毕业论文年产量8000件IIIII档拨叉结构与工艺设计

1、1绪论1.1 序言机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学、机床夹具设计、金属切削机床与道具等主要专业课程，并进行了生产实习之后进行的一个实践性环节，是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。我希望通过这次课程设计能巩固、扩大、强化自己所学到的理论知识与技能，提法奥自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力，为以后进行毕业设计和毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。1.2 设计任务设计课题：IIIII档拨叉结构与工艺设计生产纲领：年产量8000件设计要求：

2、 （1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1套 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1套 （4）夹具装配图 1张 （5）设计说明书 1份2零件的结构分析2.1 基本要求:2.1.1 使用要求设计的机械零件应在规定的条件下,规定的寿命期限内,实现规定的功能和效率,有效地实行预期的目的。2.1.2经济性要求体现在设计、制造和使用的全过程中，设计时应予以全面综合的考虑。设计和制造的经济性表现为产品的成本低；使用经济性表现为产品使用中生产率高、效率高，管理和维护费用低，消耗的能源、原材料和辅助材料较少。2.1.3劳动保护要求使产品操作方便、安全。设计时按照人机工程学的观点尽可能减少操作手柄的

3、数量，操作手柄和按钮等放置在便于操作的位置，合理地规划操作时的驱动力，操作方式要符合人们的心理和习惯，设置完善的安全防护与保安装置、报警装置和显示装置等。改善操作者使用环境。设计的机器应符合劳动保护法规的要求。降低机器运转时的噪音，防止有毒、有害介质的渗漏，对废气、废水和废液进行治理，根据工程美学的原则美化机器的外形和外部色彩等。2.1.4可靠性要求指在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境条件下，机械能够正常工作的一定概率。机械的可靠性是机械的一种重要属性。2.1.5其他特殊要求对不同的用户，设计的机械产品还应满足一些特殊的要求。例如：对机床有长期保持精度的要求；对流动使用的机器（如钻探机械）

4、便于安装和拆卸的要求；对大型机器有便于运输的要求等；还有的要满足装潢美学要求，即造型美观大方、简洁流畅。2.2机械设计的一般程序机械设计一般分四个阶段：2.2.1可行性研究对产品的预期需要、工作条件和关键技术进行分析研究，通过研究，确定设计任务要求，提出功能性的主要设计参量，作成本和效益的估算，论证设计的必要性和先进性，提出由环境、经济、加工以及时限等各方面的约束条件，提出可行性设计方案。在此基础上，提出设计任务书。2.2.2方案设计根据设计任务要求寻求功能原理的解法，构思原理方案。产品的功能分析，是对设计任务书提出的产品功能中必须达到的要求、最低要求和希望达到的要求进行综合分析，即这些功能是

5、否能实现，多项功能间有无矛盾，相互间能否替代等。最后确定出功能参数，作为进一步设计的依据。确定了功能参数后，再提出可能采用的方案。方案设计时，可以按原动部分、传动部分和执行部分进行讨论。讨论产品的执行部分时，首先是选择工作原理。根据不同的工作原理，可以拟定多种不同的执行机构的具体方案。即使对于同一种工作原理，也可能有几种不同的结构方案。原动部分的方案也可以有多种选择。由于电力供应的普遍性和电力拖动技术的发展，目前绝大多数的固定机械都优于电动机作为原动部分。热力原动机主要用于运输机械、工程机械或农业机械。即使是用电动机作原动机，还需要作交流与直流的选择、高转速与低转速的选择等。传动部分的方案更为

6、复杂多样。对于同一传动任务，可以通过多种机构或不同的组成来完成。然而，在上述的众多方案中，仅有几个在技术上是可行的。对可行的方案要从技术方面和经济方面进行综合评价。评价时可采用的方法很多。根据经济性评价时，既要考虑到产品设计制造时的经济性，也要考虑到产品使用时的经济性。如果产品的结构方案比较复杂，其设计制造成本会相对增大，但这类产品的功能往往更齐全，生产率也较高，故使用经济性也比较好。相反，结构较为简单、功能不够齐全的产品，设计制造费用虽少，但使用费用却会增加。评价产品时，产品的可靠性应作为一项重要的分析指标。系统越复杂，可靠性就越低。为了提高复杂系统的可靠性，必须增加并联备用系统，而这不可避

7、免地提高产品的成本。通过对数种可能方案的评价，可以作出决策，并确定原理方案图或机构运动简图。2.2.3技术设计按设计方案的目标，完成总体设计及零、部件的结构设计。完成设计方案的结构化，从技术和经济观点作周密的结构设计和计算。要完成全套的零件图、部件图和总装配图，编制技术文件和技术说明。为了确定主要零件的基本尺寸，必须做好以下工作：机械的运动学计算 根据确定的结构方案，确定原动机的参数（功率、转速、线速度等）；然后最运动学计算，确定各运动构件的运动参数（功率、转速、线速度等）；机械的动力学计算 结合各部分的结构和运动参数，计算各主要零件上所受载荷的大小，确定其特性。此时所求出的载荷，由于具体零件

8、尚未设计出来，因此只是作用于该零件上的公称（或名义）载荷；零件的工作能力设计 已知主要零件所受的公称载荷的大小和特性，即可初步设计零、部件。设计所依据的工作能力准则，必须照零、部件的一般失效情况、工作特性、环境条件等合理地拟定，一般有强度、刚度、振动稳定性、寿命等准则，通过计算或类比，即可决定零、部件的基本尺寸；部件装配草图和总装配草图的设计 根据已定出的主要零、部件的基本尺寸，设计出部件装配草图和总装配草图。草图上需对所有零件的外形和尺寸进行结构化设计，很好地协调各零件的结构和尺寸，全面考虑所设计的零、部件的结构工艺性，使零件具有最合理的结构；主要零件的校核 有些零件由于具体的结构未定，其工

9、作能力难以详细计算，只能作初步的计算和设计；在绘出部件装配草图和总装配草图以后，所有零件的结构和尺寸均为已知，相互临近的零件之间的关系也为已知，这时，可以较为精确地定出作用在零件上的载荷，决定影响零件工作能力的各个因素，在此条件下有可能并且必须多一些重要的或者外形和受力情况复杂的零件进行精确的校核计算；根据校核的结果，反复修改零件的结构和尺寸，直到满意为止。草图绘制完成后，即可确定零件的基本尺寸，重新绘制部件装配图和总装配图。通过这一工作，可以检查出零件中可能隐藏的尺寸链上和结构上的错误。需要编制的技术文件包括产品的设计计算说明书、使用说明书和标准件明细表等。设计计算说明书应包括方案选择和技术

10、设计的全部结论性的内容。用户产品使用说明书中应介绍产品的性能参数范围、使用操作方法、日常保养和简单的维修方法、备用件的目录等。2.2.4改进设计根据加工制造、样机试验、技术检测、使用操作、产品鉴定分析和市场等环节反馈信息对产品作改进或技术处理，一确保产品质量，并完善前期设计中的不足。经过上述四个阶段，即完成了产品机械设计的全过程。机械产品即可投入生产或批量生产，并进行销售和使用。2.2 基本要求一计算准则机械零件设计的2.2.1 机械零件的失效形式机械零件因某些原因不能正常工作的现象称为失效。机械零件常见的失效形式有：断裂（包括过载断裂或疲劳断裂）；塑性形变；过大的弹性变形。工作表面压碎、表面

11、点蚀和过度磨损；连接松驰；带传动出现打滑等。机械零件的具体失效形式取决于期工作条件、材质、受载情况及应力性质等因素。同一种在不同的条件下工作，期主要失效形式则不同，如在恶劣条件下工作的开式齿轮传动其主要失效形式是齿面磨损；而在良好润滑条件下工作的闭式齿轮传动，齿面点蚀可能会成为其主要失效形式。进行机械零件设计时，有必要找出零件的主要失效形式，提出设计的基本要求，制定零件的设计准则。2.2.2 机械设计的基本要求机械零件设计应满足以下要求：工作能力要求（包括强度、刚度、抗磨性、抗点蚀和抗振动等方面的要求）；结构工艺性要求（如零件毛坯制造要求、机加工要求、零件装拆和维护要求等）；经济性要求（力求降

12、低零件的成本，如合理选材以降低材料费用、降低能耗提高机械效率、尽量采用标准零件等）；零件质量和结构尺寸要求（在满足零件工作能力的前提下，应使零件的质量小、重量轻、结构紧凑）；可靠性要求（应保证零件在预期工作期限内能可靠工作）。在诸多设计要求中，最基本的要求是机械零件的工作能力要求，机械零件设计一般根据其主要失效形式定出零件设计应满足的工作能力要求，并以此作为其设计计算准则。2.2.3 机械零件设计的计算准则设计计算准则是机械零件设计时所依据的计算准则，常用的准则有：（1）强度准则 强度时机械零件抵抗断裂、塑性变形及表面疲劳失效的能力，零件设计应满足的强度条件为式中、S分别为零件工作应力（MPa

13、）、安全系数 、分别为材料的许用应力（MPa）、极限应力（MPa）强度准则是机械零件设计的重要准则。具体内容将在机械设计第一章第七节中详细介绍。（2）刚度准则 刚度准则是衡量机械零件抵抗弹性变形能力的准则。设计时应限制零件在载荷作用下产生的弹性变形量（对于受弯距作用的零件系指弯曲挠度y和偏转角，对于受扭矩作用的零件系指其扭转角），零件的刚度条件如下：yy 式中 y、分别为零件工作时的挠度、偏转角、扭矩角 y 、分别为零件的许用挠度、许用偏转角、许用扭转角（3）耐磨性准则作相对运动的零件，在工作时其接触表面之间会产生磨损，若磨损量超过允许值，零件的尺寸和形状将会改变，从而不能保证零件的正常工作。

14、一般机械中因磨损而导致的零件失效约占总报废零件的80，机械零件的设计对磨损问题必须引起重视。但是影响磨损的因素比较复杂，对产生磨损的机理尚未完全弄清楚，故还没用比较可靠的定量分析计算方法，通常采用条件性计算，即：用限制工作面上的比压不超过许用值来防止工作面的过度磨损；并用限制比压与速度的乘积不超过许用值来防止因摩擦损失产生的热量导致零件胶合破坏。零件耐磨条件性计算公式如下：pp pvpv式中 p 、v分别为零件工作表面的比压（MPa）、速度（m/s） p、pv分别为材料的许用比压（MPa）、许用pv值（MPa×m/s）。（4）振动稳定性准则 高速机器容易产生振动，振动会加速零件的损坏

15、，振动还是产生噪音的主要原因。当零件受到的强迫振动频率接近系统或零件的固有频率时，将会产生共振，而导致零件甚至整个系统迅速损坏，因此，对高速机器应进行振动分析和计算。振动稳定性准则就是要使系统或零件的固有频率避开它受到的强迫震动频率，即应满足下面的条件式：0.85 或1.15式中强迫振动频率；系统或零件的固有频率；若不能满足上述条件，则应改变系统或零件的刚度或采取防振和减振措施（如提高制造精度；进行动平衡；增加阻力系统；采用缓振、隔振装置等）。（5）可靠性准则 可靠性准则是以实现机械系统和机械零件的可靠性为目的的设计准则。随着科学技术和生产力的发展，机械和机械零件的可靠性已从定性评价发展为可以

16、定量评价，机械和机械零件的可靠性，可用可靠度来衡量，可靠性是机械和机械零件在规定的条件下和规定时间内完成规定功能的概率。机械零件的可靠度，可用一批相同零件在规定条件下和使用寿命内能连续工作的零件数与该批零件总数的比值来表示。即R=式中 R零件的可靠度；、分别为在规定条件下和使用寿命内能连续工作的零件数、总零件数。机械系统由若干零件组成，其可靠性水平的高低取决于机械零件的可靠性水平的高低，机械零件设计应保证零件具有所需要的可靠性2.3工艺基础的基本概念2.3.1生产过程和工艺过程生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件

17、的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改

18、变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。2.3.2生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。2.3.3工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准

19、。（1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准。（3）定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。2.3.4零件技术要求分析加工表面的尺寸精度主要加工表面的形状精度主要加工表面之间的相互位置精度各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他

20、要求热处理要求及其它技术要求（如动平衡等）。1）零件的视图、技术要求是否齐全主要技术要求和加工关键2）零件图所规定的加工要求是否合理3）零件的选材是否恰当，热处理要求是否合理 2.3.5零件结构及其工艺性分析结构组成内外圆柱面、圆锥面、平面、螺旋面、齿形面、成形面结构组合轴类、套筒类、盘环类、叉架类、箱体类结构工艺性保证使用要求的前提下，能否以高生产率和低成本制造2.3.6表面加工方法和加工方案的选择（1）加工面的技术要求经济精度正常工作条件下所达到的加工精度（2）工件材料的性质及热处理（3）工件的形状和尺寸（4）结合生产类型考虑生产率和经济性（5）现有生产条件2.3.7加工阶段的划分粗加工阶

21、段尽快切除余量高生产率半精加工阶段继续减少加工余量，为精加工作准备，次要面加工精加工阶段达到要求的加工精度和表面粗糙度光整加工和超精密阶段降低表面粗糙度值原因： 保证加工质量 合理使用设备 便于安排热处理及时发现毛坯缺陷，保护精加工表面2.3.8辅助工序的安排检验粗加工后，精加工0前；转车间前后；重要工序前后，完工后去毛刺钻、铣、刨、拉后，淬火前辅助工序清洗、防锈、去磁、平衡等3 .零件的加工工艺设计3.1零件的工艺性审查3.1.1零件的结构特点II-III档拨叉零件图如附图1所示。该零件是XX150型拖拉机变速箱IIIII档变速齿轮操纵拨叉。拨叉头以ø15H8孔套在轴上，并用销钉经

22、ø5H14孔与轴联接，拨叉脚在双连交换齿轮的槽中，变速箱操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双连交换齿轮在花键轴上滑动，从而实现拖拉机的变速。零件的主要工作表面为操纵槽、拨叉脚两端面，主要配合面为ø15H8孔、ø5H14孔和拨叉脚内侧面。零件的形状较特殊，属特形零件，结构简单。由于拨叉在工作的时候承受一定的力，因此要有足够的强度、刚度和韧性。3.1.2主要技术要求零件图上的主要技术参数要求为：拨叉脚表面淬火回火后硬度不小于50HRC。去毛刺、锐楞。3.1.3加工表面及其要求ø15H8孔：孔径 mm，两端倒角1mmx45&

23、#176;，表面粗糙度R3.2m。拨叉头端面：保证尺寸30，表面粗糙度为R12.5m。操纵槽：宽度为13mm，深度为12mm，对称面与拨头端面的距离为12mm，两侧面及底面的表面粗糙度为R12.5m。波插脚端面：厚度尺寸为7mm，表面粗糙度为R6.3m，对ø15H8孔轴线的垂直度为0.1mm，外端面与操纵槽对称面的距离为31mm。拨叉脚内侧面：宽度尺寸为50H12（）mm，其对称面与拨叉头对称面间的夹角为20°11，表面粗糙度为R12.5m。ø5H14孔：孔径5mm，表面粗糙度为R12.5m，孔的轴线对孔ø15H8轴线的位置度误差不超过0.2mm。3.1

24、.4零件材料零件材料为ZG310570（GB1135289），是中碳钢，其强度与球铁相近，但其冲击韧性和疲劳极限却比球铁高的多，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。3.2毛坯的选择3.2.1确定毛坯的类型及制造方法由于毛坯的材料为ZG310570，零件形状不规则，因此应选用铸造毛坯。由于零件的年生产能力为8000件，属大批量生产，零件的轮廓尺寸不大，而且工件上有许多表面不切削加工，所以选用砂型机器造型。3.2.2确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如附图2所示。选择国零件最高且平行与叉脚对称面的平面（拨叉脚对层面偏右1.7mm）作分型面。铸件采用带型

25、芯的分模造型，多件同时浇注，钢水经两波插脚位置经横浇口流入。由于该零件属特型零件，且利用不加工表面进行定位的情形较多，零件图上列出精铸，所以确定铸件尺寸公差等级为GB641486的CT9，机械加工余量等级为AMH。3.2.3确定毛坯的技术要求铸件无明显的铸造缺陷；未注圆角为R35；拨模斜度为30；机加工前正火，清除内应力。3.2.4绘毛坯图根据附图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示。3.3基准选择基准是确定零件上某一点、线、面时所依据的那些电线面。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加

26、工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。基准分为：设计基准、工序基准、测量基准、定位基准、装配基准。精基准的选择原则：（1）选设计基准为精基准及“基准重合”，避免产生基准不重合误差；（2）尽可能在多数工序中采用一组精基准定位，及“基准统一”，减少设计制造费用，减少基准交换带来的定位误差；（3）有些加工工序可选加工表面本身为定位基准，即“自为基准”，保证加工表面的加工余量小而均匀；（4）对位置精度要求高的表面可采用“互为基准”反复加工，保证高的位置精度；（5）选定位准确、稳定、加紧可靠、夹具简单的表面为精基准，便于工件安装和加工粗基准的选择原则：（1）选不加工

27、表面，尤其与加工表面有位置精度要求时，选不加工表面做粗基准可以保证加工表面与不加工表面间的位置精度；（2）选重要表面为粗基准，可保证重要表面的加工余量均匀，使加工精度较高；（3）选加工余量较少的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量；（4）选平整、光洁、无飞边、浇冒口等缺陷表面为粗基准，可使工件定位可靠、夹紧方便；（5）粗基准只可用一次，应避免重复使用，以避免产生较大的定位误差，避免加工表面间出现较大的位置误差。由于附图1所示的拨叉零件图上多数尺寸及形位公差以ø15H8孔及其端面为设计基准，因此必须首先将ø15H8孔及其端面加工好，为后续工序准备基准。根据粗、精基

28、准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：ø15H8孔及其端面：拨叉头的外轮廓及端面（粗基准）。拨叉脚端面（粗加工）：ø15H8孔及端面。拨叉脚端面（精加工）：ø15H8孔及拨叉脚端面。拨叉脚内侧面：ø15H8孔、拨叉脚端面及拨叉脚外侧面。操纵槽：ø15H8孔及其端面、拨叉脚内侧面。Ø5H14孔：ø15H8、操纵槽、拨叉脚内侧面。3.4拟定机械加工工艺路线3.4.1确定各加工表面的加工方法及加工路线该拨叉的加工表面为：ø15H8孔端面、拨叉脚的两侧面及内侧面、操纵槽、ø5H14孔。根据各加工表面的精度要求和

29、表面粗糙度要求，ø15H8孔的加工路线为钴镗铰；端面的加工方法为车；拨叉脚端面的加工路线为粗铣磨；拨叉脚内侧面的加工方法为铣削；操纵槽的加工方法为铣削；ø5H14孔的加工方法为钻削。3.4.2拟定加工工艺路线工艺路线方案一工序 车拨叉头端面，钻、镗、铰ø15H8孔，孔口倒角。工序 校正拨叉脚。工序 粗铣拨叉脚两端面。工序 铣拨叉脚内侧面。工序 铣操纵槽。工序 钻ø5H14孔。工序 去毛刺。工序 拨叉脚局部淬火。工序 校正拨叉脚。工序 磨拨叉脚两端面。工序 清洗。工序 检验。工艺路线方案二工序 车拨叉头端面。工序 钻、镗、铰ø15H8孔。工序&#

30、248;15H8孔口倒角。工序 校正拨叉脚。工序 粗铣拨叉脚两端面。工序 铣拨叉脚内侧面。工序 铣操纵槽。工序 钻ø5H14孔。工序 去毛刺。工序 拨叉脚局部淬火。工序 校正拨叉脚。工序 磨拨叉脚两端面。工序 清洗。工序 检验。工艺方案一斯按工序集中原则组织工序，ø15H8孔及端面需采用六角车床和专用夹具加工，优点是工艺路线短，ø15H8孔及端面的加工在一台机床上完成，减少工件装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。工艺路线方案二是按工序分散原则组织工序，拨叉头端面可在普通车床上用通用卡盘装夹加工

31、，ø15H8孔可在普通钻床上用钻模加工，孔口倒角在另一台车床上加工。优点是可以采用通用机床和通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且生产纲领已确定为大批生产，可以采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。综合上述两个工艺路线方案的优缺点，选择第一方案。3.5确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下表：工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度R工序1.车拨叉头端面2.5mm30mm12.5m2.钻ø15H8孔7ø14mm12.5m3.镗

32、8;15H8孔0.8mmø14.8mm6.3m4.铰ø15H8孔0.2mm15H812.5m5.倒孔口角1mm1mmX45°3.2m工序粗铣拨叉脚两端面3.2mm7.6mm12.5m工序铣拨叉脚内侧面3.5mm50H12mm12.5m工序铣操纵槽6.513mm12.5m工序钻ø5H14孔2.55H14mm12.5m工序磨拨叉脚两端面0.3mm7mm6.3m3.6选择机床设备和工艺装备根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所用的设备为：工序 C336-1回转式六角车床，YT15外圆车刀、ø14mm标准锥柄麻花钻、ø1

33、4.8YT15扩孔刀及ø15H8YT15锥柄机用铰刀，0200/0.02mm游标卡尺、钢直尺、ø15H8孔用塞规。工序 钳工台、校正工具。 工序 X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 X62W卧式铣床，YT15三面刃铣刀，专用夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 Z515钻床，ø5锥柄麻花钻，专用夹具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 钳工台，校正工具，0200/0.02mm游标卡尺。工序 M7130平面磨床，砂轮，专用工

34、具，0200/0.02mm游标卡尺。3.7确定切削用量机基本工时3.7.1工序工序 车拨叉头端面，钴、镗、钻ø15H8孔，孔口倒角加工条件：C336-1回转式六角车床，YT15外圆车刀,ø14mm标准锥柄麻花钻,ø14.8YT15扩孔刀及ø15H8YT15锥柄机用铰刀，专用夹具，柴油冷却。车拨叉头端面（a）确定被吃刀量 端面的中加工余量为2.5mm，一次走刀加工，a2.5mm。（b）确定进给量 根据切削用量简明手册表1.4，刀杆尺寸为20mm×20mm，a3mm以及工件直径为2050mm时，f0.30.4mm/r，查机械制造工艺设计简明手册表4

35、.2-3，根据机床的横向进给量取f0.39mm/r。（c）计算切削速度 根据切削用量简明手册表1.27、表1.28，C242，m0.2，x0.15，y0.35，修正系数，刀具寿命选T60min。V k126.8（m/min）（d）确定机床主轴转速n807.3（r/min）根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-2，与807.3r/min相近的机床转速为760r/min及1000r/min。现在选n760r/min，所以实际切削速度v119.38m/min。（e）计算基本时间 按机械制造工艺设计简明手册表6.2-1，。t0.091（min）钻ø15H8孔至ø14mm（a）确定进

36、给量 根据切削用量简明手册表2.7，0.37mm/r，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-3，根据机床实际纵进给量取mm/r。（b）选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明手册表2.12，取钻头后面的最大磨损量为0.08mm；耐用度T45min。（c）计算切削速度 根据切削用量简明手册表2.30及表2.31，z0.4，m0.2， ，。14.22（m/min）n323.3（r/min）根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-2，按机床实际转速选取r/min，实际切削速度（d）计算基本时间 根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5，取t扩ø15H8孔至ø14.8（a）确定进给量

37、 根据切削用量简明手册表2.10，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-3，根据机床实际纵进给量取。（b）确定切削速度 为减少辅助时间，参照钻孔取，。（c）计算基本时间 根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5，取t铰ø15H8孔确定进给量和切削速度 根据切削用量简明手册表2.25，计算得，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。计算基本时间 根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5，t倒ø15H8孔口角参照车端面，取，实际切削速度。3.7.2工序工序 粗铣拨叉脚两端面加工条件：X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，

38、刀盘直径125mm，宽12mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度a20mm，铣削深度 a3.2mm。确定每齿进给量 根据切削用量简明手册表3.5，每齿进给量。因工作刚性差，取。选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为1.2mm；耐用度T150mm。确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据切削用量简明手册表3.27，。根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-39，与323r/min相近得主轴转速为300r/min和375r/min，取，实际切削速度工作台每分钟进给量为计算基本时间根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-7，t3.7

39、.3工序工序 铣拨叉脚内侧面加工条件：X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽13mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度a20mm，铣削深度 a3.5mm。确定切削速度和工作台每分钟进给量 取，实际切削速度，工作台每分钟进给量，实际每齿进给量。计算基本时间 t3.7.4工序工序 铣操纵槽加工条件：X62W卧式铣床，两把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽13mm，齿数20，专用夹具，柴油冷却。确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度a12mm，铣削深度 a13mm。确定每齿进给量 取。确定切削速度和工作台每分钟进给量

40、根据切削用量简明手册表3.27，。根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-39，与513r/min相近得主轴转速，实际切削速度工作台每分钟进给量为，根据机械制造工艺设计简明手册表4.2-40，取X62W铣床与72mm/min相近的工作台进给量则实际的每齿进给量为。计算基本时间 t3.7.5工序工序 钻ø5H14孔加工条件：Z515钻床，ø5mm锥柄麻花钻，专用夹具。确定背吃刀量 由于孔径很小，宜采用手动进给。选择钻头磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明手册表2.12，取钻头后面最大磨损量为0.8mm；耐用度T15min。确定切削速度 根据切削用量简明手册表2.14、表2.7及表

41、2.13，按5类加工性暂定，差得，查机械制造工艺设计简明手册表4.2-18，按机床实际转速选取。实际切削速度。计算基本时间根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-5，取t3.7.6工序工序 磨拨叉脚两端面加工条件：M7130平面磨床，砂轮，专用夹具。选择砂轮 根据机械制造工艺设计简明手册第三章中磨料选择各表，选择WA46KVP350×40×127砂轮，即砂轮磨料为白刚玉，粒度为46#，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127（D×B×d）。选择切削用量 砂轮转速，工件速度，径向进给量。计算基本时间 根

42、据机械制造工艺设计简明手册表6.2-8，加工长度L71mm，10件一起加工，单面加工余量，系数，磨削一面得机动时间为t基本时间为 t3.8填写工艺文件按上述确定得工艺过程填写机械加工工艺过程卡片（附表）和机械加工工序卡片（附表附表，见PP）。4. 夹具设计4.1机床夹具设计原理机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里

43、涉及了三层关系：零件相 对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。4.1.1机床夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工

44、件可靠地夹紧。4.1.2机床夹具的分类 机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等，根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。4.1.3机床夹具的组成(1)定位元件(2)夹紧装置(3)对刀、引导元件或装置(4)连接元件(5)夹具体(6)其它元件及装置4.2定位基准 基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。

45、在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为基面。4.3工件在夹具中的定位4.3.1六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。4.3.2完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。4.3.3欠

46、定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。4.4夹具定位误差分析计算 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说， 刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定

47、位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。4.5夹具定位误差分析计算 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说， 刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量4.6常用的夹紧装置夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。4.6.1楔块夹紧装置楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。楔块夹紧装置特点:自锁性(自锁条件1+2)斜楔能改变夹紧作用力方向斜楔具有扩力作用,ip

48、=/p=1/tan2+tan(+1)夹紧行程小效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所以夹紧效率低)所以适用范围:多用与机动夹紧装置中夹紧力计算:=p/tan2+tan(+1) 其中p为原始力,为楔块升角,常数6度-10度1:工件与楔块的摩擦角 2:夹具体与楔块的摩擦角自锁条件:原始力P撤除后,楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁.1+2 ,一般取10-15度或更小传力系数:夹紧力与原始力之比称为传力系数.用ip表示ip=/p=1/tan2+tan(+1)楔块尺寸与材料:升角确定后,其工作长度应满足夹紧要求,其厚度保证热处理不变形,小头厚应为75mm.材料一般用20钢或20C

49、r,渗碳厚为0.8-1.2mm.HRC:56-62.Ra为1.6m.4.6.2螺旋夹紧装置螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于吧楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作.螺旋夹紧装置特点:结构简单,制造容易,夹紧可靠扩力比ip大,夹紧行程S不受限制夹紧动作慢,效率低应用场合:手动夹紧装置常采用.螺杆夹紧力计算:=PL/r中tan(+1)+r1tan2其中:P是原始力,L是原始力作用点到螺杆中心距离,r中是螺旋中经的一半,是螺旋升角,1螺母于螺杆的摩擦角,r1摩擦力矩计算半径,2工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角。自锁性能:因为楔块的自锁条件为11.5°-17°,而

50、螺旋夹紧装的螺旋升角(2°-4°)很小,所以自锁性很好.传力系数:ip=/p=PL/r中tan(+1)+r1tan2楔块的ip多位或多件夹紧:为了减小夹压的辅助时间和提高生产率,可采用多位或多件夹紧装置。压块的材料一般位45钢,HRC:43-48 螺杆的材料一般位45钢,HRC:33-384.6.3偏心夹紧装置偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形.（1）圆偏心夹紧力:=PL/tan(+1)+tan2其中L为手柄长度,支承轴中心(回转中心)到夹紧点距离1,2分别为偏心轮与支承轴及偏心轮与工件间的摩擦角.（2）传力系数ip:ip=L/tan(+1)+tan2,远小于螺旋夹紧的

51、ip（3）特点及应用场合:偏心夹紧与螺旋夹紧相比,夹紧行程小,夹紧力小,自锁能力差,但夹紧迅速,结构紧凑,所以常用与切削力不大,振动较小的的场合,常与其他夹紧元件联合使用.4.6.4定心夹紧结构定心夹紧结构是一种利用定位夹紧元件等速移动或弹性变形来保证工件准确定心或对中的装置.使工件的定位和夹紧过程同时完成,而定位元件与夹紧元件合二为一.4.5 机床夹具的基本要求和设计步骤机床夹具的基本要求和设计步骤4.5.1对机床夹具的基本要求对机床夹具的基本要求可总括为四个方面：稳定地保证工件的加工精度；提高机械加工的劳动生产率；结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；应能降低工件的制造成本。4.6夹具设

52、计的工作步骤研究原始资料，明确设计任务考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图绘制夹具总图确定并标注有关尺寸和夹具技术要求绘制夹具零件图4.7 问题的提出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。经过与李老师协商，决定设计第六道工序钻ø5H14孔的钻床夹具。ø5H14孔为销孔，用于圆锥销连接拨叉头和轴。本工序的加工要求为：孔径ø5H14（）mm，表面粗糙度为R12.5m，孔的轴线在操纵槽对称面上，对ø15H8轴线的位置度允差为0.2mm。本工序的加工条件为：Z515钻床，ø5标准麻花钻。工件上拨叉头端面、ø15H

53、8孔、操纵槽、拨叉脚内侧面均已加工。未淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为IT1112，表面粗糙度为R12.5m，在钻夹具上加工时应适当控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要应考虑要如何保证孔轴线与ø15H8孔轴线的位置要求。4.8夹具的设计4.8.1定位方案及定位元件的选择、设计定位方案的选择 根据工序加工要求，工件在夹具中的定位有两种方案可供选择。方案一：如图1所示，以ø15H8孔为主要定位基准，限制4个自由度，以操纵槽为止推基准，限制1个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制1个自由度。夹紧操纵槽。方案二：如图2所示，以

54、8;15H8孔为主要定位基准，限制4个自由度，ø15H8孔端面为止推基准，限制1个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制1个自由度。夹紧ø15H8的另一端面。方案一是按照基准重合原则确定的，不存在基准不重合误差，有利于保证加工精度，而且夹紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵消部分切削力，有利于提高夹紧刚性。缺点是，夹紧力过大容易引起定位元件变形。方案二是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。缺点是，不容易保证孔的轴线与操纵槽对称面重合，转头进给的轴向力完全由定位元件承受，会引起定位元件变形。本工序加工的ø

55、5H14孔是穿过ø15H8孔的通孔，在定位销上必须开一个直径大于ø5mm的径向孔，以便加工时转头通过定位销，而定位销的直径仅为ø15mm，开孔后定位销轴向的强度较小，定位销不宜承受夹紧力。另外转孔加工的切削力主要是转头进给的轴向力和钻削扭矩，沿工件轴向几乎没有切削力，所需要的夹紧力不大。综合考虑两个方案的优缺点，及本工序加工的具体情况，采用第一套方案。定位元件的设计 根据定位方案一，设计定位元件的结构如图3所示，ø15H8孔采用圆柱心轴定位，操纵槽采用圆偏心轮式的定心夹紧装置，拨叉脚内侧面采用圆柱挡销定位。圆柱心轴的直径及公差为ø15f7（）mm。定位误差计算 圆柱心轴与工件ø15H8孔的配合为ø15，影响位置度的定位误差为：此小于工件相应位置度公差的三分之一，即所以定位方案能够满足加工要求。4.8.2导向方案及导向元件的选择和设计导向方案选择 导向方案如图3所示。由于零件的生产类型为大批量生产，考虑钻套磨损后可