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。又因其齿根较浅
11、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M221.5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。在单件小批量生产中则常用通用
12、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*（1+备品率）*（1+废
13、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
14、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+
15、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20180-19819820H922200-21821822H924220-23823824H925230-24824825H926240-25825826H928260-2
16、7827828H9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
17、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
18、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=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
19、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=（100099）/(3.14100)=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
20、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
21、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。
22、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
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