离合器接合叉夹具-说明书+任务书

课程设计说明书

课程名称： 机械制造技术 所在院系： 机电学院 姓名： 路小娃 班级： 13机电师 学号： 2013095444026 指导教师： 屈 圭 日期： 2016年 1 月 2 日

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《机械制造技术》课程设计任务书

机械加工工艺与夹具课程设计任务书

设计题目： 离合器接合叉 机械加工工艺与 端面铣削 夹具设计 设计依据：1.零件图

2.生产纲领：产品年产量10000台/年 3.设定生产条件。

设计任务：根据给定零件图和生产纲领，设计该零件机械加工工艺

与指定工序的机床夹具。完成工艺过程卡和全部工序卡设 计；完成夹具总装配图和制定零件图设计；完成工艺与 夹具设计说明书的撰写工作。

指导教师：屈圭 教研室主任：

任务下达日期：2015年12月27日 完成任务日期：2016年1月2日

摘要

夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。本次课程设计的目的是对本学期所学的机械制造知识的综合检测，也是对其他学科的一次很好的复习，锻炼我们的综合分析能力。

本次设计主要内容：设计离合器接合叉加工工艺及夹口端面铣削夹具工艺装备并绘制出支架零件图、毛坯图、夹具装配图，填写工艺卡片，编制课程设计说明书。

通过指导老师的指点，和自己查参考资料以及同组同学的研究，将本次课程设计完成。通过这次设计，使自己对本专业的知识更加系统的掌握，锻炼自己的综合能力，分析能力，增强对绘图软件的运用，更加了解夹具的设计。

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Abstract

Fixture design for engineering colleges teaching basic training course, in the process of graduation design occupies an extremely important position. The purpose of the curriculum design is to have learned this semester machinery manufacturing knowledge of comprehensive testing, but also on other subjects of a good review exercise our comprehensive analysis ability

The design of the main contents : the design of clutch fork processing craft and the clamp mouth face milling fixture tooling and draw the support part drawing, blank map, jig assembly drawing, filling process card, compilation of curriculum design manual.

Through the guidance of the teacher s guidance, and find the reference and the same group of students study, the curriculum design. Through this design, make their own professional knowledge of this more systematic grasp, training their comprehensive ability, analysis ability, enhance the application of drawing soft ware to learn more about the future design.

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目录

摘要 ........................................................................................................................................................................... 2 Abstract ...................................................................................................................................................................... 3 第一章、零件的分析 ............................................................................................................................................... 5

1.1零件的作用 ................................................................................................................................................. 5 1.2零件的工艺分析 ......................................................................................................................................... 5 第二章 工艺规程设计 ............................................................................................................................................. 6

2.1.毛胚的确定 ................................................................................................................................................. 6 2.2. 加工工艺过程 ........................................................................................................................................... 6

2.2.1 确定个表面加工方案 ..................................................................................................................... 6 2.2.2 选择加工方法是考虑的因素 ......................................................................................................... 7 2.2.3 端面的加工 ..................................................................................................................................... 7 2.2.4 孔的加工 ......................................................................................................................................... 7 2.2.5 槽的加工 ......................................................................................................................................... 8 2.3 确定定位基准 ............................................................................................................................................ 8

2.3.1 粗基准的选择 ................................................................................................................................. 8 2.3.2 精基准选择的原则 ......................................................................................................................... 9 2.4 工艺路线的拟订 ........................................................................................................................................ 9

2.4.1 工序的合理组合 ........................................................................................................................... 10 2.4.2 工序的集中与分散 ....................................................................................................................... 10 2.4.3 加工阶段的划分 ............................................................................................................................11 2.4.4 加工工艺路线方案的比较 ........................................................................................................... 12 2.5 接合叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ................................................................... 15

2.5.1 毛坯的结构工艺要求 ................................................................................................................... 15 2.5.2离合器拨叉零件材质 .................................................................................................................... 15

第三章.夹具的设计 ................................................................................................................................................ 20

3.1 铣叉子端面夹具设计 .............................................................................................................................. 20 3.1 研究原始质料 .......................................................................................................................................... 20

3.1.2 定位基准的选择 ........................................................................................................................... 20 3.2夹具方案的设计选择 ............................................................................................................................... 20

3.2.1 切削力及夹紧分析计算 ............................................................................................................... 21 3.3 误差分析与计算 ...................................................................................................................................... 23 3.4 夹具设计及操作的简要说明 .................................................................................................................. 23 结束语 ..................................................................................................................................................................... 25 参 考 文 献 ........................................................................................................................................................... 26

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第一章、零件的分析

1.1零件的作用

零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。

1.2零件的工艺分析

零件的材料为45，是强度较高的一种中碳优质钢，因淬透性差，一般以正火状态使用，机械性能要求较高时，采用调质处理。冷变形塑性中等，退火和正火的切削加工性比调质的好。拔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，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。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。

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第二章 工艺规程设计

2.1.毛胚的确定

工件尺寸较小单边余量一般在1~2mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是10000件，查参考文献[3]表2.1-3，生产类型为批量生产。

2.2. 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和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拔叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔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。

其加工有五组加工：铣圆柱部分端面；铣叉子端面；车外圆,端面及倒角；钻铰孔；铣槽。

（1） 圆柱端面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确保后续加工所要求的精度，粗糙度在12.5即可。 （2）铣叉子端面，钻铰孔 （3） 精铣槽

2.2.1 确定个表面加工方案

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，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拔叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键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，应选择价格较底的机床。

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2.2.2 选择加工方法是考虑的因素

（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） 考虑被加工材料的性质。

（4） 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。

（5） 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法。

2.2.3 端面的加工

侧面的加工主要是为后续加工做准备，因此，在选择加工方法上可以选用一次性铣面，表面粗糙度为6.3。上端面的查参考文献[3]表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣——精铣（IT7~IT9），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。

2.2.4 孔的加工

加工孔Φ9.5

查参考文献[3]，由于预制孔的精度为H9，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于在过程中才能保证孔表面精度，

加工方案定为：钻，铰。

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2.2.5 槽的加工

查参考文献[3]表2.1-12可以确定，槽的加工方案为：粗铣——精铣（IT7~IT9），粗糙度为Ra6.3~0.8，设计要求为6.3和3.2，粗铣时，精度可适当降低。

2.3 确定定位基准 2.3.1 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，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。

粗基准选择应当满足以下要求：

（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。

（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分析可知，在粗车轴的左端各台阶面和端面时，选择毛坯左端φ25mm轴段所在的中心线；在铣右端各台阶面和端面时，选择φ19mm端所在的中心线。

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2.3.2 精基准选择的原则

（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。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。

（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。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。

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。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

此外，还应选择工件上精度高。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，能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分析可知，它的25H7内花键槽，适于作精基准使用。

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。

2.4 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。拔叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工圆柱端面，再加叉子端面，加工孔，最后铣槽。

后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。

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2.4.1 工序的合理组合

确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： （1） 工序分散原则

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 （2） 工序集中原则

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在80~90c的含0.4%~1.1%苏打及0.25%~0.5%亚钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部基本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留物。

2.4.2 工序的集中与分散

制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1） 工序集中的特点

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。

（2） 工序分散的特点

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。

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生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。

2.4.3 加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： （1） 粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra=80~100μm。

（2） 半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra=10~1.25μm。

（3） 精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25μm。

（4） 光整加工阶段

对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。

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一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。

此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。

但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。

2.4.4 加工工艺路线方案的比较

在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案，见表3.1。

表3.1 加工工艺路线方案比较表

工序号 工序内容 010 铣圆柱左侧面 020 铣叉子端面 方案Ⅰ 定位基准 左侧面 工序内容 铣圆柱左侧面 方案Ⅱ 定位基准 左侧面 28外圆及顶端 铣叉子端面 车外圆端面及倒角 28外圆及顶端 030 钻2- 9.5H9通孔，铰孔 已加工左端面 叉子内端面 12

040 车外圆端面及倒角 叉子内端面 钻2- 9.5H9通孔，铰孔 已加工左端面 050 粗、精铣槽 已加工左端面 粗、精铣槽 已加工左端面 060 070

去毛刺，清洗 去毛刺，清洗 检验 检验 加工工艺路线方案的论证：

方案Ⅰ、Ⅱ主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案Ⅰ选用预制孔为主要定位基准，方案Ⅱ选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。

由以上分析，方案Ⅱ为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程见表3.2。

表3.2 加工工艺过程表

工艺过程综合卡 产品型号 产品名称 车间 工序号 工序名称 机床名 零部件图号 零部件名称 平离合器拨叉 技术定额单件工时分 金属牌号 文件编号 物料编码 称及型号 面图号 5 铣端面 卧式铣床X62 45 13

10 铣叉子端面 卧式铣床X62 六角车床C365L 毛 种类 铸锻件 15 车外圆、端面及倒角 坯 尺寸 20 钻孔，铰孔 立式钻床 重 量 毛重 净重 25 铣槽 卧式铣床X62 毛坯硬度 HB207~269 30 去毛刺 钳工台 成品硬度 HB207~269 35 清洗并吹净 清洗机482 检验台 每盒制品零件数 注意 40 检验 每个零件所需工时 机动时间 钳工时间 总工时 1．工艺中未明确要求的按照本岗位（通用操作规程）执行。 2．安全作业须按本岗位（安全操作规程）执行。 每合制品总工时 14

2.5 接合叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

接合叉其材料是45钢，采用的是金属型铸造，生产类型为批量生产。

2.5.1 毛坯的结构工艺要求

（1） 拔叉为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： ① 铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。 ② 铸造圆角要适当，的得有尖棱、尖角。 ③ 铸件的结构要尽量简化。

④ 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 ⑤ 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。 （2） 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： ① 各加工面的几何形状应尽量简单。 ② 工艺基准以设计基准相一致。 ③ 便于装夹、加工和检查。

④ 结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。

在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。

2.5.2离合器拨叉零件材质

离合器拨叉零件材质为45钢，硬度为HB207-269，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述资料及加工工艺，分别确定各工序加工表面的机械加工余量、切削用量、工时计算、机床等如下：

1.

铣端面B

1）机械加工余量：查《机械加工工艺手册》表3.1-56，锻件重量在0.4-1.0Kg之

15

间，锻件复杂系数为S3、长度为25mm时，查出该零件余量是：厚度方向为1.5-2.0mm，水平方向为1.5-2.0mm，所以B面余量取2mm。

2）

切削用量、工时计算及机床：此工序为铣端面B面，保证

尺寸97.5+0.3 -0.5

fZ=0.08mm/齿（参考《切削用量简明手册》表3.3） 切削速度：参考有关手册，确定V=1.57m/s，即94.2m/min 采用高速钢镶齿三面刃铣刀dW=100mm，齿数Z=8。则： nS=

1000v1000*94.2==300r/min

πdwπ*100现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39），取nw=300r/min，故实际切削速度为 v=

πdwnwπ*100*300==94.2m/min

10001000当nw=300r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为： fm= fZznw=0.08*8*300=192mm/min 查机床说明书，fm =190mm/min。 切削工时：机动工时tm =

2.

ll1l2=0.75min fm铣叉子端面

1）机械加工余量：《机械加工工艺手册》表3.1-56已查出厚度方向余量为1.5-2.0mm，所以叉子端面单边余量取2mm。

2）

切削用量、工时计算及机床：此工序为铣叉子端面，可在卧式铣床上

采用隔套同时装四把铣刀一次铣削四个面。fZ=0.08mm/齿（参考《切削用量简明手册》表3.3）

切削速度：参考有关手册，确定V=0.43m/s，即25.8m/min

采用高速钢三面刃铣刀dW=110mm，齿数Z=4。则：

nS=

1000v1000*25.8==75r/min

πdwπ*110现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39），取nw=75r/min，故实际切削速度为 v=

πdwnwπ*110*75==25.9m/min

10001000

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当nw=75r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为： fm= fZznw=0.08*4*75=24mm/min 查机床说明书，fm =23.5mm/min。 切削工时：机动工时tm =

3.

ll1l2=6min fm车外圆φ250 -0.14mm及C面

1）机械加工余量：《机械加工工艺手册》表3.1-56已查出厚度方

向余量为1.5-2.0mm，水平方向余量为1.5-2.0mm，所以外圆余量取4mm，C面余量取2mm。

2）切削用量、工时计算及机床：此工序为车外圆φ250 -0.14mm、 C面及1.5*45°倒角

切削深度：单边余量Z=2mm，因外圆表面粗糙度Ra12.5，加工

精度为IT6级，需经两次切削，粗车后单边留余量Z=0.5mm，选用卧式车床C365L。 进给量f：根据《切削用量简明手册》表1.4，选用f=0.5mm/r 计算切削速度：见《切削用量简明手册》表1.27 Vc=

242Cv==123m/min kvxv600.2*20.15*0.50.35Tmapftv确定主轴转速： ns=

1000Vc1000*123==313r/min 3.14*125πdw按机床选取n=322r/min 所以实际切削速度v=切削工时： t=

πdn3.14*125*322==126m/min 10001000ll1l22540==0.2min 322*0.5nf4.

钻-铰两内孔φ9.5+0.03 0mm（叉部），选用机床：立式钻床Z525 1）

机械加工余量：毛坯为实心，不冲出孔，两内孔精度要

求IT9，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9工序尺寸及余量为：

钻孔：φ9.3mm 2Z=0.2mm 铰孔：φ9.5+0.03 0mm

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2） 切削用量、工时计算及机床：

①

钻孔φ9.3mm

f=0.25mm/r（见《切削用量简明手册》表2.7） v=12m/min（见《切削用量简明手册》表2.13及表

2.14，按5类加工性考虑）

n1000*12s=

1000vπd==411r/min w3.14*9.3按机床选取nw =392r/min（按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15） 所以实际切削速度 v=

πdwnw3.14*9.3*3921000=1000=11.45m/min

切削工时：t=

ll1l210610n=4wf392*0.25=1.2min ②

铰孔φ9.5+0.03 0mm

f=0.5mm/r（见《切削用量简明手册》表2.11）

v=6m/min（见《切削用量简明手册》表2.24） n1000v1000s=

πd=*6=201r/min

w3.14*9.5 按机床选取nw=195r/min（按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-15） 所以实际切削速度 v=

πdwnw1000=3.14*9.5*1951000=5.8m/min

切削工时：t=

ll1l2nf=1.2min

w本工序的机动时间是1.2min+1.2min＝2.4min

5.

铣宽7+0.36 0mm的槽，选用机床：卧式铣床X62 1）

机械加工余量：参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-22工序尺寸及余量为：

粗铣：5mm 2Z=2mm 精铣：7+0.36 0mm

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2） 切削用量及机床：

fz=0.01mm/齿（参考《切削用量简明手册》表3.4） 切削速度v=0.39m/s及23.4m/min

采用错齿三面刃铣刀，dw=100，齿数z=1，则 ns=

1000v1000*23.4==74.5r/min 3.14*100πdw

根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39，取nw=75r/min，故实际切削速度为 v=

πdwnw3.14*100*75==23.55m/min

10001000 19

第三章.夹具的设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工拔叉零件时，需要设计专用夹具。

根据任务要求中的设计内容，需要设计加工铣叉子端面夹具。其铣叉子端面的夹具将用于X52K卧式铣床，刀具采用三面刃铣刀。

3.1 铣叉子端面夹具设计 3.1 研究原始质料

利用本夹具主要用来粗、精铣叉子两端面，满足两端面尺寸要求。在粗铣端面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。

3.1.2 定位基准的选择

由零件图可知：叉子两内端面对圆柱头中心线有尺寸要求要求，其设计基准为圆柱头的中心线。

3.2夹具方案的设计选择

根据任务书要求，现设计夹具方案有：

方案一：采用压板用螺栓联接，利用汽缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。

方案二：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。

本次设计零件为大批量生产，要求成本低，且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具夹紧方案选用方案二，利用螺栓、螺母手动夹紧。压板选择为直压板。

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3.2.1 切削力及夹紧分析计算

刀具材料：45#（高速钢镶齿双面刃铣刀）

刀具有关几何参数：0100~150 080~120 n50~80 150~250

D63mm Z8 af0.25mm/z ap2.0mm

由参考文献[13]表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式：

.10.72FCCpa1D1.1B0.9zKP pfz查参考文献[7]表1210得：Cp510 对于灰铸铁：Kp(HB0.55) 190取HB175 ， 即Kp0.96

所以 FC5102.01.10.250.72631.1600.980.960.69(N) 由参考文献[3]表1-2可得：

垂直切削力 ：FCN0.9FC576.62(N)（对称铣削） 背向力：FP0.55FC352.38(N)

根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

WKKF

安全系数K可按下式计算：

KK0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见参考文献[7]表121可得：

K1.21.21.01.21.31.01.02.25

所以 WKKFC0.692.251441.55(N) WKKFCN576.722.251297.62(N) WKKFP352.382.25792.86(N)

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由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：

W0QLtg 1ztg(2)式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：

0 219 2950

其中：L120(mm) Q25(N) 螺旋夹紧力：W01923.08(N) 易得：W0WK

经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 22

3.3 误差分析与计算

该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，叉子端面的公差为00.43mm。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

jwg

与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：

jWZDADWjjjM

由参考文献[13]可得：

⑴ 平面定位心轴定心的定位误差 ：DW0

⑵ 夹紧误差 ：jj(ymaxymin)cos 其中接触变形位移值：

y(kRaZRaZkHBNc1)(Z)n0.004mmHB19.62l

jjycos0.0036mm

⑶ 磨损造成的加工误差：jM通常不超过0.005mm ⑷ 夹具相对刀具位置误差：DA取0.01mm 误差总和：jw0.0522mm0.11mm

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

3.4 夹具设计及操作的简要说明

如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。

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此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴可采用可换的。以便随时根据情况进行调整。

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结束语

这次机械制造装备设计课程设计虽然只有一周。 这周我感觉我自己过得还是挺充实的。 通过机械制造技术课程设计， 我的收获也是非常多的。 我的课程设计的题目是设计一个离合器接合叉的专用夹具。 最初的 3 天里， 我们把离合器结合叉的零件图进行了自己的分析。 在拟定的过程中，需要考虑很多因素，比如零件定位要求，铣键槽的余量，加工精度，虽然很累，很烦，但在这个过程中自己的查阅资料，决定参数的能力得到了锻炼。

首先需要考虑的是定位方式，需要几个自由度， 接着是夹具体的基本结构，夹具体的加工面的大小，夹具体的尺寸，夹具体的结构，夹具体的制造和加工的可行性，V 型块的尺寸，定位销的尺寸，对刀块的尺寸，加紧机构的设计，工件安装是否方便快捷，总之非常的多和繁杂。在设计夹具的过程中，还需要查看大量的手册，每一个零件都有相应的标准，不能随便定个尺寸。 这令人感到非常的疲惫的。

这次课程设计， 我运用 CAD 的软件主要是 solidworks 和 autocad。 通过 PRO/E建造实体模型， autocad 来修改工程图， 我认为是一个非常便捷和有效的方法。 通过这次课程设计， 我对这两款软件的操作熟练程度有了很大的提高， 我想这对自己以后的工作也会有很大的帮助。 总结一下， 这次课程设计给了我很多宝贵的经验， 培养了我综合运用机械各门专业课程知识来解决实际问题的能力， 真正做到了学以致用。 另外， 我也学会了在设计过程中如何查手册， 又应在何时查手册。 在此期间同学之间也互相帮助， 共同解决课程设计当中遇到的困难和问题， 也是很有趣的经历。 设计一个轴端铣键槽的夹具， 应当说是我人生当中设计的第二个完整的作品，极具纪念意义的。 这次经历同样会永远留在脑海里!

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参 考 文 献

[1] 陈宏钧．实用金属切削手册[M]，北京：机械工业出版社，2005。 [2] 陈宏钧．实用机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，2003。 [3] 李洪．机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，1990。 [4] 马贤智．机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。 [5] 杨叔子．机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，2001。 [6] 黄建求 .机械制造技术基础。机械工业出版社2000

[7] 王光斗，王春福．机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2000。 [8] 何玉林，沈荣辉，贺元成．机械制图[M]，北京：机械工业出版社，2000。[9] 邓文英．金属工艺学[M]，北京：高等教育出版社，2001。

[10]李庆余，张佳．机械制造装备设计 [M]，北京：机械工业出版社，2003。

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