CA6140車床撥叉831007的銑φ40孔頂面專用夾具設計及加工工藝裝備含量具11張CAD圖-版本3
CA6140車床撥叉831007的銑φ40孔頂面專用夾具設計及加工工藝裝備含量具11張CAD圖-版本3,ca6140,車床,40,孔頂面,專用,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,量具,11,十一,cad,版本
機床撥叉機械加工藝規(guī)程及銑φ40孔頂面專用夾具設計
摘要
本次設計課題是機床撥叉零件的機械加工工藝及夾具設計，內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
在生產過程中，使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。
關鍵詞： 工序；工藝規(guī)程；夾具
Abstract
This design topic is the machining process and fixture design contents of Lathe fork related to mechanical manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.
Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.
Keyword: The Process；Process Specification；Fixture
33
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
引 言 5
1 緒論 6
2 工藝設計 7
2.1機械加工工藝過程基本知識 7
2.2機械加工工藝設計的內容 7
2.3 題目來源 8
2.4工藝過程設計 9
2.5工藝路線的擬定 11
2.6切削計算過程 13
3 夾具設計 20
3.1夾具的基本知識 20
3.2定位原理及方案分析 21
3.3 定位基準的選擇 22
3.4定位元件選擇 23
3.5 切削力及夾緊力計算 23
3.6定位誤差分析 24
4 量具的設計 25
4.1工作量規(guī) 25
4.2設計原則 25
4.2.1泰勒原則 25
4.2.2量規(guī)尺寸要求 25
4.2.3量規(guī)形狀的要求 25
4.3極限量具尺寸公差確定 26
4.4量具結構圖 26
5 銑刀的設計 30
5.1銑削方式的選擇 27
5.2銑削用量的選擇 27
5.3銑刀材料及形狀的選擇 27
5.4銑刀的設計計算 27
總 結 30
致 謝 31
參考文獻 32
引 言
機床撥叉的加工工藝規(guī)程及其夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
1 緒論
本次課題針對機床撥叉零件的加工進行了相關探索，設計出一種切實可行的工藝流程及工藝裝備。在產品的加工過程中，工件在夾具內的定位和夾緊顯得尤為重要，夾具是涵蓋了從加工到組裝的幾乎所有操作過程的一種裝夾設備。由于大量的加工操作需要裝夾，夾具設計在制造系統(tǒng)中就變得非常重要，它直接影響加工質量，生產率和制造成本。本文通過分析機床撥叉零件的結構特點和加工要求，指定了一套較合理的夾具設計，從而為保證該零件的加工精度提供了一種經(jīng)濟實用的工藝裝備，具有一定的實用價值。
機械制造加工工藝與機床夾具設計主要是對零件的加工工藝進行分析和對零件的某幾個主要部位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。在本次設計中，就針對撥叉的加工工藝進行分析，制定和比較加工工藝路線，選擇一種較好的加工工藝路線進行加工。并對撥叉進行專用夾具的設計，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(lián)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。
2 工藝設計
制訂工藝的出發(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。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定出工藝過程。
2.1機械加工工藝過程基本知識
在產品的生產過程中，與原材料變?yōu)槌善酚兄苯雨P系的過程稱為工藝工程。例如：鑄造、鍛造、焊接和零件的機械加工等。在工藝過程中，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀，尺寸和性能使之變?yōu)槌善返墓に囘^程，稱為機械加工工藝過程。機械加工工藝過程是由若干個順次工序組成的，通過這些不同的工序把毛坯加工成合格的零件。
機械加工工藝規(guī)程主要有機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片兩種基本形式。機械加工工藝過程卡是以工序為單位簡要說明零件加工過程的一種工藝文件。一般適用于單件小批生產。（零件加工的流向）
2.2機械加工工藝設計的內容
制定合理的零件加工工藝過程首先要掌握目前有可供選用的加工方法，并能夠針對零件的具體要求較合理的選用。其次，還必須解決各表面的加工順序和熱處理如何安排的問題。零件的加工過程，就是零件表面經(jīng)加工獲得符合要求的零件表面的過程。零件表面的類型和要求不同，采用的加工方法也不一樣。主要有車削、鉆削、銑削、刨削、磨削等五大類加工方法。此外還有鏜削、拉削、光整、特種加工等。零件加工需要遵循的原則是粗、精加工分開，零件的加工一般不是在一臺機床上用一種工藝方法就可完成，往往需要幾種加工方法互相配合，經(jīng)過一定的工藝過程才能逐步地完成零件表面的加工。若一種表面可采用不同的加工方法進行加工的話，那么就生產的具體條件而言，其中必有一種加工方法是最合適的。
2.3 題目來源
零件如圖1所示：
圖1：機床撥叉零件圖
撥叉是機床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，此外還有孔上的槽要求加工，對精度有一定的要求。撥叉的底面、孔兩側面和孔內壁粗糙度要求，所以都要求精加工。其孔軸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。
零件的材料為HT200，硬度適中，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，撥動叉的位置要求：在仔細分析了零件的基礎上，選擇零件的加工方法，首先從毛坯開始，在毛坯的選擇上，既要考慮工藝性，又要考慮到經(jīng)濟性，綜合兩項因素進行毛坯的選擇。毛坯的選擇對零件工業(yè)過程的經(jīng)濟性有很大影響，工序數(shù)量，材料消耗加工工時等都取決于所選擇的毛坯，但要提高毛坯的質量往往會使毛坯制造困難，需要復雜的工藝和昂貴的設備，增加了毛坯的成本，這兩者是矛盾的。因此毛坯的種類和制造方法的選擇要根據(jù)毛坯的類型和具體的生產條件決定。同時應該主要到，充分使用新工藝、新技術、新材料的可能性，以便降低零件生產總成本提高質量。
毛坯的類型有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、壓制件、沖壓件等，由于本零件是中批生產，則優(yōu)先考慮鍛件和鑄件，雖然成本高，但提高了生產率，零件材料為HT200。零件在機床運行過程中所受沖擊不大，結構又比較簡單，在考慮零件的力學性能，形狀大小等因素后，選擇鑄件?，F(xiàn)畫零件毛坯圖2如下：
圖2：機床撥叉毛坯圖
2.4工藝過程設計
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x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，加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法進行。
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，在生產綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率，除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。因此確定工藝路線方案如下：
（1）路線方案一
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅱ 精銑Ф40mm孔的兩頭的端面，Ф73mm孔的上下端面。
工序Ⅲ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅳ 鉆、擴、鉸兩端Ф22mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆M8的螺紋孔，鉆Ф8的錐銷孔鉆到一半，攻M8的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸。
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
（2）工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工完與Ф22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二悄悄相反，先是加工完Ф22mm的孔，再以孔的中心軸線來定位加工完與之有垂直度要求的三個面。方案一的裝夾次數(shù)少，但在加工Ф22mm的時候最多只能保證一個面定位面與之的垂直度要求。其他兩個面很難保證。因此，此方案有很大的弊端。方案二在加工三個面時都是用Ф22mm孔的中心軸線來定位這樣很容易就可以保證其與三個面的位置度要求。這樣也體現(xiàn)了基準重合的原則。很是審美！其他的工序尤為平常簡單無需再議。這樣一比較最終的工藝方案為：
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm；
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
以上工藝過程詳見“機械加工工藝卡片”。
2.5工藝路線的擬定
在擬定工藝路線時，必須同時確定各工序所采用的機床，刀具，輔助設備及工藝裝備，切削用量的選擇和生產節(jié)拍的符合設計。機床和工裝的選擇應盡量做到合理，經(jīng)濟，使之與被加工零件的生產類型，加工精度和零件的形狀尺寸相適應。
一）機床的選擇（見《金屬機械加工工藝人員手冊》P522）
1 機床的加工規(guī)格范圍應與零件的外部形狀，尺寸相適應。
2 機床的精度應與工序要求的加工精度相適應
3 機床的生產率應與被加工零件的生產類型相適應。大批量生產盡量選用生產率高的專用機床，組合機床或自動機床。
4 機床的選擇應與現(xiàn)有條件相適應。做到盡量發(fā)揮現(xiàn)有設備的作用，并盡量做到設備負荷平衡。
二）刀具的選擇（《金屬機械加工工藝人員手冊》P802）
刀具的選擇也包括刀具的類型，構造和材料的選擇，主要應根據(jù)加工方法、工序應達到的加工精度、粗糙度、工件的材料形狀、生產率和經(jīng)濟性等因素加以考慮，原則上盡量采用標準刀具，必要時采用各種高生產率的專用刀具。
本工藝中銑削的工序都采用YG類硬質合金刀具。YG類硬質合金刀具的韌性較好，但切削韌性材料時耐磨性和耐熱性較差。所以，目前YG類硬質合金適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料。常用牌號有：YG3、YG6、YG8等，其中數(shù)字表示Go的含量。
孔加工中刀具的選擇主要根據(jù)被加工孔的直徑大小來選擇。
三）夾具的選擇（《金屬機械加工工藝人員手冊》P630）
正確設計和使用夾具，對保證加工質量和提高生產效率、擴大機床使用范圍既減輕勞動強度都有重要意義。同時，使用夾具還有助于工人掌握復雜或精密零件的加工質量及解決較為復雜的工藝問題等。具體情況見后面的夾具設計部分。
四）量具的選擇
1 量具的選擇應做到量具的精度應與零件的加工精度相適應。
2 量具的量程應與被測零件的尺寸大小相適應。
3 量具的類型應與被測表面的性質（孔或外圓尺寸還是形狀位置值）、生產類型、生產方式相適應。
4 按量具的極限尺寸選擇量儀時應保證：T*K
T—被測尺寸的公差值（mm）
K—測量精度系數(shù)
—測量工具和測量方法的極限誤差
測量精度系數(shù)如表2-5-1所示：
被測尺寸的精度等級
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
K
0.325
0.30
0.275
0.25
0.20
表2-5-1：測量精度系數(shù)
五）切削用量的確定
正確的選擇切削用量，對保證零件的加工精度、提高生產率、降低刀具的損耗以及降低工藝成本都有很大的意義。切削用量的選擇與下列因素有關：
1生產率
2加工質量（主要指表面光潔度）
3切削力所引起的機床―夾具―工件―刀具工藝系統(tǒng)的彈性變形
4工藝系統(tǒng)的振動
5刀具的耐用度，v越大，耐用度越低
選用原則：
a. 先盡量選取大的ap值
b. 其次盡量取大的s值
c. 最后取合適的v值
（一）切深ap的選擇
一般平面的加工分為粗加工—半精加工—精加工的切深一般等于它的加工余量，而粗加工在留有精加工余量外，應盡量取較大的切深，以一次加工切削其加工余量的為最佳。在本次設計中所有的切深均等于其加工余量，其走刀次數(shù)也因而全部為一次走刀。
（二）進給量s的確定
在切深確定后，其進給量s應盡量取大值，但應保證兩個基本要求：
a. 因切削力所引起的工藝系統(tǒng)的彈性變形不至于使工件的加工尺寸超出公差范圍。
b. 表面光潔度要求
粗加工時，主要是工藝系統(tǒng)變形限制s，而光潔度的要求不高；
精加工時，光潔度要求限制s，而工藝系統(tǒng)變形是次要的，s可根據(jù)切深ap、光潔度要求，加工方法從工藝人員手冊中查出。
（三）切削速度v的選擇
切削速度v的選擇根據(jù)能最大發(fā)揮刀具的切削性能（不使刀具磨損太快），盡可能發(fā)揮機床的性能（機床的功率）。并且可以很好地保證加工質量（主要是加工表面的粗糙度要求）和降低加工成本（從提高生產率和減小刀具損耗的角度考慮）。
一般的加工方法，如鉆、擴、鉸、銑、鏜的切削用量均可以從手冊中查出其范圍，再由具體的加工環(huán)境，加工方法等確定其具體數(shù)值。而大量生產中所應用的流水線的切削用量的選擇則有其自身的特點：
1．比普通機床的切削用量約低30％，以減少換刀時間，和機床調整次數(shù)，
一般取刀具的耐用度為：
硬質合金銑刀 200分
鉆頭 300分
擴孔鉆 60分
鉸刀 70分
鏜刀 60分
絲錐 90分
2. 在服從機床本身某一參數(shù)下（多數(shù)為每分進給量，因組合專用機床的動力頭的運動為一定的），兼顧同時工作的不同刀具的合理要求，如孔的一般加工為鉆、擴、鉸，鉆孔的v較高，而擴、鉸的略低，但由于機床動力頭的運動是一定的，因而可以適當降低鉆頭的v，而擴、鉸的可以適當增加，以求得最高的生產率。
3. 切削用量的選擇應使每道工序的時間與流水線節(jié)拍相等或小于流水線節(jié)拍，并使各道工序的時間定額相接近。
2.6切削計算過程
機床撥叉T200，毛坯重量約為1.6㎏,生產類型為大批生產，采用砂型鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圓表面（Ф40mm及Ф73mm外表面）
考慮到此表面為非加工表面，其精度為鑄造精度CT9即可。又因它們是對稱的兩個零件最后還需銑斷，故對Ф40mm的中心軸線的尺寸偏差為120±1.25的范圍內。
2. 兩小孔
毛坯為實心，兩內孔精度要求界于IT7~IT8之間，參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-21確定工序尺寸及余量：
鉆孔：Ф21.8mm 2Z=21.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
3.中間孔（Ф55mm及Ф73mm）
中間孔尺寸相對較大可以鑄造，根據(jù)機械制造工藝設計手冊表1-13得：孔的鑄造毛坯為Ф49. Ф73的孔是在Ф55孔的基礎之上銑削加工得到，其軸向尺寸上下表面距離為30mm，由于其對軸向的尺寸要求不高，直接鑄造得到。參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф73mm工序尺寸及余量：
粗銑：Ф71mm Z=4mm
精銑：Ф73mm Z=1mm
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-95確定Ф55mm工序尺寸及余量：
粗 鏜：Ф53mm 2Z=4mm
半精鏜：Ф54mm
精 鏜：Ф55mm
4.螺紋孔及銷孔
無可非議此銷尺寸鑄造為實體。
參照《切屑加工簡明實用手冊》表8-70確定鉆Ф8螺紋孔和Ф8圓柱銷孔及螺紋孔的攻絲。
5.銑斷
（五）確定切削用量及基本工時
工序Ⅰ 粗銑Ф40mm孔的兩頭的端面。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑兩頭端面至51mm、粗銑大孔端面至30mm。
機床：X52K立式銑床參數(shù)。
刀具：涂層硬質合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=2mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×475/1000=1.06m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=475/(300×10)=0.16mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=1.5kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=2mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.06m/s，f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
tm＝L/ Vf=9.4s。
工序Ⅱ 鉆、鉸兩端Ф22mm孔之圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：鉆孔至Ф21.8mm，精鉸至Ф22mm，保證孔壁粗糙度Ra=1.6μm。
機床：Z512臺式鉆床。
刀具：YG8硬質合金麻花鉆Ф21.8mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝12°、二重刃長度=2.5mm、橫刀長b=1.5mm、寬l=3mm、棱帶長度 、° °、°。YG8硬質合金鉸刀Ф22mm。
2.計算切削用量
1）查《切削用量簡明手冊》 。
按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，
最終決定選擇機床已有的進給量 。
2）鉆頭磨鈍標準及壽命
后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.5～０.８mm，壽命．
3）切削速度
查《切削用量簡明手冊》 修正系數(shù) 故。
查《簡明手冊》機床實際轉速為。
故實際的切削速度
3. 計算基本工時
由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。
鉆和精鉸的切削用量如下：
鉆孔： 。
精鉸： 。
工序Ⅲ 粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑中
間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗銑中間孔上端面至Ф25mm，周徑至Ф71mm；粗銑
中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；精銑兩頭孔的端面至50mm；保證粗糙度Ra=3.2μm；精銑中間孔上端面至25mm，周徑至Ф73mm；精銑中間孔下端面至保證20mm,周徑至Ф73mm，保證端面粗糙度Ra=3.2μm，保證孔壁粗糙度Ra=6.3μm。
機床：X63臥式銑床。
刀具：涂層硬質合金盤銑刀Ф45mm，選擇刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齒斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°過渡刃寬bε=1mm。
2.計算切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）計算切削速度 按《簡明手冊》
V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=780r/min,Vf=490mm/s
據(jù)X52K立式銑床參數(shù)，選擇nc=750r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14×80×750/1000=1.78m/s,實際進給量為
f zc=V fc/ncz=750/(300×10)=0.25mm/z。
3)校驗機床功率 查《簡明手冊》Pcc=2kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=750r/min,Vfc=475mm/s，V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。
4）計算基本工時
粗銑中間孔上端面至Ф25 mm，周徑至Ф71mm；tm1=L/ Vf=13s
粗銑中間孔下端面至22mm，周徑至Ф71mm；tm2=L/ Vf=13s
精銑小孔上端面至50mm，tm3=L/ Vf=8s；
精銑中間孔上端面至周徑至Ф73mm，tm4= L/ Vf=10s；
精銑中間孔下端面至周徑至Ф73mm，tm5= L/ Vf=10s。
工序Ⅳ 粗鏜、半精鏜、精鏜Ф55mm孔至圖樣尺寸。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：粗鏜中間孔至Ф53mm、半精鏜中間孔至Ф54mm、精鏜中間孔至Ф55mm。
機床：T616臥式鏜床。
刀具：YG8硬質合金鏜刀。
2.計算切削用量
單邊余量 分三次切除，則 第一次。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。
3.計算切削基本工時：
同理，當?shù)诙危谌螘r，進給量和，機床主軸轉速都取64r/min，切削基本工時分別為100s和80s。
工序Ⅴ 鉆Ф8mm的錐銷孔鉆到一半，然后與軸配做鉆通，再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：先鉆Ф8mm的錐銷孔，鉆到一半后將與該孔配合的軸安裝進去，把兩者配做加工，為的使保證孔與軸的同軸度，同時在尺寸上保證距上端面10mm；再鉆M8x1mm的螺紋孔，攻M8x1mm的螺紋。
機床：組合機床。
刀具：Ф8mm麻花鉆、Ф7.5mm麻花鉆、Ф8mm的絲錐。
2.計算切削用量
（1）鉆Ф8mm的錐銷孔
根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（2）鉆M8的螺紋孔
刀具：Ф7.5mm麻花鉆。
根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.33mm/z,現(xiàn)取f=0.3mm/z，v=5m/min，則：
查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為：
計算切削基本工時：
（3）攻M8x1mm的螺紋
刀具：絲錐M6，P=1mm
切削用量選為：，機床主軸轉速為：，按機床使用說明書選?。?，則 ；機動時，，計算切削基本工時：
工序Ⅵ 銑斷保證圖樣尺寸
1. 加工條件
工件材料：HT200，硬度190～260HBS，σb =0.16Gpa，鑄造。
加工要求：銑斷后保證兩邊對稱相等。
刀具：YG硬質合金圓盤銑刀，厚度為4mm。
機床：組合機床。
2.計算切削用量
查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則：
根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為：
查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。
計算切削基本工時：
工序Ⅶ 去毛刺，檢查。
3 夾具設計
3.1夾具的基本知識
夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應的夾具設計任務書，經(jīng)有關負責人批準后下達給夾具設計人員。夾具設計人員根據(jù)任務書提出的任務進行夾具結構設計。現(xiàn)將夾具結構設計的規(guī)范化程序具體分述如下。
1．明確設計要求，認真調查研究，收集設計資料
（1）仔細研究零件工作圖、毛坯圖及其技術條件。
（2）了解零件的生產綱領、投產批量以及生產組織等有關信息。
（3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。
（4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。
（5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產條件和技術現(xiàn)狀。
（6）了解所使用機床的主要技術參數(shù)、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸等。
（7）準備好設計夾具用的各種標準、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關夾具的設計指導資料等。
（8）收集國內外有關設計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結合本企業(yè)實際情況的合理部分。
2．確定夾具的結構方案
在廣泛收集和研究有關資料的基礎上，著手擬定夾具的結構方案，主要包括：
?。?）根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。
（2）確定工件的夾緊方案和設計夾緊機構。
（3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導元件、微調機構等。
（4）協(xié)調各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結構和尺寸。
在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產綱領相適應的最佳方案。
3．夾具精度校核
在夾具設計中，當結構方案擬定之后，應該對夾具的方案進行精度分析和估算；在夾具總圖設計完成后，還應該根據(jù)夾具有關元件的配合性質及技術要求，再進行一次復核。這是確保產品加工質量而必須進行的誤差分析。
4．繪制夾具零件工作圖
夾具總圖繪制完畢后，對夾具上的非標準件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應在的技術要求。零件工作圖應嚴格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應完整，尺寸要標注齊全，所標注的公差及技術條件應符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應選擇合理。
在夾具設計圖紙全部完畢后，還有待于精心制造和實踐和使用來驗證設計的科學性。經(jīng)試用后，有時還可能要對原設計作必要的修改。因此，要獲得一項完善的優(yōu)秀的夾具設計，設計人員通常應參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過程。
5．設計質量評估
夾具設計質量評估，就是對夾具的磨損公差的大小和過程誤差的留量這兩項指標進行考核，以確保夾具的加工質量穩(wěn)定和使用壽命。
雖然各類機床夾具的結構有所不同但按照主要功能加以分析，機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內容。
3.2定位原理及方案分析
為了提高生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用銑面夾具。首先考慮夾具結構的總體方案，夾具結構方案經(jīng)常是參考生產中已有結構加以改造，以適合本工序的加工要求。也往往需要把幾個夾具中采用的結構或機構綜合成自己需要的夾具。夾具總體結構也會有幾個方案，同樣需要從保證工序加工精度、結構簡單、操作方便、滿足該零件批量生產的生產效率等四個方面，從中選用較優(yōu)的結構。
由于各類機床自身的工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。按照所使用的機床不同，夾具可分為：車夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。本次設計的機床撥叉零件加工在銑床上完成，因此，本次夾具設計的任務是一個銑床夾具的設計。本次設計零件機床撥叉要求成本低，且在加工過程夾緊力要求不高。
由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結構、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設計應注意以下問題：
（1） 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對準定位支承元件，當受工件結構限制不能實現(xiàn)時，也應使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內。
（2） 提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應力求使定位元件（定位銷）不受力。
（3） 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長期保持夾具的定位精度。
可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系統(tǒng)上，對保證定位的準確性和工作可靠性有很大的影響。因此設計時應盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施。
夾具體是夾具的最大和最復雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對刀元件和導向元件，及其它的一切元件和機構并通過它將夾具安裝在機床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關系，而且在加工過程中產生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設計夾具體應考慮以下問題：
1) 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過程中產生的誤差。
2) 夾具體要有足夠的強度和剛度，使夾具體能承受在加工過程中產生的作用力而不止變形和發(fā)生振動。
3) 夾具體的機構要緊湊形狀要簡單，同時要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機構安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。
4) 夾具體的結構工藝性要好以便于制造，并注意消除內應力避免變形。
5) 夾具體的中心要低，安裝在機床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時應根據(jù)機床連接部分的機構形狀來確定夾具體連接部分的形狀和結構。
6) 在滿足剛度和強度的前提下，夾具體應盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。
7) 夾具體采用鑄造件，由于鑄造可得到各種復雜的外形，剛性好還能吸振，但需進行時效處理以消除內應力。
3.3 定位基準的選擇
第一道工序，采用粗基準。由毛坯零件圖可知，底面的精度較高，采用底面作為第一定位基準面，然后以結合面為第二基準面。
3.4定位元件選擇
定位元件的選擇有4條原則：
（1） 定位元件要有較高的精度；
（2） 定位元件要有較高的耐磨性；
（3） 定位元件要有足夠的剛度和硬度；
（4） 定位元件要有良好的工藝性。
對于本工序而言，定位銷可設計為固定銷，這樣定位方便穩(wěn)定，裝置不復雜，直接將定位銷打入孔中即可，當定位銷時間長了有磨損時，可以直接換掉即可。
3.5 切削力及夾緊力計算
刀具：端銑刀，
則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊》)
查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以：
F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N
查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：
FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53
故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N
FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N
FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N
在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)
K=K1K2K3K4
式中：K1 —基本安全系數(shù)，2.5
K2—加工性質系數(shù)，1.1
K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1
K2—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1
則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=211366N
選用螺旋夾緊機構，故夾緊力
fN=1/2 F/
f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25
則 N=0.5×211366÷0.25=52841N
由于工件所受夾緊力大于工件所受的切削力，而且實際夾緊力大于所需夾緊力。故本夾具安全可靠。
3.6定位誤差分析
（1）滿足誤差不等式并有精度儲備的的原則。零件加工中受工藝系統(tǒng)各種誤差因素的影響而使加工尺寸產生一定的誤差，設除夾具本身之外工藝系統(tǒng)其他各誤差環(huán)節(jié)所造成的總和，同時考慮到要維持夾具的使用精度，在壽命期內應留出允許的磨損公差為△m.因此，夾具的制造誤差應當保證被加工工件的尺寸誤差在考慮上述兩項誤差之后。仍在允許的尺寸公差范圍之內于是就有不等式
（2）基本尺寸按工件相應尺寸的平均值標注并采用雙向對稱偏差的原則。
為了便于尺寸計算和誤差分析，并盡可能避免計算中的錯誤，凡是夾具上與被加工主件尺寸相應的尺寸，其基本尺寸均應按工件尺寸的平均尺寸標注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5標注。
在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
底面的所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸影響較大，因此對卡具定位孔與底面的垂直度要求較高，取卡具體的定位孔φ22與卡具底面的垂直度為0.01。引起的加工公差計算：
用概率法相加總誤差為：
0.098137mm<0.15mm
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。該鏜孔夾具對工件的定位考慮合理，且夾具結構簡單，可適合于批量生產。
4 量具的設計
4.1工作量規(guī)
機件圖樣上被測要素的尺寸公差和形位公差按獨立原則表注時，一般使用通用計量器具分別測量。當單一要素的孔和軸采用包容要求標注時，則應使用光滑極限量規(guī)（簡稱量規(guī)）來檢驗，把尺寸誤差和形狀誤差都控制在尺寸公差范圍內。檢驗孔的量規(guī)稱為塞規(guī)，檢驗軸的量規(guī)成為卡規(guī)或環(huán)規(guī)。量規(guī)有通規(guī)和止規(guī)，應成對使用。通規(guī)用來模擬最大實體邊界，檢驗孔或軸是否超越理想邊界。止規(guī)用來檢驗孔或軸的實際尺寸是否超越最小實體尺寸。
4.2設計原則
4.2.1泰勒原則
設計光滑極限量規(guī)時應遵守泰勒原則的規(guī)定。泰勒原則是指遵守包容要求的單一要素孔或軸的實際尺寸和形狀誤差綜合形成的體外作用尺寸不允許超越最大實體尺寸，在孔或軸的任何位置上的實際尺寸不允許超越最小實體尺寸。符合泰勒原則的量規(guī)如下：
4.2.2量規(guī)尺寸要求
通規(guī)的基本尺寸應等于工件的最大實體尺寸（MMS）；止規(guī)的基本尺寸應等于工件的最小實體尺寸（LMS）。
4.2.3量規(guī)形狀的要求
通規(guī)用來控制工件的作用尺寸，它的測量面應是與孔或軸形狀相對應的完整表面，且測量長度等于配合長度。因此通規(guī)常合稱為全形量規(guī)。止規(guī)用來控制工件的實際尺寸，它的測量面應是電狀的，且測量長度可以短些，止規(guī)表面與被測件是點接觸。用符合泰勒原則的量規(guī)檢驗工件，若通規(guī)能通過，而止規(guī)不能通過，就表示被測量的工件合格，否則不合格。
4.3極限量具尺寸公差確定
確定被測孔的極限偏差。查極限與配合標準，φ25H9的上偏差ES=+0.052㎜，下偏差EI=0。確定工作量規(guī)制造公差和位置要素值：
IT9尺寸為φ22㎜的量規(guī)公差T=0.004㎜，位置要素.Z=0.007㎜
計算工作量規(guī)的極限偏差：
φ22H9的孔用塞規(guī)
通規(guī)上偏差=EI+Z+T/2
=0+0.007+0.004/2
=0.009㎜
下偏差=EI+Z-T/2
=0+0.007-0.002
=0.005㎜
磨損極限=EI=0
止規(guī)上偏差=ES=+0.021㎜
下偏差=ES-T=0.021-0.004
=+0.017㎜
4.4量具結構圖
圖4.4：量具裝配圖
5 銑刀的設計
5.1銑削方式的選擇
銑刀的旋轉方向與工件的進給方向相反叫逆銑。這種銑削形式在刀具剛接觸工件時刀齒不能立即切下切屑，知識對工件一面擠壓，一面滑行，從而使工件表面在這一段上形成了冷硬層。當切削厚度增大到一定數(shù)值時，刀齒才真正的切入工件。因此，它的切屑厚度是由小到大的。當?shù)诙€刀齒切入工件時，在這已冷硬的表面又擠壓又滑行了一段，再切入工件，如此下去，使刀刃后面的磨損較大。同時，由于切屑分力的作用，銑切時有使工件從夾具中拉出的趨勢，易使機床振動。逆向銑削適宜加工有硬皮一類的工件，如鑄件等。它的特點是不受機床絲杠螺母間隙的影響，是一種常用的銑削方法。
5.2銑削用量的選擇
銑削用量包括銑削速度v，每齒進給量s，銑削深度t，銑削寬度B等。銑削用量選擇的合理與否將直接影響銑削效果，它隨機床、刀具、夾具和加工要求等條件的不同而變化，盡管如此，但首先應保證在工件的加工精度和刀具耐用度的前提下，盡一切可能提高銑削用量。銑削用量的選擇原則是：首先選取銑削深度t和銑削寬度B，然后選取每齒進給量s，最后確定銑削速度v。銑削寬度B一般決定工件的加工寬度。
5.3銑刀材料及形狀的選擇
通用型高速鋼材料W18Cr4V，其硬度為62～65HRC，主要用于制造中等的麻花鉆、螺紋刀具、銑刀、車刀和齒輪刀具，故本設計中采用此種材料的銑刀作為加工刀具，可以滿足刀具冷硬性、熱硬性、韌性等各種不同的加工要求，達到產品生產的合理化配置。
三面刃銑刀有兩種齒型：一種為直齒，另一種為交錯齒。直齒用于加工一定寬度，深度較淺的溝槽；錯齒用于加工較深的溝槽或作粗加工用，其材料主要是W18Cr4V或其他類型的高速鋼制造，其硬度為HRC63～66，因此可以看出該類刀具滿足刀具的材料及加工要求的需要。
5.4銑刀的設計計算
5.4.1齒槽半角
=/Z=/8=
5.4.2齒頂圓弧中心半角
=-=-=
5.4.3齒頂寬
==51.95=12.25mm
5.4.4初算齒廓高度
h=(-)/2+(12)=( )/2+(12)
取h=5mm
5.4.5銑刀寬度
B=+2h=12.25+25=16.4 取B=16 mm
5.4.6按銑刀寬度最后確定齒廓高度
h===5mm
5.4.7銑刀齒頂圓弧半徑
===25.98
5.4.8齒頂圓角半徑
==1
5.4.9銑刀前角
精加工時:=0
5.4.10銑刀外徑
對于平底形式的容屑槽,銑刀外徑可估算:
=55mm
5.4.11銑刀圓周齒數(shù)
在設計時,一般可根據(jù)生產經(jīng)驗按銑刀外圓直徑的大小來預選定圓周齒數(shù),且一般盡量采用偶數(shù).
因此,查表可知 =8.
5.4.12銑刀的后角
5.4.13鏟削量
K===4
=(1.31.5)K=1.5*4=6
5.4.14容屑槽圓角半徑
r===1.8 取r=2
5.4.15容屑槽深度
對于有平底容屑槽,齒背需鏟磨的成形車刀
.
5.4.16容屑槽間角
一般取= ,這里取=
總 結
隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，機床的種類越來越繁多，機床的功能越來越多，為了適應當今機械生產中的特殊要求，專用夾具的應用也越來越廣泛。之所以選擇機床撥叉機械加工工藝及夾具設計作為我的設計題目，是因為我發(fā)現(xiàn)以前的設計雖然不少，但是有很多不足之處，比如對一些有特殊要求的工件也不能進行批量生產。基于這個前提，我選擇了鉆孔的專用夾具設計。通過本次設計的專用夾具既可以滿足特殊的加工要求又節(jié)省了時間、減少了勞動力。
本文對機床撥叉的機械加工工藝及夾具進行了設計，設計的工程綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結合的一個成果。制定了一套切實可行的一套工藝流程和設計了一套較為合理的夾具。
致 謝
本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導，不斷的點撥迷津，提供相關資料，才使設計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風，不僅如此，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我，在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同班同學的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設計。這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。
這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
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