机床拨叉工艺编排及工装方案设计书(周志良)

1、网络教育学院本科生毕业论文（设计）题 目：机床拨叉工艺编排及工装设计学习中心：浙江临安奥鹏学习中心41A层次：专科起点本科专业：机械设计制造及其自动化年 级：2011年春季学 号：学 生：周志良指导教师：袁喜林完成日期：2013 年3月2日内容摘要本文详细阐述了机床拨叉生产工艺的判定与铣断双体夹具的设计论证过程。题目所给的零件是机床拨叉。它位于机床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运 动，按照工作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。一个好的结构不但要应该达到设计要求， 而且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，同时使劳动量最小。 而设计和工艺

2、是密切相关的又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺的问题。拨 叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花 键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面 与花键孔中心轴有垂直度公差要求。因为其尺寸精度、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，因此对他们的加工是非常关键的。本文就拨叉的加工工艺，分析了两套加工方案，最终确定了一套科学合理的加 工路线，并在以后的计算过程中，验证了这套工序的科学性，数字分析表明，该 工序制定比较合理。最后，就工序川设计夹具，并做了切削力、夹紧力的分析。

3、关键词：机床拨叉；工艺规程编排；夹具设计目 录内容摘要I引 言11设计任务说明22零件的介绍32.1零件的作用32.2零件的工艺分析42.3选择加工方法时，需考虑的因素 43工艺路线的拟定63.1年产量和批量的确定63.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制 73.3 定位基准的分析 83.4 工艺路线的拟定93.5 工艺卡的填写133.6 工艺设计的整体评估 194夹具设计224.1 工序夹具的确定22夹具概述22现代生产对夹具提出的新要求 224.1.3 机床夹具在机械加工中的作用 23机床夹具的组成和夹具设计的基本要求 24夹具结构方案的确定 24本次夹具具体设计和定位基准的选择 24定位夹紧方案

4、的确定254.2夹具的具体设计25切削力及夹紧力的计算 25定位误差分析 264.3夹具设计及操作的简要说明 274.4夹具装配28441局部装配 28442整体装配284.5夹具经济性分析28结束语30参考文献31引 言随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺 正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。数控机床的问世，提高了更新频率 的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。拨叉它位于机床变速机构中，主要其换挡作用。通过它的拨动使机床滑移齿轮 与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果 槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不

5、到很高的位置精度。为了提高劳 动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，再根据加工方法 的经济精度和机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面， 所以根据一般的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。拨叉类零件以其良好的 操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单， 但其过程涉及了机械加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现。夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能 力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择拨叉的夹具设计能很好的综合 考查我

6、们大学四年来所学知识。本次所选拔叉的工艺分析及夹具设计内容主要包 括：拔叉工艺路线的确定，夹具方案的优选，装配图、零件图的绘制以及拉刀设 计，设计说明书的编写等。夹具是工艺装备的主要组合部分， 在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产 品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随 着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产 品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。1设计任务说明一. 设计内容年产3000车床拨叉零件机械加工、工艺规程制订及W:钻、扩、铰45mm30mm 25.8mm孔的夹具进行设计。二. 设计工作量1.毛坯-零件综

7、合图一张2.工艺过程卡片（统一格式）一套3.夹具装配图（一道工序的夹具）一张4.夹具体零件图一张5.说明书一份三. 设计资料1. 机械加工工艺人员手册2. 机床夹具设计手册；3. 定位夹紧符号手册4. 机械制造技术基础；5. 机械制造工艺学；2零件的介绍2.1零件的作用拨动叉类零件广泛应用于机床、汽车、拖拉机等机械的变速箱中，作为变速 箱变速的控制元件。以其良好的操纵性和良好的稳定性得到广泛应用，该零件的 制造工艺虽然简单，但其过程涉及了机械加工工艺的多方面，具有一定代表性， 本文将对该类零件的加工工序进行一次全面的阐述。本车床拨叉零件的机械加工确定毛坯类型为 3000件/年，由生产类型的参考

8、数 据确定为中批，工作制度8小时/班制。本次设计的拨叉零件如图2-1所示：图2-1拨叉毛坯零件图这个拨叉位于机床的变速机构中，主要起换档，变速，使主轴回转运动按照 工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的60孔与操纵机构相连，下方的60的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。一个拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高 机床拨叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析， 然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件 的加工质量。2.2零件的工艺分析拔叉是一个很重要的零件，因为其

9、零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加 工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底 槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。 因为其尺寸精度、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，因此它们的加工是非常关 键和重要的。通过对拔叉的工艺分析，为以后工序的设计安排，夹具的设计打下理论基础， 在对拔叉进行工艺分析时，要充分考虑工件的材料、形状尺寸，保证工件加工时 的良好工艺性，通过对拔叉的分析，确定毛坯为铸件，在后续设计中以此分析为 前提，优化夹具方案。设计者要考虑加工工艺问题。工

10、艺师要考虑如何从工艺上 保证设计的要求2。如下图零件图所示，这个机床上的拨动叉是由一个花键孔的柱体及其外圆面180°方向上连有两近似长方体的板翼组成，如图2-1所示。据其结构形式分析，中间花键孔是使拨动叉转动的传动连接部位，拨动叉的上端面是与其它零件连接 的把合面，其下端有一槽口。其主要作用是靠花键传递转动力矩而转动，从而带 动两翼板的摆动，起到拨动作用。花键联接为多齿工作，承载能力高，对中性、 导向性好。又因其齿根较浅，应力集中较小，轴与毂强度削弱小。矩形花键齿定 心精度高，按GB/T 1144/1987矩形花键尺寸、公差和检验规定，其定心方式 为小径定心。拨动叉上在垂直于圆柱面上

11、还有一 M22 X 1.5的螺丝孔，其作用是用 螺栓可防止花键轴的轴向串动。在上部翼板的侧面上还有一M10且端面仅锪平的丝孔，其作用是可当顶丝用，拆卸零件方便。拨动叉整体结构尺寸不大，刚性较 好，但形状较为复杂，使得结构平稳性较差 。2.3选择加工方法时，需考虑的因素1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选 择加工方法及分几次加工。2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。3）考虑被加工材料的性质。4）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。5）此

12、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。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再 选择前面各工序的加工方法3工艺路线的拟定3.1年产量和批量的确定一生产纲领3000个/每年拨叉N=Q n（1+a%）（1+b%）N-零件的年产纲领（件/年）Q-产品的年产量（台/年）n-每台产品中该零件的数量（件/台）a%备品率b%废品率年产量 0 =生产纲领*每台件数* （1+备品率）* （1+废品率）Q = 3000*1* （1+2%） * （1+2%）= 3121月产量=Q/12=260Days= （365-52-14） /12=25 天日产

13、量（一天3班）=月产量/Days=4335/25=10.41生产量类型的确定：查金属机械加工工艺人员手册P1256表17-5机械加工车间的生产性质表3.1生产类型对照表生产类别冋类零件的年产量（件）重型零件（零件重>2000kg）中型零件（零件重 1002000kg）小型零件（零件重 <100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上小型（100公斤以内）零件的生产性质：中批5005000车床的拨叉的生产

14、性质2年时基数，三班制为：第一班 2392小时，第二班2392小时，第三班1794 小时。在女同志占25%以下：第一班1914小时， 第二班1914小时，第三班1435 小时。总共小时数为5086小时。3平均流水线节拍=流水线实际平时基数*60* （1-n ） /零件年产量 其中，n 损失系数：1工作时间内设备修理方面损失 n工人缺勤和自然需要方面损失 n 2清理设备时的损失n 3工人休息方面的损失n 41n = n +n 2 + n 3 + n 4 15%平均流水线节拍=5086*60* （1-15%） 3000= 77815800000 min考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道

15、工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用单 台机床加工。二 批量的确定及生产间隔期：在一个零件的总加工时间，及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔 期越长，生产率高，但是资金周转慢，批量越大，生产间隔期短，资金周转快， 但是生产率低，所以要同时兼顾两者。一个零件总的加工时间 +（批量一1） *最长工序时间生产周期=每天有效工作时间批量的确定：除了考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库面积的限制，考虑毛坯贮存期，最小批量大于半个班，选批量为174件，已知一个零件总的加工时

16、间为177分（各道工序定额时间之和），最长工序时间为18.3分钟，所以：生产周期=2.53天3.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制拨叉毛坯的材料为HT2040灰铸铁。铸铁拨叉的毛坯是铸造的，通过提高毛 坯制造质量，可以降低机械加工成本，但往往会增加了毛坯的制造成本，要根据 零件生产类型和毛坯的生产条件综合考虑。在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯图，毛坯图的绘 制方法是：1.以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上 用交叉线表不加工余量。2.标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的 余量在内,毛坯的尺寸公差参照有关资料。3标注机械加工的粗基准符号和有关技

17、术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法 能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。3.3 定位基准的分析在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度 和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。一. 关键词：1基准：就是零件上用以确定其它点、线、面，的位置所依据的点、线、面。2. 基准包括设计基准和工艺基准。工艺基准由定位基准，工序基准，测量基 准，装配基准组成3. 设计基准：设计图样上所采用的基准。4. 工艺基准：工艺过程中采用的基准。1定位基准：加工中用作定位的基准，分为定位粗基准和定位精基准。2）工

18、序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形 状、位置的基准。3）测量基准：测量时所采用的基准。4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。5. 精基准：利用已加工过的表面作定位基准粗基准：在加工初始时用毛坯未加工的表面作定位基准确即毛基准 。二. 基准选择原则1粗基准原则A尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；B用不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；C余量均匀原则；D作粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积一一便于装夹；E不能重复使用原则。2精基准选择原则A基准重合原则一一尽可能使设计基准和原始基准重合；B互为基准原则一一两个位

19、置精度要求较高的表面互为基准；C基准不变原则统一基准。D便于装夹原则；三、根据拨叉的结构尺寸具体分析加工拨叉的定位基准：从图纸上分析，B面是加工A面粗基准，A面是加工B 面粗基准，以精加工后的 A面、B面为精基准，以未加工的K面及H面夹紧加工 E1及E2孔，就能保证E1及E2孔相对R55圆心的位置尺寸114,从而保证为下 一步加工R68台阶孔、R55孔的相对位置精度及后序工序的加工做好基础。即拨叉的精基准的选择：统一基准；基准重合；便于装夹；互为基准；大平面 及两个© 28H8孔；拨叉的粗基准的选择：粗基准的选择相互位置；便于装夹； 大平面，两小孔外缘3.4 工艺路线的拟定一工艺路线

20、的分析一）机加工工序的安排原则1先基准后其它2先粗后精3先面后孔4先主后次二）基本加工工艺路线1粗、半精铣两个大平面；2钻、扩、铰两© 28H8个孔；3. 镗© 110大孔及车两端面孔；4. 粗铣两个宽度为42mm槽；5. 倒槽上3x45角；6. 切断工件7. 最终检查三）该设计拟定的工艺路线零件铸造1分析被加工零件的结构要求及技术条件，列出各加工表面，并标出各表面的 加工精度与表面粗糙度，不得遗漏；2加工次数的确定及加工方法的选择；根据各面的加工精度与表面粗糙度确定其加工次数。加工精度要求较高的表面宜将工艺过程划分为粗、半精、精三个加工阶段；根据加工表面的形状、尺寸及生产

21、批量选择其加工方法4-5;I、需加工的各表面精度与表面粗糙度A 面（平面）,L x B=350X 70mm,Ra为 6.3卩 m;B 面（平面）,L x B=350 x 70mm,Ra为 6.3 卩 m;C面（孔及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;D面 仔L及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;E1、E2 面（孔），© 28H8, Ra 为 1.6 卩 m;G、S、F面（槽端面）,宽30深30, Ra为1.6卩m;W 面（孔）,© 110, Ra为 6.3 卩 m;U、确定各表面加工次数A 面（平面）,L x B=350 x 70mm,Ra为

22、6.3 卩 m;粗-半精B 面（平面）,L x B=350 x 70mm,Ra为 6.3 卩 m;粗-半精C面（孔及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;粗-半精-精D面 仔L及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;粗-半精-精E1、E2 面（孔），© 28H8, Ra 为 1.6 卩 m;粗-半精-精G、S、F面（槽端面）,宽30深30, Ra为1.65卩m;粗-半精-精W面（孔）,© 110, Ra为6.3卩m;粗-半精川、确定各表面加工方法A 面（平面）,L x B=350 x 70mm,Ra为 6.3 卩 m;粗-半精 B 面（平面）,L x

23、 B=350 x 70mm,Ra为 6.3 卩 m;粗-半精 C面（孔及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;粗-半精-精D面 仔L及端面）,© 134, Ra为1.6卩m;粗-半精-精E1、E2 面（孔），© 28H8, Ra 为 1.6 卩 m;粗-半精-精 W面（孔）,© 110, Ra为6.3卩m;粗-半精四）加工工艺路线（方案一）-粗铣-半精铣-粗铣-半精铣粗车-半精车-精车粗车-半精车-精车钻?a扩?a铰粗镗-半精镗1以B面为粗基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度, 在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工 A面，

24、在立铣上，加工 A面至6.3卩m2以A面为粗基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度, 在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工 B面，在立铣上，加工B面至6.3卩m3以B面为精基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度， 在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工 E1、E2孔，在立钻上， 加工E1、E2孔至1.6卩m4以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个 自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式车床上镗 W 面至6.3卩m,车D面、C面至1.6卩m;在卧式铣床上铣 G面、S面、F面至1.6卩m5. 以

25、B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个 自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式铣床上铣断 Q面至12.5卩m6. 去毛刺、清洗7. 检查五）加工工艺路线（方案二）1. 以B面为粗基准，限制3个自由度，在K面设1个V型铁限制2个自由 度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工A 面，在立铣上，加工 A面至6.3卩m2. 以A面为粗基准，限制3个自由度，在K面设1个V型铁限制2个自由 度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工B 面，在立铣上，加工 B面至6.3卩m3. 以B面为精基准，限制3个自由度，

26、在K面设1个V型铁限制2个自由 度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工E1、 E2孔，在立钻上，加工 E1、E2孔至1.6卩m4. 以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个 自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式车床上镗 W 面至6.3卩m,车D面、C面至1.6卩m;在卧式铣床上铣 G面、S面、F面至1.6卩m5. 以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个 自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式铣床上铣断 Q面至12.5卩m6. 去毛刺、清洗7. 检查六）加工工艺路线方案

27、分析）分析：在第二方案中的第一、二工序中，不设三个定位销，而是用两个V型铁，并且销紧装置在 V型铁上有销紧螺钉及弹簧，从而省去了第一方案中的好几个加工件，安装、夹紧、定位方便，简洁，省时，省工由比较来看，选择了方案二的安排7。七）热处理工序及表面处理工序的安排为了改善工件材料切削性能，安排热处理工序。1锻造加工后，安排调质处理，作用是使工件具有良好的综合机械性能。2粗加工后安排时效处理，消除零件内部的应力。3粗磨之后，半精磨之前安排中频淬火，改善工件的机械性能。4在加工过程中要进行校直，通常在车、热处理及粗磨后都要校直。拨叉工件是铸件，需在粗加工后发排时效处理，消除零件内部的应力。六）其它工序

28、的安排1为了保证零件制造质量，防止产生废品，需要在以下场合安排检验：A粗加工全部结束后B工时较长和较重要工序后C最终加工之后2零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工后，安排去毛刺。3零件在进入装配前，安排清洗。七）重点工序加工方法说明1钻削钻削时，要保证两个孔的中心尺寸为114,为后面的加工中心孔时的一面两孔 定位保证精度。2车削车削时，先镗中心孔，然后车削D面及端面，保证尺寸36,然后车削C面及端面, 保证尺寸143铣削铣削时，在刀架上装两个刀具，先铣槽,然后不重新更换刀具，只需把刀具挪开， 用铣倒角的成形刀具，铣倒角即可。4切断铣削采用一面两销定位，把加工好的拨叉铣断，为防止

29、铣断工件时，切削力过大，导致工件变形损坏，在刀具的另一侧设置两个辅助支承，以保证工件的刚度。3.5 工艺卡的填写在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及 工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做 到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适 应。一机床的选择（见金属机械加工工艺人员手册P522）1机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。2机床的精度应与工序要求的加工精度相适应3机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生 产率高的专用机床，组合机床或自动机床。4机床的选择应与现有条件

30、相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量 做到设备负荷平衡。二刀具的选择（金属机械加工工艺人员手册P802）刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、 工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以 考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。本工艺中车、铣工序都采用YG类硬质合金刀具。YG类硬质合金的韧性较好， 但切削韧性材料时，耐磨性较差。因此，它适合于加工铸铁、表铜等脆性材料。三夹具的选择（金属机械加工工艺人员手册P630）正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围 既减轻劳动强度都有重要意义。

31、同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零 件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分。四量具的选择1量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。2量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。3量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。4按量具的极限尺寸选择量仪时应保证：T*K -;T被测尺寸的公差值（mm）K测量精度系数;测量工具和测量方法的极限误差测量精度系数表2-5-1被测尺寸的精度等级IT5IT6IT7IT8IT9K0.320.300.270.250.2055例如：钻为28孔的加工T=0.02K=0.25 T*K

32、=0.005mm查表可知，选用1150,精度0.02五加工面尺寸的确定加工面的尺寸作为确定刀具的形状大小，和计算机动时间的前提十分重要。 加工面的长度和切入超出用来计算机动时间，加工面的直径和宽度，用来选择刀 具。这里，我们把沿刀具进给的方向规定为长度，而把垂直于刀具进给的方向规 定为宽度。对于加工件为圆面时，宽度和长度相等。通常根据经验可有，由所需切削的宽度决定刀具的直径，当刀具宽度大于工 件的直径时刀具可以一次行程完成全部铣削。由长度和加工时的切入超出长度相 加求和得到的计算长度来计算机动时间。对于其它工序如车、磨工件外圆表面时，直径为被加工面加工前的尺寸，长 度为沿工件进给方向的尺寸。切

33、入超出的具体情况的规定在后面的“机动时间的计算”中在详细进行讨论。六毛坯余量及加工余量的确定1毛坯余量的确定机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差称为毛坯余量，加工余量的大小取决 于各加工过程中各个工序应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺 寸间的偏差值。总余量取决于完成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。 但是，其中的值，即第一个粗切削工步的加工余量还取决于毛坯需要加工处的表 面层状况，因为表面层平面度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷。毛坯的的形状与尺寸主要由零件组成表面的形状结构及加工余量等因素确 定。毛坯的形状与尺寸与毛坯制造方法、机加工及热处理有关毛坯尺寸与零

34、件图 设计尺寸之差为加工余量，其值可查金属机械加工工艺人员手册P1012表12-2 铸件机械加工余量（mm）、表12-3铸件机械加工余量等级的选择，得知手工造型 金属模，零件最大外廓尺寸2501000时精度等级为79级，查表12-2零件公称尺寸120250、精度等级为8级时铸件的浇注位置顶、侧面的加工余量为7.5mm、铸件的浇注位置底面的加工余量为 5.5mm。2加工余量的确定完成某一道工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量。从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层厚度称为总余量，加工余量的确定通常有三种方法： 经验估计法：这是工艺人员根据经验进行估算。所有加工余量一般偏大6。查表修正法：以

35、生产实践和实验研究的资料制成的表格为依据，应用时再结 合加工实际情况进行修正。分析计算法：根据一定的试验资料和计算公式进行计算，这样确定的余量比 较经济合理，因受切削条件的改变和实验数据不全所限，应用较少。查表法举例：a铣削加工查金属机械加工工艺人员手册P1050表13-27平面的刨、铣、磨、刮加工 余量（mm）摘要加工性质加工面长度加工面宽度< 100>100300>3001000余量a公差+余量a公差+余量a公差+粗加工 后精刨或 精铳< 3001. 00. 31. 50. 520. 7>30010001. 50. 520. 72.51. 0>10002

36、00020. 72. 51. 231. 2按表确定好工件半精铣时的加工余量为1.5，则可确定工件粗铣时的加工余量为6（总的加工余量7.5-半精铣时的加工余量1.5）.b钻削加工查金属机械加工工艺人员手册P1045表13-15按基孔制9级公差（H9 ）加工孔（mm）摘要的数据有:加工孔的 直径直径钻用车刀镗以后扩孔钻铰第一次第二次2018. 019. 819. 820H92220. 0-21. 821. 822H92422. 0-23. 823. 824H92523. 0-24. 824. 825H92624. 0-25. 825. 826H92826. 0-27. 827. 828H9按表可以

37、确定钻为28孔时的加工余量，即钻的加工余量为2mm (28-26)扩的加工余量为1.8mm(27.8-26)铰的加工余量为 0.2mm(28-27.8)。c车削加工查金属机械加工工艺人员手册P1039表13-4轴在粗车外圆后，精车外圆 的加工余量(mm)。摘要表格如下：轴的直径d零件长度L< 100>100250>250500直径余量a>50801.11.11.2>801201.11.21.2>1201801.21.21.3>1802601.31.31.4按表查得车R68孔及端面时精车的加工余量为1.2mm,则可以确定粗车时的加 工余量为6.3mm(未

38、加工前总的加工余量7.5mm-精车时的加工余量1.2mm)。其它工序的加工余量也可按此法确定。七切削用量的确定正确的选用切削用量对保证产品质量、提高切削效率和经济效益具有重要作 用，切削用量的选择主要依据工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求，还应考 虑刀具合理的耐用度、工艺系统刚度及机床功率等条件，其基本原则是：首先选 择一个尽可能大的切深 ,其次选择一个较大的进给量 f，最后，在刀具耐用度和 机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度 v。1切深ap的选择。应根据工件的加工余量和工艺系统刚度来确定。粗加工时， 除留下半精加工、精加工的余量之后的余量来确定 ap的量，往往采用逐渐减小ap 的方法

39、逐步提高加工精度和表层质量。对于加工外圆， ap是指半径余量8。2进给量f的确定。在粗加工时，f的选择主要考虑工艺系统刚度和强度。 工 艺系统刚度和强度好时，f可大一些：反之，f就要小一点9。3切速v的选择。V主要根据工件材料和刀具性质来确定。在 ap和f都确定 的情况下，所选切速应有合理的刀具耐用度。尤其车端面时，切速是一个变值， 其最大值应比车外圆时适当提高6。切削用量的选择也有查表法、计算法和经验法三种，下面将这三种方法一一 列举：A计算法举例（第一道工序：粗铣两端面）：根据前面的加工余量的分析，粗加工是去除半精加工和精加工的加工余 量，本工序的加工余量 =4工件材料为灰口铸铁，直径为1

40、00，齿数z=10,材料 YG8，每齿进给量为0.4，每转进给量f=4mm/r，ae=35b查金属机械加工工艺人员手册P1114表14-67,见下表2-5-5所示:刀具材料工件材料加工方法切速V的公式硬质合金灰口铸铁车削Cv套式面铣刀V .0.20.15 £ 0.4t ap f其中，T刀具耐用度（分）ap 切深（mm） f进给量（mm/r）刀具耐用度T表2-5-6：刀具耐用度（分）刀具耐用度（分）普通外圆车刀90普通端铣刀200端面车刀60立铣刀90成型刀120扩孔钻60带入公式，算得v=99m/minv确定了之后，就可以通过公式，确定机床主轴转速nn=1000V/n d= （100

41、0X 99） /（3.14 X 100）=315.26r/min然后就可以进行机床的选择和设计。但是，这里应该注意到的一点是，对于 专用机床而言，n计算确定后就直接可以实现。而对于通用机床则不能把求出的n直接实现出来，而需要进行进一步的验算，看是否在通用机床的主轴转速级数内。 如果达不到计算出来的理论数值，就要选择邻近的n来代替，从而在反推出其它切削用量的值10。该道工序是专用机床，主轴转速 301500 r/mi n机床的公比按标准转速数列查机械制造装备设计表3-6得机床转速为30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、

42、950、1180、1500 所以取转速n为300 r/min,然后再通过公式算出v为94.2 m/minB查表法举例：（第二道工序：半精铣两端面）金属机械加工工艺人员手册查表14-71进给量f表2-5-7 :加工方法切深ap进给量f切速v车削粗加工1.52.50.30.55080精加工0.20.50.20.380100铳削粗加工230.20.36080精加工0.50.70.10.380100切深 即=0.7刀盘直径d=100进给量 f=0.8切速 v=90C经验法（不举例子）八有效功率的计算A计算法仍以第一道工序为例：功率的计算公式：参数同前，带入公式计算得P=4.86KWB查表法：P=器效=

43、P总.其中一机床的传动效率，本工艺全部取为80%。P有效一切削有效功率P 机床电机功率九 零件加工时间的计算单件工时定额有下列部分组成：T单件=T基本.T服务.T辅助T单件核 =T基本T服务T辅助 'T终结式中：基本一基本时间。对于机床加工工序而言，就是机动时间。它是直接 改变生产对象的形状，尺寸，表面质量等消耗的时间。T服务工作地点的服务时间。如调整和更换刀具，修磨砂轮，润滑擦拭机床, 清除切屑等。一般可按照 T服务=（10%20%）T基本估算。本次工艺卡填写按照 10%估算。T终结一准备终结时间。成批生产时，每加工一批零件（如 K件）之前工人熟悉工艺文件，领取毛坯，领取和安装工艺装

44、备，调整机床等。加工终于完成一道工序内容，故单件定额时间中不计入。可以按照 T终结二（3%5%） T基本估算T辅助=T辅助一辅助时间。为了保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件，操作机床，测量，改变切削用量等，可查表选择，也可按 （15%20%） T基本估算。该设计中按照15%估算。Li L2 LT基本的计算方公式:T基本其中，L加工长度（mm）L1 加工切入（mm）L2加工超出（mm）f进给量（mm/r）n转速（r/mi n）具体由以下两种情况：工' /刀/丄以第一道工序为例计算时间如下:I I图3.2车两端轴颈tmnw.f ap-0.15* tm-0.15* tm

45、二 0.05* tm395300*40.0660.0660.0630.329 分0.477分钟= 0.329 0.066 0.066 0.016 二3.6 工艺设计的整体评估本工艺路线符合加工零件的各项技术要求。在机械加工工艺的设计过程中，为从经济角度出发，在满足生产纲领和零件 各项技术要求的前提下，为了提高生产效率、降低生产成本，还应从以下几方面 考虑：生产设备的选用尽量采用通用机床和通用夹具。对于大批量生产，为了提高 生产效率则要采用专用机床和专用夹具。在选好机床后，应按机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具，使机床一次可同 时加工多个工件，以提高生产率。在设计中，机床上最好采用机动装置，减少手

46、动机构，尽量从减小劳动强度、 提高生产率角度着手。在机械加工工艺的设计过程中，为从经济角度出发，在满足生产纲领和零件 各项技术要求的前提下，为了提高生产效率、降低生产成本，还应从以下几方面 考虑：1生产设备的选用尽量采用通用机床和专用夹具。2、在选好机床后，应按机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具，使机床一次可 同时加工多个工件，以提高生产率。3、在设计中，机床上采用尽量减小劳动强度手动机构，降低生产成本手。回顾整个工艺我们可以看出，对于C620车床支架的机械加工工艺设计基本符 合以上经济性原则：1对于一般机械加工工艺的加工采用通用机床，减少了对专用机床的设计时 间和经费，也就减少了人力、物力的投

47、入，降低了生产成本。2、整个工艺大部分工序的加工都采用通用机床和专用夹具，大大的提高生产 效率。3、在某些机床上还可以同时加工几个零件，采用生产线批量生产，节省了准 备时间和机动时间。4、对于难加工工序或机动时间长的工序，采用多台机床同时加工，缩短了生 产周期，提高了生产效率。3.各工序的加工时间表3-6 各工序的加工时间表准备终结时间基本时间辅助时间工作地点 服务时间 及身体需 要时间单件时间单件核算时间工序I0.0160.3290.0660.0660.4610.477工序n0.0130.2630.0530.4691.581.63工序川0.030.60.120.2911.03工序W0.051

48、.020.20.491.711.76工序V0.27321.25840.18940.05821.77661.8182工序W0.0731.82280.27340.00862.33762.2742工序四0.0070.140.030.070.230.244夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。本文仅针对工序W:钻、扩、铰 45mm 30mm 25.8mm孔的夹具进行 设计。4.1 工序夹具的确定夹具概述夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与 人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主 要依赖劳动者个人的经验

49、和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工 具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展 齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成 为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会 生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表 现为夹具与机床的紧密结合。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽 管国际生产研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工价已占工件种类数的 85%左右。然而目前，一般企业习惯于采用传统的专用夹具， 在一个具有只能同等 生产能力工厂中约拥有

50、13000-15000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业 中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右, 特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC）、加工中心（MC）和成组 加工（GT）等新技术被广泛应用和推广，使中小批量生产的生产率逐步趋近于大 批量生产的水平。现代生产对夹具提出的新要求现代生产对夹具提出了如下新的要求：A、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；B、能装夹一组相似性特征的工件；C、适用于精密加工的高精度的机床；D、适用于各种现代化制造技术的新技术；E、采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。现代夹具

51、的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：A、精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具 的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿量，其分度可达正负0.1,用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5卩m,又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹 具，工件的圆度可达卩mB、高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时间和辅助时间，以提高劳动生产 率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有 夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳 提高5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min的条件下

52、能正常夹紧工 件，使切削速度大幅度提高。C、柔性化夹具的柔性化和机床的柔性化相似，它是通过调节组合等方式，以适应工艺 可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和 尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成 组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发 展的主要方向。D、标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基 础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功 能用途相近的夹具元件和不见的部件的形成；舍弃一些功能低劣的结构，通用化 方法包括：夹具、部件、元件、毛

53、坯和材料的通用化，夹具的标准化阶段是通用 化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件 的国家标准：GB2148-2249-80, GB2262-2269-80以及通用夹具标准，组合夹具标 准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的 标准化有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。4.1.3机床夹具在机械加工中的作用在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的 生产条件下，应该与不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，以 达到预期的效果。(1) 保证加工精度用夹具装夹工件时，能稳定地保证

54、加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用加紧厂，并且它还是全面 质量管理的一个重要环节。夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位 置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确 位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够 显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3） 改善工人的劳动条件用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气 压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。（4）降低生产成本在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和 允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。（5）保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度 等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要 工艺手段之一。（6）扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改 造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。 机床夹具的组成和夹具设计的基本要求机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同 的结构形式，但就机床夹具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、 夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、装置和