拨叉工艺规程及铣拨叉叉脚平面成组夹具设计

天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）11 绪论本次设计主要是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.本次设计主要是对拨叉编制加工工艺规程并设计铣拨叉叉脚两端面成组夹具设计。同时涉及到了进行夹具设计必需的毛坯选择、加工余量确定、切削刀具、机床选择及机动时间计算机等方面知识。本次设计内容包括两部分；首先是对拨叉零件的工艺分析，其次是拨叉零件的铣拨叉叉脚两端面成组夹具设计。本设计所选资料注意到贯彻最新国家标准及部分标准。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们五年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。通过理论联系实际过程，培养分析和解决工程实际问题的独立工作能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。1.1 零件的分析及生产类型的确定1.1.1 零件的作用题目所给的零件是 CA6140 车床的拨叉。它用于车床变速机构中，主要起换档，在改换档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，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。该零件的主要工作表面为零件上方的 14mm 孔与操纵机构相连，二下方的 40mm 半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，在设计工艺规程时应予以保证。两件零件铸为一体，加工时分开。1.2.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此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：天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）2（1）小头孔 14 mm。0.39（2）大头半圆孔 40 mm。+.603（3）拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.15mm，大头半圆孔两端面的平行度误差为 mm，-0.153小头孔高的端面和大头半圆孔近的端面平行度误差为 0.10mm。（4）大圆弧圆心和小圆弧圆心之间距离为 。0-.26由上面分析可知，可以按照工艺过程卡片来加工此零件，这样可以保证位置精度要求。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，最后加工拨叉叉脚两平面，由于此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。1.2.3 确定生产类型已知此拨叉零件的生产纲领为 1000 件/年，零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造工程原理第 309 页表 7-4，可确定该拨叉生产类型为中批生产（500-5000 的轻型机械零件），所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。1.2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.2.1 选择毛坯零件材料为 HT200，查询机械制造技术基础课程设计指导教程第 4 页，用砂型铸造中的金属模机器造型，考虑到该零件为中批生产、精度高、表面质量与机械性能均好，因此应该选用铸件，以使考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。1.2.2 确定加工余量、毛坯尺寸和公差参见机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节，铸件尺寸公差与机械加工余量按 GB/T6414-1999 确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）3（1）铸件公差等级 由该零件的功用和技术要求，确定其铸件公差等级为CT12。（2）铸件质量 1kg。（3）零件表面粗糙度 由零件图知， 40 的内孔、R26 的端面和 内孔40为 3.2 ，28mm 的上、下端面和拨叉叉脚平面（不是工作表面，粗糙度不aRm高）为 6.3 。1.2.3 确定机械加工余量根据铸件质量、零件表面粗糙度查表 5-4.由此差得单边余量在厚度方向为0.4-4mm，水平方向亦为 0.4-4mm，即铸件各孔、外圆的端面的单边余量为 0.4-4mm，各孔的内壁单边余量为 0.4-4mm。1.2.4 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 6.3 。 6.3aRma的表面，余量要适当增大。m分析本零件， 40 的内孔、R26 的端面和 内孔为 3.2 ，28 的上、40a下端面和拨叉叉脚平面为 6.3 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺aRm寸加上所差得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值）。综上所述，确定毛坯尺寸见表 4-1.表 4-1 拨叉毛坯（铸件）尺寸 /mm零件尺寸 单面加工余量 铸件尺寸40+0.63 2 40-.1502 1428 下端面 2 3428 上端面 2 34天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）414 孔2 10拨叉两脚 2 141.2.5 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据铸件尺寸公差等级、基本尺寸从 5-3 中查的。本铸件尺寸公差为 6mm。再根据零件尺寸精度和位置公差确定毛坯尺寸允许偏差见表 4-2.表 4-2 拨叉毛坯（铸件）尺寸允许偏差 /mm铸件尺寸 偏差 铸件尺寸 偏差60 0-.1 400.128 1014 孔.16 .拨叉两脚 012 011.2.6 设计毛坯图由于毛坯总余量的确定，便可绘制毛坯图。见 cad 图纸：天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）52 选择加工方法，制定工艺路线2.1 选择定位基准2.1.1 粗基准的选择以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： 1）选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如拨叉内孔表面和叉口孔表面，都是各自的重要表面。因此，加工拨叉时，应以拨叉内孔表面和叉口孔表面为粗基准。 2）选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。 3）选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 4）选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准，以便工件定位可靠、夹紧方便。 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次，因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。2.2.2 精基准的选择在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。 选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。其选择原则如下：1) 基准重合原则 天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）6即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。显然，采用基准不重合的定位方案，必须控制该工序的加工误差和基准不重合误差的总和不超过尺寸公差。这样既缩小了本道工序的加工允差，又对前面工序提出了较高的要求，使加工成本提高，当然是应当避免的。所以，在选择定位基准时，应当尽量使定位基准与设计基准相重合。有时基准重合的情况能使本工序允许出现的误差加大，使加工更容易达到精度要求，经济性更好。但是，这样往往会使夹具结构复杂，增加操作的困难。而为了保证加工精度，有时不得不采取这种方案。2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。例如加工轴类零件时，采用中心孔及其端面定位加工各外圆表面，就符合基准统一原则。3) 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。例如：磨削车床导轨面，用可调支承支承床身零件，在导轨磨床上，用百分表找正导轨面相对机床运动方向的正确位置，然后加工导轨面以保证其余量均匀，满足对导轨面的质量要求。还有浮动镗刀镗孔、珩磨孔、拉孔、无 心磨外圆等也都是自为基准的实例。4) 互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例如要保证精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，从而保证位置精度。再如车床主轴的前锥孔与主轴支承轴颈间有严格的同轴度要求，加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔，再以锥孔为定位基准加工外圆，如此反复多次，最终达到加工要求。这都是互为基准的典型实例。5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。2.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有外圆、内孔、端面和拨叉两脚等，材料为 HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，其加工方法选择如下。2.2.1 40mm 内孔 公差等级为 IT10，表面粗糙度为 3.2 ，需粗铣、精铣即可（机械制aRm造技术基础课程设计指导教程 表 1-7）。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）72.2.2 10mm 两侧面（R26 的端面） 公差等级为为 IT10，表面粗糙度为 3.2 ，需粗铣、精铣即可（机械aRm制造技术基础课程设计指南 表 5-14）。由于上、下端面的平行度，公差等级为 IT10,需精铣（表 1-7）。2.2.3 28mm 的上端面 由于它与 10mm 的一侧面有公差限制，并且与 10mm 的两侧面有垂直度公差，公差等级为 IT10,需精铣（表 5-24、5-30）。2.2.4 28mm 的下端面 公差等级为 IT10，表面粗糙度为 6.3 ，需粗铣、半精铣即可（表 5-aRm16）。2.2.5 14mm 孔 公差等级为 IT8，表面粗糙度为 3.2 ，需铰孔（表 3-32）。a2.2.6 拨叉叉脚两平面公差等级为 IT10，表面粗糙度为 6.3 ，需粗铣、精铣即可（表 3-aRm32）。2.3 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,可以考虑采铣拨叉叉脚两平面成组夹具,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。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 铸造。工序 热处理,清楚内应力退火。工序 铣 28mm 上端面，以 mm 孔和 mm 端面为定位基准。用铣床4025X51 即可，采用通用夹具。工序 铰 14mm 孔，保证尺寸 14 mm，采用 mm 孔、 mm 端.039 4025面和外圆母线为定位基准，采用立式钻床通用夹具。工序 粗、精铣 10mm 的左侧面，以 mm 外圆和端面为定位基准。用25铣床 X51 即可，采用通用夹具。 工序 粗、精铣 40mm 到 40 mm，用铣床 X51 即可，采用成组专用+0.63夹具。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）8工序 铣 28 下端面，保证尺寸 16 0.10mm 和高度 28mm，以 mm 孔和40mm 端面为定位基准。用铣床 X51 即可，采用通用夹具。25工序 倒角， 14mm 孔角。以 14mm 孔和端面为定位基准。用立式铣床。孔 14mm 另一端倒角，同上。工序 铣斜肩，保证各个尺寸，用卧式铣床。工序 铣两拨叉叉口右平面，保证尺寸 mm，以 mm 孔和外圆和-0.1534端面为定位基准。用 X60 型卧式铣床。工序 去毛刺。工序 XII 终检。2.4 选择机床 根据不同的工序选择机床。 工序、和是铣孔、铣端面和倒角，工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的 X51 型立式铣床即可（机械制造技术基础课程设计指导教程 表 4-14）。 工序是钻、铰孔，由于要求的精度较高，表面粗糙度值较小，需选用较精密的钻床才能满足要求，因此选用摇臂钻床 Z3025 即可（表 4-7）。 工序和是铣件，加工简单，精度不高，所加工表面不是工作表面，因此用卧式铣床 X60 即可。（表 4-17）。 工序是铣零件，是工作表面，精度要求较高，用卧式铣床 X60 即可。（表 4-17）。2.5 选择夹具 本夹具是针对一组(或几组) 相似零件的一道(或几道) 工序设计的夹具，因此选择成组夹具。按成组技术原理，在零件分组的基础上，它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性。成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，是为加工某些几何形状相似，工艺过程和定位夹紧相似的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位零件：选择合适的夹紧力、夹紧零件：设计好合理的基本件。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。本夹具装夹是在铣削拨叉叉脚两平面时，中批量，则可在成组专用夹具中，用对刀块找正即可。这种方法安装方法简单，需专门设备，精度高，生产率高，因此多用于中批量生产。根据以上分析，本零件除铣拨叉叉脚两平面需要成组专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。2.6 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 在铣床上加工的工序天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）9i 铣孔 40 时用高速钢直柄立铣刀（机械制造技术基础课程设计指南表 5-98），零件的孔深度为 10mm，粗铣刀直径 d 为 39.5mm，齿数为 6，总长度为155mm，铣刀长度为 63mm。精铣刀 d 为 40.5mm.齿数为 85（机械制造技术基础课程设计指导教程 表 3-9）。ii 叉口的两侧面，加工平面时用面铣刀即可，主要采用硬质合金刀齿，用镶齿套式面铣刀，铣刀直径为 55mm，齿数为 10（3-25）。iii 28 的上下端面，加工平面时用面铣刀即可，主要采用硬质合金刀齿，用圆刃面铣刀，铣刀柄直径为 25mm，刀头直径为 15mm，刀总长为 250，刃数为 2（3-25）。iv 铣拨叉两脚时用镶齿套式面铣刀，它对的几何参数的合理性要求较高，镶齿套式面铣刀参数：直径为 80mm（最小直径），内孔直径为 27mm，厚度为 30mm（不带齿）、36mm（带齿），齿数为 10（设计指南 5-103）。v 铣斜肩，用半圆键槽铣刀，A 型，宽为 1.0mm，直径为 4mm，总长为50mm，铣刀柄直径为 6mm（3-27）。在钻床上加工的工序铰 14 孔时用直柄直柄机用铰刀，它的加工精度等级可达到 ，铰刀柄+0.21直径为 12.5mm，铰刀刀头直径 14mm，铰刀总长为 160mm，铰刀刀头长47mm（3-32）。2.7 选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下。 40mm、高度 10mm 和 28mm 的高度都可用两用游标卡尺即可，公称规格为 200 0.05mm，量程为 0200mm，读数值为 0.02（机械制造技术基础课程设计指导教程 表 3-39）。 14 孔用内径百分表，公称规格为 1018mm，测量范围为 1018mm，读数值为 0.01mm（表 3-39）。 斜肩的各个尺寸用的量具即可。 另外，10mm 的两端面与 14mm 孔的轴线垂直度、10mm 的两端面的平行度、10mm 的上端面与 14mm 的上端面的平行度都可用百分表，公称规格为 03mm，测量范围为 03mm，读数值为 0.01mm（表 3-39）。拨叉叉脚两平面尺寸 2mm 无法量取，利用铣刀进刀时的尺寸加工即可，因为它不是工作表面，所以铣平即可，保证表面粗糙度即可。2.8 确定工序尺寸2.8.1 确定孔的工序尺寸 天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）10孔多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各孔的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件孔的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表。/mm工序双 边余量工序尺寸及公差 表面粗糙度/ m加工面粗铣半精精 粗 半精 精 粗 半精 精40 孔3 1 39 40+0.636.3aR 3.2aR14 孔 2.5 1 0.5 12.5 13.5 14 6.3 3.2a3.22.8.2 确定高度 10、拨叉叉脚和 28 的工序尺寸 确定各加工表面的工序加工余量。本零件各端面的工序加工余量见下表。/mm工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量I 10 下 2 2II 10 上 2 2III 28 下 2 2IV 28 上 2 2V 拨叉叉口 2 2天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）113 确定切削用量及基本时间3.1 切削用量 本工序为粗铣、精铣拨叉叉脚两平面。已知加工材料为 HT200，铸件，有外皮；机床为 X60 型卧式铣床，工件装夹在成组专用夹具中。3.1.1 确定粗铣内孔 40mm 的切削用量所选铣刀为直柄立铣刀，铣刀直径 d 为 39.5mm，齿数为 6，总长度为155mm，铣刀长度为 63mm，为中齿铣刀，根据（机械制造技术基础课程设计指南表 5-143）选择铣刀的基本形状，由于加工材料为灰铸铁 HT200，故选前角=10 ，后角 =16 （周齿）， =6 （端齿），主偏角 =60 ，过渡刃偏000rk0角 =30 ，副偏角 =1.5 ，刀齿螺旋角 =15 ，已知铣削直径 =3.5mm，铣rkrk 0ea削深度 =10mm。机床选用 X51 型立式铣床。pai 确定每齿进给量 ，根据（表 5-144），X51 型立式铣床的功率为zf4.5kw（表 5-71），工艺系统刚性为中等， =0.150.30mm/z（粗齿铣刀），zf取 =20 mm/z.zfii 选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据（表 5-148），用高速钢立铣刀粗加工灰铸铁时，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.50mm，耐用度 T=90min（5-149）。iii 确定切削速度和工作台每分钟进给量 ，根据（表 2-17）中公式计mzf算：。vvoXYUpmpzecdq=kTaf由于表（2-17）是加工灰铸铁 190HBS，但修正系数在硬度范围 180200内取 1.0，所以直接查此表即可。=25， =0.7， =0.3， =0.2， =0.5， =0.3，m0.25，T=90， =10mvcvqvXvvvPpa天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）12m， =0.20， =3.5mm，z=6，d=39.5mm， =1.0，代入上式计算：zfeavkv=36.4m/min。 n= =345.5r/min。od10根据 X51 型立式铣床主轴转速（表 5-72），选择 n=350r/min，则实际切削速度 v=0.62m/s,工作台每分钟进给量为= ·n·z=0.20X300X6=200mm/min。mzf根据 X51 型立式铣床工作台进给量（表 5-73），选择 =200mm/min，则mzf实际的每齿进给量 =0.063mm/z。zf3.1.2 确定精铣内孔 40mm 的切削用量所选铣刀为直柄立铣刀，铣刀直径 d 为 40.5mm，齿数为 85，总长度为155mm，铣刀长度为 63mm，为细齿铣刀，根据（机械制造技术基础课程设计指南表 5-143）选择铣刀的基本形状，由于加工材料为灰铸铁 HT200，故选前角=10 ，后角 =20 （周齿）， =6 （端齿），主偏角 =60 ，过渡刃偏000rk0角 =30 ，副偏角 =1.5 ，刀齿螺旋角 =15 ，已知铣削直径 =0.5mm，铣rkrk 0ea削深度 =10mm。机床选用 X51 型立式铣床。pai 确定每齿进给量 ，根据（表 5-144），X51 型立式铣床的功率为zf4.5kw（表 5-71），工艺系统刚性为中等， =0.120.20mm/z（粗齿铣刀），zf取 =0.12mm/z.zfii 选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据（表 5-148），用高速钢立铣刀精加工灰铸铁时，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.25mm，耐用度 T=90min（5-149）。iii 确定切削速度和工作台每分钟进给量 ，根据上公式计算：mzf由于表（2-17）是加工灰铸铁 190HBS，但修正系数在硬度范围 180200内取 1.0，所以直接查此表即可。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）13=25， =0.7， =0.3， =0.2， =0.5， =0.3，m=0.25，T=90， =10vcvqvXvYvUvPpa， =0.12， =0.5，z=85，d=40.5， =1.0，代入上式计算：v=68.5m/min。 zfeakn= =1000r/min。 od10根据 X51 型立式铣床主轴转速（表 5-72），选择 n=1200r/min，则实际切削速度 v=0.62m/s,工作台每分钟进给量为 = ·n·z=48mm/min。mzf根据 X51 型立式铣床工作台进给量（表 5-73），选择 =50mm/min，则实mzf际的每齿进给量 =0.028mm/z。zf3.1.3 确定粗铣叉口右侧面的切削用量所选铣刀为镶齿套式面铣刀，根据（表 5-143）选择刀的基本形状，由于材料为 HT200，故选前角 =0 ，后角 =7 ，副后角 =9 ，刀齿斜角 =-000s15 ，主刃 =40 ，过渡刃 =30 ，副刃 =5 ，过渡刃宽度 =1.2mm，已0rk0rkrk b知铣削宽度 =52mm，铣削深度 =1.5mm。机床选用 X60 型卧式铣床。eapai 确定每齿进给量 ，根据（表 5-146），X60 型卧式铣床 =0.20。zf zfii 选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据（表 5-148），用硬质合金粗加工灰铸铁时，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm，耐用度 T=100min（5-149）。iii 确定切削速度和工作台没分钟进给量 ，根据上公式mzf由于表（2-17）是加工灰铸铁 190HBS，但修正系数在硬度范围 180200内取 1.0，所以直接查此表即可。=245， =0.2， =0.15， =0.32， =0.2， =0，m=0.32，T=100， =vcvqvXvYvUvPpa1.5， =0.20， =52，z=10，d=55， =1.0，代入上式计算：v=36.4。 n=zfeak=293.5。odn10根据 X60 型卧式铣床主轴转速（表 5-72），选择 n=1500r/min，则实际切削速度 v=0.62m/s,工作台每分钟进给量为= ·n·z=0.12X1500x85=285mm/min。mzf天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）14根据 X60 型卧式铣床工作台进给量（表 5-73），选择 =300mm/min，则mzf实际的每齿进给量 =0.028mm/z。zf3.1.4 确定精铣叉口右侧面的切削用量所选铣刀为镶齿套式面铣刀，根据（表 5-143）选择刀的基本形状，由于材料为 HT200，故选前角 =0 ，后角 =7 ，副后角 =9 ，刀齿斜角 =-000s15 ，主刃 =40 ，过渡刃 =30 ，副刃 =5 ，过渡刃宽度 =1.2，已知0rk0rkrk b铣削宽度 =52mm，铣削深度 =1.5mm。机床选用 X60 型卧式铣床。eapa机床选用 X60 型卧式铣床，i 确定每齿进给量 ，根据（表 5-146），X60 型卧式铣床 =0.14。zf zfii 选择铣刀磨钝标准及耐用度，根据（表 5-148），用硬质合金粗加工灰铸铁时，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.5mm，耐用度 T=100min（5-149）。iii 确定切削速度和工作台没分钟进给量 ，根据上公式计算： mzf由于表（2-17）是加工灰铸铁 190HBS，但修正系数在硬度范围 180200内取 1.0，所以直接查此表即可。=245， =0.2， =0.15， =0.32， =0.2， =0，m=0.32，T=100， =vcvqvXvYvUvPpa0.5， =0.14， =52，z=10，d=55， =1.0，代入上式计算：v=23.4m/min。 zfeakn= =1450r/min。od10根据 X60 型卧式铣床主轴转速（表 5-72），选择 n=1500r/min，则实际切削速度 v=0.62m/s,工作台每分钟进给量为= ·n·z=0.12X1500X85=295mm/min。mzf根据 X60 型卧式铣床工作台进给量（表 5-73），选择 =300mm/min，则mzf实际的每齿进给量 =0.028mm/z。zf3.2 基本时间根据（表 2-28），查得计算时间公式为：天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）1512jmz+T=fl3.2.1 直柄立铣刀粗铣孔的基本时间公式同上， =0， = =0.5（39.5-l1p2era0.5d-+tnk（ ） （ 3）+2=54， =（13）=2mm， =200mm/min。代入上式2039.5tan6l2mzf得： =0.28min。12jmz+T=fl3.2.2 直柄立铣刀精铣孔的基本时间公式同上， =0， = =0.5（40.5- l1p2era0.5d-+tnk（ ） （ 3）+3=7， =（13）=3mm， =50mm/min。2040.5tan6l2mzf代入上式得： =0.20min。1j2mz+T=fl3.2.3 镶齿套式面铣刀粗铣叉口右侧面的基本时间公式同上， =0， =（0.030.05）d=0.03x40.5=1.215， =300mm/min，l0Cmzf= =45， =35=3。l10.541.25(4.1)l2代入上式得 =0.16min。2j3mz+Tfl3.2.4 镶齿套式面铣刀精铣叉口右侧面的基本时间公式同上， =0， =（0.030.05）d=0.04 40.5=1.215， =300mm/min，l0Cmzf= =32， =35=4。l10.541.25(4.1)l2代入上式得 =0.12。2j4mz+TflT = =0.28+0.20+0.16+0.12=0.86min。总 j12j3j4天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）164 铣拨叉叉脚平面成组夹具设计4.1 设计夹具目的机床夹具的加工在现代工业中是不可却少的重要部分。机床夹具的加工有利于提高企业生产效率，降低劳动强度，保证加工产品质量，从而降低生产成本，提高企业效益。从而在某种程度上对提高我国企业的竞争力有一定的促进作用。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。由于铣拨叉叉脚平面比较简单，铣刀尺寸受被加工拨叉脚粗细的限制，如果采用划线找正的方法加工拨叉拨叉两平面时，不仅生产效率低，而且加工质量也不高。有必要采用成组专用夹具。设计该成组夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧可靠，并尽可能使夹具结构简单合理，降低成本。4.2 铣拨叉叉脚平面夹具设计方案的选择和确定4.2.1 定位方案、定位误差及定位元件的选择1）定位方案在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。本工件以已加工的轴孔及其端面定位，限制五个自由度，以叉杆腹板右侧面限制一个自由度，实现完全定位。再用螺母夹紧工件，用自位夹紧机构完成辅助定位与夹紧，以承受切削力。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。2）定位元件定位销的基本尺寸为基准孔的最小极限尺寸，其长度约为基准孔长度的一半左右。工作部分尺寸为基准孔的最大极限尺寸。该方案是以 14 内孔作为定位面，而以两端面支撑定位常用的定位元件是可换定位销。选用 14 内孔的定位销作为定位元件进行定位，工作部分长度为14（为基准孔长度的一半）。特点是定心准确。除了限制轴向的移动和除沿自天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）17身轴线转动外的二个自由度。而以 14 端面支撑定位常用的定位元件是普通螺母 M10X1，其公称直径 D=21，H=16，极限偏差为 ，限制了自己的轴向移动0-.27和沿自身轴线转动。以叉杆幅板右侧面限制一个自由度，因此，共限制了六个自由度，属完全定位，完全能满足定位需求。这样就确定了工件与刀具的相对位置。定位误差计算工件内孔表面及其端面定位，其尺寸公差 =0.039mm，定位误差为：D=0.039+0.011+0=0.05。Ddmin+定位误差孔的尺寸公差销的尺寸公差（机械制造技术基础课程设计指南 查表 5-168）d为销孔与定位销的最小间隙（属于过盈配合）。min定位误差是和夹具有关的误差，一般约占整个加工误差的六分之一，而夹具的误差值为该零件尺寸公差值的 1315，因此，满足定位要求。4.2.2 加紧装置的选择及夹紧力的布置夹紧装置选择的是否合理，对于确保加工质量和提高生产率有很大的关系，一般来说在不破坏定位精度，保证加工质量前提下，应尽可能使夹紧装置的夹紧位置准确，安全可靠，操作方便省力，夹紧变形小，结构简单，制造容易。夹紧机构：夹紧机构是指除力源以外用于夹紧的机构和元件。典型的夹紧机构又可分为两部分。1、夹紧元件：常指夹紧装置的终端执行元件，它与元件直接接触，并施加以夹紧力而实现的夹紧。2、中间递力机构：指介于力源与夹紧元件之间，起传递增力等作用的机构。铣削时的切削力较大，因此，铣床夹具的夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度之比也应恰当，一般为 H/B11.25 以降低夹具的重心，使工件的加工表面尽量靠近工作台面，提高加工时夹具的稳定性。设计和选用夹紧装置的核心问题是如何正确地施加夹紧力即适当布置夹紧力。夹紧力应保证定位准确可靠，而不能破坏原定位，考虑到中批生产，夹紧力方向应便于工人操作。因此，将螺钉设计在顶面，减轻劳动强度，便于操作，在有可拆卸压板压在拨叉底板面上，与压板座相对应产生夹紧力。螺钉与杠杆压板形成螺旋压板夹紧机构。由于被夹紧表面有高度尺寸的误差，压板的位置不可能保持水平，所以可拆卸压板与压板座之间用平板连接，借助平板与底板座面的相互接触，可减小因夹紧力过大而压坏工件表面。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）184.2.3 确定刀具的导引方式铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀元件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件。常见的标准对刀块有：圆形对刀块，用于加工单一平面时对刀；方型对刀块：用于调整组合铣刀位置时对刀；直角对刀块：用于加工两相互垂直面或铣槽时对刀；侧装对刀块：它安装在夹具体侧面，用于加工两相互垂直面或铣槽时对刀。根据零件的尺寸位置关系选用直角对刀块，其尺寸见 cad 图。对刀时，铣刀不能与对刀块的工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准它们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭抽动的松紧感觉来判断，以适度为宜。常用的塞尺有对刀平塞尺和对刀圆柱塞尺，选用前者即可满足要求。4.2.4 设计夹具体夹具体应能保证夹具的整体刚度和强度，在此前提下，要尽量减轻重量。因此，夹具体大部分采用铸件，以便能根据需要铸出各种形状的筋条和边框、铣床、磨床等机床夹具通常是开式或半开式的，以便刀具通过。为了提高夹具制造的工艺性，夹具体很少做成整体的，而是分成座底立柱，压板等零件，它们之间用螺钉和销钉进行联接定位。(1)夹具轮廓（最大）尺寸，之所以需要标注轮廓尺寸，是因为它影响机床规格的确定。(2)配合尺寸及性质如定位元件与夹具体的配合，定位销与零件、定位销与夹具体的配合等标注配合的意义在于给夹具零件设计者作出规定，并给总图的阅读提供方便。有关配合的选取，通常可参照机床夹具设计手册进行。(3)对于铣床夹具，由于铣圆弧和端面加工刀具加工时只是沿轴向或径向进给就可完成，用对刀元件（对刀块）就可以保证相对位置，因此在将夹具装在工件台上时，用对刀元件直接对刀具进行定位，不必再用连接元件定位了，所以，一般的铣床夹具没有连接元件。本夹具是用定位销与夹具体连接，由于它天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）19是定位元件，位置精度要求高，装配时先将定位销对称中心的位置找正后拧紧螺母，以确保定位销在工作过程中时位置不变。夹具通过夹具体底面安放在铣床工作台上，可直接用对刀块找正并用耳座用螺旋压紧。(4)装配位置要求。其中包括定位元件之间，定位元件与对定元件之间，多个对定元件之间以及定位元件与夹具在机床工作台或主轴上安装用元件之间等几方面的位置要求，标注这些要求，一方面是作为封闭环，在规定夹具零件相关尺寸位置和公差时，要予以保证另一方面是用作夹具装配时的最终精度检验指标，装配位置要求通常按被加工工件上相应尺寸及位置公差的 1/51/3 选取，一般当工件相应尺寸精度要求高应取大值，以便于夹具制造。（5）铣拨叉叉脚两平面夹具体要承受包括工件、定位销、压板、支撑座、辅助支撑、定位元件和夹紧装置内的全部重量，以及加工过程中的切削力。因此，夹具体强度和刚性要好，变形要小，通常夹具体的壁厚较厚和便于排削。4.2.5 夹具其它部分的结构形式可拆压板是组成铣拨叉叉脚两平面的重要零件之一，它是为了夹紧零件和承受切削力用的。因此，它必须具有足够的刚性和稳定性。因此要防止压板的受力振动和变形，在结构上应考虑有较大的安装基面，其用螺旋夹紧机构连接在夹具体上，用平面接触，特点是：结构简单，夹紧可靠，通用性大，应用广泛。4.2.6 夹紧力计算（估算）夹紧力作用点位置和方向确定以后，还需合理地确定夹紧力的大小，夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动；夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤。因此，应对所需的夹紧力进行计算。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其他力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递等因素有关，计算是很复杂的。因此实际设计中采用估算法来确定所需的夹紧力。当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力、摩擦力等的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态来计算，由于最大铣孔直径为 40mm，由此选择刀具材料为高速钢直柄立铣刀。零件是用可转动压板夹紧，其是用单个螺旋夹紧。查机床夹具设计手册 表 1-2-26 。实际所需夹紧力的计算公式为：天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）20J 12KFD=tan+tatd（1）式中：F 为实际所需夹紧力（N），K 为安全系数，安全系数 K 的计算：根据公式 进行计算。其中，工件材料系数 ；6543210 3.10K加工精度系数 ；刀具钝化程度 ；切削特点系数 ，因. 15.223为是断续切削；夹紧力稳定系数 ，因为是手动夹紧；操作方便系数.4,因为方便夹紧；支承面接触点系数 ,因为接触点稳定。0.15 0.6所以， .3.15.3K为理论夹紧力，理论夹紧力 的计算：JFJF铣平面时通常轴向力很小且方向不变，因此它对夹紧力影响不大。铣拨叉叉脚平面关键在于根据其铣削扭矩 M 方向的变化，按照可能出现的最坏情况来确定所需夹紧力。查机床夹具设计手册表 1-2-26 所得公式J1z201F=rtg+Ll公式中 = ，选螺母为 M12 时， =9， =3。螺距为 1.75 时， （中经03ddr zr之半）=5.4315，升角 = （查表 1-2-21）。用三角螺纹:螺纹牙型半056角= ， = ， =arctg = ，tg =0.15，L=16， =7， =0.8501084522costg092l0。代入上式后得 =2000N。JFD 为定位孔的外圆直径（25），d 为孔的直径（14），为 ，因为是圆柱定位，0为斜面上的摩擦角（0），为工件与心轴在轴心方向的摩擦系数（指南查表 3-7 为 0.3），1tan为工件与心轴在圆周方向的摩擦系数（指南查表 3-7 为 0.4）。2将以上数据代入（1）式所得 F 4200N。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）21选择的是可转动压板、手动压紧螺钉把工件夹紧。查机床夹具设计手册,手动压紧螺钉可提供的夹紧力可知，假设手柄长度为 80mm, 假设加在手柄上的力为 30 ，则产生的夹紧力 Q=2400N， ,所以能够完全满足夹紧需要。NJFQ4.2.7 绘制夹具装配图(1)总体布局，见夹具总装配图该夹具可成组加工 CA6140 的拨叉圆弧和一端面。工件以孔端面和内孔用定位销来定位。定位销工作部位直径是按孔的最大极限尺寸来定，引导部位按基准孔的最小极限尺寸来定，定位销下部用螺纹与夹具体连接，上部用螺母加垫片来定位。特点：定心准确。该拨叉零件总长为 72.5mm，两个加起来为 145mm，用压板夹紧零件时，所加工部位与夹具体之间有间隙，所以用四个平板来支撑零件，四个平板等距分布，使其受力均匀，加工时受力平衡。因为平板不承受扭矩，只承受压力，所以用螺钉固定在夹具体上即可。(2)装配图上应标注的尺寸、公差及技术要求a.夹具的轮廓尺寸夹具的轮廓尺寸是指夹具的最大外形轮廓尺寸 250X180X32mm。固定手柄的位置尺寸随零件尺寸的变化而变化。b.配合尺寸的标注装配图上的配合尺寸有：定位心轴与内孔的配合尺寸 713g6Hc.位置公差的标注为了夹具制造和装配后，达到设计规定的精度要求，除了一部分可直接用尺寸公差标注外，还需要标注夹具之间的相互位置精度要求。a.定位心轴轴心线对夹具体底面的垂直度公差为 0.02mm。b.两个定位心轴的同轴度公差为 0.02mm。c.对刀块水平工作面对夹具体底面的平行度公差为 0.03mm。(3)对刀装置才用对刀块和塞尺对刀。选用 JB/8031.2-1999 方形对刀块通过对刀块座固定在夹具体上，保证对刀块工作面始终处在平行与走刀路线的方向上，这样便不受工件转位的影响。确定对刀块的对刀面与定位元件表面之间的尺寸，水平方向尺寸为（端面到对刀块表面尺寸）+5（塞尺厚度）=，其公差取工件相应天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）22尺寸公差的 1/3.由于所加工两端面为自由公差，但得保证两端面的平行度，查标准公差表 IT10 级公差值为 0.058mm-0.1mm。(4)夹具与机床工作台的连接本铣床选用的是 X61 型铣床，由于其机床主轴在加工过程中的位置变化，所以夹具体底板可以采用座耳结构，此夹具不需调整位置，可以用 T 型螺栓和螺母及垫片把夹具机床固定加紧。(5)装配图样技术要求装配时相互配做的零件，定位心轴的联接，由于定位心轴是定位元件，位置精度要求高，装配时先将支撑板拧紧到夹具体上，然后将定位心轴对称中心线的位置找正拧紧到夹具体上，用螺母压紧到加工零件上，用压板压紧零件然后用成组综合加工的方法铣圆弧和端面。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）23结论毕业设计不仅仅是一个综合性的设计，也不只是理论的设计，他还包括解决实际问题的方案设计，这就要求我们把理论知识的应用与实际相结合，灵活运用。通过本次毕业设计，使我们认识到毕业设计是我们走上工作岗位之前在学校期间对所学基础知识、专业知识、基本技能和专业技能进行的一次全面综合学习过程。毕业设计是一个综合性的设计，不只是理论的设计，而且还用于实际，这就要求我们把理论知识的应用与实际相结合。这次毕业设计，是我对所学基础知识、专业知识、基本技能和专业技能进行的一次全面综合学习过程。在这次毕业设计过程中，对于计算机的操作时必不可少的，计算机的辅助设计，文字的输入、排版的良好的运用，极大的提高了设计的效率。并且可通过互联网在较短的时间里搜索到自己所需要的资料，从而对整个设计过程有了很大的帮助。在设计过程中，我到图书馆查阅大量的资料，独立的分析问题解决问题。在整个设计过程中发现自己知识的漏洞，有问题会向指导老师学习、同学讨论。得到一种解决方案。在和老师、同学交流的过程中取长丰富自己的知识面。设计期间，我总结梳理过去所学的知识，综合应用于此次的毕业设计中，通过查阅图书馆的手册，一步一步的完成自己的设计，有不对的地方及时改正，设计在六月中旬完成。通过毕业设计我初步体会到解决工程实际工作的方法，并学会了如何把所学知识技能应用于工程实际中，初步掌握了科学研究的方法与技巧。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）24总之，通过毕业设计使我们初步体会到工程实际工作的经历，并学会了如何把所学知识技能应用于工程实际中，了解理论与实际是否有差别，初步掌握了科学研究的方法与技巧。对今后的工作实践十分有益。天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）25参考文献1 冯之敬. 机械制造工程原理,清华大学出版社,1999. 2 廖念钊.互换性与测量技,中国计量出版社,2002.3 戴枝荣.工程材料,高等教育出版社,2005. 4 崔正昀.机械设计基础,天津大学出版社,2000.5 吴圣庄.金属切削机床,机械工业出版社,1990.6 管殿柱.AutoCAD 2004 机械工程绘图教程,机械工业出版社,2003.7王先逵.机械制造工艺学,清华大学出版社，1991.8朱冬梅,胥北澜.画法几何及机械制图,高等教育出版社,2004.9天津大学机械零件教研室.机械零件手册,高等教育出版社,1980.10哈尔滨工业大学.机械夹具设计,上海科学技术出版社,1984.11龚定安,蔡建国.机床夹具设计原理,陕西科学技术出版社,1985.12徐圣群.简明机械加工工艺手册.上海:上海科学技术出版社,1991.13王启平.机床夹具设计.哈尔滨;哈尔滨科学技术出版社,1988.14肖继德,陈宁平.机床夹具设计.北京:机械工业出版社,1999.15薛源顺.机床夹具设计.北京:机械工业出版社.2004.天津职业技术师范大学 2010 本科生毕业设计（设计说明书）26英文翻译The early 21st century the trend of machinery manufacturing industry International Institute of Production Engineering (CIRP) meets every two years. Report on the theme of each annual session, round table discussions and papers are all focused to reflect the current and future development of industry characteristics and trends. No. 44,45,46 Annual Meeting of all advanced industrial countries such as USA, Japan, European countries and regions participating machine experts, scholars, papers, can be concentrated. International Production Engineering Society (CIRP) meets every two years. Report on the theme of each annual session, round table discussions and papers. No. 44,45,46 Annual Meeting of the developed industrial countries like the United States, Japan, Europe and other countries and regions participating machine experts and scholars papers can focus on the early 21st century to reflect the mechanical characteristics and trends of development of the manufacturing characterized by the utilization of modern high-tech, the trend is four modernizations: flexible, agile, intelligence and information. Is no longer the 20th century up 20 to 40 years of mechanical development of the discipline's achievements - Cam and other organizations as the basis, using special tools, special fixtures, special tool consisting of flow type production line - rigid automation. Ri