車床變速用撥叉加工工藝及關(guān)鍵工序設(shè)計

1、1 緒論1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的車床變速用撥叉是某企業(yè)產(chǎn)品的主要零件之一。本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和車床變速用撥叉零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運用所學(xué)知識，解決工程實際問題的能力。1.2 撥叉工藝設(shè)計的基本情況本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和撥叉零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機床設(shè)計，并完成必要的設(shè)計計算。生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000件/年。這屬于大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時

2、間和終結(jié)時間較短，機動時間較長，靠提高切削速度來提高生產(chǎn)率效果比較明顯。于是需要設(shè)計關(guān)鍵工序的專用夾具及加工用組合機床，而且夾具采用液壓驅(qū)動，組合機床采用液壓滑臺。工藝設(shè)計以保證質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)可靠為原則。對工件進(jìn)行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動1。為此，在進(jìn)行機械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動生產(chǎn)率；能擴大機床的使用范圍；能降低成本。1.3 零件的作用分析撥叉是一種輔助零件，通過撥叉控制滑套與旋轉(zhuǎn)齒輪的接合?；咨厦嬗型箟K，滑套的凸塊插入齒輪的凹位，把

3、滑套與齒輪固連在一起，使齒輪帶動滑套，滑套帶動輸出軸，將動力從輸入軸傳送至輸出軸。擺動撥叉可以控制滑套與不同齒輪的結(jié)合與分離，達(dá)到換檔的目的。分析這種動力聯(lián)接方式可知，車換檔時要減速，這樣可以減少滑套與齒輪之間的沖擊，延長零件的使用壽命1。2 零件說明2.1 零件的作用題目給定的零件是ca6140撥叉，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18mm的槽尺寸精度要求很高，因為在撥叉拔動使滑移齒輪時如果槽的尺寸精度不高或間隙很大時，滑移齒輪得不到很高的位置精度。所以，寬度為18mm的槽和滑移齒輪的配合精度要求很高。2.2 零件的工藝分析ca6140拔叉（型

4、號：831003）共有3組加工表面：零件兩端面，左端面加工精度高，可以先以左端面為粗基準(zhǔn)加工右端面，再以右端面為精基準(zhǔn)加工左端面；以花鍵中心線為基準(zhǔn)的加工面：這一組面包括25h7的三齒方花鍵孔、22h12的花鍵底孔、兩端的2x150倒角和距花鍵中心線為22mm的上頂面；以工件右端面為基準(zhǔn)的18h11mm的槽、上頂面的2-m8通孔和5錐孔。經(jīng)上述分析可知，對于后兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。2.3 零件的結(jié)構(gòu)特點拔叉831003的毛坯為鑄造件，在零件圖上只有2處位置誤差要求，即上頂面與花鍵中心線的平行度誤差0.10，18h11槽的兩側(cè)面與花鍵中心線的垂直度

5、誤差0.08。 零件外形上大體上與六面體相似，形狀大體如圖1.1： 圖1.1 零件結(jié)構(gòu)圖2.3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型的確定根據(jù)指導(dǎo)老師要求，設(shè)計此零件為鑄件，成批大量生產(chǎn)，工藝的安排基本傾向于工序分散原則，設(shè)備的選用是通用設(shè)備和專用工裝，工藝手段以常規(guī)工藝為主，新工藝為輔的原則。2.3.2 毛坯的確定ca6140車床拔叉，零件材料ht20-40，硬度190hb210hb，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，灰鑄鐵的機械加工余量按jz67-62規(guī)定了灰鑄鐵鑄件的三種精度等級和相應(yīng)的鑄件機械加工余量、尺寸偏差和重量偏差，在大批量生產(chǎn)的鑄件，采用2級精度鑄件，毛坯重量由金屬機械加工工藝人員手冊表5-

6、2有零件80kg，偏差為7%，故毛坯估算約為1.0kg，采用2級精度鑄件，頂面的加工余量和底面的加工余量忽略不計，兩側(cè)面的加工余量也忽略不計，由表5-4左右端面的加工余量為30.8，其余部分均為實心部分。故毛坯圖如下： 圖1.2 毛坯圖3 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，定位基準(zhǔn)的選擇得正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高2。3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇在選擇粗基準(zhǔn)時，一般遵循下列原則：(1)保證相互位置要求原則；(2)保證加工表面加工余量合理分配的原則；(3)便于工件裝夾原則；(4)粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則3。為了保證所有加工表面有

7、足夠的加工余量，選用加工余量小的表面作粗基準(zhǔn),不要用同一尺寸方向上。兩端面，后端面為精加工面，故在銑兩端面時，先以后端面為粗基準(zhǔn)，粗銑前端面。加工花鍵底孔時，利用兩邊側(cè)面找正對稱面和以底面為粗基準(zhǔn)加工花鍵底孔。3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇在選擇精基準(zhǔn)時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原則：(1)準(zhǔn)重合原則；(2)統(tǒng)一基準(zhǔn)原則；(3)為基準(zhǔn)原則；(4)自為基準(zhǔn)原則；(5)便于裝夾原則。3為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，加工2-m8螺紋孔、5錐孔，18h11槽以零件的坐端面和花鍵中心線為精基準(zhǔn)，銑上頂面以花鍵中心線為精基準(zhǔn)。3.2 重

8、點工序的說明ca6140拔叉零件的重要加工面有花鍵底孔、兩端面，花鍵，槽，頂面，材料為ht200，參考機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，其加工方法選擇如下：3.2.1 加工前后兩端面根據(jù)gb1800-79規(guī)定毛坯的公差等級為it13，表面粗糙度為ra12.5m，要達(dá)到后端面ra3.2m的技術(shù)要求，需要經(jīng)過粗銑精銑。3.2.2 加工22花鍵底孔此工序重點在于找正毛坯對稱面，故采用螺旋定心夾緊機構(gòu)，找正對稱面，進(jìn)行加工。零件技術(shù)要求底孔的表面粗糙度達(dá)到ra6.3m，毛坯為實心，故采用鉆孔擴孔，可以達(dá)到要求。3.2.3 加工外徑為25的花鍵內(nèi)孔零件要求花鍵底面粗糙度ra1.6m，側(cè)面ra3.2m，由于此工序

9、在鉆底孔工序之后，故采用拉花鍵孔的方法，一次拉削可以達(dá)到要求。3.2.4 加工上頂面零件上頂面為精加工，粗糙度要求為ra3.2m，與花鍵中心線的平行度誤差0.10mm，故以花鍵中心線為精基準(zhǔn)，對上頂面進(jìn)行粗銑精銑。3.2.5 加工18h11槽零件技術(shù)要求槽底面要達(dá)到表面粗糙度為ra6.3m，側(cè)面粗糙度為ra3.2m，而且兩側(cè)面和花鍵中心線的垂直度0.08，本身有精度要求，18h11，故以花鍵中心線和左端面為精基準(zhǔn)，用花鍵心軸定位，采用銑磨。頂面的鉆2-m8通孔和5錐孔工序不是很重要，在此不做詳細(xì)說明，2-m8通孔先鉆孔，再攻絲，5錐孔采用錐刀進(jìn)行加工。3.3 制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，

10、應(yīng)當(dāng)是使零件的加工精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在此零件為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)率4，此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，使生產(chǎn)成本盡量降低。3.3.1 工藝路線方案一的制訂工序：粗銑前端面工序：粗、精銑后端面工序：鉆、擴花鍵底孔工序：粗、精銑上頂面工序：鉆2-m8通孔工序：鉆5錐孔工序：銑削18h11槽工序：磨削18h11槽工序：拉花鍵工序 ：銼圓角工序：去毛刺工序：終檢3.3.2 工藝路線方案二的制訂工序：粗銑前端面工序：粗、精銑后端面工序：鉆、擴花鍵底孔工序：拉花鍵工序：粗、精銑上頂面工序：鉆2-m8通孔工序：鉆5錐孔工序：銑削18

11、h11槽工序：磨削18h11槽工序 ：銼圓角工序：去毛刺工序：終檢3.3.3 兩種工藝路線的比較與分析上述兩種方案，工藝路線一把拉花鍵放在磨削18h11槽之后，在此，工序4、工序5、工序6、工序7、工序8中很難對工件進(jìn)行定位和夾緊，造成生產(chǎn)率的下降。工藝路線二，一把花鍵底孔鉆削出來后緊接著就是拉花鍵，這樣，后面的工序就很容易對工件進(jìn)行定位和夾緊，即以花鍵心軸進(jìn)行定位，進(jìn)行螺旋夾緊，此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠。 通過以上的兩種工藝路線的優(yōu)、缺點的分析，最后確定工藝路線二為該零件的加工路線。工藝過程詳見機械加工工序卡片。3.4 機械加工余量的確定確定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由

12、加工表面的最后工序（或工步）向前推算，前面已經(jīng)根據(jù)有關(guān)資料查出了零件各加工表面的加工總余量（即毛坯余量），將加工余量分配給各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸5。ca6140 的撥叉材料為ht200。毛坯重量約為1.0 kg ，生產(chǎn)類型為由大批量生產(chǎn)，毛坯為鑄件，精度為2級鑄件，大體尺寸確定，外表面加工面少，根據(jù)以上原始資料加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量，工序尺寸及加工余量如下： 3.4.1 前后端面的加工余量前后端面有30.8mm的加工余量，足以把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除。前端面粗銑一次即可，加工余量3mm，工序基本尺寸為83mm，工序經(jīng)濟精度等級為it11，公差值0.22mm，表

13、面粗糙度ra5m，上下偏差按“入體原則”確定（以后按照此原則確定）6。 后端面粗銑一次，精銑一次，粗銑加工余量2.8mm，工序經(jīng)濟精度等級為it11，公差值0.22mm，精銑加工余量0.2mm，工序經(jīng)濟精度等級為it7，公差值0.035mm，表面粗糙度ra3.2m，工序基本尺寸為80mm。3.4.2 矩形花鍵底孔要求以矩形花鍵的外徑定心，故先鉆中心孔，再擴，最后拉削，內(nèi)孔尺寸為22h12，見零件圖，參照金屬機械加工工藝人員手冊 表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔20mm，工序經(jīng)濟精度等級為it11，公差值0.13mm。擴孔21mm，工序經(jīng)濟精度等級為it10，公差值0.084mm，粗糙度ra

14、6.3m?；ㄦI孔要求以外徑定心：拉削時加工余量參照金屬機械加工工藝人員手冊取 2z=1mm。3.4.3 頂面的加工余量此工序分為兩個工步：(1)粗銑頂面；(2)精銑頂面。粗銑加工余量為2.8mm，工序經(jīng)濟精度等級為it11，公差值0.22mm。精銑加工余量為0.2mm，工序經(jīng)濟精度等級為it7，公差值0.035mm，表面粗糙度ra3.2m。3.4.4 18h11槽的加工余量銑削的加工余量：槽底面的銑削余量為50mm，槽側(cè)面的銑削余量為17.9mm，工序經(jīng)濟精度等級為it12，公差值0.25mm，槽底面表面粗糙度ra6.3m。磨削的加工余量：槽側(cè)面的磨削余量為0.5mm，工序經(jīng)濟精度等級為it9

15、，公差值為0.043mm，側(cè)面粗糙度為ra3.2m。3.5 切削用量的選擇和時間定額的確定3.5.1 銑左端面切削用量和基本工時的計算工步1：粗銑背吃刀量為mm。進(jìn)給量的確定：機床的功率5kw10kw,工件夾具系統(tǒng)的剛度為中等條件，按切削手冊中表3.3選取該工序的每齒進(jìn)給量為=0.2mm/z。銑削速度：選用鑲齒銑刀，其中在d/z=80/10的條件下選取。銑削速度為v=40m/min。有公式： (3.1)可以得到：r/min。由于手冊中的x51型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速為n=160r/min,所以，實際的銑削速度為：m/min?；緯r間t：根據(jù)面銑刀平面（對稱銑削、主偏角=90）的基本時間計算公式：

16、(3.2)其中，=75mm，=1mm3mm，取=2mm，=40mm。則有： mm (3.3)=0.210160=320mm/min (3.4)t=()/=(75+7.36+2)/320=0.264min15.82s。工步2：精銑背吃刀量的確定：=1mm。進(jìn)給量的確定：由切削手冊中表3.3，按表面粗糙度為=3.2m的條件選取，該工序的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.8mm/r。銑削速度的計算：根據(jù)其他有關(guān)資料確定，按鑲齒銑刀，d/z=80/10，=0.08mm/z的條件選取，銑削速度v為： v=57.6mm/min。由公式：可以求得銑刀轉(zhuǎn)速n=229.3r/min 。參照機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程中4-

17、15的x51型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，選取轉(zhuǎn)速為n=210r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入上面公式，可以求得：=52.78mm/min (3.5)基本時間的確定：根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程中表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角=90）的基本時間公式t=()/，可以求得該工序的基本時間，其中=75mm，=1mm3mm，取=2mm，=40mm，=7.36mm， =n=0.8mm/r210r/min=168mm/mint=()/=(75+2+7.36)/168=0.502min30.13s。3.5.1 拉花鍵孔切削用量和基本工時的計算加工條件：（1）工件材料：ht200，鑄件；（2）加工要求：

18、花鍵底孔粗糙度ra6.3m，鍵槽側(cè)面粗糙度ra3.2m，鍵槽底面粗糙度ra1.6m，鍵槽尺寸6mm，偏差代號h9；（3）刀具：高速鋼拉刀；（4）切削液：乳化液；（5）加工設(shè)備：拉床；（6）確定齒升量：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒升量為0.06mm；（7）切削速度：查有切削簡明手冊有切削速度為0.06m/s（3.6m/min）；（8）切削工時 (3.6)式中： zb 單面余量1.5mm(由22mm拉削到25mm)； l 拉削表面長度，80mm； 考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.2； k 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； z 拉刀

19、同時工作齒數(shù)，z=l/p； p 拉刀齒距。 所以mm因為拉刀同時工作齒數(shù) (3.7)所以其本工時。3.5.2 銑削18h11槽的切削用量和基本工時的計算加工要求：用乳化液冷卻，加工工件，槽寬18mm，公差代號h11，長40mm，槽的側(cè)面與花鍵孔中心線的垂直度誤差0.08mm，底面粗糙度為ra6.3m。加工余量：25mm由于零件此處的設(shè)計精度比較高，用銑削很難達(dá)到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，分兩步走，mmmm。（1）選擇刀具銑刀參數(shù)：mm,mm,。（2）選擇銑削用量由于槽的寬度為18mm,故二次走完，mm,mm。由切削用量簡明手冊表3.3確定mm/r,現(xiàn)取mm/r, m

20、m/z。（3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：t=120min。（4）確定切削速度vc和每齒進(jìn)給量：決定切削速度vc和每齒進(jìn)給量vf、由切削用量簡明手冊的公式 (3.8)m/minr/min。根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊選r/min，實際速度m/min，選mm/min,根據(jù)x62w型銑床說明書選mm/min,mm/z。（5）基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表3.5 (3.9) mm, i=2(走兩次) 。4 夾具設(shè)計機床夾具是一種在金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分7。4.1

21、夾具的概述4.1.1機床夾具的基本組成部分(1)定位元件及定位裝置 它與工件的定位基準(zhǔn)相接處，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動之間的相對正確位置。(2)對刀及引導(dǎo)元件 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件。(3)夾緊裝置 用于加緊工作，在切削時使使工件在夾具中保持既定位置。(4)聯(lián)接元件 用以確定夾具在機床上的位置并于機床相連接。(5)夾具體 用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上。(6)其他聯(lián)接或裝置 除上

22、述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯裝置、安全保護裝置、為便于拆下工件而設(shè)置的頂出器等7。4.1.2 機床夾具的作用（1）保障加工質(zhì)量使用機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面互相之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要是靠夾具和機床來保證，不再依賴于工人的技術(shù)水平。（2）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，而且易實現(xiàn)多件、多工位加工?，F(xiàn)代機床夾具中廣泛采用氣動、液壓等機動夾緊裝置，可使輔助時間進(jìn)一步減少。（3）擴大機床工藝范圍在機床上使用可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在車

23、床或鉆床上使用鏜膜，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進(jìn)行仿形加工。（4）減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)84.1.3 機床夾具的分類按機床夾具的使用范圍，可劃分為5種類型：（1）通用夾具：如車床上常用的三爪自定心卡盤、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般以標(biāo)準(zhǔn)化，并有專門的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶。專用夾具：這類夾具是針對某一工件的某一工序而專門設(shè)計的，因其用途專一而得名。專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中。（2）可調(diào)整夾具和成組夾具：這類夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以

24、調(diào)整，以適應(yīng)不同的零件的加工。用于相似零件成組加工的夾具，通常稱為成組夾具。與成組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對象不很明顯，適用范圍更廣一些。（3）組合夾具：這類家具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成，不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完以后，元件可以拆卸重復(fù)使用。這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批生產(chǎn)。（4）隨行夾具：這是一種在自動線或柔線制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對工件的定位和夾緊外，還裝載著工件隨輸送裝置送往各機床，并在機床上被定位夾緊8。為提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用的夾具。根據(jù)我們所需加工的零件，由于

25、其結(jié)構(gòu)較為特殊，一般機床的通用夾具較難以定位及夾緊，因此每道工序都運用專用夾具來加工，加工本零件所需的專用夾具為四個。4.1.4 夾具設(shè)計的基本要求一臺優(yōu)良的機床必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準(zhǔn)，定位方法和定位元件，必要時還需要進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相對應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗、

26、維修等。（4）使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡便，省力，安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度9。4.1.5 夾具設(shè)計規(guī)范化的意義研究夾具設(shè)計規(guī)范化程序的主要目的在于：（1）保證設(shè)計質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計質(zhì)量主要表現(xiàn)在：（a）設(shè)計方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性；（b）高位設(shè)計與定位副設(shè)置的相容性；（c）夾具設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的先進(jìn)性；（d）精度控制項目的完備性以及各種控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性；（e）夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性；（f）家具制造成本低經(jīng)濟型10。有了規(guī)范的設(shè)計程序，可以指導(dǎo)設(shè)計人員有步驟、有計劃、有條理的進(jìn)行工作，提高設(shè)

27、計效率，縮短設(shè)計周期。（2）有利于計算機輔助設(shè)計，有了規(guī)范化的設(shè)計程序，就可以利用計算機進(jìn)行輔助設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減輕設(shè)計人員的負(fù)擔(dān)。有利于計算機進(jìn)行輔助設(shè)計，除了進(jìn)行精度設(shè)計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限對零件的強度、剛度進(jìn)行設(shè)計計算，實現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計過程的全部計算機控制。（3）有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計的方法。近年來，關(guān)于夾具設(shè)計的理論、研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)已日漸完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計程序，使初級夾具設(shè)計人員的設(shè)計工作提高到了一個新的科學(xué)化水平。4.2 零件工藝性分析本夾具主要用來加工零件底面的18h11槽，加工此槽時表面粗糙度和尺寸都有要求，還有一個重要

28、的要求就是于花鍵孔軸線的垂直度有較高的要求，因此在夾具設(shè)計過程中要考慮到這些問題，既要保證精度又要考慮到生產(chǎn)效率。4.3 定位基準(zhǔn)的選擇由零件及加工工序可知，在本道工序前，75x40表面已經(jīng)加工好了，花鍵孔也已經(jīng)加工好了，考慮到與花鍵軸線的垂直度要求，因此以花鍵孔為定位基準(zhǔn)，75x40左端面輔助定位。4.4 定位元件的選擇在設(shè)計夾具的過程中要考慮到工件是否正確定位，保證加工精度，縮短安裝時間，提高勞動生產(chǎn)率，擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)一機多能，操作方便，可降低對工人的技術(shù)要求，還可減輕工人的勞動強度11。夾具包括定位元件裝置，夾緊裝置，對刀導(dǎo)向元件，連接元件以及其他夾緊裝置和夾具體。常見的定位元件

29、有支撐釘、支撐板、定位銷、錐面定位銷、v形塊、定位套、錐度心軸等等。4.5 夾緊元件的選擇工件在夾具中定位后一般應(yīng)夾緊，使工件在加工過程中保持以獲得的定位不被破壞。由于工件在加工過程中受切削力，慣性力、夾緊力等的作用，會形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證加工精度的一個十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)12。夾緊時間的處理有時會比定位的設(shè)計更為困難，從設(shè)計難度上講，夾緊機構(gòu)往往花費設(shè)計人員較多的心血。夾緊機構(gòu)設(shè)計時一般應(yīng)滿足以下主要原則：（1）夾緊時不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。（2）夾

30、緊力應(yīng)保證工件位置在整個加工過程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動。（3）使工件不產(chǎn)生過大的變形表面損傷。（4）夾緊機構(gòu)必須可靠。夾緊機構(gòu)各元件要有足夠的剛度和強度，手動夾緊機構(gòu)必須保證自鎖，機動夾緊機構(gòu)應(yīng)有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。（5）夾緊機構(gòu)必須安全、省力、方便、符合工人操作習(xí)慣。（6）夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。13夾緊元件是用以夾緊工件的，用于固定工件以獲得的正確的元件，本設(shè)計所選用的主要定位元件是心軸、對刀塊，它的優(yōu)點是：（a）在夾緊過程中能保持撥叉安裝定位時獲得正確位置。（b）操作方便、省力、安全。（c）結(jié)構(gòu)簡單，是標(biāo)準(zhǔn)化元件14。切削力及夾緊力

31、的計算：本道工序主要的切削力是銑削過程中帶來的橫向的進(jìn)給力刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀銑刀參數(shù)： (4.1)mmmm/smm 解得n。在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)。 (4.2)查資料，有： k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1切削力為n。 (4.3)實際夾緊力為n，其中u1和u2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)， =0.5。螺母選用m16x1.5細(xì)牙三角螺紋，由機械設(shè)計螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力公式，產(chǎn)生的加緊力為： (4.4)其中： =19000 n.m =14.8mm =2029=1.5(f為摩擦系數(shù)，無潤滑時f0.10.

32、2)解得f0=10405n此時螺母的夾緊力f0已大于所需的800(n)的加緊力，故本夾具可安全工作。4.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊塊,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。為了保證零件加工精度，我們采用可換定位銷來進(jìn)行定心加緊。夾具體底面上的一對定位鍵與銑床工作臺的t型槽相連接，保證夾具與銑床縱向進(jìn)給方向相平行的位置，使夾具在機床工作臺上占有一正確加工位置。此外，為了把夾具緊固在銑床工作臺上，夾具體兩端設(shè)置供t型螺栓穿過夾具用的兩個u

33、型耳座。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。5 組合機床設(shè)計組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機床。組合機床能對工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。組合機床可分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床三類15。5.1 組合機床總體設(shè)計-“三圖一卡”繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，

34、進(jìn)行組合機床總體方案圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。5.1.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研究合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：（1）被加工

35、零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實線表示,其余部位用細(xì)實線表示。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （2）本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機構(gòu)設(shè)計。 （3）本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不符時，必須對加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對稱公差換算為

36、對稱公差。對工件毛坯應(yīng)有要求，對孔的加工余量要認(rèn)真分析。當(dāng)本工序有特殊要求時必須注明。 （4）注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量16。5.1.2 加工示意圖（1）加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖；是設(shè)計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力件，繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺

37、寸，主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度。（2）繪制加工示意圖的注意事項加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實線，必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設(shè)計，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸(即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸，精度完全相同時，只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號相對應(yīng)的軸號)。一般主軸的布置不受真實距離的限制，當(dāng)主細(xì)彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時，必須以實際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向裝置等是否相互干涉。（3）選擇刀具、導(dǎo)向裝置及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進(jìn)給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸的計算。(

38、a)刀具的選擇選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具17。本工序是粗銑加精銑，選用硬質(zhì)合金銑刀配合通用銑刀桿。刀具尺寸應(yīng)滿足加工要求。(b)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇導(dǎo)向裝置的作用：保證刀具相對工作的正確位置，保證刀具間正確的位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。本工序的切削速度最大不過v =50m/min。(c)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇滑臺、主電動機提供依據(jù)。銑削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率根據(jù)機械加工工藝手冊第二版第1卷p1-61 表1.6-10可得：粗銑周向力為3883.1n 功

39、率為1.476kw,銑削轉(zhuǎn)矩為310nmm。(d)確定主軸類型及相關(guān)尺寸主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給力和主軸、刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)切削轉(zhuǎn)矩t來確定。強度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為：=13mm (5.1)剛度條件計算時：=9mm (5.2)因此粗銑時主軸直徑至少為13mm。查組合機床設(shè)計簡明手冊表5-16可確定使用的銑削頭為1tx25型頂置式齒輪傳動銑削頭。該銑削頭縱向總尺寸為750mm。(e)銑刀刀桿尺寸的確定銑刀刀桿直徑至少為65mm，但不能過大，否則強度不夠。銑刀刀桿伸出長度至少為53mm，但也不能過長否則影響加工

40、精度。這里銑刀刀桿直徑取70mm，銑刀刀桿伸出長度取163mm。(f)確定聯(lián)系尺寸其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長度、主軸外伸長度之和，再減去加工孔深（加工通孔時還包含刀具切出值）。為了使機床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量使工件端面至軸箱距離最小。因此首先從所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全部刀具、接桿(或卡頭)、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑(dd)、外伸長度l；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注工件離導(dǎo)

41、套端面的距離；還須標(biāo)注托架與夾具之間的尺寸。本設(shè)計中工件端面到鏜削頭端面之間的距離定為125mm。(g)標(biāo)注切削用量各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸的后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速n、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每分鐘進(jìn)給量。第一次進(jìn)刀 n=200 r/min =50m/min =0.5mm/r第二次進(jìn)刀 n=200 r/min =50m/min =0.5mm/r(h)動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動作。有時還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)紿，跳躍進(jìn)給，擋鐵停留等特殊要求

42、18。工作進(jìn)給長度的確定組合機床上有第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給之分。前者用于鉆、擴、鉸和鏜孔等工序；后者常用于鉆或擴孔之后需要倒大角等工序。工作進(jìn)給長度，應(yīng)等于加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和。即mm快速進(jìn)給長度的確定：快速進(jìn)給市指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長度按具體情況確定。工件離鏜削頭端面最大距離為：125mm，快速進(jìn)給長度定為100mm?？焖偻嘶亻L度的確定：快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和?？焱碎L度l=153mm。動力部件總行程確定：動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離(即前備

43、量)和刀具裝卸以及刀桿同刀具一起從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離(刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長度，即后備量)。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。前備量取20mm；后備量取110mm；總行程為183mm。5.1.3 機床聯(lián)系尺寸總圖(1)機床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容(a)機床聯(lián)系尺寸總圖的作用機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的，是用來表示機床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖，用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)

44、系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供主要依據(jù)；它可以看成是機床總體外觀簡圖，由其輪廓尺寸，占地面積、操作方式等可以檢驗是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境19。(b)機床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容：表明機床的配置型式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖(般至少兩個視圖，主視圖應(yīng)選擇機床實際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相對位置。表明機床基本型式(臥式、立式或復(fù)合式、單面或多面加上、單工位或多工位)及操作者位置等。完整齊全地反各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。標(biāo)注主要通用部件

45、的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。(2)繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容(a)選擇動力部件動力部件的選擇主要是確定動力箱（或各種工藝切削頭）和動力滑臺。下圖中是根據(jù)已定的工藝方案和機床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機床為臥式單面單工位液壓傳動組和機床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進(jìn)給運動，選用配套的動力箱驅(qū)動多軸箱鉆孔主軸。動力滑臺的選擇鏜削大頭孔工序，考慮到加工通孔，又為立式加工，因此選用1hy25m型液壓滑臺，以及相配套的1cl25m型立柱，1cd251m型立座側(cè)底座。動力箱的選擇在不需要精確計算主軸箱功

46、率可按下列簡化公式進(jìn)行估算： (5.3)式中，消耗于主軸的切削功率的總和，單位為kw 主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.80.9，加工有色金屬時取0.70.8粗銑溝槽 切削功率： =0.85kw 總功率： p=0.85/0.8=1.07kw因此1ta20型鏜削頭滿足要求。(b)確定機床裝料高度h裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時,首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度，以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求?？紤]剛度、結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素，裝料高度為1000mm。(c)確定夾具輪廓

47、尺寸 本工序夾具尺寸已知長688mm，寬160mm，高108mm 。(d)確定工作臺依據(jù)工序內(nèi)容，及相應(yīng)的1cl25m型立柱，1cd251m型立座側(cè)底座的尺寸選擇1ayu63型多工位移動工作臺。5.1.4 機床機床生產(chǎn)率計算卡生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過其可以分析所擬定的方案是否滿足要求。(1)理想生產(chǎn)率 =50000/2300= 21（件/h） (5.4)式中a為年生產(chǎn)綱領(lǐng)取50000件單班制取2300h(2)實際生產(chǎn)率min (5.5)件/h實際生產(chǎn)率大于理想生產(chǎn)率。因此本設(shè)計滿足要求。(3)機床負(fù)荷率 (5.6)機床負(fù)荷

48、率不大于0.860.90。結(jié)束語由本文的論述，我們了解到，通過ca6140撥叉的加工設(shè)備及工藝的研究與應(yīng)用，在機床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為解決此類多孔同時加工問題舉了一件實例。本成果設(shè)計制造的機床為臥式組合機床。我們將主軸設(shè)為機械傳動，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺采用國產(chǎn)通用部件。以比較簡單的方式完成旋轉(zhuǎn)運動和直線運動的同步進(jìn)行，非常實用。本機床所用夾具的通用性強，工件采用定位夾緊，快速方便。定位采用一面一銷一心軸的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用三面刃銑刀。當(dāng)加工工件時，切削力和切削