機車車輛制造與修理工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書中南大學(xué)交通運輸工程學(xué)院楊振祥編機車車輛制造與修理工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書一、設(shè)計的目的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工藝學(xué)、進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后所進(jìn)行的又一個教學(xué)環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計來獲得綜合運用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后做好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計在下述各方面得到鍛煉：能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊、工藝路線安排、工藝尺寸確定等基本問題。為畢業(yè)設(shè)計時零件結(jié)構(gòu)工藝性審查打下良好基礎(chǔ)。提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生必須設(shè)計出解決現(xiàn)場生產(chǎn)問題的、簡單可靠的工藝裝備。學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種設(shè)計資料的名稱、出處，能夠做到基本熟練運用。設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計題目一律定為：xx零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計。生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)或大量生產(chǎn)。設(shè)計出所指定零件的工藝卡片一套，含機械加工工藝過程卡片和一兩道機械加工工序卡片。提出所指定工序的工裝設(shè)計任務(wù)書一份；工藝裝備設(shè)計總裝圖一張；課程設(shè)計說明書（工藝設(shè)計和工裝設(shè)計）一份；提交文檔：課程設(shè)計完成時需要提交的清單：一份零件圖；一份毛坯圖；一套工藝卡片（某工序的工序卡加整個零件的工藝卡）；一份工裝設(shè)計任務(wù)書；一份課程設(shè)計說明書（包括工藝和工裝兩部分）一份裝配圖。要求按教學(xué)大綱規(guī)定，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計總學(xué)時數(shù)為2周，進(jìn)度及時間分配如下：①明確機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的任務(wù)與要求，熟悉零件，對零件進(jìn)行工藝分析和審查，占10%；②工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計任務(wù)書的提出，占30%；③工藝裝備設(shè)計，占45%；④撰寫設(shè)計說明書，占15%。圖紙與卡片，需用計算機完成并打印；說明書可以打印，也可以手工書寫；最后，將二者裝訂成冊。設(shè)計內(nèi)容與步驟零件分析零件功能和技術(shù)要求；找出零件上的主要加工表面及其加工要求，分析其加工的難易程度及質(zhì)量保證方法；毛坯確定毛坯的選擇應(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)雜程度、加工表面及非加工表面的技術(shù)要求等幾方面綜合考慮。正確地選擇毛坯的制造方式，可以使得整個工藝過程經(jīng)濟合理，故應(yīng)慎重考慮，在通常情況下，應(yīng)主要以生產(chǎn)性質(zhì)來決定。制訂零件的機械加工工藝路線①制訂工藝路線。在對零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制訂零件的工藝路線和劃分粗精加工階段。對于比較復(fù)雜的零件，可以先考慮幾個加工方案，分析比較后，再從中選擇比較合理的加工方案。②選擇定位基準(zhǔn)，進(jìn)行必要的工序尺寸計算。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇原則合理選定各工序的定位基準(zhǔn)。當(dāng)某工序的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，需對它的工序尺寸進(jìn)行換算。③擇機床、工裝夾具、刃量具。機床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟合理。在成批生產(chǎn)的條件下，一般是采用通用機床和專用工裝夾具。④加工余量及工序間尺寸與公差的確定。根據(jù)工藝路線的安排，要求逐工序逐表面地確定加工余量。其工序間尺寸，按經(jīng)濟精度確定。一個表面的總加工余量，則為該表面各工序間加工余量之和。在本設(shè)計中，各表面的余量與公差，利用查表法直接從“機械制造工藝設(shè)計手冊”中查得。⑤切削用量的確定。在機床、刀具、加工余量等已確定的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生由上述手冊上查得。⑥畫毛坯圖。在加工余量已確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線繪制，零件的實體尺寸用雙點畫線繪制。同時，應(yīng)在圖上標(biāo)出毛坯的尺寸、公差、技術(shù)要求、毛坯制造的分模面、圓角半徑和拔模斜度等。⑦填寫機械加工工藝過程卡片和工序卡片。將前述各項內(nèi)容以及各工序加工簡圖，一并填入規(guī)定的機械加工工藝過程卡片和工序卡片上。卡片格式見附圖。⑴工序簡圖可按比例縮小，并盡量用較少的投影繪出。簡圖中的加工表面用粗實線表示。對定位、夾緊表面應(yīng)以規(guī)定符號標(biāo)明。最后應(yīng)標(biāo)明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。⑵工序簡圖中的定位、夾緊符號應(yīng)符合機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB/Z174-82的規(guī)定，摘要見附錄。工藝裝備設(shè)計任務(wù)書的提出工藝裝備是指夾具、吊具、工件存放裝置、工件輸送裝置及其它工具。為保證工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)，或者是為了提高產(chǎn)量，或者是為了降低成本，再或者為了減輕工人勞動強度，需要設(shè)計相應(yīng)的工藝裝備。工藝裝備的提出用表格的形式下達(dá)。其表格的格式見附錄。工藝裝備設(shè)計按照工藝裝備設(shè)計任務(wù)書提出的要求，進(jìn)行設(shè)計。以下以夾具設(shè)計為例進(jìn)行說明。夾具設(shè)計的具體步驟如下：畫工序圖（用雙點畫線繪制）選擇定位元件，計算定位誤差。所選定位元件的形式和數(shù)量及尺寸大小，應(yīng)根據(jù)工件定位面的類型、須限定的自由度數(shù)目、所要承受外力的大小和相應(yīng)的元件標(biāo)準(zhǔn)來確定。計算夾緊力，設(shè)計夾緊機構(gòu)。根據(jù)外力是否斷續(xù)的情況，來確定實際夾緊力與理論夾緊力之間的安全系數(shù)，通常取1.5～2.5。根據(jù)具體情況，設(shè)計其它部分。對于銑夾具，應(yīng)設(shè)計對刀塊；對于鉆、鏜夾具，應(yīng)設(shè)計導(dǎo)引元件；對于多個不在一個平面上的加工表面，應(yīng)設(shè)計分度裝置。設(shè)計夾具體。夾具體是各部分的支承基礎(chǔ)，也是與機床連接的主體。夾具體與機床的連接，同工件與夾具的連接一樣，也有定位和夾緊的問題。由于夾具在機床上不常拆卸，所以可用找正的方法來定位。夾具裝配圖的繪制。畫夾具裝配圖是夾具設(shè)計過程中的重要一環(huán)。同學(xué)在畫夾具圖時，應(yīng)當(dāng)注意和遵循以下各點：⑴夾具裝配圖應(yīng)按比例繪制，最好按1：1的比例。被加工零件在夾具上的位置，要用雙點畫線表示，夾緊機構(gòu)應(yīng)處于“夾緊”的位置上。⑵夾具圖上的活動部件，應(yīng)該用虛線畫出活動范圍，檢驗其在工作過程中是否會出現(xiàn)干涉和不方便。編寫工裝設(shè)計說明書學(xué)生在完成上述全部工作之后，應(yīng)將前述工作依先后順序編寫設(shè)計說明書一份。設(shè)計成績的考核課程設(shè)計的成績根據(jù)學(xué)生平時工作情況，結(jié)合對零件工藝分析的深入程度、工藝裝備設(shè)計的水平、圖紙與卡片及說明書的質(zhì)與量、獨立思考能力等情況進(jìn)行綜合衡量，最后由課程設(shè)計指導(dǎo)小組教師評定。其成績定為五級：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。五、專用夾具的設(shè)計方法以上各章分別介紹了夾具各組成部分的結(jié)構(gòu)與設(shè)計原理，并通過典型夾具的舉例，進(jìn)一步說明了這些組成部分如何構(gòu)成一個有機的整體夾具。在此基礎(chǔ)上，本章將闡述專用夾具的設(shè)計方法和步驟，著重分析夾具設(shè)計中的幾個主要問題，使讀者掌握專用夾具的設(shè)計方法，具有夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。§5-1專用夾具設(shè)計的基本要求一個優(yōu)良的夾具必須滿足下列基本要求：一、能保證工件的加工要求保證加工質(zhì)量，是必須首先滿足的要求。保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，就在于正確選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件。必要時需進(jìn)行誤差的分析計算。也要注意夾具中其它影響加工質(zhì)量的部件的結(jié)構(gòu)。二、能提高生產(chǎn)率，降低成本應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。同時盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具制造成本。三、操作方便、省力和安全在客觀條件許可且又經(jīng)濟的前提下，盡可能采用氣動、液壓和氣液等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。操作位置應(yīng)正確符合操作工人的操作習(xí)慣，并注意操作安全。四、便于排屑排屑問題是夾具設(shè)計中的一個重要問題。因為切屑積聚在夾具中，會破壞工件正確可靠地定位；切屑帶來的大量熱量會引起熱變形，影響加工質(zhì)量；清掃切屑又要花費一部分輔助時間。切屑積聚嚴(yán)重時，還會損壞刀具或造成工傷事故。五、有良好的工藝性所設(shè)計的夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。初學(xué)者由于缺乏實際經(jīng)驗往往容易忽視這些問題，必須引起注意?！?-2專用夾具的設(shè)計方法和步驟工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，提出了相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，下達(dá)給夾具設(shè)計人員。設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定了定位基準(zhǔn)、夾緊方案及有關(guān)要求與說明、夾具設(shè)計人員根據(jù)任務(wù)書提出的任務(wù)進(jìn)行夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計完成后，須由使用部門和制造夾具部門會簽，才能投入生產(chǎn)制造。在夾具制造過程中，設(shè)計人員要做好現(xiàn)場生產(chǎn)服務(wù)工作，及時解決在制造過程中產(chǎn)生的問題。在夾具正式投入使用前，還須由設(shè)計人員、有關(guān)工藝人員和使用部門人員共同進(jìn)行驗收，確認(rèn)能滿足該工序的加工技術(shù)要求，完成任務(wù)書的規(guī)定任務(wù)，使用操作方便、合理、維修簡單。這時，才可正式交付生產(chǎn)使用?，F(xiàn)將夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法和步驟分述如下：一、明確設(shè)計要求，認(rèn)真調(diào)查研究，收集有關(guān)資料這是具體進(jìn)行設(shè)計前的準(zhǔn)備階段。這時，根據(jù)夾具設(shè)計任務(wù)書的要求認(rèn)真研究并收集下列資料：(1)收集零件工作圖、毛坯圖和工藝規(guī)程等技術(shù)文件；了解本工序的加工技術(shù)要求，定位夾緊方案，毛坯的情況，所用的機床、刀具、輔助工具、檢驗量具、加工余量和切削用量等；(2)了解生產(chǎn)批量和對夾具需用情況，以確定所采用夾具結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟性。若生產(chǎn)批量很大，應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)完善，生產(chǎn)率高；若批量不大，或要應(yīng)付急用，則力求結(jié)構(gòu)簡單可靠，以便迅速制造后交付使用；(3)收集有關(guān)機床方面的資料。了解機床主要技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、安裝夾具的有關(guān)連接部分的尺寸(如工作臺T型槽的尺寸、主軸端部尺寸)等；(4)收集有關(guān)刀具方面的資料。了解刀具的主要結(jié)構(gòu)尺寸、制造精度、主要技術(shù)條件等；(5)收集有關(guān)夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)(國標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo))，典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊，夾具設(shè)計指導(dǎo)資料等；(6)了解有關(guān)本廠制造、使用夾具的情況。如工廠有無壓縮空氣站，以及壓縮空氣的氣壓是多大，本廠制造夾具的能力與經(jīng)驗等；(7)收集國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進(jìn)而又結(jié)合本廠實際情況的合理部分。二、確定夾具的結(jié)構(gòu)方案確定夾具結(jié)構(gòu)方案的主要內(nèi)容為：(1)確定工件的定位方案；(2)確定刀具的對刀或?qū)б绞剑?3)確定工件的夾緊方案；(4)確定夾具其它組成部分(如分度裝置等)的結(jié)構(gòu)型式；(5)確定夾具具體的結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)前面各有關(guān)章節(jié)敘述的設(shè)計原理，進(jìn)行上述這些結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，最后繪出夾具結(jié)構(gòu)草圖，以供討論審查。三、繪制夾具總圖結(jié)構(gòu)方案經(jīng)討論審查后，便可正式繪制夾具總圖?？倛D比例除特殊情況外，一般根據(jù)習(xí)慣均應(yīng)按1:1繪制，以保證良好的直觀性?？倛D上的主觀圖，應(yīng)盡可能選取與操作者正對的位置。繪制總圖的順序大體如下：先用紅色鉛筆的細(xì)實線或黑色鉛筆的雙點劃線，畫出工件的外形輪廓和主要表面。此處的主要表面是指：定位基面、夾緊表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量，可用網(wǎng)紋線或粗線表示?？倛D上的工件是一個假想透明體，因此它不影響夾具元件的繪制。然后按定位元件、對刀-導(dǎo)引元件、夾緊機構(gòu)、力源裝置等順序，依次畫出各自的具體結(jié)構(gòu)，最后畫夾具體?？倛D上視圖的配置和選擇，應(yīng)能完整地表達(dá)出整個夾具的各部分結(jié)構(gòu)。在總圖夾具體的顯眼處，尚應(yīng)畫出“”標(biāo)記，以表示在該處刻寫夾具編號。至此，夾具總體設(shè)計已經(jīng)完成。圖5-1便是主要設(shè)計過程的示例。夾具結(jié)構(gòu)總體設(shè)計的主要過程零件圖零件工藝過程根據(jù)零件圖和工藝過程確定工件定位夾緊方案工序5根據(jù)定位夾緊方案設(shè)計夾具總體結(jié)構(gòu)1.布置定位元件1.布置定位元件(適當(dāng)縮小視圖間距，以節(jié)省篇幅)2.布置導(dǎo)引元件(適當(dāng)縮小視圖間距，以節(jié)省篇幅)3.布置夾緊裝置

4.設(shè)計夾具體，完成夾具總圖圖5-1夾具結(jié)構(gòu)總體設(shè)計的主要過程四、標(biāo)注總圖上各部分尺寸和技術(shù)條件有關(guān)內(nèi)容，將在下面專門闡述。五、編寫零件明細(xì)表六、繪制夾具零件圖主要是繪制夾具上專用零件的工作圖。§5-3夾具總圖上尺寸、公差配合和技術(shù)條件的標(biāo)注一、夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸在夾具總圖上，應(yīng)標(biāo)注下列五類尺寸(見圖8-1中的夾具總圖)。1.外形輪廓尺寸(圖上的A類尺寸)一般是指夾具的最大外形輪廓尺寸。特別是當(dāng)夾具結(jié)構(gòu)中有可動部分時，應(yīng)包括可動部分處于極限位置時在空間所占尺寸。例如，夾具上有超出夾具體外的旋轉(zhuǎn)部分時，應(yīng)注出最大旋轉(zhuǎn)半徑；有升降部分時，應(yīng)注出最高和最低位置。由此可見，標(biāo)出夾具最大外形輪廓尺寸，就能知道夾具在空間實際所占的地位和可能活動的范圍，從而可以校核所設(shè)計的夾具是否會與機床和刀具發(fā)生干涉。2.工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸(圖上的B類尺寸)這一尺寸通常是指包容定位副間的配合尺寸。例如，工件以孔在心軸或定位銷上定位時，工件孔與上述定位元件間必須按一定的精度配合，方能滿足工件的加工技術(shù)要求。這時不僅要標(biāo)出名義尺寸，而且還要標(biāo)注精度等級和配合類別。3.夾具與刀具的聯(lián)系尺寸(圖上的C類尺寸)這類尺寸是用來確定夾具上對刀-導(dǎo)引元件的位置的。對于銑刨夾具而言，若設(shè)有對刀元件，這類尺寸就是指對刀元件與定位元件間的位置尺寸；對于鉆鏜夾具來說，便是指鉆(鏜)套與定位元件間的位置尺寸[一般只需標(biāo)出其中一個鉆(鏜)套與定位元件的位置尺寸即可]，鉆(鏜)套之間的位置尺寸，以及鉆(鏜)套與刀具導(dǎo)向部分的配合尺寸。4.夾具與機床連接部分的尺寸這類尺寸表示夾具如何與機床有關(guān)部分連接，從而確定夾具在機床上的正確位置。對于車床、圓磨床夾具，主要是指夾具與機床主軸端的連接尺寸；對于銑刨夾具，則是指夾具上的定位鍵與U型槽和機床工作臺上的T型槽的配合尺寸。標(biāo)注尺寸時，還常以夾具上的定位元件作為相互位置尺寸的基準(zhǔn)。5.其它裝配尺寸(圖上的E類尺寸)這類尺寸屬于夾具內(nèi)部的配合尺寸。它們和工件、刀具、機床無關(guān)。主要是為了保證夾具裝配后能滿足規(guī)定的使用要求而標(biāo)注的。二、夾具總圖上公差配合的制訂夾具公差又可分為與工件加工尺寸直接有關(guān)的和與工件加工尺寸無直接關(guān)系的兩類。屬于前者的，如夾具上定位元件之間、對刀-導(dǎo)引元件之間等有關(guān)尺寸公差。它們直接與工件上相應(yīng)的加工尺寸公差發(fā)生聯(lián)系，因而須按工件加工尺寸公差來決定。屬于后者的，如定位元件與夾具體的配合尺寸公差，夾緊裝置各組成零件間的配合尺寸公差等。它們大都屬夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合尺寸的公差，主要根據(jù)零件的功用和裝配要求，按一般公差與配合的制訂原則來決定。下面就分別敘述這兩類公差的制訂原則：1.與工件加工尺寸直接有關(guān)的夾具公差夾具的制造誤差，直接影響工件的加工精度和夾具的使用壽命。所以，必須制訂出合理的公差配合，把夾具制造誤差控制在一定范圍內(nèi)。這可用下面不等式來表示： ≤ (8-1)式中——夾具的制造公差；——工件的加工允差；——其它影響工件加工精度的工藝系統(tǒng)誤差總和(除了夾具制造誤差與夾具磨損影響外)；——因夾具磨損所引起的加工誤差。從上式可知，當(dāng)與一定時，若愈大，則必愈小，即夾具使用壽命愈短。反之，若愈小，則雖增大，但對夾具制造要求高了，勢必增加夾具制造周期與制造費用。由于目前誤差分析計算方法還不成熟，在實際生產(chǎn)中，還不能直接按上面的不等式關(guān)系來計算，而通常根據(jù)實踐中累積的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定。一般取工件加工尺寸公差的作為夾具有關(guān)尺寸的公差。具體選用時，要結(jié)合工件的加工精度要求、生產(chǎn)批量的大小、工廠在夾具制造方面的生產(chǎn)技術(shù)水平等因素，進(jìn)行全面綜合考慮。一般可按下列幾點原則來選?。?1)在夾具的制造精度能經(jīng)濟地達(dá)到的前提下，盡可能減小，增大，以延長夾具使用壽命。(2)在夾具的制造精度不能經(jīng)濟地達(dá)到，甚至發(fā)生困難的情況下，則應(yīng)適當(dāng)放大，減小。(3)若生產(chǎn)批量很大，為了保證夾具的使用壽命，可適當(dāng)減小，增大，雖然使制造費用略有增加，但總起來看，往往還會是經(jīng)濟的。若生產(chǎn)批量很小，夾具的使用壽命問題不突出，則可適當(dāng)增大，減小，以便于制造。制訂上述夾具公差時，還須注意下列幾個問題：(1)若沒有特殊的情況，一般都應(yīng)以工件的平均尺寸作為夾具相應(yīng)尺寸的基本尺寸。在夾具總圖上標(biāo)注這類尺寸公差時，一律采用雙向?qū)ΨQ分布公差制。否則，便不能保證工件加工尺寸精度。圖8-2所示是銑一工件上的平面A時，以底面B為定位基準(zhǔn)，而在夾具支承板上定位。要求保持工件的加工尺寸為。這時采用對刀塊和塞尺(塞尺厚度尺寸為3mm)來對刀，以保證上述加工要求。為此，在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注：從支承板到對刀塊之間的相應(yīng)尺寸H。這一尺寸是直接影響工件的加工尺寸的，因此，這一尺寸的公差和工件加工尺寸的公差有關(guān)。如果按夾具尺寸公差取為工件加工尺寸公差的，則扣除塞尺厚度尺寸后，似乎此相應(yīng)尺寸應(yīng)標(biāo)注成： 但對刀塊到支承板之間的這一尺寸若按上述所注尺寸公差去制造、裝配和調(diào)整，那將必然造成工件超差而報廢。因為如些對刀的結(jié)果，就有可能使工件實際所得的最小加工尺寸為：180-0.05或179.95，而工件所允許的最小極限尺寸為：180.00，所以這樣就超差了。由此可知，絕對不能按工件圖紙上所標(biāo)注的單向制成加工公差的基本尺寸作為夾具上相應(yīng)尺寸的基本尺寸，而必須把工件的單向制尺寸公差換算成雙向?qū)ΨQ分布制的尺寸公差，然后取此換算后的基本尺寸作為夾具上相應(yīng)尺寸的基本尺寸，再按加工尺寸公差的作為夾具的制造公差。在本例中，工件尺寸公差按雙向?qū)ΨQ分布應(yīng)為：180.05±0.05；夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸H則應(yīng)為： 圖5-2按工件加工尺寸公差確定圖5-3單向不對稱分布和雙向?qū)ΨQ分布的

夾具尺寸公差的示例基本尺寸、極限偏差以差公差的對照和換算將單向不對稱分布的尺寸公差，換算成雙向?qū)ΨQ分布的尺寸公差，可按圖8-3來計算， 換算后的尺寸與公差為：式中——雙向?qū)ΨQ分布公差制中的基本尺寸；A——單向不對稱分布公差制中的基本尺寸；——單向不對稱分布公差制中的上偏差；——單向不對稱分布公差制中的下偏差；——單向不對稱分布公差制中的公差；——雙向?qū)ΨQ分布公差制中的上、下偏差。按本例計算如下：(a)不合理(b)合理圖5-4不按工序尺寸設(shè)計定位元件尺寸致使工件裝不進(jìn)原來尺寸與公差，經(jīng)換算后為：180.05180.05±0.05(2)要用工件上相應(yīng)的工序尺寸，作為夾具的基本尺寸，而不一定是零件圖上的最后尺寸。圖8-4便是一例。由于設(shè)計時疏忽，對定位銷未按工件孔的工序尺寸φ39.8H7來設(shè)計，而是按該孔的最終尺寸φ40H7進(jìn)行了設(shè)計。因而φ39.8H7孔無法裝入φ40f7的定位銷。顯然應(yīng)該將φ40f7尺寸改為φ39.8f7方為合理。(3)若定位孔或定位外圓不是基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)軸，則確定定位心軸或定位套的尺寸公差時，應(yīng)注意要保證其配合的性質(zhì)。圖5-5按保證過盈配合心軸的配合性質(zhì)計算定位元件尺寸公差例如圖5-5(a)所示，工件定位孔為φ40H7，則設(shè)計過盈配合心軸就可直接取為φ40r6，這樣相應(yīng)配合的公差為φ40。最大過盈量為-0.050mm，最小過盈量為-0.009mm，如圖8-5(b)所示。今若工件定位孔為φ40F7，則確定過盈配合心軸的配合尺寸與公差，就不能直接取φ40r6。因為這樣還可能有0.050-0.034=0.016mm的配合間隙，完全破壞了過盈配合心軸的配合特性。若又隨便按孔最大極限尺寸取極限偏差為r6即φ，則其最大過盈量為φ40.025-(φ40.05+0.050)=-0.075mm，最小過盈量為φ40.025-(φ40.05+0.034)=-0.034mm。又和原配合性質(zhì)不符，配合過盈量過大。這時，就應(yīng)該按圖(c)所示來設(shè)計，從保證最大配合過盈量為-0.050mm出發(fā)，計算出心軸最大極限尺寸為φ40.025+0.050=φ40.075。再按6級精度的制造公差(為0.016)決定最小極限尺寸為φ40.075-0.016=φ40.059。因此，心軸的尺寸為φ40mm。驗算其最小過盈量為φ40.050-φ40.059=-0.009mm，也與要求相符。2.與工件加工尺寸公差無直接關(guān)系的夾具公差這類公差的制訂，應(yīng)按其在夾具中的功用和裝配要求來選用。種類很多，大致可歸納為下列四種情況：(1)導(dǎo)引元件與刀具的配合。這部分已在鉆套和鏜套的章節(jié)中作了介紹，可參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用；(2)有相對運動而無導(dǎo)向作用的元件間的配合。如鉸鏈壓板的鉸鏈部分，即屬于這類配合，一般常取、；(3)配合件間有導(dǎo)向要求，但精度較低時，常用；(4)固定不動的元件間配合。若不另用緊固件固定，常采用、、、等。若另用緊固件固定，常采用、、、等。以上是一般的選用范圍，供參考。詳細(xì)的內(nèi)容，在設(shè)計時可參閱有關(guān)設(shè)計資料。三、夾具總圖上技術(shù)條件的制訂夾具設(shè)計中，除了規(guī)定有關(guān)尺寸精度外，還要制訂各有關(guān)元件之間，各元件的有關(guān)表面之間的相互位置精度，以保證整個夾具的工作精度。這些相互位置精度要求，常常用文字或符號來表示，習(xí)慣上就統(tǒng)稱之為技術(shù)條件。一般夾具的技術(shù)條件中，大致可歸納為下面幾個方面：1.定位元件之間或定位元件對夾具體底面之間的相互位置要求圖5-6表示套類零件在車床夾具上車外圓。工件以內(nèi)孔在車床夾具的長心軸上定位，并且以其一端面靠住夾具上的支承環(huán)作軸向定位。加工時要求保持內(nèi)外圓同軸線。假定這一車床夾具是以錐面A與車床主軸端的錐面作定心配合，那么，為了要保持工件車外圓時與其內(nèi)孔同軸，這時錐面A顯然應(yīng)與其心軸中心線O-O保持同軸，而且為使夾具與主軸端連接可靠起見，心軸中心O-O還應(yīng)與夾具安裝面B保持垂直，為此，在其總圖技術(shù)條件中，便須注出上述同軸度和垂直度的要求。(a)利用機床主軸端錐面定心(b)利用夾具體上找正基面定心圖5-6車床夾具中定位元件的位置要求1—車床主軸端；2—工件。有時，車床夾具不一定利用主軸端的錐面定心，而是利用圖5-6(b)所示的專門設(shè)計的找正環(huán)槽來定心。此時須注出長心軸中心線O-O對此找正環(huán)槽的同軸度要求。2.定位元件與連接元件(或找正基面)間的相互位置要求夾具在機床上的正確位置，是借連接元件(或找正基面)來保證的，而工件的正確加工位置，又是靠夾具上的定位元件來保證的。因此，工件在機床上的最終位置，實際上是由定位元件和連接元件間的相互位置來確定的。故夾具上定位元件與連接元件之間，必須有一定的相互位置要求。圖5-7是表示在一銑床夾具中銑軸端通槽。加工時要求保證此槽與軸的中心線對稱。為此，這時供軸定位用的V形塊的中心線O-O，必須與夾具體底面定位鍵的側(cè)面J保持平行。否則，就無法保證工件的上述加工要求。因此，在夾具總圖的技術(shù)條件中，必須注出V形塊中心線與定位鍵面J的平行度要求。實際測量時，可用檢驗心棒放在V形塊上，用千分表來檢查心棒側(cè)母線與J面的平行度。M向視圖(去掉夾緊部分)圖5-7定位元件、對刀導(dǎo)引元件與連接元件間的相互位置要求圖5-8是加工車床主軸箱上孔系的鏜模。工件用其底面上的山形導(dǎo)軌面和平導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)，在鏜模的相應(yīng)定位元件上定位。為了保證孔位置正確，并使孔的中心線與山形導(dǎo)軌面平行，要求夾具上的山形定位元件必須與鏜模底座上的找正基面保持平行(因為鏜套軸線也與山形定位元件保持平行)，否則便達(dá)不到工件所提出的上述加工要求。為此，在夾具總圖的技術(shù)條件中，應(yīng)提出定位元件與找正基面間的相互位置精度。3.對刀元件與連接元件(或找正基面)間的相互位置要求此處仍以圖5-7為例來說明。在銑槽時，一般常用對刀塊來確定銑刀相對工件的正確位置。如前所述，定位元件相對連接元件已保持相互位置要求，因此工件相對于機床的最終位置實際上是由夾具的連接元件所確定。故用對刀塊來確定銑刀相對工件的正確位置時，必須使對刀塊與連接元件之間保持一定的相互位置要求。在此例中，如圖5-7所示，須保持對刀塊上的C面與夾具體的定位鍵槽側(cè)面J平行，否則，仍然無法保持工件上被銑槽對于其外圓軸線的對稱度要求。4.定位元件與導(dǎo)引元件間的相互位置要求鉆圖5-9所示工件上的孔D，要求所鉆孔的軸線與其定位基面A垂直。為此，鉆模板上鉆套的軸線必須與定位元件的工作表面垂直。此外，還必須同時保證定位元件工作表面與夾具體底面平行。只有保持夾具的上述這兩個技術(shù)條件，才能滿足工件所提出的垂直度要求。圖5-8定位元件與找正基面圖5-9定位元件與導(dǎo)引元件間的相互位置要求間的相互位置要求有時為了保證操作能正常而安全地進(jìn)行，在夾具總圖中，必須規(guī)定相應(yīng)的技術(shù)條件。例如有些鉆孔工序，雖然未明確提出孔的軸線對其定位基準(zhǔn)的垂直度要求，但是為了保證鉆頭能正常鉆削，不致于因鉆套軸線與鉆模底面不垂直而發(fā)生鉆頭蹩住現(xiàn)象，在鉆?？倛D上仍需視具體情況而規(guī)定鉆套軸線與鉆模底面的垂直度要求。一般規(guī)定此垂直度為100:0.05(mm)。以上歸納的四類技術(shù)條件，都是為保證工件相應(yīng)的加工技術(shù)要求所必需的，而且這也是使用車間在驗收和定期檢修夾具工作精度的依據(jù)。必須根據(jù)具體情況把它們標(biāo)注在夾具總圖上。凡與工件加工技術(shù)條件直接有關(guān)者，其位置誤差數(shù)值同樣可按工件加工技術(shù)條件所規(guī)定數(shù)值的選??；若與工件加工技術(shù)條件無直接關(guān)系時，則可參考下列數(shù)據(jù)酌情選用；(1)同一平面上的支承釘或支承板的等高允差，一般不大于0.02mm；(2)定位元件工作表面對定位鍵槽側(cè)面的平行度或垂直度，一般不大于100:0.02(mm)；(3)定位元件工作表面對夾具底面的平行度或垂直度，一般不大于100:0.02(mm)；(4)鉆套軸線對夾具體底面的垂直度不大于100:0.05(mm)；(5)鏜模前后鏜套的同軸度不大于0.02mm；(6)對刀塊工作表面對定位元件工作表面的平行度或垂直度不大于100:0.03(mm)；(7)對刀塊工作表面對定位鍵槽側(cè)面的平行度或垂直度不大于100:0.03(mm)；(8)車磨夾具的找正基面對其回轉(zhuǎn)中心的徑向跳動不大于0.02mm?！?-4夾具總體設(shè)計中須注意的幾個問題在夾具總圖繪制過程中，除了要標(biāo)注尺寸公差和技術(shù)條件外，還必須注意總體結(jié)構(gòu)是否合理，是否能滿足夾具工作的需要。下面舉幾個常見的例子來說明。一、防止工件誤裝圖5-10防止工件誤裝1-圓柱定位銷；2-定位大孔；

3-菱形定位銷；4-定位小孔；

5-非定位孔；6-擋銷。圖5-10表示工件以大孔2和小孔4分別在圓銷1和菱邊銷3上定位。為了保證加工精度，定位孔已經(jīng)過較精確的加工。該工件另一旁還有一孔5，其直徑大小和距大孔的孔心距都和孔3相同。因此，操作者往往容易誤裝，把工件以大孔2和小孔5來定位，使工件轉(zhuǎn)了180°。這樣加工會出廢品，造成質(zhì)量事故。在總體設(shè)計時，要根據(jù)工件形狀的特點，采取措施，防止誤裝。圖中就是在旁邊增加一個銷子6，它與工件外形斜面有足夠間隙，不會影響工件正確安裝。若工件轉(zhuǎn)180°時，則因右邊長方形外形被銷子擋住，無法裝入，就可及時發(fā)現(xiàn)錯誤，加以糾正。有一些蓋板、箱體、底座等零件，常利用其現(xiàn)有的一組緊固螺孔中的二個(一般是相距最遠(yuǎn)的二個)來作為定位孔。對此兩孔必須進(jìn)行較精確的加工。此時，常會有發(fā)生誤裝的可能，設(shè)計時，要根據(jù)工件的特征，增加防止誤裝的標(biāo)志。二、注意檢查運動零部件是否會受到妨礙，是否能達(dá)到預(yù)期的運動要求圖5-11表示由于沒有給搖臂1的端部在2的槽內(nèi)留出足夠的間隙，使搖臂1不能由圖示的位置再繼續(xù)按箭頭方向運動。圖5-12鉸鏈壓板裝置的運動圖圖5-12是一鉸鏈壓板夾緊裝置。杠桿5向上運動，推動鉸鏈機構(gòu)，使壓板把工件壓緊，如圖實線所示。當(dāng)5下降時，使壓板松開退出，便于裝卸工件，如圖虛線所示。只有畫出了虛線的退出位置后，才會發(fā)現(xiàn)，連桿A和連桿B，需要切去一個斜角。這樣，當(dāng)它們到達(dá)A’和B’位置時，不致與相連接的壓板和杠桿發(fā)生干涉。圖5-11沒有考慮足夠的間隙，

影響搖臂運動三、頂出工件的裝置因工件重量較重或冷卻液影響，使得不易抓住工件，或冷卻液產(chǎn)生一種吸住作用，使取出工件困難。這時，就應(yīng)設(shè)置頂出工件裝置，把工件預(yù)起，便于取出或移走。圖5-13是頂出裝置的二個例子。圖(a)中，1是工件，在夾具體的定位孔2中定位。夾緊力J把工件保持在正確的位置上。當(dāng)夾緊機構(gòu)放松后，頂銷3在彈簧4的作用下，把工件頂起，便于取出。設(shè)計時，彈簧力P應(yīng)比夾緊力要小。1-工件；1-工件；2-定位孔；3-頂銷；4-彈簧。1-工件；2-夾具件；3-頂銷；4-杠桿。圖5-13頂出工件的裝置圖(b)是杠桿頂出機構(gòu)。工件1在夾具體2中定位。夾緊放松后，按下杠桿4，通過頂銷3把工件抬起。在設(shè)計這類裝置時，要注意二點：(1)頂銷的行程要有限位機構(gòu)控制工件抬起的距離。圖(a)中頂銷3由其凸肩來限位；圖(b)中杠桿行程受夾具體底面的限制。(2)夾緊元件要移開或讓開足夠的距離，使工件能被頂起不受阻礙。四、要考慮毛坯的制造誤差，避免工件裝不進(jìn)或夾不牢圖5-14的工件中，以底面和內(nèi)孔定位，在一翻轉(zhuǎn)式鉆模中鉆孔。工件與夾具體之間的間隙留得太小(見圖a)，沒有考慮夾具體鑄造后，不加工的內(nèi)壁畫上將留下拔模斜度，結(jié)果夾具體的實際形狀和尺寸如圖(b)所示。B＜A，因而造成工件無法裝入。(a)(b)圖5-14因未考慮鑄造成的毛坯誤差，圖5-15毛坯自由尺寸變動

致使工件裝不進(jìn)較大使工件夾不緊—工件與夾具體間的規(guī)定間隙1-支座；2-鉸鏈壓板；3-浮動壓塊圖5-15中的工件受壓面是未經(jīng)加工的毛面，因而位置變動很大，設(shè)計圖示的鉸鏈壓板時，沒有足夠估計到毛面的位置變動情況，致使鉸鏈壓板2和支座1已經(jīng)相碰，但浮動壓塊有時還會壓不緊工件。§5-5夾具結(jié)構(gòu)的工藝性夾具制造屬于單件生產(chǎn)性質(zhì)，而其制造精度又比產(chǎn)品零件高。由于夾具制造具有這樣的特點，所以一般都用調(diào)正、修配、裝配后組合加工、或總裝后在使用機床上就地進(jìn)行最終加工等方法，來保證夾具的工作精度。在設(shè)計夾具時，必須明確夾具制造的這一工藝特點，方能在結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸標(biāo)注、技術(shù)條件制訂等方面，充分保證所設(shè)計的夾具結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性。否則，常會給夾具制造、檢驗、裝配、維修帶來困難，甚至無法達(dá)到設(shè)計所規(guī)定的夾具工作精度要求。初學(xué)者對此常易疏忽，因此這里專列一節(jié)來討論夾具結(jié)構(gòu)的工藝性問題。評定夾具結(jié)構(gòu)的工藝性好壞，主要是看這種結(jié)構(gòu)在單件或小批的生產(chǎn)條件下，其制造、檢測、裝配、調(diào)試、維修所花費的勞動量是否最少而制造費用又是否最低。為了保證所設(shè)計的夾具結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性，應(yīng)該做到以下各點：(1)在整個夾具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和專用件的構(gòu)成比中，應(yīng)使專用件所占比例最小。減少專用件，廣泛采用各種標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，就意味著大大減小整個夾具的制造勞動量和制造費用；(2)夾具中各種專用零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)易于制造、測量、裝配和調(diào)試；(3)夾具的維護和修理應(yīng)方便。

中南大學(xué)《制造與修理工藝》課程設(shè)計說明書題目：設(shè)計“萬向節(jié)滑動叉”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備(年產(chǎn)量為4000件)課程設(shè)計內(nèi)容：1.零件圖1張2.毛坯圖 1張3.機械加工工藝規(guī)程 1套4.夾具設(shè)計任務(wù)書 1張5.夾具設(shè)計裝配圖 1張6.課程設(shè)計說明書 1份 班級：____________ 姓名：____________學(xué)號：____________年月日

序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。一、零件的分析(一)零件的作用題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉，它位于傳動軸的端部。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有二個φmm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件φ65mm外圓內(nèi)為φ50mm花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動力之用。(二)零件的工藝分析萬向節(jié)滑動叉這個零件從第47頁零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這個組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下：1.以Φ39mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：二個Φ39mm的孔及其倒角，尺寸為118mm的與二個孔Φ39mm相垂直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。其中，主要加工表面為Φ39mm的二個孔，這是用來裝配滾針軸承以便安裝十字軸的。2.以Φ50mm花鍵孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：Φ50mm十六齒方齒花鍵孔，Φ55mm階梯孔，以及Φ65mm的外圓表面和M60×1的外螺紋表面。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：(1)Φ50mm花鍵孔與Φ39mm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.20；(2)Φ39mm二孔外端面對Φ39mm孔垂直度公差為0.1mm；(3)Φ50mm花鍵槽寬中心線與Φ39mm中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為2°。由以上分析可知，對于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并且保證它的之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計(一)確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，考慮到汽車在運行中經(jīng)常加速及正、反向行駛，故零件在工作過程中經(jīng)常承受交變及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000件，已達(dá)成批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。(二)基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)的選擇：對像萬向節(jié)滑動叉這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對本零件來說，如果以Φ65mm外圓(或Φ6mm外圓)表面做基準(zhǔn)(四點定位)，則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))，現(xiàn)選取叉部二個Φ39mm孔的不加外輪廓表面做為粗基準(zhǔn)，利用一組共二個短V形塊支承這二個Φ39mm的外輪廓做主要定位面，以消除xy四個個不定度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在Φ65mm外圓柱面上，用以消除z二個不定度，達(dá)到完全定位。對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。(三)制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序Ⅰ車外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M60×1mm工序Ⅱ兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔Φ43mm，鏜止口Φ55mm。工序Ⅲ倒角5×60°。工序Ⅳ鉆Z1/8’’底孔。工序Ⅴ拉花鍵孔。工序Ⅵ粗銑Φ39mm二孔端面。工序Ⅶ精銑Φ39mm二孔端面。工序Ⅷ鉆、擴、粗鉸、精鉸二個Φ39mm孔至圖紙尺寸并锪倒角2×45°。工序Ⅸ鉆M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120°。工序Ⅹ攻螺紋M8mm，Z1/8’’。工序Ⅺ沖箭頭。2.工藝路線方案二工序Ⅰ粗銑Φ39mm二孔端面。工序Ⅱ粗銑Φ39mm二孔端面。工序Ⅲ鉆Φ39mm二孔(不到尺寸)。工序Ⅳ鏜Φ39mm二孔(不到尺寸)。工序Ⅴ精鏜Φ39mm二孔，倒角2×45°。工序Ⅵ車外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M60×1mm。工序Ⅶ鉆、鏜孔Φ43mm，并鏜止口Φ55mm。工序Ⅷ倒角5×60°。工序Ⅸ鉆Z1/8’’底孔。工序Ⅹ拉花鍵孔。工序Ⅺ鉆M8mm螺紋的底孔Φ6.7mm孔，倒角120°。工序Ⅶ攻螺紋M8mm，Z1/8’’。工序Ⅷ沖箭頭。工序Ⅸ檢查。3.工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以花鍵孔為中心的一組表面，然后以此為基面加工Φ39mm二孔；而方案二則與此相反，先是加工Φ39mm孔，然后再以此二孔為基準(zhǔn)加工花鍵孔及其外表面。兩相比較，可以看出，先加工花鍵孔后再以花鍵孔定位加工Φ39mm兩孔，這時的位置精度較易保證，并且定位及裝夾等都比較方便。但方案一中的工序Ⅷ雖然代替了方案二中的工序ⅢⅣ，減少了裝夾次數(shù)，但在一道工序中要完成這么多工作，除了可以選用專門設(shè)計的組合機床(但在成批生產(chǎn)時，在能保證工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機床)以外，只能選用六角車床，利用六角頭進(jìn)行加工。而六角車床目前大多適用于粗加工，用來在此處加工Φ39mm二孔是不合適的，因此決定將方案二中的工序ⅢⅣⅤ移入方案一，改為二道工序加工，具體工藝過程如下：工序Ⅰ車外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M60×1mm。粗基準(zhǔn)的選擇如前所述。工序Ⅱ二次鉆孔并擴鉆花鍵底孔Φ43mm，鏜止口Φ55mm，以Φ62mm外圓為定位基準(zhǔn)。工序Ⅲ倒角5×60°。工序Ⅳ鉆Z1/8’’錐螺紋底孔。工序Ⅴ拉花鍵。工序Ⅵ粗銑Φ39mm二孔端面，以花鍵孔及其端面為基準(zhǔn)。工序Ⅶ精銑Φ39mm二孔端面。工序Ⅷ鉆孔二次并擴孔Φ39mm。工序Ⅸ粗鏜并精鏜Φ39mm二孔，倒角2×45°，以上工序Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ的定位基準(zhǔn)均與工序Ⅵ相同。工序Ⅹ鉆M8mm螺紋底孔，倒角120°。工序Ⅺ攻絲M8mm，Z1/8’’。工序Ⅻ沖箭頭。工序XIII檢查。以上加工方案大致看來還是合理的，但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表面在Φ39mm兩個孔及其端面加工要求上。圖紙規(guī)定：Φ39mm二孔中心線應(yīng)與Φ55mm花鍵孔垂直，垂直度公差為100：0.20；Φ39mm二孔與其外端面應(yīng)垂直，垂直度公差為0.1mm。由此可以看出：因為Φ39mm二孔的中心線要求與Φ55mm花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量Φ39mm孔時應(yīng)以花鍵孔為基準(zhǔn)。這樣做，能保證設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合，在上述工藝路線制訂中也是這樣做了的。同理，Φ39mm二孔與其外端面的垂直度(0.1mm)的技術(shù)要求在加工與測量時也應(yīng)遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中卻沒有這樣做：Φ39mm孔加工時，以Φ55mm花鍵孔定位(這是正確的)；而Φ39mm孔的外端面加工時，也是以Φ55mm花鍵孔定位。這樣做，從裝夾上看似乎比較方便，但卻違反了基準(zhǔn)重合的原則，造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說，當(dāng)Φ39mm二孔的外端面以花鍵孔為基準(zhǔn)加工時，如果兩個端面與花鍵孔中心線已保證絕對平行的話(這是很難的)，那么由于Φ39mm二孔中心線與花鍵孔仍有100：0.20的垂直度公差，則Φ39mm孔與其外端面的垂直度誤差就會很大，甚至?xí)斐沙疃鴪髲U，這就是由于基準(zhǔn)不重合而造成的惡果。為了解決這個問題，原有有加工路線可仍大致保持不變，只是在Φ39mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：以Φ39mm孔為基準(zhǔn)，磨Φ39mm二孔外端面。這樣做，可以修正由于基準(zhǔn)不重合造成的加工誤差，同時也照顧了原有的加工路線中裝夾較方便的特點。因此，最后的加工路線確定如下：工序Ⅰ車端面及外圓Φ62mm，Φ60mm并車螺紋M60×1。以兩個叉耳外外輪廓及Φ65mm外圓為粗基準(zhǔn)，選用C620-1普通車床并加專用夾具。工序Ⅱ鉆、擴花鍵底孔Φ43mm，并鏜止口孔Φ55mm。以Φ62mm外圓為基準(zhǔn)，選用C365L六角車床。工序Ⅲ內(nèi)花鍵孔5×60°倒角。選用C620-1車床加專用夾具。工序Ⅳ鉆錐螺紋Z1/8’’底孔。選用Z525立式鉆床及專用鉆模。這里安排鉆Z1/8’’底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時為消除回轉(zhuǎn)自由度而設(shè)置的一個定位基準(zhǔn)。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉部外輪廓消除回轉(zhuǎn)自由度。工序Ⅴ拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)底孔、Φ55mm端面及Z1/8’’錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。工序Ⅵ粗銑Φ39mm二孔端面，以花鍵孔定位，選用Z535立式鉆床加工。工序Ⅶ鉆、擴Φ39mm二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z535立式鉆床加工。工序Ⅷ粗、精鏜Φ39mm二孔。選用T740型臥式金剛鏜床及專用夾具加工，以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。工序Ⅸ磨Φ39mm二孔端面，保證尺寸118mm，以Φ39mm孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。工序Ⅹ鉆叉部四個M8mm螺紋底孔并倒角。選用Z4112-2臺式鉆床及專用夾具加工，以花鍵孔及Φ39mm孔定位。工序Ⅺ攻螺紋4～M8mm及Z1/8’’。工序Ⅻ沖箭頭。工序XIII終檢。以上工藝過程詳見本指導(dǎo)書第34頁～第46頁機械加工工序卡片。(四)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“萬向節(jié)滑動叉”零件材料為45鋼，硬度HB207～241，毛坯重量約為6kg，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。采用在鍛錘上合模模鍛毛坯，3級精度組(成批生產(chǎn))。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面(Φ62mm及M60×1mm)考慮其加工長度為90mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表面直徑為Φ65mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為Φ65mm。Φ62mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度要求為RZ200(相當(dāng)于1)，只要求粗加工，此時直徑余量2Z=3mm已能滿足加工要求。2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量(M60×1mm端面)長度余量及公差取2.5mm[見“機械制造工藝設(shè)計手冊”(以下均簡稱“手冊”)表1-52]。模鍛斜度為7°(圖紙要求)3.兩內(nèi)孔Φ39mm(叉部)毛坯為實心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT7～I(xiàn)T8之間，參照“手冊”表1-29及表1-34確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ25mm二次鉆孔：Φ37mm 2Z=12mm擴鉆：Φ38.7mm 2Z=1.7mm精鏜：Φ38.9mm 2Z=0.2mm細(xì)鏜：Φ39mm 2Z=0.1mm4.花鍵孔(16-Φ50mm×Φ43×5)要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。內(nèi)孔Φ43mm(“手冊”表1-29)鉆孔：Φ25mm 二次鉆孔：Φ41mm 2Z=16mm擴鉆：Φ43mm 2Z=2mm拉花鍵孔(16-Φ50×Φ43×5)花鍵孔要求外徑定心，花鍵內(nèi)徑拉削時的加工余量為孔的公差T=E=0.17mm。5.Φ39mm二孔的外端面(加工余量的計算長度為118mm)按計算法確定加工余量，參考表1-54實例進(jìn)行計算。(1)模鍛毛坯余量不平度：Rz=240、缺陷層：T缺=250(表1-5)空間偏差：毛=1700(表1-6)模鍛毛坯公差：T=2200(表1-52，按鍛件寬度b=118mm查得的寬度公差)模鍛斜度：7°(圖紙要求)(2)粗銑余量加工精度：IT12、公差T=0.35mm=350(表1-12杠桿類零件)加工表面粗糙度：Ra6.3(4)(表1-12杠桿類零件)剩余空間偏差：剩(表1-6)剩=K精毛=0.06×1700=102()式中K精——精度提高系數(shù)0.06(表1-22)；毛=模鍛毛坯的空間偏差1700，見前。定位誤差：按零件允許的角度公差2°計算：=端面尺寸×sin2°=53×sin2°=1.849(mm)不平度：Rz=30(表1-12)缺陷層：T缺=50(表1-12)(3)磨兩端面余量加工精度及表面粗糙度：要求達(dá)到Ra1.6(相當(dāng)于舊表面光潔度標(biāo)準(zhǔn)6)，公差T=0.07mm，見圖紙要求。不平度：Rz=10(表1-12)缺陷層：T缺=20(表1-12)剩余空間偏差精剩=K剩=0.04×102=4.08()式中K——精度提高系數(shù)(表1-22)剩——粗銑后的空間偏差，102安裝誤差安：取尺寸公差1/3，23。最后，將上面由手冊中所查得的各項數(shù)據(jù)分別填入下表。同時，按照“機械制造工藝設(shè)計手冊”第4頁上所規(guī)定的步驟，計算出這個表面的各道工序的極限尺寸及余量值，也一并填入表內(nèi)。加工余量計算表孔端面余量組成()計算余量計算尺寸公差T極限尺寸(mm)余量極限值(mm)工序及工步RzT缺安Zmin()(mm)()最大最小最大最小銑端面(計算尺寸118)模鍛毛坯2402501700—126.4182200128.7126.5——粗銑兩端面305010218492×4039118.34350118.69118.3410.018.16磨兩端面10154.08232×205117.9370118117.930.690.41模鍛斜度：7°模鍛毛坯尺寸：127.2mm模鍛分型面，毛坯制造尺寸及技術(shù)要求，見第48頁毛坯圖。(五)確定切削用量及基本工時工序I車削端面、外圓及螺紋。本工序采用計算法。1.加工條件工件材料：45鋼正火，b=0.35GPa，模鍛。加工要求：車Φ60mm端面、Rz200(1)；粗車外圓Φ62mm、Φ60mm、Rz200(1)，車螺紋M60×1。機床：C620-1普通車床。刀具：端面車刀：刀片材料YT15，刀桿尺寸16×25mm2kr=90°，r0=15°，a0=12°，r0=0.5mm。60°螺紋車刀：刀片材料：W18Gr4V。2.計算切削用量(1)粗車端面1)若要考慮模鍛斜度，軸線長度方向的加工余量(M60×1mm端面外)為Zmax=8.06mm，Zmin=5.00mm。但實際上，由于以且還要鉆花鍵底孔，因此端面不必全部加工，此時可只按Zmax=6mm考慮，分二次加工，吃刀深度ap≈3mm。2)進(jìn)給量f=0.4mm/r(表3-13)3)計算切削速度(表3-18)耐用度t=45min。=163(m/min)(2.72m/s)4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速=13.3(r/s)(799r/min)按機床選取nm=12.6r/s(760r/min)所以實際切削速度v=2.57m/s(154.4m/min)5)切削工時，l1=2mm，l2=0，l3=5mm(試切長度)×2=9.7(s)(0.16min)(2)粗車外圓。要求校驗機床功率及進(jìn)給機構(gòu)強度。1)切削深度：單邊余量Z=1.5mm，可一次切除。2)進(jìn)給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及規(guī)定的切削深度，從表3-13中選用f=0.6mm/r。3)計算切削速度，(表3-18)×0.99=162(m/min)(2.7m/s)4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速=13.22(r/s)(793r/min)按機床選取nw=12.6r/s(760r/min)所以實際切削速度=2.57(m/s)(154r/min)5)校驗機床功率由表3-4里查得單位切削切率Ps=32.7×10-6kW(mm3．min-1)由表3-2查得當(dāng)f=0.6mm/r時KfFz=0.9，故切削功率：Pm=Psvapf×1000KfFz=32.7×10-6×154×15×0.6×1000×0.9=4.08(kW)由機床說明書可知，C620-1車床的電機功率為PE=7.8kW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為760r/min時，主軸傳遞最大功率為5.5kW(參見陶乾編“金屬切削原理”261頁，高等教育出版社，1958年版)，所以機床功率足夠。6)校驗機床進(jìn)給機構(gòu)強度由表3-4查得單位切削力F=1962MPa，故主切削力為：Fz=FapfKfFz=1962×0.0015×0.0006×0.9=1590(N)在一般切削加工中，刀尖圓弧半徑re對Fy、Fx的影響較大，對Fz影響較小。由表38查得re=2mm時，KreFy=1.37，KreFx=0.73。又從表查得當(dāng)kr=75°時，F(xiàn)y/Fz=0.5，F(xiàn)x/Fz=0.5，故徑向力和軸向力分別為： =1590×0.5×1.37=1089(N) =1590×0.5×0.73=580(N)取機床導(dǎo)軌與溜板之間的摩擦系數(shù)μ=0.1，則機床進(jìn)給機構(gòu)沿縱進(jìn)給方向所承受的力為： =580+0.1(1590+1089)=848(N)從機床說明書中可知，C620-1車床縱向進(jìn)給機構(gòu)允許承受的最大力為3532N(360kgf)。因此，機床進(jìn)給機構(gòu)能夠正常工作。7)切削工時切入長度l1=4mm，切出長度l2=0，試切長度l3=5mm。 =13.1(s)(0.22min) =3.8(s)(0.06min)(3)車螺紋1)切削速度的計算(表3-53)刀具耐用度t=60min，螺距S=1，取ap=0.15mm。 =35.6(m/min)(0.6m/s)2)確定機床主軸轉(zhuǎn)速 =3.18(r/s)(191r/min)按機床選取nw=3.08r/s(185r/min)所以實際切削速度=0.58(m/s)3)切削工時(表7-8)。取粗行程次數(shù)3次，精行程2次，切入長度l1=3mm。 =29.2(s)(0.5min)工序II：鉆、擴、鏜內(nèi)孔及止口。1.鉆孔Φ25mm =0.42×0.9=0.38(mm/r)(表3-38) v=0.25m/s(15m/min)(表3-42) =3.18(r/s)(190r/min)按機床選取nw=3.05r/s(183r/min)所以實際切削速度=0.24(m/s)切削工時：切入l1=10mm，切出l2=2mm，l=150mm =140(s)(2.3min)2.二次鉆孔Φ41(根據(jù)鉆孔取參考值，見手冊第107頁“擴鉆與擴孔的切削用量”) f=0.56mm/r v=0.125m/s(7.5m/min) =0.97(r/s)(58.2r/min)按機床選取nw=0.966r/s(58r/min)所以實際切削速度=0.124m/s(7.46m/min)切削工時：(表7-5)l1=7mml2=2mm =294(s)(4.57min)3.擴孔Φ43mm(根據(jù)鉆孔取參考值，見“手冊”第107頁“擴鉆與擴孔的切削用量”)。 f=0.92mm/r v=0.125m/s(7.5m/min) =0.93(r/s)(55.8r/min)按機床選取nw=0.966r/s(58r/min)所以實際切削速度=0.13(m/s)切削工時：(表7-5)切入l1=3mm，切出l2=1.5mm =174(s)(2.89min)4.鏜止口Φ55mm取刀桿直徑D=Φ25mm，刀桿伸出量125mm。加工余量Z==6.4(mm)。分二次加工。令ap1=4mm，ap2=2.4mm，選用90°硬質(zhì)合金YT5鏜刀。 f=0.21mm/r(表3-15) v=1.6m/s×(1-20%)=1.28(m/s)(表3-19及“手冊”第157頁“鏜孔切削用量”) =7.41(r/s)(444r/min)按機床選取nw=7.16r/s(430r/min)(表4-1)所以實際切削速度v==1.24m/s(74m/min)切削工時：(表7-1)l=10mm，l1=2mm(90°偏刀考慮順利切入的增加量)×2=16(s)(0.27min)在本工步中，加工Φ55mm止口的測量長度，由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，故需要進(jìn)行尺寸換算。按圖紙要求，加工完畢后應(yīng)保證尺寸45mm。尺寸鏈如右圖所示，尺寸45mm為終結(jié)環(huán)，給定尺寸185mm及45mm，由于基準(zhǔn)不重合，加工時應(yīng)保證尺寸A：A=185-45=140(mm)規(guī)定公差值：由于T(45)=T(185)+T(140)即終結(jié)環(huán)公差應(yīng)等于各組成環(huán)公差之和，現(xiàn)由于本尺寸鏈鉸簡單，故分配公差采用等公差法。尺寸45mm按自由尺寸取公差等級IT16，其公差T(45)=1.6mm。并令T(185)=T(140)=0.8mm。工序Ⅲ：倒角5×60°。f=0.1mm/r(參照表3-17)v=0.4m/s(參照表3-21)=2.5(r/s)(150r/min)按機床選取nw=150r/min(表4-3)切削工時(表7-1)l=2.5mml1=3mm=22(s)(0.37min)工序Ⅳ：鉆Z1/8’’底孔(Φ8.8mm) f=0.11mm/r(表3-38) v=0.25m/s(表3-42) =9.05(r/s)(543r/min)按機床選取nw=545r/min(9.08r/s)(表4-5)所以實際切削速度v=0.25m/s切削工時(表7-5)： l=11，l1=4，l2=3所以 =18(s)(0.3min)工序V：拉花鍵孔單面齒升0.06mm(表3-84)v=0.06m/s(3.6m/min)(表3-86)切削工時(表7-12) 式中h——單面余量3.5mm(由Φ43mm→Φ50mm)；l——拉削表面長度140mm；——考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.20；K——考慮機床返回行程的系數(shù)，取1.40；v——切削速度3.6m/min；Sz——拉刀齒升(每齒進(jìn)給量)0.06mm；z——拉刀同時工作齒數(shù)，z=；t——拉刀齒距 t=(1.25～1.5)=1.35≈16(mm)所以 ≈9(齒)因此 =0.42(min)(26s)工序VI：粗銑Φ39mm二孔端面 af=0.15mm/齒(表3-29) v=0.45m/s(27m/min)(表3-32)采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=175mm，齒數(shù)z=16 =0.818(r/s)(49r/min)按機床選取nw=0.79r/s(47.5r/min)(表4-17)所以實際切削速度=0.43(m/s)切削工時 l=50mm，l1=175mm，l2=3mm =120s(2min)工序VII：鈷、擴Φ39mm二孔并倒角。1)鉆孔Φ25mm f=0.43mm/r×0.75=0.322mm(表3-38)取 f=0.32mm/r(表4-5)所以 n=3.18r/s(191r/min)按機床選取nw=3.25r/s(195r/min)(表4-5)所以實際切削速度v=0.255m/s(15.3m/min)切削工時(一個孔)： l=19mm，l1=9mm，l2=2mm =28.8(s)(0.48min)2)擴鉆Φ37mm(根據(jù)鉆孔取參考值，見表3-38及“手冊”第107頁“擴鉆與擴孔的切削用量”) f=0.70mm/r×0.75×1.2=0.63mm/r取 f=0.57mm/r(表4-5) v=0.25m/s×0.5=0.125m/s(7.5m/min)(表3-42及“手冊”第107頁)。所以 n=1.075r/s(65r/min)按機床選取nw=1.13r/s(7.8m/min)切削工時(一個孔)： l=19mm，l1=6mm，l2=2mm。 =43.5s(0.72min)3)擴孔Φ38.7mm(根據(jù)鉆孔取參考值)f=0.7mm/r×0.75×2.4=1.26mm/r(表3-38及“手冊”第107頁)按機床選取f=1.22mm/r(表4-5)； v=0.125m/s(7.5m/min)；所以 n=1.03r/s(61.7r/min)；按機床選取nw=1.133r/s(68r/min)，所以實際切削速度v=0.14m/s(8.26m/min)。切削工時(一個孔)： l=19mm，l1=3mm，l2=3mm =18s(0.3min)4)倒角2×45°雙面為縮短輔助時間，取倒角的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同。 n=3.18r/s(191r/min)手動進(jìn)給工序VII粗、精鏜Φ39mm二孔1)粗鏜孔至Φ38.9mm f=0.1mm/r nw=1000r/min(16.6r/s)(表4-9) v=122.2m/min(2.03m/s)切削工時(一個孔)(表7-1)。 l=19mm，l1=2mm，l2=1mm。 =13.25(s)(0.22min)2)精鏜孔至Φ39mm。選用一個刀桿，利用金剛石鏜床同時對工件進(jìn)行粗、精鏜孔，故切削用量及工時均與前相同。即： f=0.1mm/r nw=1000r/min tm=18.5s(0.22min)工序IX磨Φ39mm孔二端面，保證尺寸L=118mm1)選擇砂輪，(表3-91～97，表4～13) GB46ZR1A6P350×40×2)切削用量的選擇 n砂=1500r/min，v砂=27.5m/s(表4-13)軸向進(jìn)給量fa=0.5B=20mm(雙行程)(參照“手冊”第148頁)。工件速度vw=0.166m/s(10m/min)(表3-107)。徑向進(jìn)給量fr=0.015mm/雙行程(表3-106)。3)切削工時(一個面)，同時加工三個零件。(表7-13) 式中L——加工長度，330mm；b——加工寬度，66mm；Zb——單面加工余量，0.59/2=0.30mm；K——系數(shù)，1.14，(表7-15)；z——同時加工零件數(shù)。 =100s(1.66min)工序X鉆螺紋底孔4～Φ6.7mmf=0.2×0.50=0.1mm/r(表3-38)v=0.25m/r(15m/min)(表3-42)ns=11.88r/.s(713r/min)按機床選取nw=800r/min(13.33r/s)(表4-6)。所以實際切削速度v=0.28m/s(16.84m/min)。切削工時(一個孔)：l=19mm，l1=3mm，l2=1mm，=17.25s(0.29min)工序Ⅺ攻螺紋4～M8mm及Z1/8”。由于公制基本螺紋M8mm及60°圓錐螺紋Z1/8”外徑相差無幾，故切削用量均按加工M8mm螺紋選取。v=0.123m/s(表3-42)所以ns=4.89r/s(293r/min)按機床選取nw=272r/min(4.53r/s)。則實際切削速度v=0.113m/s。三、夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第Ⅺ道工序——粗銑φ39mm二孔端面的銑床夾具，本夾具將用于Ⅹ62臥式銑床。刀具為二把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件的二個端面同時進(jìn)行加工。(一)問題的提出利用本夾具主要用來粗銑φ39mm二孔的二個端面，這二個端面對φ39mm孔及花鍵孔都有一定的技術(shù)要求。但加工本道工序時，φ39mm孔尚未加工，而且這二個端面在工序Ⅸ還要進(jìn)行磨加工，因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。(二)夾具設(shè)計1.定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，φ39mm三孔端面應(yīng)對花鍵孔中心線有平行度及