东风-运输车变速箱齿轮拨叉加工工艺及夹具设计说明书

1、 东风-12运输车变速箱齿轮拨叉加工工艺及夹具设计 1.绪论加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。现行的传统生产管理系统中,生产决策层与车间执行层,计划层、调度层与控制层是独立分开的,信息采集大多只能通过人工录入的方式进行,车间生产信息的反馈周期较长。造成在生产调度与控制过中缺乏必要的现场信息,不能及时根据实际生产情况的变化进行重新调度,更谈不上实时

2、修订生产计划了。并且当实际生产情况无法实现原有生产计划时,传统的生产管理系统也往往不能及时发现这些问题并加以解决,最终导致企业产品的交货期延误。现代制造企业中, ERP 已经成为必备的业务和数据平台,无论是APS ,还是MES ,都需要与ERP 系统进行数据交互和信息共享,获得系统自身运行必需的相关数据。当将APS 和MES 集成时,也必须将ERP 系统考虑在内,也就是将ERP、APS、MES 三个系统进行集成,这其中不可避免地出现交叉和重叠的现象。因此基于ERP 的APS 与MES 集成系统的框架确定,主要考虑企业的产品、生产模式、计划模式、已有系统与新构建系统的差异等因素。目前,国内外已经

3、有学者提出了APS、MES 与ERP 集成的框架,但是现有的集成框架结构仍以供应链管理平台为界面,其中APS 的应用偏重于供应链计划的管理,主要面向物料复杂、外协外购较多的企业生产环境。针对原材料供应相对简单、稳定的企业,可以把精力放在以车间生产计划与调度管理为重点的系统集成框架。该框架以APS 和ERP 的闭环系统集成为核心,通过MES 系统控制车间生产活动,达到企业内部车间生产计划和调度的优化。成组技术从20 世纪50 年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造(CAM) 和柔性制造系统等方面的技

4、术基础。我国早在20 世纪60 年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术,并初见成效。因此,成组技术受到国家有关部、局和工厂企业,研究所及高等院校的重视。目前,正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBMI ,它将对我国推广应用成组技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作,在成组技术基本理论及其应用方面,如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作,并取得了不少成果。可以相信,随着应用推广和

5、科研工作的持续开展,成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。1.1、课题背景及意义材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高精度夹具的定位孔距精度也随着提高，机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同

6、行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 工业的模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技

7、术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。迅速发展对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。经济夹具的通用性直接影响其经济性。夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高。德国demmeler 公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。随着我国经济的

8、高速发展,社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。为此,制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法,它能从根本上解决生产 由于品种多,产量小带来的矛盾。成组技术GT ( Group T2echnology) 是一门生产技术科学,它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性,并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组,寻求解决这一组问题相对统一的最优方案,以取得所期望的经济效益。成组技术应用与机械加工方面,乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族,把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量,从而使小批量生产能获得接近于大批 1.2、基本设计内容及解决的关键问题

9、 倒档拨叉在运输车的变速箱中，与操纵机构的其他零件结合，用它拨动滑动齿轮，实现倒车。他是汽车的典型零件，在制定加工工艺时，须考虑到毛坯的选择、定位基准的选择以及典型表面的加工。1.3、本课题调研情况综述 该零件是叉架类零件，形状不规则，尺寸精度，形位精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附图-1）T1,T2两表面对14H9孔轴线垂直度摆差不大于0.1mm，主要是保证拨叉面能正确地安装在变速箱的倒档轴上，拨叉利用弹簧，滚珠在轴上进行定位，因此必须保证8.7+0.70mm。孔及拨叉槽的尺寸精度。T1,T2面与不加工腹板5mm的平均尺寸为0.5mm，应注意保持有一定的台面。 拨叉在操作时

10、轴向移动灵活，T1,T2表面受力均匀。铸件要求不能有砂眼，疏松等缺陷，以保证零件的强度，硬度及刚度，在外力的作用下，不至于发生意外事故。由于零件的壁薄而且刚性较差，在设计夹具时应充分注意到这一点。14H9孔是一个比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。因此加工此孔的工序是比较重要的。要在夹具设计中考虑保证达到此孔精度及粗糙度的要求。2.杠杆加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用 I倒档叉子东风-12运输车的变速箱中，与操作机构的其它零件结合，用它拨动滑动齿轮，实现倒车。14H9为配合面有较高精度,槽14H13为滑动拨动的配合表面。T1，T2为与滑动齿轮接触之表面

11、。2.1.2 零件的工艺分析 该零件是叉架类零件，形状不规则，尺寸精度，形位精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附图-1）(1)T1,T2两表面对14H9孔轴线垂直度摆差不大于0.1mm，主要是保证拨叉面能正确地安装在变速箱的倒档轴上，拨叉利用弹簧，滚珠在轴上进行定位，因此必须保证8.7+0.70mm。孔及拨叉槽的尺寸精度。T1,T2面与不加工腹板5mm的平均尺寸为0.5mm，应注意保持有一定的台面。 拨叉在操作时轴向移动灵活，T1,T2表面受力均匀。(2)铸件要求不能有砂眼，疏松等缺陷，以保证零件的强度，硬度及刚度，在外力的作用下，不至于发生意外事故。(3)由于零件的壁薄而且刚

12、性较差，在设计夹具时应充分注意到这一点。(4)14H9孔是一个比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。因此加工此孔的工序是比较重要的。要在夹具设计中考虑保证达到此孔精度及粗糙度的要求。2.2工艺规程的设计2.2.1 确定毛坯的制造形式 由于零件的结构比较复杂，又是薄壁件，所以采用金属铸造。工件材料为KTH350-10，毛坯尺寸精度要求为IT1112级。2.2.2 基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析，知14H9孔，槽宽，叉子面厚，叉子面与腹板的距离等均应正确定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。(1)粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求

13、，应选择不价格表面为粗基准，故此处选择5mm厚的腹板右侧为 第一毛基准；在加工14H9孔时，为保证孔壁均匀，选择24的外圆表面为第二毛基准。 （2）精基准的选择 在14H9孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准，从靠近叉脚的24mm端面为轴向尺寸的定位精基准，这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。2.2.3 拟定工艺路线 （1）拟定工艺路线 为保证达到零件的几何形状，尺寸精度，位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。 由于生产纲领为成批生产，所以采用通过机床配以专用的工，夹，量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少

14、机床数量，使生产成本降低。 工艺路线方案一： 工艺路线方案二： 精铸，退火 精铸，退火 工序： 工序：1. 钻孔，刮端面。 1.铣两端面2. 拉孔。 2.钻，扩，倒角，铰14H93. 车端面。 3.倒角。4. 粗铣脚面。 4,粗铣脚面。5. 铣开挡。 5.铣开档。6. 铣槽。 6.铣槽。7. 钻孔。 7.钻孔。 8.精铣脚面。 8.精铣脚面。（2）两个工艺方案的比较和分析：两个工艺方案中除去前三道工序不同外，后面的工序都相同，而前3道工序是为了获得精基准。方案一是用车削的方法，在车端面的同时将孔一并完成，这样能很好地保证孔一并完成，这样你能很好地保证孔与端面的垂直度；方案二是先铣两个端面，然后

15、再钻床上加工出孔，因为两个端面一次铣出，可以有较好的平行度，然后用端面定位，用滑柱钻模板直接压紧，也能得到较好的孔与端面的垂直度。 后面的工序均以孔及端面定位，故基准是重合的，两方案中这点是相同的。另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工，夹，量具等。本次手机选择工艺路线方案已。根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示：毛坯为精铸件，清洁后，退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间调整拨叉爪变形，铣去浇冒口，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。 工序：（1） 铣两侧端面。（2） 钻扩绞14H9的孔、（3） 车端面，倒角。（4） 车端面，倒

16、角。（5） 整形。（6） 粗铣脚面。（7） 铣开档。（8） 铣槽。（9） 铣面。（10） 钻8.7mm孔。（11） 去毛刺。（12） 精铣脚面。（13） 倒角，去毛刺。（14） 检验。根据此工序卡的安排，编出机械加工工艺卡及工序卡。2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.毛坯尺寸的确定，画毛坯图。I倒档拨叉是东风12农用运输车变速箱中的一个零件，其材料为KTH35010.由于产品的形状复杂，生产纲领是成批生产，所以毛坯选用金属型铸造。毛坯铸出后应进行退货处理，以消除铸件在铸造过程中的内应力。由文献【1】表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为79级，加工余量等级MA为F级。故取

17、CT为9级，MA为F级。由文献【1】表2.3-5可用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。由文献【1】表2.3-9可查出铸件主要尺寸的公差，现将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示。主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT24mm两端面463+352214H13槽面142+2101.6两脚面62+2101.5叉脚开挡403+3342 主要毛坯尺寸及公差由此，即可绘制出零件的毛坯图。2.2.5.编制工艺过程卡2.2.6 编制工序卡2.2.7分析工艺过程工序1：铣端面（1）粗铣、

18、精铣25孔下平面加工条件：工件材料：KTH350-10，200MPa机床：62W卧式机床刀具：高速钢镶齿套式面铣刀刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12。精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm铣削深度：每齿进给量：取铣削速度：取机床主轴转速： 取实际铣削速度：进给量，由（式1.3）有：工作台每分进给量： 工序2钻孔加工条件：工件材料：KTH350-10，200MPa机床：Z535立式钻床 刀具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀该孔先由高速钢钻头钻出底孔后，再由圆孔拉刀拉出。由文献【1】表2.3-52得拉孔时的余量为0.5mm，故钻孔余

19、量为Z钻 =14-0.5/2mm=6.75mm。钻孔：工序尺寸及公差为13.5+0.12/0铰孔：工序尺寸及公差为14H9（+0.043/0）由文献【1】表2.4-38，取钻孔的进给量为f=0.4mm/r；又由文献【1】表2.4-41， 用插入法求得钻孔时的切削速度v=0.4675m/s=28.05m/min。由此算出转速为： n=1000v/D=1000×28.05/×13.5=661.4r/min按车床的实际转速取n=720r/min，则实际切削速度为： V=Dn/1000=×13.5×720/1000=30.5m/min由文献【1】表2.4-69得

20、 F=9.81×43.3×d0×f0.8×Kf M=9.81×0.021d2/0×f0.8×Km因为加工可锻铸铁时Kf=Km，由文献【1】表2.4-47，可查得Kf=0.92，故 F=9.81×43.3×13.5×0.40.8×0.92N=2535N M=9.81×0.021×13.52×0.40.8×0.92N.M=16.6N.M 它们均小于机床所能提供的进给力和扭转力矩，故机床刚度足够。工序6粗铣脚面工件材料：KTH350-10，金属模铸造加

21、工要求：粗铣脚面。机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时脚面由粗铣、精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀（高速钢），铣刀规 格为1208×12.由文献【1】表2.3-59,查得精加工余量为1mm，由于两脚面较小，根据实际 情况将其调整为0.35mm，故其粗加工余量为（2.75-0.35）mm=2.4mm。由文献【1】表2.4-73，取粗铣的每齿进给量为0.2mm/z，取精铣的每转进 给量为0.5mm/r,粗铣走刀一次ap=2.4mm，精铣走刀一次Ap=0.35mm。由文献【1】表3.1-74，取粗、精铣的主轴转速分别为150r/min和300r/min。 又由前面选

22、定的刀具直接120mm,故相应的切削速度分别为：V粗=Dn/1000=×120×150/1000m/min=56.5m/min V精=Dn/1000=×120×300/1000m/min=113m/min校核机床功率（只须校核粗加工即可）由文献【1】表2.4-96，得切削功率Pm为： Pm=92.4×10-5d0.014/0A0.86/eA0.76/fApZnKpm取Z=16,N=150/60=2.5r/s,Ae=18mm,Af=0.2mm/z,Ap=2.4mm,而Kpm=Kv*Kfz由文献【1】表2.4-94可知Kv=1，Kfz=1,故Kpm

23、=1, 所以 Pm=92.4×10（-5）×120(0.14)×18（0.86）×0.2（0.72）×2.4 ×16×2.5×1KW=0.65KW。其所消耗功率远小于机床效率，所以可用。工序8铣槽工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：铣槽机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀 14H13的槽面可用变速刚三面刃铣刀加工，由前定余量2mm故可一次铣出， 铣刀规格为125×14H13。 由文献【1】表2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z，Ap=2mm；由文献【1】 表3.1-74，取主

24、轴转速为190r/mm，则相应的切削速度为： V=Dn/1000=×125×190/1000m/min=74.6m/min铣削的辅助时间工序7铣开挡工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：铣开挡刀具：高速钢镶齿式面铣刀 开挡面余量为3mm，也可以用高速钢三面刃铣刀一次铣出，铣刀规格为 120 ×12.由文献表【1】2.4-73，取每齿进给量为0.15mm/z，Ap=3mm； 由文献【1】表3.1-74，取主轴转速为190r/mm，则相应的切削速度为： V=Dn/1000=×120×190/1000m/min=71.6m/min工序11

25、精铣脚面工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：精铣脚面机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀由文献【1】表2.4-38，取进给量f=0.3mm/r,由文献【1】表2.4-41,用插入法求得钻8.7mm孔的切削速度为 V=0.457m/s=27.42m/min由此计算出转速为： N=1000v/D=1000×27.42/×8.7r/min=1003r/m按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为： V=Dn/1000=×8.7×1000/1000m/min=27.33m/min 24mm两端面的加工两端面的加工由车削来完成，

26、工序余量为3mm。由文献【1】表2.4-3可得：Ap=3mm,f=0.4mm/r,由文献【1】表31-18可得： n=750r/min.则相应的切削速度为:V=Dn/1000=×24×750/1000m/min=56.5m/min2.2.8时间定额计算工序1：铣端面（1）粗铣、精铣25孔下平面加工条件：工件材料：KTH350-10，200MPa机床：62W卧式机床刀具：高速钢镶齿套式面铣刀粗铣的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：可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具

27、切出长度：取走刀次数为1机动时间：可查得铣削的辅助时间工序2钻孔加工条件：工件材料：KTH350-10，200MPa机床：Z535立式钻床 刀具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀钻孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速， 铰孔：，=（30+3+1）/0.43×195=0.41min可查得钻削的辅助时间扩孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/0.57×275=0.22min可查得钻削的辅助时间铰孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/1.6×

28、;100=0.21min可查得钻削的辅助时间工序6粗铣脚面工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：粗铣脚面。机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时粗铣脚面进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min。铣削的辅助时间工序7铣开挡工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：铣开挡刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时铣开挡进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为3

29、7.5z/min。切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min。铣削的辅助时间精铣开挡进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min铣削的辅助时间工序8铣槽工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：铣槽机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时粗铣宽度为30mm的下平台进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37

30、.5×3)=2.21min。铣削的辅助时间精铣槽进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min铣削的辅助时间工序11精铣脚面工件材料：KTH350-10，金属模铸造加工要求：精铣脚面机床：62W卧式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时精铣脚面进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min。工序11钻8.7

31、mm（1）机动时间 由文献【1】表2.5-7得钻孔的计算公式为： t=(L+L1+L2)/Fn 式中 L1=D/2cotKy+(12), L2=14,钻盲孔时，L2=0， L=46，L2=0，f=0.3，n=1000， L1=8.7/2cot(118°/2)+1.5=6.7 所以带入上述公式可以得出t=0.1773min Tb=2t=2×0.1773=0.355(2)辅助时间 由文献1表2.5-41确定开停车 0.015min升降钻杆 0.015min主轴运转 0.02min清除铁屑 0.04min卡尺测量 0.014min装卸工件时间由文献1表2.5-42确定取1min所

32、以辅助时间 Ta=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)min=1.19min(3)作业时间 Tb=Tb+Ta=(0.355+1.19)min=1.545min(4)常量工作场地时间Ts由参考文献5,取a=3则 Ts=Tb=1.545*3=0.04635min(5)休息与生理需要时间Tr由参考文献5，取=3%，则 Tr=Tb=1.545×3%=0.04635min（6）准备与终结时间Te由文献1表2.5-44，取部分时间为：简单件 26min速度定位 0.3min使用钻模 6min由设计给定10000件，则 Te/n=（26+0.3+6）/10000=0.0032

33、3min（7）单件时间Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=(0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.00323)min=1.677min(8)单件计算时间Te=Tp+Te/n=(1.677+0.00323)min=1.65min2.3 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。3专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务

34、要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔8.7夹具、铣开档、洗脚面夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具为麻花钻对工件上的工艺孔进行加工。铣开挡、脚面将用于组合铣床，刀具为三面铣刀120×12对拨叉的开挡和脚面进行加工。3.1加工工艺孔8.7夹具设计本夹具主要用来加工8.7孔，由加工本道工序的工序见图可知对孔有粗糙度要求Ra=25m，孔的深度为46-10。本道工序主要进行孔加工，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。3.1.1 定位基准的选择由零件图可知8.7孔轴线与工件轴线有50°夹角，从定位和加紧的角度

35、来看，14H9的孔已经加工好，本工序中定位基准是工件轴线，设计基准也是工件轴线，定位基准与设计基准重合，保证加工孔的基准。3.1.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位原件的设计主要是对固定14H9和40开挡的圆柱销和削边销进行设计。根据参考文献1114H9的圆柱销的结构尺寸参数如图所示。 14H9定位心轴根据参考文献11削边销的结构如图所示。 开挡削边销3.1.3 定位误差分析 工件以一面两孔在夹具的一面两销上定位由于14H9与圆柱销存在最大间隙X1max开挡与削边销存在最大间隙X2max。故本道工序的定位误差受这两个因素影

36、响。Y1=½（Dmaxdmin）=½（14.04314.023）=0.01mmY2=½（Dmaxdmin）=½（40.04340.023）=0.01mmY=12=0.02mm可见这种方案是可行的。3.1.4 夹紧力计算本夹具是在车床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对六角螺母和螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （式3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()

37、2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N3.1.5钻套、衬套设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔8.7mm 分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔8.7mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃。根据参考文献12夹具钻套的结构如图所示。 根据参考

38、文献12夹具衬套的结构如图所示。 衬套3.2粗铣脚面夹具设计本夹具用来主要用来加工拨叉脚面，由本夹具的工序简图可知，加工拨叉脚面的时，开挡有次漕渡要求Ra=6.3m，脚面尺寸为6-0.12-0.24。本道工序主要进行铣削加工，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。3.2.1 定位基准的选择由零件图可知开挡轴线就是工件轴线，从定位和加紧的角度来看，工件是金属模铸造，具有较高精度，本工序中定位基准是左侧边，设计基准也是工件轴线，定位基准与设计基准不重合，需重新计算工件垂直度。3.2.2 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以

39、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固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献1114H9的圆柱销的结构尺寸参数如图所示。 14H9的圆柱销根据参考文献11固定挡销的结构如图所示。 固定挡销3.2.3夹具体槽形设计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U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。根据参考文献11定向键的结构如图所示。 根据参考文献11夹具U型槽的结构如图所示。 主要结构尺寸参数如下表所示。表U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020根据参考文献11夹紧结构如

40、图所示。夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的结构如图3.11所示。 A型压板主要结构尺寸参数如表3.7所示。表3.7 移动压板结构尺寸973011364081641.512整个夹具的结构夹具装配图所示。3.2.4 夹紧力计算本夹具是在车床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对六角螺母和螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （式3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm

41、) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N3.2.5夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工

42、基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差Ddw很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸 0.0230 25+ mm及表面粗糙度1.6 aR m。本道工序最后采用铰加工，选用标准高速铰刀，直径为 0.0230 25+ mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为0.0390.021 25 d mm += F ，外径为0.0230.012 30 D mm += 同轴度公差为F0.005mm。固定衬套采用孔径为 0.0340.016 30 mm +F ，同轴度公差为F0.005mm。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为F8.7-F0

43、.1 = F24.9mm的理想圆柱面的控制。（2）各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸F25mm。（3）当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸F25mm时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为F25.023mm时，相对于最大实体尺寸F25mm的偏离量为F0.023mm，此时轴线的位置度误差可达到其最大值F0.1+F0.023 = F0.123mm。即孔的位置度公差最小值为F0.1mm。工艺孔的尺寸F25+0.023mm，由选用的铰刀尺寸 0.0150.008 25 mm +F 满足。工艺孔的表面粗糙度1.6 aR m，由本工

44、序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差： 0.005mm 1 D =（2）两衬套的同轴度公差： 0.005mm 2 D =（3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3 D = 25.034 - 25.012 = 0.022mm（4）钻套的同轴度公差： 0.005mm 4 D =（5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 5 D = 25.039 - 25.008 = 0.031mm2 2 0.039 0.078 0.1 w D + D + D + D + D + Dd = ´ = mm p mm所以能满足加工要求。3.3 夹具设

45、计及操作的简要说明本两套夹具用于在立式钻床上加工拨叉8.7孔和用卧式铣床加工开挡，以工件轴线为设计基准，以工件左侧边为定位基准，在圆柱销，削边销和固定销下定位。采用螺栓夹紧。3.4 小结对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。4 展望 本次设计中遇到很多问题，但在老师的知道和自己的钻研下大部分都得以解决，夹具的使用在工业生产中占有很重要的地位，能有效的缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本。同时还能更好的保证工件的加工精度，降低操作人员的技术要求，降低劳动强度并更好的保证了安全生产。本设计研究过程中仍然存在不足之处，还待于进一步深入，具体如下：（1）对夹具的分析比较清楚，家具设计新颖能进行大规模发展。（2）零件之间配合比较明了，增加导向元件和分度装置易于加工。（3）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理（4）在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。此次的毕业设计我收获很大，独立完成所有的设计需要注意很多细节，也让我体会到了机械专业