机械工艺夹具毕业设计14拔叉80-08的加工工艺及夹具设计说明书

目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
1 绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.2夹具的发展史 (1)
1.3小结 (2)
2 拨叉80-08的加工工艺规程设计 (3)
2.1零件的分析 (3)
2.1.1零件的作用 (3)
2.1.2零件的工艺分析 (3)
2.2确定生产类型 (3)
2.3确定毛坯 (3)
2.3.1确定毛坯种类 (3)
2.3.2确定铸件加工余量及形状 (3)
2.3.3绘制铸件零件图 (4)
2.4工艺规程设计 (4)
2.4.1选择定位基准 (4)
2.4.2制定工艺路线 (4)
2.4.3选择加工设备和工艺设备 (6)
2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (6)
2.5确定切削用量及基本工时 (8)
2.5.1工序1：粗铣Φ25H7的两侧面 (8)
2.5.2工序2：粗铣平下端面孔侧面的工艺凸台 (9)
2.5.3工序3：钻Φ25H7的通孔 (9)
2.5.4工序4：扩Φ25H7的通孔 (11)
2.5.5工序5：铰Φ25H7的通孔 (12)
2.5.6工序6：粗铣a、b面 (182)
2.5.7工序7：粗铣Φ60H12孔的两面 (14)
2.5.8工序8：精铣Φ60H12孔的两面 (14)
2.5.9工序9：粗镗下端Φ60H12的孔 (15)
2.5.10工序10：半精镗下端孔到Φ60H12 (16)
2.5.11工序11：粗铣16H11的槽 (16)
2.5.12工序12：半精铣16H11的槽 (17)
2.5.13工序13：钻Φ20.50的孔 (18)
2.5.14工序14：攻M22×1.5的螺纹 (19)
2.5.15工序15：铣开Φ60H12的孔 (20)
2.6本章小结 (21)
3 专用夹具设计 (22)
3.1镗孔夹具设计 (22)
3.1.1问题的提出 (22)
3.1.2夹具的设计 (22)
3.2铣槽夹具设计 (25)
3.2.1问题的提出 (25)
3.2.2夹具的设计 (25)
3.3钻孔夹具设计 (29)
3.3.1问题的提出 (29)
3.3.2夹具的设计 (30)
3.4本章小结 (35)
结论 (36)
参考文献 (37)
致谢 (38)
1绪论
1.1课题背景
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。

各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。

数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。

特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。

“工欲善其事，必先利其器。

”
工具是人类文明进步的标志。

自20世纪末期以来，现代制造技术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、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。

机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。

因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。

1.2夹具的发展史
夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。

随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床—工件—工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。

这是夹具发展的第二阶段。

这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。

在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。

随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。

这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。

可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。

1.3小结
一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。

尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。

目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。

生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。

夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。

2 拨叉80-08的加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。

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工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

2.1.2零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。

但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。

以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
(1) 中心圆孔Ф0.021
025+。

(2) 22 1.5M ⨯的螺纹孔垂直于中心孔，其中心与右面的距离为00.344-。

(3) 键槽0.11016+与中心孔有0.08的垂直度，深为0.1508+。

(4) 半孔0.3060+Φ与中心孔有0.10.2127+-的位置关系，其宽为0.050.1612--与中心孔有0.1的垂
直度。

由上面分析可知，可以先加工拨叉中心孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。

再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

2.2确定生产类型
已知此拨叉零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

2.3确定毛坯
2.3.1确定毛坯种类
零件材料为HT200。

考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为大批生产，故选择金属型铸造毛坯。

2.3.2确定铸件加工余量及形状
查《机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册》125页表1-4-7，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm 。

2.3.3绘制铸件零件图
图2.1 零件毛坯图
2.4工艺规程设计
2.4.1选择定位基准
①粗基准的选择
以零件的下端孔为主要的定位粗基准，以较大面a面为辅助粗基准。

②精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的通孔为主要的定位精基准，以下端孔为辅助的定位精基准。

2.4.2制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生
产成本尽量下降。

选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
表2.1工艺路线方案一
表2.2工艺路线方案二
续表2.2
工艺立方案的比较与分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。

加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。

方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。

两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用方案二比较合适。

2.4.3选择加工设备和工艺设备
①机床的选择
工序1、7、8、11、12、15采用X6022型卧式铣床
工序2、6采用X5028立式铣床
工序3、4、5、13、14 采用Z535立式钻床
工序9、10采用T618卧式镗床
②选择夹具
该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。

③选择刀具
在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。

在铰孔Φ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。

H
257
④选择量具
加工的孔均采用极限量规。

⑤其他
对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。

2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度
2.5确定切削用量及基本工时
2.5.1工序1：粗铣Φ25H7的两侧面
机床：X6022型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为80)，材料：15YT ，200D mm = ，齿数
20Z =，为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=3mm 所以铣削深度p a ：3p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表2.4-73，取0.15/f a mm Z =铣削速度V ：参照参考文献[3]表2.4-81，取 2.54/V m s =
机床主轴转速n ：
10001000 2.5460242.68/min 3.14200V n r d π⨯⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-74 245/min n r = 实际铣削速度v ： 3.14200245
2.56/1000
100060
dn
v m s π⨯⨯=
=
≈⨯
进给量f V ：0.1520245/6012.25/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈ 工作台每分进给量m f ：12.25/735/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据参考文献[3]表2.4-81,mm a 60=ε 切削工时
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知42l mm =，
刀具切入长度1l ：
10.5((1~3)l D =
+0.5(200(1~3)7.6mm =+=
刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：121427.62
0.07min 735
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.23min
2.5.2工序2：粗铣平下端孔侧面的工艺凸台
机床：X5028
刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） mm d w 400= 齿数14=Z ①粗铣a 面
铣削深度:3p p a a mm =
每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取0.15/f a mm Z = 铣削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-81，取6/V m s = 机床主轴转速n ：010*********
287/min 3.14400
V n r d π⨯⨯=
=≈⨯，取300/min n r = 实际铣削速度V '：0 3.14400300
6.28/1000
100060
d n
V m s π⨯⨯'=
=
≈⨯
进给量f V ：0.1514300/6010.5/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈ 工作台每分进给量m f ：10.5/630/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,mm a 240=ε 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知16l mm =
刀具切入长度1l ：mm a D D l 42)3~1((5.0221=+--=ε 刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：12116422
0.095min 630
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.52min
2.5.3工序3：钻Φ25H7的通孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS 。

孔的直径为25mm ，公差为H7，表面粗糙度 1.6a R m μ。

加工机床为Z535立式钻床。

钻头为Ø22mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃。

确定钻削用量
①确定进给量f 根据参考文献[2]，表28-10可查出0.47~0.57/f mm r =表，查Z535立式钻床说明书，取0.43/f mm r =。

根据参考文献[2]表28-8，钻头强度所允许是进给量' 1.75/f mm r >。

由于机床进给机构允许的轴向力max 15690F N =（由机床说明书查出），根据参考文献[2]，表28-9，允许的进给量" 1.8/f mm r >。

由于所选进给量f 远小于'f 及"f ，故所选f 可用。

②确定切削速度v 、轴向力F 、转矩T 及切削功率m P 根据参考文献[2]，表28-15，由插入法得
17/mi n v m =表，4732F N =表 51.69T N M =⋅表， 1.25m P kW
=表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。

根据参考文献[2]，由表28-3，0.88Mv k =，0.75lv k =，故
'17/min 0.880.7511.22(/min)v m m =⨯⨯=表 ''
010********.22/min 162/min 22v mm n r d mm
ππ⨯===⨯表
查Z535机床说明书，取195/min n r =。

实际切削速度为
022195/m i n
14/m i n 10001000
d n mm r v m ππ⨯⨯==
= 由参考文献[2]，表28-5， 1.06MF MT k k ==，故
4732
1.065016F N N =⨯= 51.691.0654.8
T N
m N m =⋅⨯=⋅ ③校验机床功率 切削功率m P 为 '/)m MM m P P n n k =表
（ 1.25(195/246) 1.061
k W k W =⨯⨯= 机床有效功率
' 4.50.81 3.65E E m P P kW kW P η==⨯=> 故选择的钻削用量可用。

即
022d mm =，0.43/f mm r =，195/min n r =，14/min v m = 相应地
5016F N =，54.8T N m =⋅， 1.05m P kW =
切削工时
被切削层长度l ：78l mm = 刀具切入长度1l ：
122(1~2)12017.422
r D l ctgk ctg mm =
+=︒+= 刀具切出长度2l ：mm l 4~12= 取mm l 32= 走刀次数为1 机动时间2j t ：2787.43
1.08min 0.43195
j L t nf ++=
=≈⨯ 查参考文献[1]，表2.5-41工步辅助时间为：1.76min
2.5.4工序4：扩Φ25H7的通孔
加工机床为Z535立式钻床。

扩孔钻为Ø24.7mm 标准高速钢扩孔钻； 确定扩孔切削用量
①确定进给量f 根据参考文献[2]，表28-31，有
f =⨯表（0.70.8）mm/r 0.7=0.490.56mm/r 。

根据Z535机床说明书，取
f =0.57mm/r 。

②确定切削速度v 及n 根据表28-33，取25/min v m =表。

修正系数： 0.88mv k =，24.722
1.02(/1.50.9)2
p pR a v p
a k a -==
=根据
故'25/min 0.88 1.0211.22/min v m m =⨯⨯=表
''01000/)n v d π=表（100011.22/min/(24.7)286/min mm mm r π=⨯⨯= 查机床说明书，取275/min n r =。

实际切削速度为
3010v d n π-=⨯324.7275/m i n 1021.3
/m i n
m
m r m π-=⨯⨯⨯= 切削工时
被切削层长度l ：78l mm = 刀具切入长度1l ，有：
1124.722
(1~2)1202 2.86322
r D d l ctgk ctg mm mm --=
+=︒+=≈ 刀具切出长度2l ：mm l 4~12= 取mm l 32= 走刀次数为1 机动时间2j t ：27833
0.54min 0.57275
j L t fn ++=
=≈⨯ 查参考文献[1]，表2.5-41工步辅助时间为：1.16min
2.5.5工序5：铰Φ25H7的通孔
加工机床为Z535立式钻床。

铰刀为Ø25mm 标准高速铰刀。

确定铰孔切削用量
①确定进给量f 根据表28-36， 1.3~2.6f mm =表，按该表注4，进给量取小植。

查Z535说明书，取 1.6/f mm r =。

②确定切削速度v 及n 由表28-39，取8.2/m i n v m =表。

由表28-3，得修正系数
0.88Mv k =，0.99p a v k = 2524.7
(/0.125 1.
2)2
pR p
a a -=
=根据 故'8.2/min 0.880.997.14/min v m m =⨯⨯=表
''01000/()n v d π=表10007.14(/min)/(25)91.5/min m mm r π=⨯⨯= 查Z535说明书，取100/min n r =，实际铰孔速度
3010v d n π-=⨯3
25
100/m i n 107.8/m i n
m m r m π-=⨯⨯⨯= 切削工时
被切削层长度l ：78l mm = 刀具切入长度1l ，
012524.7
(1~2)1202 2.0922
r D d l ctgk ctg mm --=
+=︒+≈ 刀具切出长度2l ：mm l 4~12= 取mm l 32= 走刀次数为1 机动时间3j t ：378 2.093
0.52min 1.6100
j L t nf ++=
=≈⨯ 查参考文献[1]，表2.5-41工步辅助时间为：1.51min
该工序的加工机动时间的总和是j t ： 1.080.540.52 2.14min j t =++=
2.5.6工序6：粗铣a 、b 面
机床：X5028
刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） mm d w 400= 齿数14=Z ①粗铣a 面
铣削深度:3p p a a mm =
每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取0.15/f a mm Z = 铣削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-81，取6/V m s = 机床主轴转速n ：010*********
287/min 3.14400
V n r d π⨯⨯=
=≈⨯，取300/min n r =
实际铣削速度V '：0 3.14400300
6.28/1000
100060
d n
V m s π⨯⨯'=
=
≈⨯
进给量f V ：0.1514300/6010.5/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈ 工作台每分进给量m f ：10.5/630/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,mm a 240=ε 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知90l mm =
刀具切入长度1l ：mm a D D l 42)3~1((5.0221=+--=ε 刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：12190422
0.21min 630
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：2.03min ②粗铣b 面
同样的铣削深度mm a p 3=
每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取0.15/f a mm Z = 铣削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表2.4-81，取6/V m s = 机床主轴转速n ：010*********
287/min 3.14400
V n r d π⨯⨯==≈⨯， 取300/min n r = 实际铣削速度V '：0 3.14400300
6.28/1000
100060
d n
V m s π⨯⨯'=
=
≈⨯
进给量f V ：0.1514300/6010.5/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈ 工作台每分进给量m f ：10.5/630/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,mm a 240=ε 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知32l mm =
刀具切入长度1l ：mm a D D l 42)3~1((5.0221=+--=ε 刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：12132422
0.12min 630
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.52min
2.5.7工序7：粗铣Φ60H12孔的两面
机床：X6022型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料：15YT ，200D mm = ，齿数
20Z =，为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度p a ：2p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表2.4-73，取0.15/f a mm Z =铣削速度V ：参照参考文献[3]表2.4-81，取 2.54/V m s =
机床主轴转速n ：
10001000 2.5460242.68/min 3.14200V n r d π⨯⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-74 245/min n r = 实际铣削速度v ： 3.14200245
2.56/1000
100060
dn
v m s π⨯⨯=
=
≈⨯
进给量f V ：0.1520245/6012.25/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈ 工作台每分进给量m f ：12.25/735/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据参考文献[3]表2.4-81,mm a 60=ε 切削工时
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知82l mm =， 刀具切入长度1l ：
10.5((1~3)l D =
+0.5(200(1~3)7.6mm =+=
刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：121827.62
0.125min 735
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.57min
2.5.8工序8：精铣Φ60H12孔的两面
机床：X6022型卧式铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为0.05
0.1612--)，材料：
15YT ，200D mm = ，齿数Z=25，为细齿铣刀。

精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm 铣削深度p a ： 1.0p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表2.4-73，取0.12/f a mm Z =铣削速度V ：参照参考文献[3]表2.4-81，取 3.2/V m s =
机床主轴转速n ：
10001000 3.260305.7/min 3.14200V n r d π⨯⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-31 310/min n r = 实际铣削速度v ： 3.14200310
3.24/1000
100060
dn
v m s π⨯⨯=
=
=⨯
进给量f V ：0.1225310/6015.5/f f V a Zn mm s ==⨯⨯= 工作台每分进给量m f ： 15.5/930/min m f f V mm s mm === 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知82l mm = 刀具切入长度1l ：精铣时1200l D mm == 刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间2j t ：122822002
0.31min 930
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min
2.5.9工序9：粗镗下端Φ60H12的孔
机床：卧式镗床618T
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT
切削深度p a ： 2.5p a mm =，毛坯孔径054d mm =。

进给量f ：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取mm 200，切削深度为
F a =2.5mm 。

因此确定进给量0.2/f mm r =。

切削速度V ：参照参考文献[3]表2.4-9取 2.4/144/min V m s m == 机床主轴转速n ：
10001000144849.26/min 3.1454
V n r d π⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-41取1000/min n r = 实际切削速度v ： 3.14541000
2.83/1000
100060
dn
v m s π⨯⨯=
=
≈⨯
工作台每分钟进给量m f ：0.21000200/min m f fn mm ==⨯= 被切削层长度l ：12l mm = 刀具切入长度1l ：1 2.5
(2~3)2 6.3330p r
a l mm tgk tg =
+=
+≈︒
刀具切出长度2l ：mm l 5~32= 取mm l 42=
行程次数i ：1=i 机动时间1j t ：12112 6.334
0.11min 200
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min
2.5.10工序10：半精镗下端孔到Φ60H12
机床：卧式镗床618T
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT 切削深度p a ：0.5p a mm =
进给量f ：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取mm 200，切削深度为
F a =0.5mm 。

因此确定进给量0.15/f mm r =
切削速度V ：参照参考文献[3]表2.4-9，取 3.18/190.8/min V m s m == 机床主轴转速n ：
010*********.8
1029.9/min 3.1459
V n r d π⨯=
=≈⨯，取1000/min n r = 实际切削速度v ，：3.1459103.09/10
1060dn v m s π⨯
⨯
=
=
≈⨯
工作台每分钟进给量m f ：0.151000150/min m f fn mm ==⨯= 被切削层长度l ：12l mm = 刀具切入长度1l ：10.5
(2~3)2 2.8730p r
a l mm tgk tg =
+=
+≈︒
刀具切出长度2l ：mm l 5~32= 取mm l 42= 行程次数i ：1=i 机动时间1j t ：12112 2.874
0.126min 150
j m l l l t f ++++=
=≈ 所以该工序总机动工时0.110.1260.236min j t =+= 查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min
2.5.11工序11：粗铣16H11的槽
机床：X6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀 切削深度p a ：7p a mm =
根据参考文献查[1]表4.4-8有：
刀具的直径D=80mm ，刀具的齿数 Z=14，刀具的宽度L=14mm 。

查[2]表2.4-76得：
进给量0.06/f a m m z =,根据参考文献[3]表3032-查得切削速度
24/min V m =，
机床主轴转速n ：
100010002495.54/min 3.1480
V n r d π⨯==≈⨯，
按照参考文献[2]表3.1-74取95/min n r = 实际切削速度v ： 3.148095
0.4/1000
100060
Dn
v m s π⨯⨯=
=
≈⨯
进给量f V ：0.061495/60 1.33/f f V a Zn mm s ==⨯⨯= 机床工作台每分进给量m f ：
1.33/79.8/min m f f V mm s mm === 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知90l mm = 刀具切入长度1l ：
10.5(1~2)l D =+ =42mm
刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：12190422
1.68min 79.8
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.92min
2.5.12工序12：半精铣16H11的槽
机床：X6022型卧式铣床 刀具：错齿三面刃铣刀
刀具直径D=80，齿数Z=14，宽度L=16。

切削深度p a ：1p a mm =
根据参考文献[2]表2.476-查得：进给量0.12/f a mm z =,根据参考文献[3]表
3032-查得切削速度23/min V m =，
机床主轴转速n ：
100010002391.56/min 3.1480
V n r d π⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-74取95/min n r =
实际切削速度v ： 3.148095
0.4/1000
100060
Dn
v m s π⨯⨯=
=
≈⨯
进给量f V ：0.121495/60 2.66/f f V a Zn mm s ==⨯⨯= 工作台每分进给量m f ： 2.66/159.6/min m f f V mm s mm === 被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知90l mm =， 刀具切入长度1l ：
10.5(1~2)l D =+ =42mm
刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1 机动时间1j t ：12190422
0.84min 159.6
j m l l l t f ++++=
=≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.41min
本工序机动时间12 1.680.84 2.52min j j j t t t =+=+=
2.5.13工序13：钻Φ20.50的孔
机床：Z535立式钻床 刀具：φ20.50直柄短麻花钻 确定钻削用量
确定进给量f 根据参考文献[2]，表28-10可查出0.47~0.57/f mm r =表，查Z535立式钻床说明书，取0.43/f mm r =。

根据参考文献[2]表28-8，钻头强度所允许是进给量' 1.75/f mm r >。

由于机床进给机构允许的轴向力max 15690F N =（由机床说明书查出），根据参考文献[2]，表28-9，允许的进给量" 1.8/f mm r >。

由于所选进给量f 远小于'f 及"f ，故所选f 可用。

确定切削速度v 、轴向力F 、转矩T 及切削功率m P 根据参考文献[2]，表28-15，由插入法得
17/mi n v m =表，4732F N =表 51.69T N M =⋅表， 1.25m P kW
=表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。

根据参考文献[2]，由表28-3，0.88Mv k =，0.75lv k =，故
'17/min 0.880.7511.22(/min)v m m =⨯⨯=表 ''
010********.22/min
174.3/min 20.5v mm n r d mm
ππ⨯===⨯表
查Z535机床说明书，取175/min n r =。

实际切削速度为
020.5175/m i n 11.26/m i n 10001000
d n mm r v m ππ⨯⨯=== 由参考文献[2]，表28-5， 1.06MF MT k k ==，故
4732 1.06
5016F N N =⨯= 51.691.0654.8
T N m N m =⋅⨯=⋅ 校验机床功率 切削功率m P 为
'/)m MM m P P n n k =表
（ 1.25(195/246) 1.061k W k W
=⨯⨯= 机床有效功率
'
4.50.81 3.65E E m P P kW kW P η==⨯=>
故选择的钻削用量可用。

即
020.5d mm =，0.43/f mm r =，175/min n r =，11.22/min v m =
相应地
5016F N =，54.8T N m =⋅， 1.05m P kW =
切削工时
被切削层长度l ：32l mm =
刀具切入长度1l ：
120.5(1~2)1201 6.922
r D l ctgk ctg mm =+=︒+= 刀具切出长度2l ：mm l 4~12= 取mm l 32=
走刀次数为1
机动时间2j t ：232 6.930.56min 0.43175
j L t nf ++==≈⨯ 查参考文献[1]，表2.5-41工步辅助时间为：1.58min
2.5.14工序14：攻M22×1.5的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（22 1.5M ⨯）
进给量f ：由于其螺距mm p 5.1=,因此进给量r mm f /5.1=
切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》表 2.4-105，取m i n
/88.8/148.0m s m V == 机床主轴转速n ：010*******.88128.55/min 3.1422V n r d π⨯=
=≈⨯，取130/min n r =
丝锥回转转速0n ：取130/min n n r =
实际切削速度V '：0 3.14221300.15/1000100060
d n
V m s π⨯⨯'==≈⨯ 被切削层长度l ：32l mm =
刀具切入长度1l ：1 4.5l mm =
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：1212032 4.532 4.50.37min 1.5130 1.5130
j l l l l l l t fn fn ++++++=+=+≈⨯⨯ 查参考文献[1]，表2.5-41工步辅助时间为：1.33min
2.5.15工序15：铣开Φ60H12的孔
机床：X6022型卧式铣床
刀具：中齿锯片铣刀
刀具直径D=80mm ，齿数Z=32，宽度L=4mm 。

切削深度p a ：12p a mm =
根据参考文献[2]表2.476-查得：进给量0.06/f a mm z =,根据参考文献[3]表3032-查得切削速度20/min V m =，
机床主轴转速n ：
100010002079.62/min 3.1480
V n r d π⨯==≈⨯， 按照参考文献[3]表3.1-74取80/min n r =
实际切削速度v ： 3.1480800.33/1000100060
Dn
v m s π⨯⨯==≈⨯ 进给量f V ：0.063280/60 2.56/f f V a Zn mm s ==⨯⨯=
工作台每分进给量m f ： 2.56/153.6/min m f f V mm s mm ===
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知82l mm =，
刀具切入长度1l ：
10.5(1~2)l D =+
=41mm
刀具切出长度2l ：取mm l 22=
走刀次数为1
机动时间1j t ：121824120.81min 153.6
j m l l l t f ++++==≈ 查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.59min
2.6本章小结
本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。

再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。

在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。

在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。

算切削速度、机动时间等。

3专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。

根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。

3.1镗孔夹具设计
3.1.1问题的提出
本夹具是用来镗此拔叉下端∅60H12的孔,零件图中此孔与∅25H7的孔中心距有公差要求。

此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题.
3.1.2夹具的设计
①定位基准的选择
因为∅25H7的孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。

由于铸件的公差要求较大,利用∅60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。

在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。

在∅60H12的孔旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。

②定位元件及夹紧元件的选择
据上面所述，查参考文献[1]，选用固定式定位销（长销）穿过∅25H7的孔。

由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。

这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。

这样就可以完全定位了。

图3.1 固定式定位销（GB2203-80）
夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够，选用U 型压板又不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可靠、操作方便，在很多地方都有用到。

图3.2 移动压板（GB2175-80）
③切削力及夹紧力计算
镗刀材料：5YT （机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68
由参考文献[3]，表1-12选择刀具的几何参数为：
30k γ=粗 60k γ=精 10γ= 15s λ= 45α=
1）粗镗：
由参考文献[12]，查表321--可得：
圆周切削分力公式：P p C K f a F 75
.0902=
2.5p a mm = 0.2/f mm r =
c mp k p op sp rp K K K K K K γγλ=
查表421--得：n mp HB
K )150(= 取175=HB 4.0=n ∴0.4175
()() 1.06150150n mp HB
K ===
由表621--可得参数： 1.08k p K γ= 0.1=op K γ 0.1=sp K λ 0.1=rp K
∴ 1.06 1.08 1.0 1.0 1.0 1.15c mp k p op sp rp K K K K K K γγλ==⨯⨯⨯⨯=
∴0.75
0.75902902 2.50.2 1.15775.56C p P F a f K N ==⨯⨯⨯=
同理：径向切削分力公式 ： P p P K f a F 75
.09.0530=
式中参数： 1.30k p K γ= 0.1=op K γ 1.7sp K λ= 0.1=rp K
∴ 1.06 1.30 1.0 1.7 1.0 2.34p mp k p op sp rp K K K K K K γγλ==⨯⨯⨯⨯=
∴0.90.750.9
0.75530530 2.50.2 2.34845.67p p P F a f K N ==⨯⨯⨯=
轴向切削分力公式 ： P p f K f a F 4.0451=
式中参数： 0.78k p K γ= 0.1=op K γ 0.65sp K λ= 0.1=rp K
∴ 1.060.78 1.00.65 1.00.54f mp k p op sp rp K K K K K K γγλ==⨯⨯⨯⨯=
∴0.40.4451451 2.50.20.54319.65f p P F a f K 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：
F K W K ⋅=
安全系数K 可按下式计算，
6543210K K K K K K K K =
式中：60~K K 为各种因素的安全系数，见参考文献[12]表121--可得： 1.2 1.2 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 1.87C K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
1.2 1.2 1.4 1.0 1.3 1.0 1.0
2.62P K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
1.2 1.2 1.5 1. 1.3 1.0 1.0
2.81f K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
所以，有： 1.87775.561450.3K C C W K F N =⋅=⨯=
2.62845.672215.66K P P W K F N =⋅=⨯=
2.81319.65898.22K f f W K F N =⋅=⨯=
2）半精镗：
同理，圆周切削分力公式：
P p C K f a F 75.0902=
P p P K f a F 75.09.0530=
P p f K f a F 4.0451=
因为：0.5p a mm = 0.15/f mm r = ，则
0.750.759029020.50.15 1.15124.476C p P F a f K N ==⨯⨯⨯=
0.90.750.90.755305300.50.15 2.34159.54p p P F a f K N ==⨯⨯⨯=
0.40.44514510.50.150.5457f p P F a f K N ==⨯⨯⨯=
1.2 1.0 1.1 1.0 1.3 1.0 1.0 1.72C K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
1.2 1.15 1.1 1.0 1.3 1.0 1.0 1.8P K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
1.3 1.0 1.3 1.0 1.3 1.0 1.0
2.2f K =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
所以，有： 1.72124.476214.1K C C W K F N =⋅=⨯=
1.8159.54287.17K P P W K F N =⋅=⨯=
2.257125.4K f f W K F N =⋅=⨯=
当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。

故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通
过手动拧紧螺母将压板压紧工件。

由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：
图3.3 弯矩示意图
∴max 319.65f F F N ==
既是'F 加上转矩M ，所以K W >319.65N
④误差分析与计算
该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。

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。

由参考文献[12]可知孔销间隙配合的定位误差为：
max min ()/2(25.02124.974)/20.0235dw D d =-=-=△
⑤夹具体设计
夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。

3.2铣槽夹具设计
3.2.1问题的提出
本夹具主要用来粗、精铣此拨叉的槽。

粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求0.110
016mm +，其深度要求为0.1500
8mm +，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。

本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。

同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。

同时应保证加工尺寸精度和表面质量。

3.2.2夹具的设计
①定位基准的选择
在进行铣槽加工工序时，由于257H φ和6012H φ的孔已经加工。

因此工件选择
257H φ的孔一面与两孔作为定位基准。

由一个长销穿在257H φ的孔加上此孔的一面就限制了五个自由度，再在6012H φ的孔中间加上个削边销，就把自由度限制完了。

即是一面两孔定位。

②定位元件及夹紧元件的选择
此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销，所以对他们进行选取。

查参考文献[1]，选用的元件如下图：
图3.4 长圆柱销（GB2203-80 A 型）
图3.5 削边销（GB2203-80 B 型）
夹紧元件选用压板，考虑到工件装夹的方便，此选用转动压板
图3.6 转动压板（GB2176-80）
③铣削力与夹紧力计算
根据参考文献[1]，表2.4—97可查得：
铣削力计算公式为
圆周分力 1.00.650.83
09.8130p f F z F z a a a z d k
ε-=⨯ 查表可得：080d mm = 14Z = 0.054a d m m ε==
0.06/f a m m z = 7p a m m = 1.2Fz k =
代入得 1.00.650.830.89.813070.0641480 1.2
z F -=⨯⨯⨯
⨯⨯⨯⨯ =462.53N 查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为：
/0.3
L z F F = /0.95V z F F = /0.54x z F F = ∴0.30.3462.53138.76L z F F N ==⨯=
0.90.95462.534
3V z F F N ==⨯= 0.530.54462.5324x z F F N ==
⨯= 查参考文献[1]，表5.1-4可知，所需的夹紧力为：/2J FKL fl =
式中：462.53z F F N == L=62.53mm f =1.22
l =34mm 123 1.5 1.21 1.8K K K K ==⨯⨯=
∴/2462.53 1.862.53/2 1.2234627.53J FKL fl N ==⨯⨯⨯⨯=
④定位误差分析
图3.7 转角定位误差示意图
由图可知这时的一面两销定位的转角定位误差为：
1max 1min 2max 2min '
()225.02124.9860.359.971()2127
0.083465dw D d D d arctg L
arctg -+-=±-+-=±⨯≈±=±△ ⑤定向键与对刀装置设计
定向键安装在夹具体底面的槽中，一般使用两个。

其距离应尽可能布置得远些。

通过定向键与铣床工作台T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。

定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。

根据参考文献[1]选用定向键为
图3.8 定向键(GB2207—80)及其与机床连接示意图。