[机械仪表]机床拨叉工艺编排及工装设计周志良

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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 机床拨叉工艺编排及工装设计 学习中心： 浙江临安奥鹏学习中心4A 层 次： 专科起点本科 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2011年 春季 学 号： 111084311447 学 生： 周志良 指导教师： 袁喜林 完成日期： 2013年 3月2日 III机床拨叉工艺编排及工装设计内容摘要本文详细阐述了机床拨叉生产工艺的判定与铣断双体夹具的设计论证过程。题目所给的零件是机床拨叉。它位于机床变速机构中，主要起换挡，使主轴回转运动，按照工作者的要求工作，获得所需要的速度和扭矩的作用。

2、一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺的问题。拨叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此对他们的加工是非常关键的。本文就拨叉的加工工艺，分析了两套加工方案，最终确定了一套科学合理的加工路

3、线，并在以后的计算过程中，验证了这套工序的科学性，数字分析表明，该工序制定比较合理。最后，就工序设计夹具，并做了切削力、夹紧力的分析。关键词：机床拨叉；工艺规程编排；夹具设计目 录内容摘要I引 言11 设计任务说明22 零件的介绍32.1零件的作用32.2 零件的工艺分析42.3选择加工方法时，需考虑的因素43 工艺路线的拟定63.1年产量和批量的确定63.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制83.3 定位基准的分析83.4 工艺路线的拟定93.5 工艺卡的填写133.6 工艺设计的整体评估204 夹具设计224.1 工序夹具的确定224.1.1夹具概述224.1.2现代生产对夹具提出的新要求224.

4、1.3 机床夹具在机械加工中的作用244.1.4 机床夹具的组成和夹具设计的基本要求244.1.5夹具结构方案的确定254.1.6 本次夹具具体设计和定位基准的选择254.1.8 定位夹紧方案的确定264.2 夹具的具体设计264.2.1切削力及夹紧力的计算264.2.2 定位误差分析274.3 夹具设计及操作的简要说明274.4 夹具装配284.4.1 局部装配294.4.2 整体装配294.5 夹具经济性分析29结束语31参考文献32引 言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。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和

5、形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。拨叉它位于机床变速机构中，主要其换挡作用。通过它的拨动使机床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，再根据加工方法的经济精度和机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据一般的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单，但其过程涉及了机械加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现。夹具设计作

6、为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。因此，选择拨叉的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学知识。本次所选拔叉的工艺分析及夹具设计内容主要包括：拔叉工艺路线的确定，夹具方案的优选，装配图、零件图的绘制以及拉刀设计，设计说明书的编写等。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需

7、要提高夹具设计的效率。1 设计任务说明一. 设计内容年产3000车床拨叉零件机械加工、工艺规程制订及：钻、扩、铰45mm、30mm、25.8mm孔的夹具进行设计。二.设计工作量 1.毛坯-零件综合图 一张 2.工艺过程卡片（统一格式） 一套 3.夹具装配图（一道工序的夹具） 一张 4.夹具体零件图 一张 5.说明书 一份三.设计资料 1. 机械加工工艺人员手册;2. 机床夹具设计手册;3. 定位夹紧符号手册4. 机械制造技术基础;5. 机械制造工艺学;2 零件的介绍2.1零件的作用拨动叉类零件广泛应用于机床、汽车、拖拉机等机械的变速箱中，作为变速箱变速的控制元件。以其良好的操纵性和良好的稳定性

8、得到广泛应用，该零件的制造工艺虽然简单，但其过程涉及了机械加工工艺的多方面，具有一定代表性，本文将对该类零件的加工工序进行一次全面的阐述。本车床拨叉零件的机械加工确定毛坯类型为3000件/年，由生产类型的参考数据确定为中批，工作制度8小时/班制。本次设计的拨叉零件如图2-1所示：图2-1 拨叉毛坯零件图这个拨叉位于机床的变速机构中，主要起换档，变速，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的60孔与操纵机构相连，下方的60的孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速。一个拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高机床拨

9、叉的加工效率，由此我们首先对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。2.2 零件的工艺分析拔叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的1。通过对拔叉的工艺分析，为以后工序的设计安排，夹具的设计打下理论基础，在

10、对拔叉进行工艺分析时，要充分考虑工件的材料、形状尺寸，保证工件加工时的良好工艺性，通过对拔叉的分析，确定毛坯为铸件，在后续设计中以此分析为前提，优化夹具方案。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求2。如下图零件图所示，这个机床上的拨动叉是由一个花键孔的柱体及其外圆面180°方向上连有两近似长方体的板翼组成，如图2-1所示。据其结构形式分析，中间花键孔是使拨动叉转动的传动连接部位，拨动叉的上端面是与其它零件连接的把合面，其下端有一槽口。其主要作用是靠花键传递转动力矩而转动，从而带动两翼板的摆动，起到拨动作用。花键联接为多齿工作，承载能力高，对中性、导向性好。又

11、因其齿根较浅，应力集中较小，轴与毂强度削弱小。矩形花键齿定心精度高，按GB/T 1144/1987矩形花键尺寸、公差和检验规定，其定心方式为小径定心。拨动叉上在垂直于圆柱面上还有一M22×1.5的螺丝孔，其作用是用螺栓可防止花键轴的轴向串动。在上部翼板的侧面上还有一M10且端面仅锪平的丝孔，其作用是可当顶丝用，拆卸零件方便。拨动叉整体结构尺寸不大，刚性较好，但形状较为复杂，使得结构平稳性较差3。2.3选择加工方法时，需考虑的因素1) 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。2) 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单

12、件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。3) 考虑被加工材料的性质。4) 考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。5) 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法3 工艺路线的拟定3.1年产量和批量的确定一 生产纲领3000个/每年 拨叉N=Qn(1+a%)(1+b%)N-零件的年产纲领(件/年)Q-产品的年产量(台/年)n-每台产品中该零件的数量(件/台)a%-备品率b%-废品率年产量 Q生产纲领*每台件数*

13、（1+备品率）*（1+废品率）Q3000*1*（1+2）*（1+2）3121月产量Q/12=260Days=（365-52-14）/12=25天日产量（一天3班）月产量/Days=4335/25=10.41 生产量类型的确定：查金属机械加工工艺人员手册P1256表17-5机械加工车间的生产性质表3.1生产类型对照表生产类别同类零件的年产量（件）重型零件（零件重>2000kg）中型零件（零件重1002000kg）小型零件（零件重<100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产3001000500

14、5000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上小型（100公斤以内）零件的生产性质：中批5005000 车床的拨叉的生产性质2 年时基数，三班制为：第一班2392小时，第二班2392小时，第三班1794小时。在女同志占25%以下：第一班 1914小时， 第二班1914小时，第三班1435小时 。总共小时数为5086小时。3 平均流水线节拍流水线实际平时基数*60*（1-）/零件年产量其中，损失系数：工作时间内设备修理方面损失工人缺勤和自然需要方面损失清理设备时的损失工人休息方面的损失15平均流水线节拍=5086*60*（1-15%）3000= 77815800000

15、min考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用单台机床加工。二 批量的确定及生产间隔期：在一个零件的总加工时间，及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔期越长，生产率高，但是资金周转慢，批量越大，生产间隔期短，资金周转快，但是生产率低，所以要同时兼顾两者。生产周期批量的确定：除了考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库面积的限制，考虑毛坯贮存期，最小批量大于半个班，选批量为174件，已知一个零件总的加工时间为177分（各道工序定

16、额时间之和），最长工序时间为18.3分钟，所以：生产周期=2.53天3.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制拨叉毛坯的材料为HT2040灰铸铁。铸铁拨叉的毛坯是铸造的，通过提高毛坯制造质量，可以降低机械加工成本，但往往会增加了毛坯的制造成本，要根据零件生产类型和毛坯的生产条件综合考虑。在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯图，毛坯图的绘制方法是：1.以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表不加工余量。2.标注毛坯尺寸和公差,毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内,毛坯的尺寸公差参照有关资料。3.标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机

17、械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。3.3 定位基准的分析在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证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顺序都有重要的影响。一关键词：1基准：就是零件上用以确定其它点、线、面，的位置所依据的点、线、面。2基准包括设计基准和工艺基准。工艺基准由定位基准，工序基准，测量基准，装配基准组成3设计基准：设计图样上所采用的基准。4工艺基准：工艺过程中采用的基准。 1）定位基准：加工中用作定位的基准，分为定位粗基准和定位精基准。 2）工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的

18、尺寸、形状、位置的基准。 3）测量基准：测量时所采用的基准。4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。5精基准：利用已加工过的表面作定位基准粗基准：在加工初始时用毛坯未加工的表面作定位基准确即毛基准 。二 基准选择原则1 粗基准原则A 尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；B 用不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；C 余量均匀原则；D 作粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积便于装夹；E 不能重复使用原则。2 精基准选择原则A 基准重合原则尽可能使设计基准和原始基准重合；B 互为基准原则两个位置精度要求较高的表面互为基准；C 基准不变原则统一

19、基准。D便于装夹原则;三、根据拨叉的结构尺寸具体分析加工拨叉的定位基准：从图纸上分析，B面是加工A面粗基准，A面是加工B面粗基准，以精加工后的A面、B面为精基准，以未加工的K面及H面夹紧加工E1及E2孔，就能保证E1及E2孔相对R55圆心的位置尺寸114，从而保证为下一步加工R68台阶孔、R55孔的相对位置精度及后序工序的加工做好基础。即拨叉的精基准的选择：统一基准;基准重合；便于装夹; 互为基准；大平面及两个28H8孔 ；拨叉的粗基准的选择：粗基准的选择相互位置；便于装夹；大平面, 两小孔外缘3.4 工艺路线的拟定一 工艺路线的分析一) 机加工工序的安排原则1 先基准后其它2 先粗后精3 先

20、面后孔4 先主后次二） 基本加工工艺路线1.粗、半精铣两个大平面；2.钻、扩、铰两28H8个孔；3.镗110大孔及车两端面孔；4.粗铣两个宽度为 42mm 槽；5.倒槽上 3x45 角 ；6.切断工件7最终检查三） 该设计拟定的工艺路线零件 铸造1.分析被加工零件的结构要求及技术条件,列出各加工表面，并标出各表面的加工精度与表面粗糙度,不得遗漏;2.加工次数的确定及加工方法的选择;根据各面的加工精度与表面粗糙度确定其加工次数。加工精度要求较高的表面宜将工艺过程划分为粗、半精、精三个加工阶段;根据加工表面的形状、尺寸及生产批量选择其加工方法4-5 ;、需加工的各表面精度与表面粗糙度A面(平面),

21、L× B=350× 70mm,Ra为6.3m;B面(平面),L× B=350× 70mm,Ra为6.3m;C面 (孔及端面), 134, Ra为1.6m;D面 (孔及端面), 134, Ra为1.6m;E1、E2面 (孔), 28H8, Ra为1.6m;G、S、F面 (槽端面), 宽30深30, Ra为1.6m;W面 (孔), 110, Ra为6.3m;、确定各表面加工次数A面(平面),L× B=350× 70mm,Ra为6.3m; 粗-半精B面(平面),L× B=350× 70mm,Ra为6.3m;粗-半精C面

22、(孔及端面), 134, Ra为1.6m; 粗-半精-精D面 (孔及端面), 134, Ra为1.6m; 粗-半精-精E1、E2面 (孔), 28H8, Ra为1.6m;粗-半精-精G、S、F面 (槽端面), 宽30深30, Ra为1.65m;粗-半精-精W面 (孔), 110, Ra为6.3m;粗-半精、确定各表面加工方法A面(平面),L× B=350× 70mm,Ra为6.3m;粗-半精 粗铣-半精铣B面(平面),L× B=350× 70mm,Ra为6.3m;粗-半精 粗铣-半精铣C面 (孔及端面), 134, Ra为1.6m;粗-半精-精 粗车-半

23、精车-精车D面 (孔及端面), 134, Ra为1.6m;粗-半精-精 粗车-半精车-精车E1、E2面 (孔), 28H8, Ra为1.6m;粗-半精-精 钻¡ª扩¡ª铰W面 (孔), 110, Ra为6.3m;粗-半精 粗镗-半精镗四）加工工艺路线（方案一）1以B面为粗基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度，在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工A面，在立铣上，加工A面至6.3m2以A面为粗基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度，在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工B面，在立铣上，加工B面至6.3m

24、3以B面为精基准，限制3个自由度，在K面设2个挡销限制2个自由度，在H面设1个挡销限制1个自由度，在筋板面锁紧。加工E1、E2孔，在立钻上，加工E1、E2孔至1.6m4以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式车床上镗W面至6.3m,车D面、C面至1.6m；在卧式铣床上铣G面、S面、F面至1.6m5. 以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式铣床上铣断Q面至12.5m6.去毛刺、清洗7检查五）加工工艺路线（方案二）1以B面为粗

25、基准，限制3个自由度，在K面设1个V型铁限制2个自由度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工A面，在立铣上，加工A面至6.3m2以A面为粗基准，限制3个自由度，在K面设1个V型铁限制2个自由度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工B面，在立铣上，加工B面至6.3m3以B面为精基准，限制3个自由度，在K面设1个V型铁限制2个自由度，在H面设1个V型铁限制1个自由度，并且H面的V型铁可锁紧。加工E1、E2孔，在立钻上，加工E1、E2孔至1.6m4以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个

26、自由度，锁紧A面。在卧式车床上镗W面至6.3m,车D面、C面至1.6m；在卧式铣床上铣G面、S面、F面至1.6m5. 以B面为精基准，限制3个自由度，以E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度、E2孔有一个削边定位销限制1个自由度，锁紧A面。在卧式铣床上铣断Q面至12.5m6.去毛刺、清洗7检查六）加工工艺路线方案分析）分析：在第二方案中的第一、二工序中，不设三个定位销，而是用两个V型铁，并且销紧装置在V型铁上有销紧螺钉及弹簧，从而省去了第一方案中的好几个加工件，安装、夹紧、定位方便，简洁，省时，省工 由比较来看，选择了方案二的安排7。七）热处理工序及表面处理工序的安排为了改善工件材料切削性能，安

27、排热处理工序。1 锻造加工后，安排调质处理，作用是使工件具有良好的综合机械性能。2 粗加工后安排时效处理，消除零件内部的应力。3 粗磨之后，半精磨之前安排中频淬火，改善工件的机械性能。4 在加工过程中要进行校直，通常在车、热处理及粗磨后都要校直。拨叉工件是铸件，需在粗加工后发排时效处理，消除零件内部的应力。六）其它工序的安排1 为了保证零件制造质量，防止产生废品，需要在以下场合安排检验：A 粗加工全部结束后B 工时较长和较重要工序后C 最终加工之后2 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工后，安排去毛刺。3 零件在进入装配前，安排清洗。七）重点工序加工方法说明1 钻削钻削时，要保

28、证两个孔的中心尺寸为114，为后面的加工中心孔时的一面两孔定位保证精度。2车削车削时,先镗中心孔,然后车削D面及端面,保证尺寸36,然后车削C面及端面,保证尺寸143 铣削铣削时，在刀架上装两个刀具,先铣槽,然后不重新更换刀具,只需把刀具挪开，用铣倒角的成形刀具，铣倒角即可。4 切断铣削采用一面两销定位，把加工好的拨叉铣断，为防止铣断工件时，切削力过大，导致工件变形损坏，在刀具的另一侧设置两个辅助支承，以保证工件的刚度。3.5 工艺卡的填写在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与

29、被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。一 机床的选择（见金属机械加工工艺人员手册P522）1 机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。2 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应3 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率高的专用机床，组合机床或自动机床。4 机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡。二 刀具的选择（金属机械加工工艺人员手册P802）刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用

30、标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。本工艺中车、铣工序都采用YG类硬质合金刀具。YG类硬质合金的韧性较好，但切削韧性材料时，耐磨性较差。因此，它适合于加工铸铁、表铜等脆性材料。三 夹具的选择（金属机械加工工艺人员手册P630）正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分3。四 量具的选择1 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。2 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。3 量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺

31、寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。4 按量具的极限尺寸选择量仪时应保证：T*KT被测尺寸的公差值（mm）K测量精度系数测量工具和测量方法的极限误差测量精度系数表2-5-1被测尺寸的精度等级IT5IT6IT7IT8IT9 K0.3250.300.2750.250.20例如：钻28孔的加工T=0.02 K=0.25 T*K=0.005mm查表可知，选用1150，精度0.02五 加工面尺寸的确定加工面的尺寸作为确定刀具的形状大小，和计算机动时间的前提十分重要。加工面的长度和切入超出用来计算机动时间，加工面的直径和宽度，用来选择刀具。这里，我们把沿刀具进给的方向规定为长度，而把垂直于刀具进

32、给的方向规定为宽度。对于加工件为圆面时，宽度和长度相等。通常根据经验可有，由所需切削的宽度决定刀具的直径，当刀具宽度大于工件的直径时刀具可以一次行程完成全部铣削。由长度和加工时的切入超出长度相加求和得到的计算长度来计算机动时间。对于其它工序如车、磨工件外圆表面时，直径为被加工面加工前的尺寸，长度为沿工件进给方向的尺寸。切入超出的具体情况的规定在后面的“机动时间的计算”中在详细进行讨论。六 毛坯余量及加工余量的确定1 毛坯余量的确定机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差称为毛坯余量，加工余量的大小取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差值4。总余量取决于完

33、成各个工步的条件，如安装零件的精确度和工具的特性等。但是，其中的值，即第一个粗切削工步的加工余量还取决于毛坯需要加工处的表面层状况，因为表面层平面度差别较大，有时甚至会有相当大的表面凹陷5。毛坯的的形状与尺寸主要由零件组成表面的形状结构及加工余量等因素确定。毛坯的形状与尺寸与毛坯制造方法、机加工及热处理有关毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差为加工余量，其值可查金属机械加工工艺人员手册P1012表12-2铸件机械加工余量（mm）、表12-3铸件机械加工余量等级的选择，得知手工造型金属模，零件最大外廓尺寸>2501000时精度等级为79级,查表12-2零件公称尺寸>120250、精度等级为8

34、级时铸件的浇注位置顶、侧面的加工余量为7.5mm、铸件的浇注位置底面的加工余量为5.5mm。2 加工余量的确定完成某一道工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量。从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层厚度称为总余量，加工余量的确定通常有三种方法：经验估计法：这是工艺人员根据经验进行估算。所有加工余量一般偏大6。查表修正法：以生产实践和实验研究的资料制成的表格为依据，应用时再结合加工实际情况进行修正。分析计算法：根据一定的试验资料和计算公式进行计算，这样确定的余量比较经济合理，因受切削条件的改变和实验数据不全所限，应用较少。查表法举例:a铣削加工查金属机械加工工艺人员手册P1050表13-27

35、平面的刨、铣、磨、刮加工余量（mm）摘要加工性质加工面长度加工面宽度1001003003001000余量a公差+余量a公差+余量a公差+粗加工后精刨或精铣30010031505207300100015052072510100020002072512312按表确定好工件半精铣时的加工余量为1.5,则可确定工件粗铣时的加工余量为6(总的加工余量7.5-半精铣时的加工余量1.5).b钻削加工查金属机械加工工艺人员手册P1045表13-15按基孔制9级公差（H9）加工孔（mm）摘要的数据有：加工孔的直径直径钻用车刀镗以后扩孔钻铰第一次第二次20180-19819820H922200-21821822H

36、924220-23823824H925230-24824825H926240-25825826H928260-27827828H9按表可以确定钻28孔时的加工余量，即钻的加工余量为2mm（28-26）,扩的加工余量为1.8mm(27.8-26),铰的加工余量为0.2mm(28-27.8)。c车削加工查金属机械加工工艺人员手册P1039表13-4轴在粗车外圆后，精车外圆的加工余量（mm）。摘要表格如下：轴的直径d零件长度L100100250250500直径余量a50801.11.11.2801201.11.21.21201801.21.21.31802601.31.31.4按表查得车R68孔及端

37、面时精车的加工余量为1.2mm,则可以确定粗车时的加工余量为6.3mm(未加工前总的加工余量7.5mm-精车时的加工余量1.2mm)。其它工序的加工余量也可按此法确定。七 切削用量的确定正确的选用切削用量对保证产品质量、提高切削效率和经济效益具有重要作用，切削用量的选择主要依据工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求，还应考虑刀具合理的耐用度、工艺系统刚度及机床功率等条件，其基本原则是：首先选择一个尽可能大的切深,其次选择一个较大的进给量f，最后，在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度v7。1 切深的选择。应根据工件的加工余量和工艺系统刚度来确定。粗加工时，除留下半精加工、精加工的

38、余量之后的余量来确定的量，往往采用逐渐减小的方法逐步提高加工精度和表层质量。对于加工外圆，是指半径余量8。2 进给量f的确定。在粗加工时，f的选择主要考虑工艺系统刚度和强度。工艺系统刚度和强度好时，f可大一些：反之，f就要小一点9。3 切速v的选择。V主要根据工件材料和刀具性质来确定。在和f都确定的情况下，所选切速应有合理的刀具耐用度。尤其车端面时，切速是一个变值，其最大值应比车外圆时适当提高6。切削用量的选择也有查表法、计算法和经验法三种，下面将这三种方法一一列举：A 计算法举例（第一道工序：粗铣两端面）： 根据前面的加工余量的分析，粗加工是去除半精加工和精加工的加工余量，本工序的加工余量=

39、4工件材料为灰口铸铁，直径为100，齿数z=10，材料YG8，每齿进给量为0.4，每转进给量f=4mm/r，ae=35。查金属机械加工工艺人员手册P1114 表14-67，见下表2-5-5所示：刀具材料工件材料加工方法切速v的公式硬质合金套式面铣刀灰口铸铁车削其中，T刀具耐用度（分）切深（mm）f进给量（mm/r）刀具耐用度T表2-5-6：刀具耐用度（分）刀具耐用度（分）普通外圆车刀90普通端铣刀200端面车刀60立铣刀90成型刀120扩孔钻60带入公式，算得v=99m/minv确定了之后，就可以通过公式，确定机床主轴转速nn=1000V/d=（1000×99）/(3.14×

40、;100)=315.26r/min然后就可以进行机床的选择和设计。但是，这里应该注意到的一点是，对于专用机床而言，n计算确定后就直接可以实现。而对于通用机床则不能把求出的n直接实现出来，而需要进行进一步的验算，看是否在通用机床的主轴转速级数内。如果达不到计算出来的理论数值，就要选择邻近的n来代替，从而在反推出其它切削用量的值10。该道工序是专用机床，主轴转速301500 r/min机床的公比 按标准转速数列查机械制造装备设计表3-6得机床转速为30、37.5、47.5、 60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500所以取转

41、速n为300 r/min，然后再通过公式算出v为94.2 m/minB 查表法举例：（第二道工序：半精铣两端面）金属机械加工工艺人员手册查表14-71进给量f表2-5-7：加工方法切深进给量f切速v车削粗加工精加工1.52.50.20.50.30.50.20.3508080100铣削粗加工精加工230.50.70.20.30.10.3608080100切深 =0.7 刀盘直径 d=100进给量 f=0.8切速 v=90C 经验法(不举例子)八 有效功率的计算A 计算法仍以第一道工序为例：功率的计算公式： 参数同前，带入公式计算得P=4.86KWB 查表法：P= 其中机床的传动效率,本工艺全部取

42、为80%。切削有效功率机床电机功率九 零件加工时间的计算单件工时定额有下列部分组成：式中：基本时间。对于机床加工工序而言，就是机动时间。它是直接改变生产对象的形状，尺寸，表面质量等消耗的时间。工作地点的服务时间。如调整和更换刀具，修磨砂轮，润滑擦拭机床，清除切屑等。一般可按照=（10%20%）估算。本次工艺卡填写按照10%估算。准备终结时间。成批生产时，每加工一批零件（如K件）之前工人熟悉工艺文件，领取毛坯，领取和安装工艺装备，调整机床等。加工终于完成一道工序内容，故单件定额时间中不计入。可以按照=（3%5%）估算。辅助时间。为了保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件，操作机

43、床，测量，改变切削用量等，可查表选择，也可按=（15%20%）估算。该设计中按照15%估算。的计算方公式：=其中，L加工长度(mm)L1加工切入(mm)L2加工超出(mm)f进给量（mm/r）n转速(r/min)具体由以下两种情况： 图3.1铣端面 图3.2车两端轴颈以第一道工序为例计算时间如下：0.329分0.0660.0660.063 0.477分钟3.6 工艺设计的整体评估本工艺路线符合加工零件的各项技术要求。在机械加工工艺的设计过程中，为从经济角度出发，在满足生产纲领和零件各项技术要求的前提下，为了提高生产效率、降低生产成本，还应从以下几方面考虑：生产设备的选用尽量采用通用机床和通用夹

44、具。对于大批量生产，为了提高生产效率则要采用专用机床和专用夹具。在选好机床后，应按机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具，使机床一次可同时加工多个工件，以提高生产率。在设计中，机床上最好采用机动装置，减少手动机构，尽量从减小劳动强度、提高生产率角度着手。在机械加工工艺的设计过程中，为从经济角度出发，在满足生产纲领和零件各项技术要求的前提下，为了提高生产效率、降低生产成本，还应从以下几方面考虑：1、生产设备的选用尽量采用通用机床和专用夹具。2、在选好机床后，应按机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具，使机床一次可同时加工多个工件，以提高生产率。3、在设计中，机床上采用尽量减小劳动强度手动机构，降低生产成本手

45、。回顾整个工艺我们可以看出，对于C620车床支架的机械加工工艺设计基本符合以上经济性原则：1、对于一般机械加工工艺的加工采用通用机床，减少了对专用机床的设计时间和经费，也就减少了人力、物力的投入，降低了生产成本。2、整个工艺大部分工序的加工都采用通用机床和专用夹具，大大的提高生产效率。3、在某些机床上还可以同时加工几个零件，采用生产线批量生产，节省了准备时间和机动时间。4、对于难加工工序或机动时间长的工序，采用多台机床同时加工，缩短了生产周期，提高了生产效率。3. 各工序的加工时间表3-6 各工序的加工时间表准备终结时间基本时间辅助时间工作地点服务时间及身体需要时间单件时间单件核算时间工序0.

46、0160.3290.0660.0660.4610.477工序0.0130.2630.0530.4691.581.63工序0.030.60.120.2911.03工序0.051.020.20.491.711.76工序0.27321.25840.18940.05821.77661.8182工序0.0731.82280.27340.00862.33762.2742工序0.0070.140.030.070.230.244 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。本文仅针对工序：钻、扩、铰45mm、30mm、25.8mm孔的夹具进行设计。4.1 工序夹具的确定4.1.1

47、夹具概述夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产

48、研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工价已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯于采用传统的专用夹具，在一个具有只能同等生产能力工厂中约拥有13000-15000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC）、加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被广泛应用和推广，使中小批量生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。4.1.2现代生产对夹具提出的新要求现代生产对夹具提出了如下新的要求：A、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；B、能装夹一组相似性特征

49、的工件；C、适用于精密加工的高精度的机床；D、适用于各种现代化制造技术的新技术；E、采用液压泵站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：A、精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿量，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度可达0.2-0.5mB、高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化

50、夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。C、柔性化夹具的柔性化和机床的柔性化相似，它是通过调节组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。D、标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，

51、建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的部件的形成；舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛坯和材料的通用化，夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB2148-2249-80，GB2262-2269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。4.1.3 机床夹具在机械加工中的作用在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该

52、与不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，以达到预期的效果。（1）保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用加紧厂，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3）改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻

53、工人的劳动强度，保证安全生产。（4）降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。（5）保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。（6）扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。4.1.4 机床夹具的组成和夹具设计的基本要求机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但就机床夹具体结构而言，大致可分为以

54、下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、 装置和元件、夹具体。夹具设计的基本要求有能稳定地保证工件的加工技术要求；可以提高机械加工的劳动条件；结构简单，便于制造和维修；作安全、方便。4.1.5夹具结构方案的确定确定机床夹具的结构方案，主要考虑以下问题：根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置。确定刀具的导引方法，并设计引导元件和对刀装置。确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置。确定其他元件或装置的结构形式，如定向键、分度装置等。考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构。对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，经过分析比较，从中选取较合理的方案。这样确定的方案，符合定位

55、夹紧的选择原则，能够实现对的孔的加工。4.1.6 本次夹具具体设计和定位基准的选择 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师的协商，决定设计第三道工序铣断双体，本夹具将用于XA6132卧式铣床，刀具为高速钢细齿圆锯片铣刀，对工件进行加工。本夹具主要用于铣开双体，并且铣开的表面与的孔有一定的公差要求，又在加工本道工序时，的孔已经进行了加工，因此，在本道工序中主要考虑加工面与孔之间的要求，其次是考虑如何提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。图4-1 夹具零件图 更换4.1.8 定位夹紧方案的确定由零件图可知：被铣开的那的中心线与孔的中心线之间的公差等级

56、要求较高，且铣开时的设计基准为孔的中心线。为了尽量的减小定位误差，应选孔为主要的定位基准，利用一个圆柱销和一个菱形销定位，消除三个自由度，再在底面用夹具体定位消除三个自由度。以便达到所需要求。 为了提高加工效率，现同时加工四个双体，同时，为了夹具简单，操作方便，利用多点联动夹紧机构夹紧。4.2 夹具的具体设计4.2.1切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢细齿圆锯片铣刀 直径 齿数 Z=50 又由切削手册表3.28中的公式：(4.1)其中：其中： ，Z=50，。所以 F=63.5N 水平分力： 垂直分力；又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数其中 K1为基本安全系数1.5 K2为加工性

57、质系数1.2 K3刀具钝化系数 1.2 K4为切削特点系数（断续切削）1.2所以 F =KFH=82.55x1.5x1.2x1.2x1.2=214N 为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为N（f1+f2）= KFH 其中 f1为螺母与螺杆间的摩擦系数 f2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数 又查得 f1 和f2为1.6 则 所以 又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计 第三版表1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23查得：r=0， ，tg，L=120mm，Q=30N。 则 可以提供的夹紧力为： (4.2)所以 ,又由机床夹具设计 第三版表1-2-24查得 当螺纹的公

58、称直径为12mm时 ，螺栓许用的夹紧力为5690N，由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。4.2.2 定位误差分析 1）定位元件尺寸及公差的确定 本夹具的定位元件为一圆柱销和一菱形销，其参数由（机床夹具设计手册图5-3及其表选 两定位销的尺寸及公差为：（定位销的公差取h8）。2）零件图样规定 的孔的中心线与孔的中心线的长度误差为0.32mm，孔中的定位销与夹具体的垂直度误差为0.15，此项技术要求应由定位销宽配合中的侧向间隙保证。已知的宽为，定位销为（定位销的公差取h8），则 一个定位销与一个孔的定位误差为： 此处引起零件的定位误差为0.5mm <0.8mm， 故最大侧向间隙能满足零件的精度要求。（2）计算定位销的中心线与夹具体垂直度误差 定位销的宽度为 夹具体表面的粗糙度，故 mm。 所以最大垂直度误差能满足零件精度要求4.3 夹具设计