-倒档拔叉说明书

一、零件的工艺分析及生产类型的确定 ..................................................................................... - 3 -
1.1 零件的作用 ...................................................................................................................... - 3 - 1.2 零件的工艺分析 .............................................................................................................. - 3 - 1.3 零件的生产类型 .............................................................................................................. - 4 - 二、毛坯的选择与设计 ................................................................................................................. - 4 -
2.1 选择毛坯 .......................................................................................................................... - 4 - 2.2 确定机械加工余量 .......................................................................................................... - 4 - 2.3 设计毛坯图 ...................................................................................................................... - 5 - 三、加工方法和工艺路线的设计 ................................................................................................. - 6 -
3.1 定位基准的选择 .............................................................................................................. - 6 -
（1）粗基准的选择 ....................................................................................................... - 6 - （2）精基准的选择 ....................................................................................................... - 6 - 3.2 零件表面加工方法的选择 .............................................................................................. - 7 - 3.3 制订工艺路线 .................................................................................................................. - 8 - 四、工序设计 ............................................................................................................................... - 10 -
4.1 选择加工设备与工艺装备 ............................................................................................ - 10 -
（1）选择机床 ............................................................................................................. - 10 - （2）选择量具 ............................................................................................................. - 11 - 4.2 确定工序尺寸 ................................................................................................................ - 11 -
（1）φ24端面加工余量 ............................................................................................. - 11 - （2）钻φ13、扩φ14H9孔 ........................................................................................ - 12 - （3）面加工余量 ......................................................................................................... - 12 -
（3）钻09
.007.8+φ孔 ....................................................................................................... - 13 -
五、确定切削用量及基本时间 ................................................................................................... - 13 -
5.1工序3 .............................................................................................................................. - 13 - 5.2 工序4 ............................................................................................................................. - 14 -
5.2.1确定钻φ13mm 孔的切削用量。

....................................................................... - 14 -
5.2.2确定扩φ14H9)(043.00 孔的切削用量。

.............................................................. - 14 -
5.3工序6 .............................................................................................................................. - 15 -
5.3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量 ......................................................... - 15 - 5.3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量 ........................................................ - 15 - 5.3.3确定开挡脚面的切削用量 .................................................................................. - 16 - 5.4工序7 .............................................................................................................................. - 16 - 5.5 工序8 ............................................................................................................................. - 17 - 5.6时间的确定……………………………………………………………………………- 17 - 六、夹具设计 ............................................................................................................................... - 20 - 七、设计小结 ............................................................................................................................... - 20 - 参考资料 ....................................................................................................................................... - 22 -
摘要：工具是人类文明进步的标志。

自20世纪末期以来，与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。

但工具（含夹具、刀具、量具和辅具等）在不断革新中，其功能仍十分显著。

机床夹具对零件的加工质量、生产率和生产成本都有着直接的影响。

因此，无论传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

拨叉类零件外形比较复杂，几乎每道工序都离不开夹具。

关键词：夹具工艺装配拨叉工序
Abstract:The tool is a sign of the progress of human civilization. Since the late 20th century, and mechanical manufacturing process automation has a considerable development. Tools (including fixtures, tools, measuring tools and aids, etc.) in the continuous innovation, its function is still very significant. Jigs and fixtures for machining quality, productivity and cost of production has a direct impact. Therefore, whether traditional the manufacture or modern manufacturing systems, are important fixture in the technology and equipment. The fork parts more complex shape, almost each process is inseparable from the fixture.
Keywords:：fixture craft assembly fork process
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1 零件的作用
题目所给的零件为倒挡拨叉，是与操纵机构零件结合用与拨动滑动齿轮实现输出轴的倒转。

故对配合面9
φ、14H13槽以及下拨叉有精度要求。

14H
1.2 零件的工艺分析
通过对该零件图的重新绘制，知原图样的试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

从零件图上看，该零件是典型的叉架类零件，结构比较复杂，形位精度要求不算高。

为大批量生产的铸件。

其主要加工的有φ14H9表面粗糙度为Ra6.3um，其轴轴要保证直线度M级φ0.03；斜脚面尺寸要求公差尺寸为-0.48到0；开挡公差尺寸为0.1到0.2，表面粗糙度为Ra6.3um并保证与φ14H9轴线的垂直度为0.25；R19面粗糙度为Ra12.5um，表面要求淬火处理，硬度要求为48~53HRC；下爪总长公差尺寸为-1到0；后脚面公差尺寸为0到0.52，前面到轴线尺寸18的公差尺寸为±0.2；孔φ8.7公差尺寸为0到0.09，其轴线到开挡前脚面的尺寸41.5的公差尺寸为±0.15，孔深32公差尺寸为-1到0；拨叉尺寸要求较高，两内表面归于孔φ8.7的对称度为0.4，内表面表面粗糙度为Ra12.5，内表面满足配合14H13公差尺寸为0到0.27，其槽底部分允许呈R3max圆角或2最大长为3的倒角；孔φ8.7还需锪平直径为φ12；孔φ24端面、开挡内R15面、孔φ8.7内表面以及槽14H13底面表面粗糙度为Ra25一般的加工都可获得。

通过分析该零
件，其布局合理，虽结构复杂，但加工要求比较容易保证，我们通过专用夹具可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

1.3 零件的生产类型
依设计题目，结合生产实际可知该零件的生产纲领零件是大批量生产的铸件。

二、毛坯的选择与设计
2.1 选择毛坯
该零件材料为ZG310-570，属于批量生产，而且零件的结构复杂，采用铸件成型。

2.2 确定机械加工余量
铸件的尺寸公差按GB/T6414-1999确定，机械加工余量按GB/T11351-89确定，材料为ZG310-570。

由于是大批量且形状复杂的零件，所以毛坯选择砂型铸造。

根据GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT为8-12级。

加工余量等级为F~H。

所以，可取CT=9级。

查表（GB/T6414）查出各表面的公差数值。

2.3 设计毛坯图
拨叉毛坯图尺寸（单位：mm）
具体尺寸请看毛坯图
三、加工方法和工艺路线的设计
3.1 定位基准的选择
（1）粗基准的选择
工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用肋板6的左端面作为粗基准来加工φ14H9孔。

以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，以及当零件有不加工表面应该以这些不加工表面做粗基准的原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，加工φ14H9孔，保证其轴线的直线度，并作为以后工序的定位基准，这个基准就是精基准。

（2）精基准的选择
在选精基准时采用有基准重合，基准统一。

这样定位比较简单可靠，为以
后加工重要表面做好准备。

3.2 零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有内孔、倒角、槽、下底面、圆环面等，材料为ZG310-570。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。

（1）φ24端面:表面粗糙度为Ra25um，可选粗铣即可满足要求。

（2）φ14H9孔：公差等级为9级，表面粗糙度为Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根据GB/T1800.3-1998规定其公差等级按IT9，可以先钻后扩孔来满足要求。

（3）开挡φ15内圆柱面：表面粗糙度为Ra25um，未标注公差等级，故粗铣即可满足要求。

（4）脚面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。

（4）开挡：表面粗糙度为Ra12.5um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。

（5）槽14H13：表面粗糙度为Ra12.5um，公差等级13，加工方法可采用粗铣即可达到要求。

（6）槽14H13底面：表面粗糙度为Ra25um，加工方法可采用粗铣即可达到要求。

（7）孔φ1.0
7.8 ：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸为0到0.1，根据GB1800-79
规定其公差等级按IT11，采用钻孔即可达到要求。

3.3 制订工艺路线
工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。

由于生产纲领为成批生产所采用的通用机床配以专用加工夹具，并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。

现有工艺路线如下：
.
方案的比较选择：
方案2先铣脚面虽然满足了先面后孔的原则，但是对于后面工序的基准选定却不够方便，所以不合理，根据根据经济性级工序内容的简便性可选择方案一，并制定出详细的工序内容。

毛坯为精铸件，拿到毛坯后应该先退火处理下，消除掉铸件在铸造过程中产生的内应力及误差。

并在毛坯车间调整好毛坯的机械性能以达到技术要求，然后送到机械加工车间加工，具体工序如下：铸造
热处理
铣端面
钻φ13孔、扩φ14H9孔
倒角
铣脚面、开挡
铣槽
钻φ8.7
去毛刺
检验
根据工序安排编出机械加工工序卡。

四、工序设计
4.1 选择加工设备与工艺装备
（1）选择机床
1-1工序4钻φ13孔、扩φ14H9孔、工序5倒角及工序8钻φ8.7，工步不多，选用立式钻床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大，选用Z525立式钻床。

1-2工序3、6、7是粗铣和精铣，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床就能满足要求，选用X62卧式铣床即可。

1-1工序3铣端面
1-2工序4钻φ13孔。

选择莫氏锥柄麻花钻13 GB/T1438.1-1996。

其直径为13mm，工作长度101mm，莫氏锥度为1号，总长182mm。

1-3工序4扩φ14H9孔。

选择14 GB/T 1141-1984。

其直径为14mm，工作长度108mm，莫氏锥度为1号，总长189mm。

1-4工序5倒角。

1-5工序3、6、7都是铣。

铣刀按表5-105选镶齿三面刃铣刀，直径为100，孔径d=27，齿数z=12。

1-6工序8钻φ8.7孔。

孔径为8.7mm无通用刀具，故可制造专用刀具，方便制造及经济效益，可做成直柄麻花钻。

（3）选择量具
本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸和形状等要求，参考有关手册资料，选择量具如下表：
2 确定工序尺寸
（1）φ24端面加工余量
（2）钻φ13、扩φ14H9孔
（3）面加工余量
（3）钻09
.007.8+φ孔
五、确定切削用量及基本时间
5.1工序3
切削用量：本工序为粗车端面，已知加工材料为ZG310-570，表面淬火处理后HRC40-50。

确定粗铣端面的切削用量。

所选刀具为镶齿三面刃铣刀。

p a =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500 r/min ，精度要求不高，选择n=150r/min 。

由前面可知刀具直径为100mm ，则切削速度为min /12.471000
150
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 2= d=100mm
mm
a e 24=
z mm a f /2.0= z=12
n=150/60r/s kpm=1，解得61.1=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.2 工序4
切削用量：本工序为钻φ13mm 、扩φ14H9)(043
.00+。

5.2.1确定钻φ13mm 孔的切削用量
所选刀具为莫氏锥柄麻花钻，其直径为13mm ，工作长度101mm ，莫氏锥度为1号，总长182mm 。

确定切削用量p a =13/2=6.5mm ，查表得进给量f =0.28mm/r ，切削速度v =21m/min 。

则主轴转速n=d
v
π1000=514.19r/min,故取n=545r/min ，此时v=
1000
nd
π=22.26m/min 。

5.2.2确定扩φ14H9
)(043.00+孔的切削用量。

所选刀具为14 GB/T 1141-1984，其直径为14mm ，工作长度108mm ，莫氏锥度为1号，总长189mm 。

确定切削用量p a =1/2=0.5mm ，查表得进给量f =0.45mm/r ，切削速度v =60m/min 。

则主轴转速n=d
v
π1000=1364.19r/min,故取n=960r/min ，此时v=
1000
nd
π=42.2m/min 。

5.3工序6
切削用量：本工序是铣脚面、开挡，先粗铣，后半精铣。

5.3.1确定铣开挡底面圆柱面R15的切削用量
所选刀具为镶齿三面刃铣刀。

p a =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500 r/min ，精度要求不高（Ra=25um ），选择n=150r/min 。

由前面可知刀具直径为100mm ，则切削速度为min /1.471000
150
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 2= d=100mm mm a e 31= z mm a f /2.0= z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得01.2=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.3.2 确定铣开挡底面圆柱面R19的切削用量
所选刀具为镶齿三面刃铣刀。

p a =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500 r/min ，精度要求不高（Ra=12.5um ），选择n=200r/min 。

由前面可知刀具直径为100mm ，则切削速度为
min /83.621000
200
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 2= d=100mm mm a e 7= z mm a f /2.0= z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得72.0=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.3.3确定开挡脚面的切削用量
所选刀具为镶齿三面刃铣刀。

p a =4mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500 r/min ，精度要求较高（Ra=6.3um 及有垂直度要求），选择n=250r/min 。

由前面可知刀具直径为
100mm ，则切削速度为
min /5.781000
250
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 35.0= d=100mm mm a e 4= z mm a f /2.0= z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得1.0=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.4工序7
本工序为铣槽，先粗铣槽底，再铣槽。

5.4.1确定槽底面的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀
p a =2mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500 r/min ，精度要求不高（Ra=25um ），选择n=150r/min 。

由前面可知刀具直径为100mm ，则切削速度为min /1.471000
150
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 2= d=100mm mm a e 10= z mm a f /2.0= z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得74.0=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.4.2确定槽的切削用量 所选刀具为镶齿三面刃铣刀
p a =4mm,查表得进给量f =0.2mm/z ，
又X62铣床主轴转速30-1500
r/min ，精度要求较高（Ra=12.5um 且对称度为0.4），选择n=220r/min 。

由前面可知刀具直径为
100mm ，则切削速度为
min /1.691000
220
10014.31000
m dn
V =⨯⨯=
=
π。

校核机床功率： 参考公式znkpm a a a d p p f e m ⨯⨯⨯⨯⨯=-75.088.013.0510300 其中mm a p 4= d=100mm mm a e 18= z mm a f /2.0= z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得66.3=m p kw<7.5kw ，故可用。

5.5 工序8
本工序为钻φ8.7，并锪平φ12。

确定钻φ8.7孔的切削用量。

所选刀具为直柄麻花钻，其直径为8.7mm ，工作长度80mm ，，总长122mm 。

确定切削用量p a =8.7/2=4.35mm ，查表得进给量f =0.49mm/r ，切削速度v =27m/min 。

则主轴转速n=d
v
π1000=987.8r/min,故取n=960r/min ，此时v=
1000
nd
π=26.24m/min 。

5.6 时间确定
5.6.1基本时间确定
工序钻Φ14H9至13.5mm 孔，由文献【1】表5-4，得钻孔基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn 。

l1=D/2cotkr+(1~2)=13.5/2×cot54゜+2=6.9mm ，l2=1~4mm ，取l2=2mm ，l=50mm 。

tj=（6.9+2+50）/（545×0.25）=0.43×60s=25.8s
工序铣左端面，根据文献【1】表5-43，得tj=L/fMZ ，L=l+l1+l2 ，l=24mm ， l1=0.5（d-（d2-ae2）0.5+(1~3)=3.84mm ，l2=1~3mm 取l2=2mm ， fMZ=f ×n=fz ×Z ×n=0.08×10×160=128mm/min
所以：tj=L/fMZ=（24+3.84+2）/128=0.233×60s=14s ，
因为加工右端面的加工条件和左端面的一样，所以加工时间t右= tj=14s
工序倒角（左边），由参考文献【1】得表5-41得tj=L/fn=(l+l1)/fn，其中l1=1~2取l1=1mm，l=1.5mm，已知f=0.05mm/r，n=1225r/min。

所以：tj=（1+1.5）/(1225×0.05) ×60s=2.4s。

倒角（右边）的加工的条件和工序（4）的一样，所以此工序加工时间t右=tj=2.4s
工序钻孔Φ14H9孔，根据文献【1】表5-41得tj=L/fn,其中L=（l+l2+l3），l1=(D-d1)/2=cotkr+(1~2)=0.5/2×cot54゜+2=2.2mm,L2=2~4取l2=2mm，l=46mm。

所以： Tj=（2.2+2+46）/(0.4×97)=1.29×60s=77.6s
工序铣曲面R15，根据文献【1】表5-43得tj=（l+l1+l2）/ fMz，式中
l1=0.5d-(C0（d-C0）)1/2)+(1~3), l2=1~3，C0=（0.03~0.05）d=0.12所以l1=15mm，l2=2mm，l=15+8=23mm。

fMz =fz×Z×n=0.08×10×300=240mm/min,所以：tj=（23+15+2）/240=0.166×60s=10s,因为有左右两叉脚所以此工序总时间t 总=2tj=20s。

工序粗铣脚左右端面，根据文献【1】表5-43得tj=（l+l1+l2）/ fMz，式中l1=0.5d-(C0（d-C0）)1/2)+(1~3), l2=1~3，C0=（0.03~0.05）d=0.152所以l1=18.6mm，l2=2mm，l=19+8=27mm。

fMz =fz×Z×n=0.1×10×150=150mm/min,所以tj=（27+18.6+2）/150=0.32×60s=19s，因为有左右两叉脚所以此工序总时间t总=2tj=38s。

工序铣槽，根据文献【1】表5-43得tj=（l+l1+l2）/fMz，式中l1=0.5(d-(d2-ae2)1/2)+(1~3)=0.5×（80-（802-17.932）0.5+2=4mm, l2=2~5取l2=3 ，l=18。

fMZ=f×n=fz×Z×n=0.08×10×190=152mm/min。

所以：tj=（18+4+3）/152=0.164×60s=9.9s，因为要加工两面所以此工序所用时间t总=2tj=19.8s，在加工两面的时候也加工了底面所以只走刀两次就行了。

工序钻孔8.7, ，由文献【1】表5-4，得钻孔基本时间可由公式
tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn。

l1=D/2cotkr+(1~2)=8.7/2×cot54゜+2=5.2mm，l2=1~4mm，取l2=2mm，l=47mm。

tj=（5.2+2+47）/（680×0.15）=0.533×60s=32s 工序锪Φ12孔，由文献【1】表5-41得tj=L/fn=(l+l1)/fn，其中l1=1~2取l1=2mm，l=2mm，已知f=0.05mm/r，n=1360r/min。

所以：tj=（2+2）/(1360
×0.05) ×60s=3.5s。

工序精铣脚端面，根据文献【1】表5-43得tj=（l+l1+l2）/ fMz，式中l1=0.5d-(C0（d-C0）)1/2)+(1~3), l2=1~3，C0=（0.03~0.05）d=0.152所以l1=18.6mm，l2=2mm，l=19+8=27mm。

fMz =fz×Z×n=0.08×10×300=240mm/min,所以tj=（27+18.6+2）/240=0.198×60s=12s，因为有左右两叉脚所以此工序总时间t总=2tj=24s
5.6.2 辅助时间确定
根据文献【1】第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（0.15~0.2）tj，此取tf=0.2tj，则各工序的辅助时间分别为：钻14孔的辅助时间：tf=0.2×25.8s=5.16s；
铣端面的辅助时间：tf=2×（0.2×14s）=5.6s；
倒角的辅助时间：tf=2×（0.2×2.4s）=0.96s；
铰孔的辅助时间：tf =0.2×77.6s=15.52s；
铣曲面R15的辅助时间：tf=0.2×20s=4s；
粗铣脚内端面的辅助时间：tf=0.2×38s=7.6s；
铣槽的辅助时间：tf=0.2×19.8s=3.96s；
钻孔8.7的辅助时间：tf=0.2×32s=6.4s；
锪平Φ12孔的辅助时间：tf=0.2×3.5s=0.7s；
精铣脚内端面的辅助时间：tf=0.2×24s=4.8s；
六、夹具设计
本夹具是铣φ8.7槽的专用夹具。

定位方案 工件以肋板右端面、φ14H9孔及拨叉为定位基准。

φ14H9孔用2个V 型块限制5个移动自由度。

拨叉处用菱形销限制1个自由度，2部分共限制6个自由度，故全定位。

夹紧机构 为了方便装载，采用基准中心夹紧即可以保证加工要求。

对刀装置 采用直角对刀块及平塞尺对刀。

加紧力计算 参考公式2
233232)tan(2d D d D f d FL
F J --++=ϕα 式中，α为螺纹升角，ϕ为螺纹摩擦角，f 为摩擦系数，2d 螺杆
中径。

定位精度分析
定位孔用V 型块定位，以中心线定位，其中工件定位孔尺寸为14H9φ。

工序要保证的精度有孔与轴线距离32mm 以及槽两侧粗糙度为25。

工序尺寸为8.7mm 定位基准与工序基准重合，所以基准不重合误差为0，故槽深上偏差为0mm ，下偏差为-1mm ，故其定位误差为1；对于槽两侧的对称度，定位基准与工序基准重合。

定位符合。

七、设计小结
机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。

这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础.
由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导
参考资料
[1]《机械制造技术基础课程设计指南》秦凯主编化学工业出版社
[2]《机床夹具设计手册》王光斗王春福主编上海科学技术出版社
[3]《机械制造技术基础》吉卫喜高等教育出版社
[4]《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社。