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4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 27 4.2.2 定位方案的確定 27 4.3 切削力及夾緊力計算 29 4.4 定位誤差分析 30 4.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 31 4.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 32 5 結(jié)論 34 參考文獻 35 引 言 機械制制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)達程度體現(xiàn)了一個國家的科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力發(fā)展水平。目前，我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，機械制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國際間科技競爭的重點，但機械制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)，因此必須對我國機械制造業(yè)現(xiàn)狀進行進一步的分析和研究。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國制造成了我們耳熟能詳?shù)囊粋€詞，但同時，中國制造也幾乎成為了劣質(zhì)產(chǎn)品的代名詞，由此可以看出，我們的產(chǎn)品質(zhì)量還有待提高，這很大程度上取決于我們的制造工藝。但是我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中，仍然是以傳統(tǒng)加工方式為主體，這就使得我們的工藝水平的提高受到限制。 夾具是在機械制造各行業(yè)的工藝過程中，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備。在機械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具，稱其為機床夾具。無論是在機械加工、裝配、檢驗，還是焊接、熱處理等冷、熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具，因此，夾具在機械制造中占有很重要的地位。 夾具是機械加工中不可缺少的部件，現(xiàn)代機床夾具主要朝著標(biāo)準(zhǔn)化，高效化，自動化，特殊化等方向發(fā)展。 a.試驗機的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品(即成品、半成品)檢測方向發(fā)展,這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展. b.夾具的使用向高效率，低勞動強度的方向發(fā)展。過去的夾具一般采用機械鎖緊，費時費力，勞動強度大，效率低。隨著工作環(huán)境的改善，及大批量試驗(生產(chǎn)流水線隨機抽檢的)需要，夾具的夾緊方式由原來的機械夾緊向氣壓夾緊、液壓夾緊等方向發(fā)展。 c.全自動夾具：從試樣尺寸測量到裝夾，再到開始試驗，最后出測試報告一次完成。此類夾具成本很高，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。 d.環(huán)境試驗(高低溫試驗)的增多，使用于高低溫的夾具增多。環(huán)境試驗(高低溫箱)的增多，給夾具的設(shè)計增加了難度。我們知道高溫拉伸試驗國家標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定：圓試樣用螺紋，板試樣上有孔。由于連接方式固定，所以夾具的設(shè)計較為簡單。但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗，它的試樣一般標(biāo)距短(一般為常溫試樣)。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi)，高低溫試驗一般由于試驗機行程受限制(試驗機在裝標(biāo)準(zhǔn)夾具時行程)，這就要求夾具體積小，又要滿足試驗力，又要耐高溫、低溫,一般比較難設(shè)計。 e.連續(xù)試驗夾具增多。由于過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸、壓縮是分開進行的(即拉伸、壓縮是用不同的夾具進行的)，而現(xiàn)在成品檢測越來越多，試樣在同一次試驗中又要受拉伸，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具既做拉伸又做壓縮。 f.特殊行業(yè)用試驗夾具增多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新興的行業(yè)對試驗用夾具提出了新的要求，例如要求夾具結(jié)構(gòu)小、無磁性，耐腐蝕(在溶液中做試驗)等等。 C620撥動叉中批生產(chǎn)工藝規(guī)程及其銑槽夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。尤其是綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力的培養(yǎng)與提高，同時也能夠使我們在計算機應(yīng)用、文獻查閱等方面的技能得以提高，使我們對生產(chǎn)規(guī)程及工裝的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)。 由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！ 1 概述 撥動叉類零件廣泛應(yīng)用于機床、汽車、拖拉機等機械的變速箱中，作為變速箱變速的控制元件。以其良好的操縱性和良好的穩(wěn)定性得到廣泛應(yīng)用，該零件的制造工藝雖然簡單，但其過程涉及了機械加工工藝的多方面，具有一定代表性，本文將對該類零件的加工工序進行一次全面的闡述。 1.1 題目來源 零件如圖1-1所示： 圖1-1 撥動叉零件圖 一、 零件圖分析 撥動叉是由一個帶矩形花鍵孔的柱體及其外圓面180°方向上連有兩近似長方體的板翼組成，如圖1-1所示。據(jù)其結(jié)構(gòu)形式分析，中間花鍵孔是使撥動叉轉(zhuǎn)動的傳動連接部位，撥動叉的上端面是與其它零件連接的把合面，其下端有一槽口。其主要作用是靠花鍵傳遞轉(zhuǎn)動力矩而轉(zhuǎn)動，從而帶動兩翼板的擺動，起到撥動作用?；ㄦI聯(lián)接為多齒工作，承載能力高，對中性、導(dǎo)向性好。又因其齒根較淺，應(yīng)力集中較小，軸與轂強度削弱小。矩形花鍵齒定心精度高，按GB/T 1144/1987《矩形花鍵尺寸、公差和檢驗》規(guī)定，其定心方式為小徑定心。撥動叉上在垂直于圓柱面上還有一M22×1.5的螺絲孔，其作用是用螺栓可防止花鍵軸的軸向串動。在上部翼板的側(cè)面上還有一M10且端面僅锪平的絲孔，其作用是可當(dāng)頂絲用，拆卸零件方便。撥動叉整體結(jié)構(gòu)尺寸不大，剛性較好，但形狀較為復(fù)雜，使得結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性較差。 二、生產(chǎn)類型 （一） 生產(chǎn)綱領(lǐng)3000件/每年 撥動叉 1 年產(chǎn)量 Q＝生產(chǎn)綱領(lǐng)×每臺件數(shù)×(1+備品率)×(1+廢品率) Q＝ 3000 (件) 月產(chǎn)量＝Q÷12= 250 (件) Days=(365-52-14)÷12=25天 日產(chǎn)量(一天3班)＝月產(chǎn)量÷Days=250÷25=10(件) 2 生產(chǎn)量類型的確定： 查工藝人員手冊，輕型（100公斤以內(nèi)）零件的生產(chǎn)性質(zhì)： 中批500～5000 大批5000～50000 撥動叉的生產(chǎn)性質(zhì)：中批 考慮到保證產(chǎn)品按時定量完成，生產(chǎn)該產(chǎn)品的每一道工序的單件核算時間必須小于生產(chǎn)節(jié)拍（工藝卡填寫過程考慮到客觀隨機因素的影響，將節(jié)拍乘80%后與單件核算時間比較），若大于生產(chǎn)節(jié)拍，就會造成完不成年產(chǎn)量，因此應(yīng)改用多臺機床加工。 （二）中批量生產(chǎn)采用流水線，其工藝特點 1 毛坯特點：采用金屬模造型，毛坯精度及余量中等。 2 機床設(shè)備及機床布置：通用機床，機床按零件類別分工段排列。 3 夾具及尺寸保證：專用夾具，調(diào)整法和自動獲得法(如對刀塊)保證尺寸。 4 刀具、量具：專用或標(biāo)準(zhǔn)刀具、量具 5 零件的互換性：多數(shù)互換，部分試配或修配。 6工藝文件的要求：編制詳細(xì)的工藝規(guī)程及關(guān)鍵工序的工序卡片。 7 生產(chǎn)出率：中等 8 成本：中等 9 發(fā)展趨勢：采用成組工藝。 三、加工設(shè)備 因為該零件為中批生產(chǎn)，所以工藝安排應(yīng)考慮工序適當(dāng)集中，考慮零件成批生產(chǎn)，產(chǎn)量比較大，綜合經(jīng)濟與生產(chǎn)效率等因素，確定加工設(shè)備為通用機床，采用專用夾具。 1.2 設(shè)計的任務(wù) 該零件加工至成品，需完成從毛坯選擇開始，編排工藝，工裝夾具設(shè)計以及對該產(chǎn)品的說明書如下： 1．毛坯—零件綜合圖 1張 2．工藝過程卡片 1套 3．夾具裝配圖 1張 4．夾具體零件圖 1張 5．說明書 1份 2 零件工藝分析 2.1 零件的作用、材料、形狀特征 該零件為撥動叉。撥動叉屬輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達到換檔的目的。 該撥叉采用HT200材料，灰鑄鐵可承受較大彎曲應(yīng)力，用于強度、耐磨性要求較高的較重要的零件和要求保持氣密性的鑄件。有較好的耐熱性和良好的減振性，鑄造性較好。該撥動叉的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，也適于用鑄造的方法制造。 2.2 技術(shù)要求 圖2-1 各加工面示意圖 零件的材料為HT200，硬度適中，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，撥動叉中間圓柱體連有兩翼板，以下是撥動叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：（參看圖2-1） 1、 A面：φ40mm,Ra為6.4μm 2、 B面：φ35mm, 對A面有垂直度要求，不垂直度為0.02mm，Ra為12.5μm 3、 C孔：φ30mm，Ra為12.5μm 4、 D孔：花鍵，φ28H7，Ra為1.6μm。鍵槽6H7，Ra為1.6μm 5、 E面：L×B=88×22mm，Ra為6.3μm, Ra為12.5μm 6、 F槽：通槽，槽寬18mm, Ra為6.3μm；槽深22mm 7、 G孔：M10，深30mm。 8、 H孔：M22×1.5，與C孔通。 9、 I孔：絲孔，M8 10、L面：對F槽有對稱度要求，不對稱度為0.20；對B面有垂直度要求，不垂直度為0.10 11、M孔：魚眼坑，φ26mm，深3mm。 2.3 設(shè)計基準(zhǔn) 機械加工工序安排為先基準(zhǔn)后其他，先面后孔，先主后次，先粗后精，根據(jù)以上原則，擬訂基準(zhǔn)。 一、基準(zhǔn)選擇的原則 1 、粗基準(zhǔn)原則 （1）盡可能用精度要求高的主要表面作粗基準(zhǔn)； （2）不加工面作粗基準(zhǔn)，且該面與要加工面有一定的位置精度要求； （3）余量均勻原則； （4）粗基準(zhǔn)的表面要盡量光整、光潔、有一定的面積以便于裝夾； （5）不能重復(fù)使用原則。 2 、精基準(zhǔn)選擇原則 （1）基準(zhǔn)重合原則——盡可能使設(shè)計基準(zhǔn)和原始基準(zhǔn)重合； （2）互為基準(zhǔn)原則——兩個位置精度要求較高的表面互為基準(zhǔn)； （3）基準(zhǔn)不變原則——統(tǒng)一基準(zhǔn)。 二、基準(zhǔn)選擇： 該撥動叉中間圓柱體雖然連有兩翼板，但它仍具有軸的一般加工規(guī)律，仍可先車削端面，鉆、擴鉆中心孔等，然后以中心孔及端面定位，再加上其它面的定位，便可加工其他部位等。但是，撥動叉也有它自己的特點，因為它形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性差，技術(shù)要求高，所以應(yīng)該采取相應(yīng)的工藝措施，根據(jù)以上原則及對零件的分析，擬訂出如下的定位基準(zhǔn)： 1、加工中心孔及其端面的定位基準(zhǔn) 加工中心孔及其端面時，為保證中心孔及端面與外圓柱面和不加工端面間的位置精度，同時也滿足粗基準(zhǔn)的余量均勻原則，用外圓柱表面及不加工的中心孔端面定位，外圓柱表面用長條V型鐵定四個自由度，不加工中心孔端面定一個自由度，車削用這五個自由度就能滿足加工要求了。所選的長條V型鐵及不加工端面定位加工中心孔后，按粗基準(zhǔn)中不能重復(fù)使用原則就不再以其定位。長條V型鐵的定位面因是鑄造成品面，也能滿足粗基準(zhǔn)之盡可能用精度要求高的主要表面作粗基準(zhǔn)的原則，作粗基準(zhǔn)的表面要盡量光整、光潔、有一定的面積以便于裝夾這一粗基準(zhǔn)原則在我們的長條V型鐵中也有所體現(xiàn)。一次裝夾就能加工出的花鍵中心底孔能夠保證精度要求。同時，為了安放零件，用到預(yù)定位V型鐵，還有加工過程中放有支撐架。 2、加工頂端、底端處平面及槽口的定位基準(zhǔn) 如上所述，按精基準(zhǔn)選擇原則——基準(zhǔn)重合原則、 基準(zhǔn)不變原則等銑削頂部及底部平面及槽口時，定位基準(zhǔn)為已加工成品的內(nèi)孔及其成品的端面，內(nèi)孔基準(zhǔn)同時也是設(shè)計基準(zhǔn)。設(shè)計專用夾具，專用夾具包括對刀塊等。頂部端面或底部槽口加工成品后也分別做精基準(zhǔn)，以后所有的加工按精基準(zhǔn)重合原則、 基準(zhǔn)不變原則—直到最后拉削花鍵為止，全部用中心定位及已加工端為基準(zhǔn)。 3 工藝過程設(shè)計 3.1 毛坯—零件綜合圖設(shè)計 在仔細(xì)分析了零件的基礎(chǔ)上，選擇零件的加工方法，首先從毛坯開始。在毛坯的選擇上，既要考慮它的工藝行，又要考慮到經(jīng)濟性，綜合兩項因素進行毛坯的選擇。 一、毛坯的選擇 毛坯的類型有：鑄件、鍛件、型材、焊接件、壓制件、沖壓件等，由于本零件是中批生產(chǎn)，則優(yōu)先考慮鍛件和鑄件，雖然成本高，但提高了生產(chǎn)率，零件材料為HT200。零件在機床運行過程中所受沖擊不大，結(jié)構(gòu)又比較簡單，在考慮零件的力學(xué)性能，形狀大小等因素后，選擇鑄件。 圖3-1 毛坯-零件綜合圖 二、造型方法及加工余量： 鑄件采用機器造型，木模，精度等級選8級，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表12-2和12-3得，澆注頂面、側(cè)面的余量為6mm，底面余量為4mm，孔均鉆出。 三、繪制毛坯—零件綜合圖 在選擇了毛坯、確定了加工余量的基礎(chǔ)上，繪制毛坯—零件綜合圖（參看圖3-1） 3.2 工序判定 制定工藝路線得出發(fā)點，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，可以考慮采用萬能性機床配以專用工裝夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，以及提高零件的加工質(zhì)量。 一、 工藝路線方案一： 工序Ⅰ：粗車、半精車A面，鏜D孔 工序Ⅱ：粗銑平面E面 工序Ⅲ：粗銑、半精銑E、L面 工序Ⅳ：粗銑槽F 工序Ⅴ：車端面B并倒角 工序Ⅵ：鉆G孔，锪M孔，攻絲 工序Ⅶ：鉆、擴H孔 工序Ⅷ：鉆I 1和2孔，攻絲 工序Ⅸ：拉C孔，花鍵 工序Ⅹ：去毛刺 清理 工序Ⅺ：檢驗 二、 工藝路線方案二： 工序Ⅰ：粗車、半精車端面A，鉆、擴、鉸C孔，鏜D孔 工序Ⅱ：粗銑、半精銑E、L面 工序Ⅲ：粗銑槽F 工序Ⅳ：鉆G孔并攻絲，锪M孔 工序Ⅴ：車端面B并倒角，鉆、擴H孔 工序Ⅵ：鉆I1、I2孔并攻絲 工序Ⅶ：拉C孔，花鍵 工序Ⅷ：去毛刺 清理 工序Ⅸ：檢驗 以上加工方案大致看來還是合理的。但是通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在如下幾點： 1：總體上看方案二比方案一工序集中，工序間排列最優(yōu)。 2：方案二中的工序II粗銑、半精銑E、L面，而方案一只有粗銑平面E面，沒有經(jīng)過精銑，很難保證加工精度。 3：方案二中的工序I鉆、擴、鉸C孔，而方案一只是鉆C孔，因為孔的粗糙度要求1.6，精度要求比較高，需經(jīng)鉆，擴，鉸C孔才能達到精度要求。 4：方案二中的車端面B并倒角，鉆、擴H孔，加工完端面，直接加工孔，可以減少裝夾次數(shù)，提高加工效率，而方案一中車端面B并倒角后鉆G孔，锪M孔，攻絲，再鉆、擴H孔，方案一工序安排比較散亂，多次裝夾。 5：方案二中把鉆、擴、鉸C孔，鏜D孔放在一起加工，這樣安排的好處更有利用工序集中，而方案一是分開加工的。 經(jīng)過上述分析，為了保證零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，降低生產(chǎn)成本，集中工序，提高生產(chǎn)率。選擇工藝路線方案二為本撥動叉的工藝生產(chǎn)路線。 3.3 編制工藝卡 在分析了零件，繪制了毛坯-零件綜合圖，對工序進行判定了以后，計算了切削用量、功率以及工時。 工藝編制詳細(xì)情況，見附件工藝卡。 一、切削用量及功率計算 工序Ⅰ：粗車、半精車端面A，鉆、擴、鉸C孔，鏜D孔 機床：臥式車床C620 P=7.5kw 主軸轉(zhuǎn)速：11.5～1200r/min 變速級數(shù)：24級 1.223則查《機械制造裝備設(shè)計》表3.6得該車床標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列為： 11.5、14、17、21、25、31、38、47、57、70、86、105、130、158、195、240、300、355、435、535、655、800、980、1200 一次安裝： 工步1：粗車端面A至111mm，ap =5mm Ra為12.5μm 1、刀具：90°偏頭端面車刀(GB5343-85) YG6 Kr=90° 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—15得 f=0.7mm， 表14—1速度公式： （公式3.3.1） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.11得86.67m/min 則轉(zhuǎn)速531r/min 最接近轉(zhuǎn)速593，則取n=593r/min 則：實際速度：96.82m/min 每分進給415.1mm 切削力：3100 功率為：5.00kw 選擇機械傳遞效率為0.8，=6.25kw<7.5kw. 因為， 實際使用切削功率小于臥式車床C620電機額定功率。則所選機床合適. 工步2：半精車A面至110mm，ap =1mm Ra為6.3μm 1、刀具：同工步1 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—15得 f=0.4mm， 表14—1速度公式： （公式14-1） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.11得 111.95m/min 則轉(zhuǎn)速685r/min 則取n=593r/min 則：實際速度：96.82m/min 每分進給237.2mm 切削力：1933 功率為：3.12kw 選擇機械傳遞效率為0.8，3.9 kw 因為， 實際使用切削功率小于臥式車床C620電機額定功率。則所選機床合適. 工步3：鉆C孔至φ22mm ap =11mm 1、刀具：高速鋼錐柄麻花鉆d=22 L=35 l=200 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—33得d=16 f=0.35mm，表14—29速度公式： (公式3.3.9) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.9 ：30.08m/min 則轉(zhuǎn)速=599r/min n取876r/min 則：實際速度：=44m/min 每分進給306.6mm 扭矩：23212 實際功率： 2.13 選擇機械傳遞效率為0.8，2.66 因為， 實際使用切削功率小于臥式車床C620電機額定功率。則所選機床合適。 工步4：擴C孔至φ23.2，ap=0.6mm 1、刀具：高速鋼錐柄擴孔鉆（GB4256-84） d=23.4 l=281 l=160 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—37,14—41得d=23.4 f=0.7mm 表14—29速度公式： （公式3.3.10） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30min 代入公式3.3.10得30.135m/min 則轉(zhuǎn)速=565r/min 轉(zhuǎn)速取362r/min 則：實際速度：=2.66m/min 每分進給254mm 扭矩：14742 實際功率：0.56 選擇機械傳遞效率為0.8 0.7kw<7.5kw 因為， 實際使用切削功率小于臥式車床C620電機額定功率。則所選機床合適. 工步5：鉸C孔至φ23.4，Ra3.2μm ap=0.1mm 刀具：錐柄機用鉸刀（GB1133-84） d=23.4 L=241 l=66 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—40，14—47 得d=23.4 f=0.1 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=20min 代入公式3.3.10得：=36.52m/min 則轉(zhuǎn)速=497r/min n最接近86，轉(zhuǎn)速取n=86r/min 則： 實際速度：=6.318m/min 每分進給860.18.6mm 扭矩：=3127.83 實際功率： 0.028 選擇機械傳遞效率為0.8 實際=0.035<7.5kw 所選機床合適. 工步6：粗鏜D孔至φ30、ap =3.3mm，Ra12.5μm 1、刀具：通孔鏜刀 YG6 Kr=45°L=150 l=60 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—7得 f=0.7mm， 表14—1速度公式： （公式3.3.12） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.12得88.14m/min 則轉(zhuǎn)速935r/min 則轉(zhuǎn)速取n=1400r/min 則： 實際速度：131.88m/min 每分進給mm 切削力：1361 功率為：2.99kw 選擇機械傳遞效率為0.8 =3.75kw 實際使用切削功率小于臥式車床C620電機額定功率。則所選機床合適. 工序Ⅱ：粗銑、半精銑E、L面 機床：臥式銑床X63 P=10kw 主軸轉(zhuǎn)速：30~1500r/min 變速級數(shù)：18級 則查《機械制造裝備設(shè)計》表3.6得該銑床標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列為： 30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500 一次安裝： 工步1：粗銑E至51mm,L至21mm ap=21mm Ra為12.5μm 1、刀具：直齒三面刃銑刀（GB1117-85）W18Cr4V D=100 d=32 B=25 I=18 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-83得f=2.7mm 表14-67速度公式： (公式3.1.15) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=160min 則代公式3.1.15得： 15.7m/min 則156.25r/min 轉(zhuǎn)速取n=95r/min 則： 實際速度：=9.55m/min 每分進給4617mm 有效功率： ≈2.13kw ∵ 2.66 ∴ 所選機床合適 工步1：半精銑E至50mm,L至22mm ap=22mm Ra為6.3μm 1、刀具：直齒三面刃銑刀（GB1117-85）W18Cr4V D=100 d=32 B=25 I=18 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-83得f=2.7mm 表14-67速度公式： (公式3.1.15) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=160min 則代公式3.1.15得：20m/min 則199r/min 轉(zhuǎn)速取n=119r/min 則： 實際速度：=11.96m/min 每分進給321.3mm 有效功率： ≈1.92kw 選擇機械傳遞效率為0.8 2.4kw則所選機床合適。 工序Ⅲ：粗銑F槽 機床：同工序Ⅱ 一次安裝：粗銑F槽， ap=18mm Ra為6.3μm 1、刀具：成型三面刃銑刀 D=125 B=18 d=32 I=22 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-83得f=2.7mm 表14-67速度公式： (公式3.1.15) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=160min 則代公式3.1.15得：7.55m/min 則r/min 轉(zhuǎn)速取n=75r/min 則： 實際速度：=7.536m/min 每分進給mm 有效功率： ≈4.9 選擇機械傳遞效率為0.8 6.125，所選機床合適. 工序Ⅳ：鉆G孔并攻絲，锪M孔 機床：立式鉆床Z5025 P=1.5kw 主軸轉(zhuǎn)速：50～2000r/min 變速級數(shù)：9級 則查《機械制造裝備設(shè)計》表3.6得該鉆床標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列為： 50、80、125、200、315、500、800、1250、2000 一次安裝： 工步1：鉆G孔至φ9.5，深10mm ap =4.25mm 1、刀具：高速鋼直柄短麻花鉆（GB1435-85） d=9.5 L=84 l=40 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—33得d=9.5 f=0.35mm, 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30min 代入公式3.3.9得：=28.69m/min 則轉(zhuǎn)速=961.7r/min 則取轉(zhuǎn)速n=1058r/min 則： 實際速度：=31.56m/min 每分進給=370.3mm 扭矩：8183.16 實際功率：0.907 選擇機械傳遞效率為0.8 ，，所選機床合適. 工步2：锪M孔至φ26，深3mm ap =1mm 1、刀具：高速鋼帶可換導(dǎo)拄錐柄平底锪（GB4261-84） D=26 l=180 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—37,14—41得d=26 f=0.15mm 表14—29速度公式： （公式3.3.10） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30min 代入公式3.3.10得=26.7m/min 則轉(zhuǎn)速=518r/min 轉(zhuǎn)速取490 r/min 則： 實際速度：==40m/min 每分進給=73.5mm 扭矩：4804 實際功率：0.25 選擇機械傳遞效率為0.8 ， =0.31，所選機床合適. 工步3：G孔攻絲至M10，深10mm ap =1.4mm 1、刀具：粗柄帶頸機用絲錐（GB3464-83）M10 d=10 L=80 2、切削用量，功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—90得d=10mm f=1.7 表14—29速度公式： (公式3.3.14) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30 代入公式3.3.14得：6.9m/min 則轉(zhuǎn)速=220r/min 則轉(zhuǎn)速取n=166r/min 則： 實際速度：==5.2m/min 每分進給=282.2mm 扭矩：=12933.9 實際功率：0.22 選擇機械傳遞效率為0.8 ，=0.275，所選機床合適. 工序Ⅴ：粗車端面B，鉆H孔并攻絲 一次安裝： 設(shè)備：臥式車床C620 P=7.5kw 主軸轉(zhuǎn)速：11.5～1200r/min 變速級數(shù)：24級 1.223則查《機械制造裝備設(shè)計》表3.6得該車床標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列為：11.5、14、17、21、25、31、38、47、57、70、86、105、130、158、195、240、300、355、435、535、655、800、980、1200 工步1：粗車端面B至36mm，ap =6mm Ra為12.5μm 1、刀具：同工序Ⅰ工步1 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—15得 f=0.7mm， 表14—1速度公式： （公式3.3.11） 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.11得86.27m/min 則轉(zhuǎn)速528r/min 則取n=735r/min 則： 實際速度：80.77m/min 每分進給mm 切削力：3553.9 功率為：4.78kw 選擇機械傳遞效率為0.8 ， =5.98.所選機床合適. 工步2：鉆H孔至φ19 1、刀具：高速鋼直柄短麻花鉆（GB1435-85） d=19 L=127 l=64 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—33得d=19 f=0.6mm，表14—29速度公式： (公式3.3.9) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.9 ： = 25.38m/min 則轉(zhuǎn)速 = 425r/min n取386r/min 則： 實際速度：=23.028m/min 每分進給=213.6mm 扭矩：50413 實際功率：2.04 選擇機械傳遞效率為0.8 ， 2.55kw，所選機床合適。 工步4：H孔攻絲至M22 ap =1.5mm 1、刀具：粗柄帶頸機用絲錐（GB3464-83）M22×1.5 d=22 L=128 l=38 2、切削用量，功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—90得d=22 f=1.78mm 表14—29速度公式： (公式3.3.14) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30min 代入公式3.3.14得：6.5m/min 則轉(zhuǎn)速== 95r/min 則轉(zhuǎn)速取n=86r/min 則： 實際速度：= =5.94m/min 每分進給= 153.08mm 扭矩：=40145 實際功率：0.36 選擇機械傳遞效率為0.8， =0.45，所選機床合適。 工序Ⅵ：鉆I1、I2孔并攻絲 機床：同工序Ⅳ 一次安裝： 工步1：鉆I1孔至φ7 ap =3.3mm 1、刀具：高速鋼直柄短麻花鉆（GB1435-85） d=7 L=74 l=34 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—33得d=7 f=0.22mm,表14—29速度公式： (公式3.3.9) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=60min 代入公式3.3.9 ：29.28m/min 則轉(zhuǎn)速=1332r/min n取1504r/min 則：實際速度：=33.05m/min 每分進給=330.88mm 扭矩： 3064 實際功率：0.49 選擇機械傳遞效率為0.8， =0.6125，所選機床合適。 工步2：鉆I2孔至φ7 同工步1 工步3：I1孔攻絲至M8 ap =0.7mm 1、刀具：高速鋼粗牙普通螺紋絲錐（GB3464-83 ） d=8 L=72 L1=30 2、切削用量、功率計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14—90得d=8mm f=0.7mm 表14—29速度公式： (公式3.3.14) 查《切削用量簡明手冊》表3.8得t=30min 代入公式3.3.14得： 10.52m/min 則轉(zhuǎn)速==416r/min 則轉(zhuǎn)速取n=409r/min 則： 實際速度：==10.27m/min 每分進給=286.3mm 扭矩：=3879 實際功率：0.17 機械效率定0.8， 0.2125，小于機床的電機功率，此機床合適。 工步4：I2孔攻絲至M8，同工步3。 工序Ⅶ：拉花鍵C 機床：臥式內(nèi)拉床L6110 P=17kw 電機轉(zhuǎn)速：980r/min 一次安裝：拉C孔至φ28H7、Ra1.6 ap=0.05mm 1、刀具：矩形齒花鍵拉刀 W18Cr4V D=28 L=880 L1=6 Z=6 2、切削用量、功率計算 查表14-118 14-121得： 切削速度 v=4 m/min ap=0.05則拉削力為148N，當(dāng)N=148時， 查表得:P=9.9kw 比較功率，機械效率按0.8計算，12.38，所選機床合適。 工序Ⅷ：去毛刺，清洗 工序Ⅸ：檢驗 二、工時計算 各工序所用時間表3.3-1： 時 間 工 序 準(zhǔn)備終結(jié)時間 基本 時間 輔助 時間 工作地點服務(wù)時間及生理時間 單件 時間 單件核算時間 工序Ⅰ 0.16 3.22 0.64 1.55 5.41 5.57 工序Ⅱ 0.05 0.94 0.19 0.45 1.58 1.63 工序Ⅲ 0.03 0.6 0.12 0.29 1 1.03 工序Ⅳ 0.33 0.66 0.13 0.31 1.11 1.44 工序Ⅴ 0.05 1.02 0.2 0.49 1.71 1.76 工序Ⅵ 0.04 0.77 0.15 0.37 1.29 1.33 工序Ⅶ 0.007 0.14 0.03 0.07 0.23 0.24 準(zhǔn)備終結(jié)時間： （公式3.3.3） 基本時間： （公式3.3.4） 輔助時間： （公式3.3.5） 服務(wù)時間： （公式3.3.6） 單件時間： （公式3.3.7） 4 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具，為保證加工質(zhì)量，了提高生產(chǎn)率，在普通夾具不適用的情況下需要專用非標(biāo)準(zhǔn)的夾具，論文設(shè)計了銑F槽工序的銑床夾具，刀具為直齒三面刃銑刀。 4.1 問題的提出 本夾具主要用于銑F槽，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。因為18mm槽面和8中心線孔有垂直度要求，因此我們要以已加工的中心孔為定位基準(zhǔn)。 4.2 定位方案的確定 4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 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。基準(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。中心孔已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的中心孔和其端面作為定位基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以兩銷和已加工好的中心孔及其端面作為定位夾具。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)。 4.2.2 定位方案的確定 如果要使零件自由體在空間有一個確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。如果工件的六個自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。 加工銑削方向如下圖所示： 圖4-1 銑削方向示意圖 本次夾具選擇用心軸定位，下端用定位擋銷，一個端面限制三個自由度，心軸限制兩個自由度，定位擋銷限制一個自由度，這樣空間的六個自由度就限制完全了，同時采用螺母夾緊方式夾緊。 定位方案如下圖所示： 圖4-2 定位方案示意圖 定位簡圖如下圖所示： 圖4-3 定位簡圖 4.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具：采用鋸片銑刀 φ120mm z=24,用兩把鋸片銑刀保證同時安裝在主軸上面中間用隔套把兩把銑刀隔開，保證兩把銑刀之間距離為7mm。這樣就可以一次銑出兩個面，并且尺寸易保證。 機床： x61W型萬能銑床 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 因在計算切削力時，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=15mm，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]=3.5~4 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。 4.4 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。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。本夾具是用來在銑床上加工，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： 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近擋銷的一面，而定位銷的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(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 4.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)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。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4-4 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表4.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 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 25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24 +0.023 7 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。 由于本道工序是完成后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面的粗銑加工，所以選用直角對刀塊。直角對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： 圖4-5 對刀塊圖 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-6 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 4.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明 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。本工序為銑切削余量小，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)。 裝配圖附圖： 5 結(jié)論 C620撥動叉作為變速機構(gòu)中的常用零件，以其經(jīng)濟性與實用性還將長期存在。工序間采用專用夾具，雖然設(shè)計周期有所延長，但大大縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，同時提高了加工精度，降低了產(chǎn)品的不合格率。隨著技術(shù)的不斷更新，工藝的不斷完善，撥叉類零件的加工方法也將取得長足發(fā)展。 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(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)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 參考文獻 1， 鄒青 主編 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8 2， 趙志修 主編 機械制造工藝學(xué) 北京： 機械工業(yè)出版社 1984，2 3， 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo) 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12 4， 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12 5， 鄧文英 主編 金屬工藝學(xué) 北京： 高等教育出版社 2000 6， 黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學(xué)出版社 2002，7 7， 丘宣懷 主編 機械設(shè)計 北京： 高等教育出版社 1997 8， 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶： 重慶大學(xué)出版社 1997，12 9， 廖念釗 主編 互換性與技術(shù)測量 北京： 中國計量出版社 2000，1 10，樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 11，李慶壽 主編 機床夾具設(shè)計 北京： 機械工業(yè)出版社 1983，4 12，陶濟賢 主編 機床夾具設(shè)計 北京： 機械工業(yè)出版社 1986，4 13， 機床夾具結(jié)構(gòu)圖冊 貴州：貴州人民出版社 1983，7 14，龔定安 主編 機床夾具設(shè)計原理 陜西：陜西科技出版社，1981,7 15，李益民 主編 機械制造工藝學(xué)習(xí)題集 黑龍江： 哈兒濱工業(yè)大學(xué)出版社 1984, 7 16, 周永強等 主編 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 北京： 中國建材工業(yè)出版社 2002,12 17，李益民等 主編 機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 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