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機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：離合器接合叉加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
目錄
第一章 零件的分析 1
1.1零件的作用 1
1.2零件的工藝分析 1
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
2.1毛胚的確定 2
2.2 加工工藝過(guò)程 2
2.2.1 確定個(gè)表面加工方案 2
2.2.2 選擇加工方法是考慮的因素 3
2.2.3 端面的加工 3
2.2.4 孔的加工 3
2.2.5 槽的加工 4
2.3 確定定位基準(zhǔn) 4
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 4
2.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則 5
2.4 工藝路線的擬訂 6
2.4.1 工序的合理組合 6
2.4.2 工序的集中與分散 7
2.4.3 加工階段的劃分 8
2.4.4 加工工藝路線方案的比較 9
2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
2.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 11
2.5.2離合器撥叉零件材質(zhì) 12
第三章 .夾具的設(shè)計(jì) 16
結(jié)束語(yǔ) 26
參 考 文 獻(xiàn) 27
第一章 零件的分析
1.1零件的作用
件主要用在操縱機(jī)構(gòu)中，比如改變車床滑移齒輪的位置，實(shí)現(xiàn)變速；或者應(yīng)用于控制離合器的嚙合、斷開的機(jī)構(gòu)中，從而控制橫向或縱向進(jìn)給。
1.2零件的工藝分析
零件的材料為45，是強(qiáng)度較高的一種中碳優(yōu)質(zhì)鋼，因淬透性差，一般以正火狀態(tài)使用，機(jī)械性能要求較高時(shí)，采用調(diào)質(zhì)處理。冷變形塑性中等，退火和正火的切削加工性比調(diào)質(zhì)的好。拔叉是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，其加工內(nèi)花鍵的精度要求較高，此外還有上端面要求加工，對(duì)精度要求也很高。其底槽側(cè)面與花鍵孔中心軸有垂直度公差要求，上端面與花鍵孔軸線有平行度要求。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。
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1毛胚的確定
工件尺寸較小單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，查參考文獻(xiàn)[3]表2.1-3，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
2.2 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和槽系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證內(nèi)花鍵的加工精度容易。因此，對(duì)于拔叉來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證孔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。
其加工有五組加工：銑圓柱部分端面；銑叉子端面；車外圓,端面及倒角；鉆鉸孔；銑槽。
（1） 圓柱端面的加工主要是為了后續(xù)工序中能有更好的定位面，確保后續(xù)加工所要求的精度，粗糙度在12.5即可。
（2）銑叉子端面，鉆鉸孔
（3） 精銑槽
2.2.1 確定個(gè)表面加工方案
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)是加工的勞動(dòng)量最小。設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對(duì)于設(shè)計(jì)拔叉的加工工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)選擇能夠滿足內(nèi)花鍵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)格較底的機(jī)床。
2.2.2 選擇加工方法是考慮的因素
（1） 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。
（2） 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。
（3） 考慮被加工材料的性質(zhì)。
（4） 考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
（5） 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)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(gè)零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法。
2.2.3 端面的加工
側(cè)面的加工主要是為后續(xù)加工做準(zhǔn)備，因此，在選擇加工方法上可以選用一次性銑面，表面粗糙度為6.3。上端面的查參考文獻(xiàn)[3]表2.1-12可以確定，上端面的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
2.2.4 孔的加工
加工孔Φ9.5
查參考文獻(xiàn)[3]，由于預(yù)制孔的精度為H9，所以確定預(yù)制孔的加工方案為：一次鉆孔，由于在過(guò)程中才能保證孔表面精度，
加工方案定為：鉆，鉸。
2.2.5 槽的加工
查參考文獻(xiàn)[3]表2.1-12可以確定，槽的加工方案為：粗銑——精銑（），粗糙度為6.3~0.8，設(shè)計(jì)要求為6.3和3.2，粗銑時(shí)，精度可適當(dāng)降低。
2.3 確定定位基準(zhǔn)
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)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(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)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(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)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(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)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(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)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(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從拔叉零件圖分析可知，選擇作為拔叉加工粗基準(zhǔn)。
2.3.2 精基準(zhǔn)選擇的原則
（1） 基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
（2） 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)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(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。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。
（3） 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準(zhǔn)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(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。
此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，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(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從拔叉零件圖分析可知，它的內(nèi)花鍵槽，適于作精基準(zhǔn)使用。
選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)。
2.4 工藝路線的擬訂
對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。拔叉的加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是：先加工圓柱端面，再加叉子端面，加工孔，最后銑槽。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。
2.4.1 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(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過(guò)程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
（1） 工序分散原則
工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)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(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%~1.1%蘇打及0.25%~0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部基本無(wú)雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留物。
2.4.2 工序的集中與分散
制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)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。
（1） 工序集中的特點(diǎn)
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。
（2） 工序分散的特點(diǎn)
工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。
工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)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(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)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(fèi)過(guò)多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。
2.4.3 加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過(guò)程劃分為幾個(gè)階段：
（1） 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，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(yīng)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(jí)為IT11~IT12。粗糙度為Ra=80~100μm。
（2） 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(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra=10~1.25μm。
（3） 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(dá)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(yīng)采用高精度的機(jī)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） 光整加工階段
對(duì)某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對(duì)尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。
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(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。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，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(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)加工過(guò)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(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
2.4.4 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(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機(jī)床，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個(gè)加工工藝路線方案，見(jiàn)表3.1
。表3.1 加工工藝路線方案比較表
工序號(hào)
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
010
銑圓柱左側(cè)面
左側(cè)面
銑圓柱左側(cè)面
左側(cè)面
020
銑叉子端面
28外圓及頂端
銑叉子端面
28外圓及頂端
030
鉆2- 9.5H9通孔，鉸孔
已加工左端面
車外圓端面及倒角
叉子內(nèi)端面
040
車外圓端面及倒角
叉子內(nèi)端面
鉆2- 9.5H9通孔，鉸孔
已加工左端面
050
粗、精銑槽
已加工左端面
粗、精銑槽
已加工左端面
060
去毛刺，清洗
去毛刺，清洗
070
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)
加工工藝路線方案的論證：
方案Ⅰ、Ⅱ主要區(qū)別在于在加工上端面及以下工序時(shí)，所選定位基準(zhǔn)不同，方案Ⅰ選用預(yù)制孔為主要定位基準(zhǔn)，方案Ⅱ選用花鍵作主要定位基準(zhǔn)，很顯然選用內(nèi)花鍵做定位基準(zhǔn)更符合設(shè)計(jì)要求，因?yàn)槠浔砻婢雀?，且和某些需加工面有位置精度要求?
由以上分析，方案Ⅱ?yàn)楹侠?、?jīng)濟(jì)的加工工藝路線方案。具體的工藝過(guò)程見(jiàn)表3.2。
表3.2 加工工藝過(guò)程表
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
10
下料
下離合器接合叉形狀材料
20
熱處理
正火
30
粗銑1
粗銑左端圓柱端面
40
粗銑2
粗銑右端叉子端面
50
半精銑
半精銑叉子內(nèi)端面
60
鉆，鉸孔
鉆，鉸叉子內(nèi)通孔2-?9.5
70
粗車
粗車左端圓柱外圓?25及倒角
80
半精車
半精車左端圓柱外圓?25
90
粗，精銑槽
粗，精銑左端鍵槽(寬度為7的槽)
100
鉗工
去毛刺，清洗
2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
拔叉其材料是45鋼，采用的是金屬型鑄造，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
2.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
（1） 拔叉為鑄造件，對(duì)毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定要求：
① 鑄件的壁厚應(yīng)合適、均勻，不得有突然變化。
② 鑄造圓角要適當(dāng)，的得有尖棱、尖角。
③ 鑄件的結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)化。
④ 加強(qiáng)肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時(shí)鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。
⑤ 鑄件的選材要合理，應(yīng)有較好的可鑄性。
（2） 設(shè)計(jì)毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：
① 各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。
② 工藝基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致。
③ 便于裝夾、加工和檢查。
④ 結(jié)構(gòu)要統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進(jìn)行加工。
在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)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(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)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(wèn)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(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。
2.5.2離合器撥叉零件材質(zhì)為45鋼，硬度為HB207-269，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各工序加工表面的機(jī)械加工余量、切削用量、工時(shí)計(jì)算、機(jī)床等如下：
1. 銑端面B
1）機(jī)械加工余量：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1-56，鍛件重量在0.4-1.0Kg之間，鍛件復(fù)雜系數(shù)為S3、長(zhǎng)度為25mm時(shí)，查出該零件余量是：厚度方向?yàn)?.5-2.0mm，水平方向?yàn)?.5-2.0mm，所以B面余量取2mm。
2） 切削用量、工時(shí)計(jì)算及機(jī)床：此工序?yàn)殂姸嗣鍮面，保證
尺寸97.5+0.3 -0.5
fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3）
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定V=1.57m/s，即94.2m/min
采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀dW=100mm，齒數(shù)Z=8。則：
nS===300r/min
現(xiàn)采用X52K立式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書（見(jiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-39），取nw=300r/min，故實(shí)際切削速度為
v===94.2m/min
當(dāng)nw=300r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量fm應(yīng)為：
fm= fZznw=0.08*8*300=192mm/min
查機(jī)床說(shuō)明書，fm =190mm/min。
切削工時(shí)：機(jī)動(dòng)工時(shí)tm ==0.75min
2. 銑叉子端面
1）機(jī)械加工余量：《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1-56已查出厚度方
向余量為1.5-2.0mm，所以叉子端面單邊余量取2mm。
2） 切削用量、工時(shí)計(jì)算及機(jī)床：此工序?yàn)殂姴孀佣嗣?，可?
立式銑床上采用隔套同時(shí)裝四把銑刀一次銑削四個(gè)面成。
fZ=0.08mm/齒（參考《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3）
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定V=0.43m/s，即25.8m/min
采用高速鋼三面刃銑刀dW=110mm，齒數(shù)Z=4。則：
nS===75r/min
現(xiàn)采用X52K立式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書（見(jiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-39），取nw=75r/min，故實(shí)際切削速度為
v===25.9m/min
當(dāng)nw=75r/min時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量fm應(yīng)為：
fm= fZznw=0.08*4*75=24mm/min
查機(jī)床說(shuō)明書，fm =23.5mm/min。
切削工時(shí)：機(jī)動(dòng)工時(shí)tm ==6min
3. 車外圓φ250 -0.14mm及C面
1）機(jī)械加工余量：《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1-56已查出厚度方
向余量為1.5-2.0mm，水平方向余量為1.5-2.0mm，所以外圓余量取4mm，C面余量取2mm。
2）切削用量、工時(shí)計(jì)算及機(jī)床：此工序?yàn)檐囃鈭Aφ250 -0.14mm、
C面及1.5*45°倒角
切削深度：?jiǎn)芜呌嗔縕=2mm，因外圓表面粗糙度Ra12.5，加工
精度為IT6級(jí)，需經(jīng)兩次切削，粗車后單邊留余量Z=0.5mm，選用立式車床C365L。
進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，選用f=0.5mm/r
計(jì)算切削速度：見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27
Vc===123m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
ns===313r/min
按機(jī)床選取n=322r/min
所以實(shí)際切削速度v===126m/min
切削工時(shí)：
t===0.2min
4. 鉆-鉸兩內(nèi)孔φ9.5+0.03 0mm（叉部），選用機(jī)床：立式鉆床Z525
1） 機(jī)械加工余量：毛坯為實(shí)心，不沖出孔，兩內(nèi)孔精度要
求IT9，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9工序尺寸及余量為：
鉆孔：φ9.3mm 2Z=0.2mm
鉸孔：φ9.5+0.03 0mm
2） 切削用量、工時(shí)計(jì)算及機(jī)床：
① 鉆孔φ9.3mm
f=0.25mm/r（見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.7）
v=12m/min（見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.13及表
2.14，按5類加工性考慮）
ns===411r/min
按機(jī)床選取nw =392r/min（按《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-15）
所以實(shí)際切削速度
v===11.45m/min
切削工時(shí)：t===1.2min
② 鉸孔φ9.5+0.03 0mm
f=0.5mm/r（見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.11）
v=6m/min（見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.24）
ns===201r/min
按機(jī)床選取nw=195r/min（按《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-15）
所以實(shí)際切削速度
v===5.8m/min
切削工時(shí)：t==1.2min
本工序的機(jī)動(dòng)時(shí)間是1.2min+1.2min＝2.4min
5. 銑寬7+0.36 0mm的槽，選用機(jī)床：立式銑床X52K
1） 機(jī)械加工余量：參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表
2.3-22工序尺寸及余量為：
粗銑：5mm 2Z=2.5mm
精銑：7+0.36 0mm
2） 切削用量及機(jī)床：
fz=0.01mm/齒（參考《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.4）
切削速度v=0.39m/s及23.4m/min
采用錯(cuò)齒三面刃銑刀，dw=100，齒數(shù)z=1，則
ns===74.5r/min
根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書（見(jiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-39，取nw=75r/min，故實(shí)際切削速度為
v===23.55m/min
切削工時(shí)：t==1.5min
第3章 .夾具的設(shè)計(jì)
車25外圓夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書
1.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明
車床夾具主要用于離合器接合叉車25外圓夾具。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以外圓或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)外圓。這類夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
1.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐外圓配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心外圓與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐外圓中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過(guò)渡盤與車床主軸軸頸連接。過(guò)渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖一
圖1-b所示的過(guò)渡盤，其上有一個(gè)定位圓外圓按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過(guò)渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過(guò)渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤連接的方式。過(guò)渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
過(guò)渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過(guò)渡盤的材料通常為鑄鐵。
4.3 定位機(jī)構(gòu)
由零件圖分析加工離合器接合叉車25外圓夾具內(nèi)外圓夾具的加工要求，必須保證外圓軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下：
加圖
選擇定位元件為：圓盤面，銷，擋塊。圓盤面限制了X,Y,Z方向的移動(dòng)自由度，擋銷限制X,Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，擋型塊限制了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度?？梢?jiàn)，定位方案選擇合理。
1.4夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1.夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2.夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。
3.夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4.機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。
1.5 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：粗車毛坯為HT200，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具—內(nèi)外圓車刀（鏜刀）。
依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號(hào)
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
1.5.1粗車切削力：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》P37表，得車削切削力計(jì)算公式：
圓周分力
徑向分力
軸向分力
其中——切削深度 2.3mm
f——進(jìn)給量 0.16mm
Vc—切削速度 60m/min
Kp—修正系數(shù)1.08
所以切削時(shí)的各切削力
= 566.8N =801.5N = 416.4N
精車切削力：
——背吃刀量0.5mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.13mm
Vc—切削速度38m/min
Kp—修正系數(shù) 1.08
所以切削時(shí)的各切削力
= 105.45N = 57.23N = 97.96N
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中： 假設(shè)擰緊螺旋力
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖4.1 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
1.6零件的車床夾具的加工誤差分析
采用一面一V型塊和擋銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。，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。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴ 定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重外圓。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
4.6 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重外圓。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
結(jié)束語(yǔ)
課程設(shè)計(jì)是本科畢業(yè)前的一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)拔叉的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)分析，對(duì)工藝和夾具、刀具設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，從書上的理論知識(shí)轉(zhuǎn)換到實(shí)際運(yùn)用，是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱苦的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多自己不能獨(dú)立解決的問(wèn)題，在盧老師的指導(dǎo)下，問(wèn)題得以一一解決。
在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)零件的工藝分析是整個(gè)設(shè)計(jì)的前提，一個(gè)好的工藝規(guī)程應(yīng)考慮加工工藝裝備等，如工序的合理性、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等。設(shè)計(jì)夾具時(shí)綜合分析夾具發(fā)展現(xiàn)狀，即高精、高效、經(jīng)濟(jì)。
我要感謝老師對(duì)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。在課程設(shè)計(jì)中，老師花了大量的時(shí)間提出了很多的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并給予了很多的建議，讓我知道了在做設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多方面考慮問(wèn)題，同時(shí)，、老師認(rèn)真、負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，讓我在此次設(shè)計(jì)路上走的更為平坦，衷心的感謝老師，您辛苦了！
參 考 文 獻(xiàn)
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