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撥叉加工工藝及夾具設計 學生姓名： 學生學號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導教師： 二七年六月 攀枝花學院本科畢業(yè)設計 摘 要 摘 要 此次設計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鍛件，具有體積小， 零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面 為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對于加工大頭孔、 槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中，選一面兩銷的定位方式，并以操作簡單的手動 夾緊方式夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 撥叉，加工工藝，專用夾具，設計 攀枝花學院畢業(yè)設計 ABSTRACT II ABSTRACT This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request. Key words： Dials the fork, the processing craft, unit clamp, design 攀枝花學院畢業(yè)設計 目 錄 0 目 錄 摘 要 I ABSTRACT 1 緒 論 1 2 撥叉的分析 2 2.1 撥叉的工藝分析 2 2.2 撥叉的工藝要求 2 3 工藝規(guī)程設計 5 3.1 加工工藝過程 5 3.2 確定各表面加工方案 5 3.2.1 影響加工方法的因素 5 3.2.2 加工方案的選擇 6 3.3 確定定位基準 6 3.2.1 粗基準的選擇 6 3.2.1 精基準選擇的原則 7 3.4 工藝路線的擬訂 7 3.4.1 工序的合理組合 8 3.4.2 工序的集中與分散 8 3.4.3 加工階段的劃分 9 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 10 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 12 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 12 3.5.2 撥叉的偏差計算 12 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 14 3.7 時間定額計算及生產安排 22 4 鏜孔夾具設計 25 4.1 研究原始質料 25 4.2 定位、夾緊方案的選擇 25 4.3 切削力及夾緊力的計算 25 攀枝花學院畢業(yè)設計 目 錄 1 4.4 誤差分析與計算 27 4.5 零、部件的設計與選用 28 4.5.1 定位銷選用 28 4.5.2 夾緊裝置的選用 29 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 29 5 銑槽夾具設計 30 5.1 研究原始質料 30 5.2 定位基準的選擇 30 5.3 切削力及夾緊分析計算 30 5.4 誤差分析與計算 32 5.5 零、部件的設計與選用 33 5.5.1 定位銷選用 33 5.5.2 夾緊裝置的選用 33 5.5.3 定向鍵與對刀裝置設計 33 5.6 夾具設計及操作的簡要說明 36 6 鉆孔夾具設計 37 6.1 研究原始質料 37 6.2 定位基準的選擇 37 6.3 切削力及夾緊力的計算 37 6.4 誤差分析與計算 38 6.5 零、部件的設計與選用 39 6.5.1 定位銷選用 39 6.5.2 夾緊裝置的選用 40 6.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 40 6.6 夾具設計及操作的簡要說明 41 結 論 42 參考文獻 43 致 謝 44 攀枝花學院畢業(yè)設計 1 緒 論 0 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們融會貫通四年所學的知識，將理論與實 踐相結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將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)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經 濟效益，生產規(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該產品的 質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品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產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 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 而本次對于撥叉加工工藝及夾具設計的主要任務是： 完成撥叉零件加工工藝規(guī)程的制定； 完成鏜孔、銑槽、鉆孔三個專用夾具的設計。 通過對撥叉零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主 要加工面和加工粗、精基準，從而制定出撥叉加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的 設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據(jù)切銷力的大小、 批量生產情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 攀枝花學院畢業(yè)設計 2 撥叉的分析 0 2 撥叉的分析 2.1 撥叉的工藝分析 撥叉是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，但 其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也 很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要6.1Ra 求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要求，撥叉底面與大頭孔上平面 有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求 等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量 均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它們的加工 是非常關鍵和重要的。 2.2 撥叉的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性， 也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的 勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加 工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 攀枝花學院畢業(yè)設計 2 撥叉的分析 1 圖 2.1 撥叉零件圖 該加工有七個加工表面：平面加工包括撥叉底面、大頭孔上平面；孔系加 攀枝花學院畢業(yè)設計 2 撥叉的分析 2 工包括大、小頭孔、 小孔；小頭孔端 的槽加工以及大頭孔的銑斷加工。60.325 以平面為主有： 撥叉底面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 ；6.1Ra 大頭孔端面的粗、精銑加工，其粗糙度要求是 。. 孔系加工有： 的大頭孔粗、精鏜加工，其表面粗糙度為4 ；6.3Ra 的小頭孔鉆、擴和鉸加工，其表面粗糙度要209H 求 ；1.6Ra 的小孔鉆加工， 小孔表面粗糙度要求 。6612.5Ra 小頭孔端 槽的加工，該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊 ，0.325 .6 而槽底的表面粗糙度要求是 。.Ra 最后為大頭孔的銑斷加工，要求斷口粗糙度 。3.6Ra 撥叉毛坯的選擇模鍛，因為生產率很高，所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ，結構細密，能承受較大的壓力，占用生產的面積較小。因其13m 年產量是 5000 件，由3表 2.13 可知是中批量生產。 上面主要是對撥叉零件的結構、加工精度和主要加工表面進行了分析，選 擇了其毛坯的的制造方法為模鍛和中批的批量生產方式，從而為工藝規(guī)程設計 提供了必要的準備。 攀枝花學院畢業(yè)設計 2 撥叉的分析 3 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 0 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 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 來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于撥叉來 說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面 之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術條件分析得知：撥叉的尺寸精度，形狀精度以及位置關 系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也 就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時使加工的勞 動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計撥叉的 加工工藝來說，應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備。 除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足 精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求， 選擇加工方法及分幾次加工。 根據(jù)生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小 批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工， 在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 要考慮被加工材料的性質，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有 色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和 設備，推廣新技術，提高工藝水平。 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求， 工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求來選定最終加工方法。 再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為 IT6，表面粗糙度為 Ra0.63m，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 1 備工序可為粗車半精車淬火粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 由參考文獻3表 2.112 可以確定，平面的加工方案為：粗銑精 銑（ ） ，粗糙度為 6.30.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可79IT:aR 以較小。 由參考文獻3表 2.111 確定， 孔的表面粗糙度要求為 6.3，則選4 擇孔的加方案序為：粗鏜精鏜。 小頭孔 加工方法：209H 加零件毛坯不能直接鍛出孔，只能鍛出一個小坑，以便在以后加工時找正 其中心，但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆 擴6.1Ra 鉸。 孔加工方法：6 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔2.5 的加工方法。 小頭端面槽 的加工方法是：0.325 因槽兩側面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑 6.1Ra 精銑。 3.3 確定定位基準 3.2.1 粗基準的選擇 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： 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。如果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。 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。這樣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。 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加 工余量。 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 2 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 經初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，主要是選 擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.2.1 精基準選擇的原則 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定 位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 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，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具 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，這樣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。 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反 復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準 磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 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，可以選擇 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，都是自為基準的例子。 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，能保證撥叉在整個 加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，它的底平 面與 小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件209H 自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中 基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側面，因為是非加工表面，所以 也可以用 的孔為加工基準。4 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。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉的加工的 第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工撥 叉底面大頭孔上平面。 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 3 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設 備等具體生產條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： 工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的 機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不 高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 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)和生產面積，也簡化了生產管理，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，大量生產可采用高效率的專用機床， 以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費 事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%1.1%809c: 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干凈。保證 零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg2 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個 不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序 分散。 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) 和生產面積，也簡化了生產管理，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，大量生產可采用高效率的專用機床， 以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費 事，生產準備工作量大。 工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備，簡單的 機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術水平要求不 高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 4 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產類型。加工要求和工廠的具 體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但 由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具 組織流水線生產。 由于近代計算機控制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中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量， 從而可取的良好的經濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)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)現(xiàn)毛坯的缺陷， 予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，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，使得工件產生 的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11IT12。粗糙度為 Ra80100m。 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備， 保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9IT10。表面粗糙度為 Ra101.25m。 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要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,使各主要表面達到圖紙要求.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。 精加工應采用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 IT6IT7，表面粗糙度為 Ra101.25m。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質 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。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，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階 段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不 把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 5 面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就 要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 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條件下，成批量生產 可以考慮采用專用機床，以便提高生產率。但同時考慮到經濟效果，降低生產 成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表 3.1 加工工藝路線方案比較表 方案 方案工序號 工序內容 定位基準 工序內容 定位基準 010 粗銑平面 E、F 平面和 孔209H粗、精銑 E 平面 平面和 孔209H 020 精銑平面 E、F 平面和 孔 粗、精銑 F 平 面 平面和 孔 030 鉆、擴、鉸： 孔209底面和側面 鉆、擴、鉸： 孔209底面和側面 040 粗鏜 孔4底面和 孔 粗、精鏜 孔4底面和 孔20 050 精鏜 孔 底面、 孔 和 孔4粗、精銑 槽0.325底面、 孔和 孔4 060 粗銑 槽0.325底面、 孔 和 孔 鉆 ： 孔6底面、 孔20 和 孔 070 精銑 槽0.3底面和 孔0銑斷 底面和 孔 080 鉆 ： 孔6檢驗 090 銑斷 底面和 孔2 加工工藝路線方案的論證： 從前兩步工序可以看出：方案把粗、精加工都安排在一個工序中， 以便裝夾、安裝工件。 再看后面的鏜孔、銑槽工序，方案把粗、精加工分在兩個不同的工序 中，而方案都在一個工序中，這樣不但有利于工件的安裝，且在設計專用夾 具時也可以減少工件的安裝次數(shù)。 方案 2 中其工序較為集中，如粗、精加工都安排在一個工序中，以便裝夾、 安裝工件。 由以上分析：方案為合理、經濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程 如下表： 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 6 表 3.2 加工工藝過程表 工序號 工 種 工作內容 說 明 010 鍛 造 模鍛 鑄件毛坯尺寸： 長： 寬：195.6m 高：6842 孔： 020 熱處理 退火 030 銑 粗、精銑 E 平面 工件用專用夾具裝 夾；雙立軸圓工作臺銑 床 )52(KX 040 銑 粗、精銑 F 平面 工件用專用夾具裝 夾；雙立軸圓工作臺銑 床 )( 050 鉆、擴、 鉸 將孔 鉆到直徑209H 再將 擴孔到17dm 最后進行鉸加工到要求尺9. 寸 工件采有專用夾具 裝夾，機床選用搖臂鉆 床（ ）3025Z 060 粗、精 鏜 粗、精鏜孔 4工件用專用夾具裝 夾；立式銑鏜床 （ ）68T 070 粗、精 銑 粗、精銑 槽0.325工件用專用夾具裝 夾；雙立軸圓工作臺銑 床 )52(KX 080 鉆 鉆 到要求尺寸6工件用專用夾具裝 夾；搖臂鉆床 )305(Z 090 銑斷 將大頭孔 銑斷4 100 檢驗 110 入庫 清洗，涂防銹油 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 7 3.5 撥叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉的鍛造采用的是 45 鋼模鍛制造，其材料是 45，生產類型為中批量生 產，采用模鍛毛坯。 3.5.1 毛坯的結構工藝要求 撥叉為鍛造件，對毛坯的結構工藝性有一定要求： 由于模鍛件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機 件配合的表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，模鍛件外形應力求簡單、平直的 對稱，盡量避免模鍛件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結構。 模鍛件的結構中應避免深孔或多孔結構。 模鍛件的整體結構應力求簡單。 工藝基準以設計基準相一致。 便于裝夾、加工和檢查。 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減 少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困 難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類 形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛 坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 撥叉的偏差計算 撥叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步 余量如下： 粗銑：由參考文獻4表 1119。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取2.05m 。查3可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取2.m01 精銑：由參考文獻3表 2.359，其余量值規(guī)定為 。1. 鍛造毛坯的基本尺寸為 ，又由參考文獻4表 111942.1045.2 可得鑄件尺寸公差為 。1.06 毛坯的名義尺寸為： ..m 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 8 毛坯最小尺寸為： 45.2064.m 毛坯最大尺寸為： 1 粗銑后最大尺寸為： .3 粗銑后最小尺寸為： .79 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，且保證各個尺寸精度 15d8。 大小頭孔的偏差及加工余量計算 參照參考文獻3表 2.22，2.225,2.313 和參考文獻15表 18， 可以查得： 孔 ：209H 鉆孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。1IT12.5Raumm2.0 擴孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。03. 84. 鉸孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是 。8IT1.6Rau0.3 孔 4 粗鏜孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是13I 2.5m 。0.39m 精鏜孔的精度等級： ，表面粗糙度 ，尺寸偏差是8TuRa6.1 。. 根據(jù)工序要求，小頭孔加工分為鉆、擴、鉸三個工序，而大頭孔加工分為 粗鏜、精鏜二個工序完成，各工序余量如下： 鉆 孔 209H 參照參考文獻3表 2.347，表 2.348。確定工序尺寸及加工余量為： 加工該孔的工藝是：鉆擴鉸 鉆孔： 17 擴孔： （Z 為單邊余量）9.2.7Zm 鉸孔： （Z 為單邊余量）2003 鏜孔 4 加工該孔的工藝是：粗鏜精鏜 粗鏜： 孔， ；3.2.Z 精鏜： 孔， ；08m 鍛件毛坯孔的基本尺寸分別為 ：42.041m 粗、精銑 槽.305 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 9 參照參考文獻1表 215，得其槽邊雙邊粗加工余量 2Z=2.0mm，槽深加工 余量為 1.0mm，再由參照參考文獻1表 215 的刀具選擇可得其極限偏差：粗 加工為 ，精加工為 。0.10.13 槽兩邊毛坯名義尺寸為： 2.18.m 槽兩邊毛坯最大尺寸為： 0 槽兩邊毛坯最小尺寸為： .5. 粗銑兩邊工序尺寸為： 01 粗銑槽底工序尺寸為：27 精銑兩邊工序尺寸為： ，已達到其加工要求： 。0.1320.325 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序 1：粗、精銑 E 平面。 機床：臥式銑床 6012X 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數(shù) ，此為粗齒銑刀。5Z 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.473，取 ：根據(jù)參fa 0.15/famZ 考文獻3表 2.481，取銑削速度 2.8/Vms 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.473，取 根據(jù)參考f f/8. 文獻3表 2.481，取銑削速度 .47/ 機床主軸轉速 ：n102.601.9/in31Vrd 按照參考文獻3表 3.174，取 475m 實際銑削速度 ：v .402.9/106ns 進給量 ： fV.1857/0.1/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.2475minfVs ：根據(jù)參考文獻3表 2.481,取aa6 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 10 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14lm68l 刀具切入長度 ：1 20.5()(3lDa2.061)2 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt12420.36min7.5jmlf 機動時間 ：1jt1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 105injjtt 工序 2：粗、精銑 F 面。 機床：臥式銑床 602X 刀具：硬質合金可轉位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒15YT0Dm 數(shù) 8，此為細齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2.2mm 所以銑削深度 ：pa2.m 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：p1.0 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.473，取 根據(jù)參考fa Zmaf/18.0 文獻3表 2.481，取銑削速度 2.47/Vs 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.473，取 ：根據(jù)參f .5/f 考文獻3表 2.481，取銑削速度 .8/m 機床主軸轉速 ：n102.6053/in314Vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 實際銑削速度 ：v.10.14/06dnms 進給量 ：fV.58/2/ffaZ 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 11 工作臺每分進給量 ： mf12/70/minfVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 4l68l 刀具切入長度 ：精銑時110lD 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt12402.34min7jmlf 機動時間 ：2jt1268.ijlf 所以該工序總機動時間 20.5injjtt 工序 3：鉆、擴、鉸 孔。09H 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.39 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 鉆孔 2 鉆孔 時先采取的是鉆 孔，再擴到 ，所以 。09171.717Dm 切削深度 ：pa8.5m 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.438，取 。f rf/3.0 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.441，取 。V48Vs 機床主軸轉速 ：n ，100.486539./min317vrd 按照參考文獻3表 3.131，取 0 所以實際切削速度 ：v.176.5/dns 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ：1 117()05.96rDlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 12 機動時間 ： 1jt42630.5min.jLfn 擴孔 209H 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.331 選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。 片型號：E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ，所以 ，1719.719.7Dm17d 切削深度 ：pa.35m 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.452，取 。f 0.6/fmr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.453，取 。V4Vs 機床主軸轉速 ：n100.462.78/in319vrD 按照參考文獻3表 3.131，取 5n 所以實際切削速度 ：v..0.52/06dms 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： ，取lm42l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt30.16in.5jLfn 鉸孔 09H 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.354，選擇硬質合金錐柄機用鉸刀。 切削深度 ： ，且 。pa.15m20D 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.458， 取f rmf/0.21 。rmf/0.2 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.460，取 。V sV/3. 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 13 機床主軸轉速 ：n100.3265.73/min14VrD 按照參考文獻3表 3.131 取 1n 實際切削速度 ：v.0.6/0s 切削工時 被切削層長度 ：l42m 刀具切入長度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm 刀具切出長度 ： 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf 該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj 工序 4 ：粗、精鏜 孔。4 機床：臥式金剛鏜床 70TK 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 5YT 粗鏜 孔 單邊余量 Z=1.1mm,一次鏜去全部余量 ，毛坯孔徑 。1.pam041dm 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.466，刀桿伸出長度取 ，切削深f 2 度為 。因此確定進給量 。1.m0.2/fr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.445，取 。V.//inVs 機床主軸轉速 ：n ，0191./in3.4.2rd 按照參考文獻3表 3.141，取 0m 實際切削速度 ：v.43.2.4/106ns 工作臺每分鐘進給量 ： mf0.10/inf 被切削層長度 ：l5 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 14 刀具切入長度 ： 1l 2.(3)3.70pramtgktg 刀具切出長度 ： 取2lm5l42 行程次數(shù) ：i1 機動時間 ：jt213.710.injmlf 精鏜 孔4 粗加工后單邊余量 Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔.4pam 徑 dm 進給量 ：根據(jù)參考文獻3表 2.466，刀桿伸出長度取 ，切削深f 20 度為 。因此確定進給量0.40.15/fmr 切削速度 ：參照參考文獻3表 2.445，取V.1/6/inVs 機床主軸轉速 ：n ，1026948.17/in3.rd 按照參考文獻3表 3.1441，取 0m 實際切削速度 ： v.2.64/10ns 工作臺每分鐘進給量 ：mf0.150/inf 被切削層長度 ：l5 刀具切入長度 ：1 mtgtgkarp .3208.)32( 刀具切出長度 ： 取2l5l42 行程次數(shù) ：i 機動時間 ：2jt123.10.in7jmlf 所以該工序總機動工時 0.5.26mijt 工序 5：粗、精銑 槽。.35 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX 刀具：錯齒三面刃銑刀 粗銑 18.5 槽 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 15 切削深度 ：pa9.5m 根據(jù)參考文獻3表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻124760.6/famz 表 查得切削速度 。302/inV 機床主軸轉速 ：n ，102.1/i3.45rd 按照參考文獻3表 3.174，取 7n 實際切削速度 ：v.0.5/106nms 進給量 ：fV.87/1.3/ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.58infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20lm 刀具切入長度 ：1 0.5()lD =63mm 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt120631.05min8jmlf 精銑 20.5 槽 切削深度 ：pa.0 根據(jù)參考文獻3表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻124760.8/faz 表 查得切削速度 ，3023/inV 機床主軸轉速 ：n ，1045./min.160rd 按照參考文獻3表 3.174，取 。7 實際切削速度 ：v3..04/ns 進給量 ：fV0.8247.5/61.39/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m8infVs 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 16 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 20lm 刀具切入長度 ：1 0.5()lD =81mm 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 2jt12081.23min.6jmlf 本工序機動時間： 125.ijjtt 工序 6：鉆 孔 機床：臺式鉆床 406ZA 刀具：根據(jù)參照參考文獻3表 4.39，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度 ：pam3 根據(jù)參考文獻3表 查得：進給量 ,切削速度.20.2/fmr 。sV/36.0 機床主軸轉速 ：n ，in/14764.3010rdV 按照參考文獻3表 3.131，取 。n 實際切削速度 ：v.0.5/10Dms 切削工時 被切削層長度 ：l3m 刀具切入長度 ：1 6(12)0242rctgkctg 刀具切出長度 ： 取 。2l4ml3 加工基本時間 ： jt124.1in0.6jLlfn 工序 5：銑斷 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX5 刀具：根據(jù)參照參考文獻1表 217，選細齒鋸片銑刀 切削深度 ：pa4m 根據(jù)參考文獻3表 查得：進給量 ,根據(jù)參考文獻12.60.3/famz 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 17 表 查得切削速度 。3025/minV 機床主軸轉速 ：n ，10140.2/i3.rd 按照參考文獻取 。5/inr 實際切削速度 ：v.50.98/106dms 進給量 ：fV.348/3./ffaZn 工作臺每分進給量 ： m.21infVs 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 6lm 刀具切入長度 ：1 10.5(2)lD =63mm 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： jt126830.61minjmlf 3.7 時間定額計算及生產安排 根據(jù)設計任務要求，該撥叉的年產量為 5000 件。一年以 240 個工作日計算， 每天的產量應不低于 21 件。設每天的產量為 21 件。再以每天 8 小時工作時間 計算，則每個工件的生產時間應不大于 22.8min。 參照參考文獻3表 2.52，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間 定額的計算公式為： （大量生產時 ） Ntktt zfjd /%)1( 0/Ntz 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： )(ttfjd 其中： 單件時間定額 基本時間（機動時間）jt 輔助時間，用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動ft 作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值k 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 18 粗、精銑 E、F 面 粗加工機動時間 ：jt0.5minj粗 精加工機動時間 ： 8精 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.545，取工步輔助時間為 。ft min41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in41..0ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.548，k 13k 單間時間定額 有：dt()(%(0.54)(%)2.1min.8ifdjtk粗 粗 18135fjt精 精 因此應布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工，達到生產要求。 鉆、擴、鉸 孔209H 機動時間 ： jt.5.160.7.48minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.541，取工步輔助時間為 。f min75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 in75.1.ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.543，k 14.2k 單間時間定額 ：dt()1%(0.4875)(.%)2.04min.8idjftk 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 粗、精鏜 孔4 粗鏜 孔：機動時間 ：3.7jt0.1minj粗 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.537，取工步輔助時間為 。ft in81.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i3 則 i8.31.0ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.539， 。k 83.14k 單間時間定額 有：dt()(1%(0.)(.%).50min2.8idfjtk粗 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 19 精鏜 孔到要求尺：機動時間 ：43.9jt0.14minj精 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.537，取工步輔助時間為 。ft in81.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i3 則 min81.3.0ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.539， 。k 83.4k 單間時間定額： ()(1%(0..1)(.%)4.9min2.8idfjttk精 因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產要求。 粗、精銑 槽0.325 加工機動時間 ：jt8minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.545，取工步輔助時間為 。f in41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，mi 則 i41..0ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.548， 。k 3k 單間時間定額 有：dt()1%(2.814)(%)4.17in2.8ijf 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產要求。 鉆 孔6 機動時間 ： jt0.1minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.541，取工步輔助時間為 。f min75.1 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 ，i 則 i75..ft ：根據(jù)參考文獻 3表 2.543， 。k 14.2k 單間時間定額 ，由式（1.11）有：dt()1%(0.75)(.%)2.1min.8ijfk 因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產要求 銑斷 加工機動時間 ：jt0.61minj 輔助時間 ：參照參考文獻3表 2.545，取工步輔助時間為 。f in41.0 由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為 mi 則 i4.1.0ft 攀枝花學院畢業(yè)設計 3 工藝規(guī)程設計 20 ：根據(jù)參考文獻 3表 2.548， 。k 13k 單間時間定額 有：dt()1%(0.6.4)(%)2.9min.8idjftk 因此應布置一臺機床即可以完成此道工序的加工，達到生產要求。 攀枝花學院畢業(yè)設計 4 鏜孔夾具設計 4 鏜孔夾具設計 4.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來加工 孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應4 滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時， 應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 4.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔 進行了鉆、擴、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有：209H 方案：選底平面、 工藝孔和大頭孔外圓端來定位，即一面、一短209H 圓柱銷和 V 型塊定位，夾緊方式可設計圓環(huán)套在大頭孔圓周邊進行夾緊。 方案：應用一面即撥叉底面，一銷即定位于大頭孔外端的擋銷和 工藝孔的心軸來定位，夾緊方式就用螺母在心軸上夾緊。209 方案：選一面兩銷定位方式， 工藝孔用短圓柱銷，還有一擋銷定209 位于大頭孔外端，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面三種方案：方案中的 V 型塊定位造成過定位，而夾緊方式 加大了設計量，裝、取工件也不易。方案中的心軸夾緊、定位是不正確的， 也端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。209H 通過比較分析只有方案滿足要求，孔 其加工與孔 的軸線間有4209H 尺寸公差，選擇小頭孔為定位基準來設計鏜模，從而保證其尺寸公差要求。 4.3 切削力及夾緊力的計算 鏜刀材料： （硬質合金鏜刀）5YT 刀具的幾何參數(shù)： 60粗K90精10s8 由參考文獻5查表 可得：321 圓周切削分力公式： 0.75.14CpcPFafvK 式中 0.4pam./fr rpsopkKK 查5表 得： 查5表 取 21()736nmb1250.6b0.75n 攀枝花學院畢業(yè)設計 4 鏜孔夾具設計 22 由表 可得參數(shù)： 62194.0pkK 0.1op.spK0.1rp 即： 74.8()CFN 同理：徑向切削分力公式 ： 0.9750.3238PpcPFafv 式中參數(shù)： 7.0pkK .1op.sK.1rp 即： 32.4()PFN 軸向切削分力公式 ： 0.5.4326fpcPFafv 式中參數(shù)： 1.pkK .o.1spK0.rp 即： 605.48()fFN 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不 利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再 乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻5表 可得： 6 12..01.301.56C 12522.3PK ....f 所以有： 193.08()KCWFN 76P 5.()Kf 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻5可查得： 攀枝花學院畢業(yè)設計 4 鏜孔夾具設計 23 6.2.76zr90105229 其中： 3()Lm)(8NQ 螺旋夾緊力： 04.W 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 163 圖 4.1 移動壓板受力簡圖 由表 得：原動力計算公式 261001KLWl 即： 0478.23.932.75()KWLNl 由上述計算易得： K 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便， 決定選用手動螺旋夾緊機構。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為 了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺 寸公差。 由5和6可得： 1 定位誤差： 當短圓柱銷以任意邊接觸時 minDWd 當短圓柱銷以固定邊接觸時 2d 式中 為定位孔與定位銷間的最小間隙min 攀枝花學院畢業(yè)設計 4 鏜孔夾具設計 24 通過分析可得： 0.52Dm1dmin 因此：當短圓柱銷以任意邊接觸時 0.63DW 2 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： SNHBKRkmnZaZy 014.8.9)(1cos0.3jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj05. 夾具相對刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： 0.965jw 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 零、部件的設計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和擋銷來定位，其參數(shù)如下： 表 4.1 定位銷參數(shù) D