拖拉機(jī)倒檔撥叉的加工工藝及鉆2-M12孔夾具設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 倒 檔 撥 叉 的 加 工 工 藝 分 析 及 夾 具 設(shè) 計(jì) 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 2015 年 5 月 15 日教學(xué)單位 寶雞文理學(xué)院 學(xué)生學(xué)號(hào) 201194014090 編 號(hào) JX2015JZ090 I倒檔撥叉的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，倒檔撥叉在我們的生活中被廣泛的應(yīng)用，如汽車(chē)，拖拉機(jī)，機(jī)械設(shè)備等，在生活中很多地方都有用到撥叉。因此撥叉在未來(lái)是有很廣闊的應(yīng)用前景。這次的設(shè)計(jì)是以 CAD 為基本的畫(huà)圖軟件，來(lái)完成倒檔撥叉的設(shè)計(jì)。撥叉是車(chē)輛機(jī)械等設(shè)備的主要倒檔機(jī)構(gòu)之一，本設(shè)計(jì)主要講述了倒檔撥叉的機(jī)械加工工藝的制定過(guò)程及其專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)根據(jù)所給撥叉的零件圖、技術(shù)要求及加工環(huán)境與設(shè)備等，設(shè)計(jì)出了最適合該撥叉的加工工藝過(guò)程，并選擇其中的一道工序——在 ?19.1mm 孔的輪轂上鉆孔、锪孔 ?13.5mm 、攻絲 2-M12 ×1.75 來(lái)進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的內(nèi)涵是“簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)”地讓廠家生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。在經(jīng)過(guò)多次的修改和驗(yàn)證，終于在老師的幫助下，通過(guò)文中所給出的方法，實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞：倒檔撥叉;加工工藝；夾具設(shè)計(jì)全套圖紙，加 153893706IIReverse shift fork of machining and fixture designAbstract：With the rapid development of science and technology, Reverse shift fork were widely used in our life, such as automobiles, walking tracto， machinery equipment, etc., in their many parts are useful to the Reverse shift fork. So the Reverse shift fork is a very broad application prospects in the future.This design is basic CAD drawing software, to complete the design of the Reverse shift fork. Reverse shift fork is one of the main drive a vehicle mechanical devices such as, this paper mainly discusses the Reverse shifting fork machining process and fixture design. This design according to the Reverse shifting fork of the given detail drawings, technical requirements and batch processing, the processing technology of the design the most suitable for the Reverse shifting fork process, and select the procedure - Wheels ? 19.1mm hole drill, countersink ? 13.5mm, tapping 2-M12x1.75 for fixture design. The connotation of the design is simple, efficient, economy \“l(fā)et the manufacturer to produce products that meet the requirements.After several times of modification and validation, and finally with the help of the teacher, through the method presented in this paper, achieved the design requirements.Key words: Reverse shift fork; processing; fixture design目錄1、序言 .11.1、發(fā)展現(xiàn)狀 .11.2、課題簡(jiǎn)介 .12、零件的工藝分析 .22.1、零件的作用 .22.2、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析及主要加工表面分析 .32.3、零件的生產(chǎn)類(lèi)型 .43、零件的工藝規(guī)程的制定 .43.1、零件定位基準(zhǔn)的選擇 .43.2、零件毛坯尺寸的確定 .53.2.1、毛坯尺寸的確定 53.2.2、選擇毛坯是應(yīng)該要考慮的因素 63.3、確定毛坯的制造形式 .73.4、撥叉的主要加工表面的工序安排 .73.4.1、以 ?19.1mm 孔為中心的加工面 73.4.2、半圓形叉口處的加工面 83.5、機(jī)床及工藝裝備的選擇 .83.5.1、機(jī)床選擇的基本原則 83.5.2、夾具的選擇 93.5.3、刀具的選擇 93.5.4、量具的選擇 93.6、擬定工藝路線 .93.6.1、擬定加工工藝方案 93.6.2、 工藝方案的比較與分析 103.7、機(jī)械加工余量及工步的初步確定 .123.8、確定切削用量及基本工時(shí) .134、夾 具 設(shè) 計(jì) .204.1、提出夾具設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 .204.2、定位基準(zhǔn)的選擇 .214.3、切削力及加緊力的計(jì)算 .214.4、定位誤差分析 .224.5、加緊元件的強(qiáng)度校核 .234.6、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 .24[參考文獻(xiàn)] 26謝 辭 .2711、序言1.1、發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具的畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝學(xué)和機(jī)床夾具相關(guān)課程教學(xué)中一個(gè)不可缺少的輔助環(huán)節(jié)。它綜合運(yùn)用了大學(xué)四年期間相關(guān)課程的理論及期間實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行的的一次重要的實(shí)踐。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有極其重要的位置。在機(jī)械類(lèi)零件加工中，未完成所需的加工的工序、裝配的工序及檢驗(yàn)的工序等，首先要將要加工的工件固定，使它占有固定的位置，這樣的一種保證一批工件有確定位置的裝置，統(tǒng)稱(chēng)為夾具。夾具有很多種，本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)對(duì)保證零件的加工質(zhì)量、提高工件的加工效率、降低生產(chǎn)的成本、改善生產(chǎn)勞動(dòng)條件、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、等方面都有著極其有用的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2、課題簡(jiǎn)介這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)，就是想通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際分析能力有進(jìn)一步的提升。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)： 1、充分培養(yǎng)了我能夠綜合運(yùn)用所學(xué)到相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的理論知識(shí)，結(jié)合之前的實(shí)習(xí)及實(shí)訓(xùn)期間的經(jīng)歷，生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立分析和解決機(jī)械加工相關(guān)的各種問(wèn)題，初步有了機(jī)械設(shè)計(jì)中中等及以上復(fù)雜程度的零件工藝過(guò)程分析的能力。2、能夠根據(jù)被加工的零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，利用機(jī)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)的幾個(gè)方案，完成機(jī)床專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，初步具備保證零件加工質(zhì)量，高效、經(jīng)濟(jì)、省力的機(jī)床專(zhuān)用夾具的能力。 [1] 3、能熟悉的應(yīng)用有關(guān)的圖表、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料，掌握最基本的從事工藝規(guī)程的制定方法和重要步驟。 4、培養(yǎng)了自己在專(zhuān)業(yè)如：機(jī)械制圖、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、及編寫(xiě)技術(shù)說(shuō)明書(shū)等方面的一些基本技能。 5 、培養(yǎng)自己耐心細(xì)致、實(shí)事求是、科學(xué)分析、認(rèn)真周密思考的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的精神。 6、鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。 2由于自身能力所限，在本次設(shè)計(jì)中尚有很多不足之處，希望老師給予指導(dǎo)。2、零件的工藝分析2.1、零件的作用倒檔撥叉在各種汽車(chē)，拖拉機(jī)等機(jī)動(dòng)車(chē)輛中廣泛應(yīng)用，其安裝在倒檔撥叉桿上，跟倒檔撥叉桿結(jié)合著，撥叉主要的作用，一是利用倒檔撥叉桿將扭矩力傳遞到倒檔撥叉上，撥動(dòng)那個(gè)倒檔同步器，改變轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的嚙合方向，這樣就會(huì)實(shí)現(xiàn)了拖拉機(jī)的各種倒行；二是半圓形撥叉的側(cè)面有一個(gè)跟它配合的 U 型槽，跟其他的零件一塊配合著裝配，倒檔撥叉的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)配合槽運(yùn)動(dòng)。圖 1：撥叉零件圖倒檔撥叉桿上裝配該倒檔撥叉，位于零件 ?19.1mm 的孔上，為保證撥叉桿與撥叉配合的相對(duì)位置，用螺釘固定。因?yàn)榭诪榕浜厦?，固有較高精度。深317mm 寬 19.3mm 的槽為撥動(dòng)滑塊的配合表面。半圓形撥叉撥動(dòng)同步器。2.2、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析及主要加工表面分析從該倒檔撥叉零件圖可以看出，它為叉架類(lèi)零件，形位精度、尺寸精度要求均較高，形狀不規(guī)則，有兩組的加工表面，它們之間也有一定位置要求，將這兩組加工面的技術(shù)要求做如下分析： 1）. 以 ?19.1mm 的孔為中心的加工面 這組的加工面中包括：有一個(gè) ?19.1mm 的孔及對(duì)這個(gè)孔進(jìn)行倒角，寬19.3mm 深 17mm 的槽口，在 ?19.1mm 的孔所在的輪轂上面鉆兩個(gè)規(guī)格為 M12 孔并且攻絲，這兩個(gè)孔用來(lái)做為固定倒檔撥叉桿和倒檔撥叉之用。2）. 叉口處的加工面 這組的加工表面包括：銑這個(gè)半圓形叉口側(cè)面，再銑這個(gè)半圓形叉口的內(nèi)圓面，內(nèi)圓面所在的圓弧的半徑為 R48mm。 這兩組加工面之間有一定的位置要求： （1）R48mm 叉口對(duì) ?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。 由上面的分析可知，對(duì)于上面說(shuō)的兩個(gè)主要的加工表面而言，我們可以先對(duì)其中的一組表面進(jìn)行加工，然后借助于某一專(zhuān)用夾具對(duì)另一組面進(jìn)行加工，并保證它們之間的位置精度要求。4圖 2 “拖拉機(jī)倒擋撥叉”零件工藝分析示意圖2.3、零件的生產(chǎn)類(lèi)型由于這個(gè)零件是大批量生產(chǎn)的，故零件的產(chǎn)量預(yù)計(jì)為：10 萬(wàn)件/年，是廣泛采用專(zhuān)用機(jī)床、專(zhuān)用夾具及專(zhuān)用刀具、量具。應(yīng)選用高效專(zhuān)用的夾具對(duì)其零件進(jìn)行加工。3、零件的工藝規(guī)程的制定3.1、零件定位基準(zhǔn)的選擇該工件在加工時(shí)，用夾具進(jìn)行夾緊在機(jī)床上，用來(lái)決定工件相對(duì)于刀具的位置，在工件上的這些平面稱(chēng)為定位基準(zhǔn)，而定位基準(zhǔn)又分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)怎樣選擇：每個(gè)零件在成型的時(shí)候，選擇合適的定位基準(zhǔn)對(duì)于后面的精加工都很重要。從所給的零件圖上能看出，這個(gè)零件不太規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)不容易選擇。但是為了保證 ?19.1mm 的孔得位置精度上的要求，選擇半圓形的叉口的內(nèi)圓面及這個(gè)叉口的側(cè)面用作為定位的粗基準(zhǔn)，用來(lái)保證 ?19.1mm的軸心線與半圓形叉口 X、Y 兩方向上的位置要求和 ?19.1mm 孔的軸心線的5需要的垂直度，按照相關(guān)資料中粗基準(zhǔn)的選擇原則（當(dāng)零件有不加工的表面時(shí)，應(yīng)該以這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)，如果工件有好幾個(gè)的不加工的表面時(shí)，就應(yīng)該以與加工表面要求的相對(duì)位置精度較高的不加工表面定為粗基準(zhǔn)）來(lái)選取合適粗基準(zhǔn)。 該工件放在兩個(gè)支承釘及支撐板上，限制了三個(gè)自由度；工件的半圓形叉口內(nèi)表面緊緊靠在兩個(gè)支承釘外圓柱面上，限制了兩個(gè)自由度；小頭 ?19.1mm 的孔 的端面緊緊靠上支承釘，限制了一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)限制六個(gè)自由度的完全定位。 對(duì)于精基準(zhǔn)的選擇而言，主要考慮基準(zhǔn)會(huì)重合的問(wèn)題，當(dāng)工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸的換算。3.2、零件毛坯尺寸的確定在制定工件機(jī)械加工工藝過(guò)程之前還要確定該工件的毛坯尺寸，包括選擇該零件的毛坯類(lèi)型和制造方法 ，確定這個(gè)毛坯的精度。零件加工中的材料消耗、工序數(shù)量和該有勞動(dòng)量，在很大的程度上都與毛坯得尺寸都有關(guān)系。3.2.1、毛坯尺寸的確定倒檔撥叉零件的材料選擇為 QT500-5，硬度選擇為 250HBS ，根據(jù)以上的原始資料和加工工藝的分析，于是確定了各個(gè)加工表面的加工余量，對(duì)毛坯的尺寸確定初步設(shè)計(jì)如下： 1）. 為了便于加工 ?19.1mm 的孔，在毛坯尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，可以設(shè)計(jì)為底孔。根據(jù)常用的刀具規(guī)格及合理的切削用量，就可以鑄出 ?10mm 的底孔。這樣加工零件的這個(gè)孔到規(guī)定尺寸，分為以下的步驟： --- 半圓形叉口側(cè)面 對(duì)半圓形兩側(cè)面分別都進(jìn)行一次粗銑、精銑。根據(jù)資料知，選取的加工余量等級(jí)為 G，選取的尺寸公差等級(jí)為 9 級(jí)。 由上面的分析和相關(guān)資料可以得到，毛坯設(shè)計(jì)中半圓形叉口的厚度可以定為 10mm，符合各種要求。 --- 叉口內(nèi)圓面 半圓形叉口內(nèi)圓面的圓弧半徑為 R48mm，叉口的精度要求不太高，可以只進(jìn)行一次精加工。所以對(duì)它的加工余量要取的合適，但為了能夠保證零件的加6工精度，而對(duì)其要進(jìn)行一次精銑，所以在毛坯的鑄造時(shí)要留出 2mm 的加工余量。--- 銑槽 側(cè)面的槽的深度 17mm，寬度 19.3mm，查相關(guān)資料可得，砂型鑄造的尺寸公差等級(jí)為 8~10 級(jí)。選取尺寸公差等級(jí)為 9 級(jí)，在鑄造的時(shí)候留出來(lái) 2mm 的加工余量，以上都滿(mǎn)足加工的要求。 --- 鉆孔、攻絲 在 ?19.1mm 孔處進(jìn)行鉆孔、攻絲、锪孔。 在這里，因?yàn)榧庸さ穆菁y孔不太大，所以可以不用留出鑄造底孔。 锪孔是為了保證孔口與孔中心線的垂直度。因?yàn)檫@個(gè)孔的表面都是不加工的表面，而且砂型鑄造所鑄造出來(lái)的毛坯表面就能夠滿(mǎn)足它的精度要求，所以，不需要在其它的表面上留出一定加工余量。3.2.2、選擇毛坯是應(yīng)該要考慮的因素1) 工件的材料及其力學(xué)性能，工件的材料大致上確定了毛坯種類(lèi)，它的力學(xué)性能的高低，也在一定程度上影響著毛坯的種類(lèi)。2) 生產(chǎn)類(lèi)型，不同的生產(chǎn)類(lèi)型決定了不同的毛坯制造方法。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)采用生產(chǎn)率和精度都較高的先進(jìn)的制造方法。3) 零件的外形尺寸和結(jié)構(gòu)形狀，在充分考慮了上面兩個(gè)因素之后，零件的外形尺寸和結(jié)構(gòu)形狀也會(huì)影響毛坯的種類(lèi)和制造方法。表 2.1 平面加工的加工余量工藝名稱(chēng) 單邊余量 公差等級(jí) 工序尺寸 尺寸公差 表面粗糙度叉口側(cè)面 1.2 IT9 10 10+0.2?0.2 6.3銑 槽 2 IT9 19.3 19.30?0.1 6.3根據(jù)上述分析、資料及加工工藝，確定了各個(gè)加工表面的工序尺寸、加工余量，這樣毛坯尺寸就定下來(lái)了，毛坯具體的形狀和尺寸如圖 2 所示。7圖.3 “倒擋撥叉”零件毛坯尺寸圖3.3、確定毛坯的制造形式 該零件的材料為 Q T500-5，因?yàn)檐?chē)輛運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遇到掛倒檔而倒行及需要的轉(zhuǎn)向操作，所以工件在工作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到一定的沖擊性的載荷，采用這種材料生產(chǎn)的零件，它的強(qiáng)度方面要求也能夠保證。由于零件的年產(chǎn)量為10000 件，已經(jīng)達(dá)到大批量的生產(chǎn)水平，而且零件尺寸不太大，固選用砂型鑄造，采用機(jī)械翻砂造型，鑄造精度為 2 級(jí)，能夠保證鑄件的尺寸要求，這從保證加工精度和提高生產(chǎn)率上考慮也是應(yīng)該的。3.4、撥叉的主要加工表面的工序安排3.4.1、以 ?19.1mm 孔為中心的加工面?19.1mm 孔的加工是加工撥叉的首要工序，對(duì)于撥叉該孔位中心的加工面的加工，可根據(jù)毛坯的精度和加工余量，采用搖臂鉆床在 ?19.1mm 孔所在的輪轂上鉆孔、攻絲，規(guī)格 M12。立式鉆床上擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm 并倒角。臥式銑床上銑寬 19.3mm 深 17mm 的槽口。為了保證 孔 ?19.1mm 的位置精度要求，選擇半圓形叉口內(nèi)圓面和半圓形8叉口側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，用來(lái)保證這個(gè)孔的軸心線與半圓形叉口的 X、Y 兩個(gè)方向的位置要求以及 ?19.1mm 孔軸心線的垂直度，一定要按照相關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則來(lái)選取。3.4.2、半圓形叉口處的加工面 對(duì)于撥叉半圓形叉口相關(guān)的加工面的加工，根據(jù)毛坯的精度和加工余量，采用臥式銑床上粗銑叉口側(cè)面，臥式銑床上銑 R48mm 叉口，臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。為了保證 R48mm 叉口的位置要求，對(duì)于這兩組加工表面而言，我們可以先加工其中一 組表面，然后借助于專(zhuān)用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并保證他們之間的 位置精度要求。一般根據(jù)批量選擇對(duì)應(yīng)的粗加工方式如下：表 3.1 生產(chǎn)類(lèi)型與加工方式生產(chǎn)類(lèi)型 加工方式生產(chǎn)量比較小 一般的立式鉆床上完成鉆、擴(kuò)、絞小頭孔生產(chǎn)量比較大轉(zhuǎn)臺(tái)式多個(gè)工位組合機(jī)床對(duì)小頭孔進(jìn)行的鉆、擴(kuò)、絞、鏜以及孔口倒角等大批大量生產(chǎn)鉆（擴(kuò)） 、拉削的方案來(lái)對(duì)小孔進(jìn)行一定的粗加工與半精加工3.5、機(jī)床及工藝裝備的選擇機(jī)床選擇的原則及機(jī)床工藝的選擇是分析工藝規(guī)中一項(xiàng)重要的工作，不但直接影響著要加工的工件的加工質(zhì)量，而且還影響著工件的加工效率和制造成本。 [10]3.5.1、機(jī)床選擇的基本原則1) 機(jī)床加工的尺寸范圍應(yīng)該與零件的外廓尺寸相適應(yīng)；2) 機(jī)床的加工精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)；3) 機(jī)床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)；4) 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)；5) 還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。93.5.2、夾具的選擇在大批量的生產(chǎn)中，應(yīng)該采用高效的液動(dòng)，氣動(dòng)專(zhuān)用夾具，夾具的精度應(yīng)該與加工的精度相適應(yīng)。數(shù)控加工使用夾具大多比較簡(jiǎn)單，盡可能選用組合可調(diào)夾具，一般不用鉆模，常常先用大鉆頭獲中心鉆锪定心坑，然后再用鉆頭鉆孔。3.5.3、刀具的選擇刀具的選擇取決于工序中所采用的加工方法、工件的加工表面的尺寸、工件的材料、所要求的各種精度及其表面粗糙度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等。在選擇刀具的時(shí)候應(yīng)該盡可能采用一些標(biāo)準(zhǔn)刀具，在有必要的時(shí)候可以采用復(fù)合刀具及其他一些專(zhuān)用刀具。數(shù)控加工費(fèi)用高，對(duì)刀具要求較高，盡量選用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片，或選用涂層刀具提高耐磨性，或采用金剛石、立方氮化硼性能更好的刀具。3.5.4、量具的選擇量具主要根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型和所檢驗(yàn)的精度來(lái)選擇。在大批量生產(chǎn)中，則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專(zhuān)用檢具。3.6、擬定工藝路線3.6.1、擬定加工工藝方案零件的機(jī)械加工工藝路線指零件在生產(chǎn)過(guò)程中，從毛坯件到成品件所經(jīng)過(guò)的加工工序的先后順序。在擬定工藝路線時(shí)，除了要考慮定位基準(zhǔn)的正確選擇外，還應(yīng)該考慮各個(gè)表面的加工方法的選擇，安排工序集中與分散的程度，工件加工階段的劃分和加工工序先后順序安排等問(wèn)題。擬定工件工藝路線要從零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。工藝路線的擬定要做到以下兩方面的工作：意識(shí)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝內(nèi)容，根據(jù)工序的分散和集中程度劃分工藝；而是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)，在生產(chǎn)類(lèi)型已確定為大批量生產(chǎn)的情況下，可以考慮使用組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具，并盡量采用工序集中的原則，減少工件的安裝次數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)率，除了這些，還應(yīng)該盡量考慮經(jīng)濟(jì)方面以便于使生產(chǎn)成本下降。經(jīng)前面對(duì)連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等分析，現(xiàn)在根據(jù)年產(chǎn)量、設(shè)備等來(lái)10考慮連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程。根據(jù)上述分析及原則，擬定該工件的工藝路線方案如下：1). 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 立式鉆床上擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm 并倒角。 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 臥式銑床上銑槽。 工序Ⅶ 臥式銑床上精銑叉口側(cè)面。 工序Ⅷ 去毛刺。 工序Ⅸ 清洗。 工序Ⅹ 終檢。 2). 工藝路線方案二 工序Ⅰ 立式鉆床上擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm 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 臥式銑床上銑槽。 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。 3.6.2、 工藝方案的比較與分析 上述兩種方案看起來(lái)大體合理，不過(guò)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。 ”，把這一步工序放在最前面的想法是因?yàn)楹竺孢€有“ 鉆 ?19.1mm 孔” 這個(gè)步工序，如果先鉆孔再攻絲就可以省略一11步“手工去毛刺 ”的工序。能這樣想，出發(fā)點(diǎn)是好的，考慮到可以減少一步工序，似乎能減少勞動(dòng)工時(shí)，提高生產(chǎn)率，可是沒(méi)有考慮到，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，第 2 個(gè)方案把“鉆 ?19.1mm 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(guò)這個(gè)和第 1個(gè)方案一樣，都把“ 擴(kuò)、鉸孔 ?19.1mm”和 “倒角”放在了一步工序中。在這一步中通過(guò)換鉆套可以倒一邊的角，不過(guò)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(guò)主要的是立式鉆床體積比較大，操作起來(lái)不方便，并且倒角也沒(méi)有高的精度要求，從經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)考慮是不合算的。[18]通過(guò)一系列的分析之后，把這一步的工序一分為二，把“倒角” 單獨(dú)列出來(lái)，單獨(dú)的作為一步工序，因?yàn)榈菇蔷纫蟛桓撸覀兙桶堰@一步工序放在鉆臺(tái)上面來(lái)完成。鉆臺(tái)機(jī)器體積比較小，操作也比較簡(jiǎn)單，夾具結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，這樣零件的加工工時(shí)降下來(lái)了，生產(chǎn)效率上來(lái)了，降低了零件的成本。 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(cè)》（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(zhuān)用夾具。 工序Ⅱ 臺(tái)鉆上對(duì) ?19.1mm 倒角。 以 ?19.1mm 和端面為基準(zhǔn)定位。 選用 ZQ4015 臺(tái)式鉆床加工，采用專(zhuān)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 X62 臥式銑床加工，采用專(zhuān)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。 12選用 X62 臥式銑床加工，采用專(zhuān)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(jiǎn)易的支承臺(tái)。 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 X62 臥式銑床加工，采用專(zhuān)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(zhuān)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(jiǎn)易的支承臺(tái)，注意要?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(duì)準(zhǔn)長(zhǎng)銷(xiāo)上的槽為基準(zhǔn)定位。 選用 X62 臥式銑床加工，采用專(zhuān)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(jiǎn)易的支承臺(tái)。 工序Ⅺ 清洗。 用專(zhuān)用清洗機(jī)清洗。 工序Ⅻ 終檢。 以上工藝過(guò)程相見(jiàn)“ 拖拉機(jī)倒檔撥叉機(jī)械加工工序卡片” 。 3.7、機(jī)械加工余量及工步的初步確定 根據(jù)以上的原始資料和加工工藝，分別確定了各個(gè)加工表面的加工余量和工步如下： 1. ?19.1mm 的孔 擴(kuò)孔： ?16mm 2Z=6mm 二次擴(kuò)孔： ?18.9mm 2Z=2.9mm 粗鉸： ?19.04mm 2Z=0.14mm 精鉸： ?19.1mm 2Z=0.06mm 132. 叉口側(cè)面 粗銑： 2Z=2.05mm 精銑： 2Z=0.4mm 3 ．叉口內(nèi)圓面 一次精銑： Z=2mm 4. 銑槽 一次精銑： Z=2mm 5. 鉆孔、攻絲 在 ?19.1mm 的孔處鉆孔，攻絲，锪孔。 先在這個(gè)加工面上鉆個(gè) ?4mm 小孔，再擴(kuò)孔到 ?10.4mm，這是在攻絲前的底孔，然后用 M12 的機(jī)用絲錐進(jìn)行攻絲，最后再锪孔 ?13.5mm。 3.8、確定切削用量及基本工時(shí) 工序Ⅰ 鉆孔 ?16mm、擴(kuò)孔 ?18.9mm 、鉸孔 ?19.1mm 1. 鉆孔 ?16mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 2.18 可知 f=0.1mm/ rv=50 m /min????=1000??×503.14×16=995.23??/??????根據(jù)資料 1.表 4.2-15 按照機(jī)床型號(hào)選取 = 1100 r/min 所以，????該鉆床的實(shí)際切削速度為： ??=???????????1000=3.14×16×11001000 =55.26切削工時(shí)： ??=??+??1+??2?????? =34+10+41100×0.1=0.44??????其中：切入深度 ，切出深度 ??1=10???? ??2=4????2. 擴(kuò)孔 ?18.9mm 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-16 ，查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò) ?18.9mm 孔時(shí)的進(jìn)給量，并根據(jù) 機(jī)床的型號(hào)規(guī)格選取 f=0.72 mm/ r 14擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的切削速度，根據(jù)其它有關(guān)資料確定為 ??=0.4???鉆其中，v 鉆 為用鉆頭鉆同樣材料、同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度。故： v=0.4 ×50=20????????????=1000???????? =1000×203.14×18.9=337??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]. 表 4.2-15 并由機(jī)床型號(hào)選取 所以，該床的實(shí)際切削速度為： ??=???????????1000=3.14×18.9×4001000 =23.74??/??????切削工時(shí)： ??=??+??1+??2?????? =34+3+1.5400×0.72=0.13??????其中：切入時(shí)間 ??1=3????切出時(shí)間 ??2=1.5????3. 粗鉸 ?19.04mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 2.25 規(guī)定查得鉸 ?19.04mm 孔時(shí)的進(jìn)給量，并由機(jī)床及零件材料的硬度可以選取 f = 0.48 mm/ rv =12 m /min????=1000???????? =1000×123.14×19.04=200.7??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-15 按照機(jī)床型號(hào)選取= 275 r/min????所以，該鉆床的實(shí)際切削速度為 ??=???????????1000=3.14×19.4×2751000 =16.43??/??????切削工時(shí)：15??=??+??1+??2?????? =34+3+1.5275×0.48=0.29??????其中：切入深度 ??1=3????切出深度 ??2=1.5??4. 精鉸 ?19.1mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 2.25 規(guī)定查得鉸 ?19.1mm 孔時(shí)的進(jìn)給量，并由機(jī)床及零件材料的硬度可以選取 f =0.48 mm /rv =2 m /min????=1000???????? =1000×123.14×19.1=200.1??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-15 按照機(jī)床型號(hào)選取 =275 r/min ????所以，該鉆床的實(shí)際切削速度為 ??=???????????1000=3.14×19.1×2751000 =16.48??/??????切削工時(shí)：??=??+??1+??2?????? =34+3+1.5275×0.48=0.29??????其中：切入深度 ??1=3????切出深度 ??12=1.5????工序Ⅱ ?19.1mm 孔倒角 為縮短輔助工作時(shí)間，提高工作效率，取倒角主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔時(shí)轉(zhuǎn)速相同。N=460 r/min采用手動(dòng)進(jìn)給。 工序Ⅲ 粗銑叉口側(cè)面 叉口的兩個(gè)側(cè)面在鑄造毛坯的時(shí)候兩個(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(duì)另一面進(jìn)行粗加工，切削用量和切削工時(shí)如下： 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-38 ，可得知 X62 臥式銑床的電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw 。因16此，再根據(jù)資料文獻(xiàn)[4]表 3.5 可查得 = 0.20mm/z????（采用不對(duì)稱(chēng)端銑，以提高進(jìn)給量）切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)資料，確定 v=0.45m/s 即 v=27m/min 選用 YG8 硬質(zhì)合金刀片 直徑 =125mm 齒數(shù)為 z=12 ????則： ????=1000???????? =1000×273.14×125=68.4??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-39 按照機(jī)床型號(hào)選取 =75 r/min ????故實(shí)際切削速度為：??=???????????1000=3.14×125×751000 =29.44??/??????當(dāng) n=75 r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 ????應(yīng)為 ????=????????????=0,20×12×75=180????/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-40 按照機(jī)床型號(hào)選取 =190 mm /min ????銑削加工時(shí)間： 由于是粗銑，故整個(gè)刀盤(pán)不必過(guò)整個(gè)工件，利用作圖法，可知總行程為 ??+??1+??2=160????則：??=??+??1+??2?? =160190=0.84??????工序Ⅳ 精銑叉口 R48 ±0.5mm 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-38 可得知 X62 臥式銑床的電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw 。因此，再根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 3.5 可查得 =0.09mm/z????（采用對(duì)稱(chēng)銑削，以提高進(jìn)給量） 切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)資料，確定 v=0.45m/s 即 27m/min 根據(jù)資料 1.表 3.1-39 選取硬質(zhì)合金鑲齒三面刃銑刀 17直徑 =50mm 齒數(shù)為 z =2 齒寬 l=mm d??則：????=1000???????? =1000×273.14×50=172??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-39 按照機(jī)床型號(hào)選取 =190 r/min ????故實(shí)際切削速度為：??=???????????1000=3.14×50×1901000 =29.83??/??????當(dāng) n=190 r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 ????應(yīng)為： ????=????????????=0,09×12×190=205.2????/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-40 按照機(jī)床型號(hào)選取=235 mm min????銑削加工時(shí)間： 由于是精銑，故整個(gè)刀盤(pán)應(yīng)該過(guò)整個(gè)工件，利用作圖法，可知總行程 為 ??+??1+??2=154.9+21=175.9????其中：根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 3.25 可得知 入切量+ 超切量為 21mm 則：??=??+??1+??2?? =175.9235=0.75??????工序Ⅵ 銑槽 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-38 可得知 X62 臥式銑床的電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw 。因 此，再根據(jù)資料 2.表 3.5 可查得 = 0.09mm/z????切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)資料，確定 v=0.45m/s 即 27m/min 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 3.1-39 選取硬質(zhì)合金立銑刀 直徑 =19.3=mm 齒數(shù)為 z=8d??18則： ????=1000???????? =1000×273.14×19.3=445.5??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-39 按照機(jī)床型號(hào)選取 =475 r /min ????故實(shí)際切削速度為： ??=???????????1000=3.14×19.3×4751000 =28.78??/??????當(dāng) n =475 r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 ????應(yīng)為： ????=????????????=0.09×8×475=342????/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-40 按照機(jī)床型號(hào)選取????=375????/??????銑削加工時(shí)間：??=??+??1?? =10+17375=0.071??????工序Ⅶ 鉆孔、锪孔 ?13.5mm、攻絲 2-M12 ×1.75 1. 鉆孔 ?10.4mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 2.18 可知 f=0.08 mm /r v=48 m/ min ????=1000???????? =1000×483.14×12=1469.87??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-12 按照機(jī)床型號(hào)選取=1600 r/min????所以，該鉆床的實(shí)際切削速度為 ??=???????????1000=3.14×12×16001000 =52.15??/??????切削工時(shí)：??=??+??1+??2?????? = 261600×0.08=0.2??????2. 锪孔 ?13.5mm 19根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時(shí)的 1/2~1/3 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 2.18 可得 ??=(12~13)??鉆 =0.027~0.04????/??根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-13 取 F=0.05mm /r??=(12~13)??鉆 =18~24??/??????取 v =18m/min????=1000??????????=1000×183.14×12=489.96??/??????根據(jù)資料 1.表 4.2-12 按照機(jī)床型號(hào)選取 =500 r/min????所以，實(shí)際切削速度為 ??=???????????1000=3.14×13.5×5001000 =21.2??/??????切削工時(shí)：??=15500=0.03??????3. 攻絲 2-M12 ×1.75 攻絲 M12 ×1.75 時(shí)， v = 0.1m /s=6m/min 所以， ????=1000???????? =1000×63.14×12=159.24??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-12 按照機(jī)床型號(hào)選取 =125 r/min ????所以，實(shí)際切削速度為 ??=???????????1000=3.14×12×1251000 =4.71??/??????切削工時(shí)：??=2×15125=0.24??????工序Ⅸ 精銑叉口側(cè)面 20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?，F(xiàn)在以其中一個(gè)面為精基準(zhǔn)，對(duì)另一個(gè)面進(jìn)行精加工，切削用量和切削工時(shí)如下： 根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-38 ，可得知 X62 臥式銑床的電動(dòng)機(jī)功率為 7.5kw 。因此，再根據(jù)資料文獻(xiàn)[4]表 3.5 可查得 f z =0.18mm/z（采用不對(duì)稱(chēng)端銑，以提高進(jìn)給量）切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)資料，確定 v=0.45m /s 即 27m/ min 選用 YG8 硬質(zhì)合金刀片 直徑 =125mm d??齒數(shù)為 z=12則： ????=1000??????????=1000×273.14×125=68.4??/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-39 按照機(jī)床型號(hào)選取 =75 r/min????故實(shí)際切削速度為： ??=???????????1000=3.14×125×751000 =29.44??/??????當(dāng) n =75 r/min 時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 ????應(yīng)為： ????=????????????=0,18×12×75=162????/??????根據(jù)文獻(xiàn)[3]表 4.2-40 按照機(jī)床型號(hào)選取 =190 mm /min????銑削加工時(shí)間： 由于是精銑，故整個(gè)刀盤(pán)必須過(guò)整個(gè)工件，利用作圖法，可知總行程為 ??+??1+??2=165????其中：入切量為 10mm 超切量為 5mm 則：21??=??+??1+??2???? =165190=0.87??????4、夾 具 設(shè) 計(jì)為了能夠順利的對(duì)工件進(jìn)行相關(guān)的加工，既保證加工質(zhì)量，又提高生產(chǎn)率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)對(duì)其每一工序的專(zhuān)用夾具。 經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，我決定設(shè)計(jì)第Ⅶ道工序-—鉆孔、攻絲 2-M12 ×1.75、锪孔 ?13.5mm，本夾具將在 Z3025 搖臂鉆床上操作，刀具選擇為為：錐柄麻花鉆一把（ ?10.4mm ） 、圓柱柄錐形锪鉆一把（?13.5mm ） 、機(jī)用絲錐一把 (M12) 。 4.1、提出夾具設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 設(shè)計(jì)這個(gè)夾具的目的在于輔助這道工序的鉆孔和攻絲，從零件圖上可以看出在 ?19.1mm 孔的輪轂上要鉆兩個(gè)孔并對(duì)其攻絲至 M12，關(guān)鍵問(wèn)題是這兩個(gè)孔排列在 34mm 的工件上，并且兩個(gè)孔的間隔為 13.5mm，間隔太小，所以很難在一個(gè)鉆套上同時(shí)設(shè)計(jì)出兩個(gè)孔，也就是說(shuō)裝配一次工件就只能完成一個(gè)孔的加工。經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)決定定出如下方案： 在設(shè)計(jì)鉆套時(shí)，可以設(shè)計(jì)為偏心鉆套，加工方案為先成批加工一批工件，然后拆卸鉆套，轉(zhuǎn)向 180 度，同時(shí)換定位銷(xiāo)（定位銷(xiāo)上有盲孔，便于鉆孔攻絲的加工） ，然后反過(guò)來(lái)將這批零件的另一個(gè)螺紋孔加工好。這樣夾具設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且可以保證勞動(dòng)生產(chǎn)率。 由零件圖紙上可以看出這道工序沒(méi)有特別的精度要求，所以在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 4.2、定位基準(zhǔn)的選擇 經(jīng)過(guò)分析可知，這兩個(gè)螺紋孔只要保證與 ?19.1mm 孔的軸心線有垂直精度的要求即可。定位基準(zhǔn)選 ?19.1mm 孔及其端面，工件以 ?19.1mm 孔在定位銷(xiāo)上定位，限制四個(gè)自由度；以銷(xiāo)上的環(huán)面臺(tái)階靠在 ?19.1mm 孔的端面上，限制一個(gè)自由度；以叉口靠在半圓形定位銷(xiāo)上，限制一個(gè)自由度,實(shí)現(xiàn)完全定位。[16] 為了提高生產(chǎn)率，在能保證加工精度的情況下，夾具要設(shè)計(jì)的盡量便于操作，以減少輔助工時(shí)，降低生產(chǎn)成本。在這個(gè)原則下，對(duì)夾具的加緊機(jī)構(gòu)作了詳細(xì)分析，要加緊工件，還要受力均勻，防止工件受迫變形。最后定出方案，22在工件的 ?50mm 的鑄造工藝孔處設(shè)計(jì)加緊螺栓，用 U 型壓板和加緊螺母壓緊工件，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為這個(gè)方案操作簡(jiǎn)單，可行性很高。如圖.4 所示。 圖.4 工序Ⅶ工件定位加緊示意圖4.3、切削力及加緊力的計(jì)算 在這一步工序中，所需要最大切削的工步是鉆孔 ?10.4mm ，我們只對(duì)這一工步進(jìn)行計(jì)算即可。 刀具：錐柄長(zhǎng)麻花鉆一把 ，?10.4mm 進(jìn)給量：f =0.08 mm/ r 工件硬度：250HBS 由文獻(xiàn)[6]表 3-71 可知，鉆削加工時(shí)的切削力計(jì)算公式為： ????=420??1.2??0.75????其中 ????=(????190)0.6帶入以上數(shù)據(jù)： ????=420??(10.4)1.20.080.75×????=(250190)0.6=1233.96??雖然在該步工序中零件是豎直放置的，加工時(shí)鉆頭也是垂直工作，但是由于工件受定位、加緊的影響，所以在其他兩個(gè)方向上也有分力。根據(jù)有關(guān)資料可知，分力系數(shù)為 a=0.6~0.8，由于工件加緊是垂直夾具體立墻的方向，所以只需求出垂直于立墻的分力 ，該力即為所需加緊力 P 要克服的力： ????23????=???????=0.8×1233.96=987.2??由加緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際加緊力應(yīng)滿(mǎn)足下式： ??=???????安全系數(shù) ??=??1??2??3??4式中 K 1 ——基本安全系數(shù) 1.5；K 2 ——加工性質(zhì)系數(shù) 1.1；K 3 ——刀具鈍化系數(shù) 1.2；K 4 ——斷續(xù)切削系數(shù) 1.0；所以 ??=???????=1.5×1.1×1.2×1.0×987.2=1970.9??由文獻(xiàn)[7]表 2-17 可知，加緊方式采用的是螺旋加緊機(jī)構(gòu)加緊，由表中數(shù)據(jù)可知，規(guī)格為 M20 的螺母，扳手手柄長(zhǎng)為 240mm，施加的作用力為 100N 時(shí)，產(chǎn)生的壓緊力為 W=11400N。 由比例關(guān)系可知，在使用這個(gè)夾具時(shí)，扳手手柄長(zhǎng)為 240mm,施加的作用力為 50N 時(shí)，產(chǎn)生的壓緊力為 W=5700N。 所以由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，工人操作時(shí)扳動(dòng)加緊扳手時(shí)比較方便，容易操作，夾緊力滿(mǎn)足要求。 4.4、定位誤差分析 1). 定位元件尺寸及公差的確定在這一步工序中，定位元件為長(zhǎng)銷(xiāo)和半圓形短平銷(xiāo)： 19φ.1 mm 孔的尺寸公差為 Js9，即 ，定位銷(xiāo)的與其?19.1+0.026?0.026????配合，尺寸及公差為 叉口內(nèi)圓的尺寸為 ，扁平半?19.075+0.020?0.041???? ?96+0.2?0.2????圓銷(xiāo)的尺寸為 。?95.8+0.120?0.155????2). 采用以上的兩個(gè)定位元件，能保證叉口相對(duì)于 19.1mm 孔在 X、Y 方向上的圓跳動(dòng)保證在 0.5mm。 由于這一步工序在精銑叉口側(cè)面之前，所以零件圖紙上要求的螺紋孔和叉口側(cè)面的尺寸保證在 46.4±0.25mm，在這一步還要多一個(gè)精銑側(cè)面的加工余量，為 0.2mm，這樣就是 46.6±0.25mm。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榘阎С邪雸A形叉口側(cè)面的臺(tái)階面設(shè)計(jì)成不可調(diào)的，所以就只有提高夾具的加工精度來(lái)保證上面所說(shuō)24的尺寸要求。具體的尺寸是長(zhǎng)銷(xiāo)的端面到半圓形叉口側(cè)面的支承臺(tái)階的高度差為 62.85±0.1mm，可以滿(mǎn)足要求。對(duì)于這一步的改進(jìn)，應(yīng)該把叉口側(cè)面的不可調(diào)支撐改為調(diào)節(jié)支撐螺柱支承，這樣就可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)保證長(zhǎng)銷(xiāo)的端面到叉口側(cè)面的支承臺(tái)階的高度差，又降低了夾具的設(shè)計(jì)加工成本，一舉兩得。 4.5、加緊元件的強(qiáng)度校核 這一步工序，工件是豎直放置的，在鉆削加工時(shí)所受的鉆削力也是豎直向下的。 圖.5 夾具結(jié)構(gòu)示意圖從圖 5 我們可以看出，鉆套下面的定位銷(xiāo)受力最大，所以對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 定位銷(xiāo)所承受的最大的鉆削力為 ????=1233.96??由前面的計(jì)算可知，安全系數(shù)為 K=1.9825定位銷(xiāo)所受的擠壓應(yīng)力為： ??擠 =????????????=1223.96×1.9819.1×34 =3.76??????定位銷(xiāo)的材料為 T8A，熱處理 HRC55~60，屈服強(qiáng)度為 σS=500Mpa ，取安全系數(shù)為 n=1.9，則許用擠壓應(yīng)力為： [??]=????1.9=263.2??????所以 σ []σ 故定位銷(xiāo)可安全工作擠許用剪切應(yīng)力[??]=0.6[??]=157.9??????實(shí)際剪切應(yīng)力： ??= ???????2???×??24=1233.96?1.982???×19.124=4.3??????τ [τ] 故定位銷(xiāo)可安全工作 4.6、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 根據(jù)前面提出的定位方案，經(jīng)過(guò)比較分析，設(shè)計(jì)了圖.5 所示的夾具方案。因?yàn)榱慵纳a(chǎn)量不算是太大，并且零件尺寸和重量不太大，所以從經(jīng)濟(jì)方面考慮采用手動(dòng)加緊方式比較合適。采用 U 型壓板和壓緊螺母壓緊，通過(guò)計(jì)算可知，工人操作時(shí)扳動(dòng)加緊扳手時(shí)比較方便，容易操作。 在這一步工序中，由于是在 34mm 長(zhǎng)度的表面上加工兩個(gè) M12 的螺紋孔，而兩個(gè)螺紋孔的間距很小，為 13.5mm，采用的是普通機(jī)床，并且如果同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)孔的加工，機(jī)床滿(mǎn)足不了要求，切削力為原來(lái)單孔加工的兩倍，增加了夾具的制造難度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在夾具的設(shè)計(jì)時(shí)采取了如下措施： 1). 由于在零件上加工的螺紋孔是通孔，所以要在定位銷(xiāo)對(duì)應(yīng)的位置上要設(shè)計(jì)沉孔，工件上要加工 2 個(gè)螺紋孔，而這兩個(gè)螺紋孔的間隔為 13.5mm，兩個(gè)螺紋孔的規(guī)格為 M12，要是在一個(gè)定位銷(xiāo)上加工出這么兩個(gè)沉孔，勢(shì)必會(huì)影響到定位銷(xiāo)的強(qiáng)度。可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)定位銷(xiāo)，每個(gè)定位銷(xiāo)上各加工一個(gè)孔對(duì)應(yīng)的沉孔。在加工時(shí)，一批次的零件上的一個(gè)螺紋孔加工完了以后，再換另一個(gè)定位銷(xiāo)，對(duì)這批次零件的另一個(gè)孔進(jìn)行加工。 2). 根據(jù)上面同樣的原因，對(duì)于鉆模板來(lái)說(shuō)，要在這么小的間隔上安裝兩個(gè)26鉆套，不太容易。我們可以把鉆模板設(shè)計(jì)成為偏心式的，鉆套偏離鉆模板中心6.75mm 安裝，這樣在同一批次的零件上的一個(gè)孔加工完了以后，拔掉鉆模板上的圓柱銷(xiāo)，把鉆模板旋轉(zhuǎn) 180 度安裝，這樣鉆模板上的鉆套就鉆過(guò)了 180 度，轉(zhuǎn)過(guò)的距離正好是 13.5mm，正對(duì)應(yīng)著零件上的另一個(gè)孔。 在加工時(shí)，在夾具體上先安裝其中的一個(gè)定位銷(xiāo)，把上面的沉孔對(duì)準(zhǔn)鉆套上的孔，對(duì)準(zhǔn)以后，通過(guò)定位銷(xiāo)后面的螺母將定位銷(xiāo)固定鎖死。待這一批次零件上的一個(gè)孔加工完了以后，將定位銷(xiāo)卸掉，換上另一個(gè)定位銷(xiāo)，把鉆模板旋轉(zhuǎn) 180 度，將定位銷(xiāo)上的沉孔與鉆套上的孔對(duì)準(zhǔn)以后，用螺釘將其緊固。再將這批次的零件反過(guò)來(lái)加工另一個(gè)孔，這樣可以提高生產(chǎn)效率。 這是本夾具的特別之處，不過(guò)本夾具還有一些不足。就是夾具的長(zhǎng)銷(xiāo)的端面和支撐叉口側(cè)面的半圓銷(xiāo)的臺(tái)階面都是不可調(diào)的，這樣就需要在制造夾具時(shí)，這兩個(gè)面要有很高的位置精度要求，是以提高夾具的成本為代價(jià)來(lái)?yè)Q取同一批次零件上加工的螺紋孔的一致性。 經(jīng)過(guò)分析后，想出了如下的改進(jìn)方案：去掉半圓銷(xiāo)，用兩個(gè)可調(diào)節(jié)的支承螺釘來(lái)代替。將兩個(gè)支承螺釘?shù)闹С胁课桓某膳_(tái)階式的，細(xì)的圓柱側(cè)面用來(lái)卡住叉口，臺(tái)階面來(lái)支承叉口的側(cè)面，通過(guò)調(diào)節(jié)支承螺釘來(lái)調(diào)節(jié)臺(tái)階面支承叉口側(cè)面的高度。采用這種方案，夾具的設(shè)計(jì)將更加簡(jiǎn)化，螺紋孔的加工一致性更容易保證。[參考文獻(xiàn)][1]張玉琴.生產(chǎn)實(shí)習(xí)指南[M]. 西安：陜西人民教育出版社， 1992.8[2]李言.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.5[3]李益民. 機(jī)械制造工藝設(shè)備簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社.1994[4]吳拓.方瓊珊.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，