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1、湖北理工学院 机床夹具毕业设计论文一、零件的分析（一） 零件的生产纲领此零件为小批量生产，所以工序要集中，步骤尽量简单。见后面零件图。（二） 零件的作用拨叉零件主要用在操作机构中，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。通过40mm的孔安装在轴上，拨叉顶部开有5mm宽的通槽。40mm的孔上开有8mm宽的键槽，拨叉一端开20mm的轴孔中间穿一小轴，通过拨块拨动。（三） 零件的形状及其具体尺寸、公差如后面零件图所示。（四） 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45钢，具有较高强度，耐磨性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。拨叉共有多

2、组加工表面，现分述如下：1、以40mm孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：与40+0.0390 mm相垂直的两端面B、C，在40+0.0390 mm孔中宽8mm键槽，其中主要加工表面为40+0.0390 mm的孔。2、以20孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括一个20+0.0250mm的孔及倒角，尺寸为35mm与20+0.0250mm相垂直的两个平面D、E，其中主要加工表面为20+0.0250mm的孔。3、以18mm为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个18mm的孔，尺寸为35mm的沉头孔，以及与孔35mm相垂直的轴向宽5mm的槽。4、以M12mm孔为中心的加工表面这一组表面包括：二个

3、2xM127H的螺纹孔，尺寸为15mm的与M12相垂直的平面。加工方法选择如下表：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法B端面Ra12.5IT13粗铣C端面Ra12.5IT13粗铣40孔内表面及键槽Ra3.2IT9钻-扩-拉-铰D、E两端面Ra12.5IT12粗铣20孔内表面Ra1.6IT9钻-扩-铰18孔内表面Ra12.5IT13钻轴向宽5mm槽内侧面Ra12.5IT13粗铣M12螺纹孔上下端面无IT13不加工2xM12-7H螺纹孔Ra12.57H攻二、工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。零件在工作过程中则经常承受变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，保证零件工作可靠。

4、由于零件年产量为4000件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证工作精度上考虑，也是应该的。（二）基面的选择基面的选择是工艺设计中的重要工作之一。基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准面；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工面作为粗基准）现选取80的外圆表面做基准（四点定位）;利用一组共两个短

5、V形块支撑其外轮廓作主要定位面以消除xxyy四个自由度，再利用一堆自动定心卡爪支撑在80mm外圆柱面上，用以消除 yy达到完全定位。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是零件的几何尺寸形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以便使成本尽量下降。工艺路线工序一：铣80圆柱体后端面B。 定位基准：圆柱前端面C。工序二：铣80圆柱体前端面C。 定位基准：圆柱后端面B。工序三：钻、扩、拉、铰 加工键槽及孔40，倒角45。 定位基准：圆柱体C面及80圆柱面。工

6、序四：铣45mm凸台上端面D，下端面E。 定位基准：45圆柱的D、E端面工序五：钻、扩、铰孔20mm，倒角45。 定位基准：40孔和45外圆柱面。工序六：钻18，锪35沉孔。 定位基准：40孔和45外圆柱面。工序七：铣轴面宽5mm槽。 定位基准：40孔和45外圆柱面。 工序八：钻螺纹孔攻丝孔M12mm。 定位基准：40孔外圆柱面。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉零件材料为45钢，硬度207241HBS，毛坯重约6kg；生产类型为大批量生产，采用在锻锤上合模板锻毛坯根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1)孔40+0.0390mm毛坯

7、为实心。内孔为40+0.0390mm，即内孔精度要求IT8，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3.9，确定工序尺寸余量为：钻孔：25mm钻孔：38mm 2Z=13mm扩孔：39.75mm 2Z=1.75mm铰孔：40+0.0390mm 2Z=0.25mm(2)内孔20+0.0250mm毛坯为实心。内孔为20+0.0250mm，即内孔精度要求IT8IT10，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3.8，确定工序尺寸余量为：钻孔：18mm扩孔：19.8mm 2Z=1.8mm粗铰：19.94mm 2Z=0.14mm精铰：20+0.0250mm 2Z=0.06mm18mm孔内表面及2M12-7H螺纹孔18

8、mm内表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为Ra12.5m，只需要粗加工，直接加工已能满足加工要求。(3)上下方向宽为5mm的槽槽内表面粗糙度精度要求为Ra12.5m，参照机械制造工艺设计简确定工序尺寸及余量为：粗铣：3mm（4）B、C、D、E外端面的加工余量按照工艺手册表2.2-2.5，取加工精度为F1，锻件复杂系数S2，锻件重6kg，则孔外端面的单边加工余量为2.0-2.5mm，取Z=2mm。锻件的公差按工艺手册表2.2-2.4，材质系数取M1，复杂系数S2，则锻件的偏差为+1.2-0.6mm铣削公差：A：B、C两端面：现由表面粗糙度为Ra12.5，加工精度为IT13，因此可知本工序加工公

9、差为-0.45（注向体内原则）由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上，加工余量可能存在有最大加工余量及最小加工余量之分。主坯名义尺寸：120+2x2=124mm毛坯最大尺寸：124+1.2x2=126.4mm毛坯最小尺寸：126-0.6x2=122.8mm精铣后最大尺寸：120+0.54/2=120.27mm精铣后最小尺寸：120-0.54/2=119.73mm精铣后尺寸与零件图尺寸：工序加工尺寸及公差锻造毛坯80二端面，零件尺寸120精铣二端面加工前尺寸最大126.4mm最小122.8mm加工后尺寸最大126.4mm120.2

10、7mm最小122.8mm119.73mm加工单边余量2最大3.10最小1.55加工公差（单边+1.2-0.6-0.54/2B: D、E端面由表面粗糙度为Ra12.5，加工精度为IT13，因此可知本工序加工公差为-0.39 (注向体内原则) 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上，加工余量可能存在有最大加工余量及最小加工余量之分。主坯名义尺寸：35+2x2=39mm毛坯最大尺寸：39+1.2x2=41.4mm毛坯最小尺寸：39-0.6x2=37.8mm精铣后最大尺寸：35+0.39/2=35.2mm精铣后最小尺寸：35-0.39/

11、2=34.8mm精铣后尺寸与零件图尺寸：工序加工尺寸及公差锻造毛坯45二端面,零件尺寸35精铣二端面加工前尺寸最大41.1mm最小37.8mm加工后尺寸最大41.4mm35.2mm最小37.8mm34.8mm加工单边余量2最大3.10最小1.5加工公差（单边+1.2-0.6-0.39/2精铣后尺寸与零件图尺寸：工序加工尺寸及公差锻造毛坯20二端面，零件尺寸70精铣二端面加工前尺寸最大76.4mm最小72.8mm加工后尺寸最大76.4mm70.23mm最小72.8mm69.77mm加工单边余量2最大3.11最小1.55加工公差（单边+1.2-0.6-0.46/2（五）确定切削用量及基本工时 工序

12、一：铣80圆柱体上端面。工件材料：45钢正火 b=0.06GPa 模锻加工要求：粗铣80mm端面。刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16x25mm2，Kr=900，V0=150，0=120，e=0.5mm计算切削用量：粗铣80mm端面1) 已知毛坯长度方向的加工余量为200.5mm，考虑70的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=2mm因此端面不必全部加工掉，故此时实际端面由于是粗铣q=2mm计。2) 进给量f根据切削用量简明手册，刀杆尺寸为16mmx25mm，q3mm，以及工件直径为80mm时，f=0.7mm/r3) 计算切削速度，按照切削手册，切削速度的计算公式为（寿命选T=6

13、0min）Vc=Cu/Tm. qxufyu x KUm/min）其中：Cv=242 Xv=0.15，YU=0.35 m=0.2修正系数Ku查表切削手册表1.28即KMv=1.31 KKU=1.18 KSu=0.8 Kktv=0.81 Kbu=0.97所以Vc=（242/600.2x20.15x0.70.35）x1.31x1.18x0.8x0.81x0.97 =112.3m/min4) 确定机床主轴转速NS=1000Vc/dw=1000x112.3/80=447r/min按照机床说明书（见工艺手册表4.2-8），与421r/min相近的机床转速为380r/min和460r/min，现取w=460

14、r/min，如果w=460r/min，则速度损失太大.所以实际选取的切削速度V=116r/min5) 切削加工时，按照工艺手册表6.2-1 L=（80-40）/2=20mm L1=3mm L2=0 L3=0 Tm=（l1+l2+l3+l）/wf=(20+3)/(460x0.7)x2=0.143min工序三：钻孔、扩孔、铰孔40。钻25、扩孔38、2Z=13。 扩39.75 2Z=1.75 铰40+0.0390 2Z=0.25其中包括拉键槽 钻孔25: 确定进给量f：根据切削手册表2.7，当钢的b800MPa,db=25mm时,f=0.390.47mm/r.由于本零件在加工25mm孔时属于低刚度

15、零件,故进给量应乘以系数0.75,则f= (0.390.47)x0.75=0.290.35mm/r 根据Z535机床说明书,现取f=0.25mm/r 切削速度根据切削手册表2.13，表2.14差的切削速度V=18m/min 所以Ns=(1000V/dw)=(1000x18)/ 25=229r/min 根据机床说明书，取w=195r/min，故实际切削速度 V=dww/1000=195x25/1000=15.3m/min 切削时，按照工艺手册表 ：L=120 L1=9 L2=3 Tm=（L+L1+L2）nw=（120+9+3）/（195x0.25）=2.7min 扩孔38 利用37钻头和25钻头

16、进行扩钻。扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取。 f=（1.21.8）x0.65x0.75=0.5850.87mm/r 选取f=0.57mm/r V=（1/21/3）V钻=（1/21/3）x15.3=7.655.1m/min 主轴转速n=1000V/d=64.142.7r/min 按照机床说明书取 nw=68/min 实际切削速度：v=dww/1000=x38x68/1000=8.1m/min L=120 L1=6 L2=3 T=（120+6+3）/（68x0.57）=3.3min 扩孔39.75 刀具：39.75专用扩孔钻 切削表2.10：进给量f=（0.91.2）x0.7=0.630.8

17、4mm/r 取f=0.72mm/r 机床主轴转速取n=68r/min，切削速度V=8.26m/min， 机动工时， L=120mm L1=3mm L2=2mm T=（120+3+3）/(68x0.72)=2.6min 铰40+0.0390 选取高速钢锻刀40 b900MPa 进给量f=0.952.10mm 取最小进给量f=0.95 mm/r 机床主轴转速取n=68r/min L=120mm L1=2mm L2=1mm 切削速度v=dww/1000=40x68x/1000=8.5 m/min T=（L+L1+L2）/wf=（120+2+1）/（0.95x68）=1.9min 下端面倒角2x450

18、 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔时相同 n=68r/min 手动进给。工序四：铣45mm凸台上端面D，下端面E。 选择YT15硬质合金刀片 查表3.1 铣削深度p 4 端铣刀直径80mm e=60mm 45为铣削宽度 e80 选择d0=80mm 采用标准硬质合金端铣刀 ，故齿数Z=4 表3.13 表3.2 b650MPa， 故选择 Kr=2075， Kr=1040，Kr=5 0=68 =810 s=-5-15 0=+5 选择切削用量： 铣削深度p p=h=2 由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完。 决定每个进给量fz，采用不对称的偏铣提高进给量 使用YT15，铣床功率为7.5kw（

19、表3.30 XA 说明书）Fz=0.08/齿0.15mm/z 由于不对称，采用 fz=0.15mm/z 表3.7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量1.0mm 由于铣刀直径d0=80，故刀具寿命 T=180min 决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf，切削速度根据表3.27中的公式，或由表查出 Vc=d0n/1000=3.14x80x300/1000=72.42m/min F2c=Vfc/NcZ=225/（300x4）=0.20mm p=2mm Vf=225mm/min n=300r/min Vc=72.4m/min 切削工时： T=L/Vf=77/225=0.328min 工序五：钻扩铰20孔 选用机床

20、：Z3035 T=0.36mm/r （见切削手册表2.7） V=17m/min （见切削手册表2.7） Ns=1000v/dw=1000x17/18=300r/min 按机床选取Nw=322r/min （按照工艺手册表4.2-2） 所以切削速度v=dwNw/1000=18x322/1000=18.2m/min 切削工时 t=L+L1+L2/Nwf=35+6+2/（322x0.36）=0.37min 其中L=35mm L1=6mm L2=2mm 扩19.8mm的孔 根据有关资料显示，利用钻头进行扩钻。 F=1.21.8 F钻 V=（1/21/3）V钻式中f钻，V钻为加工实心孔时的切削用量 现已知

21、f钻=0.38mm/r V钻=17m/min 并令F=1.4f钻=0.53mm/r 按机床选取 f=0.55mm/r V=0.4V钻=6.8m/min Ns=1000V/D=1000x6.8/19.8=109r/min 按机床选取为Nw=100r/min 所以切削速度为V=19.8x100/1000=6.22m/min 切削时 L1=6mm L2=2mm L=35mm T=L1+L2+L/Nwf=（35+6+2）/（100x0.55）=0.78min 铰20孔： 利用20mm的钻头孔进行铰孔F=0.4mm/r V钻=20m/min 令F=1.5F钻=0.6mm/r 按机床选取f=0.6mm/r

22、 V=0.4V钻=8m/min Ns=1000v/D=1000x8/20=127.4r/min 按照机床取Nw=136r/min 所以实际切削速度V=20x136/1000=8.54m/min 切削工时 t=L+L1+L2/Nwf=（35+6+2）/（136.1.6）=0.53min 为缩短辅助时间，而取倒角时主轴转速与扩孔速度相同 Nwf=136r/min 手动进给工序六：钻18通孔，锪35沉孔 根据Z3035机床说明书，现取f=0.25mm/r 切削速度：根据切削手册表2.13 查得切削速度V=16m/min Ns=1000V/dw=1000x16/18=283r/min 根据机床说明书

23、取Nw=275r/min 故实际切削速度为 V=dwNw/1000=275x18/1000=15.5m/min 切削工时： L=70mm L1=6mm L2=2mm T=L+L1+L2/Nwf=（70+6+2）/（275x0.25）=1.13min 锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3 故：F=1/3F钻=0.15mm/r V=1/3V钻=9m/min Ns=1000v/D=1000x9/35=82r/min 根据机床选取Nw=68r/min，所以实际切削速度： V=DNw/1000=35x68/1000=7347m/min 切削工时 T=L+L1+L2/Nwf=3/（0.15x

24、68）=0.3min 工序七：铣轴向宽5mm槽 粗铣 3mm-4mm-5mm 材料YT15,盘形镶齿铣刀 各参考书:Z=4铣削宽度 e=5mm 深度p=30mm b=600MPa 0=-5o , o=510o Do=80mm 切削速度,参考有关手册切削手册表3-3 粗铣 V=CvDoQV/TmpXcYvaeUvZpv x Kv 查机床可得 有P=7.5KW 。 由粗糙度Ra=3.2，Fz=0.080.15mm/z，取Fz=0.09mm/z ，取n=47.5r/min Vc=dwn/1000=12m/min. 切削工时： 粗铣时 Tm=L/Vf Vf=FzNw 故Tm=2.26min 故总加工时

25、间为：2.26min工序八：钻螺纹孔攻丝，孔M12 钻螺纹底孔2-649.6mm F=0.30x0.5=0.15mm/r切削手册表2.7 V=19m/min 切削手册表2.13及表2.14 Ns=1000V/d=1000x19/3.14*9.6=630r/min 按照机床取Nw=600r/min，故V-18.1m/min 切削工时（2个孔） L=15mm L1=5mm L2=2mm Tm=L+L1+L2/Nwf0.245 故T=0.245x2=0.49min 倒角仍取 N=600r/min 手动进给 攻螺纹2-M12 V=0.1m/s=6m/min 故Ns=1000V/D=159r/min 按

26、照机床选取Nw=150r/min 则V=5.7m/min 加工时L=29mm L1=2x1.75=3.5mm L2=1x1.75=1.75mm 攻M12孔 Tm=L+L1+L2/Nf x 2=1.22min 最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。三、夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量，降低劳动强度，专用夹具。经过与指导老师讨论，决定设计第一道工序-铣80圆柱体上端面，下端面的铣床夹具。本夹具将用于刀具为两把高速钢端面铣刀。（一）切削力及夹紧力计算刀具：高速钢端面铣刀，80mm，z=10 F=929N水平分力：FH =995N垂

27、直分力：FV =271N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1K2K3K4.其中：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。所以，F=KFh=1.5*1.1*1.1*1.1*995=1987（N）选用V形压块夹紧机构，a=900，其结构形式选用C型。为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 N（f1+f2）=KFH其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f1=f2=0.25.则 N=1987/0.5=3974（N）（二）定位元件的选定定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个V形块。（三）夹具设计及操作

28、的简要说明如前所述 ，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产效率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但考虑到成本问题，本道工序的铣床夹具就选择了手动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，是最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的V形块夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位

29、键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。四、总结为期两周的汽车零件加工工艺课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势.其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己置身于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.在这种相互协调合作的过程中,口角在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.