φ40外圓 為基準(zhǔn)，粗、精銑后端面。
1、 加工 條件：
工件材料：HT200， ,鑄造。
加工要求：粗、精銑后端面，尺寸保證80mm。
機(jī)床:
刀具材料：鑲齒銑刀
2. 計(jì)算切削用量：
工步1：粗銑
背吃刀 量為
進(jìn)給量的確定：機(jī)床 的功率5～10Kw，工件夾具 系統(tǒng)的剛度為中等條件，按《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》中表3.3選取該工序的每齒進(jìn)給量為。
銑削速度的確定：參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》》得，采取 鑲齒銑刀，其中在的情況下選擇。銑削 速度為。
由公式 （3-1）
可以得到：。
由于手冊中的X51型 立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速為，故實(shí)際銑削速度為：。
基本時(shí)間t的確定：依據(jù)面銑刀平面（對稱 銑削、主偏角）的基本 時(shí)間計(jì)算公式： （3-2）
，，則取，。所以：
。
工步2：精銑
背吃刀 量的確定。
進(jìn)給 量的確定：參照《切削用量 簡明手冊》表3.3，在表面粗糙 度為的條件下選擇，該工序的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量為。
銑削速度的計(jì)算：根據(jù)一些相關(guān)資料可知，在鑲齒銑刀，，的條件下選取，銑削速度v為。
由公式 （3-3）
可以求得銑刀轉(zhuǎn)速。參照《機(jī)械制造技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》表4-15的X51立式 銑床的主軸轉(zhuǎn)速，選取轉(zhuǎn)速為。再將此轉(zhuǎn)速代入上面公式?？梢郧蟮茫?
。
基本時(shí)間的確定：參照《機(jī)械制造 技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》中表5-43中的面銑刀銑 平面，對稱銑削、主偏角的基本時(shí)間公式
（3-4）
可以得到該工序的基本時(shí)間，其中，，取，，，得：
。
工序2：以Φ40mm外圓為基準(zhǔn)鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ22H12mm
1、加工 條件：
工件 材料：HT200， ,鑄造。
加工要求：鉆花鍵底孔，尺寸保證20mm。
機(jī)床：
刀具材料：高速鋼直柄麻花鉆Φ20mm、擴(kuò)孔鉆Φ22mm
計(jì)算 切削用量：
工步1：鉆Φ20mm花鍵底孔
背吃刀量：
進(jìn)給量的確定：工步的每齒 進(jìn)給量 。
切削用量的計(jì)算：因?yàn)樵摴ぜ牟牧蠟镠T200，所以選取切削速度為。
由式 （3-5）
可以求得：
參照 《機(jī)械制造技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》表4-9中的的主軸轉(zhuǎn)速。取，把n代入中，得到：
基本時(shí)間t：
其中，，，取。所以基本時(shí)間t為：
工步2：擴(kuò)Φ20mm花鍵底孔至Φ22H12mm
背吃刀 量確定 。
進(jìn)給量的確定：由《切削用量 簡明手冊》中表2.10選取該工件的沒轉(zhuǎn)進(jìn)給量。
切削速度的確定：根據(jù)相關(guān)資料，確定：
由公式?？梢缘玫剑?
按機(jī)床選取，得到切削速度
基本時(shí)間t：
其中，，
取。所以基本時(shí)間t為：
工序3：以φ40mm外圓為基準(zhǔn)，倒 角1.5 X 15°
加工 條件
工件材料：HT200, ,鑄造。
加工 要求：倒角1.515°
機(jī)床：
刀具材料：專用 刀具。
在此工步中應(yīng)當(dāng)使用專用 刀具和手動(dòng)進(jìn)給。
檢驗(yàn)機(jī)床 功率 ：由《切削用量簡明手冊》表 1.24可知
當(dāng)σｂ＝160～241HBS
工藝過程詳見加工工序卡片
由 車床說明書可知 主電機(jī)功率
可見比P小得多，所以機(jī)床功率滿足要求，切削用量滿足要求
鉆削功率 檢驗(yàn)參照《切削用量簡明手冊》表 2.11
當(dāng) 得，轉(zhuǎn)矩
參照《切削用量 簡明手冊》表2.32 得功率公式
由車床說明書可得，主電機(jī)功率
可見遠(yuǎn)小于，故機(jī)床功率滿足，切削用量滿足要求。
工序4：拉削內(nèi)花鍵Φ25H7
1、加工 條件：
工件 材料：HT 200，鑄件；
加工要求：花鍵底孔粗糙度Ra6.3μm，鍵槽側(cè)面粗糙度Ra3.2μm，鍵槽底 面粗糙度Ra1.6μm，鍵槽尺寸6mm，偏差代號H9；
刀具：高速鋼拉刀；④切削液：乳化液；
機(jī)床：拉床。
①確定齒升量：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒升量為0.06mm；
②切削速度：查有《切削簡明手冊》有切削速度為0.06m/s（3.6m/min）；
③切削工時(shí): t=Zblηk/1000vfzZ （3-6）
式中： 單面 余量1.5mm(由Φ22mm拉削到Φ25mm)；
拉削 表面長度，80mm；
η 校準(zhǔn)部分 的長度系數(shù)，取1.2；
機(jī)床返回 行程系數(shù)，取1.4 ；
拉削 速度（m/min）；
fz 拉刀 單面齒升；
Z 拉刀 同時(shí)工作齒數(shù)，Z=l/p；
P 拉刀 齒距。
（3-7）
所以
因拉刀同時(shí) 工作齒數(shù)z=l/p=80/127，所以工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13min=7.8s。
工序5：粗、精銑18H11底槽
加工 條件
工件 材料：HT200, ,鑄造。
加工 要求：以花鍵中心線為基準(zhǔn)粗、精銑18H11底槽、底面表面粗糙度 、側(cè)面表面粗糙度。
機(jī)床：立式升降臺銑床（）
刀具材料：根據(jù)《實(shí)用機(jī)加工工藝手冊》表21-5選用高速鋼鑲齒三面刃銑刀。
外徑160mm，內(nèi)徑40mm，刀寬粗銑16mm，精銑18mm，齒數(shù)為24齒。
工步1、粗銑16槽
銑削 深度：
每齒 進(jìn)給量：查《機(jī)械加 工工藝手冊》表2.4-75，得，取。
銑削 速度：查《機(jī)械加工 工藝手冊》表30-33，得
機(jī)床 主軸 轉(zhuǎn)速：
查《機(jī)械加工 工藝手冊》表3.1-74取
實(shí)際切削 速度：
進(jìn)給 量：
工作臺 每分進(jìn)給量：
被切削 層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
（3-8）
=81mm
刀具切出長度：取
走刀 次數(shù)1次
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工步2、精銑18槽
切削深度：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量，查《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
查《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-74取
實(shí)際 切削速度：
進(jìn)給 量：
工作臺 每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯 尺寸可知，
刀具切入 長度：
=81mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng) 時(shí)間：
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序6：粗、精銑上頂面
機(jī)床：立式升降臺銑床
刀具：根據(jù)《實(shí)用機(jī) 械加工工藝手冊》表10-231，采用高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀，規(guī)格為：，齒數(shù)為12齒。
工步1、粗銑上端面
銑削 深度：
每齒 進(jìn)給量：查《機(jī)械 加工工藝手冊》表2.4-75，，取。
銑削速度：查《實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊》表11-94，得，取
機(jī)床主 軸轉(zhuǎn)速：
查《機(jī)械加 工工藝手冊》表3.1-74取
實(shí)際 切削速度：
進(jìn)給 量：
工作臺 每分進(jìn)給量：
被切削 層長度：由毛坯尺寸可知
刀具 切入長度：
=82mm
刀具切 出長度：取
走刀 次數(shù)為1
機(jī)動(dòng) 時(shí)間：
工步2、精銑上端面
切削深度：
根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝師冊》表11-91查得：每齒 進(jìn)給量,取，根據(jù)《實(shí)用機(jī)械 加工工藝師冊》表11-94
查得切削速度
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照《機(jī)械加工工藝手冊》表3.1-74取
實(shí)際切 削速度：
進(jìn)給 量：
工作臺每 分進(jìn)給量：
被切削 層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切 入長度：
=81mm
刀具切 出長度：取
走刀 次數(shù)為1
機(jī)動(dòng) 時(shí)間：
本工序 機(jī)動(dòng)時(shí)間
工序7：鉆孔并攻絲
機(jī)床：搖臂鉆床
刀具：根據(jù)參照《機(jī)械加工工藝手冊》表3.3-9硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。
工序1、鉆孔
鉆孔前鑄件為實(shí)心，根據(jù)上文所的加工余量先鉆孔到再攻絲，所以。
鉆削深度：
進(jìn)給 量：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-38，取
切削 速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-41，取
機(jī)床主 軸轉(zhuǎn)速，有：
，
按照《機(jī)械加工 工藝手冊》表3.1-31取
所以實(shí)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，鉆孔數(shù)為2個(gè)
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序2、攻2-M8螺紋通孔
刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐
進(jìn)給 量：參照 《機(jī)械加工 工藝手冊》 表1.8-1得所加工螺紋孔螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照 《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-105，取
機(jī)床主 軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切 削速度：
被切 削層長度：
刀具切 入長度：
刀具切 出長度：，加工數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí) 間：
本工序 機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
第4章 設(shè)計(jì)銑30×80面專用夾具
該設(shè)計(jì)為了提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)專用夾具。
4.1 提出 問題
該夾具主要用 于銑銑30×80面，以保證進(jìn)度要求。因此，在本工序加工時(shí)，應(yīng)當(dāng)把如何提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工質(zhì)量考慮在內(nèi)。
4.2 夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 選定定位基準(zhǔn)
該設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以花鍵孔中心線 和工件的右加工表面為 定位基準(zhǔn)。故采用工件以加工 右端面和花鍵心軸 的中心線為主定 位基準(zhǔn)。
4.2.2 夾緊力分析
1、夾緊力方向的確定
由快速滑動(dòng)壓板機(jī)構(gòu)夾緊工件，所以可以判定工件的受力方向是水平方向。
2、夾緊力作用 點(diǎn)的選擇
夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該在端面上，這樣可以保證工件不會(huì)產(chǎn)生較大的變形。
3、切削力及夾緊力的計(jì)算
切削刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，則
主切削力 （4-1）
式中：
計(jì)算結(jié)果 = 2448N
由于切削力對夾緊力影響不大，故夾緊力只需達(dá)到將工件固定即可。
4.2.3 定位誤差的分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為孔的定位銷，孔與銷間隙配合。
（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)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷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)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin （4-2）
基準(zhǔn)位移誤差△y 由于孔和銷都有制造誤差，為工件裝卸方便還有最小間隙（次間隙可以在調(diào)刀尺寸和對刀時(shí)消除）由制造誤差引起的
△y＝(Dmax－dmin)/2－(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.0215<0.08，在垂直度要求范圍內(nèi)。
4.3 夾具設(shè)計(jì)及操作
綜上所述,設(shè)計(jì)該夾具時(shí),盡量提高勞動(dòng)率.故采用墊圈來夾緊螺母,使裝卸方便,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺上有正確的安裝位置，方便銑削零件。夾具上的對刀塊，便于夾具加工一批零件的時(shí)候?qū)Φ叮浜先呤褂?。夾具體底面上的定位鍵 使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺 上有正確的 安裝位置，便于銑削加工。銑床夾具體 的裝配圖（圖4-1）及夾具體 零件圖（圖4-2）如下：
圖 4-1 銑床夾具體裝配圖
圖 4-2 夾具體零件圖
第5章 設(shè)計(jì)鉆2-M8孔的專用夾具
5.1 提出問題
利用本夾具主要是鉆M8螺紋底孔φ6.7孔。此孔.沒有特殊的形位要求。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題。
5.2 夾具設(shè)計(jì)
5.2.1 選擇定位基準(zhǔn)
首先選擇合理定位基準(zhǔn)，否則將對零件加工工藝規(guī)程 和最終加工出的零件 質(zhì)量產(chǎn)生影響?；鶞?zhǔn)選擇不合理會(huì)導(dǎo)致工序繁瑣或工藝路線混亂，或是增加夾具設(shè)計(jì)的難度甚至難以滿足零件的加工精度（特別是位置精度）。該撥叉零件并無較高的技術(shù) 要求，也沒有較 高的平行度和對稱 度要求，因此我們應(yīng)考慮如何提高 加工精度，提高 勞動(dòng)效率，從而降低勞 動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則，采用以 孔以及端面來定位。
5.2.2 分析定位誤差
由于所加工的零件對本工序加工的面沒有特殊的技術(shù)要求，雖然由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產(chǎn)生所加工的面的平面度、位置度等形位誤差，但是在這里是允許的。
5.2.3 計(jì)算切削力及夾緊 力
1） 切削力及夾緊力計(jì)算
2） （5-1）
查表可得=42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、.=.0.9
因此Fz=.595N
（5-2）
查表可得=0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、.=.0.87
因此 扭矩 M=1.6Nm
由夾緊力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式
P=K× （5-3）
其中：其余系數(shù)K=K1×K2×K3×K4
K1——基本安全系數(shù) 1.3
K2——加工性質(zhì)系數(shù)1.1
K3——刀具鈍化系數(shù)1.15
K4——斷續(xù)刀削系數(shù)1.2
所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98
考慮實(shí)際夾緊力較小，以及所加工零件的結(jié)構(gòu)特征，決定選用滑動(dòng)壓板夾緊結(jié)構(gòu)而且不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
5.2.4 夾具設(shè)計(jì)說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是考慮到本零件結(jié)構(gòu)的特殊性，以及所需的夾緊力較小等原因，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)成了首選的方案。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是夾緊過程慢，且裝卸不太方便。為了解決這一矛盾，我將其中一個(gè)定位銷設(shè)計(jì)成活動(dòng)的。鉆床夾具體 的裝配圖（圖5-1）及夾具體 零件圖（圖5-2）如下：
圖 5-1 鉆床夾具體裝配圖
圖5-2 夾具體零件圖
23
結(jié) 論
通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠?qū)镜闹R做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料的查詢與合理的應(yīng)用做了更深入的了解，本次進(jìn)行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析，對我們在大學(xué)期間所學(xué)的課程進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)提高了我了思考問題，解決問題的能力以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，懇請老師批評指導(dǎo)。
I
致 謝
在結(jié)束本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，我向所有 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過我的 老師和同學(xué)們表示萬分的感謝，假如沒有他們的悉心的指導(dǎo)與耐心幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)如期完成。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 是在老師悉心指導(dǎo)下 完成的。黃衛(wèi) 老師用其博學(xué)的才識、高度的 責(zé)任感、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?教學(xué)風(fēng)格使我受益非淺，感受良多。期間，在本次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的絆腳石，總是有新的問題出現(xiàn)。然而黃衛(wèi)老師給予了我許多 關(guān)懷和指導(dǎo)，經(jīng)常找我談心，隨時(shí)詢問 我畢業(yè)設(shè)計(jì) 的進(jìn)展情況，也經(jīng)常打電話 或者發(fā)電子郵件 指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在論文工作中，同時(shí)得到了機(jī)械工程系領(lǐng)導(dǎo) 和老師的 幫助與支持，在此表示衷心的 感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之際，我再次對在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師及同學(xué)們表達(dá)由衷的感謝！
XXX
北華航天工業(yè)學(xué)院
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