CA6140车床拨叉831002加工工艺编制及夹具设计.doc

摘 要

在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。

关键词 工序 工艺 定位方案

Abstract

Enable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.

Keywords The process worker one orient the scheme

目 录

摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1
1.1选题的意义 1
1.2夹具的发展方向 1
1.3本章小结 3
第2章 拨叉的加工工艺规程设计 4
2.1零件的分析 4
2.1.1零件的作用 4
2.1.2零件的工艺分析 4
2.2确定生产类型 5
2.3确定毛坯 5
2.3.1确定毛坯种类 5
2.3.2确定铸件加工余量及形状 5
2.3.3绘制铸件零件图 6
2.4工艺规程设计 7
2.4.1选择定位基准 7
2.4.2制定工艺路线 8
2.4.3选择加工设备和工艺设备 10
2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 10
2.5确定切削用量及基本工时 11
工序10：粗铣Φ25H7的两端面 11
工序20：钻、扩、铰Φ25H7通孔 12
工序30：粗镗下端Φ60H12孔 16
工序40：半精镗下端Φ60H12孔 16
工序50：粗铣a、b面 17
工序60：钻Φ20.50孔 19
工序70：攻M22×1.5螺纹 21
工序80：粗铣16H11槽 21
工序90：精铣16H11槽 22
工序100：铣断Φ60H12孔 23
工序110：粗铣Φ60H12孔两端面 24
工序120：精铣Φ60H12孔两端面 25
2.6本章小结 26
第3章 专用夹具设计 27
3.1镗孔夹具设计 27
3.1.1问题的提出 27
3.1.2夹具的设计 27
3.2钻孔夹具设计 30
3.2.1问题的提出 30
3.2.2夹具的设计 30
3.3本章小结 32
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录1 37
附录2 49

38

第1章 绪论

1.1 选题的意义

当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的基本领域，正吹着改革之风。一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。
如今，制造商们需要供应商提供一步到位服务，他们要求世界范围内的当地供应商能够支持全球化生产。他们坚持与供应商保持并行生产过程开发。他们努力寻求各种以及所有可以降低其产品生产时间的对策。那些制作夹具的人，必须采用与制作价值好几百万美元的加工中心的人们所采用的相同的规则，如今他们正在迎接这种挑战。

1.2夹具的发展方向

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
一、 高精
随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2～5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 
二、高效
为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 
    三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。
利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 
    四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。
采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。

1.3本章小结

随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

第2章 拨叉的加工工艺规程设计

2.1零件的分析

2.1.1零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床拨叉，拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑块上面有凸块，滑块的凸块插入齿轮的凹位，把滑套和齿轮固连字一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴。摆动拨叉又可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换挡的目的，分析这种动力联接方式可知车换挡时要减速，这样可以较少滑套与齿轮的冲击，延长零件的使用寿命。

2.1.2零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
CA6140车床拨叉的工艺分析
CA6140车床拨叉共有以下几处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1. 以25孔为中心的加工表面。
该组加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圆柱两端面，其中主要加工表面为25H7通孔。
2. 以60孔为中心的加工表面
该组加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的两个端面。
主要是60H12的孔。
3. 铣16H11的槽
该组加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽两侧面。
4.  以M22×1.5螺纹孔为中心的加工表面。
该组加工表面包括：M22×1.5的螺纹孔，长32mm的端面。
主要加工表面为M22×1.5螺纹孔。
这几组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
（1）60孔端面与25H7孔垂直度公差为0.1mm。
（2）16H11mm的槽与25H7的孔垂直度公差为0.08mm。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基
准加工另外一组。可以先加工25H7通孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

2.2确定生产类型

已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。

2.3确定毛坯

2.3.1确定毛坯种类

零件材料为HT200。灰铸铁属于脆性材料，故不能锻压和冲压，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批量生产，故选择金属型铸造毛坯。

2.3.2确定铸件加工余量及形状

毛坯尺寸如下：
1.  外圆表面（φ42）
考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。
2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）
查表3.1～26。取25，60端面长度余量均为2.5（均为双边加工。[1]
3. 内孔（60已铸成50的孔）
查表2.2～2.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5mm，即铸成孔半径为50mm。[1]
4. 槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量
  铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。
5. 螺纹孔顶面加工余量
铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。
6. 其他尺寸直接铸造得到

2.3.3绘制铸件零件图

图2.1 零件毛坯图

2.4工艺规程设计

2.4.1选择定位基准

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，加工工艺过程中会问题百
出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
①粗基准的选择
对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基
准。
根据这个基准选择原则，现选取25 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这两个42与底面作主要定位面，限制5个自由度，再以压板限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准。
②精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的25通孔为主要的定位精基准，以25通孔端面为辅助的定位精基准。

2.4.2制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工艺路线方案一

工序 10  粗、钻、扩、铰、精铰25、60孔。
工序 20   粗、精铣60、25孔下端面。
工序 30  粗、精铣25孔上端面。
工序 40 粗、精铣60孔上端面。
工序 50 铣螺纹孔端面。
工序 60 钻20.5孔（装配时钻铰锥孔）。
工序 70攻M22×1.5螺纹。
工序 80  粗铣、精铣槽所在的端面。
工序 90 粗铣、精铣16H11的槽。
工序100 切断。

工艺路线方案二

工序10 粗铣25H7两端面，保证尺寸80。
工序20 钻、扩、铰25H7通孔。
工序30 粗镗60H12孔。
工序40 半精镗60H12孔，粗糙度达到3.2。
工序50 粗铣a、b面。a面到25H7孔中心距为440-0.3，b面到25H7的中心距为36 。
工序60 钻20.5垂直于25H7通孔。
工序70 攻M22×1.5螺纹。   
工序80  粗铣16H11槽。
工序90 精铣16H11槽。
工序100切断60H12孔.
工序110粗铣60H12孔两端面，保证尺寸13。
工序120精铣60H12孔两端面，保证尺寸12d11。
工艺方案的比较与分析：
以上两个加工工艺方案进行比较，方案一的加工工序比较集中，工序较少，但装换刀具的辅助时间较长，而且同时钻两个孔，还要保证加工精度，对机床设备要求较高，不适合大批量生产。方案二的加工工序比较分散，适合流水线生产，而且很多工序不用装换刀具和重新对刀，极大的缩短辅助工时。而且加工完前次的又可成为下次加工的基准，加工精度容易保证，综合以上两个方案的优缺点，而且又是大批量生产，考虑到工作效率及经济效益等原因，所以选择方案二比较合适。

2.4.3选择加工设备和工艺设备

①机床的选择
工序10、50、80、90、100、110、120用X62型卧式铣床
工序20、60、70采用Z535立式钻床
工序30、40采用T68卧式镗床
②选择夹具
该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。
③选择刀具
在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀或高速钢铣刀即可保证加工质量。在铰孔，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。

2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工
序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.  外圆表面（42）
考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因此直接铸造而成。
2. 外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（25，60端面）
取25、60端面长度余量均为2.5（均为双边加工）。[1]
铣削加工余量为：
粗铣2.5mm， 保证尺寸80mm
3. 内孔（60已铸成50的孔）
查表2.2～2.5，为了节省材料，取60孔已铸成孔长度余量为5，铸成孔半径为50mm。[1]
工序尺寸加工余量：
粗镗50mm孔至59mm 余量为1mm
半精镗至60H12mm
工序尺寸加工余量：
同上25钻孔至22 余量为3mm
扩孔至24.7mm 余量为0.03mm
铰孔至25H7mm
4.槽端面至中心线垂直中心线方向长度加工余量
铸出槽端面至中心线47mm的距离，余量为3mm。
工序尺寸加工余量：
粗铣端面3mm 保证槽端面，即a面至中心线尺寸440-0.3 mm
5.螺纹孔顶面加工余量
铸出螺纹孔顶面至25孔轴线且垂直轴线方向40mm的距离，余量为4 mm。
工序尺寸加工余量：
粗铣顶面 4 mm 保证顶面即b面到中心线尺寸36mm
6. 其他尺寸直接铸造得到。
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

2.5确定切削用量及基本工时

工序10粗铣Φ25H7两端面
机床：X62型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=2.5mm
所以铣削深度：
每齿进给量：查表2.1-85，取铣削速度：查表2.1-85，取。【3】
机床主轴转速：
，
按照表3.1-74
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：根据表2.1-85,
切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.23min

工序20钻Φ25H7通孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。钻头为Ø22mm标准高速钢麻花钻。
1.钻Ø22mm孔
确定钻削用量
（1）决定进给量
根据表3.4-1可查出f=0.47~0.57mm/r,由于孔深和孔径之
l/d=85/25=3.86。
，故mm/r.
查Z535型立式钻床说明书，取。
根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量  。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。
由于选择的进给量远远小于，故所选可用
（2）确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：
，F=4732N
T=51.69，=1.25kw
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故

查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为
。
由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故

（3）校验机床功率 切削功率
=
机床有效功率为
（由Z535型机床说明书查出）
由于，故选择的钻削用量可用，即

相应地

2.扩孔
扩孔钻
选用标准高速钢扩孔钻。
确定扩孔切削用量
一 确定进给量
根据表3.4-5，取。
根据机床Z535型说明书，取。
确定切削速度
根据表3.4-34.取。
由于切削速度与上表不同，切削速度尚需乘以修正系数

故

根据Z535机床说明书，取n=275r/min。实际扩孔速度

3铰孔
铰刀 选用标准高速钢铰刀。
确定铰孔切削用量
一确定进给量 根据表3.4-6查出，，按该表注4，进给量取小值。
按Z535机床说明书取。
二 切削速度 根据表3.4-40查出取
切削速度修正系数由表3.4-9查出
故

根据Z535机床说明书，取n=100r/min,实际铰孔速度

4各工序实际切削用量
根据以上计算，实际切削用量如下：
钻孔：
扩孔：
铰孔：
5基本工时计算
钻孔：
扩孔：
铰孔：

工序30粗镗下端Φ60H12孔
机床：卧式镗床T68
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：，毛坯孔径。
进给量：查表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=4.5mm。因此确定进给量。
切削速度：查表2.4-9取【3】
机床主轴转速：
，
查表3.1-41取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
工步辅助时间为：2.61min

工序40 半精镗下端Φ60H12孔
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：
进给量：根据表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量
切削速度：参照表2.4-9，取【3】
机床主轴转速：
，取
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
所以该工序总机动工时
工步辅助时间为：1.86min

工序50粗铣a、b面
机床：X62
刀具：高速钢圆柱铣刀 齿数
①粗铣a面
铣削深度
每齿进给量：根据表2.1-85，取
铣削速度：参照表2.1-85，取
机床主轴转速：，取
实际铣削速度：
进给量：
实际切削速度，：
工作台每分进给量：
：根据表2.1-85,
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：2.03min【1】
②粗铣b面
同样的铣削深度
每齿进给量：根据表2.1-85，【1】取
铣削速度：参照表2.1-85，【1】取
机床主轴转速：，
取
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：根据表2.1-85,
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.52min【1】

工序60钻Φ20.50孔
机床：Z535立式钻床
刀具：20.50直柄短麻花钻
确定钻削用量
决定进给量
根据表3.4-1可查出f=0.47~0.57mm/r,由于孔深和孔径之
l/d=85/25=3.86。
，故mm/r.
查Z535型立式钻床说明书，取。
根据表3.4-3，钻头强度所允许的进给量  。机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表3.4-4，允许的进给量。
由于选择的进给量远远小于，故所选可用
确定切削速度V、轴向力F、转矩T以及切削功率，用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10进行计算。根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：
，F=4732N
T=51.69，=1.25kw
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对结果进行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系数，故

查Z535型机床说明书，取。实际切削速度为
。
由表3.4-11，切削力及转矩的修正系数,故

（3）校验机床功率 切削功率
=
机床有效功率为
（由Z535型机床说明书查出）
由于，故选择的钻削用量可用，即

相应地

钻孔：
钻孔：

工步辅助时间为：1.58min

工序70攻M22×1.5螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（）
进给量：由于其螺距,因此进给量
切削速度：参照表2.4-105，取【1】
机床主轴转速：，取
丝锥回转转速：取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.33min

工序80粗铣16H11槽
机床：X62型卧式铣床
刀具：高速钢三面刃铣刀
切削深度：
根据表2.1-89有：
刀具的直径D=80mm，刀具的齿数 Z=10，刀具的宽度L=14mm。
查表2.1-89得：
进给量,根据表2.1-89查得切削速度，【3】
机床主轴转速：
，
取
实际切削速度：
进给量：
机床工作台每分进给量：

被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：

=42mm
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.92min

工序90半精铣16H11的槽
机床：X62型卧式铣床
刀具：高速钢三面刃铣刀
刀具直径D=80，齿数Z=10，宽度L=16。
切削深度：
根据表查得：进给量,查得切削速度，
机床主轴转速：
，
取
实际切削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

=42mm
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.41min
本工序机动时间

工序100铣断Φ60H12孔
机床：X62型卧式铣床
刀具：中齿锯片铣刀
刀具直径D=80mm，齿数Z=32，宽度L=4mm。
切削深度：
根据表查得：进给量 切削速度，
机床主轴转速：
，
按表3.1-74取
实际切削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

=41mm
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.59min

工序110粗铣Φ60H12孔两端面
机床：X62型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为13)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=2mm
所以铣削深度：
每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：表2.4-81，取
机床主轴转速：
，
按表3.1-74
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：根据表2.4-81,
切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.57min

工序120精铣Φ60H12孔两端面
机床：X62型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数Z=25，为细齿铣刀。
精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm
铣削深度：
每齿进给量：表2.4-73，取铣削速度：参照表2.4-81，取
机床主轴转速：
，
取
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：精铣时
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
工步辅助时间为：1.94min

2.6本章小结

本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。

第3章 专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套
。
3.1镗孔夹具设计

3.1.1问题的提出

本夹具是用来粗、精镗此拔叉60H12的孔,并且与25H7孔的中心距由公差。因此在加工时不但要考虑加工精度还要考虑劳动效率和经济效益。

3.1.2夹具的设计

①定位基准的选择
因为25H7的孔与此60H12孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在大孔处采用移动压板对零件进行夹紧。
②定位元件及夹紧元件的选择
据上面所述，，选择孔为精基准，镗满足加工要求，工件定位用底面、侧平面、固定式定位销、压板和压紧螺钉来限制六个自由度。
夹紧元件选用压板，根据其夹具结构选择移动压板，其加紧可靠、操作方便。
③切削力及夹紧力计算
镗刀材料：硬质合金镗刀，机床为：T68
选择刀具的几何参数为：

1）粗镗：
查表可得：
圆周切削分力公式：【12】

查表得： 取
∴
由表可得参数：
∴
∴
同理：径向切削分力公式 ：
式中参数：
∴
∴
轴向切削分力公式 ：
式中参数：
∴
∴
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

安全系数K可按下式计算，

式中：为各种因素的安全系数，见参考文献【12】表可得：

所以，有：

2）半精镗：
同理，圆周切削分力公式：

因为： ，则

所以，有：

当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过拧紧螺母将压板压紧工件。
④误差分析与计算
该夹具以一固定式定位销和固定支承定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
可知孔销间隙配合的定位误差为：【15】

⑤夹具体设计
夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。

3.2钻孔夹具设计

3.2.1问题的提出

本夹具主要用来钻拔叉顶部螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为，与中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2.2夹具的设计

①定位基准的选择
由零件分析，选择用中心孔的固定式定位销加上25H7孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的大孔加个削边销就可以实现完全定位。
②定位元件与夹紧元件的选择
选用固定式定位销、削边销进行定位，使用移动压板通过螺栓进行机械加紧。
③切削力与夹紧力的计算
本夹具是钻螺纹底孔，因此切削力为钻削力。得：
轴向力F：
扭矩M：
式中：
∴

如图：

图3.1 夹紧受力图
夹紧力的方向在轴线上，与M产生的转矩同轴，所以夹紧力F不需要太大，只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。
④夹具精度分析
利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。
由工序可知，本道工序只需钻螺纹底孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。由于是立钻，又是一面两销定位，在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。
转角定位误差为既是（由下的图可知）：

图3.2 转角误差分析图
除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：
1）、钻模板上装钻套的尺寸公差：
2）、钻套与钻头配合的最大间隙：
3）、钻套的同轴度公差：
∴综合误差为：

能满足零件要求。
⑤夹具体设计
夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。

3.3本章小结

在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时用了移动压板。

结 论

本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。
在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。
在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。

致 谢
在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。
这次毕业设计是在张志平老师悉心指导下完成的。张老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，张老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮