CA6140车床831006车床拨叉机加工工艺和铣16槽专用夹具设计

CA6140车床831006车床拨叉机加工工艺和铣16槽专用夹具设计,CA6140,车床,831006,拨叉机,加工,工艺,16,专用,夹具,设计 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 1 绪论 机械制造加工工艺与机床夹具设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的一次理论联系实际的综合运用，进而使对机械有了进一步的认识，为以后的工作打下基础。它是主要是对零件的加工工艺和对零件的某几个工序加工进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。在本设计中，就针对拨叉A的加工工艺进行分析，制定和比较加工工艺路线，选择较好的加工工艺路线进行加工。并对拨叉叉口两侧面、孔和槽进行专用夹具的设计，在这过程中，制定多套夹具方案分别对各夹具的定位误差和精度进行分析计算，选择其一进行下一步的设计，以完成本次设计。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有十分重要的地位。 就个人而言，希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 41 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 零件的分析 2 零件的分析 2.1 零件的作用 车床的拨叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件下方的孔与操纵机构相连，而上方的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。 2.2 拨叉A的工艺分析 拨叉A是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。拨叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。 2.3 拨叉A的工艺 零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。 从设计拨叉A的加工工艺来说，应选择能够满足孔和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。 2.3.1 加工要求 在选择各表面、孔及槽的加工方法时，要考虑加工表面的精度和表面粗糙度要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工；要根据生产类型选择设备，在大批量生产中可采用高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工；要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等；要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平；此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 该零件所需的加工部位为：拨叉小头孔端面、大头孔上两侧面；大小头孔以及小头孔端的槽。 2.3.2 平面的加工 由参考文献[3]表2.1-12可以确定，底面的加工方案为底平面：粗铣——精铣（），粗糙度为，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。 2.3.3 大头孔的加工 由参考文献[3]表2.1-11确定，孔的表面粗糙度要求为3.2，则选择孔的加工顺序为：粗、精镗。 2.3.4 小头孔的加工 的孔选择的加工方法是钻，但其表面粗糙度的要求为，所以选择加工的方法是钻——扩——铰。 图1.1 拨叉A零件图 2.4 本章小结 本章主要是对拨叉A的分析，主要从拨叉的作用、工艺和加工要求等方面进行了分析，对各个所须加工的表面进行了粗略的分析，并进行加工方法的确定。 经过查阅大量的参考资料，和上面的分析使对拨叉A有了进一步的认识，为后面的设计打下了坚实的基础。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 工艺规程设计 3 工艺规程设计 3.1确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到车床在加工中的变速虽然不像其它机器那么频繁。但是，零件在工作过程中，也经常要承受变载荷及冲击性载荷，且它的外型复杂，不易加工。因此，应该选用铸件以提高劳动生产率，保证精度，由于零件的年生产量为5000件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属型铸造，这样可以提高生产率，保证精度。 3.2 加工工艺过程 由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔和槽等面。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉A来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技术条件分析得知：拨叉A的尺寸精度，形位公差精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。 3.3 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 3.3.1 粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。 选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。b当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。c要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。d当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉A在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉A零件图分析可知，选择平面作为拨叉A加工粗基准。 3.3.2 精基准的选择 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置出发，进而保证拨叉A在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉A零件图分析可知，该零件的底平面与小头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件的自由度是不够的，它只限制了五个自由度，如果采用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。 选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。 3.4工艺路线的拟订 对于批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉A的加工的第一个工序也是加工统一的基准。具体工序是先以小头孔左端面为粗基准，粗、精加工小头孔右端面，再以右端面为基准加工小头孔，在后续的工序安排中都是以小头孔为基准定位。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 3.4.1 确定工序的原则 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： （1）工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 （2）工序集中原则 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。而且采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。一般采用结构简单的专用机床和专用夹具组织流水线生产。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量较小。 3.4.2 工序的特点 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 （2）工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。一般采用结构简单的专用机床和专用夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 3.4.3 加工精度的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： （1）粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切削用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为。粗糙度为。 （2）半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。 （3）精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床切削用量小，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费时的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 3.4.4 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 表3.1 工艺路线方案一 工序号 工序内容 工序一 粗、精铣孔上端面。 工序二 钻、扩、铰、精铰孔。 工序三 切断。 工序四 粗、精铣孔两侧面 工序五 粗、精镗孔。 工序六 铣下平面。 工序七 粗、精铣16槽。 工序八 粗铣斜平面。 工序九 检查。 上面工序不能保证其质量，但可以进行精度要求不高的生产。 综合考虑以上步骤，得到下面工艺路线。 表3.2 工艺路线方案二 工序号 工序内容 工序一 粗、精铣孔上端面。 工序二 钻、扩、铰、精铰孔。 工序三 粗、精铣孔两侧面 工序四 粗、精镗孔。 工序五 铣下平面。 工序六 粗、精铣16槽。 工序七 粗铣斜平面。 工序八 切断。 工序九 检查。 虽然工序增加了工时，但是质量大大提高了。方案一和方案二相比，方案一工艺路线在工序三就将孔锯开，在后面的工序铣孔的两侧面的时候，对于工件的加工面减少不的工设计，但是在后面的工序中进行的加工，特别是定位和孔的加工就有相当大的难度，如才用方案一进行孔的加工时，在上面的工序中已经锯断，只有进行半圆的加工。这样的加工在一般的机床上是不保证精度的，若想要保证精度只有在数控机床上，那样的话生产成本将提高了很多。方案二就解决了上述产生的问题，将的孔到了最后的时候才将其锯开，这样不仅保证了孔的精度，而且在后面工序中的加工也可以用的孔来作为定位基准。这样的加工可以在一般的机床上就可以进行加工了，不仅保证了精度，还降低了生产成本。 由以上分析：方案二为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的加工工艺过程如表3.3。 表3.3 最终加工工艺路线 工序号 工序内容 工序一 铸造。 工序二 热处理。 工序三 粗、精铣孔上端面。 工序四 钻、扩、铰孔。 工序五 粗、精铣孔两侧面。 工序六 粗、精镗孔。 工序七 铣下平面。 工序八 粗、精铣16槽。 工序九 粗铣斜平面。 工序十 切断。 工序十一 检查。 3.5 本章小结 通过对资料书的查阅，在这章中，主要对零件的加工工艺和在加工中经常会出现的问题进行了分析，并对基准面的选择原则有了深刻的认识。然后，针对拨叉A零件的尺寸要求和精度要求，编写了两个工艺路线方案。最后，对它们进行具体的分析比较选择其优。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 工序参数选择、计算 4 工序参数选择、计算 CA6140车床拨叉A，零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.0kg，生产类型大批量，铸造毛坯。 4.1 毛坯的确定 4.1.1 毛坯的工艺要求 （1）由于铸造件尺寸精度和表面粗糙度值低，因此零件上有与其它机件配合的表面需要进行机械加工。 （2）为了使金属容易充满膛摸和减少工序，铸造件外形应力求简单、平直，尽量避免铸件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 （3）铸件的结构中应避免深孔或多孔结构。 （4）铸件的整体结构应力求简单。 4.1.2 毛坯形状、尺寸要求 （1）各加工面的几何形状应尽量简单。 （2）工艺基准以设计基准相一致。 （3）便于装夹、加工和检查。 （4）结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如图4.1。 图4.1 拨叉A毛坯 4.2 拨叉A的偏差计算 4.2.1 拨叉平面的偏差及加工余量计算 （1）侧平面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：由参考文献[4]表6—28。其余量值规定为，现取。查参考文献[3]可知其粗铣为IT12。 精铣：由参考文献[3]表2.3—59，其余量值规定为。 铸造毛坯的基本尺寸为，又由参考文献[6]表11-19可得铸件尺寸公差为。 毛坯的名义尺寸为： 毛坯最小尺寸为： 毛坯最大尺寸为： 粗铣后最大尺寸为： 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。 大头孔两侧面的偏差及加工余量计算 （2）两侧面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：由参考文献[4]表6—28。其余量值规定为，现取。查参考文献[3]可知其粗铣为IT12。 精铣：由参考文献[3]表2.3—59，其余量值规定为。 铸造毛坯的基本尺寸为，又由参考文献[6]表11-19可得铸件尺寸公差为。 毛坯的名义尺寸为： 毛坯最小尺寸为： 毛坯最大尺寸为： 粗铣后最大尺寸为： 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。 4.2.2 大小头孔的偏差及加工余量计算 参照参考文献[3]表2.2—2、2.2—25、2.3—13和参考文献[5]表1—8，可以查得：孔： 钻孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是 扩孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是 铰孔的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是 根据工序要求，小头孔分为钻、扩、铰三个工序，各工序余量如下： 钻孔 参照参考文献[3]表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为： 加工该组孔的工艺是：钻——扩——铰 钻孔： 扩孔： （Z为单边余量） 铰孔： （Z为单边余量） 镗孔 加工该组孔的工艺是：粗镗——精镗 粗镗： 孔，参照参考文献[3]表2.3-48,其余量值为； 精镗： 孔，参照参考文献[3]表2.3-48,其余量值为； 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 孔毛坯基本尺寸为：； 根据参考文献[3]表2.2-2可得锻件加工该孔经济精度为IT9。 孔毛坯名义尺寸为：； 粗镗工序尺寸为： 精镗工序尺寸为： 从而达到要求。 4.2.3 粗、精铣槽 参照参考文献[5]表21—5，得其槽边双边机加工余量2Z=2.0mm，槽深机加工余量为2.0mm，再由参照参考文献[5]表21—5的刀具选择可得其极限偏差：粗加工为，精加工为。 槽的毛坯为一个整体： 粗铣两边工序尺寸为： 粗铣槽底工序尺寸为：6 精铣两边工序尺寸为：，已达到其加工要求：。 4.3 确定切削用量及基本工时（机动时间） 4.3.1 工序1：粗、精铣孔上平面 （1）粗铣孔上平面 加工条件 工件材料； HT200，铸造。 机床：X52K。 查参考文献[5]表30—34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—75，取铣削速度：参照参考文献[5]表30—34，取 机床主轴转速： 式（4.1） 式中 V—铣削速度； d—刀具直径。 代入式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2—81, 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（4.2） 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： （2）精铣孔上平面 加工条件 工件材料； HT200，铸造。 机床： X52K。 根据参考文献[5]表30—31 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[5]表30—31，取 铣削速度：参照参考文献[5]表30—31，取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—31 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 4.3.2 工序2：加工孔到要求尺寸 工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。 （1）确定钻削用量 1）确定进给量 根据参考文献[5]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式钻床说明书，取。 根据表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献[5]表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。 2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 由参考文献[5]表28—3，，，故 查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由表28-5，，故 3）校验机床功率 切削功率为 机床有效功率 故选择的钻削用量可用。即 ，，， 相应地 ，， 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 走刀次数为1 机动时间： （2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量 根据参考文献[5]表28—31，。根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。 2）确定切削速度及 根据参考文献[5]表28—33，取。修正系数： ， 故 查机床说明书，取。实际切削速度为 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度，有： 刀具切出长度： 取 走刀次数为1 机动时间： （3）确定铰孔切削用量 1）确定进给量 根据参考文献[5]表28—36，，按该表注4，进给量取小植。查Z535说明书，取。 2）确定切削速度及 由参考文献[5]表28—39，取。由参考文献[5]表28—3，得修正系数 ， 故 查Z535说明书，取，实际铰孔速度 切削工时 被切削层长度： 刀具切入长度， 式（4.3） 由式（4.3）得 刀具切出长度： 取 走刀次数为1 机动时间： 该工序的加工机动时间的总和是： 4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔：，，， 扩孔：，，， 铰孔：，，， 4.3.3 工序3 粗、精铣两侧面 （1）粗铣两侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—73，取铣削速度：参照参考文献[3]》表2.4—81，取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4—81, 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（4.4） 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： （2）精铣两侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数8，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4—81，取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—31 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 4.3.4 工序4 粗、精镗孔 机床：卧式镗床 刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料： （1）粗镗孔 切削深度：，毛坯孔径。 进给量：根据参考文献[3]》表2.4—66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。 切削速度：参照参考文献[3]表2.4—9取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—41取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 行程次数： 机动时间： （2）精镗孔 切削深度：，半精镗后孔径 进给量：根据参考文献[3]表2.4—66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量 切削速度：参照参考文献[3]表2.4—9，取 机床主轴转速： ，取 实际切削速度，： 工作台每分钟进给量： 被切削层长度： 刀具切入长度： 刀具切出长度： 取 行程次数： 机动时间： 所以该工序总机动工时 4.3.5 工序5：粗、精铣下平面 （1）粗铣下平面 工件材料: HT200，铸造。 加工要求：粗铣下平面。 机床：立式铣床X52K。 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4—81，取 机床主轴转速： ， 按照参考文献[3]表3.1—74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[3]表2.4—81, 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知。 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： （2）精铣下平面 加工条件 工件材料: HT200，铸造。 加工要求：粗铣下平面。 机床：立式铣床X52K。 刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数8，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4—81，取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—31 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 4.3.6 工序6：粗、精铣槽 （1）粗铣16槽 机床：双立轴圆工作台铣床 刀具：错齿三面刃铣刀 机床：X52K 切削深度： 根据参考文献[5]表30—33得： 刀具：整体直齿铣刀 Z=20 D=100 查参考文献[3]表2.4-76得： 进给量,根据参考文献[5]表30—32查得切削速度， 机床主轴转速：由式（4.4）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—74取 实际切削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =52mm 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： （2）精铣16槽 根据参考文献[5]表30—33得 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀 切削深度： 根据参考文献[3]表2.4—76查得：进给量,根据参考文献[4]表30—32查得切削速度， 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—74取 实际切削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =52mm 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 本工序机动时间 4.3.7 工序7 粗铣斜平面 加工条件 工件材料； HT200，铸造。 机床：X52K。 查参考文献[5]表30—34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=3mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4—75，取铣削速度：参照参考文献[5]表30—34，取 机床主轴转速：由式（4.1）得 ， 按照参考文献[3]表3.1—74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据零件图可知 切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知。 刀具切入长度： 式（4.5） 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 4.3.8 工序8 铣断 机床： 刀具：根据参照参考文献[3]表4.4—12选细齿锯片铣刀 D=100 L=4 d=22 Z=80 切削深度： 根据参考文献[3]表2.4—76查得：进给量,根据参考文献[5]表30—23查得切削速度。 机床主轴转速：由式（4.1）得 查参考文献[3]3.1—74 取 实际切削速度： 进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 由式（4.6） =52mm 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 4.4 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求，该拨叉A的年产量为5000件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于22.8min。 参照参考文献[3]表2.5—2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） 式（4.7） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 式（4.8） 其中： —单件时间定额 —基本时间（机动时间） —辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 —布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 4.4.1 粗、精铣孔上平面 粗加工机动时间： 精加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 4.4.2 钻、扩、铰孔 机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—43， 单间时间定额：由式（4.8）得 因此，达到生产要求 4.4.3 粗、精铣两侧面 粗加工机动时间： 精加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有 因此，达到生产要求。 4.4.4 粗、精镗孔 （1）粗镗孔 机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—39， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 （2）精镗孔到要求尺 机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—39， 单间时间定额，由式（4.7）得 因此，达到生产要求。 4.4.5 粗、精铣下平面 粗加工机动时间： 精加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 4.4.6 粗、精铣槽 加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 4.4.7 粗铣斜平面 粗加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助 间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 4.4.8 铣断 加工机动时间： 辅助时间：参照参考文献[3]表2.5—45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据参考文献[3]表2.5—48， 单间时间定额，由式（4.8）有： 因此，达到生产要求。 4.5 本章小结 本章主要讲述的是毛坯零件尺寸的确定、加工工时计算和时间定额计算。它主要是保证零件在加工时能够有足够的余量进行粗、精加工保证精度，同时，对在加工中所需的机床、刀具等都进行选择。再查阅工具书确定切削进给量、机床转速等进行计算工时，将所计算的各结果填写到相应的工序卡片中，并与所给的任务书进行用量比较，看能否完成加工。经过上文的计算分析所选的刀具、机床等都能达到生产要求，将进行下一步的设计。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 7 铣槽夹具设计 7 铣槽夹具设计 本夹具主要用来粗、精铣车床拨叉底面槽。由加工本道工序的工序简图可知。粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求，其深度的要求精度不是高，槽的左右两侧面粗糙度要求Rz3.2。本道工序仅是对槽进行粗、精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。 7.1 定位基准的选择 在进行铣槽加工工序时，、孔均已经加工出。因此工件选用顶面与两孔作为定位基准。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一长圆柱销和一削边销。 如图7.1： 图7.1 铣槽的定位 7.2 制定夹具方案 本夹具的设计主要是用来对槽的加工，要求保证槽两侧的粗糙度达到任务书的要求。由于前面已经提到拨叉A零件的加工批量大，因此在本道工序在加工时，主要考虑的是产品的劳动生产率，同时还要保证零件的加工精度。所以在设计专用夹具时就要在保证零件的加工精度的前提下，尽量使零件的装夹方便，以提高劳动生产率，降低生产成本。为此，我设计了两套专用夹具的方案以供在设计时比较选用，其方案如下： （1）夹具设计方案一 从前面的加工工艺路线可以看出，本道工序的加工已经是最后几道了。因此，许多孔、面都已经加工过了，在选择定位的时候我采用了一面两销定位，一面是以大头孔的侧面，两销分别是在小头孔采用一长销限制了四个自由度，在大头孔采用一削边销限制了一个自由度，大头孔的侧面用一的定位环定位限制了一个自由度，实现了六个自由度的完全定位。夹紧在大头孔处用一个带钩的长压板作为夹紧机构，将加工面放在上方并水平，用一铣刀进行立铣。 （2）夹具设计方案二 由于在前面的工序中孔和平面都已经加工，并都达到了一定的精度要求，在加工槽时我选择以小头孔、大头孔及小头孔端面来定位。在小头孔用一长销定位限制了工件的四个自由度，在小头孔的端面用一定位环定位限制了工件的一个自由度，在大头孔用一削边销定位限制了工件的一个自由度，在夹具上的一个长销、一削边销和一定位环作为定位机构，实现了典型的一面两销定位，零件被完全定位。夹紧机构我选择用一个移动压板，在小头孔和大头孔之间的连接板上实现压紧。在夹具的顶端用一连接板来支撑对刀块，以保证刀具的位置，来保证零件的加工精度。 （3）设计方案的比较 根据上述两种方案可以看出，两种方案的定位都采用了典型的一面两销定位，夹紧方式都采用手动夹紧。其它们的不同在于，方案一是以大头孔来夹紧，定位面是大头孔，小头孔端面没有和夹具体接触，且大头孔的夹紧采用一长压板压在工件的大头孔的端面上。在夹紧的时候如果对压板两边的螺母旋紧的位置不一，则会出现工件的受力不均，使工件有产生翻转的趋势，不能保证槽的加工精度。经过上面的分析，方案二就解决了上述的问题，在工件的大小头之间进行夹紧。因此，我选择采用方案二进行设计。 如图7.2： 图7.2 铣槽夹具 7.3 定位元件的选择及计算 本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对长圆柱销和短削边销进行设计。 由加工孔工序简图可计算出两孔中心距。 由于两孔有位置度公差，所以其尺寸公差为 所以两加工孔的中心距为 ，而两孔尺寸为、。 根据参考文献[10]削边销与圆柱销的设计计算过程如下： 图7.3 定位销 （1）确定两定位销中心距尺寸及其偏差 == （2）确定圆柱销直径及其公差 （—基准孔最小直径） 取f7 所以圆柱销尺寸为 （3）削边销的宽度b和B （由参考文献[10]） （4）削边销与基准孔的最小配合间隙 （式7.1） 其中： —基准孔最小直径 —圆柱销与基准孔的配合间隙 （5）削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。 （6）补偿值 7.4 定位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为： （1）移动时基准位移误差 （式7.2） = = (2) 转角误差 （式7.3） 其中： （式7.4） 由（式7.3）得 由于它的转动角度小，对槽的加工的影响，没有超出它的精度要求。因此，满足设计要求。 7.5 铣削力与夹紧力计算 根据参考文献[3]表2.4—97 可查得： 铣削力计算公式为 圆周分力 （式7.5） 查表可得： 代入得 = 查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算，由参考文献[10]有： （式7.6） 式中参数由参考文献[10]可查得： 其中： 查表螺旋夹紧力： 该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过移动压块压紧工件。 受力简图如图7.4： 图7.4 移动压块受力简图 由参考文献[10]表得： 原动力计算公式 （式7.7） 由（式7.7）得： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 7.6 定向键与对刀装置选择 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 根据GB2207—80定向键结构如图7.5所示： 图7.5 夹具体槽形与螺钉 根据T形槽的宽度 a=16mm 定向键的结构尺寸如表7.1： 表7.1 定向键尺寸 B L H h D 夹具体槽形尺寸 公称尺寸 允差d 允差 公称尺寸 允差D 16 -0.012 -0.035 25 10 4 12 4.5 16 +0.019 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成车床拨叉槽的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB2243—80直角对刀块的结构和尺寸如图所示： 图7.6 直角对刀块 塞尺选用平塞尺，其结构如图7.7所示： 图7.7 塞尺 表7.2 塞尺尺寸 公称尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 夹具上所装的对刀块，可使夹具在一批零件的加工前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，有利于铣削加工。 7.7 本章小结 本章主要根据任务书的要求，对加工槽进行专用夹具的设计，经过上文的分析及计算可知，所设计的专用夹具达到了任务书的精度要求。在设计过程中，由于设计经验太少也曾遇到许多问题，如我在选择定位和夹紧的时候，由于基准和机构的选择不合理引起干涉问题。所以我在进行夹具设计时，对一个工序的加工我曾设计了多个方案，请求老师和同学进行参考，选择其优进行下一步的计算。在本设计中主要采用了典型的一面两销定位，限制工件的六个自由度，实现完全定位。最后，对该定位方案的定位误差和精度进行了分析，计算满足要求，由于该零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此，夹紧方式采用移动压板进手动夹紧，其夹紧简单，机构的操作更为方便，满足夹紧要求。经过上述的分析，该夹具的设计满足设计任务书的要求，并保证零件的加工精度，提高产品的劳动生产率，降低成本。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 8 结论 8 结论 本设计中是对拨叉A零件加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并设计了铣槽、铣孔两侧面和镗孔的专用夹具。而且它们都有一个共同的特点，都采用了一面两销定位，夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此手动夹紧满足夹紧要求。 完成了本次毕业设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 参考文献 参 考 文 献 [1] 陈宏钧．实用金属切削手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2005．1． [2] 强 毅．设计制图实用标准手册［Ｍ］．北京：科学出版社，2000．1． [3] 李 洪．机械加工工艺手册［Ｍ］．北京出版社，1996．1． [4] 陈宏钧．实用机械加工工艺手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2003．1． [5] 杨叔子．机械加工工艺师手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2001．8． [6] 马贤智．机械