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目 錄 前 言 .1 1 概述發(fā)展 2 1.1 機(jī)床夾具簡介 2 1.1.1 機(jī)床夾具的主要功能 2 1.1.2 機(jī)床夾具的組成 2 1.1.3 夾具設(shè)計(jì)的步驟和基本要求 2 2 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 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(zhǔn)的選擇原則 8 2.3.2 精基準(zhǔn)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(jì)算工序尺寸及公差 .10 2.6 確定切削用量及基本工時(shí) .11 3 專用夾具設(shè)計(jì) .17 3.1 專用夾具的提出 .17 3.2 定位元件及夾緊元件的選擇 .17 3.3 切削力和夾緊力的計(jì)算 .17 3.4 定位誤差分析 .18 3.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) .19 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 .21 結(jié)束語 .21 謝辭 .22 參 考 文 獻(xiàn) 23 0 前 言 機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)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(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家 國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 高低檔變速叉及銑高低檔變速叉叉腳內(nèi)側(cè)面的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué) 環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)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(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己 的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè) 計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論 與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)選用高低檔變速叉來進(jìn)行工藝編制與夾具設(shè)計(jì)，以說明書、繪圖為主， 設(shè)計(jì)手冊與國家標(biāo)準(zhǔn)為附來進(jìn)行詳細(xì)說明。 1 1 概述發(fā)展 1.1 機(jī)床夾具簡介 1.1.1 機(jī)床夾具的主要功能 機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工時(shí)的重要裝備，同時(shí)是機(jī)械加工不可缺少的部 件，在機(jī)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(dòng)下，夾 具技術(shù)也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。機(jī)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(jī)床占有正確的加工位置，保證 其被加工表面達(dá)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(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同 檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)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(shí)。 1.1.2 機(jī)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(dòng)。 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(jì)的步驟和基本要求 一：夾具設(shè)計(jì)的基本要求 夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，它直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)計(jì)的夾具，提出以下幾點(diǎn)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(dá)不到加工技術(shù)要求，成 為廢品，則夾具設(shè)計(jì)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(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工件安裝時(shí)間，降 低輔助工時(shí)，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?jǐn)傇诠ぜ?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(jìn)行：夾具生產(chǎn)任務(wù)書 —夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—使用、制造部門會(huì)簽——夾具制造——夾具驗(yàn)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(shí)，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(jì)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(biāo)明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準(zhǔn)、 夾緊點(diǎn)。這是設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)，也是驗(yàn)收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì) 人根據(jù)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進(jìn)行誤差計(jì) 算，以確定出合理方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，要會(huì)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(jì)性進(jìn)行審核、會(huì)簽、交付制造。 制成的夾具要同設(shè)計(jì)人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)確 認(rèn)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(jì)步驟 當(dāng)接到夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書后，按下面 6 個(gè)步驟，逐步設(shè)計(jì)。 1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集研究設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)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(tái)上，要收集工作如大小，工作如 T 形槽及槽距，以及機(jī)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)（包括國標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），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(jì)定位元 件，計(jì)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(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，計(jì)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(jì)其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機(jī)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(shí)，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進(jìn)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(diǎn)。 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(diǎn)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?yàn)椋汗ぜㄎ辉龑?dǎo)元件——夾緊裝置——其他裝 置——夾具體。 4）標(biāo)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(biāo)注五類尺寸和四類技術(shù)條件。 5）編寫零件明細(xì)表。明細(xì)表應(yīng)包括零件序號、名稱、代號（指標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)注 在夾具設(shè)計(jì)中，對于初設(shè)計(jì)者，在夾具總圖上如何標(biāo)注尺寸及技術(shù)條件，往 往是難點(diǎn)之一，以下對此作簡要闡述。 1）夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的五類尺寸 A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個(gè)方向上的最大極限尺寸。 若有可動(dòng)部分，則指運(yùn)動(dòng)部件在空間達(dá)到的極限位置的尺寸。標(biāo)注夾具外形尺寸 的目的是避免夾具與機(jī)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(jì)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(jī)床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機(jī)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(biāo)注與車床主軸的連 接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺(tái)上，要標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(shí)多個(gè)定位元件之間的 相互位置要求或多件裝夾時(shí)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(jī)床的連接部分，它決定了夾具與機(jī)床的相對位置，也就是決 定了定位元件相對機(jī)床，或刀具的位置，即決定了工件相對機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(biāo)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(jì)依據(jù)。 4）夾具調(diào)刀尺寸的標(biāo)注 當(dāng)夾具設(shè)計(jì)完成，按要求標(biāo)注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標(biāo)注 調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)到對刀元件工作表面的位置尺寸）， 即刀具相對基準(zhǔn)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(jì) 夾具總體設(shè)計(jì)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(jī)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(dòng)和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個(gè) 設(shè)計(jì)、制造勞動(dòng)量大，耗費(fèi)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(jì)時(shí)，應(yīng)給以足夠的重視。 （1） 夾具體和毛坯結(jié)構(gòu) 實(shí)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(diǎn)如下： ① 可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。 ② 鑄件抗壓強(qiáng)度大、抗振性好，特別適用于加工時(shí)振動(dòng)大、切削負(fù)荷大的場 合。 ③ 鑄件易于加工，價(jià)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(jìn)行時(shí)效處理。 B：焊接結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)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(dāng)，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點(diǎn)， 特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時(shí)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?yàn)檫@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(huì)有不得影 響，因此，焊完后要進(jìn)行退火處理；另外，為提高剛性需加加強(qiáng)筋。 C：裝配結(jié)構(gòu) 裝配夾具體是選用夾具專用標(biāo)準(zhǔn)毛坯或標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)毛坯和標(biāo)準(zhǔn)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(shí)行夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)、裝置的形狀及它們之 間的布置位置。設(shè)計(jì)時(shí)，只要將組成該夾具的所有元件、機(jī)構(gòu)和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 都設(shè)計(jì)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?yàn)槭菃渭a(chǎn)，一般不作復(fù)雜計(jì)算設(shè)計(jì)。通常參照類似的夾具結(jié)構(gòu)， 按經(jīng)驗(yàn)類比法估計(jì)確定。 確定夾具體尺寸時(shí)，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(shí)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)定選取： 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(qiáng)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(dòng)。當(dāng)剛度 不夠時(shí)，可增設(shè)加強(qiáng)筋或用框形結(jié)構(gòu)。若用加強(qiáng)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(shí)。如夾具體上大平面上要局部加工，可 鑄出 3～5mm 凸臺(tái)；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(jì) 2.1 零件的作用 高低檔變速叉主要用于離合器換檔。汽車變速箱上的部件，與變速手柄相連， 位于手柄下端，撥動(dòng)中間變速輪，使輸入/輸出轉(zhuǎn)速比改變。 如果是機(jī)床上的高低檔變速叉是用于變速的，主要用在操縱機(jī)構(gòu)中 就是把 2 個(gè)咬合的齒輪撥開來再把其中一個(gè)可以在軸上滑動(dòng)的齒輪撥到另外 一個(gè)齒輪上以獲得另一個(gè)速度。即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，從而控制橫向或縱向進(jìn)給。 2.2 零件的工藝分析 對該零件的平面和孔進(jìn)行加工，具體要求如下： 1.Φ24 右端面 2.Φ24 左端面 3.Φ15 孔 4.叉腳兩側(cè)面 5.叉腳內(nèi)側(cè)面 6.Φ5 孔 2.3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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(huì)使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會(huì) 8 造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 2.3.1 粗基準(zhǔn)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(zhǔn)。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(zhǔn)。 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(zhǔn)。 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(zhǔn)。 4）選作粗基準(zhǔn)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(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大的位置誤 差。 2.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn) 確、可靠、方便。 精基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： 1） 用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基 準(zhǔn)不重合誤差。 2） 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時(shí)， 應(yīng)盡可能采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤 差。 3） 當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng) 選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”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(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。 5） 有多種方案可供選擇時(shí)應(yīng)選擇定位準(zhǔn)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(zhǔn)。 9 2.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(jī)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(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。 最終工藝方案如下： 最終工藝路線方案： 工序 01：金屬性澆鑄 工序 02：時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力 工序 03：銑 Φ24 右端面 工序 04：銑 Φ24 左端面 工序 05：鉆、鉸 Φ15 孔 工序 06：銑叉腳兩側(cè)面 工序 07：銑叉腳內(nèi)側(cè)面 工序 08：鉆 Φ5 孔 工序 09：鉗工去毛刺 工序 10：檢驗(yàn)至圖紙要求 工序 11：包裝、入庫 2.5 確定各工序的加工余量、計(jì)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(jī)械砂型鑄造，鑄造精度等級 IT8，加工余量等級 MA-G。 1、Φ24 右端面面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機(jī)械制造工藝 設(shè)計(jì)簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ24 右端面表面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表 1.4-8 知， 一步銑削即可滿足其精度要求。 2、Φ24 左端面的加工余量 由上述知，鑄造等級 IT8，加工余量等級 MA-G，查《機(jī)械制造工藝設(shè) 計(jì)簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，Φ24 左 10 端面表面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表 1.4-8 知， 一步銑削即可滿足其精度要求。 3、Φ15 孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ15 孔的表面粗 糙度 Ra3.2，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)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 Φ14，后再鉸 Φ14 孔至 Φ15。 4、叉腳兩側(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(jī)械制造工藝設(shè) 計(jì)簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，叉腳兩 側(cè)面表面粗糙度 Ra6.3，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表 1.4-8 知， 一步銑削即可滿足其精度要求。 5、叉腳內(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(jī)械制造工藝設(shè) 計(jì)簡明手冊》表 2.2-4 知，單邊加工余量 Z=2.0mm，再由零件圖知，叉腳內(nèi) 側(cè)面表面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表 1.4-8 知， 一步銑削即可滿足其精度要求。 6、Φ5 孔的加工余量 因加工表面的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，由零件圖知，Φ5 孔的表 面粗糙度 Ra12.5，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表 1.4-8 知，一步鉆 削即可滿足其精度要求。 2.6 確定切削用量及基本工時(shí) 工序 01：金屬性澆鑄 工序 02：時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力 工序 03：銑 Φ24 右端面 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?d30?min/45v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 11 因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗?Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進(jìn)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?in478310rdvns ???? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 ＝475wn/min/8.4105vw?? 當(dāng) ＝475r/min 時(shí)nrzfwm /47525.?? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 mf 3）計(jì)算工時(shí) 切削工時(shí)： ， ，l241?l0.2ml3? 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 in45.i125.047321 ????fnltwm 工序 04：銑 Φ24 左端面 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?d30?min/45v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗?Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進(jìn)給量及切削速度 12 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?in478310rdvns ???? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 ＝475wn/min/8.4105vw?? 當(dāng) ＝475r/min 時(shí)nrzfwm /47525.?? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 mf 3）計(jì)算工時(shí) 切削工時(shí)： ， ，l241?l0.2ml3? 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 in45.i125.047321 ????fnltwm 工序 05：鉆、鉸 Φ15 孔 工步一：鉆孔至 Φ14 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）14? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機(jī) （《切削》表 2.15）min/25v? 569r/minin/142501rD??? 按機(jī)床選取 n=545r/min mi/01dnvw? 切削工時(shí)： ， ， 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為l31l0.72?l3in6.i8.0547321 ?????ifnlltwm 13 工步二：鉸 Φ14 孔至 Φ15 孔 選用 高速鋼錐柄鉸刀（《工藝》表 3.1－6）m15? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 rmf/17.0?機(jī) （《切削》表 2.15）in/3v? 743r/minmin/15301rD??? 按機(jī)床選取 n=680r/min i/.20681dnvw? 切削工時(shí)： ， ， 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為l31l10?ml3in287.i7.680321 ????ifnltwm 工序 06：銑叉腳兩側(cè)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/120v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，且表面粗?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(jìn)給量及切削速度 根據(jù) X62 型臥式銑床說明書，其功率為為 6.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in478110rdvns ???? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 ＝475wn/min/3.190581vw?? 3）計(jì)算工時(shí) 14 切削工時(shí)： ， ，ml023.18?l0.2?ml3 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 in76.i425.047.21 ????fnltwm 工序 07：銑叉腳內(nèi)側(cè)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?d780?min/120v4?z 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅冶砻娲植?Ra12.5，要求不高，故可在一次走刀內(nèi)銑完， 則 map0.2? 2）決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù) X62 型臥式銑床說明書，其功率為為 6.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則齒/25.0mfz?in4978110rdvns ???? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 ＝475wn/min/4.16051vw?? 3）計(jì)算工時(shí) 切削工時(shí)： ， ，l71l0.2?l3 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 min.i25.047321 ????fnltwm 工序 08：鉆 Φ5 孔 選用 高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表 3.1－6）5? 由《切削》表 2.7 和《工藝》表 4.2－16 查得 0.28/fmr?機(jī) 15 （《切削》表 2.15）min/8v? 510r/minin/5810rD??? 按機(jī)床選取 n=545r/min mi/6.104dnvw? 切削工時(shí)： ， ， 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為l5.l52?l3in1.0i28.043321 ?????ifnlltwm 工序 09：鉗工去毛刺 工序 10：檢驗(yàn)至圖紙要求 工序 11：包裝、入庫 16 3 專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)工序 07：銑叉腳內(nèi)側(cè)面 3.1 專用夾具的提出 本夾具主要用于銑叉腳內(nèi)側(cè)面，表面粗糙度 Ra12.5，精度要求不高，故設(shè)計(jì) 夾具時(shí)主要考慮如何提高生產(chǎn)效率 。 3.2 定位元件及夾緊元件的選擇 選擇已加工好的 Φ24 右端面、Φ15 孔、左端面和工件一側(cè)定位，所以相應(yīng) 的夾具上的定位元件應(yīng)是心軸及 A 型固定式定位銷和浮釘銷。因此進(jìn)行定位元件 的設(shè)計(jì)主要是對心軸及 A 型固定式定位銷和浮釘銷，夾緊則是在心軸上的螺桿上 用帶肩螺母進(jìn)行夾緊。 1、Φ24 右端面與心軸相配合，限制三個(gè)自由度，即 X 軸移動(dòng)、Y 軸轉(zhuǎn)動(dòng)和 Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 2、Φ15 孔與心軸相配合，限制兩個(gè)自由度，即 Y 軸移動(dòng)和 Z 軸移動(dòng)。 3、工件一側(cè)與 A 型固定式定位銷相配合，限制一個(gè)自由度，即 X 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 4、右端面與浮釘銷相配合，起到一個(gè)浮動(dòng)支承的作用， 工件六個(gè)自由度被完全限制，屬于完全定位，故設(shè)計(jì)合理。 3.3 切削力和夾緊力的計(jì)算 查表 4 得切削力計(jì)算公式： ppf Kfa7.031F? 式中 ，f=1mm/r,查表得 75.0)36/(??p =736MPa, 即 = =1547N?1p pf Kfa.137F117.03.? 17 所需夾緊力，查表 5 得， ，安全系數(shù) K=WK?k 6543210K 式中 為各種因素的安全系數(shù)，查表得：60~K K= =1.872，當(dāng)計(jì)算 K2.5 時(shí)，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(jì)算得 》 ，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。kfF 3.4 定位誤差分析 1、基準(zhǔn)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(zhǔn)在加工尺寸方向 上最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用 表示。Y? 工件以 Φ24 左端面、Φ15 孔、左端面和工件一側(cè)來定位，銑叉腳內(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(shí)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(huì)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(zhǔn)變動(dòng)誤差，其變動(dòng)量即 為最大配合間隙。按下式計(jì)算 )(21minaxminaxYdD???? 式中 ——基準(zhǔn)位移誤差，mm ——孔的最大直徑，mmmaxD ——軸的最小直徑，mmind =0.017mmm14.98-0.52)(21minaxY ）（????? 2、基準(zhǔn)不重合誤差 B 加工尺寸 h 的基準(zhǔn)是外圓柱面的母線上，但定位基準(zhǔn)是工件圓柱孔中心線。 這種由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位 置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用 表示?；鶞?zhǔn)不重合誤差為 =B?B?d?21 18 式中 ——基準(zhǔn)不重合誤差，mmB? ——工件的最大外圓面積直徑公差，mmd? =Bm09.18.021??? 3.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì) 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn) 些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái) T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于 工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。 根據(jù) GB2207—80 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：×o 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù) T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 夾具體槽形尺寸 B 2B 2h 公稱 尺寸 允差 d 允差 4 L H h D d1 公稱 尺寸 允差 D 14 -0.013 -0.033 20 8 2 10 5.5 14 +0.077 4 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。 對刀塊選用圓形對刀塊，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 19 圓形對刀塊的規(guī)格及主要尺寸： 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 標(biāo) 記×四 周 倒 圓 圖 3.5 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸 H 允差 d C 20 1 -0.014 0.5 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)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(jià)比。本道工序?yàn)殂姶?夾具選擇由螺母、圓墊圈、心軸、快換墊圈和帶肩螺母組成夾緊機(jī)構(gòu)夾緊 工件。本工序?yàn)殂娤饔嗔啃。娤髁π?，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本 工序的要求。 21 結(jié)束語 本設(shè)計(jì)中是對撥叉加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對零件的加工 過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在 編寫加工工藝時(shí)，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn) 率都有相當(dāng)大的影響。在對某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，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(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前 提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)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(jì)，使對專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從 事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 22 謝辭 這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)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(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由 于經(jīng)驗(yàn)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(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了 畢業(yè)設(shè)計(jì)。 這次設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)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(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的 一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地 感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo) 和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)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(xué) 嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工 作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 23 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李 洪．機(jī)械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，1996．1． [2] 陳宏鈞．實(shí)用金屬切削手冊[M] ．機(jī)械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)．金屬切削手冊[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2002． [4] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M] ．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003．10． [6] 都克勤．機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)圖冊[M] ．貴州人民出版社，1983．4． [7] 胡建新．機(jī)床夾具[M] ．中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊[M] ．安徽文化音 像出版社，2003． [9] 王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000． [10] 馬賢智．機(jī)械加工余量與公差手冊[M]．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994．12． [11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987． [12] 王光斗．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．8．