机床羊角拨叉加工工艺及孔加工夹具设计(2)模板.doc

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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：机床“羊角”拨叉加工工艺及孔加工夹具设计

学习中心：广东江门奥鹏学习中心
层 次： 专科起点本科
专 业： 机械设计制造及其自动化
年 级： 秋季
学 号：
学 生： 罗 礼 胜
指导老师： 王 爽
完成日期： 9月 17日

内容摘要

本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及孔加工夹具 设计。
本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及钻孔夹具设计。在设计前一部分，关键进行工艺卡填写，步骤以下：首先是分析零件基础特征；其次依据前面分析来选择毛坯；再次设计工艺规程：包含制订工艺路线，选择基准面等；然后进行工序设计，即选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，切削用量待参数；最终编制工艺文件。
第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身特色，选定孔加工工序进行夹具总体装配和夹具体设计。首先，结合零件在该工序中需要达成各项技术要求，初步确定工件定位、夹紧方案；然后，依据夹具设计标准和夹紧力和夹紧点确实定标准进行局部零部件和夹具体设计；最终，校核该夹具精度。

关键词：羊角拨叉；机械加工；工艺；工艺卡；切削；夹具设计

目 录
内容摘要 1
引 言 3
1.1 羊角拨叉功用 4
1.2 设计任务 4
2 零件工艺规程设计 5
2.1 产量确实定 5
2.1.1 生产类型确实定 5
2.1.2 日生产量确实定 5
2.2 毛坯选择及毛坯图绘制 6
2.2.1 毛坯选择 6
2.2.2 毛坯-零件综合图绘制方法 6
2.3 定位基准分析和选择 6
2.3.1 基准概念 7
2.3.2 基准选择标准 8
2.3.3 定位基准选择 9
2.4 工艺路线制订 10
2.5 工艺卡填写 14
3 夹具设计 20
3.1 夹具整体设计 20
3.1.1夹具设计分析 20
3.1.2 夹具结构方案确实定 22
3.1.3 夹具具体设计 24
3.2 夹具装配 25
3.3 夹具经济性分析 26
结 论 28
参考文件 29
引 言
机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通三年所学知识，将理论和实践相结合，对专业知识综合利用训练，为我们立即走向自己工作岗位打下良好基础。
机械加工工艺是要求产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产关键技术性文件。它直接关系到产品质量、生产率及其加工产品经济效益，生产规模大小、工艺水平高低和处理多种工艺问题方法和手段全部要经过机械加工工艺来表现，所以工艺规程编制好坏是生产该产品质量关键确保关键依据。在编制工艺时须确保其合理性、科学性、完善性。
而机床夹具是为了确保产品质量同时提升生产效率、改善工人劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件一个装置，其作用是使工件相对于机床或刀含有个正确位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们研究对机械工业有着很关键意义，所以在大批量生产中，常采取专用夹具。
而此次对于拨叉加工工艺及夹具设计关键任务是：
1．完成拨叉零件加工工艺规程制订；
2．完成铣削切断专用夹具设计。
经过对拨叉零件初步分析，了解其零件关键特点，加工难易程度，关键加工面和加工粗、精基准，从而制订出拨叉加工工艺规程；对于专用夹具设计，首先分析零件加工工艺，选择定位基准，然后再依据切削力大小、批量生产情况来选择夹紧方法，从而设计专用夹具。
1 设计任务说明
1.1 羊角拨叉功用
设计机床羊角拨叉零件机械加工工艺规程及其机床夹具。拨叉是一个辅助零件，经过拨叉控制滑套和旋转齿轮接合。滑套上面有凸块，滑套凸块插入齿轮凹位，把滑套和齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉能够控制滑套和不一样齿轮结合和分离，达成换档目标。该零件图纸以下：

图1.1 机床羊角拨叉零件图
1.2 设计任务
此次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，和图纸绘制等工作，图纸说明以下：
1．毛坯—零件综合图 1张
2．工艺过程卡片 1套
3．夹具装配图 1张
4．夹具体零件图 1张
5．说明书 1份
2 零件工艺规程设计
2.1 产量确实定
2.1.1 生产类型确实定
表2.1 生产类型划分

生产类型
同类零件年产量/件
重型零件
（质量>kg）
中型零件
（质量100～kg）
小型零件
（质量<100kg）
单件生产
5以下
10以下
100以下
成批生产
小批生产
5～100
10～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
大批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
大量生产
1000以上
5000以上
50000以上
已知零件质量m约为2.2kg，由表2.1即可确定零件生产性质。该零件生产类型为小型零件大批量生产。
2.1.2 日生产量确实定
零件年产纲领（件/年）： N=件/年
每台产品中该零件数量（件/台）：n=1
备品率：a=2%
废品率：b=2%
1．年产量Q=N×n×(1+a)×(1+b)=2081（件）
2．年工作日D=365-1×52-7×2=299（天）
3．日产量q=Q/D=7（件/天）
经过计算可得悉日该拨叉日生产量为7件。

2.2 毛坯选择及毛坯图绘制
2.2.1 毛坯选择
根据零件图纸设计要求，该零件毛坯材料为HT200，毛坯种类为铸件。考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选择金属型铸件，以满足不加工表面粗糙度要求及生产要求。
零件形状简单，所以毛坯形状需和零件形状尽可能靠近，因内孔很小，所以无法铸出。
毛坯选择技术要求为：20D6孔和2-14D4孔中心线在水平方向不平行度小于0.1/150；20D6孔中心线对5D4钻槽不平行度小于0.07/100；5D4钻槽对20D6孔中心线偏移小于0.08。
2.2.2 毛坯-零件综合图绘制方法
在选定毛坯和确定了毛坯机械加工余量后，便可绘制毛坯-零件综合图。综合图绘制方法是：
1．以实线表示毛坯表面轮廓、以点划线画出零件轮廓；在剖面图上用交叉线表示加工余量，加工余量为3～5mm。
2．标注毛坯尺寸和公差，毛坯基础尺寸包含机械加工余量在内，毛坯尺寸公差参考相关资料。
3．标注机械加工粗基准符号和相关技术要求。毛坯尺寸是依据工艺规程，机械加工各工序加工余量和毛坯制造方法能到精度决定，所以毛坯图绘制和工艺规程制订是反复交叉进行。
依据以上绘制方法，用AutoCAD软件画出毛坯-零件综合图，图2.1所表示。
2.3 定位基准分析和选择
在制订零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对确保加工表面尺寸精度和相互位置精度要求和合理安排加工次序全部相关键影响。

图2.1 机床羊角拨叉零件毛坯图

2.3.1 基准概念
零件上用以确定其它点、线、面位置所依据那些点、线、面称为基准。依据其功用不一样，可分为设计基准、工艺基准两大类。
在零件图上用以确定其它点、线、面基准，称为设计基准。而零件在加工、测量、装配等工艺过程中使用基准统称工艺基准。工艺基准又可分为：
1．装配基准，在零件或部件装配时用以确定它在机器中相对位置基准。
2．测量基准，用以测量工件已加工表面所依据基准。比如以内孔定位用百（千）分表测量外圆表面径向跳动，则内孔就是测量外圆表面径向跳动测量基准。
3．工序基准，在工序图中用以确定被加工表面位置所依据基准。所标注加工面位置尺寸称工序尺寸。工序基准也能够看作工序图中设计基准。
4．定位基准，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所依据基准。如轴类零件中心孔就是车、磨工序定位基准。
作为基准点、线、面有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴轴线、某两面之间对称中心面等），在定位时是经过相关具体表面起定位作用，这些表面称定位基面。比如在车床上用顶尖拨盘安装一根长轴，实际定位表面（基面）是顶尖锥面，但它表现定位基准是这根长轴轴线。所以，选择定位基准，实际上既选择合适定位基面。
2.3.2 基准选择标准
选择粗基按时，考虑关键是怎样确保各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间尺寸、位子符合图纸要求。
粗基准选择应该满足以下要求：
1．粗基准选择应以加工表面为粗基准。目标是为了确保加工面和不加工面相互位置关系精度。假如工件上表面上有好多个不需加工表面，则应选择其中和加工表面相互位置精度要求较高表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
2．选择加工余量要求均匀关键表面作为粗基准。比如：机床床身导轨面是其它量要求均匀关键表面。所以在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这么就能确保均匀地去掉较少余量，使表层保留而细致组织，以增加耐磨性。
3．应选择加工余量最小表面作为粗基准。这么能够确保该面有足够加工余量。
4．应尽可能选择平整、光洁、面积足够大表面作为粗基准，以确保定位正确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺表面不宜选作粗基准，必需时需经初加工。
5．粗基准应避免反复使用，因为粗基准表面大多数是粗糙不规则。数次使用难以确保表面间位置精度。
要从确保孔和孔、孔和平面、平面和平面之间位置，能确保拔叉在整个加工过程中基础上全部能用统一基准定位。
选择精基按时，关键应考虑怎样确保加工表面之间位置精度、尺寸精度和装夹方便，其关键标准是：
1．基准重合标准。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这么能够避免定位基准和设计基准不重合而引发基准不重合误差。
2．基准统一标准，应尽可能选择统一定位基准。基准统一有利于确保各表面间位置精度，避免基准转换所带来误差，而且各工序所采取夹具比较统一，从而可降低夹具设计和制造工作。比如：轴类零件常见顶针孔作为定位基准。车削、磨削全部以顶针孔定位，这么不仅在一次装夹中能加工大多书表面，而且确保了各外圆表面同轴度及端面和轴心线垂直度。
3．互为基准标准。选择精基按时，有时两个被加工面，能够互为基准反复加工。比如：对淬火后齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这么能确保齿面余量均匀。
4．自为基准标准。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，能够选择加工表面本身为基准。比如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位。另外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，全部是自为基准例子。
另外，还应选择工件上精度高。尺寸较大表面为精基准，以确保定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
要从确保孔和孔、孔和平面、平面和平面之间位置，能确保拔叉在整个加工过程中基础上全部能用统一基准定位。选择精基准标按时，考虑关键是有利于确保工件加工精度并使装夹正确。
2.3.3 定位基准选择
1．该羊角拨叉关键加工任务为，A1、A2、B1、B2四个表面和M、N两个内孔。其中表面精度要求粗糙度Ra3.2μm，内孔加工精度要求粗糙度Ra1.6μm。
2．在粗加工阶段，关键是尽可能切除大部分余量，关键考虑生产率。应该注意以下细节：应确保各加工表面全部有足够加工余量，如外圆加工以轴线为基准；以加工余量小而均匀关键表面为粗基准，以确保该表面加工余量分布均匀、表面质量高，如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；通常应以非加工面做为粗基准，这么能够确保不加工表面相对于加工表面含有较为正确相对位置，而且当零件上有多个不加工表面时，应选择和加工面相对位置精度要求较高不加工表面作粗基准。
在半精加工及精加工阶段，关键是为关键表面精加工做准备，并完成次要表面终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。确保各关键表面达成图纸要求，关键任务是确保加工质量。
所以由上面分析能够得出结论，该拨叉加工应该以A1、A2、B1、B2四个表面互为粗基准加工，再以加工过B1、B2光滑表面作为精基准加工内孔N、 M及 C糟。
2.4 工艺路线制订
制订工艺路线出发点，应该是使零件加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理确保。
依据零件技术要求划分加工阶段，大致可分以下四个阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工和超精密加工阶段。
在生产纲领已经确定为批量生产条件下，能够考虑采取通用机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。
1．工序合理组合
确定加工方法以后，就按生产类型、零件结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程工序数。确定工序数基础标准：
（1） 工序分散标准
工序内容简单，有利选择最合理切削用量。便于采取通用设备。简单机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换轻易。对工人技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
（2） 工序集中标准
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，对应降低了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于确保这些表面间相互位置精度。使用设备少，大量生产可采取高效率专用机床，以提升生产率。但采取复杂专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
通常情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序合适集中。但因为不采取专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单专用机床和工夹具组织流水线生产。
加工工序完成以后，将工件清洗洁净。清洗是在80～90℃含0.4%～1.1%苏打及0.25%～0.5%亚硝酸钠溶液中进行。清洗后用压缩空气吹洁净。确保零件内部基础无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等残留物。
2．工序集中和分散
制订工艺路线时，应考虑工序数目，采取工序集中或工序分散是其两个不一样标准。所谓工序集中，就是以较少工序完成零件加工，反之为工序分散。
（1） 工序集中特点
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，对应降低了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于确保这些表面间相互位置精度。使用设备少，大量生产可采取高效率专用机床，以提升生产率。但采取复杂专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
（2） 工序分散特点
工序内容简单，有利选择最合理切削用量，便于采取通用设备，简单机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换轻易，对工人技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
工序集中和工序分散各有特点，必需依据生产类型。加工要求和工厂具体情况进行综合分析决定采取那一个标准。
通常情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序合适集中。但因为不采取专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单专用机床和工夹具组织流水线生产。
因为近代计算机控制机床及加工中心出现，使得工序集中优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多生产准备工作量，从而可取良好经济效果。
3．加工阶段划分
将零件加工过程划分为加工阶段关键目标是：
（1） 确保零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提升，）；
（2） 有利于及早发觉毛坯缺点并得到立即处理；
（3） 有利于合理利用机床设备。
（4）便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必需将加工过程划分成多个阶段，不然极难充足发挥热处理效果。
另外，将工件加工划分为多个阶段，还有利于保护精加工过表面少受磕碰损坏。
零件加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为多个阶段：
（1） 粗加工阶段
粗加工目标是切去绝大部分多出金属，为以后精加工发明很好条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发觉毛坯缺点，给予报废或修补，以免浪费工时。
粗加工可采取功率大，刚性好，精度低机床，选择大切前用量，以提升生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。通常粗加工公差等级为IT11～IT12。粗糙度为Ra80～100μm。
（2） 半精加工阶段
半精加工阶段基目标关键是完成部分次要面加工并为关键表面精加工做好准备，确保适宜加工余量。半精加工公差等级为IT9～IT10。表面粗糙度为Ra10～1.25μm。
（3） 精加工阶段
精加工阶段切除剩下少许加工余量,关键目标是确保零件形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各关键表面达成图纸要求.另外精加工工序安排在最终,可预防或降低工件精加工表面损伤。
精加工应采取高精度机床小切前用量，工序变形小，有利于提升加工精度．精加工加工精度通常为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra10～1.25μm。
（4） 光整加工阶段
对一些要求尤其高需进行光整加工，关键用于改善表面质量，对尺度精度改善极少。通常不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级通常为IT5～IT6,表面粗糙度为Ra1.25～0.32μm。
另外，加工阶段划分后，还便于合理安排热处理工序。因为热处理性质不一样，有需安排于粗加工之前，有需插入粗精加工之间。
但须指出加工阶段划分并不是绝正确。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小工件，和运输装夹费事重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必需明确划分阶段是指整个加工过程而言，不能以某一表面加工或某一工序性质区分。比如工序定位精基准面，在粗加工阶段就要加工很正确，而在精加工阶段能够安排钻小孔之类粗加工。
4．工序次序安排
在安排机械加工工序时，应依据加工阶段划分、基准选择和被加工表面
主次来决定，通常应遵照以下多个标准如表2.2所表示。
表2.2 工序安排标准
工序安排标准
标准详情
先基准后其它
即首先应加工用作精基准表面，再以加工出精基准为定位基准加工其它表面。假如定位基准面不只一个，则应依据基准面转换次序和逐步提升加工精度标准来安排基准面和关键表面加工，方便为后续工序提供适合定位基准
先面后孔
先加工平面，后加工孔。因为平面定位比较稳定，可靠，所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大零件，常先加工平面，然后再加工该平面上孔，以确保加工质量
先主后次
先加工关键表面，再加工次要表面
先粗后精
各表面加工次序，按加工阶段，从粗到精进行安排
综合以上标准，常见机械加工次序为：定位基准加工——关键表面粗加工——次要表面加工——关键表面半精加工——次要表面加工——修基准——关键表面精加工。
5．加工工艺路线方案比较
在确保零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产能够考虑采取专用机床，方便提升生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案，见表2.3。
表2.3 加工工艺路线方案比较表
工序号
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序内容
定位基准
工序内容
定位基准
010
铣A1、A2表面
顶弧及B1、B2表面
铣A1、A2表面
顶弧及B1、B2表面
020
钻通孔M
A1、A2表面
铣B1、B2表面
顶弧及A1、A2表面
030
拉C槽
A1、A2表面
钻通孔N
B1、B2表面
040
钻通孔N
A1、A2表面
钻通孔M
B1、B2表面
050
铣B1、B2表面
顶弧及A1、A2表面
拉C槽
B1、B2表面
060
去毛刺
清洗

去毛刺
清洗

070
检验
入库

检验
入库

加工工艺路线方案论证：
方案Ⅰ、Ⅱ关键区分在于加工过程中工序不一致，从而造成定位基面不一样。方案Ⅰ一次性将A1、A2表面铣平继而用A1、A2表面作为基准加式以下孔和面，整个方案看上去较为方便简单，装夹次数少，但基缺点在于定位不正确，误差较大；方案Ⅱ四个表面加工过程中，粗、精加工时两组表面互为基准，而且在加工两个内孔及槽时，三者全部有很好配合，从而大大提升了定位正确度，提升了加工精度，当然其缺点在于工序略为麻烦，装夹次数多。

(a)车削用量 (b)周铣切削用量 (c)端铣切削用量

图2.2切削用量示意图
由以上分析，该拨叉加工宜选择方案Ⅱ为合理。具体工艺过程图2.2。
2.5 工艺卡填写
2.5.1 切削用量
切削用量（以下图所表示）表示主运动及进给运动参数大小数量，是切深、进给量和切削速度三要素总称，用来描述切削加工运动量。铣削加工切深分背吃刀量和侧吃刀量。
1．切削深度
（1） 车削时背吃刀量
背吃刀量是在和主运动和进给运动方向相垂直方向上测量已加工表面和待加工表面之间距离，单位为mm。图2.2（a），外圆车削时，其背吃刀量（ap）可由下式计算：

式中 ： dww——工件待加工表面直径，单位为mm；
dm——工件已加工表面直径，单位为mm。
（2） 铣削吃刀量
图2.2（b）（c）,铣削加工背吃刀量（ap）为平行于铣刀轴线测量切削层尺寸，单位为mm。端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面宽度。
侧吃刀量（ae）为垂直于铣刀轴线测量切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度。
（3） 切削深度选择
切削深度选择关键由加工余量和对表面质量要求决定：
余量不大，努力争取粗加工一次进给完成，不过在余量较大，或工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可数次分层切削完成。
当工件表面粗糙度值要求不高时，粗加工，或分粗、半精加工两步加工；当工件表面粗糙度值要求较高，宜分粗、半精、精加工三步进行。
2．进给量
（1） 车削时进给量
图2.2（a），车削刀具在进给运动方向上相对于工件位移量，可用刀具或工件每转(主运动为旋转运动时)位移量来表示和测量，单位为mm／r
（2） 铣削时进给量
图2.2（b）（c），铣削加工进给量f（mm/r）是指刀具转一周，工件和刀具沿进给运动方向相对位移量；对于多齿刀具(如钻头、铣刀)，每转中每齿相对于工件在进给运动方向上位移量称为每齿进给量fZ（单位为mm／z）。
（式中，z为刀齿数）
进给速度（mm/min）是单位时间内工件和铣刀沿进给方向相对位移量。进给速度和进给量关系为：
。 （n为铣刀转速，单位r /min）
（4） 进给量选择
进给量选择关键依据工件材料力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等原因。
工件材料强度和硬度越高，切削力越大，每齿进给量宜选得小些；刀具强度、韧性越高，可承受切削力越大，每齿进给量可选得大部分；工件表面粗糙度要求越高，每齿进给量选小些；工艺系统刚性差，每齿进给量应取较小值。
3．切削速度
图2.2（a）（b）（c），切削刃上选定点相对于工件主运动瞬时速度，单位为m／min。当主运动为旋转运动时，其计算公式为
=
式中：
d——切削刃上选定点所对应工件或刀具直径，单位为mm。
n——主运动转速，单位为r／min。
选择切削速度时，不可忽略以下几点：
（1） 刀具材料硬度高，耐磨、耐热性好时，可取较高切削速度。
（2） 工件材料切削加工性差时，如强度、硬度高、塑性太大或太小，切削速度应取低些。
（3） 工艺系统(机床、夹具、工件、刀具)刚度较差时，应合适降低切削速度以预防振动。
（4） 切削速度选择应和切深、进给量选择相适应，当切深、进给量增大时，刀刃负荷增加，使切削热增加，刀具磨损加紧，从而限制了切削速度提升；当切深、进给量均小时，可选择较高切削速度。
（5） 在机床功率较小机床上，限制切削速度原因也可能是机床功率。在通常情况下，能够先按刀具耐用度来求出切削速度，然后再校验机床功率是否超载。
2.5.2 拨叉加工工序卡
依据零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度，在生产纲领已确定情况下，能够考虑采取万能性机床配以专用夹具，并尽可能使工序集中来提升生产效率。经过已上各章节分析，综合各个方面要求，该拨叉加工工序方案可如附件中工艺卡图所表示。
2.5.3 经典工序分析
该拨叉加工过程一共可分为七大工序，而每一个工序又可分为若干小工步，因为篇幅有限故不在此一一叙述，谨以第三大工序M孔加工作为讲解。
工序三：钻M孔
1． 钻孔至12
（1） 加工条件
工件材料：HT200，бb=0.16GPa ，HBS=190～210，铸件。
机床：Z518立式铣床（PE=1KW）。
钻头：高速钢锥柄麻花钻头（GB/T1438.1-1996），d=12，I=110，L=210。
（2） 切削用量
1） 决定进给量f
a） 按加工要求决定进给量
依据《切削手册》表2.7，当铸铁强度бb200MPa，do=12mm时，f=0.52～0.64mm/r。因为I/d=110/12=9.2>7，故取修正系数K=0.8。所以f=(0.52～0.64)×0.8=(0.42～0.51)mm/r。
b） 按钻头强度决定进给量
依据表2.8，当бb=190MPa，do=12mm,钻头强度许可进给量f=1.22mm/r。
c） 按机床进给机构强度决定进给量
依据表《切削手册》2.9，当бb210Mpa，do12.1mm，机床进给机构许可轴向力为9880N，进给量为1.1mm/r。
从以上三个进给量比较能够看出，受限制进给量是工艺要求，其值为f=0.42～0.51mm/r，依据Z518钻床说明书，选f=0.50mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19能够查出钻孔时轴向力，当f=0.50mm/r，do=12mm时，轴向力Ff=5120N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=5120N。
依据Z518钻床说明书，机床进给机构强度许可最大轴向力为Fmax=8830N，因为Ff<Fmax，故f=0.50mm/r能够用。
2） 决定钻头磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<=18 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5～0.8）mm，寿命T=30min。
3） 决定切削速度
由《切削手册》表2.15可知f=0.50mm/r时，双修磨横刃钻头，do=12 mm时，Vt=18m/min。
切削速度修正系数由《切削手册》表2.31可知：
Ktv=1.0，Kmv=1.0，KTv=1.0，Klv=0.85
所以 Vc=VtKv=17×1.0×1.0×1.0×0.85=15.3m/min

所以 =406r/min
依据Z518钻床说明书,可考虑选择nc=440r/min（见《工艺设计手册》表4.2-15）
4） 检验机床扭转及功率
依据《切削手册》表2.21，当f<=0.5mm/r，do<=21 mm时，Mc=17.85N·m。依据Z518钻床说明书，当nc=440r/min，Mm> Mc。
又依据《切削手册》表2.23，当бb=(170～213)Mpa，do<=13.2mm，f<=0.53mm/r Vc<=26.4m/min时， Pc=1KW。
依据Z518钻床说明书, Pc<PE，所以有Mc< Mm，Pc<PE ，故选择切削用量可用。
即 f=0.5mm/r，n=nc=440r/min，Vc=15.3m/min
（3） 计算基础工时

公式中： L=x+y+Δ；依据实际情况和《切削手册》表3.26可知，当L=110mm时，有
=0.5min
2． 扩孔至14
（1） 加工条件
工件材料：HT200，бb=0.16GPa ，HBS=190～210，铸件。
机床：Z518立式铣床。
钻头：莫氏锥柄麻花钻头（GB/T4256-），d=14，I=125，L=220。
（2） 切削用量
同理，经过反复上一工步查表核实，可得到以下结论：
进给量：f=0.3
钻头磨钝标准及寿命：T=30min
切削速度：nc=440 r/min
检验机床扭转及功率：Mc< Mm，Pc<PE ，故选择切削用量可用。
（3） 计算基础工时

公式中： L=x+y+Δ；依据《切削手册》表3.26，L=125mm
故
min
3 夹具设计
3.1 夹具整体设计
3.1.1夹具设计分析
夹具是一个装夹工件工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一个不可缺乏工艺装备，对工件进行机械加工时，为了确保加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确位置，并使这个位置在加工过程中不因外力影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。工件装夹方法有两种：一个是工件直接装夹在机床工作台或卡盘上；另一个是工件装夹在夹具上。采取第一个方法装夹工件时，通常要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，通常见于单件和小批量生产。批量较大时，大全部用夹具装夹工件，因为它直接影响着工件加工精度、劳动生产率和产品制造成本等。
机床夹具使用有利于确保工件加工精度、稳定产品质量；有利于提升劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，确保安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”等。
在成批生产，大量生产中，工件装夹是经过机床夹具来实现。机床夹具是工艺系统关键组成部分，它在生产中应用十分广泛。
1．机床夹具作用
（1） 确保加工精度，用机床夹具装夹工件，能正确确定工件和刀具，机床之间相对位置关系，能够确保加工精度。
（2） 提升生产效率，机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，能够降低辅助时间，提升生产效率。
（3） 减轻劳动强度，机床夹具采取机械、气动、液动夹紧装置，能够减轻工人劳动强度。
（4） 扩大机床工艺范围，利用机床夹具，能扩大机床加工范围，比如，在车床或钻床上使用镗模能够替换镗床镗孔，使车床、钻床含有镗床功效。
2．机床夹具分类
机床夹具种类很多，现按应用范围分类以下：
（1） 通用夹具：通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围夹具，比如，车床用三爪卡盘和四爪卡盘，铣床用平口钳及分度头等。
（2） 专用机床夹具：专用机床夹具是针对某一工件某道工序专门设计制造夹具。专用机床夹具适于在产品相对稳定，产量较大场所应用。
（3） 组合夹具：组合夹具是用一套预先制造好标准元件和合件组装而成夹具。组合夹具结构灵活多变，设计和组装周期短，夹具零部件能长久反复使用，适于在多品种单件小批生产或新产品试制等场所应用。
（4） 成组夹具：成组夹具是在采取成组加工时，为每个零件组设计制造夹具，当改换加工同组内另一个零件时，只需调整或更换夹具上部分元件，即可进行加工。成组夹具适于在多品种，中小批生产中应用。
（5） 随行夹具：它是一个在自动线上使用移动式夹具，在工件进入自动线加工之前，先将工件装在夹具中，然后夹具连同被加工工件一起沿着自动线依次从一个工位移到下一个工位，直到工件在退出自动线加工时，才将工件从夹具中卸下。随行夹具是一个一直随工件一起沿着自动线移动夹具。
3．专用机床夹具组成
夹具通常由下列元件或装置组成：
（1） 定位元件：定位元件是用来确定工件正确位置元件，被加工工件定位基面和夹具定位元件直接接触或相配合。
（2） 夹紧装置：夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置装置。
（3） 对刀元件及导向元件：对刀元件及导向元件是指夹具中用于确定(或引导)刀具相对于夹具定位元件含有正确位置关系元件，比如钻套、镗套、对刀块等。
（4） 连接元件：夹具连接元件是指用于确定夹具在机床上含有正确位置并和之连接元件，比如安装在铣床夹具底面上定位键等。
（5） 其它元件及装置：依据加工要求，有些夹具尚需设置分度转位装置，靠模装置，工件抬起装置和辅助支承等装置。
（6） 夹具体：夹具体是用于连接夹具元件和相关装置使之成为一个整体基础件，夹具经过夹具体和机床连接。定位元件，夹紧装置和夹具体是夹具基础组成部分，其它部分可依据需要设置。
（7） 其它元件或装置：依据不一样工件不一样加工表面要素需要，有些夹具分别需要采取分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等，以分别满足生产率、加工精度、仿形、装卸工件等其它要求。这些装置或元件通常需要专门设计。
本文选择其中M孔加工工序夹具进行设计，加工完成应达成图纸技术要求。
3.1.2 夹具结构方案确实定
1． 夹紧原理和装置
在机械加工前，工件 在夹具定位元件上取得正确位置以后，还必需在夹具上设置夹紧机构将工件夹紧，以确保工件在加工过程跳致因受到切削力、惯性力、离心力或重力等外力作用而产生位置偏移和振动，并保持已由定位元件所确定加工位置。由此可见夹紧机构在夹具中占相关键地位。
夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两类。依据结构特点和功用，经典夹紧装置由三部分组成：
（1） 力源装置，即产生夹紧力装置，通常是指动力夹紧时所用气压装置、液压装置、电动装置等等。
（2） 中间传力机构，即界于力源和夹紧元件之间机构，经过其将力源产生夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件夹紧。通常中间传力机构能够在传输夹紧力过程中，改变夹紧力方向和大小，并依据需要亦可含有一定自锁功效。
（3） 夹紧元件，即实现夹紧最终实施元件，经过其和工件直接接触而完成夹紧工件。
夹紧装置设计好坏，不仅关系到工件加工质量，而且对提升生产效率，降低生产成本和发明良好工作环境等诸方面全部有很大影响。所以设计夹紧装置应该满足下列基础要求：
（1） 夹紧过程中，不改变工件定位后占据正确位置。
（2） 夹紧力大小要可靠合适，既要工件确保工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，以要使工件不会产生过大变形。
（3） 夹紧装置自动化和复杂程度应和生产纲领相适应，在确保生产率前提下，其结构要努力争取简单，方便于制造和维修。
（4） 夹紧装置操作应该方便、安全、省力。
2．夹紧三要素确实定
夹紧力确实定是夹紧装置设计和选择关键问题。在具体确定时必需结合工件加工要求和特点、定位元件结构形式和部署方法、工件本身重力和所受外力作用情况等很多方面综合考虑。
（1） 夹紧力方向确实定：夹紧力方向关键和工件定位基准配置和工件所受外力作用方向相关。
夹紧力应垂直于关键定位基准面 。这里关键定位基准面是指消除自由度较多、面积较大表面。这么能够确保定位正确可靠，不破坏原定位精度。
夹紧力应尽可能和切削力、工件重力同方向，以利于减小夹紧力。
（2） 夹紧力着力点选择：在选择夹紧力着力点位置时，关键考虑怎样确保夹紧时不破坏工件在定位时所取得位置和引发工件变形最小。
夹紧力落在支承元件上或