CA6140車床撥叉加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)-說(shuō)明書

1、目 錄摘要 1關(guān)鍵詞11前言 12 車床撥叉加工工藝規(guī)程的編制2 2.1 撥叉的工藝性分析及毛坯確定2 2.1.1 拔叉的工藝分析 2 2.1.2 確定生產(chǎn)類型3 2.1.3 確定零件毛坯3 2.2工藝路線的擬定42.2.1加工工藝過(guò)程42.2.2定位基準(zhǔn)的選擇4 2.2.3零件各加工面加工方法的選擇4 2.2.4加工工藝路線方案的比較52.3機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定82.4切削用量及時(shí)間定額的確定 9 2.4.1 切削用量的確定9 2.4.2 時(shí)間定額103 專用夾具的設(shè)計(jì)11 3.1鉆床夾具的設(shè)計(jì)11 3.1.1精度與批量分析11 3.1.2夾具裝配圖的繪制11 3.1.3夾具設(shè)

2、計(jì)方案的確定123.1.4夾緊力的計(jì)算 123.2銑床夾具的設(shè)計(jì)14 3.2.1精度與批量分析143.2.2夾具裝配圖的繪制14 3.2.3夾具設(shè)計(jì)方案的確定153.2.4夾緊力的計(jì)算153.2.5心軸強(qiáng)度的校核164結(jié)論17參考文獻(xiàn) 18致謝18附錄18摘 要：車床拔叉是屬于操縱控制系統(tǒng)中的一個(gè)零件，它主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)其變速機(jī)構(gòu)的換擋，實(shí)現(xiàn)機(jī)械速度的改變。本設(shè)計(jì)書是對(duì)該拔叉零件的加工工藝及其夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，其零件為鑄件，具有體積小，零件復(fù)雜的特點(diǎn)。根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量；最后擬定拔叉的工藝路線，制定相關(guān)工序的定位夾緊方案，畫出夾具裝配圖。關(guān)鍵詞：加工工

3、藝、夾具設(shè)計(jì)、拔叉零件、定位、夾緊Student: Zeng shuangchengTutor: Chen zhiliang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha ) Abstract: Lathe fork is a component that belongs to the control system. It is mainly used to shift the gears mechanisms, realizing the speed change of the m

4、echanical. The purpose of this paper is to design the processing technology of the fork and its fixture. Lathe fork is a casting which is complex and small. According to its properties and the roughness of every end, the blank size and the machining allowance are determined. Finally, The processing

5、routes of the fork and the positioned clamping program of some relevant parts are formulated , the assembly drawing of the fixture is also drawn . Key words: Processing technology; Fixture design； Fork parts; Fixed position; Clamp1 前言CA6140車床撥叉,它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的2

6、5孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的60半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過(guò)上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。而生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)體現(xiàn)。工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。機(jī)械產(chǎn)品的用途和零件的結(jié)構(gòu)各異，其制造工藝所依據(jù)的原理、方法及步驟卻有類似之處。制訂工藝規(guī)程就是設(shè)計(jì)零件加工的工藝路線，確定各工序的具體加工內(nèi)容，如切削用量、工時(shí)定額及所采用的設(shè)備，或是設(shè)計(jì)一臺(tái)產(chǎn)品的完整裝配工藝。另外，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，勞動(dòng)生產(chǎn)率，生產(chǎn)成本與機(jī)械制造工藝方案關(guān)系密切。在實(shí)際生產(chǎn)中，同一零件可用多個(gè)工藝方案來(lái)完成；不同的工藝方案，使加工的質(zhì)量、加工的難易程度、

7、生產(chǎn)率及加工成本也有很大差別。對(duì)工藝問(wèn)題的正確分析，在高質(zhì)量、高效率、低成本的目標(biāo)下，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的工藝過(guò)程方案，正確地分析解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。夾具對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，縮短產(chǎn)品試制周期等都具有重要意義。2 車床撥叉加工工藝規(guī)程的編制2.1 撥叉的工藝分析及毛坯確定2.1.1 撥叉的工藝分析本次設(shè)計(jì)的車床撥叉零件毛坯如圖1所示，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換擋作用，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩

8、的作用。撥叉是一個(gè)很重要的零件，其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，且主軸孔的精度要求較高，主軸孔與底平面，加工槽有垂直度的公差要求。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工是非常關(guān)鍵和重要的。下面對(duì)各加工部位進(jìn)行詳細(xì)闡述：（1）以25mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：25H7mm的孔，以及42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7mm通孔。（2）以60mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：60H12mm的孔，以及60H12mm的兩個(gè)端面。主要是60H12mm的孔。（3）銑16H11的槽這

9、一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽兩側(cè)面。（4）以M221.5螺紋孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：M221.5的螺紋孔，長(zhǎng)度為32mm的端面。主要加工表面為M221.5螺紋孔。（5）這幾組加工表面之間有著一定的位置要求1)60H12mm孔端面與25H7mm孔垂直度公差為0.1mm。2)16H11mm的槽與25H7mm的孔垂直度公差為0.08mm。2.1.2 確定生產(chǎn)類型車床撥叉是一種輔助零件，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔作用，通過(guò)撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合。已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：工序的安排采用分散原則；

10、加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝；工藝手段選擇以常規(guī)工藝為主，新工藝為輔的原則。2.1.3 確定零件毛坯由零件要求可知，零件的材料為HT200，考慮到本零件在具體工作的受力情況，我們選擇砂型鑄造，足以滿足要求，又因?yàn)榱慵侵信可a(chǎn)，所以選擇砂型鑄造是提高效率節(jié)省成本的最佳方法。車床拔叉，零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，灰鑄鐵的機(jī)械加工余量按JZ67-62規(guī)定了灰鑄鐵鑄件的三種精度等級(jí)和相應(yīng)的鑄件機(jī)械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在中批量生產(chǎn)的鑄件，采用2級(jí)精度鑄件，查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)5單邊余量一般在1-4mm之間。毛坯圖如下圖1所示：圖1 毛坯圖Fig

11、 l Blank drawing2.2 工藝路線的擬定2.2.1 加工工藝過(guò)程由以上分析可知，該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于撥叉來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技術(shù)條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關(guān)系精度要求都不是很高，這樣對(duì)加工要求也就不是很高。一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔

12、相成的。對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)撥叉的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格較低的機(jī)床。2.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，選

13、擇主軸孔兩端面，螺紋孔端面，大頭端半圓兩端面作為粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合的原則，盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。先選擇銑好的凹槽端面和半精銑大頭端半圓面作為鉆主軸孔的精基準(zhǔn)；根據(jù)精基準(zhǔn)互為基準(zhǔn)和自為基準(zhǔn)的原則，在后續(xù)的加工過(guò)程中，選擇表面質(zhì)量高的作為精基準(zhǔn)，這樣可以有效的減小定位誤差。 2.2.3 零件各加工面的加工方法的選擇分析毛坯圖1，可以知道零件需要加工的有：平面、孔、槽和內(nèi)圓弧。在加工開始之前，要進(jìn)行必要的清洗熱處理工序，以改變毛坯的切削性能。根據(jù)工序順序的安排中，先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面；先加工平面，后加工孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先

14、安排粗加工工序，后安排精加工工序的原則，所以選擇先加工零件基準(zhǔn)面，再加工零件主軸孔，再加工凹槽，最后攻螺紋孔。在選擇加工方法時(shí)，應(yīng)該考慮所選加工方法能否滿足其精度要求以及零件材料的可加工性能如何，還應(yīng)該考慮生產(chǎn)率和工廠現(xiàn)有設(shè)備情況。由于零件材料為HT200，宜采用切削加工，而不宜采用磨削加工，因而，在安排工序過(guò)程中應(yīng)盡量少安排磨削加工。在選擇加工路線時(shí)，根據(jù)零件的工作環(huán)境和精度要求，可以不必經(jīng)過(guò)精密或高精密加工即可。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，其加工方法選擇如下：（1）主軸兩端面：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為銑削。（2）螺紋端面：加工后零件達(dá)

15、到的要求，公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為銑削。（3）凹槽端面：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為6.3，采用的加工方法為銑削。（4）主軸孔：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為1.6，采用的加工方法為鉆擴(kuò)粗鉸精鉸。（5）凹槽：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑半精銑。（6）大頭端半圓兩端面：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑半精銑。（7）大頭端半圓面：加工后零件達(dá)到的要求，公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為3.2，采用的加工方法為粗銑半精銑。（8

16、）螺紋孔：采用的加工方法為鉆孔攻螺紋。選擇上述加工路線的好處是：由于零件是中批量生產(chǎn)，因此工序分散對(duì)于提高零件精度和生產(chǎn)效率都起著很大的作用。若選用工序集中，其優(yōu)點(diǎn)是工作適應(yīng)性強(qiáng)，轉(zhuǎn)產(chǎn)相對(duì)容易，但設(shè)備昂貴。2.2.4 加工工藝路線方案的比較工藝路線方案一：工序10：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸主軸孔、大頭端孔工序20：銑主軸孔、大頭端孔下端面工序30：銑主軸孔上端面工序40：銑大頭端孔上端面工序50：切斷工序60：銑螺紋孔端面工序70：鉆22孔工序80：攻M221.5螺紋工序90：銑槽所在的端面工序100：粗銑、半精銑16H11的槽工序110：檢查上面的工序加工不太合理，因?yàn)橛山?jīng)驗(yàn)告訴我們大多數(shù)都應(yīng)該先銑

17、平面再加工孔，那樣會(huì)更能容易滿足零件的加工要求，效率不高，但同時(shí)鉆兩個(gè)孔，對(duì)設(shè)備有一定要求。且看另一個(gè)方案。工藝路線方案二：工序10：銑主軸孔上端面工序20：銑主軸孔下端面工序30：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸主軸孔工序40：擴(kuò)、鉸大頭端孔工序50：粗、半精銑大頭端孔上端面工序60：粗、半精銑大頭端孔下端面工序70：切斷工序80：銑螺紋孔端面工序90：鉆22孔工序100：攻M221.5螺紋工序110：銑槽所在的端面工序120：粗、半精銑16H11的槽工序130：檢查上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)，但是把主軸孔和大頭端孔的上下兩端面分開來(lái)銑，定位比較麻煩，再看另一方案。工藝路線方案三：工序10：銑主軸孔上端面工

18、序20：銑主軸孔下端面工序30：鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸主軸孔工序40：擴(kuò)、鉸大頭端孔工序50：粗、半精銑大頭端孔上端面工序60：粗、半精銑大頭端孔下端面工序70：銑螺紋孔端面工序80：鉆22孔工序90：攻M221.5螺紋工序100：銑槽所在的端面工序110：粗、半精銑16H11的槽工序120：切斷工序130：檢查此方案仍有先鉆孔再銑平面的不足，所以這個(gè)方案仍不是最好的工藝路線綜合考慮以上各方案的各不足因素，得到以下的工藝路線。工藝路線方案四：工序10：清砂工序20：退火工序30：銑主軸孔兩端面工序40：鉆工藝孔工序50：銑螺紋孔端面工序60：銑凹槽端面工序70：粗銑凹槽工序80：粗銑大頭端半圓兩端面

19、工序90：粗銑大頭端半圓面工序100：半精銑大頭端半圓兩端面工序110：半精銑大頭端半圓面工序120：鉆主軸孔工序130：擴(kuò)主軸孔工序140：粗鉸主軸孔工序150：鉆螺紋孔工序160：半精銑凹槽工序170：精鉸主軸孔工序180：攻螺紋孔工序190：清洗工序200：時(shí)效處理工序210：檢查，入庫(kù)此方案符合大批量生產(chǎn)的工序分散原則，對(duì)于提高零件精度和生產(chǎn)效率都起著很大的作用。零件加工完成后，應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理，以減小切削加工時(shí)產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力影響。由于零件在整個(gè)工作過(guò)程中受力不大，且許多面根本不參與工作，所以，不必安排淬火等其他特殊的熱處理工藝，以節(jié)省工作時(shí)間和提高生產(chǎn)效率。2.3 機(jī)械加工余量、工

20、序尺寸及公差的確定根據(jù)工藝規(guī)程，加工主軸孔時(shí)分為鉆，擴(kuò)，粗鉸，精鉸。鉆削加工時(shí)為實(shí)體，則毛坯的余量就是鉆頭的直徑，通過(guò)查表選擇鉆頭直徑為23，查表分別可得各工序加工余量、工序間尺寸及公差，見表1：表1 加工孔的工序余量及公差Table 1 Processing hole working procedure remainder and common difference工序名稱 工序余量 工序間精度 表面粗糙度 工序間尺寸 尺寸、公差 （mm） （mm） (um) （mm） (mm)粗鉸、精鉸 0.2 H7 Ra1.6 25 250.0210擴(kuò) 1.8 H8 Ra3.2 24.8 24.80.2

21、0鉆削 23 H11 Ra12.5 23 230.130毛坯 實(shí)體加工槽時(shí)同樣也是毛坯為實(shí)體，所以毛坯的加工余量就是銑刀的寬度，通過(guò)查表分別可得下面的各工序的加工余量、工序尺寸及其公差，見表2：表2 加工槽的工序余量及公差Table 2 Processing the trough the working procedure remainder and common difference工序名稱 工序余量 工序間精度 表面粗糙度 工序間尺寸 尺寸、公差 （mm） （mm） (um) （mm） (mm)半精銑 1 H11 Ra3.2 16 160。130粗銑 15 H12 Ra12.5 15 15

22、0。30毛坯 實(shí)體在銑削加工半圓面時(shí)，由于其本身的經(jīng)濟(jì)精度要求不是很高，所以選擇的加工余量相對(duì)也就較大，具體選擇見下表3：表3 加工半圓的工序余量及公差Table 3 Processing semicircle working procedure remainder and common difference工序名稱 工序余量 工序間精度 表面粗糙度 工序間尺寸 尺寸、公差 （mm） （mm） (um) （mm） (mm)半精銑 1 H12 Ra3.2 60 600.30粗銑 4 H12 Ra12.5 59 590。30毛坯 2 Ra25 55 552.4 切削用量及時(shí)間定額的確定2.4.1

23、切削用量的確定在保證加工質(zhì)量的前提下，為了充分利用刀具和機(jī)床的性能，獲得高生產(chǎn)效率和低加工成本的切削用量三要素的最佳組合，切削用量的選擇得合理。而在選擇合理切削用量時(shí)，必須考慮加工性質(zhì)。由于粗加工和精加工要完成的加工任務(wù)和追求的目標(biāo)不同，因而切削用量選擇的基本原則也不完全相同。粗加工時(shí)高生產(chǎn)效率是追求的基本目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)常用單件機(jī)動(dòng)工時(shí)最少或單位時(shí)間切除金屬體積最多來(lái)表示。而精加工時(shí)切削用量的選擇首先要保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)兼顧必要的刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。切削用量有三要素，即背吃刀量切削深度ap、進(jìn)給量f 和切削速度vc。因此，選擇切削用量時(shí)，就是要確定具體工序的背吃刀量ap、進(jìn)給量f

24、 和切削速度vc。根據(jù)切削用量的選擇原則和工藝規(guī)程的編制中刀具的選擇，通過(guò)查表，選擇各工序的切削用量的確定參數(shù)如下：工序30、50、60：每齒進(jìn)給量sz=0.1,銑削速度v=41，切削深度t=3;工序40：n=534, s=0.2, v=40.3；工序70：每齒進(jìn)給量sz=0.1，銑削速度v=42, 切削深度t=3.0工序80：每齒進(jìn)給量sz=0.05，銑削速度v=215, 切削深度t=3.0工序90：每齒進(jìn)給量sz=0.1，銑削速度v=42, 切削深度t=1.0工序100：每齒進(jìn)給量sz=0.05，銑削速度v=215, 切削深度t=1.0工序110：140：轉(zhuǎn)速n=575，進(jìn)給量s=0.18

25、，切削速度v=43.3；工序120：進(jìn)給量s=0.1，切削深度t=2.0工序130：進(jìn)給量s=0.1，切削深度t=0.5工序150：每齒進(jìn)給量sz=0.08，銑削速度v=102,切削深度t=5.0工序160：每齒進(jìn)給量sz=0.08，銑削速度v=102,切削深度t=3.0工序170：進(jìn)給量s=0.1，切削深度t=0.5工序180：每齒進(jìn)給量sz=0.6， 切削深度t=20.3根據(jù)以上各參數(shù)，通過(guò)計(jì)算或查表，選擇各道工序的切削用量如下：工序30、50、60、160、100、70、80的切削用量為3mm；工序40的切削用量為8mm工序90、100的切削用量為1mm工序120的切削用量為2mm工序1

26、70的切削用量為0.5mm工序180的切削用量為1.5mm2.4.2 時(shí)間定額時(shí)間定額是工藝堆積的重要組成部分，需要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)條件和情況來(lái)制定，以免產(chǎn)生不良后果。如果時(shí)間定額定得過(guò)緊，容易誘發(fā)忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會(huì)影響工人的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極行；若時(shí)間定額定得過(guò)松，就起不到指導(dǎo)生產(chǎn)和促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的積極作用。因此，合理的制定時(shí)間定額對(duì)保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本都十分重要。時(shí)間定額的組成包括以下五個(gè)部分，基本時(shí)間t基、輔助時(shí)間t輔、布置工作地時(shí)間t布置、休息時(shí)間t休及準(zhǔn)備于終結(jié)時(shí)間t準(zhǔn)終，基本時(shí)間t基 和 輔助時(shí)間t輔為操作時(shí)間。在計(jì)算時(shí)間定額時(shí)先計(jì)算單件時(shí)間和單件工時(shí)

27、定額。單件時(shí)間： T單件 = t基 + t輔 + t布置 + t休 (1) 單件工時(shí)定額： T定額 = T單件 + T準(zhǔn)終/n (2)由于此零件在生產(chǎn)過(guò)程中是大量生產(chǎn)，所以T準(zhǔn)終/n可忽略即： T定額 = T單件 (3)由于零件加工過(guò)程中，包括了16道工序，其中包括鉆、鏜。銑和攻螺紋，查手冊(cè)可得如下公式：鉆工藝孔：t基1 = (l + l1) / sn (4)鉆主軸孔時(shí)：t基2 = (l + l1+ l2) / sn t = D / 2 (5)鏜孔時(shí)： t基3 = Li / sn 式中 L = l + l1+ l2+ l3 (6)銑削加工時(shí)：t基4 = (l + l1+ l2) i / sM

28、(7)以上式中，i = Z / ap (8)D 孔的直徑（毫米）；L工作臺(tái)的行程長(zhǎng)度（毫米）；l加工長(zhǎng)度（毫米）；l1切入長(zhǎng)度（毫米）；l2超出長(zhǎng)度（毫米）；l3附加長(zhǎng)度（毫米），單件小批生產(chǎn)條件下的試刀長(zhǎng)度；s主軸每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量（轉(zhuǎn)/分）；sM工作臺(tái)的進(jìn)給量（毫米/分）；n刀具或零件每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分）； i進(jìn)給次數(shù)； Z加工余量（毫米）； ap背吃刀量（毫米）；根據(jù)各工序的前面給定加工情況，選擇相應(yīng)的值，算出每道工序的基本時(shí)間，計(jì)算得總的基本時(shí)間t基為72min，選擇每道工序的輔助時(shí)間為1min，則可得總的輔助時(shí)間t輔為16min。布置工作地時(shí)間t布置按操作時(shí)間的4%來(lái)計(jì)算，休息時(shí)間t休按

29、操作時(shí)間的2%來(lái)計(jì)算，則可以算出單件時(shí)間為： T單件 = t基 + t輔 + t布置 + t休 =93.28 min取整數(shù)則T單件 = 94 分鐘，則可得時(shí)間定額T定額為94分鐘。3 專用夾具的設(shè)計(jì)3.1 鉆床夾具的設(shè)計(jì)3.1.1 精度與批量分析本工序有一定位置精度要求，屬于批量生產(chǎn)，使用夾具加工是適當(dāng)?shù)?。但考慮到生產(chǎn)批量不是很大，又因?yàn)橛汕懊娴墓に嚵鞒淘O(shè)計(jì)中已經(jīng)知道，零件的主要作用是撥動(dòng)齒輪改變傳動(dòng)比，所以為了節(jié)省工時(shí)及減少夾具制造成本，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單。3.1.2 夾具裝配圖的繪制圖2 鉆床夾具裝配圖Fig 2 Assembly drawing of the drilling fix

30、ture3.1.3 夾具設(shè)計(jì)方案的確定要確定夾具結(jié)構(gòu)，先必須確定定位方案，并選擇定位元件。由于本工序加工要求保證的位置精度主要是孔本身的精度25H7孔內(nèi)表面粗糙度為1.6um。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)以凹槽端面，大頭端半圓面作為定位面比較合適。此時(shí)理論上應(yīng)限制的自由度為5個(gè)，故采用心軸，擋板定位；用菱形銷以及螺母，墊圈夾緊。由于本工序加工精度高，又為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，所以采用快換鉆套，又考慮到要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能保證精度，采用固定式鉆模板。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，理論上的夾緊方式使夾緊力作用在主要定位面上，而在本設(shè)計(jì)中夾緊需要較大，所以選擇螺母與心軸，墊圈鎖緊以及菱形銷配合的夾緊機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠鋳A緊行程不受限制

31、，而且增力比較大，菱形銷夾緊機(jī)構(gòu)裝有快撤螺旋夾緊裝置，所以便于工件快速裝卸。夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)全盤考慮，使上述各部分通過(guò)夾具體能有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的夾具。此外，還應(yīng)考慮夾具與機(jī)床的連接，因?yàn)槭窃趽u臂鉆床上使用，夾具體可固定安裝在工作臺(tái)上。3.1.4 夾緊力的計(jì)算在工件定位夾緊以后，必須選擇合理的夾緊力大小，若夾緊力不足，會(huì)使工件在切削過(guò)程中產(chǎn)生位移并容易引起振動(dòng)，而夾緊力過(guò)大，又會(huì)造成工件或夾具不應(yīng)有的變形或表面損傷，因此，應(yīng)對(duì)所需的夾緊力進(jìn)行估算。切削力的確定：此工序?yàn)榧庸ぶ鬏S孔，其中，在工件夾緊后，工件夾緊力方向與切削力方向垂直，所以所需的夾緊力較大，在加工過(guò)程中，工件需要克服的切削

32、力額工件自身的重力，只能靠摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)5可知，鉆削軸向力大小為：P = 81.2Ds0.7 (8)D孔徑（毫米） s進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）通過(guò)前面工藝的編制可知D = 25 s = 0.8 計(jì)算可得P = 1736公斤力Fj = 2M / d2tg(a + 6035) 式中： M =31 Ds0.8 (9)D孔徑（毫米）Fj夾緊力（公斤力）M作用扭矩（公斤力*毫米）d2螺紋中徑（毫米）a螺紋升角d2 = 20 a = 4.50 D = 25 s =0.8 計(jì)算可得夾緊力W = 1796公斤力計(jì)算作用在扳手上的力：查機(jī)械制造工藝學(xué)1可知：FJ = FS L / 0.5 d

33、o tg(a + 1) + r tg 2 (10)FJ 沿螺旋軸線作用的夾緊力（N）FS 作用在扳手上的力（N）L作用的力臂（mm）do 螺紋中徑（mm） a 螺紋升角（ o ）1 螺紋副的當(dāng)量摩擦角（ o ）2 螺母端部與壓塊的摩擦角（ o ）r 螺母端部的壓塊的當(dāng)量半徑（mm）由于螺釘?shù)穆菁y形狀為三角螺紋，所以1 = arctg(1.15tg 1),其中1為摩擦角，且1 = arctg ( u ) 選取L = 20 mm再通過(guò)查表可得， do = 20 mm = 0.2 m a =4.5o 2 = 0o r = 0 mm查表選取u = 0.15 則可計(jì)算得1= 9.790 ,又根據(jù)夾具受力

34、的情況，可知： u FJ P + GG工件自重（N）由于工件相比夾具來(lái)說(shuō)比較小，這里將工件自重忽略。將以上數(shù)值代入式中，可以得FS = 1485.6N則作用在扳手上的力（當(dāng)力臂L為20mm時(shí)）FS應(yīng)大于1474N才能保證工件在加工過(guò)程中不發(fā)生移動(dòng)。3.2 銑床夾具的設(shè)計(jì)3.2.1 精度與批量分析本工序是銑凹槽，其零件本身有一定的位置精度要求，但精度不高（IT11），零件屬于批量生產(chǎn)，所以使用夾具加工是適當(dāng)?shù)?，而且通過(guò)零件工作原理，可以知道凹槽是零件工作的主要表面，零件是以本工序加工的槽來(lái)?yè)艽螨X輪改變傳動(dòng)比的。凹槽的中心線與主軸孔有垂直度要求。同樣，零件生產(chǎn)批量也不是很大，所以應(yīng)將夾具簡(jiǎn)單化，以

35、節(jié)省工時(shí)和減少夾具制造成本。3.2.2 夾具裝配圖的繪制圖3 銑床夾具裝配圖Fig 3 Assembly drawing of the milling fixture3.2.3 夾具設(shè)計(jì)方案的確定在夾具結(jié)構(gòu)的確定時(shí)，應(yīng)先確定零件定位，并選擇定位元件，由于槽的中心線與上一道工序加工中心有垂直度要求，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，則選取心軸定位比較合適，但此時(shí)限制的自由度為5個(gè)，而且還有一個(gè)重要的自由度沒有限制，無(wú)法滿足零件精度要求，因此，根據(jù)零件此時(shí)的結(jié)構(gòu)，選擇一菱形銷將零件完全定位。由于本工序切削深度較深，一次裝夾完成后，要分幾次走刀才能達(dá)到零件深度要求，由于刀具安裝不可能一次安裝既可保證零件尺寸，所以，

36、夾具應(yīng)具備對(duì)刀元件，根據(jù)所加工零件的形狀為槽，選擇直角對(duì)刀塊。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，理論上的夾緊方式應(yīng)使夾緊力作用在主要定位面上，采用心軸定位，夾緊力與方向一致，由于零件批量不是很大，所以，為了簡(jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)，仍然采用螺紋夾緊，而且可以直接在心軸上作出一段螺紋，并用螺母和開口墊圈鎖緊。由于銑削加工的切削力較大，又是斷續(xù)切削，加工中易引起振動(dòng)，因此。其夾具體要承受較大的切削力，夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)全盤考慮，使上述各部分能有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的夾具，此外，還應(yīng)考慮夾具與機(jī)床的聯(lián)接。 3.2.4 夾緊力的計(jì)算銑床夾具與鉆床夾具的夾緊方式大致相同，但采用心軸定位，銑削時(shí)受到水平和垂直的二個(gè)力，而且心軸定位

37、在平面內(nèi)，切削力主要靠心軸的剛度來(lái)克服，在這里夾緊力起的主要作用是防止工件在心軸上的移動(dòng)。查表得夾緊力公式1：Fj = 2M / d2tg(a + 6035) 式中：M = 31Ds0.8D孔徑（毫米）M作用扭矩（公斤力*毫米）d2螺紋中徑（毫米）a螺紋升角s進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）d2 = 16 a = 4.50 D = 16 s =0.8 計(jì)算可得夾緊力W = 587公斤力本夾具采用的也是螺紋夾緊機(jī)構(gòu)，查表夾緊力公式1為：FJ = FS L / 0.5 do tg(a + 1) + r tg 2FJ 沿螺旋軸線作用的夾緊力（N）FS 作用在扳手上的力（N）L作用的力臂（mm）do 螺紋中徑（mm

38、） a 螺紋升角（ o ）1 螺紋副的當(dāng)量摩擦角（ o ）2 螺母端部與壓塊的摩擦角（ o ）r 螺母端部的壓塊的當(dāng)量半徑（mm）由于螺釘?shù)穆菁y形狀為三角螺紋，所以1 = arctg(1.15tg 1),其中1為摩擦角，且1 = arctg ( u )通過(guò)查表可得： do = 16 mm a =4.5o 2 = 0o r = 0 mm查表選取u = 0.1 則可計(jì)算得1= 6.560將以上數(shù)值代入式中，可以得FS = 526N3.2.5 心軸的強(qiáng)度校核在銑床夾具上，心軸起到定位和夾緊的作用，為了保證銑凹槽的精度，需對(duì)心軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核。由銑床夾具裝配圖可知，心軸主要承受彎矩的作用，分別按水平和

39、垂直面上的彎矩計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按下式計(jì)算總彎矩：M = (11） = FH D/2 （12） = FV D/2 （13）已知軸的彎矩后,可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩大而軸徑可能不足的截面）做彎矩合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力ca = （14）通常由彎矩所產(chǎn)生所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)a,則計(jì)算應(yīng)力為ca = （15）式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜態(tài)時(shí)，取a 0.3，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a 0.6，若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，則取a 1.對(duì)

40、于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為= M/W,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=T/WT =T/2W，將和代入式（14），則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為ca = /W -1 （16）式中：ca 軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa； M 軸所受的彎矩，N .mm T 軸所受的彎矩，N .mm W 軸的抗彎截面系數(shù)，mm3,計(jì)算公式如下：W = /320.1d3 , WT = /160.2d3 , （17） -1對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按表（15-1）9選用，查得其值極限為275MPa，即-1=275MPa，由于心軸工作時(shí)只承受彎矩而不承受扭矩，所以在應(yīng)用式（16）時(shí)，應(yīng)取T = 0。故ca = M / W ,代入數(shù)值得ca = 215.37，由此可知ca-1，因此心軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)的要求。4 結(jié)論從去年開始弄畢業(yè)設(shè)計(jì)至今日，設(shè)計(jì)基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵?/p>