1、 毕业设计拨叉加工工艺及夹具设计THE DESIGN OF FORK PROCESSING CRAFT AND FIXTURE目 录摘要 .1关键词 .11 前言 .12 拨叉的工艺分析 .23 工艺规程设计 .43.1 加工工艺过程 .43.2 确定各表面加工方案 .43.2.1 影响加工方法的因素 . 53.2.2 加工方案的选择 .53.3 确定定位基准 .53.3.1 定位基准的选择 .53.3.2 精基准的选择 .53.3.3 粗基准的选择 .63.4 工艺路线的拟订 .63.4.1 工序的合理组合 .63.4.2 加工阶段的划分 .73.4.3 加工工艺路线方案的比较 .83.5
2、拨叉的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .103.5.1 毛坯的结构工艺要求 .103.5.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 .113.5.3 工序间加工余量的确定 .113.6 确定切削用量及基本工时 .123.7 时间定额计算及生产安排 .214 镗孔夹具设计 .254.1 定位、夹紧方案的选择 .254.2 切削力及夹紧力的分析计算 .254.3 误差分析与计算 .274.4 零、部件的设计与选用 .284.4.1 定位销选用 .284.4.2 夹紧装置的选用 .294.5 夹具设计及操作的简要说明 .295 铣槽夹具设计 .295.1 定位基准的选择 .295.2 切削力及夹紧分
3、析计算 .295.3 误差分析及计算 .315.4 零、部件的设计与选用 .315.4.1 定位销选用 .315.4.2 夹紧装置的选用 .325.4.3 定向键与对刀装置设计 .325.5 夹具设计及操作的简要说明 .346 结论 .35参考文献 .35致谢 .36附录 .361拨叉加工工艺及夹具设计摘 要：此次设计是进行拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它加工面，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔和槽的工序中，选一面两销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构
4、设计简单，方便且能满足要求。 关键词：拨叉；加工工艺；夹具设计 The Design of Fork Processing Craft and FixtureAbstract：T his design is to design processing craft and fixture of the fork whose parts are forging featured its small volume and complex structure. Because the surface is easier to process than the hole, the surface is p
5、rocessed firstly when doing the process flow. Then other parts are processed on the basic standards of processing surface. The clamps of every process are special clamps whose structure design is simple, convenient and meeting the requirements. Especially to the processing of the big hole and slot w
6、hose localization way choosing one side and two pins, and their clamping way are with simple operation manual. Key words：Fork; Processing craft; Design of clamp1 前言 机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产
7、品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。2而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它们的研究对机械工业有着很重
8、要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是：(1)完成拨叉零件加工工艺规程的制定；(2)完成镗孔和铣槽两个专用夹具的设计。通过对拨叉零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出拨叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切削力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。2 拨叉的工艺分析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，但其加工孔、底面、大头孔上平面和槽的精度要求都较高。拨叉的底面、大头孔上平面、小头孔和槽的粗糙度要求都是
9、 Ra1.6 ，所以都要求精加工。其小头孔与底平面有垂直度的公差要求，大头孔上平面与拨叉底面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其槽边有平行度公差和对称度公差要求等。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。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，同时使加工的劳动量最小。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问题。工艺师亦要考虑如何从工艺上保证设计的要求。3图1 拨叉零件图Fig1 T
10、he figure of fork4由零件图可知，该加工有七个加工表面：平面加工包括拨叉底面、大头孔上平面；孔系加工包括大、小头孔、6小孔；小头孔端 的槽加工以及大头孔的铣断加0.325工。以平面为主有：拨叉底面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是 ；大头孔端6.1Ra面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是 。6.1Ra孔系加工有：44 的大头孔粗、精镗加工，其表面粗糙度为 ；20H9 的.3小头孔钻、扩和铰加工，其表面粗糙度要求 ；6 的小孔钻加工， 小孔表. 6面粗糙度要求 。12.5Ra小头孔端 槽的加工，该槽的表面粗糙度要求是两槽边 ，而槽底的03 1.Ra表面粗糙度要求是 。.6最后为大头孔的铣
11、断加工，要求断口粗糙度 。3.6Ra拨叉毛坯的选择模锻，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在 ，毛坯的形状更接近零件的形状，结构细密，能承受较大的压力，占用生产13m的面积较小。因其年产量是5000件，由机械加工工艺手册 1表2.13可知是大批量生产。上面主要是对拨叉零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析，选择了其毛坯的的制造方法为模锻和大批的批量生产方式，从而为工艺规程设计提供了必要的准备。3 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中
12、的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：拨叉的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，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，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计拨叉的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效5率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择
13、价格较底的机床。3.2.1 影响加工方法的因素(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，在大批量生产中可用专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。(3)要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。(4)要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。3.2.2 加工方案的选择(1)由机械加工工艺手册 1表 2.12.12 可以确定，平面的加工方案为：粗铣精铣（ IT
14、 7 IT 9 ），粗糙度为 Ra 6.3 0.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。(2)由机械加工工艺手册 1表 2.12.11可以确定，44 孔的表面粗糙度要求为 Ra 6.3，则选择孔的加方案序为：粗镗精镗。(3)小头孔 20H9 加工方法：加工零件毛坯不能直接锻出孔，只能锻出一个小坑，以便在以后加工时找正其中心，但其表面粗糙度的要求为 ，所以选择其加工6.1Ra的方法是钻扩铰。(4)6 孔加工方法：因为孔的表面粗糙度为 Ra 12.5，所以我们采用一次钻孔的加工方法。(5)小头端面槽 的加工方法是：因槽两侧面表面粗糙度的要求较高，为0.325，所以我们采用粗铣精铣的加工方案。6
15、.1Ra3.3 确定定位基准3.3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，再确定粗基准。3.3.2 精基准的选择(1)基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。(2)基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表6面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。(3)互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。(4)自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。此
16、外，还应选择工件上加工精度高、尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，它的底平面与 小209H头孔，适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。可以用 的孔为加工精基准。4选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确。3.3.3 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量
17、，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸设计要求。粗基准选择应当满足以下要求：(1)选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。 (2)某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。(3)选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准，不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确保安全、可靠、误差小。(4)粗基准在同一定位方向上只允许在零件加工工序中使用一次，不允许重复使用。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拨叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拨叉零件图分析可知，主要是选择加工拨叉底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.4 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拨叉加工的第一个工
