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目 錄
序言 ………… ……………………………………………………1
一 零件的分析 ……………………………………………………………1
1.1零件的作用…………………………………………………………1
1.2零件工藝分析………………………………………………………2
二 工藝規(guī)程設(shè)計……………………………………………………………2
2.1確定生產(chǎn)類型………………………………………………………2
2.2確定毛坯制造形式…………………………………………………2
2.3 基面選擇……………………………………………………………2
2.3.1 粗基準選擇 …………………………… ……………… ……3
2.3.2 精基準選擇……………………………………………………4
2.4 加工階段劃分……………………………………………………5
2.5 工序的集中和分散…………………………………………………6
2.6 加工原則……………………………………………………………6
三 制定工藝路線……………………………………………………………6
3.1 加工方案分析………………………………………………………7
3.2 工藝路線的確定……………………………………………………8
四 確定機床及夾具…………………………………………………………10
五 機械加工余量尺寸及公差………………………………………………11
六 夾具設(shè)計…………………………………………………………………15
6.1機床夾具的功用……………………………………………………15
6.2問題的提出…………………………………………………………15
6.3夾具設(shè)計……………………………………………………………16
七 設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………………19
八 參考文獻……………………………………………………………………20
序言
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)
一、零件的分析
?。ㄒ唬?零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)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。零件上方的φ22孔與操縱機構(gòu)相連，二下方的φ55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變速。兩件零件鑄為一體，加工時分開。
（二） 零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1小頭孔以及與此孔相通的的錐孔、螺紋孔
2大頭半圓孔Ф55
3小頭孔端面、大頭半圓孔上下Ф73端面，大頭半圓孔兩端面與小頭孔中心線的垂直度誤差為0.07mm，小頭孔上端面與其中心線的垂直度誤差為0.05mm。
由上面分析可知，可以粗加小頭孔端面，然后以此作為粗基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
二 工藝規(guī)程設(shè)計
一 確定生產(chǎn)類型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
二，確定毛坯的制造形式
確定毛坯種類：零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》324頁表15-5（后稱《指導(dǎo)手冊》）選用鑄件尺寸公差等級CT9級。
三，基面的選擇
定位基準是影響撥叉零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞蔬x擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
?。ㄒ唬┐只鶞实倪x擇
在選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠多的余量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸，位置符合零件圖樣設(shè)計要求，粗基準的選擇原則：
（1）重要表面余量均勻原則 必須首先保證工件重要表面具
有較小的加工余量，應(yīng)選擇該表面為粗基準
表面間的相互位置要求原則 必須保工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準，如果在工件上有很多不加工表面，應(yīng)以其中與不加工表面相互位置要求較高的不加工表面作為粗基準，以求壁厚均勻外形對稱等
（2）定位可靠性原則 作為粗基準的表面，應(yīng)選用比較可靠，平整光潔的的表面，以便定位準確，夾緊可靠。在鑄件上不應(yīng)該選擇有澆冒口的表面，分型面，有毛刺或夾砂的表面作為粗基準；在鍛件上不應(yīng)該伴有飛邊的表面作為粗基準，若工件上沒有合適的表面作為粗基準，可以先鑄出或焊上幾個凸臺，以后再去掉
（3）不重復(fù)使用原則 粗基準的定位精度低，在同一尺寸方向上只允許使用一次，不能重復(fù)使用。對于一般類的叉桿類零件而言，以孔和端面作為粗基準，是完全合理的。對于本零件而言，盡可能選擇不加工便面為粗基準，而對于有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與不加工表面要求要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準，以求壁厚均勻外形對稱等。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取Φ22孔的不加工外輪廓作為粗基準，利用倆個V型塊支撐Φ22倆個外輪廓表面作為粗基準的定位面，限制5個自由度在利用一個銷釘限制一個自由度達到完全定位然后進行銑削。對于撥叉零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對于有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與不加工表面為粗基準，根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取撥叉?zhèn)z個φ22孔德下端面為粗基準，利用倆個φ22的外輪廓作為主要定位面，再以一個銷釘限制最后一個自由度，達到完全定位。
（二）精基準的選擇
精基準的選擇原則主要考慮如何減少誤差，保證加工精度和安裝方便以及以及設(shè)計基準和工序基準重合問題。當(dāng)二者不重合時，應(yīng)該進行換算。
（1）基準重合原則 應(yīng)盡可能選擇零件的設(shè)計基準作為定位基準，以避免產(chǎn)生基準不重合原則。
（2）基準統(tǒng)一原則 應(yīng)盡可能選用精基準定位加工各表面，以保證各表面之間的位置精度。采用統(tǒng)一基準的好處在于：可以在一次安裝中加工幾個表面，減少安裝次數(shù)和安裝誤差，有利于保證各加工表面之間的相互位置精度；有關(guān)工序所采用的夾具結(jié)構(gòu)比較統(tǒng)一，簡化夾具的設(shè)計與制造，縮短生產(chǎn)準備時間，便于采用高效率的專用設(shè)備，大幅度的提高生產(chǎn)率。
（3）自為基準原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面為精基準。
（4）互為基準反復(fù)加工原則 有些相互位置精度要求較高的表面，可以采用互為基準反復(fù)加工的原則來保證
（5）定位可靠性原則 精基準應(yīng)憑整光潔，具有相應(yīng)的精度，確保定位簡單準確，便于安裝，夾緊可靠。
（6）如果工件上沒有能作為精基準選用的恰當(dāng)表面，可以在工件專門加工出定位基面，這種精基準成為輔助基準，輔助基準在零件的的工作中不起任何作用它僅僅是為加工的需要而設(shè)計的。
考慮保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準統(tǒng)一和基準重合”原則,以粗加工底面為定位粗基準
四，加工階段的劃分
該撥叉加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。
五，工序的集中和分散
本撥叉選用工序集中原則安排撥叉的加工工序。該撥叉的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求。
六， 加工原則:
1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準——撥叉下端面
2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵循“先主后次”原則.
4）遵循“先面后孔”原則.
三，制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點,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)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并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)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一:
工序1 銑φ40上平面，保證表面粗糙度3.2
工序2 鉆絞孔φ22，保證表面粗糙度1.6
工序3 粗鏜 半精鏜孔φ55，保證表面粗糙度3.2
工序4 銑φ55上端面，保證表面粗糙度3.2
工序5 φ55下端面，保證表面粗糙度3.2
工序6 錐孔φ8及M8底孔 螺紋M8 精絞錐孔φ8，保證表面粗 糙度1.6
工序7 切斷
工序8毛刺 清洗
工序9終驗入庫
工藝路線方案二:
工序1 銑φ40上平面，保證表面粗糙度3.2
工序2 粗鏜 半精鏜孔φ55，保證表面粗糙度3.2
工序3 鉆絞兩孔φ22，保證表面粗糙度1.6
工序4 銑φ55上端面，保證表面粗糙度3.2
工序5 銑φ55下端面，保證表面粗糙度3.2
工序6 鉆錐孔φ8及M8底孔，攻絲，精絞錐孔φ8，保證表面粗糙度1.6
工序7 切斷
工序8毛刺 清洗
工序9檢驗入庫
工藝路線方案三
工序1 鑄造毛坯，φ55孔以鑄出
工序2 粗銑φ40上端面（以φ40下端面為粗基準）
工序3 半精銑，精銑φ40上端面
工序4 鉆兩孔φ22（孔采用鉆——粗鉸，粗鉸就能達到要求）
工序5加工φ55孔，（采用：鉆——擴——鉸 就能達到要求）
工序6 采用一面兩孔制，以上端面定位，銑φ73下端面
工序7以φ55下端面為基準加工φ73上端面
工序8 加工φ8錐銷孔
工序9 加工M8的螺紋孔，先打底孔φ6
工序10攻螺紋M8
工序11粗鉸，精鉸兩孔φ22
工序12切斷
工序13去毛刺 清洗
工序14檢驗入庫
工藝方案比較分析
上述兩方案:方案一：是先加工內(nèi)孔φ22, 再以φ22孔為基準加工φ55內(nèi)孔,而方案二：先鏜孔φ55,以底面及φ22外圓面為基準，再以φ55內(nèi)孔及上平面加工φ22孔。方案三，按原理應(yīng)先加工φ55孔，因為φ55孔的中心線為設(shè)計基準，那樣加工不易于夾具夾緊，給加工帶來麻煩，生產(chǎn)效率低，方案三加工路線同樣可以滿足要求。故方案三較為合理。
最終方案路線
工序1 鑄造毛坯，φ55孔以鑄出
工序2 粗銑φ40上端面（以φ40下端面為粗基準）
工序3 半精銑，精銑φ40上端面
工序4 鉆兩孔φ22（孔采用鉆——粗鉸，粗鉸就能達到要求）
工序5加工φ55孔，（采用：鉆——擴——鉸 就能達到要求）
工序6 采用一面兩孔制，以上端面定位，銑φ73下端面
工序7以φ55下端面為基準加工φ73上端面
工序8 加工φ8錐銷孔
工序9 加工M8的螺紋孔，先打底孔φ6
工序10攻螺紋M8
工序11粗鉸，精鉸兩孔φ22
工序12切斷
工序13去毛刺 清洗
工序14檢驗入庫
四 確定機床及夾具
（一） 機床的選擇：
工序2，3，6，7采用X6140臥式銑床。
工序4，5，8，9，10，11采用搖臂鉆床
工序12銑斷機床
（二 ）選擇夾具：該撥叉的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
（三）選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。
（四）選擇量具：兩小頭孔、中間孔均采用極限量規(guī)。
（五）其他：對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
五 機械加工余量，工序尺寸及公差
（一）保證設(shè)計尺寸在工序6 -----工序9應(yīng)進行尺寸鏈換算.
（1）確定自由公差等級（查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》P27頁 表1.4——24）
（2）確定封閉環(huán)，工序尺寸，尺寸鏈圖
列豎式：計算工序尺寸A：
增環(huán)： 50 0 -0.1
減環(huán)： -25 0.084 0
-20 0.21 0.07
封閉環(huán)： 5 0.294 -0.03
由計算可得A的基本尺寸為5，上偏差.為0.294，下偏差為0.03時，才能保證設(shè)計尺寸。
250-0.084
20-0.07-0.02 500-0.01
A
（二）為保證加工M8螺紋時，工序基準與定位基準重合，進行尺寸鏈換算.
（1） 確定自由公差等級（查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》P27頁 表1.4——24）
（2） 確定封閉環(huán)，工序尺寸，尺寸鏈圖。
列豎式：計算工序尺寸A：
增環(huán)： 30 -0.36 -0.52
減環(huán)： 10 +0.36 0
封閉環(huán)：20 0 -0.52
只有A的基本尺寸為30，上偏差為-0.36，下偏差為-0.52是才的保證M8螺紋的位置。
100-0.36
A
200-0.52
（三）、圓柱表面工序尺寸：前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
加工
表面
加工
內(nèi)容
加工余量
精度等級
工序
尺寸
表面粗
糙度
工序余量
最小
最大
φ55
IT12
鑄件
7.0
CT12
粗鏜
4.0
IT12
6.3
0.95
6.8
半精鏜
3.0
IT10
3.2
2.9
3.25
φ20
IT7
鉆
20
IT11
17.89
18
擴
1.8
IT10
6.3
1.716
1.910
粗鉸
0.14
IT8
3.2
0.107
0.224
精鉸
0.06
IT7
1.6
0.039
0.093
(四）平面工序尺寸
工序號
工序
內(nèi)容
加工
余量
基本
尺寸
經(jīng)濟
精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鑄件
5.0
CT12
01
粗銑φ40孔下端面
4.0
58
12
1.5
7.75
02
粗銑φ40孔上端面
4.0
54
12
1.5
7.75
03
精銑φ40孔上端面
4.0
50
8
1.8
6.38
04
粗鏜φ55孔的上下端面
4.0
26
12
0.75
1.283
05
精鏜φ55孔的上下端面
1.0X2
20
8
0.75
1.283
六 夾具設(shè)計
（一）機床夾具的功用
1、穩(wěn)定保證工件的加工精度
用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，是一批工件的加工精度趨于一致。
2、減少輔助工時，提高生產(chǎn)率
使用夾具裝夾工件無需劃線找證，可顯著地減少輔助工時，方便快捷；可提高工件剛性，使用較大的切削用量；可實現(xiàn)多件、多工位同時裝夾，可采用高效夾緊機構(gòu)，提高勞動生產(chǎn)率。
3、擴大機床使用范圍，實現(xiàn)一機多能
根據(jù)加工機床的成形運動，附以不通類型的夾具，可擴大機床的工藝范圍，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
（二） 問題的提出：
本夾具是用來鉆φ22孔，對φ22孔的加工有一定的技術(shù)要求，但在加工本工序時，φ22孔尚未加工，而且在擴φ22孔后，需要精絞，以達到所要求的精度。
（三）夾具設(shè)計：
1，定位基準的選擇：
由零件圖可知，φ22孔的軸線與φ40的外圓的上表面有垂直度的要求，所以采用φ40的外圓的下表面作為主要的定位面，用一個固定V型塊和一個活動V型塊進行夾緊，夾緊方式采用手動夾緊。
2 ，夾緊設(shè)計及操作的簡要說明：
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，為此，采用手動夾緊，此夾具的工作原理：利用零件的上表面作為主要定位面，用一個固定V型塊和一個活動V型，采用手動螺紋夾緊。
3，定位誤差分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個平面、和一個固定V型塊和活動V型塊定位。所謂定位誤差，是指由于定位造成的加工面相對于工序基準的位置誤差，因為對于一批工件而言，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準的最大變動量。
4 ，造成定位誤差的原因：
（1）由于定位基準與工序基準不一定重合引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準對定位基準在加工方向上的最大變動量，用ΔB表示。
（2）由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱為基準定位誤差，即定位誤差的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量。
4 夾緊裝置的設(shè)計要求
夾緊裝置是夾具的重要組成部分，合理設(shè)計夾緊裝置有利于保證工件的加工質(zhì)量。提高生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度，因此對夾緊裝置提出以下要求：
（1）工件在夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所獲得的正確位置
（2）夾緊力的方向應(yīng)可靠、適當(dāng)。也就是即要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生移動或震動，同時又必須使工件不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷
（3）夾緊動作要準確迅速，以便提高生產(chǎn)效率
（4）操作簡便，省力，安全，以改善工人的勞動條件，減輕勞動強度
（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于制造
5、夾緊力的方向
（1）夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件的準確性和可靠性，一般要求夾緊力的方向應(yīng)指向主要定位基面，把工件壓向定位元件的主要定位表面上。
（2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能變小，使工件的夾緊部分屬于套筒零件，顯然軸向夾緊要比要比徑向夾緊使工件變形要小。
（3）夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力可能小，在保證夾緊可靠的前提下，減小夾緊力可以減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，同時可以使機構(gòu)輕便，緊湊以及減少工件變形，，為此，應(yīng)使加緊力Q的方向最好與切削力下，工件重力G的方向，這時所需夾緊力為最小。
6、夾緊力的作用點
（1）夾緊力作用點應(yīng)靠近支撐元件的幾何中心，或幾個支撐元件所形成的支撐面內(nèi)
（2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛度較好的部位上
（3）夾緊力的作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，這樣可以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩，必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支撐并施加附加夾緊力。
設(shè)計總結(jié)
夾具課程設(shè)計即將結(jié)束。回顧整個過程，經(jīng)過老師和同學(xué)的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設(shè)計。課程設(shè)計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結(jié)合，對理論知識加深了理解，使生產(chǎn)實習(xí)中的理解和認識也到了強化。
本次課程設(shè)計主要是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和專用夾具設(shè)計。機械加工工藝規(guī)程設(shè)計運用了基準選擇等知識，夾具設(shè)計的運用了工件定位、夾緊機構(gòu)等知識。通過此次設(shè)計，使我基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設(shè)計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設(shè)計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。
這次設(shè)計，讓我對基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了思考、解決問題，創(chuàng)新設(shè)計的能力。為以后的設(shè)計工作打下了較好基礎(chǔ)。本設(shè)計存在很多不足之處，最后懇請各位老師、同學(xué)批評指正！
參考文獻
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