摘 要
隨著科技的發(fā)展，機械制造行業(yè)已經(jīng)是我國技術進步和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。無論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興的機械制造產(chǎn)業(yè)，都離不開形式各樣的機械制造設備。本次畢業(yè)設計的內(nèi)容主要內(nèi)容就是對CA6140機床撥叉的工藝規(guī)程制定和對其中孔及若干平面加工工序的夾具設計進行研究和探討。在工藝規(guī)程編制方面，主要通過仔細分析撥叉零件圖和相關技術要求，查閱零件相關資料，考慮了零件的工藝結構要求、批量生產(chǎn)要求、經(jīng)濟性、可行性等多方面因素，最終安排工序，并完成加工，其中包括各道工序的加工方法，機床、刀具、夾具、輔具、量具的選擇，基準面的選取，定位和夾緊方案的擬定，并將其編入工序卡片，清晰明了的表達出了整個加工過程。另外，在專用夾具設計方面，主要對一孔、一平面的加工工序進行了夾具方案的分析，計算和最終完成設計任務。
關鍵詞：撥叉；工藝路線；定位與夾緊；專用夾具設計
I
I
Abstract
With the development of science and technology, machinery manufacturing industry of China has been technological progress and social development of pillar industries. Whether in traditional industries or new industries, it is inseparable from a wide range of machinery and equipment. This graduation of content which is the study about the protocol development process and the fixture design of the hole and some plane processing procedure. In terms of process rules, primarily through a careful analysis of the product parts and related technical requirements, check the parts relevant information considered part of the process of structural requirements, batch, and economics, feasibility, and more factors. The final arrangements for the operations to finish processing, including the operations of processing method, machine tools, tooling, fixtures, assistive devices, measurement apparatus selection, select datum, positioning and clamp authoring, and process card, clarity of expression out the whole processing procedure. In addition, in fixture design, the main design about a hole, a flat and a groove machining process has been analysised, computation and finally to complete the design task.
Key words: Plectrum; process route; positioning and clamping; dedicated fixture design
XLVIII
XLVIII
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 夾具設計的意義 1
1.2 夾具設計研究概述 2
1.2.1 夾具的定義 2
1.2.2 夾具發(fā)展概況 2
1.2.3 夾具設計要解決的主要問題 3
1.3 夾具的功能 4
1.4 夾具組成 4
1.4.1 夾具的基本組成部分 4
1.4.2 夾具的其他組成部分 5
1.5 夾具的分類 5
1.5.1 按夾具的通用特性分類 5
1.5.2 按夾具使用的機床分類 5
1.6 夾具使用優(yōu)點 7
1.7 夾具設計要求 7
1.7.1 夾具設計基本要求 7
1.7.2 生產(chǎn)對其提出的新要求 8
1.8 夾具設計特點 8
1.9 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 9
第2章 工藝規(guī)程的編制 10
2.1 零件的分析 10
2.1.1 零件的作用 10
2.1.2 零件的工藝分析 11
2.2 確定毛坯的制造形式 12
2.3 基面的選擇 13
2.4 制定工藝路線 14
2.5 選擇加工設備及刀具、夾具、量具 15
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 16
2.7 確立切削用量及基本工時 19
第3章 工序70的夾具設計 37
3.1 問題的提出 37
3.2 夾具設計 37
3.3 定位誤差的分析 40
3.4 夾具設計及操作的簡要說明 40
第4章 機床夾具優(yōu)化設計及經(jīng)濟效益 41
4.1 優(yōu)化設計分析 41
4.1.1成組夾具成本 41
4.1.2 優(yōu)化設計的現(xiàn)實意義 42
4.2 機床夾具柔性化 42
4.3 機床夾具經(jīng)濟效益分析 43
結 論 45
致 謝 46
參考文獻 XLVII
第1章 緒論
隨著科學技術的高速發(fā)展，機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其產(chǎn)品型號越來越多，質量要求越來越高，更新周期越來越短，使機械制造工程飛速的發(fā)展。在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位。它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度。夾具的設計過程中，應深入生產(chǎn)實際，對工件的圖紙、工藝文件，生產(chǎn)綱領等分析，精心調查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術，制訂出合理的設計方案[1]。
機械加工必須保證零件的加工質量，達到設計圖紙規(guī)定的各項技術要求，同時還應該具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。因此，機械加工工藝規(guī)程設計就是一項重要的工作。它要求設計者必須具有豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和廣博的機械制造工藝基礎理論知識。
在指定工藝規(guī)程時，應根據(jù)零件的產(chǎn)量和現(xiàn)有的設備條件，綜合考慮加工質量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求，經(jīng)過反復分析比較，確定最優(yōu)方案。
1.1 夾具設計的意義
零件在工藝規(guī)程制定之后就要按工藝規(guī)程順序進行加工。加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置，機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一[2]。
因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品生產(chǎn)在保證精度的前提下提高效率，降低成本。在當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化要求下，滿足企業(yè)對夾具的設計制造的更高要求。
CA6140車床撥叉銑、鉆等工序使用的專用夾具設計應針對加工零件，應達到結構緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。所以對CA6140車床撥叉加工工藝及夾具設計，不但是我們對大學所學的知識的一個整合，而且是對結構設計和工藝設計方面的一次訓練。
1.2 夾具設計研究概述
1.2.1 夾具的定義
夾具是一種裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床工件是使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機床夾具不可缺少。它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具的設計在企業(yè)產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)技術裝備中占有極其主要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工件[3]。
1.2.2 夾具發(fā)展概況
隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面技術資源，有計劃的進行企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術、產(chǎn)品質量以及經(jīng)濟效益有了很大的提高，為繁榮國內(nèi)市場，擴大出口創(chuàng)匯，推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起了重要作用。
夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（或對刀）元件的結構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。
我國的機械制造業(yè)經(jīng)過50多年，特別是近20年的發(fā)展，已形成了品種繁多、門類齊、布局合理的機械制造工業(yè)體系。許多科研院所、大專院校和企業(yè)研制出了一大批成套技術裝備和多種高精尖產(chǎn)品，有些已接近或達到國際先進水平。
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展為了適應現(xiàn)代機械工業(yè)向高、精，尖方向發(fā)展的需要和多品種、中小批生產(chǎn)的特點，機床夾具的主要發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化[4]。
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。
目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。
為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向，使機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，品種型號越來越多．質量越來越高，更新周期越來越短[5]。
1.2.3 夾具設計要解決的主要問題
夾具設計最關鍵是要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。首先得了解影響定位精度的因素，然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。
除此之外，選擇夾具的類型與結構型式必須與零件生產(chǎn)批量大小相適應，夾具結構與零部件應具有足夠的剛度和強度，從而保證夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間[6]。
1.3 夾具的功能
機床夾具的主要功能是定位和加緊。定位是確定工件在夾具中占有正確位置的過程。通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的，而夾緊則是工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。
機床夾具的特殊功能是對刀和導向，通過調整工件切削刃相對工件或夾具的正確位置。而導向則是如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。
機床夾具能夠降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強度。由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調整工件的時間與難度[7]。
1.4 夾具組成
1.4.1 夾具的基本組成部分
雖然各類機床夾具的結構有所不同但按主要功能加以分析。機床夾具的基本組成部分是定位元件，夾緊裝置和夾具體三個部分，這也好似夾具體的主要內(nèi)容。
定位元件是夾具的主要功能元件之一 ，通常當工件定位基準面的形狀確定后，定位元件的結構也就確定了。夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。通常夾具作為鑄件的結構、鍛件結構、焊接結構，形狀有回轉體形和底座等多種定位元件，夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
1.4.2 夾具的其他組成部分
1． 連接元件
根據(jù)機床的工作特點，夾具在機床上的安裝。連接常有的兩種方式：一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上，連接元件用于確定夾具本身在機床上的位置。
2． 對刀與導向裝置
對刀裝置常見在銑床夾具中，用以對刀塊。調銑刀對刀前的位置，對刀時，銑刀不能與對刀塊直接相連，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀塊工作表面。
導向裝置鉆模板、鉆套、鏜模的鏜模支架。鏜套，它們能確定刀具的位置，并引導刀具進行切削。
3． 其他元件和裝置
根據(jù)加工的需要，有些夾具分別采用分度裝夾，靠模裝置上下料加工工藝機器人等[8]。
1.5 夾具的分類
1.5.1 按夾具的通用特性分類
這是一種基本的分類方法，主要反應夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具主要依據(jù)。目前，我國常用的夾具有通用夾具、專用夾具和自動化生產(chǎn)夾具等五大類。
1.5.2 按夾具使用的機床分類
這是專用夾具設計使用的分類方法，如車床、銑床、刨床、鉆床、數(shù)控車床等夾具，如圖1-1,1-2,1-3所示：
圖1-1 鉆床夾具 圖1-2 銑床夾具
圖1-3 工裝夾具
設計專用夾具時機床的類別、組別、型別主要參數(shù)均以確定。它們不同點是機床切削成型運動不同、故夾具與機床的連接方式不同它們的加工精度要求也各不相同[9]。
1.6 夾具使用優(yōu)點
夾具的使用一般包括兩個過程，其一是夾具本身在機床上的安裝和調整，其二是被加工工件在夾具中的安裝。加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。
1． 所保證加工精度
用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機床的位置由夾具保證不受工人技術的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。
2． 提高勞動生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。
3． 能擴大機床的使用范圍
4． 能降低成本
在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分攤在一批工件上，沒個工件制造的成本是極少的，遠遠小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟效應就越大。
5． 改善工人的勞動條件
用夾具裝夾工件方便、省力、安全[10]。
1.7 夾具設計要求
1.7.1 夾具設計基本要求
設計夾具時，應滿足下列四項基本要求：
1． 保證工件的加工精度。
2． 保證工人的造作安全。
3． 達到加工的造作生產(chǎn)率要求。
4． 滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應。
1.7.2 生產(chǎn)對其提出的新要求
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：
1． 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期。
2． 能裝夾一組相似性特征的工件。
3． 用于精密加工的高精度的機床。
4． 適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術。
5． 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率[11]。
1.8 夾具設計特點
機床夾具設計與其他裝備設計比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面：
1． 要有較短的設計和制造周期，一般沒有條件對夾具進行原理性實驗和復雜的計算工作。
2． 夾具的精度一般比工件的精度變了三倍。
3． 夾具在一般情況下是單體制造的，重復制造的機會通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
4． 夾具和操作工人的關系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結合。
5． 夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設計的工藝要求。
1.9 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面。
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，精密化夾具勢必也相應提高。高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度。夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調組合等方式，以適應工藝可變因素的能力[12]。
夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制造典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件。舍棄一些功能低劣的結構，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件[13]。
第2章 工藝規(guī)程的編制
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給的是CA6140車床主軸箱撥叉的工藝規(guī)程編制和夾具設計。CA6140車床的撥叉位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用[14]。零件圖如圖2-1所示：
圖2-1 撥叉零件圖
零件上方的mm孔與操縱機構相連，而下方的mm半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動下方的齒輪實現(xiàn)變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
2.1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，為了滿足其性質要求，由參考文獻[15]表2-3鑄件制造方法選取金屬型鑄造方法，由參考文獻[16]表2.2-4 灰鑄鐵件的硬度分級可知灰鑄鐵的硬度為190~210HBS，具有較高的強度和耐磨性，適于承受較大應力和耐磨性的要求。CA6140車床撥叉有多處加工面，其中有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1． 以mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的孔，以及40mm的圓柱上表面，其中主要加工表面為mm通孔，其粗糙度要求為1.6。
2． 以mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：mm的孔，以及75mm的兩個端面。其中mm內(nèi)孔的粗糙度要求為3.2，75mm的兩端面有垂直度0.1的要求。
3． 將兩件銑斷
這一組加工表面包括：銑斷面的粗糙度要求為6.3。
4． 銑mm的槽
這一組加工表面包括：此槽端面的粗糙度要求為3.2，槽的底面的粗糙度要求為6.3。
5． 銑40mm外圓柱面上的平臺
這一組加工表面包括：粗糙度要求6.3，其余為尺寸要求，精度不高。
該零件加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
mm孔的中心與mm孔的中心有位置要求mm。
mm的槽與mm的孔內(nèi)表面有垂直度公差為0.08。
C、D兩端面之間相對于的mm的孔內(nèi)表面有垂直度公差為0.1。
由以上分析:對于以上加工表面，根據(jù)加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，可先加工其中某一重要表面，然后借助于專用夾具加工其它表面，并保證各種尺寸和位置的精度要求。
2.2 確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件的材料和形狀確定毛坯為鑄件，考慮零件在機床運行過程中可以承受較大載荷和沖擊載荷，且零件結構又比較簡單，采用金屬型鑄造的方法來加工，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。這樣不但提高生產(chǎn)率，而且可以保證零件的加工精度。毛坯零件圖如圖2-2所示：
圖2-2 毛坯圖
毛坯的鑄造方法：選用金屬型造型的方法。
毛坯的熱處理：熱處理工序在工藝過程中的安排是否恰當，是影響零件加工質量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過程中的位置，根據(jù)材料和熱處理的目的而定。本次加工中熱處理為預備熱處理安排在機械加工之前，采用正火、調質處理來改善材料的加工性能。此外，為了消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
2.3 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，過程中會問題百出，甚至會造成大批廢品，使生產(chǎn)無法正常運行。
1． 粗基準的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準[17]。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)以撥叉的底面和40mm的外圓表面為粗基準，利用V型塊夾緊達到完全定位,然后進行鉆55mm孔的加工。
2． 精基準的選擇
為了保證定位基準和加工工藝基準重合，所以選擇零件的25mm圓表面為精基準，并且以“基準重合”和“基準統(tǒng)一”為原則，來保證加工精度和裝夾準確方便。
2.4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1． 工藝路線方案一
工序一：鑄造毛坯
工序二：將兩件銑斷
工序三：鉆、擴、鉸、精鉸25mm孔
工序四：粗車、半精車、精車55mm孔
工序五：粗銑、精銑C、D面保證垂直度誤差不大于0.1
工序六：粗銑B面
工序七：銑16mm的槽，垂直度誤差不大于0.08
工序八：銑40mm外圓上的平臺
工序九：檢驗入庫
上面的工序加工不太合理，因為如果先將兩件銑斷，破壞了零件的整體性，這樣就達不到兩個孔之間的位置要求，影響整個工件的加工要求，從而降低了零件的使用價值。由此得出下面一個方案。
2． 工藝路線方案二
工序一: 鑄造毛坯
工序二：以底平面D面為粗基準，用V型塊定位，粗車、半精車、精車mm孔，使其達到精度要求
工序三：以40mm圓柱外表面為基準，用V型塊定位，并以
mm的圓心為基準鉆、擴、粗鉸、精鉸mm的孔，達到精度要求
工序四：將兩件銑斷
工序五：以mm的內(nèi)孔為精基準，以定位擋銷和一壓板實現(xiàn)定位，進行C、D兩面的粗銑、精銑加工，使C、D兩面滿足垂直度誤差不大于0.1
工序六：以mm的內(nèi)孔為精基準，以D面和一輔助支撐實現(xiàn)定位，進行B面的粗銑加工
工序七：以mm的內(nèi)孔為精基準，銑mm的槽,保證槽的側面相對于孔的垂直度誤差是0.08
工序八：以mm的內(nèi)孔為精基準，銑40mm外圓上的平臺
工序九：去除毛刺
工序十：檢驗入庫
比較兩種工序加工方案，考慮到加工的合理性及精度的要求，我們選擇方案二的設計。
2.5 選擇加工設備及刀具、夾具、量具
由于生產(chǎn)類型為中批，故加工機床設備等以通用機床為主，其生產(chǎn)方式以通用機床加專用夾具為主，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均有人工完成。根據(jù)加工零件的具體工序，滿足加工需求，根據(jù)文獻[15]選擇以下機床、刀具和量具：
1． 機床的選擇
銑面、銑槽、銑平臺時均采用立式銑床X52K；
鉆、擴、鉸孔均采用立式鉆床Z550；
車內(nèi)孔時采用臥式車床C620-1。
2． 夾具的選擇
該撥叉的生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3． 刀具的選擇
銑上下表面時采用硬質合金端銑刀，可以保證加工零件的精度要求；
銑槽時采用直柄立銑刀；
銑斷時采用銑斷銑刀；
鉆孔時采用高速鋼錐柄麻花鉆；
擴孔時采用高速鋼錐柄擴孔鉆；
鉸孔時采用硬質合金錐柄機用鉸刀；
車孔時采用YG6硬質合金車刀。
4． 量具的選擇
極限量規(guī)或塞規(guī)、對角度尺寸采用專用夾具保證，其它尺寸采用通用量具即可。
2.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
CA6140車床撥叉零件材料為HT200，硬度190～210HBS，抗拉強度，生產(chǎn)類型為中批量，鑄造毛坯。
由文獻[18]表2—17灰鑄鐵鑄件預計的力學性能及應用舉例及以上原始資料及加工工藝，分別確定各家工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
(1) 求最大輪廓尺寸
根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，長315mm，寬75mm，高80mm，故最大輪廓尺寸為315mm。
(2) 選取公差等級CT
由文獻[15]表5-1 大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級得鑄造方法按金屬型鑄造、鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍8~10級，取為10級。
(3) 求鑄件尺寸公差
根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，由表5-3鑄件尺寸公差[15]得：公差帶相對于基本尺寸對稱分布。
(4) 求機械加工余量等級
由文獻[15]表5-5 毛坯鑄件典型的機械加工余量等級得鑄造方法按金屬型鑄造、鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級范圍D~F級，取為F級。
(5) 求RMA(要求的機械加工余量)
對所有加工表面取同一個數(shù)值，由文獻[15]表5-4 要求的鑄件機械加工余量（RMA）得最大輪廓尺寸為315mm、機械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為2.5mm。
(6) 求毛坯基本尺寸
為方便加工，鍵槽處鑄成實心。
C面、D面屬雙側加工，應由文獻[15]式（5-2）求出，即
R=F+2RMA+CT/2=12+22.5+2.2/2=18.1mm
B面為單側加工，毛坯基本尺寸由文獻[15]式（5-1）求出，即
R=F+RMA+CT/2=80+2.5+3.2/2=84.1mm
25mm孔屬內(nèi)腔加工，應由文獻[15]式（5-3）求出，即
R=F-2RMA-CT/2=25-22.5-2.6/2=18.7mm
55mm孔屬內(nèi)腔加工，應由文獻[15]式（5-3）求出，即
R=F-2RMA-CT/2=55-22.5-2.8/2=48.6mm
式中 R——毛坯基本尺寸；
F——毛坯的鑄件輪廓尺寸；
RMA——要求的機械加工余量；
CT——公差等級。
撥叉鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見如下表2-1
表2-1 撥叉鑄件毛坯尺寸公差與加工余量
項目
C面D面
B面
25mm孔
55mm孔
·鍵槽
公差等級CT
10
10
10
10
—
加工面基本尺寸
12
80
25
55
—
鑄件尺寸公差
2.2
3.2
2.6
2.8
—
機械加工余量等級
F
F
F
F
—
RMA
2.5
2.5
2.5
2.5
—
毛坯基本尺寸
18.1
84.1
18.7
45
0
1． C面、D面的加工余量為6.1mm（為雙邊加工）
查文獻[15]表5-49 平面精加工余量得精加工余量1mm，故粗加工余量為Z=4.1mm，則單邊加工余量為Z=2.05mm。
2． B面的單邊總加工余量為Z=4.1mm
查文獻[15]表5-49 平面精加工余量得精加工余量故粗加工余量為Z=3.1mm。
3． 內(nèi)孔（25mm的孔已鑄成18.7mm的孔）
查文獻[15]表5-42 基孔制7、8、9級（H7、H8、H9）孔的加工余量得
工序尺寸加工余量：
鉆孔至23mm 余量為4.3mm；
擴孔至24.8mm余量為1.8 mm；
粗鉸孔至24.94mm余量為0.14 mm；
精鉸孔至25mm余量為0.06 mm。
4． 內(nèi)孔55mm孔（55mm的孔已先鑄初45mm的孔）
查文獻[15]表5-42 基孔制7、8、9級（H7、H8、H9）孔的加工余量：
粗車45mm的孔至51mm余量為6mm；
半精車51mm孔至53.8mm余量為2.8mm；
精車至55mm余量為1.2 mm。
5． 銑16mm的槽
由文獻[15]表5-41 凹槽加工余量及偏差得粗銑后半精銑寬度余量
Z=3mm,粗銑后公差為+0.18～+0.27mm,半精銑后公差為+0.11mm。
工序尺寸加工余量：
粗銑至11.5mm；
半精銑至14.5mm余量為3mm；
精銑至16mm余量為1.5mm。
2.7 確立切削用量及基本工時
工序一：鑄造毛坯。
工序二：底平面B為粗基準，粗車、半精車、精車55mm的孔，使其
粗糙度達到3.2(已鑄成45mm)。
1． 粗車45mm的孔至51mm
(1) 選擇主軸轉速
選擇C620-1車床，正轉n=10~1400r/min，反轉n=14~1580r/min；
縱向f=0.028~6.33mm/r，橫向f=0.014~3.16mm/r。
(2) 選擇進給量
決定進給量，由文獻[15]表5-57 臥式車床刀架進給量得：
f=0.028~6.33mm/r，取f=1.59mm/r
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表2-8 車削時切削速度的計算公式得：
式中 使用壽命T=60min；=158；=0.15；=0.40；m=0.2
由文獻[15]表2-9車削過程中使用條件改變時的修正系數(shù)得=1.0
則: m/min
m/min
由文獻[15]表5-56臥式車床主軸轉速得轉速n=305 r/min
則實際切削速度 m/min
(4) 計算基本工時
min
式中 ——機動時間，min；
L——刀具或工作臺行程長度，mm；
n——機床主軸轉速，r/min；
f——主軸每轉刀具的進給量，mm/r。
2．半精車51mm的孔至53.8mm，切削余量為2.8mm
(1) 確定背吃刀量
mm。
(2) 確定進給量、計算切削速度
由文獻[15]表5-121用YG6硬質合金車刀車削灰鑄鐵時的得：v=90m/min, f=0.42mm/r。
r/min
采用C620-1臥式車床，由文獻[15]表5-56 臥式車床的主軸轉速得主軸轉速n=480r/min
則實際切削速度 m/min
(3) 計算基本工時
由文獻[15]表2-24 車削和鏜削機動時間計算公式得：
車孔切削工時的計算時間為：
式中 i——走刀次數(shù)，i=1；
——刀具的切入長度，mm；
——刀具的切出長度，mm；
——單件小批量生產(chǎn)時的試切附加長度，=0。
則 mm
mm
所以 min
3．精車53.8mm的孔至mm,粗糙度為3.2
(1) 確定背吃刀量
mm。
(2) 確定進給量、計算切削速度
由文獻[15]表5-121用YG6硬質合金車刀車削灰鑄鐵時的得：v=90m/min, f=0.56mm/r。
r/min
采用C620-1臥式車床，由文獻[15]表5-56 臥式車床的主軸轉速得主軸轉速n=480r/min
則實際切削速度 m/min
(3) 計算基本工時
由文獻[15]表2-24 車削和鏜削機動時間計算公式]得：
鏜孔切削工時的計算時間為：
式中 i——走刀次數(shù)，i=1；
——刀具的切入長度，mm；
——刀具的切出長度，mm；
——單件小批量生產(chǎn)時的試切附加長度，=0。
則 mm
mm
所以 min
工序三：鉆、擴、粗鉸、精鉸25mm的孔，使其達到精度要求
1. 鉆23mm的孔
(1) 決定進給量
鉆頭直徑為23mm，由文獻[15]表5-127 高速鋼鉆頭鉆孔時的進給量查得進給量范圍為0.78—0.96mm/r，取進給量f=0.81mm/r，選用Z550鉆床， 由文獻[15]表5-64 立式鉆床型號與主要技術參數(shù)查得進給機構許用最大抗力F=24525N，查進給量范圍為0.1—0.81mm/r，符合。
(2) 確定鉆頭的磨鈍標準及壽命
由文獻[15]表5-130 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命查得最大磨損限度為1.0mm，壽命T=75min。
(3) 切削速度的確定
由文獻[15]表2-13 鉆、擴和鉸孔時切削速度的計算公式得：
(的單位：m/min)
式中 ；；； ； ； 。
由文獻[15]表2—14 鉆、擴及鉸孔時使用條件改變時切削速度的修正系數(shù)得
所以 取 =18m/min
由文獻[15]表5—65 立式鉆床主軸轉速取轉速n=250r/min
所以，實際切削速度
(4) 檢驗機床扭矩及功率
由文獻[15]表2—15 鉆孔時軸向力、轉矩及功率的計算公式得：
式中 ——鉆孔時的轉矩，；
——刀具直徑，mm；
——鉆削時的進給量；
——切削力的修正系數(shù)；
；；；；；。
所以
由文獻[15]表5—68 立式鉆床主軸各級轉速能傳遞的轉矩按薄弱環(huán)節(jié)得主軸能傳遞的轉矩/
得
所以，所選的切削用量符合要求。
(5) 計算基本工時
,
2． 擴23mm的孔至24.8mm
(1) 確定背吃刀量為
mm。
(2) 確定進給量，由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=1.0~1.2mm/r，所以取 f=1.196mm/r。
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表3—54 擴孔相較鉆孔的選取方法得擴孔速度為鉆孔速度的（）倍
故取
由此算出轉速
按機床實際轉速，取 n=125r/min
則實際切削速度 。
(4) 計算基本工時
，
3． 粗鉸24.8mm孔至24.94mm
(1) 確定背吃刀量
mm，由文獻[15]表5—136 硬質合金鉸刀鉸孔時的切削用量得被吃刀量mm，符合被吃刀量的范圍。
(2) 確定進給量
由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=0.3 ~0.5mm/r，所以取f=0.36mm/r。
(3) 計算切削速度
由文獻[15]表2—13鉆、擴和鉸孔時切削速度的計算公式得：
由文獻[15]表5—130 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及壽命得鉆頭后刀
面最大磨損量為0.6~0.8mm，取0.6mm，壽命。
式中 ；；； ；。
由文獻[15]表2—14 鉆、擴及鉸孔是使用條件改變時切削速度的修正系數(shù)得
所以
由文獻[15]表5—65 立式鉆床主軸轉速取轉速n=185r/min
所以，實際切削速度
(4) 計算基本工時
由文獻[15]表2-27 鉸圓柱孔的超出長度得：
4． 精鉸24.94mm孔至mm
(1) 確定背吃刀量
mm。由文獻[15]表5—136 硬質合金鉸刀鉸孔時的切削用量
得被吃刀量mm，符合被吃刀量的范圍。
(2) 確定進給量
由文獻[15]表5—128 高速鋼和硬質合金擴孔鉆擴孔時的進給量得進給量f=0.9 ~1.4mm/r，所以取 f=0.9mm/r
(3) 由文獻[15]表5-131 高速鋼鉆頭鉆碳鋼及合金鋼時的切削速度得理論轉速為：
由文獻[15]表5—56立式鉆床主軸轉速取轉速n=185r/min
所以，實際切削速度
(4) 計算基本工時
由文獻[15]表2-27鉸圓柱孔的超出長度得mm
工序四：將兩件銑斷
(1) 進給量的確定
由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選用切斷刀，銑刀直徑應小于63mm,取
63mm，齒數(shù)為6，可選用X52k立式升降臺銑床。功率為7.5 kw，由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀、和切斷銑刀加工鋼
時的進給量得每齒進給量，。
銑削寬度為：
(2) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式得：
式中 =10.5；=0.2；=0.2；=0.4；=0.5；=0.1；m=0.15
由文獻[15]表5-72 立式銑床主軸轉速及文獻[15]表5-98 銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉速，取立式銑床主軸轉速n=150r/min
切削速度
。
(3) 切削工時
，由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量得
則
工序五：粗銑和半精銑C、D兩面。
1． 粗銑C、D兩面
(1) 背吃刀量的確定
因為切削余量較小，故以此就可以切除全部加工余量，則 。
(2) 進給量的確定
選用硬質合金端銑刀，材料為YG6。端銑刀直徑應小于80mm，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇取直徑80mm,齒數(shù)為6。可選用X52K立式升降臺銑床，功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得：每齒進給量
。
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉速n=118r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，
2． 半精銑C、D兩面
(1) 背吃刀量的確定
由文獻[15]表5-49 平面精加工余量得：半精加工銑削用量為1mm，取
。
(2) 進給量的確定
選用硬質合金端銑刀，材料為YG6。端銑刀直徑應小于80mm，由文獻[15]表5-144高速鋼端銑刀、圓柱銑刀、盤銑刀加工時的進給量取表面粗糙度為3.2,表5-146硬質合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量=0.14~0.24mm/z,取=0.2mm/z。
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉速n=150r/min，則
切削速度
(5) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，
工序六：粗銑B面
(1) 背吃刀量的確定
因為切削余量較小，故一次切削就可切除全部加工余量，則。
(2) 進給量的確定
選用硬質合金端銑刀，材料為YG6，銑刀直徑應小于80mm，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇60mm，齒數(shù)為6?？蛇x用X52K，立式升降臺銑床，功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加
工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
，
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉速n=118r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
所以
工序七：粗銑、半精銑mm的槽，使其達到精度要求
1． 粗銑12mm的槽，粗加工后，公差為+0.18~+0.27
(1) 選擇機床刀具
選擇立式銑床X52K，直柄立銑刀
(2) 切削用量
由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀和切斷
銑刀加工時的進給量得進給量為任意，取。
由文獻[15]表5-148 銑刀磨鈍標準取銑刀磨鈍標準最大磨鈍限度粗加工時為1.0~1.2，粗加工時為0.3~0.5。
由文獻[15]表5-149 銑刀平均壽命取平均壽命為T=60min，
槽寬16mm，槽深10~25mm，，n=279r/min, 。
(3) 計算基本工時
，
；
則
2． 精銑槽mm
本道工序精銑槽之前已進行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽必須滿足各種技術要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。
(1) 選擇機床和刀具
機床：X52K立式銑床。
刀具：直柄立銑刀，銑槽=16mm。
查文獻[15]表8銑刀參數(shù)的選擇取國家標準GB1118,D=160mm,
d=40mm,L=16mm,齒數(shù)z=24
(2) 計算切削用量
由文獻[15]表5-145 高速鋼立銑刀、角銑刀、半圓銑刀、切槽銑刀和切斷銑刀加工時的進給量得銑削寬度為16mm時，每齒進給量任意，取
=0.67mm/r
由文獻[15]表5-148 銑刀磨鈍標準取銑刀磨鈍標準和耐用度，磨鈍標準為0.20~0.25，由文獻[15]表5-149 銑刀平均壽命取銑刀平均壽命 T=60min。
(3) 切削速度
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式得：
式中 修正系數(shù)k=1.0；=10.5；=0.2；=0.2；0.4；
=0.5；=0.1；m=0.15。
，，
代入上式，得 。
(4) 確定機床主軸轉速
由文獻[15]表5-72 立式銑床主軸轉速得主軸轉速為n=190r/min，則
實際切削速度
(5) 計算切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=127mm/z
則：
工序八：粗銑半精銑40mm外圓上的平臺
由于整個加工余量為6mm,且精銑的加工余量為1mm。則粗細過程5mm,分兩步加工
1． 第一次粗銑、第二次粗銑
(1) 背吃刀量的確定
，。
(2) 確定進給量
選用硬質合金端銑刀，材料為YG6，由文獻[15]表5—98 銑刀直徑選擇得銑刀直徑應小于80mm，取直徑為40mm。齒數(shù)為6?？蛇x用X52K立式升降臺銑床功率為7.5kw，由文獻[15]表5-146 硬質合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
(3) 確定銑削速度
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-7 立式銑床主軸轉速得:
式中 =24；=0.；=0.1；0.3；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉速n=150r/min，則
切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
，；同理
2． 半精銑
(1) 背吃刀量的確定
。
(2) 進給量的確定
選用與粗銑刀同樣的刀具和機床，由文獻[15]表5-144高速鋼端銑刀、圓柱銑刀、盤銑刀加工時的進給量?。罕砻娲植诙葹?.3, 文獻[15]表5-146硬質合金面銑刀、圓柱銑刀和圓盤銑刀加工平面和凸臺時的進給量得每齒進給量
=0.14~0.24mm/z 取=0.2mm/z
(3) 銑削速度的確定
由文獻[15]表2-17 銑削時切削速度的計算公式及表5-98銑刀直徑選擇和表5-72 立式銑床主軸轉速得:
式中 =245；=0.2；=0.15；0.35；=0.2；=0；m=0.32。
取立式銑床主軸轉速n=190r/min
則切削速度
(4) 切削工時
由文獻[15]表5-73 立式銑床工作臺進給量取=126mm/min
mm
，
工序九：去除毛刺
工序十：檢驗入庫
第3章 工序70的夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計夾具。本次夾具設計對槽的加工，其夾具為專用夾具，利用X52K立式升降臺銑床，三面刃銑刀，實現(xiàn)對槽的加工，使其達到精度要求。
3.1 問題的提出
本夾具主要用來精銑的槽，其側面的粗糙度要求為3.2，底面的粗糙度要求為6.3，相較于基準的內(nèi)孔有垂直度0.1的要求。由于槽的加工精度要求不是很高，因此，在本道工序加工時在考慮精度的前提下，還應考慮到降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。
3.2 夾具設計
1． 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。銑的槽的夾具定位如圖3-3所示：
圖3-3 銑的槽的夾具定位
因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。
25mm和55mm的內(nèi)孔已完成了加工，達到很高的精度，以其做定位面可以保證加工要求。我們以25mm的內(nèi)孔為精基準，以一定位銷定位夾緊，另外，在55mm處加一可調支撐實現(xiàn)六點定位，實現(xiàn)對零件的加工。
銑刀材料為硬質合金，利用手動加緊方式。
2． 切削力的計算
刀具：直柄立銑刀，尺寸為16mm。
圓周力由文獻[15]表2—18銑削時切削力、轉矩及功率的計算式]得：
式中 ；；；；；； ；。
則
轉矩由文獻[15]表2—18銑削時切削力、轉矩及功率的計算公式得：
式中 ；。
則
功率由文獻[15]表2—18銑削時切削力、轉矩及功率的計算公式得：
式中 ；。
則
在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)
式中 為基本安全系數(shù)1.5；
為加工性質系數(shù)1.1；
為刀具鈍化系數(shù)1.1；
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。
所以
3． 夾緊機構
根據(jù)零件的定位方案，加工方法，生產(chǎn)要求，運用手動夾緊即可滿足條件。通過定位銷實現(xiàn)定位夾緊并配以一可調動的定位支撐，使工件達到設計的位置，既能準確的定位加工又方便操作、提高了工作效率。手動夾緊是可靠的，可去除夾緊力的計算。
3.3 定位誤差的分析
本夾具的主要定位面是25mm孔的內(nèi)表面和一可調動的定位支撐實現(xiàn)定位作用。本次設計夾具的工序尺寸公差為，垂直度誤差為1.0，可加工滿足。
3.4 夾具設計及操作的簡要說明
綜上所述，在夾具設計時，首先應考慮到降低成本，方便加工，采用手動夾緊的固定方法，夾具底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有確定的安裝位置，以利于加工。
在裝夾時，先將工件在夾具體中完全定位，以一定位銷實現(xiàn)固定夾緊，并配以一可調定位支撐，使其達到完全定位，對刀塊與銑削面之間有1mm的間距，方便對刀，提高加工的精確性