1 / 28 1 绪论1.1 毕业设计的目的车床变速用拨叉是某企业产品的主要零件之一。本课题要求根据企业生产需要和车床变速用拨叉零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。1.2 拨叉工艺设计的基本情况本课题要求根据企业生产需要和拨叉零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。生产纲领：50000 件/ 年。这属于大批量生产。大批量生产中生产准备时间和终结时间较短，机动时间较长，靠提高切削速度来提高生产率效果比较明显。于是需要设计关键工序的专用夹具及加工用组合机床，而且夹具采用液压驱动，组合机床采用液压滑台。工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动1。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点：能稳定地保证工件的加工精度；能提高劳动生产率；能扩大机床的使用范围；能降低成本。1.3 零件的作用分析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。由于这里不能上传完整的毕业设计 完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:贰二壹伍八玖壹壹五一滑套上面有凸块，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。分析这种动力联接方式可知，车换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命1。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 28 页2 / 28 2 零件说明2.1 零件的作用题目给定的零件是CA6140拨叉，它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求进行工作。宽度为18mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以，宽度为18mm 的槽和滑移齿轮的配合精度要求很高。2.2 零件的工艺分析CA6140拔叉保证相互位置要求原则；(2保证加工表面加工余量合理分配的原则；(3便于工件装夹原则；(4粗基准一般不得重复使用的原则3。为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准, 不要用同一尺寸方向上。两端面，后端面为精加工面，故在铣两端面时，先以后端面为粗基准，粗铣前端面。加工花键底孔时，利用两边侧面找正对称面和以底面为粗基准加工花键底孔。3.1.2 精基准的选择在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原则：(1准重合原则；(2统一基准原则；(3为基准原则；(4自为基准原则；(5便于装夹原则。3 为保证定位基准和工序基准重合，加工2-M8 螺纹孔、 5 锥孔，18H11 槽以零件的坐端面和花键中心线为精基准，铣上顶面以花键中心线为精基准。3.2 重点工序的说明CA6140拔叉零件的重要加工面有花键底孔、两端面，花键，槽，顶面，材料为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 28 页6 / 28 HT200 ，参考机械制造工艺设计简明手册，其加工方法选择如下：3.2.1 加工前后两端面根据 GB1800-79 规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5m ，要达到后端面 Ra3.2m的技术要求，需要经过粗铣精铣。3.2.2 加工22 花键底孔此工序重点在于找正毛坯对称面，故采用螺旋定心夹紧机构，找正对称面，进行加工。零件技术要求底孔的表面粗糙度达到Ra6.3m ，毛坯为实心，故采用钻孔扩孔，可以达到要求。3.2.3 加工外径为 25 的花键内孔零件要求花键底面粗糙度Ra1.6m ，侧面 Ra3.2m ，由于此工序在钻底孔工序之后，故采用拉花键孔的方法，一次拉削可以达到要求。3.2.4 加工上顶面零件上顶面为精加工，粗糙度要求为Ra3.2m ，与花键中心线的平行度误差0.10mm ，故以花键中心线为精基准，对上顶面进行粗铣精铣。3.2.5 加工 18H11槽零件技术要求槽底面要达到表面粗糙度为Ra6.3m ，侧面粗糙度为Ra3.2m ，而且两侧面和花键中心线的垂直度0.08 ，本身有精度要求， 18H11 ，故以花键中心线和左端面为精基准，用花键心轴定位，采用铣磨。顶面的钻 2-M8 通孔和 5 锥孔工序不是很重要，在此不做详细说明，2-M8 通孔先钻孔，再攻丝， 5 锥孔采用锥刀进行加工。3.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在此零件为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序分散来提高生产率4，此外，还应考虑经济效果，使生产成本尽量降低。3.3.1 工艺路线方案一的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：粗、精铣上顶面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 28 页7 / 28 工序：钻 2-M8通孔工序：钻 5 锥孔工序：铣削 18H11槽工序：磨削 18H11槽工序：拉花键工序：锉圆角工序：去毛刺工序：终检3.3.2 工艺路线方案二的制订工序：粗铣前端面工序：粗、精铣后端面工序：钻、扩花键底孔工序：拉花键工序：粗、精铣上顶面工序：钻 2-M8通孔工序：钻 5 锥孔工序：铣削 18H11槽工序：磨削 18H11槽工序 ：锉圆角工序：去毛刺工序：终检3.3.3 两种工艺路线的比较与分析上述两种方案，工艺路线一把拉花键放在磨削18H11槽之后，在此，工序4、工序 5、工序 6、工序 7、工序 8 中很难对工件进行定位和夹紧，造成生产率的下降。工艺路线二，一把花键底孔钻削出来后紧接着就是拉花键，这样，后面的工序就很容易对工件进行定位和夹紧，即以花键心轴进行定位，进行螺旋夹紧，此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠。通过以上的两种工艺路线的优、缺点的分析，最后确定工艺路线二为该零件的加工路线。工艺过程详见机械加工工序卡片。3.4 机械加工余量的确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 28 页8 / 28 确定工序 或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序或工步）向前推算，前面已经根据有关资料查出了零件各加工表面的加工总余量即毛坯余量），将加工余量分配给各工序加工余量，然后往前推算工序尺寸5。CA6140 的拨叉材料为HT200 。毛坯重量约为1.0 kg ，生产类型为由大批量生产，毛坯为铸件，精度为2 级铸件，大体尺寸确定，外表面加工面少，根据以上原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸及加工余量如下：3.4.1 前后端面的加工余量前后端面有 30.8mm的加工余量，足以把铸铁的硬质表面层切除。前端面粗铣一次即可，加工余量3mm ，工序基本尺寸为83mm ，工序经济精度等级为 IT11，公差值 0.22mm ，表面粗糙度Ra5 m ，上下偏差按“入体原则”确定粗铣顶面； (2精铣顶面。粗铣加工余量为 2.8mm ，工序经济精度等级为IT11，公差值 0.22mm 。精铣加工余量为0.2mm ，工序经济精度等级为IT7，公差值 0.035mm ，表面粗糙度 Ra3.2m 。3.4.4 18H11槽的加工余量铣削的加工余量：槽底面的铣削余量为50mm ，槽侧面的铣削余量为17.9mm ，工精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 28 页9 / 28 序经济精度等级为IT12，公差值 0.25mm ，槽底面表面粗糙度Ra6.3m 。磨削的加工余量：槽侧面的磨削余量为0.5mm ，工序经济精度等级为IT9，公差值为 0.043mm ，侧面粗糙度为 Ra3.2m 。3.5 切削用量的选择和时间定额的确定3.5.1 铣左端面切削用量和基本工时的计算工步 1：粗铣背吃刀量为mm 。进给量的确定：机床的功率5Kw 10Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件，按切削手册中表3.3 选取该工序的每齿进给量为=0.2mm/z。铣削速度：选用镶齿铣刀，其中在d/z =80/10 的条件下选取。铣削速度为v=40m/min。有公式：( 3 . 1 可以得到：r/min 。由于手册中的 X51型立式铣床的主轴转速为n=160r/min, 所以，实际的铣削速度为：m/min。基本时间t ：根据面铣刀平面 其中，=75mm ，=1mm 3mm ，取=2mm ，=40mm 。则有：mm (3.3 =0.2 10160=320mm/min (3.4 t =(/=(75+7.36+2/320=0.264min 15.82s 。工步 2：精铣背吃刀量的确定：=1mm 。进给量的确定：由切削手册中表3.3 ，按表面粗糙度为=3.2m的条件选取，该工序的每转进给量f=0.8mm/r 。铣 削 速 度 的 计 算 ： 根 据 其 他 有 关 资 料 确 定 ， 按 镶 齿 铣 刀 ， d/z =80/10 ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 28 页10 / 28 =0.08mm/z 的 条 件 选 取 ， 铣 削 速 度v为 ：v=57.6mm/min。 由 公 式 ：可以求得铣刀转速n=229.3r/min 。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中 4-15 的 X51型立式铣床的主轴转速，选取转速为n=210r/min 。再将此转速代入上面公式，可以求得：=52. 78 mm/m i n( 3.5 基本时间的确定：根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表5-43 中面铣刀铣平面 /，可以求 得该 工 序 的 基 本 时 间 ， 其 中=75mm ，=1mm 3mm ， 取=2mm ，=40mm ，=7.36mm ，=n=0.8mm/r210r/min=168mm/min t =(/=(75+2+7.36/168=0.502min 30.13s 。3.5.1 拉花键孔切削用量和基本工时的计算加工条件：1）工件材料： HT200 ，铸件；2）加工要求：花键底孔粗糙度Ra6.3m ，键槽侧面粗糙度Ra3.2m ，键槽底面粗糙度 Ra1.6m ，键槽尺寸 6mm ，偏差代号 H9 ；3）刀具：高速钢拉刀；4）切削液：乳化液；5）加工设备：拉床；6）确定齿升量：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升量为0.06mm ；7）切削速度：查有切削简明手册有切削速度为0.06m/s3.6m/min ）； 式中：Zb单面余量 1.5mm(由22mm 拉削到 25mm ； L 拉削表面长度， 80mm ；考虑校准部分的长度系数，取1.2 ； k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；v 拉削速度 所以其本工时。3.5.2 铣削 18H11槽的切削用量和基本工时的计算加工要求：用乳化液冷却，加工工件，槽宽18mm ，公差代号H11 ，长 40mm ，槽的侧面与花键孔中心线的垂直度误差0.08mm ，底面粗糙度为Ra6.3m 。加工余量： 25mm 由于零件此处的设计精度比较高，用铣削很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道公序磨削的加工余量，分两步走，mmmm 。1）选择刀具铣刀参数：mm,mm,。2）选择铣削用量由于槽的宽度为 18mm, 故二次走完，mm,mm 。由 切 削 用 量 简 明 手 册 表3.3确 定mm/r, 现 取mm/r,mm/z 。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7, 得最大磨损量为 0.5 由表 3.8 确定刀具寿命： T=120min。 m/min r/min 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 28 页12 / 28 根据金属机械加工工艺人员手册选r/min ，实际速度m/min，选mm/min, 根 据X62W 型 铣 床 说 明 书 选mm/min,mm/z 。 mm, i=2( 走两次 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 28 页13 / 28 4 夹具设计机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，是机械加工工艺系统的一个重要组成部分7。4.1 夹具的概述4.1.1 机床夹具的基本组成部分(1定位元件及定位装置它与工件的定位基准相接处，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动之间的相对正确位置。(2对刀及引导元件这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置，用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为引导元件。(3夹紧装置 用于加紧工作，在切削时使使工件在夹具中保持既定位置。(4联接元件 用以确定夹具在机床上的位置并于机床相连接。(5夹具体用以联接夹具各元件或装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。(6其他联接或装置除上述元件或装置以外的元件或装置。如某些夹具上的分度装置、防错装置、安全保护装置、为便于拆下工件而设置的顶出器等7。4.1.2 机床夹具的作用1）保障加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面互相之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 28 页14 / 28 靠夹具和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。2）提高生产效率，降低生产成本使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，而且易实现多件、多工位加工。现代机床夹具中广泛采用气动、液压等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。3）扩大机床工艺范围在机床上使用可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在车床或钻床上使用镗膜，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。4）减轻工人劳动强度，保证安全生产84.1.3 机床夹具的分类按机床夹具的使用范围，可划分为5 种类型：1）通用夹具：如车床上常用的三爪自定心卡盘、顶尖，铣床上常用的平口钳、分度头、回转工作台等均属此类夹具。该类夹具由于具有较大的通用性，故得其名。通用夹具一般以标准化，并有专门的专业工厂生产，常作为机床的标准附件提供给用户。专用夹具：这类夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的，因其用途专一而得名。专用夹具广泛用于批量生产中。2）可调整夹具和成组夹具：这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同的零件的加工。用于相似零件成组加工的夹具，通常称为成组夹具。与成组夹具相比，可调整夹具的加工对象不很明显，适用范围更广一些。3）组合夹具：这类家具有一套标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成，不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完以后，元件可以拆卸重复使用。这类夹具特别适合于新产品试制和小批生产。4）随行夹具：这是一种在自动线或柔线制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还装载着工件随输送装置送往各机床，并在机床上被定位夹紧8。为提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。根据我们所需加工的零件，由于其结构较为特殊，一般机床的通用夹具较难以定位及夹紧，因此每道工序都运用专用夹具来加工，加工本零件所需的专用夹具为四个。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 28 页15 / 28 4.1.4 夹具设计的基本要求一台优良的机床必须满足下列基本要求：1）保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确的选定定位基准，定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2）提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相对应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于操作、装配、调整、检验、维修等。4）使用性能好专用夹具的操作应简便，省力，安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹具装置，以减轻操作者的劳动强度9。4.1.5 夹具设计规范化的意义研究夹具设计规范化程序的主要目的在于：1）保证设计质量，提高生产效率，夹具设计质量主要表现在：a）设计方案与生产纲领的适应性；b）高位设计与定位副设置的相容性；c）夹具设计技术经济指标的先进性；d）精度控制工程的完备性以及各种控制工程公差数值规定的合理性；e）夹具结构设计的工艺性；f）家具制造成本低经济型10。有了规范的设计程序，可以指导设计人员有步骤、有计划、有条理的进行工作，提高设计效率，缩短设计周期。2）有利于计算机辅助设计，有了规范化的设计程序，就可以利用计算机进行辅助设计，实现优化设计，减轻设计人员的负担。有利于计算机进行辅助设计，除了进行精度设计之外，还可以寻找最佳夹紧状态，利用有限对零件的强度、刚度进行设计计算，实现包括绘图在内的设计过程的全部计算机控制。3）有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法。近年来，关于夹具设计的理论、研究和实践经验总结已日渐完备，在此基础上总结出来的夹具规范化设计程序，使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 28 页16 / 28 4.2 零件工艺性分析本夹具主要用来加工零件底面的18H11 槽，加工此槽时表面粗糙度和尺寸都有要求，还有一个重要的要求就是于花键孔轴线的垂直度有较高的要求，因此在夹具设计过程中要考虑到这些问题，既要保证精度又要考虑到生产效率。4.3 定位基准的选择由零件及加工工序可知，在本道工序前，75X40表面已经加工好了，花键孔也已经加工好了，考虑到与花键轴线的垂直度要求，因此以花键孔为定位基准，75X40左端面辅助定位。4.4 定位元件的选择在设计夹具的过程中要考虑到工件是否正确定位，保证加工精度，缩短安装时间，提高劳动生产率，扩大机床工艺范围，实现一机多能，操作方便，可降低对工人的技术要求，还可减轻工人的劳动强度11。夹具包括定位元件装置，夹紧装置，对刀导向元件，连接元件以及其他夹紧装置和夹具体。常见的定位元件有支撑钉、支撑板、定位销、锥面定位销、V 形块、定位套、锥度心轴等等。4.5 夹紧元件的选择工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持以获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力，惯性力、夹紧力等的作用，会形成变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问题。为了获得良好的加工效果，一定要把工件在加工过程中的位移、变形等控制在加工精度所允许的范围之内12。夹紧时间的处理有时会比定位的设计更为困难，从设计难度上讲，夹紧机构往往花费设计人员较多的心血。夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则：1）夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。2）夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。3）使工件不产生过大的变形表面损伤。4）夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的刚度和强度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5）夹紧机构必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 28 页17 / 28 6）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。13夹紧元件是用以夹紧工件的，用于固定工件以获得的正确的元件，本设计所选用的主要定位元件是心轴、对刀块，它的优点是：a）在夹紧过程中能保持拨叉安装定位时获得正确位置。b）操作方便、省力、安全。 mm mm/s mm 解得N。在 计 算 切 削 力 时 ， 必 须 考 虑 安 全 系 数 。 安 全 系 数。(4.2 查资料，有： k1为基本安全系数 1.5 k2为加工性质系数 1.1 k3为刀具钝化系数 1.1 k4为断续切削系数 1.1 切削力为N。(4.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 28 页18 / 28 实际夹紧力为N，其中 U1 和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，=0.5。螺母选用M16X1.5 细牙三角螺纹，由机械设计螺纹联接的预紧力公式，产生的加紧力为： (4.4 其中：=19000 N.M =14.8mm =2029 =1.5 (f 为摩擦系数，无润滑时f 0.1 0.2 解得F0=10405N 此时螺母的夹紧力F0已大于所需的 800(N的加紧力，故本夹具可安全工作。4.6 夹具设计及操作简要说明如前所述 , 在设计夹具时 , 应该注意提高劳动率. 为此, 在螺母夹紧时采用开口垫块, 以便装卸 , 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置 , 以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。为了保证零件加工精度，我们采用可换定位销来进行定心加紧。夹具体底面上的一对定位键与铣床工作台的T 型槽相连接，保证夹具与铣床纵向进给方向相平行的位置，使夹具在机床工作台上占有一正确加工位置。此外，为了把夹具紧固在铣床工作台上，夹具体两端设置供T型螺栓穿过夹具用的两个U型耳座。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 28 页19 / 28 5 组合机床设计组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类15。5.1 组合机床总体设计 -“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。5.1.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研究合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件工序图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 28 页20 / 28 1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。本工序加工部位用粗实线表示, 其余部位用细实线表示。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。3）本工序所选用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。本工序加工部位的位置尺寸应与定位基地直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算为对称公差。对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。当本工序有特殊要求时必须注明。4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量16。5.1.2 加工示意图1）加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图；是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压、电气系统以及选择动力件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程，工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸，主轴结构类型、尺寸及外伸长度。一般主轴的布置不受真实距离的限制，当主细彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向装置等是否相互干涉。刀具的选择选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具17。本工序是粗铣加精铣，选用硬质合金铣刀配合通用铣刀杆。刀具尺寸应满足加工要求。(b导向结构的选择导向装置的作用：保证刀具相对工作的正确位置，保证刀具间正确的位置，提高刀具系统的支撑刚性。本工序的切削速度最大不过V=50m/min。(c确定切削转矩、轴向力和切削功率确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台、主电动机提供依据。铣削转矩、轴向力和切削功率根据机械加工工艺手册第二版第1 卷 P1-61 表 1.6-10 可得：粗铣周向力为 3883.1N 功率为 1.476kW,铣削转矩为 310N mm 。(d确定主轴类型及相关尺寸主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给力和主轴、刀具系统结构。主轴轴颈尺寸规格应根据切削转矩 T来确定。强度条件下 45钢质主轴的直径为：=13mm( 5. 1 刚度条件计算时：=9mm (5.2 因此粗铣时主轴直径至少为13mm 。查组合机床设计简明手册表5-16 可确定使用的铣削头为1TX25型顶置式齿轮传动铣削头。该铣削头纵向总尺寸为750mm 。(e铣刀刀杆尺寸的确定铣刀刀杆直径至少为65mm ，但不能过大，否则强度不够。铣刀刀杆伸出长度至少为 53mm ，但也不能过长否则影响加工精度。这里铣刀刀杆直径取70mm ，铣刀刀杆伸出长度取 163mm 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 28 页22 / 28 (f 确定联系尺寸其中最重要的联系尺寸是工件端面到轴箱端面之间的距离，它等于刀具悬伸长度、主轴外伸长度之和，再减去加工孔深、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径(Dd、外伸长度 L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离；还须标注托架与夹具之间的尺寸。本设计中工件端面到镗削头端面之间的距离定为125mm 。(g标注切削用量各主轴的切削用量应标注在相应主轴的后端。其内容包括：主轴转速n、相应刀具的切削速度、每转进给量或每分钟进给量。第一次进刀 n =200 r/min =50m/min =0.5mm/r 第二次进刀 n=200 r/min =50m/min =0.5mm/r (h动力部件工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止，多次往复进绐，跳跃进给，挡铁停留等特殊要求18。工作进给长度的确定组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于钻、扩、铰和镗孔等工序；后者常用于钻或扩孔之后需要倒大角等工序。工作进给长度，应等于加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。即mm 快速进给长度的确定：快速进给市指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。工件离镗削头端面最大距离为：125mm，快速进给长度定为100mm。快速退回长度的确定：快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。快退长度L=153mm 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 28 页23 / 28 动力部件总行程确定：动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离( 即前备量 和刀具装卸以及刀杆同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离( 刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。前备量取 20mm ；后备量取 110mm ；总行程为 183mm 。5.1.3 机床联系尺寸总图(1机床联系尺寸总图的作用与内容(a机床联系尺寸总图的作用机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的，是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图，用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供主要依据；它可以看成是机床总体外观简图，由其轮廓尺寸，占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境19。(b机床联系尺寸总图的内容：表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态，用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相对位置。表明机床基本型式 ( 卧式、立式或复合式、单面或多面加上、单工位或多工位及操作者位置等。完整齐全地反各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不得遗漏。(2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容(a选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱 式中，消耗于主轴的切削功率的总和，单位为kW 主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8 0.9 ，加工有色金属时取0.7 0.8 粗铣沟槽切削功率：=0.85kW 总功率： P=0.85/0.8=1.07kW因此 1TA20型镗削头满足要求。(b确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时, 首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。考虑刚度、结构功能和使用要求等因素，装料高度为1000mm 。(c确定夹具轮廓尺寸本工序夹具尺寸已知长688mm ，宽 160mm ，高 108mm 。(d确定工作台依据工序内容，及相应的1CL25M型立柱， 1CD251M型立座侧底座的尺寸选择1AYU63 型多工位移动工作台。5.1.4 机床机床生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通过其可以分析所拟定的方案是否满足要求。(1理想生产率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 28 页25 / 28 = 5 0 0 0 0 /2 3 0 0 =2 1 式中 A为年生产纲领取 50000件单班制取 2300h (2实际生产率min (5.5 件/h 实际生产率大于理想生产率。因此本设计满足要求。(3机床负荷率 (5.6 机床负荷率不大于0.86 0.90 。结束语由本文的论述，我们了解到，通过CA6140拨叉的加工设备及工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。本成果设计制造的机床为卧式组合机床。我们将主轴设为机械传动，而进给系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行，非常实用。本机床所用夹具的通用性强，工件采用定位夹紧，快速方便。定位采用一面一销一心轴的定位方式，夹紧采用液压加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用三面精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 28 页26 / 28 刃铣刀。当加工工件时，切削力和切削热随钻头螺旋角的增大而减小( 减少 ，切削轻快，刀具耐用度高。在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。通过本成果的实施， 18H11的沟槽加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！致谢经过近四个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大学生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有龚光容教授的督促指导，以及一起工作学习的同学、朋友们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里，首先要感谢的是给予我悉心指导龚光容教授。龚教授虽然工作繁忙，但是每周都不辞辛苦抽出时间亲自指导和检查督促我们做毕业设计，龚教授平日工作繁忙，但是在我做毕业设计的每个阶段，从开题报告到查阅资料，从设计草案的确定、修改，到中期检查，再到后期详细设计，装备草图等等整个过程中龚教授都给予我悉心的指导。除了敬佩龚教授的专业水平以外，龚教授治学严谨的态度，科学研究的精神是永远值得我学习的榜样，并会一直积极影响我今后的工作和学习。其次我要感谢我的父母和与我一起做毕业设计的同学们。父母给了我强大的精神动力，同学们在本次设计中勤奋工作克服许多困难来完成此次设计，并分担了许精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 28 页27 / 28 多工作。如果没有他们的支持和努力，此次设计的过程将变得非常困难。我还要感谢的是学校图书馆的开放，让我们有足够的资料可以参考，查阅。还要感谢四年以来所有的老师，为我打下了机械专业知识的基础；同时感谢所有的同学们，正因为有了你们的支持，本次毕业设计才会顺利完成。通过毕业设计，使我对机械加工工艺这门课程进一步加深了理解。对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有相当的距离，还需进一步的学习和实践。本设计由于时间紧和对知识掌握的程度有限，在设计上不很周详，许多应该考虑的因素可能没有体现出来。在设计过程中，我得到了老师的精心指导和各方面的帮助，才得以顺利进行，在这里再次对龚教授表达我的谢意。最后感谢学院四年来对我的栽培！参 考 文 献1 沈延山 . 生产实习与组合机床设计D. 大连：大连理工大学出版社，1989. 2 陈日曜主编 . 金属切削原理 M. 北京：机械工业出版社 ,1992. 3 机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M. 北京：机械工业出版社,1987. 4 陈于萍，周兆元等 . 互换性与测量技术基础 M. 北京：机械工业出社 ,2005. 5 王华坤，范元勋编 . 机械设计基础 M. 北京：兵器工业出版社， 2000. 6 冯辛安等编 . 机械制造装备设计 M. 北京：机械工业出版社 ,1998. 7 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著. 机械制造工艺学 M. 厦门：福建科学技术出版社， 1996. 8 方子良等编 . 机械制造技术基础 M. 上海：上海交通大学出版社，2004. 9 贾亚洲 . 金属切削机床概论 M. 北京：机械工业出版社， 1996. 10 陈宏钧 . 机械加工工艺手册 M. 北京：机械工业出版社， 2003. 11 濮良贵，等 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社 .2001. 12 单根全，等 . 夹具结构图册 M. 北京：电子工业出版社， 1991. 13 朱张校 . 工程材料 M. 北京：清华大学出版社，2005. 14 周静卿 . 机械制图与计算机绘图 M. 上海：中国农业大学出版社，2004. 15 韩荣第，等 . 金属切削原理与刀具M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 28 页28 / 28 16 刘秋生，李忠文主编 . 液压传动与控制 M. 北京：宇航出版社， 1994. 17 东北重型机械学院等合编. 机床夹具设计手册 M. 上海：上海科学技术出版社， 197918 金振华主编 . 组合机床及其调整与使用M. 北京：机械工业出版社，1990. 19 沈延山 . 生产实习与组合机床设计D. 大连：大连理工大学出版社，1989. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 28 页