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摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
撥叉加工工藝規(guī)程及其鉆Φ22孔的夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The shifting fork technological process and its the processing ￠ 22 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2
2.3制定工藝路線 ……………………………………………3
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………4
2.5確定切削用量及基本工時(shí)………………………………10
三 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………12
3.1問題的提出………………………………………………12
3.2定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………18
3.3切削力及夾緊力計(jì)算……………………………………13
3.4定位誤差分析……………………………………………18
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明………………………………19
總 結(jié)………………………………………………………………20
致 謝………………………………………………………………21
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………22
序 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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)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(guó)家國(guó)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)。
撥叉的加工工藝規(guī)程及其鉆Φ22孔的夾具設(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)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對(duì)性了。每個(gè)廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機(jī)械加工工藝流程
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時(shí)定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
1.3夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。
在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4機(jī)床夾具的功能
在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。
（1）對(duì)刀 調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
1.5機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)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(jī)床夾具的現(xiàn)狀
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.5.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面。
精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗(yàn)）轉(zhuǎn)速為2200r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
一 零件的分析
1.1 零件的作用
題目給定的零件是CA6140撥叉，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18mm的槽尺寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。
1.2 零件的工藝分析
CA6140拔叉（型號(hào)：831003）共有3組加工表面：
1、 零件兩端面，可以后端面加工精度高，可以先以后端面為粗基準(zhǔn)加工右端面，再以前端面為精基準(zhǔn)加工左端面；
2、 以花鍵中心線為基準(zhǔn)的加工面：這一組面包括?25H7的六齒方花鍵孔、?22H12的花鍵底孔、兩端的2X150倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面；
3、 以工件右端面為基準(zhǔn)的18H11mm的槽、上頂面的2-M8通孔和?5錐孔。
經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。
零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
拔叉84009的毛坯為鑄造件，在零件圖上只有2處位置誤差要求，即上頂面與花鍵中心線的平行度誤差≤0.10， 18H11槽的兩側(cè)面與花鍵中心線的垂直度誤差≤0.08
零件外形上大體上與六面體相似，形狀大體如下：
零件剖視圖
圖（1）零件大致結(jié)構(gòu)圖
Fig(1) Components approximate structure drawing
B. 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型的確定
根據(jù)指導(dǎo)老師要求，設(shè)計(jì)此零件為鑄件，成批大量生產(chǎn)，工藝的安排基本傾向于工序分散原則，設(shè)備的選用是通用設(shè)備和專用工裝，工藝手段以常規(guī)工藝為主，新工藝為輔的原則。
C. 毛坯的確定
CA6140車床拔叉，零件材料HT20-40，硬度190HB～210HB，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，灰鑄鐵的機(jī)械加工余量按JZ67-62規(guī)定了灰鑄鐵鑄件的三種精度等級(jí)和相應(yīng)的鑄件機(jī)械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生產(chǎn)的鑄件，采用2級(jí)精度鑄件，毛坯重量由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表5-2有零件≤80kg，偏差為7%，故毛坯估算約為1.0kg，采用2級(jí)精度鑄件，頂面的加工余量和底面的加工余量忽略不計(jì)，兩側(cè)面的加工余量也忽略不計(jì)，由表5-4左右端面的加工余量為3±0.8，其余部分均為實(shí)心部分。
故毛坯圖如下：
圖（2）毛坯圖
Fig(2) Rough map
二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)的選擇得正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。
2.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇
在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，一般遵循下列原則：⑴保證相互位置要求原則；⑵保證加工表面加工余量合理分配的原則；⑶便于工件裝夾原則；⑷粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則；⑸為了保證所有加工表面有足夠的加工余量，選用加工余量小的表面作粗基準(zhǔn)，不要用同一尺寸方向上。
兩端面，后端面為精加工面，故在銑兩端面時(shí)，先以后端面為粗基準(zhǔn)，粗銑前端面。
加工花鍵底孔時(shí)，利用兩邊側(cè)面找正對(duì)稱面和以底面為粗基準(zhǔn)加工花鍵底孔。
2.1.2 精基準(zhǔn)的選擇
在選擇精基準(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、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原則：⑴基準(zhǔn)重合原則；⑵統(tǒng)一基準(zhǔn)原則；⑶互為基準(zhǔn)原則；⑷自為基準(zhǔn)原則；⑸便于裝夾原則。
為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，加工2-M8螺紋孔、Φ5錐孔，18H11槽以零件的坐端面和花鍵中心線為精基準(zhǔn)，銑上頂面以花鍵中心線為精基準(zhǔn)。
2.2 重點(diǎn)工序的說明
CA6140拔叉零件的重要加工面有花鍵底孔、兩端面，花鍵，槽，頂面，材料為HT200，參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，其加工方法選擇如下：
2.2.1加工前后兩端面
根據(jù)GB1800-79規(guī)定毛坯的公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra12.5μm，要達(dá)到后端面Ra3.2μm的技術(shù)要求，需要經(jīng)過粗銑→精銑。
2.2.2 加工Φ22花鍵底孔
此工序重點(diǎn)在于找正毛坯對(duì)稱面，故采用螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)，找正對(duì)稱面，進(jìn)行加工。零件技術(shù)要求底孔的表面粗糙度達(dá)到Ra6.3μm，毛坯為實(shí)心，故采用鉆孔→擴(kuò)孔，可以達(dá)到要求。
2.2.3 加工外徑為Φ25的花鍵內(nèi)孔
零件要求花鍵底面粗糙度Ra1.6μm，側(cè)面Ra3.2μm，由于此工序在鉆底孔工序之后，故采用拉花鍵孔的方法，一次拉削可以達(dá)到要求。
2.2.4加工上頂面
零件上頂面為精加工，粗糙度要求為Ra3.2μm，與花鍵中心線的平行度誤差≤0.10mm，故以花鍵中心線為精基準(zhǔn)，對(duì)上頂面進(jìn)行粗銑→精銑。
2.2.5 加工18H11槽
零件技術(shù)要求槽底面要達(dá)到表面粗糙度為Ra6.3μm，側(cè)面粗糙度為Ra3.2μm，而且兩側(cè)面和花鍵中心線的垂直度≤0.08，本身有精度要求，18H11，故以花鍵中心線和左端面為精基準(zhǔn)，用花鍵心軸定位，采用銑→磨。
頂面的鉆2-M8通孔和Φ5錐孔工序不是很重要，在此不做詳細(xì)說明，2-M8通孔先鉆孔，再攻絲，Φ5錐孔采用錐刀進(jìn)行加工。
2.3 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的加工精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在此零件為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)率，此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，使生產(chǎn)成本盡量降低。
2.3.1 工藝路線方案一的制訂
工序Ⅰ：粗銑前端面
工序Ⅱ：粗、精銑后端面
工序Ⅲ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
工序Ⅳ：粗、精銑上頂面
工序Ⅴ：鉆2-M8通孔
工序Ⅵ：鉆Φ5錐孔
工序Ⅶ：銑削18H11槽
工序Ⅷ：磨削18H11槽
工序Ⅸ：拉花鍵
工序Ⅹ ：挫圓角
工序Ⅺ：去毛刺
工序Ⅻ：終檢
2.3.2 工藝路線方案二的制訂
工序Ⅰ：粗銑前端面
工序Ⅱ：粗、精銑后端面
工序Ⅲ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
工序Ⅳ：拉花鍵
工序Ⅴ：粗、精銑上頂面
工序Ⅵ：鉆2-M8通孔
工序Ⅶ：鉆Φ5錐孔
工序Ⅷ：銑削18H11槽
工序Ⅸ：磨削18H11槽
工序Ⅹ ：挫圓角
工序Ⅺ：去毛刺
工序Ⅻ：終檢
2.3.3 兩種工藝路線的比較與分析
上述兩種方案，工藝路線一把拉花鍵放在磨削18H11槽之后，在此，工序4、工序5、工序6、工序7、工序8中很難對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，造成生產(chǎn)率的下降。工藝路線二，一把花鍵底孔鉆削出來后緊接著就是拉花鍵，這樣，后面的工序就很容易對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，即以花鍵心軸進(jìn)行定位，進(jìn)行螺旋夾緊，此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。
通過以上的兩種工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)的分析，最后確定工藝路線二為該零件的加工路線。工藝過程詳見機(jī)械加工工序卡片。
2.4 機(jī)械加工余量的確定
確定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)資料查出了零件各加工表面的加工總余量（即毛坯余量），將加工余量分配給各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸。
CA6140 的撥叉材料為HT200。毛坯重量約為1.0 kg ，生產(chǎn)類型為由大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，精度為2級(jí)鑄件，大體尺寸確定，外表面加工面少，根據(jù)以上原始資料加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及加工余量如下：
⒈前后端面的加工余量
前后端面有3±0.8mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除。
前端面粗銑一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸為83mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11，公差值0.22mm，表面粗糙度Ra5μm，上下偏差按“入體原則”確定（以后按照此原則確定）。
后端面粗銑一次，精銑一次，粗銑加工余量2.8mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11，公差值0.22mm，精銑加工余量0.2mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2μm，工序基本尺寸為80mm。
⒉矩形花鍵底孔
要求以矩形花鍵的外徑定心，故先鉆中心孔，再擴(kuò)，最后拉削，內(nèi)孔尺寸為Φ22H12，見零件圖，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 表3-59確定孔加工余量的分配。
鉆孔Φ20mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11，公差值0.13mm。
擴(kuò)孔Φ21mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT10，公差值0.084mm，粗糙度Ra6.3μm。
拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時(shí)加工余量參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》取 2Ζ=1mm。
⒊頂面的加工余量
此工序分為兩個(gè)工步：①粗銑頂面；②精銑頂面。
粗銑加工余量為2.8mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11，公差值0.22mm。
精銑加工余量為0.2mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT7，公差值0.035mm，表面粗糙度Ra3.2μm。
⒋18H11槽的加工余量
銑削的加工余量：槽底面的銑削余量為50mm，槽側(cè)面的銑削余量為17.9mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT12，公差值0.25mm，槽底面表面粗糙度Ra6.3μm。
磨削的加工余量：槽側(cè)面的磨削余量為0.5mm，工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT9，公差值為0.043mm，側(cè)面粗糙度為Ra3.2μm。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：銑端面。
1）粗銑左端面
α=0.25mm/Z (表3-28)
ν=0.35m/s（21m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.637r/s (38.2r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =121.2s=2.02min
2）粗銑右端面
粗銑右端面的進(jìn)給量、切削速度和背吃刀量與粗銑左端面的切削用量相同。
切削工時(shí)
l=45mm，l=175mm，l=3mm
t== =106.8s=1.78min
3）精銑左端面
α=0.10mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (32.76r/min)
按機(jī)床選取n=31.5r/min=0.522r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.29m/s
切削工時(shí)
l=75mm，l=175mm，l=3mm
t== =302.92s=5.05min
工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔
1）鉆孔? 20㎜
f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s (表3—38)
ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42）
n===5.57r/s (334r/min)
按機(jī)床選取 n=338r/min=5.63r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.35m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 10mm，l=2mm
t== =23s （0.4min）
2）擴(kuò)孔? 22㎜
f=1.07 (表3—54)
ν=0.175m/s （10.5m/min）
n===2.53r/s (151.8r/min)
按機(jī)床選取 n=136r/min=2.27r/s
故實(shí)際切削速度 ν==0.16m/s
切削工時(shí) l=80mm，l= 3mm，l=1.5mm
t== =35s （0.6min）
工序Ⅲ：倒角1.07×15
f=0.05㎜/r (表3—17)
ν=0.516m/s （參照表3—21）
n===6.3r/s (378r/min)
按機(jī)床選取 n=380r/min=6.33r/s
切削工時(shí) l=2.0mm，l= 2.5mm，
t== =14s （0.23min）
工序Ⅳ：拉花鍵孔
單面齒升 0.05㎜ （表3—86）
v=0.06m/s （3.6m/min） （表3—88）
切削工時(shí) （表7—21）
t=
式中：
h——單面余量1.5㎜（由? 22㎜—? 25㎜）；
l——拉削表面長(zhǎng)度80㎜；
——考慮標(biāo)準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.20；
K——考慮機(jī)床返回行程的系數(shù)，取1.40；
V——切削速度3.6m/min；
S——拉刀同時(shí)工作齒數(shù) Z=L/t。
t——拉刀齒距，
t=(1.25—1.5)=1.35=12㎜
Z=L/t=80/126齒
t==0.15min (9s)
工序Ⅴ：銑上、下表面
1）粗銑上表面的臺(tái)階面
α=0.15mm/Z (表3-28)
ν=0.30m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.546r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =215s=3.58min
2）精銑臺(tái)階面
α=0.07mm/Z (表3-28)
ν=0.25m/s（18m/min） (表3-30)
采用高速三面刃銑刀，d=175mm,齒數(shù)Z=16。
n===0.455r/s (33r/min)
按機(jī)床選取n=30r/min=0.5r/s （表4—17）
故實(shí)際切削速度ν==0.27m/s
切削工時(shí)
l=80mm，l=175mm，l=3mm
t== =467s=7.7min
3）粗銑下表面保證尺寸75㎜
本工步的切削用量與工步1）的切削用量相同
切削工時(shí) l=40mm，l=175mm，l=3mm
t== =181.7s=3.03min
工序Ⅵ：鉆2-M8底孔（? 6.80㎜）
f=0.36㎜/r (表3—38)
ν=0.35m/s （參照表3—42）
n===16.39r/s (983.4r/min)
按機(jī)床選取 n=960r/min=16r/s
故實(shí)際切削速度ν==0.34m/s
切削工時(shí)（表7—5）
l=9.5mm，l= 4mm，l=3㎜
t== =2.86 （0.048min）
工序Ⅶ：銑槽18H11
1）粗銑
α=0.10㎜/s(表3-28)
ν=0.30m/s（21m/min） (表3-30)
采用粗齒直柄立銑刀，d=16mm,齒數(shù)Z=3。
n===5.97/s (358.2/min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.32/s
切削工時(shí)
l=34mm，l=2mm，l=0mm
t== =19s
因?yàn)橐叩秲纱?，所以切削工時(shí)為38s。
2）精銑通槽
α=0.07/s(表3-28)
ν=0. 25m/s（15m/min） (表3-30)
采用細(xì)齒直柄立銑刀，d=12mm,齒數(shù)Z=5。
n===6.63s (397.8min)
按機(jī)床選取n=380r/min=6.33/s （表4—16）
故實(shí)際切削速度ν==0.24s
切削工時(shí)
l=35mm，l=2mm，l=0mm
t== =16s
因?yàn)樽叩秲纱危郧邢鞴r(shí)為64s。
Ⅷ：攻螺紋2—M8
v=0.35m/s (表3—42)
n===13.9 (834min)
按機(jī)床選取n=850r/min=14.2s
故實(shí)際切削速度ν==0.357m/s。
三 夾具設(shè)計(jì)
3.1 問題的提出
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
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)鉆Φ22孔的鉆床夾具。
3.2 夾具設(shè)計(jì)
1．定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，我們采用2側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，一側(cè)面用氣缸壓緊。
1． 切削力和夾緊力計(jì)算
(1)刀具： 麻花鉆
機(jī)床： Z525立式鉆床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
我們采用汽缸快速夾緊，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口的大小來調(diào)整夾緊力的大小，同時(shí)因?yàn)槲覀冦@削力的方向和我們夾緊力的方向相同，因此夾緊力不予計(jì)算
即可滿足要求
2.定位誤差分析
由于鉆Φ22和其他的沒有任何位置度要求，因此定位誤差分析不予計(jì)算
3．夾具設(shè)計(jì)及操作說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在夾緊方案上我們采用氣動(dòng)夾緊，為了定位準(zhǔn)確，我們下面用2個(gè)A型支撐板,以便定位,夾具體上有4個(gè)槽面，可以使夾具體固定在鉆床工作臺(tái)上。
總 結(jié)
設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
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(cè)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(jī)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(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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