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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 23 頁(yè)
1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1零件的用途
該撥叉應(yīng)用在某拖拉機(jī)變速箱的換擋機(jī)構(gòu)中。撥叉頭以Φ26mm孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng)Φ5mm孔與變速叉軸聯(lián)結(jié)，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱變速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過(guò)撥叉頭部的操縱孔帶動(dòng)撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移，撥叉腳撥動(dòng)雙聯(lián)變換齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)以改換檔位，從而改變拖拉機(jī)的行駛速度。兩個(gè)零件鑄在一起，加工時(shí)分開。
1.2分析零件的技術(shù)要求
該撥叉的全部技術(shù)要求列如下表:
加工表面
尺寸及偏差(mm)
公差及等級(jí)精度
表面粗糙度Ra(μm)
形位公差(mm)
撥叉頭兩端面
23
IT11
6.3
0.05
A
撥叉腳兩端面
9
IT7
1.25
0.05
A
撥叉腳內(nèi)表面
Φ26
IT6
0.8
Φ8㎜孔
Φ8
IT7
0.8
φ5㎜孔
φ5
IT7
0.8
該撥叉在改換檔位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用，因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件。該零件的主要工作表面為撥叉腳內(nèi)表面、叉軸孔φ8㎜（H7）、螺紋孔φ5㎜（H7）和撥叉腳兩端面，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。
1.3審查撥叉的工藝性
分析零件圖可知，撥叉頭兩端面和叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換擋時(shí)叉腳端面的接觸剛度；φ8㎜孔和φ5㎜螺紋孔的端面均為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面（撥叉腳內(nèi)表面、撥叉腳兩端面、變速叉軸孔φ8㎜和孔φ5㎜）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要加工表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來(lái)。由此可見，該零件的工藝性較好。
1.3.1以φ8為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ8 的孔，粗糙度要求是0.8，以及其上下兩個(gè)端面，φ5孔的端面是一個(gè)有一定角度的斜面，內(nèi)表面的粗糙度要求是0.8。
1.3.2以φ26為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ26的孔，以及其上下兩個(gè)端面。這兩組表面有一定的位置度要求,即φ26 的孔上下兩個(gè)端面與φ8 的孔有垂直度要求為0.05 mm。
由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
1.4確定撥叉的生產(chǎn)類型
由于零件的產(chǎn)量為20件，因此確定該撥叉生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)。
2.確定毛坯
2.1確定毛坯的種類和制造方法
根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知小批量生產(chǎn)的鑄造方法為砂型鑄造。
2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
由表2-2可確定小批量生產(chǎn)或單件生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級(jí)CT為13～15，選用13級(jí)。
根據(jù)毛坯的制造方法和鑄件材料由表2-5可知毛坯要求的機(jī)械加工余量等級(jí)為F～H，選用H。根據(jù)最終機(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸和機(jī)械加工余量等級(jí)由表2-4可知要求的鑄件機(jī)械加工余量RMA為1。
由表2-3可分別確定毛坯鑄件中的各加工表面的尺寸公差CT的值：撥叉腳內(nèi)表面CT=7㎜、撥叉腳兩端面CT=2㎜、撥叉頭兩端面CT=4.6㎜、變速叉軸孔φ8㎜CT=2.8㎜和螺紋孔φ5㎜CT=2.8㎜。
撥叉腳內(nèi)表面φ26㎜，由公式（2-2）可得鑄件毛坯的基本尺寸R=F-2RMA-CT/2=26-2×1-7/2=20.5㎜，故基本尺寸可標(biāo)注為20.5±1.75㎜。
由于撥叉頭兩端面的厚度23㎜≦25㎜，故將毛坯鑄件的公差等級(jí)精一級(jí)，為12級(jí)。其余與上同理可得毛坯撥叉頭兩端面厚度的基本尺寸為26.3±1.15㎜。
同理得毛坯撥叉腳兩端面厚度的基本尺寸為11±0.5㎜，毛坯變速叉軸孔的基本尺寸為φ5.6±0.7㎜，紋孔φ5的毛坯的基本尺寸為φ1.6±0.7㎜。
3.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1基面的選擇
? ? 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中回問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇撥叉頭上端面和叉軸孔φ8㎜作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。叉軸孔φ8㎜的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工撥叉腳兩端面和孔φ5㎜，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。選用撥叉頭上端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”的原則，因?yàn)樵摀懿嬖谳S向方向上的尺寸多以該端面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；另外，由于撥叉件剛性較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機(jī)械加工終產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，并應(yīng)作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點(diǎn)不能作用在叉桿上。選用撥叉頭上端面作精基準(zhǔn)，夾緊可作用在撥叉頭的下端面上，加緊穩(wěn)定可靠。
3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。該撥叉選擇變速叉軸孔φ8㎜的外圓面和撥叉頭下端面作粗基準(zhǔn)。采用φ8㎜外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用撥叉頭下端面作粗基準(zhǔn)加工上端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
3.2制定工藝路線
? ? 制定工藝路線得出發(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)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.2.1. 工藝路線方案一
工序Ⅰ：粗銑撥叉頭的上、下表面。利用Φ20外圓定位，以上下兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅱ：鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔。以Φ20外圓和其下端面為粗基準(zhǔn)，選用Z535立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅲ：粗銑、半精銑、精銑φ26的上、下端面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用臥式雙面銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用四面組合鉆床和專用夾具。
工序Ⅴ：車倒角。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用CA6140臥式車床加專用夾具。
工序Ⅵ：鉆、攻螺紋Φ5孔，以Φ8的孔定位，選用四面組合鉆床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ26的叉口，用寬為3的切斷刀，選用X5012立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ：工序檢驗(yàn)。
3.2.2.工藝路線方案二
工序Ⅰ：切斷φ26的叉口，用寬為3的切斷刀，選用X5012立式銑床加專用夾具。
工序Ⅱ：粗銑撥叉頭的上、下表面。利用Φ20外圓定位，以上下兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：粗銑、半精銑、精銑φ26的上、下端面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用臥式雙面銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔。以Φ20外圓和其下端面為粗基準(zhǔn)，選用Z535立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅴ：粗銑、半精銑、精銑的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅵ：車倒角。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用CA6140臥式車床加專用夾具。
工序Ⅶ：鉆、攻螺紋Φ5孔，以Φ8的孔定位，選用四面組合鉆床加專用夾具。
工序Ⅷ：工序檢驗(yàn)。
以上工藝過(guò)程詳見附表1“機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片”。
以上加工方案大致看來(lái)是合理的，但通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問(wèn)題，主要表現(xiàn)在φ8的孔、Φ5孔和φ26的內(nèi)表面與端面加工要求上,以上幾者之間具有位置精度要求。圖樣規(guī)定：先鉆mm的孔。由此可以看出：先鉆φ8的孔，再由它定位加工φ26的內(nèi)圓面及端面，保證φ8的孔與φ26的叉口的端面相垂直。因此，加工以鉆φ8的孔為準(zhǔn)。為了在加工時(shí)的裝夾方便，因此將切斷放在最后比較合適。為了避免造成一定的加工誤差；通過(guò)分析可以比較工藝路線方案一最為合理。
具體方案如下：
工序Ⅰ：粗銑撥叉頭的上、下表面。利用Φ20外圓定位，以上下兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅱ：鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔。以Φ20外圓和其下端面為粗基準(zhǔn)，選用Z535立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅲ：粗銑、半精銑、精銑φ26的上、下端面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅳ：鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅴ：車倒角。利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用CA6140臥式車床加專用夾具。
工序Ⅵ：鉆、攻螺紋Φ5孔，以Φ8的孔定位，選用X5012立式銑床加專用夾具。
工序Ⅶ：切斷φ26的叉口，用寬為3的切斷刀，選用X5012立式銑床加專用夾具。
工序Ⅷ：工序檢驗(yàn)。
3.3確定各工序的加工余量、計(jì)算工序尺寸及公差
3.3.1粗銑撥叉頭的上下表面的加工余量及公差
因?yàn)閾懿骖^上下端面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。該孔的精度要求在IT7～I(xiàn)T8，選用IT7。毛坯鑄件的公差值T=4.6。加工過(guò)程為：
① 以撥叉頭下端面定位，粗銑上端面，保證工序尺寸P1；
② 以撥叉頭上端面定位，粗銑下端面，保證工序尺寸P2，達(dá)到零件圖設(shè)計(jì)尺寸D的要求，D=23
參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-39和表2-40確定工序尺寸及余量為：毛坯26.3±1.15㎜ 公差值T=4.6 mm
粗銑23mm 2Z=3.3 公差值T=0.021mm
3.3.2鉆φ8的孔加工余量及公差
該孔的粗糙度為0.8，精度要求在IT7～I(xiàn)T8，選用IT7。參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-28、2-39和表2-40確定工序尺寸及余量為：查表2-2，小批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)，查得鑄件尺寸公等級(jí)CT分為13～15級(jí)，選用11級(jí)。MA為H。
毛坯φ5.6±0.7 mm 公差值T=1.4mm
鉆孔φ7.8mm 2Z=2.2mm T=0.15
粗鉸φ7.96mm 2Z=0.16mm T=0.09
精鉸φ8mm 2Z=0.04mm T=0.064
3.3.3銑φ26的上下端面的加工余量及公差
因?yàn)棣?6的上下端面得粗糙度要求為1.25，因此要粗銑、半精銑，再精銑。參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-39和表2-40確定工序尺寸及余量為：查表2-2，小批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)，查得鑄件尺寸公等級(jí)CT分為13～15級(jí)，由于基本尺寸原因選用10級(jí)。MA為H。
毛坯上下端面尺寸的基本尺寸為11±0.5 mm
粗銑φ26的上、下端面的工序尺寸為10mm 2Z=1.0 T=0.022
半精銑φ26上、下端面的工序尺寸為9.4 mm 2Z=0.6 T=0.015
精銑φ26上、下端面的工序尺寸為9 mm 2Z=0.4 T=0.015
3.3.4鉆φ26的叉口的內(nèi)圓面的加工余量及公差
因?yàn)棣?6的叉口的內(nèi)表面的粗糙度要求為0.8，因此要鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸和精鉸。參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-28、2-39和表2-40確定工序尺寸及余量為：查表2-2，小批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)，查得鑄件尺寸公等級(jí)CT分為13～15級(jí)，由于基本尺寸原因選用12級(jí)。MA為H。
毛坯φ20.5±1.75㎜，CT12
鉆φ24㎜， T=0.21mm
擴(kuò)孔鉆φ25.8㎜， 2Z=1.8mm T=0.13mm
粗鉸φ25.94㎜， 2Z=0.14mm T=0.033 mm
精鉸φ26㎜， 2Z=0.06mm T=0.021 mm
3.3.5鉆、攻螺紋φ5孔的加工余量及公差
因?yàn)棣?螺紋孔的內(nèi)表面的粗糙度要求為0.8，要鉆孔、擴(kuò)孔和攻螺紋。參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-28、2-39和表2-40確定工序尺寸及余量為：查表2-2，小批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)，查得鑄件尺寸公等級(jí)CT分為13～15級(jí)，由于基本尺寸原因選用11級(jí)。由表1-10螺紋公差帶為7H。
毛坯φ1.6mm T=1.4 mm
鉆孔φ2.7mm 2Z=1.1 mm T=0.074 mm
鉆擴(kuò)孔φ4.5mm 2Z=1.8 mm T=0.018mm
攻螺紋φ5mm 2Z=0.5 mm T=0.012mm
3.3.6切斷φ26的叉口
3.4切削用量的計(jì)算
3.4.1工序Ⅰ：粗銑撥叉頭的上下表面
該工序分兩個(gè)工步，工步1是以撥叉頭下表面定位，粗銑上表面；工步2是以撥叉頭上表面定位，粗銑下表面。由于這兩個(gè)工步是在一臺(tái)機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，因此它們所選用的切削速度v、進(jìn)給量f和背吃刀量是一樣的。
①背吃刀量的確定 由上可知粗銑前毛坯撥叉頭上下表面的基本尺寸為26.3 mm，由于上下表面的粗糙度相同，因此粗銑工位的背吃刀量為（26.3-23）/2=1.65 mm。
②進(jìn)給量的選擇 由表5-7（《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》），按機(jī)床功率為≤5KW、工件—夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量fz取為0. 2㎜/z。
③銑削速度的計(jì)算 由表5-9，按鑲齒銑刀、d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為49m/min。由公式（5-1）
可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=1000×49m/min/3.14×80㎜=195.06r/min，參照表4-15所列X5012型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=188r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際銑削速度
3.4.2工序Ⅱ：鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔
⑴加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT200
加工要求：鉆Φ8的孔，其表面粗糙度值為Ra=0.8μm；先鉆Φ7.8的孔，然后粗鉸Φ7.96的孔，再精鉸Φ8孔。 機(jī)床：Z535立式鉆床。
⑵計(jì)算切削用量
1）鉆孔工步
①背吃刀量的確定 取2.2㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為鑄鐵，硬度為200～241的條件選取，切削速度v可取為15 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=612.4 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=750r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
2）粗鉸工步
①背吃刀量的確定 取0.16㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵，加工孔徑為6～10㎜的條件選取，切削速度v可取為3 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=120 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
3)精鉸工步
①背吃刀量的確定 取0.04㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵，加工孔徑為6～10㎜的條件選取，切削速度v可取為5 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=199 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=275r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
3.4.3工序Ⅲ：粗銑、半精銑、精銑φ26的上下端面
該工序分三個(gè)工步，工步1是利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，粗銑上下端面；工步2是利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，半精銑上下端面；工步3是利用Φ8的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，精銑上下端面。由于上下端面是在一臺(tái)機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，因此它們所選用的切削速度v、進(jìn)給量f和背吃刀量是一樣的。
1）粗銑工步
①背吃刀量的確定 由上可知粗銑前毛坯φ26叉口的上下表面的基本尺寸為11 mm，由于上下表面的粗糙度相同，因此粗銑工位的背吃刀量取1.0mm。
②進(jìn)給量的選擇 由表5-7（《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》），按機(jī)床功率為≤5KW、工件—夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量fz取為0.2㎜/z。
③銑削速度的計(jì)算 由表5-9，按鑲齒銑刀、d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為40m/min。由公式（5-1）
可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=1000×40m/min/3.14×80㎜=159.2r/min，參照表4-15所列X5012型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=188r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際銑削速度
2）半精銑工步
①背吃刀量的確定 半精銑工位的背吃刀量取0.6mm。
②進(jìn)給量的選擇 由表5-7，按機(jī)床功率為≤5KW、工件—夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量fz取為0.12㎜/z。
③銑削速度的計(jì)算 由表5-9，按鑲齒銑刀、d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為49m/min。由公式（5-1）
可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=1000×49m/min/3.14×80㎜=159.2r/min，參照表4-15所列X5012型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=188r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際銑削速度
3）精銑工步
①背吃刀量的確定 半精銑工位的背吃刀量取0.4mm。
②進(jìn)給量的選擇 由表5-7（《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》），按機(jī)床功率為≤5KW、工件—夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量fz取為0.08㎜/z。
③銑削速度的計(jì)算 由表5-9，按鑲齒銑刀、d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取為57.6m/min。由公式（5-1）可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=1000×57.6m/min/3.14×80㎜=229.3r/min，參照表4-15所列X5012型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=263r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際銑削速度
3.4.4.工序Ⅳ：鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸φ26的叉口
⑴加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT200；要求：鉆Φ26的孔，其表面粗糙度值為Ra=0.8μm；由表2-28可知：先鉆Φ24的孔，然后擴(kuò)孔鉆Φ25.8的孔，再粗鉸Φ25.94的孔和精鉸Φ26的孔；機(jī)床：Z535立式鉆床。
⑵計(jì)算切削用量
1）鉆孔工步
①背吃刀量的確定 取3.5㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.25㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為鑄鐵，硬度為200～241的條件選取，切削速度v可取為12 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=159.2 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
2）擴(kuò)孔鉆工步
①背吃刀量的確定 取1.8㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-23，按工件材料為鑄鐵，硬度按﹥200HBS，加工孔徑取為25㎜的條件選取，并按Ⅱ組數(shù)據(jù)選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.55㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵，硬度為200～241的條件選取，切削速度v可取為16m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=197.5 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
3）粗鉸工步
①背吃刀量的確定 取0.14㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=1.5㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵，加工孔徑為15～40㎜的條件選取，切削速度v可取為3 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=36.83 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
4）精鉸工步
①背吃刀量的確定 取0.06㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.8㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵，加工孔徑為15～40㎜的條件選取，切削速度v可取為5 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=61.24 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=100r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
3.4.5工序Ⅴ：鉆、攻螺紋φ5的孔
該工序分兩個(gè)工步，工步1是利用Φ8的孔定位，鉆Φ4.5的孔；工步2是利用Φ8的孔定位，攻螺紋Φ5的孔。
1）鉆孔工步
①背吃刀量的確定 為1.8㎜。
②進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.05㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為鑄鐵，硬度為200～241的條件選取，切削速度v可取為10 m/min。由公式（5-1）
可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=707.7 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=750r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
2）攻螺紋工步
①背吃刀量的確定 為0.5㎜。
②進(jìn)給量的確定 由于攻螺紋的進(jìn)給量就是被加工螺紋的螺距，根據(jù)表2-39可知普通細(xì)牙螺紋的螺距為0.5㎜/r，因此f=0.5㎜/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-37，查得攻螺紋的切削速度v=5～10 m/min，故暫取v=5 m/min。由公式（5-1）
可求得該工位的主軸轉(zhuǎn)速n=318.47 r/min，參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=400r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度
3.4.6工序Ⅵ：切斷φ26的叉口
3.4.7.工序Ⅶ：檢驗(yàn)
3.5時(shí)間定額的計(jì)算
由于時(shí)間定額計(jì)算過(guò)程較長(zhǎng)，在這里只寫出夾具設(shè)計(jì)工序的單間時(shí)間，其余各工序的單件時(shí)間過(guò)程將在草稿上完成，并會(huì)將數(shù)據(jù)結(jié)果填寫在機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片上。
工序Ⅳ——鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸φ26的叉口
3.5.1基本時(shí)間
（1）鉆孔工步
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中=9㎜；=1～3㎜，取=1㎜；經(jīng)公式計(jì)算=9.8㎜；f=0.25㎜/r；n=195r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間=（9㎜＋9.8㎜＋1㎜）/（0.25㎜/r×195r/min）≈0.41min=24.6s。
（2）擴(kuò)孔鉆工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式求得該工步的基本時(shí)間。式中=9㎜；=1～3㎜，取=1㎜；經(jīng)公式計(jì)算=1.7㎜；f=0.55㎜/r；n=195r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間=（9㎜＋1.7㎜＋1㎜）/（0.55㎜/r×195r/min）≈0.11min=6.6s。
（3）粗鉸工步
根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式求得該工步的基本時(shí)間。式中、由表5-42按=15°、=（D-d）/2=0.07㎜的條件查得=0.37㎜；=15㎜；而=9㎜；f=1.5㎜/r；n=68r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間=（9㎜＋0.37㎜＋15㎜）/（1.5㎜/r×68r/min）≈0.24min=14.4s。
（4）精鉸工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式求得該工步的基本時(shí)間。、由表5-42按=15°、=（D-d）/2=0.03㎜的條件查得=0.19㎜；=13㎜；而=9㎜；f=0.8㎜/r；n=100r/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間=（9㎜＋0.19㎜＋13㎜）/（0.8㎜/r×100r/min）≈0.28min=16.8s。
3.5.2輔助時(shí)間
根據(jù)《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間與基本時(shí)間之間的關(guān)系為=（0.15～0.2），暫取=0.15，則本工序的輔助時(shí)間為：
鉆孔工步的輔助時(shí)間：=0.15×24.6s=3.69s
擴(kuò)孔鉆工步的輔助時(shí)間：=0.15×6.6s=0.99s
粗鉸工步的輔助時(shí)間：=0.15×14.4s=2.16s
精鉸工步的輔助時(shí)間：=0.15×16.8s=2.52s
3.5.3其他時(shí)間
除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。在此將準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間忽略不計(jì)；取布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的3％，取休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2％，工序其他時(shí)間（＋）可按關(guān)系式（3％＋2％）×（＋）計(jì)算，則
鉆孔工步的其他時(shí)間：＋ =5％×（24.6s＋3.69s）=1.41s
擴(kuò)孔鉆工步的其他時(shí)間：＋ =5％×（6.6s＋0.99s）=0.38s
粗鉸工步的其他時(shí)間：＋ =5％×（14.4s＋2.16s）=0.83s
精鉸工步的其他時(shí)間：＋ =5％×（16.8s＋2.52s）=0.97s
3.5.4單件時(shí)間
鉆孔工步=24.6s＋3.69s＋1.41s=29.7s
擴(kuò)孔鉆工步=6.6s＋0.99s＋0.38s =7.97s
粗鉸工步=14.4s＋2.16s＋0.83s =17.39s
精鉸工步=16.8s＋2.52s＋0.97s =20.29s
因此，本工序的單件時(shí)間=29.7s＋7.97s＋17.39s＋20.29s=75.35s
4．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。根據(jù)老師給定的題目，并設(shè)計(jì)工序4—鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸Φ26孔的專用夾具。本專用夾具將用于Z535立式鉆床的加工。刀具為麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀，制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過(guò)鑄造得到。
4.1問(wèn)題的提出
本夾具主要用來(lái)工序4—鉆、擴(kuò)孔鉆、粗鉸、精鉸Φ26孔。由于工步較多，工藝要求相對(duì)較高，加工相對(duì)復(fù)雜。本夾具的設(shè)計(jì)工程中應(yīng)主要考慮如何定位，使用六點(diǎn)定位原理限制六個(gè)自由度。同時(shí)由于加工過(guò)程中受力較大，受力方向較多，還應(yīng)考慮如何才能實(shí)現(xiàn)很好的夾緊，以便進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)械加工。其次還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本專用夾具將用于Z535立式鉆床的加工。
4.2夾具設(shè)計(jì)
4.2.1定位方案
工件以Φ20外圓及端面為定位基準(zhǔn)，采用固定V型塊、活動(dòng)V型塊與平面組合定位方案。其中平面限制工件三個(gè)自由度，固定V型塊限制兩個(gè)自由度，活動(dòng)V型塊限制一個(gè)自由度。本方案中對(duì)工件采用了完全定位，工件的六個(gè)自由度都進(jìn)行了限制。綜上，該定位方案可行。
4.2.2夾緊機(jī)構(gòu)
采用螺旋推動(dòng)活動(dòng)V型塊夾緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)擰緊右端C型固定手柄壓緊螺釘，推動(dòng)活動(dòng)V型塊壓緊工件實(shí)現(xiàn)夾緊。
4.2.3夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定為鍵，固定在夾具體底面同一條直線位置的鍵槽中，用于確定機(jī)床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。要保證定位鍵的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求。定位鍵可以承受一定的銑削扭矩，減輕夾緊螺栓、夾具體與機(jī)床的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具加工過(guò)程的穩(wěn)定性。
4.2.4定位誤差分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為三個(gè)支承釘和一個(gè)V形塊，定為基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。由表2-3鑄件尺寸公差，基準(zhǔn)位移誤差為。所以定位誤差。
4.2.5切削力與夾緊力的計(jì)算
各工序中，鉆孔過(guò)程受力最大，所以只計(jì)算該工序切削力即可。
鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度, 9mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.25mm
D───麻花鉆直徑, Φ24mm
HB───布氏硬度，220HBS
所以
=813（N）
鉆孔的扭矩：
式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.25mm
D───麻花鉆直徑, Φ24mm
HB───布氏硬度，220HBS
=0.014×××
=1760(N·M)
根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。
5.體會(huì)與展望
課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，在這兩個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我不僅將以前所學(xué)的各科知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更加學(xué)到了新的知識(shí)，同時(shí)對(duì)于課程設(shè)計(jì)的過(guò)程以及方法、步驟等都進(jìn)行了深刻的了解與掌握。課程設(shè)計(jì)是《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
根據(jù)《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的》中課程設(shè)計(jì)的過(guò)程主要分為兩大部分，首先要制定機(jī)械加工工藝規(guī)程，再次要設(shè)計(jì)專用夾具。在完成這兩大部分的過(guò)程中，我將這學(xué)期的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》中的知識(shí)進(jìn)行了深刻的理解，同時(shí)鍛煉了我理論聯(lián)系實(shí)際的能力。本次我所設(shè)計(jì)的是鉆床夾具，鉆床夾具與其他機(jī)床的夾具的主要不同在于它有獨(dú)特的元件——鉆套與鉆模板。因此，設(shè)計(jì)鉆床夾具時(shí)，除了根據(jù)加工要求選擇夾具類型外，主要是鉆模板與鉆套的選擇與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用了可換鉆套和手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)，從而大大提高了由于鉆、擴(kuò)、絞孔而頻繁換鉆套的生產(chǎn)效率，夾具的加工精度都采用普通級(jí)，充分考慮了制造成本。缺點(diǎn)是本設(shè)計(jì)的操作需要人力，所以在生產(chǎn)自動(dòng)化方面有待改進(jìn)。
在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我找到了自身存在的缺點(diǎn)和不足，知識(shí)掌握不夠牢固，做事不夠細(xì)心和全面，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和生活中改掉自己的缺點(diǎn)，彌補(bǔ)不足之處。
最后，要特別感謝我的授課和指導(dǎo)老師。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中老師給予了我細(xì)心的幫助、辛勤的指導(dǎo)、孜孜不倦的教誨，我才能夠較好地完成此次的課程設(shè)計(jì)。
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