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課程設計
課 題：
撥叉加工工藝設計
專 題：
專 業(yè)：
學 生 姓 名：
班 級：
學 號：
指 導 教 師：
完 成 時 間：
摘 要
本設計是基于撥叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。撥叉零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后槽的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。
關鍵詞：撥叉類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Key words: Angle gear seat parts; fixture;
III
V
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
第1章 加工工藝規(guī)程設計 1
1.1 零件的分析 1
1.1.1 零件的作用 1
1.1.2 零件的工藝分析 1
1.2 撥叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 2
1.2.1 孔和平面的加工順序 2
1.2.2加工方案選擇 2
1.3 撥叉加工定位基準的選擇 3
1.3.1 粗基準的選擇 3
1.3.2 精基準的選擇 3
1.4 撥叉加工主要工序安排 3
1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
1.6選擇加工設備及刀、量具 6
1.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 6
結 論 20
參考文獻 21
致 謝 23
第1章 加工工藝規(guī)程設計
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是撥叉。撥叉的主要作用是傳動連接作用，保證各軸各擋軸能正常運行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此撥叉零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
圖1 撥叉
1.1.2 零件的工藝分析
由撥叉零件圖可知。撥叉是一個叉類零件，它的外表面上有2個平面需要進行加工。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）以φ21孔上端面主要加工面的加工面。這一組加工表面包括φ21孔上端面，加工粗糙度為。
（2）以φ21孔下端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：φ21孔下端面，粗糙度為。
（3）以銑叉腳端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：銑叉腳端面，粗糙度為。
（4）其他各個孔的加工，φ8mm孔2-φ4mm孔，2-M6、
1.2 撥叉加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該撥叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于撥叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
1.2.1 孔和平面的加工順序
撥叉類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工撥叉上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。撥叉的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
撥叉零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
1.2.2加工方案選擇
撥叉孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據(jù)撥叉零件圖所示的撥叉的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用坐標法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠實現(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將撥叉孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
在大批量生產(chǎn)中，撥叉孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
1.3 撥叉加工定位基準的選擇
1.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入撥叉的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以撥叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
1.3.2 精基準的選擇
從保證撥叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證撥叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是撥叉的裝配基準，但因為它與撥叉的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
1.4 撥叉加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到撥叉加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結合面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于撥叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
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%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將撥叉加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
10 粗銑φ21孔上端面
20 粗銑φ21孔下端面
30 鉆，擴，鉸φ17mm孔
40 粗銑叉腳端面
50 半精銑叉腳端面
60 鉆擴鉸φ35mm孔
70 鉆φ8mm孔
80 鉆2-φ4mm孔
90 鉆孔攻絲2-M6
100 拉花鍵
110 鉗工去毛刺
120終檢
工藝路線二：
10 粗銑φ21孔上端面
20 粗銑φ21孔下端面
30 鉆，擴，鉸φ17mm孔
40 粗銑叉腳端面
50 半精銑叉腳端面
60 鉆擴鉸φ35mm孔
70 鉆φ8mm孔
80 鉆2-φ4mm孔
90 鉆孔攻絲2-M6
100 拉花鍵
110 鉗工去毛刺
120終檢
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案一比較合理。
綜合選擇方案一：
10 粗銑φ21孔上端面
20 粗銑φ21孔下端面
30 鉆，擴，鉸φ17mm孔
40 粗銑叉腳端面
50 半精銑叉腳端面
60 鉆擴鉸φ35mm孔
70 鉆φ8mm孔
80 鉆2-φ4mm孔
90 鉆孔攻絲2-M6
100 拉花鍵
110 鉗工去毛刺
120終檢
1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
(1)毛坯種類的選擇
零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經(jīng)濟意義。根據(jù)該零件的材料為HT200、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結構形狀很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鑄造成型。
(2)確定毛坯的加工余量
根據(jù)毛坯制造方法采用的鑄造造型，查取《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-5，“撥叉”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
（2）面的加工余量。
根據(jù)工序要求，結合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
1.6選擇加工設備及刀、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以所選設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來完成。
平端面確定工件的總長度?？蛇x用量具為多用游標卡尺（mm）,測量范圍0～1000mm（參考文獻[2]表6—7）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻[2]表4—3），專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。
鉆中心孔。選用60°中心鉆（參考文獻[4]第6章）。
1.7確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序10 粗銑φ21孔上端面
切削用量：本工序為粗銑端面，已知加工材料為HT200，表面淬火處理后HRC48-53。
確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。經(jīng)計算得加工時間為57s。
工序20 粗銑φ21孔下端面
切削用量：本工序為粗銑端面，已知加工材料為HT200，表面淬火處理后HRC48-53。
確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。經(jīng)計算得加工時間為57s。
工序30 鉆，擴，鉸φ17mm孔
切削用量：鉆，擴，鉸φ17mm孔
2.1確定鉆φ17mm孔的切削用量。
所選刀具為莫氏錐柄麻花鉆
確定切削用量=13/2=6.5mm，查表得進給量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。則主軸轉速n==514.19r/min,故取n=545r/min，此時v==22.26m/min。
2.2確定擴φ17孔的切削用量。
確定切削用量=1/2=0.5mm，查表得進給量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。則主軸轉速n==1364.19r/min,故取n=960r/min，此時v==42.2m/min。
2.3基本時間
確定鉆孔的基本時間
=
確定擴φ14H9孔的基本時間
=
總時間為30s。
3工序40 、50
粗銑叉腳端面 半精銑叉腳端面
=2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為
。
校核機床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
3.3確定開擋腳面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=4mm,查表得進給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=6.3um及有垂直度要求），選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。 加工用時為：180s 銑腳面各90s。
工序60：鉆擴鉸φ35mm孔
機床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序70：鉆φ8孔
機床：臺式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～31，取。
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取。
加工基本時間：
工序80 鉆2-φ4mm孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用絲錐。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31取
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
工序90鉆孔攻絲2-M6
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用絲錐。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～60，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31取
實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
該工序的加工機動時間的總和是：
工序100：拉花鍵
工件材料： HT200，鑄造。
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
13
結 論
通過近一個月的課程設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。
在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。
本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
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16
致 謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設計進行了指導。在我課程設計這段時間，無論在學習還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和開拓進取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨立思考，深入探索，解決實際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設計關鍵性的技術指導，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做課程設計的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
課程設計雖已完成了，但由于知識水平的局限，實際經(jīng)驗缺乏，設計還存在許多不足，有很多地方需要改進。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關心、幫助的老師和同學，正是有了大家的關懷、鼓力和我自己的努力，此設計才得以順利完成。
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