機床羊角撥叉加工工藝及孔加工夾具設計

42/44網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)論文（設計）題目：機床“羊角”撥叉加工工藝及孔加工夾具設計學習中心：廣東江門奧鵬學習中心層次：?？破瘘c本科專業(yè)：機械設計制造及其自動化年級：2009年秋季學號：091182411014學生：羅禮勝指導教師：王爽完成日期：2011年9月17日內(nèi)容摘要本論文完成了對機床“羊角”撥叉加工工藝及孔加工夾具的設計。本論文完成了對機床“羊角”撥叉加工工藝及鉆孔夾具的設計。在設計的前一部分，要緊進行工藝卡的填寫，流程如下：首先是分析零件差不多特征；其次依照前面的分析來選擇毛坯；再次設計工藝規(guī)程：包括制定工藝路線，選擇基準面等；然后進行工序設計，即選擇機床，確定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，切削用量待參數(shù)；最后編制工藝文件。第二時期，進行夾具設計。縱觀整條工藝路線，結(jié)合難易程度和夾具本身的特色，選定孔加工工序進行夾具的總體裝配和夾具體的設計。首先，結(jié)合零件在該工序中需要達到的各項技術(shù)要求，初步擬定工件的定位、夾緊方案；然后，依照夾具設計原則以及夾緊力和夾緊點的確定原則進行局部零部件和夾具體的設計；最后，校核該夾具的精度。關鍵詞：羊角撥叉；機械加工；工藝；工藝卡；切削；夾具設計

目錄內(nèi)容摘要 1引言 31.1羊角撥叉的功用 41.2設計任務 42零件工藝規(guī)程設計 52.1產(chǎn)量的確定 52.1.1生產(chǎn)類型的確定 52.1.2日生產(chǎn)量的確定 52.2毛坯的選擇及毛坯圖的繪制 62.2.1毛坯的選擇 62.2.2毛坯-零件綜合圖的繪制方法 62.3定位基準的分析與選擇 62.3.1基準的概念 72.3.2基準選擇原則 82.3.3定位基準的選擇 92.4工藝路線的制定 102.5工藝卡的填寫 143夾具設計 203.1夾具的整體設計 203.1.1夾具設計分析 203.1.2夾具結(jié)構(gòu)方案的確定 223.1.3夾具的具體設計 243.2夾具的裝配 253.3夾具的經(jīng)濟性分析 26結(jié)論 28參考文獻 29引言機械設計制造及其夾具設計是我們?nèi)跁灤┤晁鶎W的知識，將理論與實踐相結(jié)合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們立即走向自己的工作崗位打下良好的基礎。機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產(chǎn)重要的技術(shù)性文件。它直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，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題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相關于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持那個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著專門重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采納專用夾具。而本次關于撥叉加工工藝及夾具設計的要緊任務是：1．完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定；2．完成銑削切斷的專用夾具設計。通過對撥叉零件的初步分析，了解其零件的要緊特點，加工難易程度，要緊加工面和加工粗、精基準，從而制定出撥叉加工工藝規(guī)程；關于專用夾具的設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再依照切削力的大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。

1設計任務講明1.1羊角撥叉的功用設計機床羊角撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及其機床夾具。撥叉是一種輔助零件，通過撥叉操縱滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉能夠操縱滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達到換檔的目的。該零件圖紙如下：圖1.1機床羊角撥叉零件圖1.2設計任務本次設計任務需完成毛坯選擇、編排加工工藝、工裝夾具設計、撰寫產(chǎn)品講明書，以及圖紙繪制等工作，圖紙講明如下：1．毛坯—零件綜合圖 1張2．工藝過程卡片 1套3．夾具裝配圖 1張4．夾具體零件圖 1張5．講明書 1份2零件工藝規(guī)程設計2.1產(chǎn)量的確定2.1.1生產(chǎn)類型的確定表2.1生產(chǎn)類型的劃分生產(chǎn)類型同類零件的年產(chǎn)量/件重型零件（質(zhì)量>2000kg中型零件（質(zhì)量100～2000kg）小型零件（質(zhì)量<100kg單件生產(chǎn)5以下10以下100以下成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)5～10010～200100～500中批生產(chǎn)100～300200～500500～5000大批生產(chǎn)300～1000500～50005000～50000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上已知零件質(zhì)量m約為2.2kg，由表2.2.1.2日生產(chǎn)量的確定零件的年產(chǎn)綱領（件/年）：N=2000件/年每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）：n=1備品率：a=2%廢品率：b=2%1．年產(chǎn)量Q=N×n×(1+a)×(1+b)=2081（件）2．年工作日D=365-1×52-7×2=299（天）3．日產(chǎn)量q=Q/D=7（件/天）通過計算可得知日該撥叉的日生產(chǎn)量為7件。2.2毛坯的選擇及毛坯圖的繪制2.2.1毛坯的選擇按照零件圖紙的設計要求，該零件毛坯的材料為HT200，毛坯種類為鑄件?？紤]到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產(chǎn)要求。零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，因內(nèi)孔專門小，因此無法鑄出。毛坯選擇的技術(shù)要求為：20D6孔與2-14D4孔中心線在水平方向的不平行度不大于0.1/150；20D6孔中心線對5D4鉆槽不平行度不大于0.07/100；5D4鉆槽對20D6孔中心線的偏移不大于0.08。2.2.2毛坯-零件綜合圖的繪制方法在選定毛坯和確定了毛坯的機械加工余量后，便可繪制毛坯-零件綜合圖。綜合圖的繪制方法是：1．以實線表示毛坯表面的輪廓、以點劃線畫出零件的輪廓；在剖面圖上用交叉線表示加工余量，加工余量為3～5mm2．標注毛坯尺寸和公差，毛坯的差不多尺寸包括機械加工的余量在內(nèi)，毛坯的尺寸公差參照有關資料。3．標注機械加工的粗基準符號和有關技術(shù)要求。毛坯尺寸是依照工藝規(guī)程，機械加工各工序的加工余量與毛坯制造方法能到的精度決定的，因此毛坯圖繪制和工藝規(guī)程的制訂是反復交叉進行的。依照以上繪制方法，用AutoCAD軟件畫出毛坯-零件綜合圖，如圖2.1所示。2.3定位基準的分析與選擇在制定零件加工工藝規(guī)程時，正確選擇定位基準對保證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順序都有重要的阻礙。圖2.1機床羊角撥叉零件毛坯圖2.3.1基準的概念零件上用以確定其它點、線、面的位置所依據(jù)的那些點、線、面稱為基準。依照其功用的不同，可分為設計基準、工藝基準兩大類。在零件圖上用以確定其它點、線、面的基準，稱為設計基準。而零件在加工、測量、裝配等工藝過程中使用的基準統(tǒng)稱工藝基準。工藝基準又可分為：1．裝配基準，在零件或部件裝配時用以確定它在機器中相對位置的基準。2．測量基準，用以測量工件已加工表面所依據(jù)的基準。例如以內(nèi)孔定位用百（千）分表測量外圓表面的徑向跳動，則內(nèi)孔確實是測量外圓表面徑向跳動的測量基準。3．工序基準，在工序圖中用以確定被加工表面位置所依據(jù)的基準。所標注的加工面的位置尺寸稱工序尺寸。工序基準也能夠看作工序圖中的設計基準。4．定位基準，用以確定工件在機床上或夾具中正確位置所依據(jù)的基準。如軸類零件的中心孔確實是車、磨工序的定位基準。作為基準的點、線、面有時在工件上并不一定實際存在（如孔和軸的軸線、某兩面之間的對稱中心面等），在定位時是通過有關具體表面起定位作用的，這些表面稱定位基面。例如在車床上用頂尖撥盤安裝一根長軸，實際的定位表面（基面）是頂尖的錐面，但它體現(xiàn)的定位基準是這根長軸的軸線。因此，選擇定位基準，實際上既選擇恰當?shù)亩ㄎ换妗?.3.2基準選擇原則選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應當滿足以下要求：1．粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。假如工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。2．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。如此就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。3．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。如此能夠保證該面有足夠的加工余量。4．應盡可能選擇平坦、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。5．粗基準應幸免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中差不多上都能用統(tǒng)一的基準定位。選擇精基準時，要緊應考慮如何保證加工表面之間的位置精度、尺寸精度和裝夾方便，其要緊原則是：1．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。如此能夠幸免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。2．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，幸免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，同時各工序所采納的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，如此不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。3．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，能夠互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，如此能保證齒面余量均勻。4．自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，能夠選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，差不多上自為基準的例子。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證拔叉在整個加工過程中差不多上都能用統(tǒng)一的基準定位。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準確。2.3.3定位基準的選擇1．該羊角撥叉的要緊加工任務為，A1、A2、B1、B2四個表面以及M、N兩個內(nèi)孔。其中表面精度要求粗糙度Ra3.2μm，內(nèi)孔加工精度要求粗糙度Ra1.6μm。2．在粗加工時期，要緊是盡量切除大部分余量，要緊考慮生產(chǎn)率。應該注意如下細節(jié)：應保證各加工表面都有足夠的加工余量，如外圓加工以軸線為基準；以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高，如床身加工，先加工床腿再加工導軌面；一般應以非加工面做為粗基準，如此能夠保證不加工表面相關于加工表面具有較為精確的相對位置，同時當零件上有幾個不加工表面時，應選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準。在半精加工及精加工時期，要緊是為要緊表面的精加工做預備，并完成次要表面的終加工（鉆孔、攻絲、銑鍵槽等）。保證各要緊表面達到圖紙要求，要緊任務是保證加工質(zhì)量。因此由上面分析能夠得出結(jié)論，該撥叉的加工應該以A1、A2、B1、B2四個表面互為粗基準加工，再以加工過的B1、B2光滑表面作為精基準加工內(nèi)孔N、M及C糟。2.4工藝路線的制定制定工藝路線的動身點，應當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。依照零件的技術(shù)要求劃分加工時期，大體可分以下四個時期：粗加工時期、半精加工時期、精加工時期以及光整加工和超周密加工時期。在生產(chǎn)綱領差不多確定為批量生產(chǎn)的條件下，能夠考慮采納通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1．工序的合理組合確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的差不多原則：（1）工序分散原則工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采納通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)預備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)治理復雜。（2）工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)治理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采納高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采納復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)預備工作量大。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)治理，多將工序適當集中。但由于不采納專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。加工工序完成以后，將工件清洗潔凈。清洗是在80～90℃的含0.4%～1.1%蘇打及0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹潔凈。保證零件內(nèi)部差不多無雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留物。2．工序的集中與分散制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采納工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，確實是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。（1）工序集中的特點工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)治理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采納高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采納復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)預備工作量大。（2）工序分散的特點工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量，便于采納通用設備，簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)預備工作量少，產(chǎn)品更換容易，對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)治理復雜。工序集中與工序分散各有特點，必須依照生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采納那一種原則。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)治理，多將工序適當集中。但由于不采納專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。由于近代計算機操縱機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)預備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。3．加工時期的劃分將零件的加工過程劃分為加工時期的要緊目的是：（1）保證零件加工質(zhì)量（因為工件有內(nèi)應力變形、熱變形和受力變形，精度、表面質(zhì)量只能逐步提高，）；（2）有利于及早發(fā)覺毛坯缺陷并得到及時處理；（3）有利于合理利用機床設備。（4）便于穿插熱處理工序：穿插熱處理工序必須將加工過程劃分成幾個時期，否則專門難充分發(fā)揮熱處理的效果。此外，將工件加工劃分為幾個時期，還有利于愛護精加工過的表面少受磕碰損壞。零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個時期：（1）粗加工時期粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工制造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)覺毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免白費工時。粗加工可采納功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，因此加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工公差等級為IT11～IT12。粗糙度為Ra80～100μm。（2）半精加工時期半精加工時期基目的要緊是完成一些次要面的加工并為要緊表面的精加工做好預備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9～IT10。表面粗糙度為Ra10～1.25μm。（3）精加工時期精加工時期切除剩余的少量加工余量,要緊目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各要緊表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。精加工應采納高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6～IT7，表面粗糙度為Ra10～1.25μm。（4）光整加工時期對某些要求特不高的需進行光整加工，要緊用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善專門少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5～IT6,表面粗糙度為Ra1.25～0.32μm。此外，加工時期劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。但須指出加工時期的劃分并不是絕對的。在實際生活中，關于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分時期，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個時期，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分時期是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工時期就要加工的專門準確，而在精加工時期能夠安排鉆小孔之類的粗加工。4．工序順序的安排在安排機械加工工序時，應依照加工時期的劃分、基準的選擇和被加工表面的主次來決定，一般應遵循以下幾個原則如表2.2所示。表2.2工序安排原則工序安排原則原則詳情先基準后其它即首先應加工用作精基準的表面，再以加工出的精基準為定位基準加工其他表面。假如定位基準面不只一個，則應依照基準面轉(zhuǎn)換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基準面和要緊表面的加工，以便為后續(xù)工序提供適合定位的基準先面后孔先加工平面，后加工孔。因為平面定位比較穩(wěn)定，可靠，因此像箱體、支架、連桿等平面輪廓尺寸較大的零件，常先加工平面，然后再加工該平面上的孔，以保證加工質(zhì)量先主后次先加工要緊表面，再加工次要表面先粗后精各表面的加工順序，按加工時期，從粗到精進行安排綜合以上原則，常見的機械加工順序為：定位基準的加工——要緊表面的粗加工——次要表面加工——要緊表面的半精加工——次要表面加工——修基準——要緊表面的精加工。5．加工工藝路線方案的比較在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)能夠考慮采納專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案，見表2.3。表2.3加工工藝路線方案比較表工序號方案Ⅰ方案Ⅱ工序內(nèi)容定位基準工序內(nèi)容定位基準010銑A1、A2表面頂弧及B1、B2表面銑A1、A2表面頂弧及B1、B2表面020鉆通孔MA1、A2表面銑B1、B2表面頂弧及A1、A2表面030拉C槽A1、A2表面鉆通孔NB1、B2表面040鉆通孔NA1、A2表面鉆通孔MB1、B2表面050銑B1、B2表面頂弧及A1、A2表面拉C槽B1、B2表面060去毛刺清洗去毛刺清洗070檢驗入庫檢驗入庫加工工藝路線方案的論證：方案Ⅰ、Ⅱ要緊區(qū)不在于加工過程中工序的不一致，從而導致定位基面不同。方案Ⅰ一次性將A1、A2表面銑平繼而用A1、A2表面作為基準加式以下孔和面，整個的方案看上去較為方便簡單，裝夾次數(shù)少，但基缺點在于定位不準確，誤差較大；方案Ⅱ的四個表面加工過程中，粗、精加工時兩組表面互為基準，同時在加工兩個內(nèi)孔及槽時，三者都有專門好的配合，從而大大提高了定位的準確度，提高了加工精度，因此其缺點在于工序略為苦惱，裝夾次數(shù)多。(a)車削用量 (b)周銑切削用量((a)車削用量 (b)周銑切削用量(c)端銑切削用量圖2.2切削用量示意圖2.5工藝卡的填寫2.5.1切削用量切削用量（如下圖所示）表示主運動及進給運動參數(shù)大小的數(shù)量，是切深、進給量和切削速度三要素的總稱，用來描述切削加工運動量。銑削加工的切深分背吃刀量和側(cè)吃刀量。1．切削深度（1）車削時的背吃刀量背吃刀量是在與主運動和進給運動方向相垂直的方向上測量的已加工表面與待加工表面之間的距離，單位為mm。如圖2.2（a），外圓車削時，其背吃刀量（ap）可由下式計算：式中：dww——工件待加工表面直徑，單位為mm；dm——工件已加工表面直徑，單位為mm。（2）銑削吃刀量如圖2.2（b）（c）,銑削加工的背吃刀量（ap）為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，背吃刀量為切削層深度；而圓周銑削時，為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量（ae）為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，側(cè)吃刀量為切削層深度。（3）切削深度的選用切削深度的選取要緊由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定：余量不大，力求粗加工一次進給完成，然而在余量較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可多次分層切削完成。當工件表面粗糙度值要求不高時，粗加工，或分粗、半精加工兩步加工；當工件表面粗糙度值要求較高，宜分粗、半精、精加工三步進行。2．進給量（1）車削時的進給量如圖2.2（a），車削刀具在進給運動方向上相關于工件的位移量，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)(主運動為旋轉(zhuǎn)運動時)的位移量來表達和測量，單位為mm／r（2）銑削時的進給量如圖2.2（b）（c），銑削加工的進給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進給運動方向的相對位移量；關于多齒刀具(如鉆頭、銑刀)，每轉(zhuǎn)中每齒相關于工件在進給運動方向上的位移量稱為每齒進給量fZ（單位為mm／z）。（式中，z為刀齒數(shù)）進給速度（mm/min）是單位時刻內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。進給速度與進給量的關系為：。（n為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r/min）（4）進給量的選用進給量的選取要緊依據(jù)工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料強度和硬度越高，切削力越大，每齒進給量宜選得小些；刀具強度、韌性越高，可承受的切削力越大，每齒進給量可選得大一些；工件表面粗糙度要求越高，每齒進給量選小些；工藝系統(tǒng)剛性差，每齒進給量應取較小值。3．切削速度如圖2.2（a）（b）（c），切削刃上選定點相關于工件的主運動的瞬時速度，單位為m／min。當主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，其計算公式為=式中：d——切削刃上選定點所對應的工件或刀具的直徑，單位為mm。n——主運動的轉(zhuǎn)速，單位為r／min。選擇切削速度時，不可忽視以下幾點：（1）刀具材料硬度高，耐磨、耐熱性好時，可取較高的切削速度。（2）工件材料的切削加工性差時，如強度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度應取低些。（3）工藝系統(tǒng)(機床、夾具、工件、刀具)剛度較差時，應適當降低切削速度以防止振動。（4）切削速度的選用應與切深、進給量的選擇相適應，當切深、進給量增大時，刀刃負荷增加，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高；當切深、進給量均小時，可選擇較高的切削速度。（5）在機床功率較小的機床上，限制切削速度的因素也可能是機床功率。在一般情況下，能夠先按刀具耐用度來求出切削速度，然后再校驗機床功率是否超載。2.5.2撥叉加工工序卡 依照零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，能夠考慮采納萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。通過已上各章節(jié)的分析，綜合各個方面的要求，該撥叉的加工工序方案可如附件中工藝卡圖所示。2.5.3典型工序分析 該撥叉的加工過程一共可分為七大工序，而每一個工序又可分為若干小工步，由于篇幅有限故不在此一一闡述，謹以第三大工序M孔加工作為講解。 工序三：鉆M孔鉆孔至12（1）加工條件工件材料：HT200，бb=0.16GPa，HBS=190～210，鑄件。機床：Z518立式銑床（PE=1KW）。鉆頭：高速鋼錐柄麻花鉆頭（GB/T1438.1-1996），d=12，I=110，L=210。（2）切削用量1）決定進給量fa）按加工要求決定進給量依照《切削手冊》表2.7，當鑄鐵的強度бb200MPa，do=12mm時，f=0.52～0.64mm/r。由于I/d=110/12=9.2>7，故取修正系數(shù)K=0.8。因此f=(0.52～0.64)×0.8=(0.42～0.51)mm/r。b）按鉆頭強度決定進給量依照表2.8，當бb=190MPa，do=12mm,鉆頭強度同意的進給量f=1.22mm/r。c）按機床進給機構(gòu)強度決定進給量依照表《切削手冊》2.9，當бb210Mpa，do12.1mm，機床進給機構(gòu)同意的軸向力為9880N，進給量為1.1mm/r。從以上三個進給量比較能夠看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.42～0.51mm/r，依照Z518鉆床講明書，選f=0.50mm/r（見《工藝設計手冊》表4.2-16），又由《切削手冊》表2.19能夠查出鉆孔時的軸向力，當f=0.50mm/r，do=12mm時，軸向力Ff=5120N，軸向力的修正系數(shù)為1.0，故Ff=5120N。依照Z518鉆床講明書，機床進給機構(gòu)強度同意的最大軸向力為Fmax=8830N，由于Ff<Fmax，故f=0.50mm/r能夠用。2）決定鉆頭的磨鈍標準及壽命由《切削手冊》表2.12，當do<=18mm時，鉆頭后刀面最大磨鈍量取為（0.5～0.8）mm，壽命T=30min3）決定切削速度由《切削手冊》表2.15可知f=0.50mm/r時，雙修磨橫刃的鉆頭，do=12mm時，Vt=18m/min。切削速度的修正系數(shù)由《切削手冊》表2.31可知：Ktv=1.0，Kmv=1.0，KTv=1.0，Klv=0.85因此Vc=VtKv=17×1.0×1.0×1.0×0.85=15.3m/min因此=406r/min依照Z518鉆床講明書,可考慮選擇nc=440r/min（見《工藝設計手冊》表4.2-15）4）檢驗機床扭轉(zhuǎn)及功率依照《切削手冊》表2.21，當f<=0.5mm/r，do<=21mm時，Mc=17.85N·m。依照Z518鉆床講明書，當nc=440r/min，Mm>Mc又依照《切削手冊》表2.23，當бb=(170～213)Mpa，do<=13.2mm，f<=0.53mm/rVc<=26.4m/min時，Pc=1KW。依照Z518鉆床講明書,Pc<PE，因此有Mc<Mm，Pc<PE，故選擇的切削用量可用。即f=0.5mm/r，n=nc=440r/min，Vc=15.3m/min（3）計算差不多工時公式中：L=x+y+Δ；依照實際情況和《切削手冊》表3.26可知，當L=110mm時，有=0.5min擴孔至14加工條件工件材料：HT200，бb=0.16GPa，HBS=190～210，鑄件。機床：Z518立式銑床。鉆頭：莫氏錐柄麻花鉆頭（GB/T4256-2004），d=14，I=125，L=220。（2）切削用量同理，通過重復上一工步查表核算，可得到如下結(jié)論：進給量：f=0.3鉆頭的磨鈍標準及壽命：T=30min切削速度：nc=440r/min檢驗機床扭轉(zhuǎn)及功率：Mc<Mm，Pc<PE，故選擇的切削用量可用。（3）計算差不多工時公式中：L=x+y+Δ；依照《切削手冊》表3.26，L=125mm故min

3夾具設計3.1夾具的整體設計3.1.1夾具設計分析夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相關于刀具及機床有正確的位置，并使那個位置在加工過程中不因外力的阻礙而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或卡盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采納第一種方法裝夾工件時，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于單件和小批量生產(chǎn)。批量較大時，大都用夾具裝夾工件，因為它直接阻礙著工件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。機床夾具的使用有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”等。在成批生產(chǎn)，大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具是工藝系統(tǒng)的重要組成部分，它在生產(chǎn)中應用十分廣泛。1．機床夾具的作用（1）保證加工精度，用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具，機床之間的相對位置關系，能夠保證加工精度。（2）提高生產(chǎn)效率，機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，能夠減少輔助時刻，提高生產(chǎn)效率。（3）減輕勞動強度，機床夾具采納機械、氣動、液動夾緊裝置，能夠減輕工人的勞動強度。（4）擴大機床的工藝范圍，利用機床夾具，能擴大機床的加工范圍，例如，在車床或鉆床上使用鏜模能夠代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床的功能。2．機床夾具的分類機床夾具的種類專門多，現(xiàn)按應用范圍分類如下：（1）通用夾具：通用夾具是指結(jié)構(gòu)差不多標準化，且有較大適用范圍的夾具，例如，車床用的三爪卡盤和四爪卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。（2）專用機床夾具：專用機床夾具是針對某一工件的某道工序?qū)ｉT設計制造的夾具。專用機床夾具適于在產(chǎn)品相對穩(wěn)定，產(chǎn)量較大的場合應用。（3）組合夾具：組合夾具是用一套預先制造好的標準元件和合件組裝而成的夾具。組合夾具結(jié)構(gòu)靈活多變，設計和組裝周期短，夾具零部件能長期重復使用，適于在多品種單件小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制等場合應用。（4）成組夾具：成組夾具是在采納成組加工時，為每個零件組設計制造的夾具，當改換加工同組內(nèi)另一種零件時，只需調(diào)整或更換夾具上的個不元件，即可進行加工。成組夾具適于在多品種，中小批生產(chǎn)中應用。（5）隨行夾具：它是一種在自動線上使用的移動式夾具，在工件進入自動線加工之前，先將工件裝在夾具中，然后夾具連同被加工工件一起沿著自動線依次從一個工位移到下一個工位，直到工件在退出自動線加工時，才將工件從夾具中卸下。隨行夾具是一種始終隨工件一起沿著自動線移動的夾具。3．專用機床夾具的組成夾具一般由下列元件或裝置組成：（1）定位元件：定位元件是用來確定工件正確位置的元件，被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。（2）夾緊裝置：夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。（3）對刀元件及導向元件：對刀元件及導向元件是指夾具中用于確定(或引導)刀具相關于夾具定位元件具有正確位置關系的元件，例如鉆套、鏜套、對刀塊等。（4）連接元件：夾具連接元件是指用于確定夾具在機床上具有正確位置并與之連接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。（5）其它元件及裝置：依照加工要求，有些夾具尚需設置分度轉(zhuǎn)位裝置，靠模裝置，工件抬起裝置和輔助支承等裝置。（6）夾具體：夾具體是用于連接夾具元件和有關裝置使之成為一個整體的基礎件，夾具通過夾具體與機床連接。定位元件，夾緊裝置和夾具體是夾具的差不多組成部分，其它部分可依照需要設置。（7）其他元件或裝置：依照不同工件的不同加工表面要素的需要，有些夾具分不需要采納分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、頂出器和平衡塊等，以分不滿足生產(chǎn)率、加工精度、仿形、裝卸工件等其他要求。這些裝置或元件一般需要專門設計。本文選擇其中的M孔加工工序的夾具進行設計，加工完成應達到圖紙的技術(shù)要求。3.1.2夾具結(jié)構(gòu)方案的確定夾緊原理與裝置在機械加工前，工件在夾具的定位元件上獲得正確位置之后，還必須在夾具上設置夾緊機構(gòu)將工件夾緊，以保證工件在加工過程跳致因受到切削力、慣性力、離心力或重力等外力作用而產(chǎn)生位置偏移和振動，并保持已由定位元件所確定的加工位置。由此可見夾緊機構(gòu)在夾具中占有重要地位。夾緊裝置分為手動夾緊和機動夾緊兩類。依照結(jié)構(gòu)特點和功用，典型夾緊裝置由三部分組成：（1）力源裝置，即產(chǎn)生夾緊力的裝置，通常是指動力夾緊時所用的氣壓裝置、液壓裝置、電動裝置等等。（2）中間傳力機構(gòu)，即界于力源和夾緊元件之間的機構(gòu)，通過其將力源產(chǎn)生的夾緊力傳給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。一般中間傳力機構(gòu)能夠在傳遞夾緊力的過程中，改變夾緊力的方向和大小，并依照需要亦可具有一定的自鎖功能。（3）夾緊元件，即實現(xiàn)夾緊的最終執(zhí)行元件，通過其和工件直接接觸而完成夾緊工件。夾緊裝置設計的好壞，不僅關系到工件的加工質(zhì)量，而且對提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本以及制造良好的工作環(huán)境等諸方面都有專門大的阻礙。因此設計夾緊裝置應該滿足下列差不多要求：（1）夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。（2）夾緊力的大小要可靠適當，既要工件保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動小，以要使工件可不能產(chǎn)生過大的變形。（3）夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。（4）夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。2．夾緊三要素的確定夾緊力的確定是夾緊裝置設計與選用的核心問題。在具體確定時必須結(jié)合工件的加工要求和特點、定位元件的結(jié)構(gòu)形式和布置方式、工件的自身重力和所受外力作用情況等諸多方面綜合考慮。（1）夾緊力方向的確定：夾緊力的方向要緊和工件定位基準的配置以及工件所受外力的作用方向有關。夾緊力應垂直于要緊定位基準面。那個地點的要緊定位基準面是指消除自由度較多、面積較大的表面。如此能夠保證定位準確可靠，不破壞原定位精度。夾緊力應盡可能與切削力、工件重力同方向，以利于減小夾緊力。（2）夾緊力著力點的選擇：在選擇夾緊力著力點的位置時，要緊考慮如何保證夾緊時不破壞工件在定位時所取得的位置和引起的工件變形最小。夾緊力落在支承元件上或落在幾個支承所形成的支承面內(nèi)。夾緊力應作用在工件剛性較好的部位上。這一點關于剛性差的工件特不重要。其目的在于盡可能幸免或減少夾緊力所產(chǎn)生的彎曲力矩，防止工件產(chǎn)生不同意的變形。夾緊力靠近加工表面。其目的是使切削力對此夾緊點的力矩較小，防止工件產(chǎn)生振動。（3）夾緊力大小的估算：在加工過程中工件受到切削力、離心力、慣性力和工件自身重力等外力的作用，為保證夾緊可靠，夾緊力必須與上述各種外力相平衡。但在不同的條件下，上述各種外力在平衡力系中對工件所起的作用并不相同，例如在一般的中小件的加工中，起決定作用的因素是切削力，而關于重型工件則還要考慮重力。因此在確定夾緊力大小時，為簡化計算起見，可只考慮要緊因素在力系中的阻礙，從夾緊可靠的前提動身，找出加工過程中最不利的瞬時狀態(tài)，依照靜力平衡的條件，求出夾緊力的大小，然后再將此結(jié)果予以適當增大，作為所需的夾緊力。夾緊力大小的一般估算公式如下：QK=K×Q式中 QK—實際所需的夾緊力（單位：N）；Q—按靜力平衡條件計算出來的夾緊力大?。▎挝唬篘）；K—安全系數(shù)，依照生產(chǎn)經(jīng)驗，一般為1.5～3。粗加工時取K=2～3，精加工時取K=1.5～2。3．羊角撥叉鉆孔夾具方案綜合考慮如上各個因素的阻礙，羊角撥叉鉆孔夾具方案定制為：以B1、B2面作為加工基準面；以N孔軸線及M孔的外側(cè)面定位；夾緊裝置以手動螺紋連接為主。3.1.3夾具的具體設計定位基準的選擇選擇精基準時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使其裝夾準確。在本道工序前，差不多加工了四個表面以及N孔，因此能夠利用前面得到加工成果作為精基準。在加工N孔的工序中，采納的是B1、B2表面作為基準面，依照基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。故本道工序仍然采納B1、B2表面作為基準面。在選擇B1、B2表面作為基準后，只限制了撥叉在Z方向上的自由度，而在X及Y方向的自由度沒有限制，因此需要進一步定位?？稍贜孔作為基準以及在M孔的兩個外側(cè)邊作為基準來消除撥叉在X及Y方向上的自由度。自此撥叉可在空間范圍內(nèi)完全定位。定位元件類型依照撥叉毛坯圖可知，立式鉆床加工M孔時，因B2面最向外，故可將B2面貼與機床表面；而B1面可利用一定位墊以固定；N孔因其深度為88mm，故將利用一個圓柱定位心軸固定；M孔的兩個外側(cè)邊宜選用定位塊與螺紋配合將其固定。夾緊裝置該夾具的要緊夾緊裝置為M孔的兩個外側(cè)邊的夾緊裝置。其定位塊與螺紋配合的之間產(chǎn)生的相對運動產(chǎn)生夾緊力。該夾緊裝置的動力源為手動，中間傳力結(jié)構(gòu)為螺紋配合裝置，夾緊元件為定位塊與螺釘。由夾具裝配圖便可明白，夾緊力的作用點在于撥叉分不與定位塊及螺釘?shù)慕佑|線或接觸點。夾緊力方向應為由螺釘接觸點通過M孔圓心指向定位塊接觸點或由定位塊接觸點通過M孔圓心指向螺釘接觸點。4．夾緊力的校核由資料《切削手冊》查表2.32可得：切削力公式：式中，，，，查表得：即：實際所需夾緊力：由