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目 錄 前 言 .1 1 概述發(fā)展 2 1.1 機床夾具簡介 2 1.1.1 機床夾具的主要功能 2 1.1.2 機床夾具的組成 2 1.1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 2 2 加工工藝規(guī)程設(shè)計 8 2.1 零件的作用 8 2.2 零件的工藝分析 8 2.3 基面的選擇 8 2.3.1 粗基準的選擇原則 8 2.3.2 精基準選擇的原則 9 2.4 制定工藝路線 9 2.5 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 .10 2.6 確定切削用量及基本工時 .12 3 專用夾具設(shè)計 .25 3.1 問題提出 .25 3.2 定位基準的選擇 .25 3.3 定位元件的設(shè)計 .25 3.4 定位誤差分析 .25 3.5 切削力的計算與夾緊力分析 .26 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 .27 結(jié)束語 .28 謝辭 .29 參 考 文 獻 30 0 前 言 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(chǎn)品，并把它們裝備成 機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè) 的生產(chǎn)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(chǎn)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(chǔ)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(shù)水平的重要指標。 動力輸出變速撥叉及其銑動力輸出變速撥叉寬 14 槽的夾具設(shè)計是在學完了機 械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行畢業(yè)設(shè)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(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要 培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。 所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將 各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本設(shè)計選用動力輸出變速撥叉來進行工藝編制與夾具設(shè)計，以說明書、繪圖為 主，設(shè)計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。 1 1 概述發(fā)展 1.1 機床夾具簡介 1.1.1 機床夾具的主要功能 機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部 件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾 具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主 要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證 其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術(shù)要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件， 將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā) 生位置改變。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同 檔次的精度標準供選擇。 安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾 具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。 1.1.2 機床夾具的組成 1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。 2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。 3）對刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置。 4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關(guān) 系。 1.1.3 夾具設(shè)計的步驟和基本要求 一：夾具設(shè)計的基本要求 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質(zhì)量、工人的勞 動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)計的夾具，提出以下幾點基本要求。 1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求。若工件達不到加工技術(shù)要求，成 為廢品，則夾具設(shè)計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。 2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降 低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。 3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件 2 上的加工成本。 為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應(yīng)按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務(wù)書 —夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使 用。 夾具生產(chǎn)任務(wù)書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。 任務(wù)書中包含內(nèi)容有設(shè)計理由、使用車間、使用設(shè)備，該夾具所使用工件工序的 工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、 夾緊點。這是設(shè)計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計 人根據(jù)夾具設(shè)計任務(wù)書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計 算，以確定出合理方案，進行設(shè)計。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要會同使用部門、制 造部門就夾具的結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會簽、交付制造。 制成的夾具要同設(shè)計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確 認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付 生產(chǎn)車間使用。 二:夾具的設(shè)計步驟 當接到夾具設(shè)計任務(wù)書后，按下面 6 個步驟，逐步設(shè)計。 1）明確設(shè)計任務(wù)，收集研究設(shè)計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。 A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設(shè)計夾具應(yīng)有的工序圖， 并了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切 削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。 若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應(yīng) 付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，以便迅速制造交付使用。 C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾 具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及機床的技 術(shù)參數(shù)。 D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件等。 E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。 F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有 3 無壓縮空氣壓值等。 G：收集有關(guān)夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結(jié)構(gòu) 圖冊等。 2）確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖，其主要內(nèi)容如下。 A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關(guān)，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計定位元 件，計算定位誤差。 B：確定刀具的引導(dǎo)方式及引導(dǎo)元件（指鉆夾具、銑夾具）。 C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設(shè)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力。 D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。 E：確定和設(shè)計其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結(jié)構(gòu)的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分 析比較，從中選擇出合理方案。 3）繪制夾具總圖。應(yīng)注意以下幾點。 A：繪制夾具總圖，盡量按 1：1 繪制，以保證直觀性。 B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。 C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導(dǎo)元件——夾緊裝置——其他裝 置——夾具體。 4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。夾具總圖結(jié)構(gòu)繪制完成后， 需標注五類尺寸和四類技術(shù)條件。 5）編寫零件明細表。明細表應(yīng)包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或 通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。 6）繪制總圖中非標準件的零件圖。 三：夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術(shù)條件的標注 在夾具設(shè)計中，對于初設(shè)計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術(shù)條件，往 往是難點之一，以下對此作簡要闡述。 1）夾具總圖上應(yīng)標注的五類尺寸 A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。 若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸 的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。 4 B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的 配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定 位誤差的依據(jù)。 C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導(dǎo)元件與夾具定位元件之 間的位置尺寸、引導(dǎo)元件之間的位置尺寸或引導(dǎo)與導(dǎo)向部分的配合尺寸。 D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如 必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連 接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如 T 形槽相配的定位鍵尺寸。 E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯 套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾 具精度無法保證。 2） 夾具總圖上應(yīng)標注的四類技術(shù)條件 夾具中的技術(shù)條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。 A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的 相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸 兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩 V 形塊對稱線的同軸度。 B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾 具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決 定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。 C：引導(dǎo)元件與連接元件或夾具體底面的位置要求 D：引導(dǎo)元件與定位元件之間的相互位置要求 3）五類尺寸、四類技術(shù)條件的分類 五類尺寸、四類技術(shù)條件根據(jù)是否與工序加工要求相關(guān)而分為兩類，其精度 值大小和取法不同。 A：與工件加工要求無直接關(guān)系的 ① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應(yīng)按照元件在夾具中的功用和裝配 要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關(guān)資料來制定。 ② 技術(shù)條件 與工件加工要求無直接關(guān)系的夾具上技術(shù)條件。 B： 與加工要求直接相關(guān)的 這類尺寸和技術(shù)條件與工件上相應(yīng)尺寸和技術(shù) 5 條件直接對應(yīng)，直接根據(jù)工件相應(yīng)尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值 選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。 制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。 ① 應(yīng)經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應(yīng)尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向 標注。 ② 應(yīng)以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設(shè)計依據(jù)。 4）夾具調(diào)刀尺寸的標注 當夾具設(shè)計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注 調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸）， 即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關(guān)，也是夾具總圖上關(guān)鍵尺寸 要求。 四：夾具體設(shè)計 夾具總體設(shè)計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎(chǔ)件、組成 夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受 切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個 設(shè)計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比 重較大，制造周期也長，設(shè)計時，應(yīng)給以足夠的重視。 （1）夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構(gòu)。 A：鑄造結(jié)構(gòu) 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體的優(yōu)點如下： ① 可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。 ② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場 合。 ③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內(nèi)應(yīng)力， 易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。 B：焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用鋼板、型材，如結(jié)構(gòu)合理，布置得當，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點， 特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結(jié)構(gòu)簡 6 單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構(gòu)十分 有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構(gòu)輕巧耐磨。 但焊接結(jié)構(gòu)夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應(yīng)力對夾具精度會有不得影 響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。 C：裝配結(jié)構(gòu) 裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成， 可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這 樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在 生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。 （2）對夾具體的基本要求 A：一定的形狀和尺寸 夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構(gòu)、裝置的形狀及它們之 間的布置位置。設(shè)計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 都設(shè)計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪 廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復(fù)雜計算設(shè)計。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)， 按經(jīng)驗類比法估計確定。 確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。 ① 鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，壁厚取 15～40mm，過厚處挖空。 ② 焊接結(jié)構(gòu)用鋼板取 10～15mm，剛度不夠時加筋板。 ③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應(yīng)有一定間隙，以保證工件與夾具體 之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?a:夾具體、工件都是毛面，間隙取 8～15mm. b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取 4～10mm. B：足夠的強度和剛度 目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度 不夠時，可增設(shè)加強筋或用框形結(jié)構(gòu)。若用加強筋，其壁厚取 0.7～0.9 倍壁厚， 高度不大于壁厚 5 倍。 C：良好的結(jié)構(gòu)工藝性 以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可 鑄出 3～5mm 凸臺；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上，以便于 7 加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意 應(yīng)能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如 吊環(huán)螺釘或起重螺栓。 2 加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的作用 題目所給的零件是動力輸出變速撥叉。它位于機床變速機構(gòu)中，主要起換檔， 使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上 方的 φ16 孔與操縱機構(gòu)相連，二下方叉口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 零件的工藝分析 零件的結(jié)構(gòu)的工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可 行性與經(jīng)濟性。零件結(jié)構(gòu)工藝性審查如下所述： 1、避免內(nèi)表面、內(nèi)凹面的加工，利于提高效率，保證精度。 2、加工螺紋時應(yīng)留有退刀槽，或具有螺紋尾扣，以方便退刀。 3、磨削時各表面間的過渡部分，應(yīng)留有越程槽。 4、加工多聯(lián)齒輪或插鍵槽時應(yīng)留有空刀。 5、將支承面改為臺階式，將加工面鑄出凸臺、保留精加工面的必要長度，以 減少加工面，提高效率，保證精度。 6、避免在斜面上鉆孔，避免鉆頭單刃切削，防止刀具損壞和孔中心偏斜。 7、避免深孔加工，改善排屑和冷卻條件。 8、刀具應(yīng)易于加工切削部位，避免采用接長鉆頭等非標準刀具。 2.3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可 以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會 8 造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 2.3.1 粗基準的選擇原則 1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應(yīng)以 不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加 工面位置精度要求較高的表面作粗基準。 2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇該表面作精基 準。 3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量較小的表面作粗 基準。 4）選作粗基準的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產(chǎn)生較大的位置誤 差。 2.3.2 精基準選擇的原則 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準 確、可靠、方便。 精基準選擇應(yīng)當滿足以下要求： 1）用設(shè)計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基準不重合 誤差。 2）當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應(yīng)盡可能 采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準轉(zhuǎn)換誤差。 3）當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應(yīng)選擇加工 表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間 的位置精度要求由先行工序保證。 4）為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、 反復(fù)加工的原則。 5）有多種方案可供選擇時應(yīng)選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具 結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準。 9 2.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精 度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批生產(chǎn)的條件下， 可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此 以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 最終工藝方案如下： 工序 01：金屬性澆鑄 工序 02：正火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，正火硬度 180-229HRC 工序 03：高頻淬火，淬火硬度不低于 50HRC，深度 1.2-2 工序 04：銑 Φ16H9 前端面 工序 05：銑 Φ16H9 后端面 工序 06：鉆、鉸 Φ16H9 孔；倒角 1×45° 工序 07：銑寬 14 槽 工序 08：銑叉口兩端面 工序 09：銑叉口內(nèi)側(cè)面；倒角 0.5×45° 工序 10：鉆 Φ10H12 孔 工序 11：鉆 Φ4 孔 工序 12：去毛刺 工序 13：檢驗至圖紙要求并入庫 2.5 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 工件毛坯為鑄件，查相關(guān)資料知，采用金屬模機械砂型鑄造，鑄造精度等級 IT8，加工余量等級 MA-G。 1、Φ16H9 前端面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機械制造工藝 設(shè)計簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，表面 粗糙度 Ra25，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 1.4-8 知，一步銑削即 可滿足其精度要求。 2、Φ16H9 后端面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機械制造工藝 10 設(shè)計簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，表面 粗糙度 Ra25，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 1.4-8 知，一步銑削即 可滿足其精度要求。 3、Φ16H9 孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，表面粗糙度 Ra3.2，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 2.3-9 知，需經(jīng)鉆、鉸方可滿 足其精度要求。首先鉆孔至 Φ15，后再鉸 Φ15 孔至 Φ16。 4、寬 14 槽的加工余量 因表面的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，表面粗糙度 Ra6.3，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 1.4-8 知，一步銑削即可滿足 其精度要求。 5、叉口兩端面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機械制造工藝 設(shè)計簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，表面 粗糙度 Ra6.3，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 1.4-8 知，一步銑削 即可滿足其精度要求。 6、叉口內(nèi)側(cè)面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機械制造工藝 設(shè)計簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，表面 粗糙度 Ra6.3，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 1.4-8 知，一步銑削 即可滿足其精度要求。 7、Φ10H12 孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，表面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 2.3-9 知，一步鉆削即可滿 足其精度要求。 8、Φ4 孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實心鑄造，由零件圖知，表面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 2.3-9 知，一步鉆削即可滿 足其精度要求。 11 2.6 確定切削用量及基本工時 工序 01：金屬性澆鑄 工序 02：正火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，正火硬度 180-229HRC 工序 03：高頻淬火，淬火硬度不低于 50HRC，深度 1.2-2 工序 04：銑 Φ16H9 前端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d20?min/30v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙 Ra25，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型立式銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in49310rdvns ???? 按機床標準選取 ＝490wn/min/8.30120vw?? 當 ＝490r/min 時nrzfwm /49025.?? 按機床標準選取 mf 3）計算工時 切削工時： ， ，l16?l0.2ml3? 則機動工時為 in17.i25.049321 ????fnltwm 12 工序 05：銑 Φ16H9 后端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d20?min/30v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙 Ra25，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X51 型立式銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in49310rdvns ???? 按機床標準選取 ＝490wn/min/8.30120vw?? 當 ＝490r/min 時nrzfwm /49025.?? 按機床標準選取 mf 3）計算工時 切削工時： ， ，l361?l0.2ml3? 則機動工時為 in5.i125.04921 ????fnltwm 工序 06：鉆、鉸 Φ16H9 孔；倒角 1×45° 工步一：鉆孔至 Φ15 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）15? 13 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機 （《切削》表 2.15）min/25v? 531r/minin/15201rD??? 按機床選取 n=545r/min mi/7.041dnvw? 切削工時： ， ，l351l52?l3 則機動工時為 min29.0i128.0547321 ?????ifnlltwm 工步二：鉸 Φ15 孔至 Φ16 孔 選用 高速鋼錐柄鉸刀（《工藝》表 3.1－6）16? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 rmf/1.0?機 （《切削》表 2.15）min/50v? 995r/minin/16501rD??? 按機床選取 n=960r/min mi/3.48091dnvw? 切削工時： ， ，l51l502?l3 則機動工時為 min402.i1.096321 ?????ifnlltwm 工步三：倒角 1×45° 工序 07：銑寬 14 槽 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.7?d80?min/120v6?z 14 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙 Ra63，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.7? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52K 型立式銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in478110rdvns ???? 按機床標準選取 ＝475wn/min/4.190581vw?? 3）計算工時 切削工時： ， ，l81l0.72?ml3 則機動工時為 in6.i125.047321 ?????fnltwm 工序 08：銑叉口兩端面 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d80?min/120v6?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52K 型立式銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz? 15 min/47801210rdvns ???? 按機床標準選取 ＝475wnin/4.190581vw?? 3）計算工時 切削工時： ， ，ml7.31l0.2?ml3 則機動工時為 in6.i425.04721 ?????fnltwm 工序 09：銑叉口內(nèi)側(cè)面；倒角 0.5×45° 1、選擇刀具 刀具選取硬質(zhì)合金三面刃銑刀，刀片采用 YG8, ， ， ， 。map0.2?d80?min/120v6?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，且表面粗糙 Ra6.3，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù) X52K 型立式銑床說明書，其功率為為 7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in478110rdvns ???? 按機床標準選取 ＝475wn/min/4.190581vw?? 3）計算工時 切削工時： ， ，l71l0.2?l3 則機動工時為 16 min203.i25.047321 ????fnltwm 工步二：倒角 0.5×45° 工序 10：鉆 Φ10H12 孔 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）10? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機 （《切削》表 2.15）min/8v? 573r/minin/10810rD??? 按機床選取 n=545r/min mi/2.75410dnvw? 切削工時： ， ，l31l0?l3 則機動工時為 min295.0i128.0547321 ?????ifnlltwm 工序 11：鉆 Φ4 孔 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）10? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機 （《切削》表 2.15）min/7v? 557r/minin/4710rD??? 按機床選取 n=545r/min mi/9.6105dnvw? 切削工時： ， ，l4l02?l3 則機動工時為 min18.0i28.054321 ????ifnlltwm 工序 12：去毛刺 17 工序 13：檢驗至圖紙要求并入庫 3 專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計銑寬 14 槽的專用夾具。 3.1 問題提出 本夾具主要用來銑寬 14 槽，表面質(zhì)量 Ra6.3，精度要求不高。因此，在本道 工序加工時，主要考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強度。 3.2 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(zhì)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(shè)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(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)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(shù)要求， 也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞 動強度，提高加工精度。由零件圖和工藝過程得，選銑寬 14 槽的作為定位基準。 3.3 定位元件的設(shè)計 選擇已加工好的 Φ16H9 后端面、叉口內(nèi)側(cè)面和 Φ16H9 孔及工件一側(cè)來定位， 所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是定位銷和調(diào)節(jié)支承及 A 型固定式定位銷。因此 進行定位元件的設(shè)計主要是對定位銷和調(diào)節(jié)支承及 A 型固定式定位銷，夾緊則是 在定位銷的螺桿上用螺母進行夾緊來完成。 1、Φ16H9 后端面與定位銷相配合，限制三個自由度，即 X 軸移動、Y 軸轉(zhuǎn)動 和 Z 軸轉(zhuǎn)動。 2、Φ16H9 孔與定位銷相配合，限制兩個自由度，即 Y 軸移動和 Z 軸移動。 3、叉口內(nèi)側(cè)面與 A 型固定式定位銷相配合，限制一個自由度，即 X 軸轉(zhuǎn)動。 18 4、工件一側(cè)與調(diào)節(jié)支承相配合，起到一個浮動支承的作用 工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位，故設(shè)計合理。 3.4 定位誤差分析 1、 基準位移誤差 Y? 由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導(dǎo)致的定位基準在加工尺寸方向 上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用 表示。Y? 工件以 Φ16H9 后端面和 Φ16H9 孔及工件一側(cè)來定位，銑叉口內(nèi)側(cè)面，如果 工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的 中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內(nèi)孔都有制 造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合， 導(dǎo)致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大 配合間隙。按下式計算 )(21minaxminaxYdD???? 式中 ——基準位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mmmaxD ——軸的最小直徑，mmind =0.017mmm15.984-0.62)(21minaxY ）（????? 2、基準不重合誤差 B 加工尺寸 h 的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。 這種由于工序基準與定位基準不重合導(dǎo)致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位 置變動量，稱為基準不重合誤差，用 表示。基準不重合誤差為 =B?B?d?21 式中 ——基準不重合誤差，mmB? ——工件的最大外圓面積直徑公差，mmd? =Bm09.18.021??? 19 3.5 切削力的計算與夾緊力分析 查表 4 得切削力計算公式： ppf Kfa7.031F? 式中 ，f=1mm/r,查表得 75.0)36/(??p =736MPa, 即 = =1547N?1p pf Kfa7.013F117.03.? 所需夾緊力，查表 5 得， ，安全系數(shù) K=Wk 654320K 式中 為各種因素的安全系數(shù)，查表得：60~K K= =1.872，當計算 K2.5 時，取 K=2.50.13.121?? 孔軸部分由 M6 螺母鎖緊，查表得夾緊力為 12360N = =30900NWK?k5.60 由上計算得 》 ，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。kfF 3.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使 夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床 夾具選擇在定位銷的螺桿上用螺母進行夾緊工件。本工序為銑削余量小， 銑削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 20 結(jié)束語 本設(shè)計中是對動力輸出變速撥叉加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計，使對零 件的加工過程和夾具的設(shè)計有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的問 題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和 勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設(shè)計時，對零件的 定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問 題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證 精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。 通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。 最后，將這些問題一一解決。 通過做這次的設(shè)計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本 專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 21 謝 辭 這次設(shè)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(chǔ)。 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(fù)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(dǎo)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(shè)計。 這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感 謝我的指導(dǎo)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(shù)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(dǎo) 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(dǎo)，同時還在思 想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)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(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 22 參 考 文 獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，1996．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術(shù)出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設(shè)計手冊[M] ．遼寧科學技術(shù)出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，1983．4． [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出 版社，2003． [9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術(shù)出版社，1987． [12] 王光斗．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上?？茖W技術(shù)出版社，2002．8．