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課程設(shè)計說明書
題目：1、“撥叉杠桿”零件的機械設(shè)計加工的工藝規(guī)程
2、鉆、擴、鉸孔，锪鉆階梯孔
班 級：
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)老師：
撥叉零件設(shè)計任務(wù)書
一、設(shè)計題目：撥叉杠桿 零件機械加工工藝規(guī)程制定及第 道工序的夾具設(shè)計。
二、設(shè)計條件：
1、去毛刺銳邊
2、材料為QT200
3、生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
三、設(shè)計內(nèi)容：
1、 零件圖分析： （1）、零件圖工藝性分析（結(jié)構(gòu)工藝性及條件分析）；
（2）、繪制零件圖（UG繪圖）。
2、毛坯選擇
3、 機械加工工藝路線確定：
(1)、加工方案分析及確定 (2)、基準(zhǔn)的選擇
4、 工序尺寸及其公差確定
5、 設(shè)備及其工藝裝備的確定
6、 切削用量及工時定額確定： 確定全部工序切削用量及工時定額。
7、 工藝文件制訂：
(1)、編寫工藝文件設(shè)計說明書： (2)、編寫工藝規(guī)程：
8、 指定工序機床夾具設(shè)計
1、工序圖分析； 2、定位方案確定；
3、定位誤差計算； 4、夾具總裝圖繪制；
四 設(shè)計任務(wù)（工作量）：
1、 零件機械加工工藝規(guī)程制訂設(shè)計說明書一份；
2、 工藝文件一套（含工藝流程卡片、全部工序卡片、全套工序附圖）；
3、 機床夾具設(shè)計說明書一份；
4、 夾具裝配圖一張（A0圖紙）；零件圖一張（A3圖紙）；
第一部分 工藝設(shè)計說明書
1.零件圖工藝性分析
1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析：
撥叉是一個重要的零件，撥叉是用來轉(zhuǎn)換機器運轉(zhuǎn)速率的零件，在傳遞力矩的過程中其要承受很強的沖擊力。和其他工件碰撞的面是零件的主要面，也是零件中有加工難度的曲面。
1.2零件結(jié)構(gòu)工藝性分析：
由零件圖可知，該零件外形不復(fù)雜、尺寸不大，加工那個圓弧面可用成型銑刀進行加工，其余表面用精銑就能滿足，孔用搖臂鉆就可以，螺紋用絲錐攻絲、，底面是精度要求最高的面，必須要用刮刀刮削才能進行加工.
撥叉底面要求很高，必須用刮削。.
孔用鉆搖鉆鉆后，用鉸刀鉸孔就能達到要求。
螺紋用絲錐就可以，但零件技術(shù)要求高，考慮加工精度用攻絲。
1.3技術(shù)條件分析：
a）零件中外形尺寸精度要求很高很難加工，
兩個φ10的孔必須要滿足同軸
撥叉底面的精度要求很高,粗糙度為1.6精度很高
M6的螺紋必須和相交的孔垂直
b).螺紋用絲錐攻絲,精度高
2.毛坯的確定
毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，但是毛坯制造費用會提高，在確定毛坯時，應(yīng)根據(jù)機械加工和毛坯制造兩方面考慮。
分析鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)s：
v工件=πr2 h=3.14*452 *27+39*π*（29+5）+（23.28/2）=205229.92mm3 =205.22992cm
w件=ρv= 205.22992cm*7.9 =1619.5g=1.619kg
由于包容體和零件的毛坯接近所以S取 1，所以鍛件復(fù)雜系數(shù)s=w件/w包=v件/v包=1經(jīng)查表只s>0.63-1為簡單件。
加工余量根據(jù)機械工藝設(shè)計資料表1.2-7中查得各頂面、側(cè)面、底面的加工余量確定尺寸
毛坯－零件合圖草圖
3．機械工藝路線確定
1、粗銑、半精銑、精銑圓臺下端面
2、粗銑、半精銑中間下端面
3、粗銑、精銑左端的上端面
4、粗、半精銑撥叉兩叉頭內(nèi)外側(cè)，粗銑弧兩側(cè)
5、鉆、擴、鉸孔，锪鉆階梯孔
6、鉆、粗鉸、精鉸孔
7、鉆、鉸孔，锪鉆孔，攻的螺紋
8、鉆、粗鉸、精鉸左端的孔
9、攻左端螺紋
10、粗銑左端凹槽
11、清洗
12、終檢
4、確定切屑用量和切屑用時。
工序1：粗銑、半精銑、精銑圓臺下端面
（1）粗銑下平面
取背吃到量 ，選用X51型立式銑床 ，每齒進給量
工件材料 QT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X51立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實際銑削速度
當(dāng)工作臺每分鐘進給 為
（2）半精銑
每齒進給量
故實際銑屑速度
工作臺每分鐘進給應(yīng)為
（3）精銑
每齒進給量 查表
X51 故實際銑削速度
當(dāng) ，工作臺每分鐘進給量
切屑用時：
（1）粗銑下平面
由《工藝手冊》得
（2）半精銑
（3）精銑
工序2：粗銑、半精銑中間下端面
（1）粗銑圓柱下端面
切屑用量：
（1）粗銑下平面 X51型立式銑床 每齒進給量
工件材料 QT200 鑄造 高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) 查表5.8
確定銑削速度
采用X51立式銑床 查表3.6取轉(zhuǎn)速 故實際銑削速度
當(dāng)工作臺每分鐘進給 為
。
切屑用時：
工序時間：查《工藝手冊》得
（2）半精銑圓柱下端面
切屑用量：
每齒進給量
故實際銑屑速度
工作臺每分鐘進給應(yīng)為
.
切屑用時：
工序3：粗銑、精銑左端的上端面
（1）粗銑的上端面
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)X51立式銑床，取每齒進給量，銑屑速度：
，即，
采用X51立式銑床，取，
故實際銑屑速度為。當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
切屑用時：
，，
故，，
，。
（2）精銑的上端面
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)X51立式銑床，取每齒進給量，銑屑速度：，即，
采用X51立式銑床，取，
故實際銑屑速度為。當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為。
切屑用時：
，，
故，，
，
單件工序總時間
工序4：粗、半精銑撥叉兩叉頭內(nèi)外側(cè)，粗銑弧兩側(cè)
（1）粗銑內(nèi)外斷面， 每齒進給量 高速鋼鑲齒三面刃銑刀，，齒數(shù) Z=10 查表
確定銑削速度
采用x62臥式銑床，取轉(zhuǎn)速 故實際銑削速度為
當(dāng)，工作臺每分鐘進給量
工序時間:
半精銑
每齒進給
齒數(shù) 確定銑削速度
采用x62臥銑 取轉(zhuǎn)速故實際銑削速度為
當(dāng)工作臺每分鐘進給量
工序基本時間
工序5：鉆、擴、鉸孔，锪鉆階梯孔
鉆孔—標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，擴孔—標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆，鉸孔—標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。
（1）鉆孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，
故，，
，
（2）擴孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，
故，，
，
（3）鉸孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，，
故，，
，。
（4）锪孔
切屑用量：
，，取，，，取，故實際切屑速度為。
切屑用時：
，，，，
。
單件工序總時間：
工序6：鉆、粗鉸、精鉸孔
⑴鉆孔工步
由Z525立式鉆床說明書取
采用Z525 取
故實切速為
⑵粗鉸孔工步
取 切削速度
則
采用Z525，取轉(zhuǎn)速
故實切速為
⑶精鉸孔工步
取
則
取 故實切速為
查表5-40
工序7：鉆、鉸孔，锪鉆孔，攻的螺紋
鉆-絞 的孔
名稱 工序間余量 經(jīng)濟精度 工序間尺寸 尺寸公差
絞孔 0.2 H9 9.8 3.2
鉆孔 9.6 H11 9.6 12.5
（1） 鉆孔
工件材料為45鋼，孔mm，高速鋼鉆頭，查表5.19
切削速度，進給量
則
采用Z525型立式鉆床 由表3.17得轉(zhuǎn)速 故實際切削速度為
該工序基本時間為
（2） 絞孔
取背吃刀量 45鋼 孔，查表5.23
切削速度，進給量則
采用Z525型立式鉆床 取轉(zhuǎn)速 故實際切削速度為
由
查表5.40絞孔切入切出行程
該工序基本時間為
攻的螺紋
Z525立式鉆床，刀具：細柄機用絲錐，
進給量，查參考文獻表5.141，切削速度
機床主軸轉(zhuǎn)速=
采用Z525立式鉆床，查表5-65，取轉(zhuǎn)速=195.故實際切削速度為
攻M12螺紋的工時：
被切雪層長度L：L=24mm
刀具切入長度
走刀次數(shù)
锪孔階梯孔.
Z525立式鉆床.加工刀具為：锪鉆孔小直徑端面锪鉆，查
進給量f=，查表得V=
采用Z252機床，取n= 實際切削速度為
被切削層長度l=3mm，
工序8：鉆、粗鉸、精鉸左端的孔
鉆孔：，粗鉸：，精鉸：
（1）鉆孔工步
切屑用量：
取背吃刀量mm，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量，切屑速度：，即
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=5.9mm，，，
故，，
，。
（2）粗鉸孔工步
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量
，切屑速度：，即。
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
，
，，
，
（3）精鉸孔工步
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進給量
，切屑速度：，即。
查參考文獻[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
，
，，
，。
工序9：攻左端螺紋
Z525立式鉆床鉆孔至，選用的麻花鉆
攻M6 螺紋選用M6細柄機用絲錐攻螺紋
查表得切削深度
進給量 取
切削速度
則機床主軸轉(zhuǎn)速 取
實際切速
被切削長度
刀具切入長度
刀具切出長度
攻螺紋
進給量
切削速度
機床主軸轉(zhuǎn)速n
取
實際切速
攻：
鉆：
工序10：粗銑左端凹槽
二次粗銑左端凹槽
第一次
高速鋼直柄立銑刀. d=10mm 齒數(shù)Z=5 槽深
查表5.11 ， 5.14，每齒進給量，
采用51立式銑 取轉(zhuǎn)速
故實際轉(zhuǎn)速為
當(dāng)，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為
i取1
第二次銑屑方式和第一次相同，則單件工序時間為
第二部分 夾具設(shè)計說明書
2.1問題的指出
由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需設(shè)計專用夾具。
由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。
本次設(shè)計選擇設(shè)計的是工序5的夾具，主要是針對5、鉆、擴、鉸孔，锪鉆階梯孔的夾具，它將用于Z525鉆床。
2.2定位基準(zhǔn)的選擇
該工序要求中心線與端面（有位置要求，因此可以得出該孔在兩個側(cè)面的正中心上，并且還要求其孔為通孔，由于端面經(jīng)過精銑，精度比較高，因而工序基準(zhǔn)為端面A，為了便于加工，選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)，保證其加工要求。夾具設(shè)計應(yīng)首先滿足這些要求，在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下，還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性。加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，并且夾具體應(yīng)具有較好的剛性。
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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?zhǔn)選擇不當(dāng)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(zhǔn)。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。Φ60圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ60端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以已加工好的φ60端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構(gòu)。
如圖所示，為了加工通孔，必須使其完全定位。因此初步的設(shè)計方案如下,首先必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。
如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個自由度全部被限制
2.3 切削力和夾緊力計算
（1）刀具：刀具用高速鋼刀具鉆頭
機床： Z525機床
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得：
所以
2.4 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(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)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(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
2.5 定位誤差分析
（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V型塊間隙配合。
（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，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(zhǔn)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
該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為80。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=80mm ，得：
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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.6 零、部件的設(shè)計與選用
2.6.1擋銷選用
本夾具選用一擋銷來定位，其參數(shù)如下表：
表2.2 擋銷銷
d
H
d
公稱尺寸
允差
12
20
10
+0.034
～0.023
65
5
3
8
1
6
1.5
2.6.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
.尺寸表
d
D
D1
H
t
基本尺寸
極限偏差F7
基本尺寸
極限偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
45
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
45
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
2.7確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
2.8本章小結(jié)
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了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
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