网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：机床“羊角”拨叉加工工艺及加工14.4mm孔夹具设计 学习中心： 奥鹏西安直属 层 次： 专科起点本科 专 业：机械设计制造及其自动化年 级： 09年03春 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2010年3月10日 内容摘要本论文完成了对机床“羊角”拨叉加工工艺及加工14.4mm孔夹具 的设计。在设计的前一部分，主要进行工艺卡的填写。首先， 分析零件的性能、用处和工作条件，明确零件的装配位置及其作用，找出其主要技术要求和关键技术问题，对零件进行工艺审查。然后，确定毛坯，拟定工艺路线，选择定位基面，确定加工所采用的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具，确定各主要工序的技术要求及检验方法 。最后， 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额，进行技术经济分析，然后填写工艺文件。第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身的特色，选定第三道钻孔的工序进行夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件在该工序中需要达到的各项技术要求，初步拟定工件的定位、夹紧方案；然后，根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设计；最后，校核该夹具的精度。关键词：羊角拨叉；机械加工；工艺；切削；夹具设计目 录内容摘要1引 言31 设计任务说明41.1 羊角拨叉的功用41.2 设计任务42 零件工艺规程设计52.1 产量的确定52.1.1 生产类型的确定52.1.2 日生产量的确定52.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制52.2.1 毛坯的选择52.2.2 毛坯-零件综合图的绘制方法62.3 定位基准的分析与选择72.3.1 基准的概念72.3.2 基准选择原则72.3.3 定位基准的选择82.4 工艺路线的制定92.5 工艺卡的填写113 夹具设计183.1 夹具的整体设计183.1.1夹具设计分析183.1.2 夹具结构方案的确定183.1.3 夹具的具体设计183.2 夹具的装配203.3 夹具的经济性分析20结 论22参考文献23引 言拨叉作为车床、铣床、镗床、钻床等各类机床及其他设备的传动装置变速时必不可少的零件，其加工精度直接影响传动装置的装配性能、变速性能、运行噪声等很多方面。因此，对拨叉的加工工艺的研究受到国内外学者的广泛重视。学者们不断提出新的加工工艺方案和改进以前的工艺方案。但是，由于拨叉类零件品种、规格繁多，加工时需要不同种类的加工设备，加之传统加工工艺落后，产品合格率不高，常常会影响整机装配，使拨叉零件的加工成为生产的瓶颈。因此，很有必要进一步的对拨叉类零件的加工工艺进行研究和改进，不断的提高拨叉类零件的加工精度。提高整机的整体性能。本文主要对机床的“羊角”拨叉进行工艺分析和编制，并对加工过程中的重要工艺的专用夹具进行设计和研究。解决机床“羊角”拨叉加工中的瓶颈问题，提高拨叉的加工精度，使其更好的与整机配合，获得良好的整机性能。同时，本课题的研究，也是对我这几年学习的全部知识总结和应用。初步具备了独立分析零件结构工艺性、编制零件加工工艺文件和加工过程中的重要工艺的夹具设计。熟悉和掌握了文献资料、技术资料和各种手册的查阅和运用。从中锻炼了自己的分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下了坚实的基础。1 设计任务说明1.1 羊角拨叉的功用设计机床羊角拨叉零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。该零件图纸如下：图1 机床羊角拨叉零件图 1.2 设计任务本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，以及图纸绘制等工作，图纸说明如下：1毛坯零件综合图1张2工艺过程卡片1套3夹具装配图 1张4夹具体零件图1张5说明书1份2 零件工艺规程设计2.1 产量的确定2.1.1 生产类型的确定表1 生产类型的划分生产类型同类零件的年产量/件重型零件（质量2000kg）中型零件（质量1002000kg）小型零件（质量100kg）单件生产5以下10以下100以下成批生产小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上已知零件质量m约为2.2kg，由表1即可确定零件的生产性质。该零件的生产类型为中批生产。2.1.2 日生产量的确定零件的年产纲领(件/年)： N=2000件/年每台产品中该零件的数量(件/台)：n=1备品率：a=2%废品率：b=2%1年产量Q=Nn(1+a)(1+b)=20001(1+2%) (1+2%)=28802年工作日D=365-152-72=2993日产量q=Q/D=2880/299=9.6 取q=102.2 毛坯的选择及毛坯图的绘制2.2.1 毛坯的选择按照零件图纸的设计要求，该零件毛坯的材料为HT200，硬度190-241HB，毛坯种类为铸件。考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，因内孔很小，所以无法铸出。2.2.2 毛坯-零件综合图的绘制方法在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯-零件综合图。综合图的绘制方法是：1以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表示加工余量，加工余量为35mm。取加工余量为3mm。2标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内，毛坯的尺寸公差参照有关资料。零件是中批量生产，因此可采用砂型机械造型及壳体铸造毛坯。由机械制造工艺设计简明手册表2.2-5知，生产出来的毛坯尺寸公差等级为CT8级，加工余量等级为G级。由机械制造工艺设计简明手册表2.2-1可查出各个毛坯尺寸的公差值。毛坯的制造公差带采取双向布置，如下表所示。 表2 机床羊角拨叉铸造毛坯尺寸公差及加工余量项 目机械加工余量/mm尺寸公差/mm备 注40mm圆柱的两端面双侧加工31.6表2.2-1表2.2-426mm圆柱的两端面双侧加工31.8表2.2-1表2.2-440mm圆柱面不加工1.3表2.2-1表2.2-426mm圆柱面不加工1.3表2.2-1表2.2-4R54mm圆弧面不加工1.4表2.2-1表2.2-4R48mm圆弧面不加工1.4表2.2-1表2.2-4 此外，半径为R44mm的圆弧面按尺寸mm去铸造。3标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。2.3 定位基准的分析与选择在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。2.3.1 基准的概念所谓基准就是零件上用来确定其他点、线、面位置的那些参考点、线、面。根据基准的功用不同，又可以分为设计基准和工艺基准两大类。1） 设计基准是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。2）工艺基准是在加工及装配过程中使用的基准。按照用途的不同又可以分为： 定位基准是在加工中使工件在机床或夹具上占有正确位置所采用的基准。 测量基准是在检验时使用的基准。 装配基准是在装配时用来确定零件或部件在产品中的位置所采用的基准。在分析基准问题时，必须注意下列几点：1）作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如，孔的中心、轴心线、对称面等），而常由某些具体的表面来表现，这些表面就可称为基面。2）作为基准，可以是没有面积的点和线或很小的面，但是代表这种基准的点和线在工件上所体现的具体基面总是有一定面积的。 3）上面所分析的都是尺寸关系的基准问题，表面位置精度（平行度、垂直度等）的关系也是一样。2.3.2 基准选择原则合理选择定位基准对保证加工精度和确定加工顺序都有决定性影响，后道工序的基准必须在前面工序中加工出来，因此，它是制订工艺过程中要解决的首要问题。如前所述，基准的选择实际上就是基面的选择问题。在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面（或毛基面）。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面（或光基面）。经常遇到这样的情况：工件上没有作为定位基面的恰当表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面。辅助基面在零件的工作中没有用处，它是仅为加工的需要而设置的。在选择基面时，需要同时考虑三个问题：1）用哪一个表面作为加工时的精基面，才有利于经济合理地达到零件的加工精度要求。2）为加工出上述精基面，应采用哪一个表面作为粗基面。3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用第二个精基面。在选择基面时需要两个基本要求：1）各加工表面有足够的加工余量（至少不留下黑斑），是不加工表面的尺寸、位置符合图样要求，对一面要加工、一面不加工的壁，要有足够的厚度。2）定位基面应有足够大的接触面积和分布面积。由于对精基面和粗基面的加工要求和用途不同，所以在选择精基面和粗基面时所考虑的侧重点也不同。对于精基面考虑的重点是如何减少误差，提高定位精度，因此选择精基面的原则是：1） 应尽可能选用设计基准作为定位基准，这是基准重合原则。2）应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度，称为统一基准原则。 3）有时还要遵循互为基准、反复加工的原则。 4）有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身