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湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目
倒擋撥叉工藝及夾具設(shè)計(jì)
作者
學(xué)院
專業(yè)
學(xué)號
指導(dǎo)教師
二〇一六年 五月 二十五日
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)電工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 教研室
教研室主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名學(xué)號:
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 倒擋撥叉夾具設(shè)計(jì)
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2016 年 2月29 日開始至 2014年 5月 21日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
（1）、設(shè)計(jì)零件實(shí)體模型一個(gè)；
（2）、畢業(yè)實(shí)習(xí)或圖書館及網(wǎng)上所搜集的資料；
（3）、相關(guān)教材及夾具設(shè)計(jì)、工藝手冊。
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
（1）、零件的Pro/E圖、結(jié)構(gòu)特征及性能分析；
（2）、夾具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)；
（3）、相關(guān)的計(jì)算；
（4）、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；裝配圖的設(shè)計(jì)、零件工程圖的設(shè)計(jì)；
（5）、編寫零件機(jī)加工工藝卡及工序卡
（6）、編寫設(shè)計(jì)說明書。
5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求：
（1）、相關(guān)圖紙用AutoCAD和Pro/E繪制完成，不少于折合1號圖5張一號圖紙及工藝卡與工序卡；
（2）、編寫的設(shè)計(jì)說明書正文不少于40頁；
（3）、錄光盤一張（含設(shè)計(jì)說明書、圖紙、英譯漢文章）。
6 發(fā)題時(shí)間： 2016 年 3 月 5 日
指導(dǎo)教師：
學(xué) 生：趙越
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評價(jià)]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評價(jià)]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評語：
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評價(jià)]
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及倒擋撥叉的機(jī)械制造工藝及工裝夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
根據(jù)倒擋撥叉的零件圖分析其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求、加工部位尺寸、形狀結(jié)構(gòu)及零件的批量生成的，確定被加工零件工藝方法和工藝過程，并選擇好倒擋撥叉的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出倒擋撥叉的工藝路線；接著對倒擋撥叉各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量和基本工時(shí)；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，在選擇設(shè)計(jì)出夾具中，本次針對倒擋撥叉的工藝確定設(shè)計(jì)兩套夾具。此兩套夾具分別是銑叉口兩側(cè)面的夾具和鉆鉸孔φ19.1夾具。在設(shè)計(jì)夾具過程中，需要考慮的是如定位元件、夾緊元件、夾具體、對刀件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：倒擋撥叉；工裝夾具；工藝規(guī)程
xi
Abstract
This design content relates to the mechanical manufacturing technology and the technology of the shifting fork fixture design content.
Based on the analysis of its accuracy, surface roughness, technical requirements, the batch processing spot size, shape structure and parts of the generation of the fork of the parts diagram, identify processing technology method of parts and process, and the choice of processing benchmark good fork, the fork of the design process is obtained; then the fork each step process calculation of dimensions, the key is to determine the craft equipment and the cutting parameters and the basic working hours each working procedure; then design the special fixture, in the choice of design fixture, the process of shifting fork to determine the design of two sets of fixture. The two sets of clamps are slot milling jig and fixture for drilling slant hole diameter of 19.1. Fixture in the design process, need to consider is if the positioning element, clamping element, clamp, tool parts and other components; calculate fixture positioning errors when positioning, analysis the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Key word: Gear chamber cover, fixture, process specification
目 錄
第一章 緒 論 1
1.1 設(shè)計(jì)目的 1
1.2 研究的內(nèi)容和意義 1
1.3 目前國內(nèi)外存在的現(xiàn)狀及存在的問題 1
第二章 零件的分析 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的工藝分析 3
第三章 確定毛坯形式 5
3.1選擇毛坯 5
3.2確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 5
3.3設(shè)計(jì)毛坯圖 5
第四章 選擇加工方法制定加工工藝路線 7
4.1定位基準(zhǔn)的選擇 7
4.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 7
4.1.3精基準(zhǔn)的選擇 7
4.2零件表面加工方法的選擇 8
4.3制定工藝路線 8
4.4確定夾具、量具 11
4.5 確定工序尺寸 12
第五章 確定切削用量及基本時(shí)間 13
5.1切削用量的選擇 13
5.2各工序的切削用量及時(shí)間定額 13
第六章 部分工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì) 21
6.1機(jī)床夾具簡介 21
6.1.1機(jī)床夾具的概述 21
6.1.2 專用夾具的組成 21
6.1.3機(jī)床夾具設(shè)計(jì)要求 21
6.1.4專用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟 22
6.2立式鉆床上鉆、擴(kuò)、鉸Ф19.1mm孔專用夾具設(shè)計(jì) 22
6.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 23
6.2.2定位元件的設(shè)計(jì)與選擇 23
6.2.3定位誤差的分析 23
6.2.4切削力的計(jì)算 25
6.2.5 導(dǎo)向件的設(shè)計(jì) 26
1
6.2.6夾緊裝置設(shè)計(jì)及夾緊力的計(jì)算 27
6.2.7夾具操作說明 29
6.3臥式銑床上精銑叉口側(cè)面夾具 31
6.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 31
6.3.2定位元件的設(shè)計(jì) 31
6.3.3切削力及夾緊力的計(jì)算 32
6.3.4定位誤差分析 33
6.3.5定向鍵裝置設(shè)計(jì) 34
6.3.6對刀裝置設(shè)計(jì) 35
6.3.7夾緊裝置的設(shè)計(jì) 36
結(jié) 論 38
參 考 文 獻(xiàn) 39
致 謝 40
1
第一章 緒 論
1.1 設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在畢業(yè)之前的最重要的一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，也是對大學(xué)所學(xué)各課程的一次綜合應(yīng)用與實(shí)踐，是深化所學(xué)只是重要過程，是對學(xué)生素質(zhì)與能力的一次全面檢驗(yàn)，而且還是對學(xué)生畢業(yè)資格及學(xué)位認(rèn)證的重要依據(jù)。所以，認(rèn)真做好畢業(yè)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。（1）設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代機(jī)械制造要求的工藝與夾具。（2）通過本次設(shè)計(jì)，加深、鞏固大學(xué)所學(xué)的理論知識。（3）理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)自己運(yùn)用理論解決實(shí)際問題的能力（如優(yōu)選設(shè)計(jì)方案、編制設(shè)計(jì)說明書、列出計(jì)算過程和結(jié)果，并進(jìn)行討論和分析等等。（4）進(jìn)一步提高利用技術(shù)資料、運(yùn)算和繪圖的能力；增強(qiáng)自己運(yùn)用計(jì)算機(jī)的能力及外語的能力。（5）培養(yǎng)實(shí)事求是、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和刻苦鉆研不斷創(chuàng)新的精神。
對于我們即將畢業(yè)的工科學(xué)生來說，我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己未來從事的的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，也是學(xué)校對我們最后一次培養(yǎng)訓(xùn)練。希望在本次設(shè)計(jì)中充分的鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，也在本次設(shè)計(jì)中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)自己的問題并且及時(shí)糾正解決。為將來能夠很好的適應(yīng)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
1.2 研究的內(nèi)容和意義
本次研究的內(nèi)容是倒檔撥叉的加工工藝及其部分工序夾具的設(shè)計(jì)。主要需要完成的包括加工工藝的安排以及專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。為了保證加工零件的精度同時(shí)節(jié)約成本和縮短加工周期以及提高加工效率，那么一個(gè)良好的工藝安排以及專用夾具的設(shè)計(jì)就是必不可少的了。在工藝的安排上不但要考慮合理的加工要求還要考慮到操作者以及加工機(jī)械的安全。同時(shí)夾具的設(shè)計(jì)上也要考慮到使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性以及安裝和拆卸上的方便性。設(shè)計(jì)一個(gè)良好的工藝工裝安排路線那么必須要經(jīng)過對加工件的詳細(xì)分析以及周密的考慮后才能得出。所以分析問題是解決問題的關(guān)鍵，同時(shí)還要反復(fù)的調(diào)整，來尋求最好的一個(gè)路線。這樣才能讓工藝路線更加的完美，才能保證工件的加工精度和加工效率以及節(jié)約材料。
1.3 目前國內(nèi)外存在的現(xiàn)狀及存在的問題
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工加工精度，對夾具的制造精度精度要求相應(yīng)提高。夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及其可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，夾具利用率高，元件的功能強(qiáng)，元件少而精，配套費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)使用才有推廣的價(jià)值。
國內(nèi)外，目前中、小批多品種生產(chǎn)已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般中等生產(chǎn)能力的工廠，里面擁有數(shù)千甚至上萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50%~80%左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10%~20%左右，給企業(yè)造成了巨大的浪費(fèi)。這就需要我們進(jìn)一步改善，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)盡量擴(kuò)大夾具的適用范圍和可以使用的年限，減少財(cái)力物力的浪費(fèi)。
根據(jù)目前的現(xiàn)狀提出了如下新要求：
（1） 能迅速方便的裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；
（2） 能裝夾具有相似性特征的工件；
（3） 能適應(yīng)于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
（4） 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
（5） 采用以液壓等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
（6）提高機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
第二章 零件的分析
2.1 零件的作用
倒檔撥叉位于拖拉機(jī)變速箱上的倒擋撥叉桿上，主要作用一是通過倒檔撥叉桿將扭矩傳遞給倒檔撥叉，撥動(dòng)倒檔同步器，改變齒輪的嚙合方向，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的倒行；二是在倒檔撥叉上有一個(gè)配合槽，與其他零件配合裝配，在撥叉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。零件上?19.1mm的孔，裝配在倒檔撥叉桿上，用螺釘固定保證撥叉和撥叉桿的相對位置。寬 19.3mm 深 17mm的槽與其他零件相配合，半圓形叉口撥動(dòng)同步器。
倒擋撥叉的主要作用是支承各傳動(dòng)軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動(dòng)機(jī)正確安裝。因此倒擋撥叉零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響工作精度、使用性能和壽命。
倒檔撥叉的工作原理雖然簡單，但是要想完成這一過程就得撥叉零件各方面配合。更重要的是，在設(shè)計(jì)及制造倒檔撥叉的過程中要充分考慮材料的性能以及加工精度，以保證倒檔撥叉的使用性能。若是制造材質(zhì)質(zhì)量不佳，強(qiáng)度不夠，機(jī)械磨損快，那么會(huì)讓倒檔撥叉大打折扣。嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致齒輪接不到而掉檔，或者撥叉在變速過程中斷掉，造成嚴(yán)重后果。
2.2 零件的工藝分析
所加工零件圖如下圖所示：
圖2.1 倒擋撥叉零件圖
從零件圖上可以看出，倒擋撥叉結(jié)構(gòu)相對比較簡單，其主要加工表面可以分為四個(gè)部分，根據(jù)加工面之間的位置要求，可將這四個(gè)部分的加工面分為兩組，其分述如下：
1. 以Ф19.1mm孔為中心的加工面
這一組加工面包括：一個(gè)的Ф19.1mm孔以及對其倒角，寬19.3mm深17mm的槽口，用來與其他零件配合。在Ф19.1mm孔所在的輪轂上鉆兩個(gè)孔并攻絲，規(guī)格為M12，用來做為固定倒檔撥叉和撥叉桿之用。
2. 叉口處的加工面
這一組加工面包括：銑叉口的側(cè)面，銑叉口內(nèi)圓面，內(nèi)圓面所在的圓弧半徑為R48mm，叉口的作用是撥動(dòng)齒輪進(jìn)行換擋。
這兩組加工面之間有一定的位置要求：
（1）R48mm叉口對 ?19.1mm孔的軸心線及19.3mm槽口中心線位置公差?0.5mm。
（2）叉口側(cè)面和螺紋孔中心線的位置要求是46.4±0.25。
由以上分析可知，根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證，對于這兩組加工表面而言，我們可以首先加工出其中的一組加工面，然后借助專用夾具對零件以加工好的表面作為基準(zhǔn)加工另外一組表面表面，以保證它們之間的位置精度要求。
第三章 確定毛坯形式
3.1選擇毛坯
該零件材料為QT500-5，硬度選用260HBS，毛坯重約 1Kg，2 級精度組?？紤]到零件的結(jié)構(gòu)以及材料，以及運(yùn)行時(shí)經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強(qiáng)度也能保證，因此選擇毛坯為鑄件，由于零件年產(chǎn)量較大屬于大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用金屬型鑄造。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度以及節(jié)省材料上考慮，是合理的。
3.2確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差
參見《機(jī)械加工工藝手冊》，灰鑄鐵的公差及機(jī)械加工余量按手冊表５-３和表５-４確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
鑄件機(jī)械加工余量等級，該值由鑄件的成型方法和材料確定，成型方法為金屬型鑄造，材料為灰口鑄鐵，確定加工余量等級為Ｄ～Ｆ。
鑄件尺寸公差，根據(jù)手冊表5-3毛坯鑄件的基本尺寸處于100~160之間，而鑄件的尺寸公差等級取為８級，取鑄件的尺寸公差為1.8mm。
根據(jù)上述資料，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯進(jìn)行初步設(shè)計(jì)：
1. Ф19.1mm 的孔為為實(shí)心體，通過鉆、擴(kuò)、絞進(jìn)行加工，所以不留鑄造底孔。
2. 叉口的兩側(cè)面分別進(jìn)行一次粗、精銑，選取加工余量等級為F，選取尺寸公差等級為8級。所以毛坯的叉口厚度定為10mm，符合要求。
3. 叉口內(nèi)圓面的圓弧半徑為 R48mm，叉口精度要求不是很高，可以進(jìn)行一次精加工。所以其加工余量不宜取得過大，但為了能保證其加工精度，而進(jìn)行一次精銑，所以在毛坯鑄造時(shí)給出3mm的加工余量。
4.銑槽，槽寬為19.3mm,深為17mm,鑄造時(shí)留出3mm的加工余量，均滿足加工要求。
5.鉆孔、攻絲在Ф19.1mm 的孔處鉆孔，攻絲，锪孔。在此處因?yàn)榧庸さ穆菁y孔不是很大，所以可以不必留鑄造底孔。
因其它表面均為不加工表面，而金屬型鑄造鑄造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以不需要在其它表面上留有加工余量。
3.3設(shè)計(jì)毛坯圖
根據(jù)上述的資料及加工工藝，確定的各加工表面的加工余量、工序尺寸，所定下來的毛坯的尺寸就如下圖所示：
圖3.1 倒擋撥叉毛坯圖
第四章 選擇加工方法制定加工工藝路線
4.1定位基準(zhǔn)的選擇
4.1.1基準(zhǔn)的作用
工件加工時(shí)，用作定位的基準(zhǔn)。正確的選擇定位基準(zhǔn)，對保證零件技術(shù)要求、確定加工順序有著至關(guān)重要的影響。定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。為使所選的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)機(jī)械加工工藝過程順利進(jìn)行，在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，一般先根據(jù)零件的加工要求選擇精基，然后再考慮用哪一組表面作粗基準(zhǔn)才能將精基準(zhǔn)的表面加工出來，從而確定粗基準(zhǔn)。
4.1.2粗基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)本次的倒擋撥叉零件，選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
A、 保證各重要孔的加工余量合理分配；
B、 便于工件的裝夾，使定位精準(zhǔn)，夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；
C、 保證兩側(cè)面與其他零件裝配有一定的間歇；
D、 粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上一般只能使用一次。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇倒擋撥叉的端面為主要基準(zhǔn)。即以倒擋撥叉的端面作為粗基準(zhǔn)。因此應(yīng)當(dāng)選擇倒擋撥叉的側(cè)面，即中間的大半圓孔面基準(zhǔn)面為倒擋撥叉的粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，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。
4.1.3精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)一般遵循下列原則：
①基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，這樣可避免由于基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。
②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差；可以減少夾具數(shù)量和簡化夾具設(shè)計(jì)；可以減少裝夾次數(shù)，便于工序集中，簡化工藝過程，提高生產(chǎn)率。
③互為基準(zhǔn)原則，對于某些位置精度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法來保證其位置精度，這就是互為基準(zhǔn)原則。
④自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，在加工時(shí)就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，這就是自為基準(zhǔn)原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
從保證倒擋撥叉兩端面、小孔與大孔之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證倒擋撥叉在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從倒擋撥叉零件圖分析可知，倒擋撥叉的小頭孔和大頭孔為后續(xù)加工寬槽和斜孔的主要基準(zhǔn)，并且在加工完倒擋撥叉的兩端面后，開始對小頭孔和大頭孔進(jìn)行加工。因此小頭孔和大頭孔選擇為倒擋撥叉加工的精基準(zhǔn)。
4.2零件表面加工方法的選擇
工件的表面加工往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達(dá)到質(zhì)量要求。加工方法的選擇一般應(yīng)根據(jù)每個(gè)表面的精度要求，先選擇能夠保證該要求的最終加工方法，然后再選擇前面一系列預(yù)備工序的加工方法和順序。設(shè)計(jì)時(shí)，可提出幾個(gè)方案進(jìn)行比較，再結(jié)合其他條件選擇其中一個(gè)比較合理的方案。制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此之外，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
本零件的加工面有叉口面，大孔和小孔，寬槽，其中叉口面是側(cè)面，內(nèi)孔有φ19.1mm和R48mm的半圓孔，寬槽19.3mm，M12螺孔。材料為球墨鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求，參考本指南有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。
（1） 叉口兩側(cè)面 據(jù)表面粗糙度6.3，考慮加工余量的安排，選用先粗銑后半精銑的方法加工。
（2） φ19.1mm的孔 根據(jù)表面粗糙度，選公差等級為IT7，選用先鉆后擴(kuò)再擴(kuò)孔再鉸孔的加工方法。
（3） R48的圓弧孔 據(jù)表面粗糙度3.2，采用粗鏜和精鏜的加工方法，加工采用加工量比較少的鏜刀。
（4） M12x1的孔選擇鉆頭鉆底孔后攻絲。
（5） 19.3寬槽 根據(jù)表面粗糙度3.2，選用先粗銑后半精銑的加工方法。
4.3制定工藝路線
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對倒擋撥叉的工藝規(guī)程和專用夾具的設(shè)計(jì)，對其設(shè)計(jì)方案的確定最重要的就是對其機(jī)械加工工藝路線的確定，其次就是夾具的設(shè)計(jì)。制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。夾具方面可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)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(yīng)該在粗加工階段完成。對于拖拉機(jī)倒擋撥叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)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(shí)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(dòng)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(jìn)行。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。
根據(jù)以上資料，制訂了以下兩條工藝路線。
工藝路線方案一
工序Ⅰ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格M12。
工序Ⅱ 立式鉆床上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔Ф19.1mm并倒角。
工序Ⅲ 臥室銑床上粗銑叉口側(cè)面。
工序Ⅳ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅴ 手工去銳邊。
工序Ⅵ 臥式銑床上銑槽。
工序Ⅶ 臥式銑床上精銑床銑叉口側(cè)面。
工序Ⅷ 去毛刺。
工序Ⅸ 清洗。
工序Ⅹ 終檢。
工藝路線方案二
工序Ⅰ 立式鉆床上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔Ф19.1mm并倒角。
工序Ⅱ 臥式銑床上粗銑叉口側(cè)面。
工序Ⅲ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅳ 手工去銳邊。
工序Ⅴ 臥式銑床銑槽。
工序Ⅵ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲、規(guī)格M12。
工序Ⅶ 手工去毛刺。
工序Ⅷ 臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。
工序Ⅸ 去毛刺。
工序Ⅹ 清洗。
工序Ⅺ 終檢。
上述兩種方案看起來大體合理，不過仔細(xì)一看都有不足之處。第1個(gè)方案先是“搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12”，先把這一步工序放在前面是因?yàn)楹竺孢€有“鉆 ?19.1mm 孔”這一步工序，如果先鉆孔攻絲那么就可以省略一步“手工去毛刺”的工序。這樣想的目地是考慮到可以減少一步工序，能減少勞動(dòng)工時(shí)，提高生產(chǎn)率，但是把這一步工序放前，定位比較難，不易保證必要的位置精度，夾具設(shè)計(jì)困難，實(shí)際可行性比較低。再看第2個(gè)方案，這個(gè)方案把“鉆擴(kuò)絞Ф19.1mm 孔”這一步工序放在了前面，這樣為以后的各個(gè)工序提供了加工基準(zhǔn)，工序安排比較科學(xué)合理。不過它和第 1 個(gè)方案一樣，都把“鉆、擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm”和“倒角”放在了一步工序中。在這一步中通過換鉆套可以倒一邊的角，不過要倒另一邊的角，就要把工件卸下翻面倒角，這樣增加了夾具的設(shè)計(jì)難度。不過主要的是立式鉆床體積比較大，操作起來不方便，并且倒角也沒有高的精度要求，從經(jīng)濟(jì)效益上來考慮是不合算的。通過分析后，把這一步工序一分為二，把“倒角”獨(dú)立出來，單獨(dú)作為一步工序，因?yàn)榈菇堑木纫蟛桓?，我們可以把這一步工序放在臺鉆上來完成。臺鉆體積比較小，操作簡單，夾具結(jié)構(gòu)也簡單，這樣零件的加工工時(shí)降下來了，生產(chǎn)效率上來了，降低了零件的成本。
根據(jù)以上分析選擇方案二作為加工方案，并做出將Ф19.1mm的倒角獨(dú)立出來做一步工序，最終確定的工序如下：
工序Ⅰ 立式鉆床上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔Ф19.1mm。
工序Ⅱ 臺鉆上對Ф19.1mm倒角。
工序Ⅲ 臥式銑床上粗銑叉口側(cè)面。
工序Ⅳ 臥式銑床上銑叉口。
工序Ⅴ 手工去銳邊。
工序Ⅵ 臥式銑床銑槽。
工序Ⅶ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲、規(guī)格M12。
工序Ⅷ 手工去毛刺。
工序Ⅸ 臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。
工序Ⅹ 去毛刺。
工序Ⅺ 叉口與叉口側(cè)面表面淬火。
工序Ⅻ 清洗。
工序ⅩⅢ 終檢。
估算每一步工序所用夾具的大體尺寸，根據(jù)《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》（第二版）上給出的各種切削機(jī)床的規(guī)格尺寸，選擇每一道工序所用的合適的機(jī)床。因此，最后的加工路線確定如下：
工序Ⅰ 立式鉆床上鉆、擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm。
以撥叉叉口內(nèi)圓非加工面、槽口和 ?19.1mm 孔的端面為粗基準(zhǔn)定位。
選用 Z535 立式鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅱ 臺鉆上對 ?19.1mm 倒角。
以 ?19.1mm 和端面為基準(zhǔn)定位。
選用 ZQ4015 臺式鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅲ 臥式銑床上粗銑叉口側(cè)面。
以 ?19.1mm 和端面為基準(zhǔn)定位。
選用 X62W 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅳ 臥式銑床上銑叉口。
以 ?19.1mm 和毛坯上的槽口為基準(zhǔn)定位。
選用 X62W 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅴ 手工去銳邊。
用扁平挫刀手工去銳邊，可設(shè)計(jì)簡易的支承臺。
工序Ⅵ 臥式銑床上銑槽。
以 ?19.1mm 孔、叉口內(nèi)圓側(cè)面為基準(zhǔn)定位。
選用 X62W 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅶ 搖臂鉆床上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。
以 ?19.1mm 孔及其端面、叉口內(nèi)圓側(cè)面為基準(zhǔn)定位。
選用 Z3025 搖臂鉆床加工，采用專用夾具。
工序Ⅷ 手工去毛刺。
用圓形小挫刀手工去毛刺，可以設(shè)計(jì)簡易的支承臺，注意不
不要?jiǎng)潅麅?nèi)圓面。
工序Ⅸ 臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。
以 ?19.1mm 孔和螺釘對準(zhǔn)長銷上的槽為基準(zhǔn)定位。
選用 X62W 臥式銑床加工，采用專用夾具。
工序Ⅹ 去毛刺。
用扁平挫刀手工去毛刺，可設(shè)計(jì)簡易的支承臺。
工序Ⅺ 清洗。
用專用清洗機(jī)清洗。
工序Ⅻ 終檢。
4.4確定夾具、量具
4.4.1夾具選擇
本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進(jìn)行裝夾、定位，因此除手工去銳邊、毛刺外基本上需要選擇專用夾具。
4.4.2選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點(diǎn)，參考有關(guān)資料，選擇如下。
（1）選擇加工平面所用量具
銑端面，選擇讀數(shù)值0.02，測量范圍0～150游標(biāo)卡尺。
（2）選擇加工孔所用量具
Φ19.1mm孔經(jīng)過鉆，擴(kuò)兩次加工，選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍5～30的內(nèi)徑千分尺。M12×1螺紋經(jīng)過鉆,锪孔，攻螺紋加工，鉆,锪孔時(shí)選擇讀數(shù)值0.01，測量范圍5～30的內(nèi)徑千分尺，攻螺紋時(shí)選擇螺紋塞規(guī)進(jìn)行測量。
4.5 確定工序尺寸
本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見下表。 （mm）
加工表面
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/μm
粗
半精
粗
半精
粗
半精
端面
3
14mm
Ra6.3
Φ19.1mm孔
3
0.7
Φ15
Φ19.5
Ra6.3
Ra1.6
銑叉口R48mm
7
Φ42
槽19.5mm
4
14.5
第五章 確定切削用量及基本時(shí)間
5.1切削用量的選擇
切削用量的選擇，對生產(chǎn)效率，加工成本和加工質(zhì)量均有重要的影響，所謂合理的切削用量是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能取得較高的生產(chǎn)效率和較低的生產(chǎn)成本的切削用量。約束切削用量選擇的主要條件有：⑴工件的加工要求，包括加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求：⑵刀具材料的切削性能；⑶機(jī)床性能，包括動(dòng)力特征（功率、轉(zhuǎn)矩）和運(yùn)動(dòng)特性;刀具的壽命要求。
其主要包括：⑴背吃刀量的選擇；⑵進(jìn)給量?的選擇；⑶切削速度v的選擇。
5.2各工序的切削用量及時(shí)間定額
工序Ⅰ：鉆孔 φ16mm、擴(kuò)孔φ18.9mm、鉸孔 φ19.1mm
（1）鉆孔φ16mm
鉆削是利用材料在實(shí)體材料上加工出精度要求不高（IT11~IT12）、表面粗糙度Ra值大于或等于12.5μm的孔的惟一切削加工方法。對于精度較高的孔，則常以鉆孔作為粗加工工序或工步。
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)材料及精度要求，選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表15-9，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
（2）擴(kuò)孔φ18.9mm
擴(kuò)孔是利用擴(kuò)孔鉆對已鉆出、鑄出、鍛出或沖出的孔進(jìn)行加工的工藝方法，其精度可達(dá)IT10~IT11,表面粗糙度達(dá)到Ra3.2左右，常用來作為鉸孔前的裝備工序。擴(kuò)孔也可以用其他擴(kuò)孔刀具在車床、銑床和鏜床上進(jìn)行。
刀具：選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。
表5.1 擴(kuò)鉆與擴(kuò)孔的切削用量
加工方法
切削深度αp
進(jìn)給量?
切削速度
擴(kuò) 鉆
（0.15~0.25)D①
(1.2~1.8)?鉆②
（）③
擴(kuò) 孔
0.05D
(2.2~2.4)
（）
① D為加工孔徑；
② 為鉆孔進(jìn)給量；
③ 為鉆孔切削速度。
切削深度：
進(jìn)給量：查表及根據(jù)機(jī)床型號選取擴(kuò)孔進(jìn)給量，取
切削速度：取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為5
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
（3）鉸孔φ19.1mm
鉸削是用鉸刀對孔進(jìn)行半精加工和精加工的工藝方法。粗鉸切削用量能保證得到級精度的孔，粗糙度可達(dá)。半精鉸加工精度為,，精鉸加工精度為、,細(xì)鉸加工精度為、。
刀具：選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。
機(jī)用鉸刀用于成批生產(chǎn)中在機(jī)床上鉸孔，或用于成批生產(chǎn)時(shí)在機(jī)床上鉸削帶斷續(xù)表面的孔、有色金屬件的孔。
表5.2 硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔的切削用量
加工材料
鉸刀直徑
（mm）
切削深度
αp(mm)
進(jìn)給量
?（mm）
切削速度
（m/s）
冷硬鑄鐵
HS
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表15-9，取
切削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-41，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為3
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序Ⅲ 粗銑叉口側(cè)面
機(jī)床：萬能銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀
叉口兩側(cè)面在鑄造毛坯時(shí)兩個(gè)面的加工余量是相同的，故可以算一個(gè)面 就行?，F(xiàn)在以其 中一面為粗基 準(zhǔn)，對另一面進(jìn)行 粗加工，切削 用量和切削工時(shí)如下：
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表2.4-73，取
銑削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)文獻(xiàn)[7]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2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序Ⅳ 精銑叉口R48±0.5mm
機(jī)床：銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）
（1）粗銑
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-66，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際切削速度：
工作臺每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
（2）精銑
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)切削深度，再參照文獻(xiàn)[7]表2.4-66。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-66，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
工作臺每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序Ⅵ 銑槽
機(jī)床：銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8，硬質(zhì)合金立銑刀YT15
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)《機(jī)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(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序Ⅶ 鉆孔、锪孔Ф13.5mm、攻絲2-M12×1.75
機(jī)床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
（1）鉆底孔φ11
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表2.4-58，取
切削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-60，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為7
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑴锪孔Ф13.5mm
锪鉆的類型按其結(jié)構(gòu)可分為：錐角為60°，90°及120°的內(nèi)、外錐面锪鉆和平面（或端面）锪鉆。錐面锪鉆通常采用高速鋼制造，平面（或端面）锪鉆有高速鋼，焊接硬質(zhì)合金刀片和機(jī)床硬質(zhì)合金刀片3種類型。锪鉆類型的選擇與應(yīng)用取決于加工性質(zhì)、被加工孔位置、被加工表面尺寸和導(dǎo)向孔的尺寸、表面粗糙度及加工精度。在此道工序中锪鉆的錐角為90°。
查文獻(xiàn)[3]表15-14可得 mm/r
選取切削速度 m/min
計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速
r/min
按照機(jī)床型號選取
所以，實(shí)際切削速度為
m/min
基本時(shí)間：
（2）攻絲2-M12×1.75
攻絲是用一定扭矩將絲錐旋入要鉆的孔底加工出內(nèi)螺紋。絲錐是加工各種中、小內(nèi)螺紋的刀具，它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，既可手工操作，也可以在機(jī)床上工作，絲錐在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。對于小尺寸的內(nèi)螺紋來說，絲錐幾乎是唯一的加工工具。按其功用來分類，有手用絲錐、機(jī)用絲錐、錐形螺紋絲錐、梯形螺紋絲錐等。
根據(jù)工序要求選用粗柄機(jī)用絲錐。
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-105，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 機(jī)動(dòng)時(shí)間：
工序Ⅸ 精銑叉口側(cè)面
機(jī)床：萬能銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀
在工序Ⅲ粗銑叉口側(cè)面時(shí)兩個(gè)面剩余的加工余量是相同的，所以計(jì)算一個(gè)面即可。現(xiàn)在以其中一個(gè)面為精基準(zhǔn)，對另一個(gè)面進(jìn)行精加工，切削用量和切削工時(shí)如下：
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)文獻(xiàn)[7]表2.4-73，取
銑削速度：參照文獻(xiàn)[7]表2.4-81，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時(shí)
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
第六章 部分工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)
6.1機(jī)床夾具簡介
6.1.1機(jī)床夾具的概述
在機(jī)床加工工件時(shí)，為了保證工件的加工表面能達(dá)到規(guī)定的尺寸和位置公差要求，必須首先使工件占有一個(gè)正確的位置。通常把確定工件在機(jī)床或夾具中占有正確位置的過程稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定的機(jī)構(gòu)或裝置將工件加以固定。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，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便、可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機(jī)床夾具來實(shí)現(xiàn)的。用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的裝置，稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。
機(jī)床夾具的作用有以下四個(gè)方面：
⑴保證加工精度 機(jī)床夾具能準(zhǔn)確確定工件、刀具和機(jī)床之間的相對位置，可以保證加工精度，且穩(wěn)定性好。
⑵提高生產(chǎn)效率 機(jī)床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時(shí)間。
⑶安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 采用手動(dòng)、氣動(dòng)和液壓等夾緊裝置，減少輔助時(shí)間。
⑷擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 利用機(jī)床夾具，可使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大。例如，在車床或鉆床上使用鏜?？梢源骁M床鏜孔。使其具有鏜床的功能。
6.1.2 專用夾具的組成
由于本零件結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不易進(jìn)行裝夾、定位，所以采用的都是專用夾具。專用夾具的組成是：①定位元件，用以確定工件正確位置的元件。用工件的定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實(shí)現(xiàn)工件定位。②夾緊裝置，是指在工件定位后將工件夾牢的裝置。③對刀、導(dǎo)向元件，是指用于確定或引導(dǎo)刀具的元件。④夾具連接元件，是指用于保證夾具在機(jī)床上定位和夾緊用的元件。 ⑤其他元件及裝置，根據(jù)工件加工要求，有些夾具除了上述組成部分外，還需設(shè)置其他元件和裝置。⑥夾具體，是指用于連接夾具各個(gè)組成部分，使之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)體。
通常定位元件、夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分，其他部分則根據(jù)夾具所屬的機(jī)床類型、工件加工表面的特殊要求設(shè)置。
6.1.3機(jī)床夾具設(shè)計(jì)要求
①機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)②盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化零部件③機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度④保證使用方便和安全⑤有良好的工藝性
6.1.4專用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟
（1）收集和研究有關(guān)資料
①分析零件圖和工序簡圖 了解零件的功用、特點(diǎn)、材料、生產(chǎn)類型及技術(shù)要求，詳細(xì)分析工件加工工藝過程和本工序的加工要求，如工序尺寸、工序基準(zhǔn)、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊部位等，這些是夾具設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。
②了解本工序使用的機(jī)床和刀具 了解機(jī)床的規(guī)格、主要參數(shù)以及在機(jī)床上安裝夾具部位的結(jié)構(gòu)和配合尺寸。了解本工序使用的刀具類型、主要結(jié)構(gòu)尺寸等情況。
③熟悉夾具設(shè)計(jì)用的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 查閱夾具設(shè)計(jì)手冊和夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料等。
④了解夾具典型結(jié)構(gòu) 在著手設(shè)計(jì)之前，應(yīng)多參閱一些典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊及夾具部件的典型結(jié)構(gòu)，以增加對夾具結(jié)構(gòu)的認(rèn)識并吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
（2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
確定夾具結(jié)構(gòu)方案時(shí)，主要考慮下列各項(xiàng)內(nèi)容：
①確定定位方案，選擇定位元件。
②確定刀具對刀或引導(dǎo)方式，選擇對刀元件或?qū)蛟?
③確定夾緊方案，選擇夾緊裝置。
④確定夾具其他組成部分的結(jié)構(gòu)形式，例如分度裝置、夾具與機(jī)床的連接方式。
⑤確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)。
在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過程中，工件定位、夾緊、對刀和夾具在機(jī)床上定位等各部分的結(jié)構(gòu)以及總體布局都會(huì)有幾種不同的方案可供選擇。因而，都應(yīng)畫出結(jié)構(gòu)原理示意圖，通過必要的計(jì)算（如定位誤差計(jì)算等）和分析比較，最終選取最為合理的方案。
（3）繪制夾具的裝配草圖和裝配圖
夾具總圖繪制比例除特殊情況外，一般均按1:1繪制，以保證良好的直觀性?？倛D上的主視圖，應(yīng)盡量選取與操作者正對的位置。
繪制夾具裝配圖可按如下順序進(jìn)行：①把工件視為透明體，用雙點(diǎn)畫線畫出工件的輪廓、定位面、夾緊面和加工表面：②畫出定位元件和導(dǎo)向元件：③按夾緊狀態(tài)畫出夾緊裝置：④畫出其他元件和機(jī)構(gòu)：⑤畫出夾具體，把上述各組成部分連接成一體，形成完整的夾具：⑥標(biāo)注必要的尺寸、配合和技術(shù)條件：⑦對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。
（4）繪制夾具零件圖
夾具裝配圖中的非標(biāo)準(zhǔn)零件應(yīng)繪制零件圖。零件圖的視圖應(yīng)盡量與裝配圖上的位置一致，尺寸、形狀、位置、配合以及加工表面粗糙度等要標(biāo)注完整。
6.2立式鉆床上鉆、擴(kuò)、鉸Ф19.1mm孔專用夾具設(shè)計(jì)
本夾具要用于鉆倒擋撥叉φ19.1的孔上，由于該孔加工精度要求較高，并且根據(jù)零件普通通用夾具很難裝夾，因此，在本道工序加工時(shí)，我們應(yīng)首先考慮保證各基準(zhǔn)面的各加工精度，如何提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
6.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。機(jī)械零件是由若干要素（點(diǎn)、線、面）組成的，各要素之間都有一定的尺寸和位置公差要求。用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，稱為基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。在加工中用作確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上有時(shí)不一定實(shí)際存在（如外圓和內(nèi)孔的軸心線，對稱面等），而常由某些實(shí)際存在的表面來體現(xiàn)，這些體現(xiàn)定位基準(zhǔn)的表面稱為定位基面。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)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(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。
根據(jù)本次的倒擋撥叉的零件特征，此零件由于鉆孔的前面工序中只是加工了大的圓弧孔，此圓弧孔作為定位的話不是很好的選擇，需要選擇工件的外形進(jìn)行定位，本次選擇的是采用基本六點(diǎn)定位的原則方式進(jìn)行定位，即工件的底面采用三個(gè)支撐點(diǎn)選擇定位限制工件的三個(gè)自由度。在工件的叉口內(nèi)表面限制工件的兩個(gè)自由度，另外在工件的外圓柱φ24限制一個(gè)自由度，這樣整個(gè)工件就實(shí)現(xiàn)了完全定位。
6.2.2定位元件的設(shè)計(jì)與選擇
以工件的底面定位的三個(gè)支撐點(diǎn)的定位元件選擇支撐釘和支撐板，支撐釘為機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)元件，支撐板為自制件，工件叉口的側(cè)面定位的元件選擇支撐釘，另外工件的外圓柱φ24上使用支撐釘定位。這些支撐釘可以采用機(jī)床的夾具的標(biāo)準(zhǔn)元件，也可以不采用機(jī)床的夾具標(biāo)準(zhǔn)元件，根據(jù)實(shí)際情況來定。
6.2.3定位誤差的分析
1、定位誤差
根據(jù)本次的定位方式采用的是平面的定位方式，平面的定位方式選擇的是兩個(gè)垂直平面的定位，根據(jù)兩個(gè)垂直平面定位的形式如下圖所示：
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圖6.1 垂直平面定位的示例
通過兩個(gè)垂直平面定位的公差分析計(jì)算如下式:
本次的選擇為15度，定位的側(cè)邊兩個(gè)尺寸和分別為64和35，代入此式后得出
定位誤差占加工公差的 ，能保證加工要求。
該定位方案能滿足加工的精度要求，定位方案是合理的。
2、夾緊誤差
常用符號表示。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》[1]表17-9，
=2（H-h）tan
圖6.2
本次的定位方式是兩個(gè)支撐板和一個(gè)支撐釘，
其中H=98mm，h=51mm，=0.1o，則
=2×（98-51）×tan0.1o
=0.16mm
根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊手冊[1]，加工精度等級IT=8，根據(jù)《幾何量公差與檢測》[8]附表3-2，公差為0.54mm，在允許的范圍內(nèi)。
3、磨損造成的加工誤差
加工過程中出現(xiàn)的誤差，它包括機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，機(jī)床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時(shí)的受力變形、受熱變形，磨損，調(diào)整，測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。由于機(jī)床的磨損以及工件的磨損等等，這些條件的是按照實(shí)際情況來定，本次的夾具不好估計(jì)，只能按實(shí)際情況來確定。
4、加工刀具相對誤差
夾具在機(jī)床上的對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差。此誤差也是根據(jù)實(shí)際情況來確定，按實(shí)際情況來進(jìn)行估算。
6.2.4切削力的計(jì)算
刀具： 主要以φ18.9鉆頭為準(zhǔn)
機(jī)床： 搖臂鉆床Z3050
由《機(jī)械加工工藝手冊》中 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=289.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)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
6.2.5 導(dǎo)向件的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)鉆鉸孔夾具一般要選取導(dǎo)向件，鉆孔的導(dǎo)向件一般是可換鉆套、鉆套用襯套以及鉆套用螺釘配合使用。鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位原件的位置，并引導(dǎo)鉆頭等孔加工刀具，提高刀具剛度，防止在加工中發(fā)生偏移。
按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為固定式、可換式、快換式和特殊鉆套，前三種均已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)需要選用，必要時(shí)也可自行設(shè)計(jì)。這些的元件均屬于機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)件，本次選擇的快換鉆套以按照φ18.9的鉆頭為基準(zhǔn)，選擇內(nèi)孔φ19的可換鉆套，鉆頭用襯套選擇