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重慶工業(yè)職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計（論文）
課 題：
變速叉加工工藝及銑尺寸76.4夾具設計
系 部： 機械工程學院
專 業(yè) 班 級： 13數(shù)控301
學 生 姓 名： 胡 楊
學 生 學 號： 201310330143
二O一五 年 十一 月
摘 要
本設計是基于變速叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。變速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標法鏜孔。整個加工過程均選用通用。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用氣動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖，因此生產效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。
關鍵詞：變速叉類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
This design is the special fixture for machining technology for the chemical pipeline parts and process design based on. The main processing surface chemical pipeline parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The main process of machining technology is first 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 are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of general. The special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Keywords: chemical pipe parts; technology; fixture;
目 錄
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 序言 2
1.1 機械加工工藝概述 2
1.2機械加工工藝流程 2
1.3夾具概述 3
1.4機床夾具的功能 3
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 4
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 4
1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 4
第2章 機械加工工藝規(guī)程設計 6
2.1 零件的分析 6
2.1.1 零件的作用 6
2.1.2 零件的工藝分析 6
2.2 變速叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 7
2.2.1 孔和平面的加工順序 7
2.2.2 孔系加工方案選擇 7
2.3 變速叉加工定位基準的選擇 8
2.3.1 粗基準的選擇 8
2.3.2 精基準的選擇 8
2.4 變速叉加工主要工序安排 8
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
2.6 毛坯種類的選擇 12
2.7 選擇加工設備和工藝裝備 13
2.7.1 機床選用 13
2.7.2 選擇刀具 13
2.7.3 選擇量具 14
2.8 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 14
2.9確定切削用量及基本工時（機動時間） 15
2.10 時間定額計算及生產安排 29
第3章 銑叉口夾具設計 32
3.1研究原始質料 32
3.2定位基準的選擇 32
3.3 切削力及夾緊分析計算 32
3.4 誤差分析與計算 33
3.5 零、部件的設計與選用 34
3.5.1定位銷選用 34
3.5.2 定向鍵與對刀裝置設計 34
2.6 夾具設計及操作的簡要說明 36
總 結 37
參考文獻 38
致 謝 39
江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計
36
第1章 序言
1.1 機械加工工藝概述
加工過程涉及一種用于改變粗加工的形狀，大小，位置和相對字符使得整個過程的很大一部分，它是基于用于處理一個工人。
工件加工是在生產過程中的一個步驟，或組件，操作的方式直接改變形狀，尺寸和表面質量毛坯等，由此該加工處理的過程的一部分。例如，對于處理過程的正常部分 - 精加工 - 結合 - 測試 - 包裝和加工是一般的方法。
編輯處理是過程中，形狀，大小，對象和生產性質的相對位置，從而使成品或半成品，每一步都是每個過程的詳細描述，例如，在上述粗糙處理可以清空生產的基礎，磨削等，可分為整理車，鉗工，銑床等，每個步驟應包括的詳細信息，如實現(xiàn)粗糙度尚未實現(xiàn)多公差。
根據(jù)產品，質量和工人的條件等的數(shù)量，所使用的過程和寫入的處理的文件的內容，這是所述提供規(guī)劃過程的技術。這是更側重于。任何植物不能是相同的真實情況是不一樣的。
在一般情況下，該方案是一個過程，對于每個步驟的過程參數(shù)是一個詳細處理程序都寫在植物的特定過程的實際情況的基礎上。
1.2機械加工工藝流程
加工工藝規(guī)劃的零件加工程序和做法等程序文件，具體生產條件的一項規(guī)定，按照批準的生產后處理的書面文件中規(guī)定的形式更合理的流程和方法。操作規(guī)劃過程一般包括以下內容：工件加工路線，每個過程的具體內容和使用的設備和設備，測試設備和工件的試驗方法，減少的時間和其它固體的量。
步驟來制定程序
1）生產程序的計算，決定生產的類型。
2）部分的圖紙和工藝分析零件的裝配圖的分析。
3）選擇毛坯。
4）制定工藝路線。
5）計算各工序尺寸和公差的薪酬的決心。
6）確定設備和工具，夾具，量具每個進程所使用的工具和設備。
7）確定切削的量和固定的工作時間。
8）確定每個重要一步的技術要求和試驗方法。
9）填充工藝文件。
的順序的過程的發(fā)展，經常在前面是暫時適于被提高經濟效率確定的內容。在順序可以發(fā)生在執(zhí)行過程之前沒有預料的情況下，如引進的生產條件，新技術，新工藝，新材料，采用先進設備的變化，及時要求修訂和完善工藝規(guī)劃。
1.3夾具概述
工件夾具是一個技術和設備，它被廣泛應用于機械加工，熱處理，裝配，焊接和測試過程中機械制造工藝。
夾具的使用統(tǒng)稱為工裝夾具金屬切削機床。在現(xiàn)代制造業(yè)，機床夾具是不可缺少的技術和設備，這直接影響了精密加工，勞動生產率和生產的產品，如產品設計制造和生產的機床夾具設計的戲劇，以幫助企業(yè)在技術準備一個很重要的地方。燈具設計是一個重要的技術工作。
隨著科學技術，新材料，新工藝和新技術的發(fā)展不斷涌現(xiàn)，以高品質，高效率，低成本方向的方向工程技術。的各種新的技術出現(xiàn)，通過機械能的傳統(tǒng)的依賴破碎，通過切割區(qū)域切割力，處理大量難加工材料，一些復雜的輪廓部分的特殊要求。數(shù)控機床加工的問世，以提高小批量零件和復雜形狀的加工生產率和高精度的組成部分的更新頻率。特別是，自動計算和計算機技術的迅速發(fā)展極大地促進了操作的進度，該方法是一個新的階段
工具是人類文明進步的標志。自20世紀后期，現(xiàn)代化的生產技術和機械制造自動化技術，我們已經取得了很大進展。但在功能工具（包括程序，刀具，量具和設備等），在不斷的創(chuàng)新依然是非常重要的。工裝夾具的零件加工質量，生產效率和生產成本有直接的影響。因此，無論是在傳統(tǒng)制造業(yè)和現(xiàn)代生產系統(tǒng)，程序和設備是很重要的過程。
1.4機床夾具的功能
在機器時，工件裝夾夾具，主要功能是使橫向滑板和夾具。
1.機床夾具的主要功能
機器的主要功能是工件，定位和在夾具的工件夾緊的確認。
（1）確定所述工件的位置占據(jù)夾緊過程中的正確位置。定位是通過與工件或定位元件表面的模具定位表面的接觸來實現(xiàn)的。以確保良好的定位精度要求，大小，和工件的位置。
（2）夾緊定位到工件，定位在加工過程中的操作，以保持相同的位置。由于加工過程中的工件，經受各種力的作用，如果工件是固定的，釋放工件。因此，工件裝夾一個安全可靠的加工條件。
2.工裝夾具的詳細信息
在對刀和導向放在首位工裝夾具的特殊功能。
（1）刃切割相對于工件或燈具的正確位置的邊緣設置。如在刀片塊的銑削附件可以快速確定相對于所述切割裝置的正確位置。
（2）鉆孔導向定位鉆鉆模板集能快速引導鉆鉆自己的行為。在模板的形式取得的引導元件，通常稱為鉆模板的模具。坐標鏜床（鏜模）也具有領先地位。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀
國際協(xié)會的產量統(tǒng)計的研究顯示，目前，多品種小批量的生產工作的品種占了工件的種類總數(shù)的85％左右。由公司生產的產品的現(xiàn)代化生產要求，經常進行升級，以適應品種的市場競爭。但是，總的來說，許多企業(yè)都習慣用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，公司在生產多種，約4年將特殊設備迄今80％，而磨損夾具的實際量只有約15％。特別是近年來，新技術的數(shù)控機床應用（NC）加工中心（MC），成組技術（GT），柔性制造系統(tǒng)（FMS）等夾具提出了下列新的要求：
1）輕松快捷地減少烹飪周期，新產品投入生產，制造，以降低生產成本。
2）夾緊工件具有類似的特性。
3）適用于精密機床夾具精密加工。
4）適用于所有類型的新模具現(xiàn)代制造技術。
5）有效利用液壓或氣動夾緊裝置的夾緊提高勞動生產率。
6）在機床夾具的標準化程度增加。
1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具主要用于精度，效率，靈活性，標準化四個方面的發(fā)展方向。
精確
隨著越來越精密機械產品，它被綁定到在夾具的精度也相應增加。許多類型的精密夾具結構，例如多精密分度齒盤分度精度可達±0.1，高精度三爪卡盤精密車削，5微米定心精度;精度心軸同心度公差可以在1甕和作為電磁無心磨削夾具軸承套圈，工件的圓度公差至0.2?0.5微米來控制。
有效
高效的工件夾具主要用于縮短時基的材料，以提高勞動生產率，勞動強度。通常有效的片段：自動化，高速合模動力單元配件的固定值。例如，使用電研磨工件夾持虎鉗的，效率可提高約5倍，采用高速車床顎的，以確保自定心夾持器（測試）速度2600r /分鐘下條件不斷牢固地夾緊工件，由此在切割速度大大提高。
靈活性
的柔性和撓性類似機器確認設定用夾具和夾具，裝配，組成等，適應性可變因素。最重要的變量是：處理特性，生產量，形狀和工件的尺寸。新種具有靈活的設備功能包括：組合夾具，通用可調夾具，夾具組，裝配夾具，數(shù)控機床和夾具。在很長一段時間，該柔性裝置將是模具的發(fā)展的主要方向。
標準化
標準化和通用夾具是兩個相互關聯(lián)的問題。在典型的制劑中，基于所述設備，第一夾緊元件與通用的部件的結構，尺寸系列或焦點變化的類型，以減少使用的燈具零件類似的功能的類型，拒絕一些結構差的性質。一般方法是模具，零部件，元器件，糟糕的發(fā)型和萬能材料。標準化相電樞是深入普及，特別是確定部分或組件夾具系列的大小，并用于圖審查的附接創(chuàng)造有利條件。目前，中國擁有固定部分和國家標準GB / T2148?T2259-91單位和各種通用夾具，組合夾具標準。工裝夾具利于夾具商業(yè)化生產的標準化，有助于縮短生產準備周期，降低整體生產成本。
第2章 機械加工工藝規(guī)程設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是變速叉。變速叉的主要作用是保證各安裝孔之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此變速叉零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
圖2.1 零件圖
2.1.2 零件的工藝分析
由變速叉零件圖可知。變速叉零件，它的外表面上有4個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下：
（1）以左端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：左端面的加工；孔加工其中左端面有表面粗糙度要求為，
（2）以右端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：右端面的加工；Φ12的孔。
（3）以凸臺面為主要加工平面的加工面。
2.2 變速叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該變速叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于變速叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
2.2.1 孔和平面的加工順序
變速叉類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工變速叉上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。變速叉的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
變速叉零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.2.2 孔系加工方案選擇
變速叉孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據(jù)變速叉零件圖所示的變速叉的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產中，變速叉孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜模可以大大地提高工藝系統(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標法鏜孔
在現(xiàn)代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將變速叉孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 變速叉加工定位基準的選擇
2.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入變速叉的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以變速叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
2.3.2 精基準的選擇
從保證變速叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證變速叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從變速叉零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，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。至于前后端面，雖然它是變速叉的裝配基準，但因為它與變速叉的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.4 變速叉加工主要工序安排
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。變速叉加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到變速叉加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于變速叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
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。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將變速叉加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
1、鑄造
2、時效處理
3、銑圓柱Φ24一側端面
4、銑圓柱Φ24另外一側端面
5、鉆、擴、鉸： 孔
6、銑叉口端面一側端面工
7、 銑叉口端面另外一側端面
8、銑叉口相距為76.4的內側端面
9、 銑削凸臺上端面
10、銑削凸臺左右側面
11、銑削凸臺上13.5的槽口面
12、 鉆Φ8斜孔
13、鉆Φ3側面孔
14、終檢
15、.清洗入庫
工藝路線二：
1、鑄造
2、時效處理
3、銑圓柱Φ24一側端面
4、銑圓柱Φ24另外一側端面
5、銑叉口端面一側端面工
6、 銑叉口端面另外一側端面
7、銑叉口相距為76.4的內側端面
8、 銑削凸臺上端面
9、銑削凸臺左右側面
10、銑削凸臺上13.5的槽口面
11、鉆、擴、鉸： 孔
12、 鉆Φ8斜孔
13、鉆Φ3側面孔
14、終檢
15、.清洗入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
方案二把端面的加工改為車床加工，而方案一端面的加工采取銑削的方法。由于該零件是圓形的外形，如果采用銑端面的方式加工而需要專門設計對于的夾具，如果采用車床加工，可直接用三爪卡盤進行裝夾，這樣就減少了夾具的設計成本。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案二：
1、鑄造
2、時效處理
3、銑圓柱Φ24一側端面
4、銑圓柱Φ24另外一側端面
5、鉆、擴、鉸： 孔
6、銑叉口端面一側端面工
7、 銑叉口端面另外一側端面
8、銑叉口相距為76.4的內側端面
9、 銑削凸臺上端面
10、銑削凸臺左右側面
11、銑削凸臺上13.5的槽口面
12、 鉆Φ8斜孔
13、鉆Φ3側面孔
14、終檢
15、.清洗入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“變速叉”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。
（1）凸臺面的加工余量。
根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（2）端面孔
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
（3）左右端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
（4）兩側面孔加工余量
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71,現(xiàn)確定孔加工余量為：
鉆孔：
2.6 毛坯種類的選擇
零件材料為ZG45，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應性強，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應制造形狀復雜的鑄件?？紤]到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。
零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經濟意義。根據(jù)該零件的材料為ZG35、生產類型為批量生產、結構形狀不是很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鑄造成型。
工件右端面機加工余量3mm；
工件左端面機加工余量3mm；
繪制毛坯圖 詳見附圖：毛坯圖
2.7 選擇加工設備和工藝裝備
2.7.1 機床選用
①.工序端面加工是銑加工。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140型臥式車床。參考根據(jù)《機械制造設計工工藝簡明手冊》表４.２-７。
②.工序鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
2.7.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
2.7.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
2.8 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“連接座” 零件材料為HT200，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。
表1-1 機械加工車間的生產性質
生產類別
同類零件的年產量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產
5以下
10以下
100以下
小批生產
5~100
10~200
100~500
中批生產
100~300
200~500
500~5000
大批生產
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產。
根據(jù)生產綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產率高，適用于大批生產，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。
表1-2 成批和大量生產鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
灰鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
1-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表1-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側面
底 面
鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。
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。
2.9確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1：無切削加工，無需計算
工序2：無切削加工，無需計算
工序3：銑圓柱Φ24一側端面。
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81,取
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序4：銑圓柱Φ24另外一側端面。
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序5：鉆、擴、鉸孔。
機床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
鉆孔時先采取的是鉆孔，再擴到，所以。
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
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
機動時間：
⑵ 擴孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。
片型號：E403
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度有：
刀具切出長度： ，取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑶ 鉸孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。
切削深度：，且。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31取
實際切削速度：
切削工時
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
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
工序6：銑叉口端面另外一側端面。
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81,取
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序7：銑叉口相距為76.4的內側端面
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序9：銑削凸臺上端面
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序10：銑削凸臺左右側面
機床：銑床X52K
刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)8，此為細齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2.2mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序11：銑削凸臺上13.5的槽口面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：錯齒三面刃銑刀
⑴ 粗銑13.5槽
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=63mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑵ 精銑13.5槽
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度，
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～74，取。
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
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
機動時間：
本工序機動時間：
工序12：鉆Φ8斜孔
機床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取。
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取。
加工基本時間：
工序13 鉆Φ3孔
鉆孔Φ3，本工序采用計算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標準號
類型
直徑范圍（mm）
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0～20.0
在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長麻花鉆
1.0～31.5
在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1439-85
錐柄長麻花鉆
5.0～50.0
在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。
表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆頭（鉆孔及擴孔）
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進給量
查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。
V=12=10.32 （3-17）
則 = =131 （3-18）
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時間
查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19）
其中 l= l=5 l=2～3
則： t= =9.13
2.10 時間定額計算及生產安排
假設該變速叉年產量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于417件。設每天的產量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產時）
因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：車外端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序2：鉆孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序3：銑凸臺
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序4：鉆孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
第3章 銑叉口夾具設計
3.1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。在銑此叉口時，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率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
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。Φ16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φ16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φ16孔的端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。
3.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金）
刀具有關幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.4 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。
3.5 零、部件的設計與選用
3.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷來定位，其參數(shù)如下表：
表3.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
16
16
15
～0.011
22
5
1
4
M16
4
3.5.2 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3.1 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3.4：
表3.4 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
～0.016
～0.035
25
16
4
16
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3.3所示：
圖3.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表3.5：
表3.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
2.6 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
加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設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率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，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，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。
完成了本次設計，通過做這次的設計，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)技術的工作打下了堅實的基礎。
參考文獻
[1]