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范文一：拨叉夹具课程设计
课程设计说明书
设计题目 “CA6140车床拨叉”零件的机械加
工工艺及夹具设计
设计者 赵 凯 指导教师 宋 鸣
设计任务书
题目: 设计”CA6140车床拨叉”零件的机械加工
工艺规则及工艺装备
内容： 1.零件图 2. 装配图 3. 专用零件图 4. 机械加工工艺过程卡片
5. 设计说明书
张 张 张 张 份
1 1 1 1 1
序言
机制工艺及夹具设计课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的. 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习, 也是一次理论联系实际的训练, 因此, 它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己即将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后走上工作单位打下一个良好的基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
一、零件的分析
（一） 零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床主轴箱内摩擦离合器操纵机构的拨叉。它的作用是拨动滑套移动，完成主轴的起停和反转。20H7孔与齿条轴间隙配合，并加Φ8销连结紧固。右端叉爪插于圆环零件的环形槽内，与环的槽宽间隙配合。两件零件铸为一体。 （二） 零件的工艺分析
此零件共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1. 以φ20为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ200
有一个45°的斜凸台。 2. 以φ50为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ50+0. 25的孔，以及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求, 即φ50+0. 25的孔上下两个端面与φ20
+0. 020
+0. 50
+0. 50+0. 02
的孔，以及其上下端面，上端面与孔
有位置要求，孔壁上有一个装配时钻铰的锥孔，一个M8的螺纹孔。下端
的孔有垂直度要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
二、 工艺规程设计
(一) 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。
（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ200
0. 02
孔的
不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两块V 形块支承这两个φ32作主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位, 然后进行铣削。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线得出发点, 应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证, 在生产纲领已确定的情况下, 可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具, 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。 工艺路线方案 工序一 铸造 工序二 时效
工序三 以φ32的上端面为粗基准，粗铣孔的下端面。 工序四 以φ32孔下端面为粗基准，粗铣φ20孔的上端面。 工序五 以φ32孔上端面为精基准，精铣下端面。 工序六 以φ32孔下端面为精基准，精铣φ20孔上端面。
工序七 以φ32孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7。
工序八 以下端面为精基准，粗铣、精铣φ50孔的上端面。
工序九 以φ20孔为精基准，扩、铰φ50孔，保证孔的精度达到IT9。 工序十 切断
工序十一 以φ20孔为精基准，钻φ8孔（装配时钻铰锥孔）。 工序十二 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。 工序十三 以φ20孔为精基准，铣45°凸台。 工序十四 检查。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定
”CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB ，毛皮重量1.0kg ，生产类型大批量，铸造毛坯。
据以上原始资料及加工路线，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. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（φ20，φ50端面）。
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ20，φ50端面长度余量均为2.5（均为双边加工）
铣削加工余量为： 粗铣 1mm 精铣 0mm
2. 内孔（φ50已铸成孔）
查《工艺手册》表2.2～2.5，取φ50已铸成孔长度余量为1，即铸成孔半径为48mm 。
工序尺寸加工余量： 扩孔 0.4mm 铰孔 0.1 mm
3. 其他尺寸直接铸造得到
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
（五）确立切削用量及基本工时 工序一 铸造
工序二 时效
工序三 以φ32上端面为粗基准，粗铣下端面。 1. 加工条件
工件材料：HT200, σb =0.16GPa HB=160~200。 加工要求：粗铣下端面。 机床：XA5032立式铣床。
刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><>
齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o =80mm。选择刀具前角γo ＝＋5°后角αo ＝8°，副后角αo ’=8°，刀齿斜角λs=－10°, 主刃Kr=60°, 过渡刃Kr ε=30°, 副刃Kr ’=5°过渡刃宽b ε=1mm。 2. 切削用量
1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.5mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。 3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min 4）计算切削速度 按《切削手册》，V c =
C v d o q v
T m a p X v f z y v a e u v Z
pv
K v
算得 V c ＝98mm/s，n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
实际进给量为f zc =V c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,
fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.5mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f
z =0.16mm/z。
6）计算基本工时
t m ＝L/ Vf =(32+72)*2/475=0.072min。
工序四 以φ32孔下端面为粗基准，粗铣φ20孔的上端面。 1. 加工条件
工件材料：HT200, σb =0.16GPa HB=160~200。 加工要求：粗铣φ20上端面。
机床：XA5032立式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o="80mm。选择刀具前角γo" ＝＋5°后角αo="" ＝8°，副后角αo="" ’="8°，刀齿斜角λs=－10°," 主刃kr="60°," 过渡刃kr="" ε="30°," 副刃kr="" ’="5°过渡刃宽b" ε="1mm。" 2.="">
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 V c ＝98mm/s，n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
实际进给量为f zc =V
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.0mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f
z =0.16mm/z。
6）计算基本工时
t m ＝L/ Vf =(32+32)/475=0.0022min。
工序五 以φ32孔上端面为精基准，精铣下端面。 1. 加工条件
工件材料：HT200, σb =0.16GPa HB=160~200。 加工要求：精铣下端面。
机床：XA5032立式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o="80mm。选择刀具前角γo" ＝＋5°后角αo="" ＝8°，副后角αo="" ’="8°，刀齿斜角λs=－10°," 主刃kr="60°," 过渡刃kr="" ε="30°," 副刃kr="" ’="5°过渡刃宽b" ε="1mm。" 2.="">
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 V c ＝98mm/s，
n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
实际进给量为f zc =V
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.0mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f
z =0.16mm/z。
6）计算基本工时
t m ＝L/ Vf =(32+72)*2/475=0.072min。
工序六 以φ32孔下端面为精基准，精铣φ20孔上端面。 1. 加工条件
工件材料：HT200, σb =0.16GPa HB=160~200。 加工要求：精铣φ20上端面。 机床：XA5032立式铣床。
刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o="80mm。选择刀具前角γo" ＝＋5°后角αo="" ＝8°，副后角αo="" ’="8°，刀齿斜角λs=－10°," 主刃kr="60°," 过渡刃kr="" ε="30°," 副刃kr="" ’="5°过渡刃宽b" ε="1mm。" 2.="">
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 V c ＝98mm/s，n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA5032铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
实际进给量为f zc =V c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,
fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.0mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f
z =0.16mm/z。
6）计算基本工时
t m ＝L/ Vf =(32+32)/475=0.0022min。
工序七 以φ32孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7。 1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =18mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝12°，二重刃长度b ε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度l 1=1. 5mm 2?=120° α0=10° β=30°
2. 选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 f =0. 70~0. 86mm /r l 所以，f =0. 70mm /r
按钻头强度选择f =1. 75mm /r 按机床强度选择f =0. 53mm /r 最终决定选择机床已有的进给量f =0. 48mm /r 经校验
F f =609<0f>
d
=30
20
=1. 5<>
a x
校验成功。
（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～０. ８mm ，寿命T =60min ． （3）切削速度
查《切》 v c =18mm /r 修正系数 K TV =1. 0 K MV =1. 0 K tv =1. 0
Kxv =1. 0 K 1v =1. 0 K apv =10 故v c =18mm /r 。
n s =
1000v
πd 0
=318. 3r /min
查《切》机床实际转速为n c =272r /min
故实际的切削速度v c =
πd 0n s
1000
=15. 4mm /r
（4）校验扭矩功率
M
c
=60Nm M
m
=144. 2Nm 所以M
c
<>
m
P c =1. 7~2. 0kw
３. 计算工时
t m =
L nf
=
30+10272?1. 45
=0. 10min
由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。
扩、铰的切削用量如下：
扩钻： n =272r /min f =0. 48mm /r v c =15. 4m /min
d 0=19. 8mm
铰孔： n =272r /min f =0. 48mm /r v c =15. 4m /min
d 0=19. 94mm
精铰：n =272r /m i n f =0. 48mm /r v c =15. 4m /min
d 0=20IT 7
工序八 以下端面为精基准，粗铣、精铣φ50孔的上端面。 1. 加工条件
工件材料：HT200, σb =0.16GPa HB=160~200。 加工要求：精铣φ50上端面。 机床：XA5032立式铣床。
刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o="80mm。选择刀具前角γo" ＝＋5°后角αo="" ＝8°，副后角αo="" ’="8°，刀齿斜角λs=－10°," 主刃kr="60°," 过渡刃kr="" ε="30°," 副刃kr="" ’="5°过渡刃宽b" ε="1mm。" 2.="">
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 V c ＝98mm/s，n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
实际进给量为f zc =V c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,
fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.0mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f z =0.16mm/z。 6）计算基本工时
t m ＝L/ Vf =(72+72)/475=0.0050min。
工序九 以φ20孔为精基准，扩、铰φ50孔，保证孔的精度达到IT9。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =48mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo ＝11°，二重刃长度b ε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度l 1=3mm 2?=120° α0=10° β=30° 2. 选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 f =1. 0~1. 2mm /r 选择
Z550
机床已有的进给量f =0. 40mm /r 经校验
F f =122<620452=f 0m="" a="" 校验成功。="">
（2）切削速度
查《切》 v c =20mm /r 修正系数 K TV =1. 0 K MV =1. 0 K tv =1. 0
Kxv =1. 0 K 1v =1. 0 K apv =10 故v c =20mm /r 。
n s =
1000v
πd 0
=132. 6r /min
查《切》机床实际转速为n c =125r /min
故实际的切削速度v c =（3）校验扭矩功率
M
c
πd 0n s
1000
=18. 8mm /r
=362Nm M
m
=814. 2Nm 所以M
c
<>
m
P c =4kw
扩、铰的切削用量同理如下：
扩钻： n =125r /min f =0. 40mm /r v c =19. 5m /min
d 0=49. 75mm
铰孔：n =125r /m i n f =0. 40mm /r v c =19. 6m /min
d 0=50IT 7
３. 计算工时
t m =
L nf
=
10+12+2125?0. 53
=0. 36min
所有工步工时相同。
工序十 切断
工序十一 以φ20孔为精基准，钻φ8孔（装配时钻铰锥孔）。
1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm，后角αo ＝16°，二重刃长度
2?=120° α0=45° β=30°
2. 选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 f =0. 18~022mm /r
按钻头强度选择f =0. 50mm /r 按机床强度选择f =0. 53mm /r
最终决定选择机床已有的进给量f =0. 22mm /r 经校验校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命T =20min ． （3）切削速度
查《切》 v c =18mm /r 修正系数 K TV =1. 0 K MV =1. 0 K tv =1. 0
Kxv =1. 0 K 1v =1. 0 K apv =10 故v c =18mm /r 。
n s =
1000v
πd 0
=1432r /min
查《切》机床实际转速为n c =1360r /min
故实际的切削速度v c =
πd 0n s
1000
=17. 1mm /r
（4）校验扭矩功率
M
c
<>
m
P c
３. 计算工时
t m =
L nf
=
8+21360?0. 22
=0. 033min
工序十二 以φ20孔为精基准，钻一个φ4孔，攻M6螺纹。
1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d o =4mm，后角αo ＝16°，二重刃长度
2?=120° α0=45° β=30°
2. 选择切削用量 （1）决定进给量
查《切》 f =0. 18~022mm /r
按钻头强度选择f =0. 50mm /r 按机床强度选择f =0. 53mm /r 最终决定选择机床已有的进给量f =0. 22mm /r 经校验校验成功。
（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切》）为0.5～0.8mm ，寿命T =20min ． （3）切削速度
查《切》 v c =18mm /r 修正系数 K TV =1. 0 K MV =1. 0 K tv =1. 0
Kxv =1. 0 K 1v =1. 0 K apv =10 故v c =18mm /r 。
n s =
1000v
πd 0
=1432r /min
查《切》机床实际转速为n c =1360r /min
故实际的切削速度v c =
πd 0n s
1000
=17. 1mm /r
（4）校验扭矩功率
M
c
<>
m
P c
３. 计算工时 t m =
L nf
=
4+21360?0. 22
=0. 02min
工序十三 以φ20孔为精基准，铣45°凸台。 加工要求：铣45°凸台。
机床：XA5032立式铣床。 刀具：W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀, 牌号YG6。铣削宽度a e <=60,深度a p=""><=4,齿数z=10,故据《切削用量简明手册》（后简称《切削手册》）取刀具直径d o="80mm。选择刀具前角γo" ＝＋5°后角αo="" ＝8°，副后角αo="" ’="8°，刀齿斜角λs=－10°," 主刃kr="60°," 过渡刃kr="" ε="30°," 副刃kr="" ’="5°过渡刃宽b" ε="1mm。" 2.="">
1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择a p =1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw 。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《切削手册》，查得 V c ＝98mm/s，n=439r/min,Vf =490mm/s
据XA6132铣床参数，选择n c =475r/min,Vfc =475mm/s,则实际切削速度V
c =3.14*80*475/1000=119.3m/min,fc /nc z=475/(300*10)=0.16mm/z。
实际进给量为f zc =V
5) 校验机床功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最终确定 a p =1.0mm，n c =475r/min,Vfc =475mm/s，V c =119.3m/min，f
z =0.16mm/z。
工序十四 检查。
三、 夹具设计
设计工序七的夹具，题目所给的零件是CA6140车床主轴箱内摩擦离合器操纵机构的拨叉。它的作用是拨动滑套移动，完成主轴的起停和反转。20H7孔与齿条轴间隙配合，并加Φ8销连结紧固。右端叉爪插于圆环零件的环形槽内，与环的槽宽间隙配合。经过对零件加工工艺及设计要求的分析决定以φ32孔下端面为精基准，钻、扩、铰、精铰φ20孔，保证垂直度误差不超过0.05mm, 孔的精度达到IT7。
（一） 夹具设计
1． 定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择底面为精基准，加上一个固定V 型块和一个活动V 型块来限制工件的自由度和夹紧，保证零件
的加工精度和加工要求
2． 切削力和夹紧力计算
本步加工可按钻削估算夹紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。轴向力：
F i =C F d Mf f 0扭 矩：
M
c
yM
k F =420?0. 006
1. 0
?1. 0
0. 8
?1. 0=2. 52N
=C M d 0
zM
f
yM
k M =0. 206?0. 006
2. 0
?1. 0
0. 8
?1. 0=7. 416?10
-6
N ?M
由于扭矩很小，计算时可忽略。 夹紧力为F =
F f
2μ
=5. 04N
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
则实际夹紧力为 F ’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。 3. 定位误差分析
本工序采用底面为精基准，加上一个固定V 型块和一个活动V 型块，图中的定位基准为底面，工序基准为φ20，由此产生基准不重合误差为0.05；定位基准为底面，限位基准为底面，定位基准与限位基准重
合，基准位移误差为0。所以，定位误差为0.05。 4. 夹具设计及操作的简要说明
夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。
夹具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。
范文二：拨叉夹具课程设计
机床工装夹具设计说明书
班 级： 机制0806 姓 名： xxx 专 业: 机械设计与制造 指导教师: 刘吉彪
二零一零年十一月二日
目录
序言……………………………………………………………… 3
一、夹具设计任务……………………………………………… 4
1、CA6140拨叉831007的产品图
2、CA6140拨叉831007产品的重点技术要求分析 二、工装夹具设计方案的确定…………………………………
1、基准面的确定（夹具体方式的确定） 2、定位方式及元件的选择 3、夹紧方式及元件的选择 4、装配方案
5、夹具总装结构 三、定位误差分析与计算............................................................ 四、主要零件设计的说明……………………………………
1、夹具体 2、定位元件 3、压紧元件 4、其它元件
五、工装夹具的装配要求……………………………………….
六、工装夹具的使用说明……………………………………….
1、夹具的操作步骤
2、夹具使用注意事项、保养及维护 七、本次课程设计小结、体会及建议………………………….. 八、参考资料……………………………………………………..
5 7 7 7 8 8 8
序言
为保证CA6140拨叉831007的工序070----弓箭两端小头孔 22mm 的初步加工的质量、降低劳动强度、提高生产效率，而设计一套专用夹具（也可用于精铰孔工序）。
专用工装夹具及其在生产中的应用
专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。 专用夹具的主要作用有以下几个方面：
（1） 准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小
制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性
（2） 减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度
夹具设计的基本要求：
（1）、工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。 （2）、夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。 （3）、夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。 （4）、有良好的结构工艺性和使用性。家具体上部加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取:夹具体是毛面，弓箭也是毛面，去8~15mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取4~10mm。 （5）、力求结构简单，装卸方便。在保证强度和刚度的前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。 （6）、排屑方便。 （7）、夹具在机床上安装要稳定、可靠 。
一、夹具设计任务
1、 CA6140拨叉831007的产品图
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。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。零件的材料为HT200，灰铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性差、脆性高，不易磨削。在这套模具上所进行的加工工序为工序070，初钻两端小孔。
2、 CA6140拨叉831007产品的重点技术要求分析 精度要求
⑴、本夹具是用来钻两个 22mm 的小头孔, 零件图中大小孔的中心距有公差要求, 因此这两个小头孔的中心距也有一定的公差要求. 另外, 此中心线为三个侧平面的设计基准, 有一定的垂直公差要求. 但此工序只是粗加工, 因此本工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率, 降低劳动强度, 而精度则不是主要问题。
⑵、两端小孔的中心距65mm ，加工过程中所产生的误差。
二、 工装夹具设计方案的确定
1、基准面的选择（夹具体方式的确定）
夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。
①、具有足够的强度和刚度。
②、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。 ③、安装稳定牢靠。
④、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验 （阅读次数：）
⑤、尺寸要稳定且具有一定精度。 ⑥、清理方便。
夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；
夹具体的外形尺寸 在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。夹具体的壁厚30mm ，长度161mm ，宽度320mm ；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。 2、定位方式及元器件选择 1）、定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。 工件的定位原理
自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY ,OZ 三个轴向的
平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生产中，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。
①、以工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位。以工件的已加工的面为定位基准，限定了绕X 、Y 轴的转动两个自由度。
②工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用V 形铁定位器。以两端的小圆柱外表面，用V 型铁进行定位，以限定绕Z 轴的转动及X 、Y 轴的移动三个自由度。
3、夹紧方式及元器件选择
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。
对夹紧机构的基本要求如下：
①、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。 ②、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量
③、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。 ④、结构力求简单，便于制造和维修。 夹紧序1 用螺杆调动夹紧件
夹紧序2 工件两端用V 型铁夹紧两端
夹紧序3 通过螺栓调节滑块上的快上的螺杆达到对中的目的 4、装配方案
从夹具的装配图可知，现将螺杆（两端的螺纹是相反的，能同时旋进到两个滑块的螺孔）旋到两滑块中，在安放到夹具底座上，并让螺杆与对中块进行配合如图 ：
然后放上工件并夹紧，通过7调节对中块找正中心。 5、夹具总装结构
专用夹具是在夹具体上安装滑块、滑块上有定位基准面、V 型铁夹紧装置；夹紧或拆卸工件是通过螺杆进行操作，通过对中块两边的螺栓对中块对中以保证加工精度；底端有挡板拖着对中块，通过螺钉紧固，从而构成整个夹具。整体夹具见夹具装配图。
三、定位误差的分析与计算 定位误差分析
零件图规定大孔与小孔的中心距为65mm. 采用自动对中夹具后, 定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差. 同时, 对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后, 钻孔后的误差只有0.08mm. 在后续的铣断工序中, 利用中间大孔定位, 孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm. 因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为
=0.08+0.05=0.13≤0.2mm 所以能满足精度要求.
四、主要零件设计的说明
1、夹具体
综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；考虑到定位精度，要求对中块与螺杆有一定的配合精度h6/H7；考虑到工件较小，夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求，没有在夹具体上设计加强筋。
2、定位元件
对中块与螺杆要求有一定的配合精度h6/H7，从而保证两端小孔到大孔的中心句相等，并关于大孔中心线对称。滑块上表面精铣，粗糙度0.06。
3、压紧元件
螺杆，紧固滑块；进而通过V 型铁（放到滑块上，并且V 型铁与滑块接触面良好）夹紧工件。
4、其它元件
挡板、压板、螺栓、螺钉、可换钻套、钻套架。
五、工装夹具的装配要求
1、装配螺杆与两个滑块，保证滑块上平面在同一平面；安装压板，并保证滑块能在夹具体上灵活移动，紧固螺钉。
2、对中块装配到夹具体上时应保证对中块与螺杆配合良好，托板压着对中块的同时保证对中块在调节螺栓的推动下能够自由活动。
3、夹紧元件V 型在滑块上关于对整块对称。 4, 、安装钻套，压紧螺钉。
六、工装夹具的使用说明
1、 夹具的操作步骤
⑴、旋动螺杆，拉大两滑块的距离。
⑵、将工件放量V 型铁之间，然后旋动螺杆夹紧工件（由于工件在钻削
的过程中无X 、Y 方向的力，故夹紧力无需太大）
⑶、调整对中块是对中块居中（两端的螺栓均拧到死点）
⑷、拆卸工件时，旋动螺杆拉大两滑块的距离的距离，然后拆下工件。 2、夹具使用注意事项、保养及维护 注意事项：
⑴、在工件夹紧时不要用力过大，以免损坏螺杆 ⑵、及时清理钻屑，保证安装平面的清洁 ⑶、加工完成后清去滑块导槽里的钻屑
⑷、安放工件时要注意不要砸到基准平面，而影响加工精度 ⑸、每隔一段时间在使用时都要检查一下对中块是否对中 保养及维护：
要定期润滑螺杆两端处，滑块及调节螺栓 、螺钉；并对对中块与螺杆的配合处进行适量润滑；及时更换钻套。
七、本次课程设计小结、体会及建议
专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，它广泛用于大量生产中；它不但提高了生产率而且也提高加工精度，改善劳动条件。
通过这次课程设计，我个人对夹具有了更进一步的了解：夹具要保加工出的产品有较高的精度，就必须要求其自身有较高的精度，定位元件拥有高精度的同时换要有一定的刚度和强度，以保证在加工过程中自身不会变形和一定的寿命。夹紧机构要求有一定的刚度和强度，以确保在一定的力的作用下夹紧元件不会先于工件发生变形、损坏。夹具体是夹具的主体部分，是与机床相接的部位、也是支撑夹紧元件、工件的主要部分；要求其有一定的强度和刚度、稳定性，又考虑到经济性一般都采用HT200作为夹具体。
而且对夹具的维护保养，及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了解，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习，为接下来要做的毕业设计做了很好的准备工作；同时在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，有些实物没有见过很难想象，只能通过找相应的参考资料，然后再通过想象把他们综合到一起，再通过实例对比，进行设计。因此在夹具设计中存在有许多的不足之处，还恳请老师您予以指导和指正。
八、参考资料
1、刘红普 机械加工技术 中国人民大学出版社 2008.9 2、吴拓 现代机床夹具设计 化学工业出版社 2009.1 3、周飞 宫本文 机械制造技术 电子工业出版社 2007.8
范文三：拨叉夹具课程设计
燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题目： “ 拨叉 ”机械加工工艺规程及
“ 铣叉口两端面 ” 夹具设计
学院（系）：
年级专业：
学 号:
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）： 基层教学单位：机械系
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年 月 日
目 录
第1章 零件的分析…………………………………………………….… 1
1.1 零件的功用及结构分析…………………………………………...1
1.2 零件的工艺分析…………………………………………………...1
第2章 拨叉零件机械加工工艺规程设计………………………………1
2.1 毛坯的选择………………………………………………………...1
2.2 基准的选择……………………………………………………… ..1
2.3 工艺路线的拟定…………………………………………………...2
2.3.1表面加工方法及加工方案的确定…………………………….2
2.3.2加工顺序的确定……………………………………………….3
2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定…………………………...4
2.5 切削用量及工时定额的确定…………………………………...…5
第3章 铣叉口两端面工序夹具设计……………………………………. ..6
3.1 任务的提出………………………………………………………...6
3.2 定位方案及定位装置的设计计算………………………………...7
3.2.1定位方案的确定……………………………………………….7
3.2.2定位误差的分析计算………………………………………….7
3.3 夹紧方案及装置的设计计算……………………………………...7
3.3.1夹紧方案的确定……………………………………………….7
3.3.2夹紧力大小的分析计算……………………………………….8
3.3.3夹具操作及维护简要说明…………………………………….8
第4章 小结 ………………………………………………………………..8
参考文献……………………………………………………………………..10
附录Ⅰ 机械加工工艺过程卡片……………………………………..…......11
附录Ⅱ 机械加工工序卡片…………………………..……………………..12
夹具课程设计说明书
一、零件的分析
1.1零件的功用
机械中的拨叉，一般分为拨叉爪子，拨叉轴和拨叉手柄座。主要是拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度。或则是机械产品中离合器的控制，比如端面结合齿的结构，内外齿的结构，都需要用拨叉控制其一部分来实现结合与分离。还有一种是机械产品中电器的控制也是需要拨叉来实现开关的闭合与断开，一般是电器盒中两边各一个碰卡开关，拨叉左右或上下拨动，从而实现机床不同方向的运转。
1.2零件的工艺分析
拨叉有一组加工表面，它们之间有一定的位置要求。
1.2.1 以Ф28mm孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：Ф28mm孔两端面，叉口及叉口两端面，M16螺纹孔。
这些加工表面之间有着一定的位置要求：
⑴ Ф28mm孔轴线与叉口端面的垂直度误差为0.05/100。
⑵ Ф28mm孔轴线与两端面的垂直度误差为0.05/100。
由以上分析可知，Ф28mm孔为设计基准，要加工Ф28mm孔要先加工孔的两个端面再加工孔，然后以孔为基准加工其他待加工面，并保证它们之间的位置精度要求。
二、零件机械加工工艺规程设计
2.1毛坯的选择
零件材料为QT400-18，根据选择毛坯应考虑的因素，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用铸造方法。
2.2基准的选择
基准选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
2.2.1粗基准的选择
粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于该零件毛坯没有铸孔，根据有关粗基准的选择原则，现选取Ф44外圆为粗基准先加工两端面，然后以端面为基准再加工Ф28孔。最后以Ф28孔轴线为基准加工其他待加工面。
2.2.2精基准的选择
主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
2.3工艺路线的拟定
拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。
2.3.1工艺路线方案一
Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；
Ⅱ.精铣Ф28mm孔端面；
Ⅲ.钻，扩，粗铰，精铰Ф28mmmm孔至图样尺寸；
Ⅳ.粗铣叉口两端面；
Ⅴ.精铣叉口两端面；
Ⅵ.粗铣叉口；
Ⅶ钻M16底孔Ф14mm；
Ⅷ.; .攻螺纹M16mm；
Ⅸ. 去锐边,毛刺；
Ⅹ. 终检,入库。
2.3.2工艺路线方案二
Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；
Ⅱ.精铣Ф28mm孔端面；
Ⅲ.钻Ф28mm孔（不到尺寸）；
Ⅳ.半精镗Ф28mm孔（不到尺寸）；
Ⅴ.精镗Ф28mm孔
Ⅵ.粗铣叉口；
Ⅶ.粗铣叉口两端面；
Ⅷ.精铣叉口两端面；
Ⅸ.钻M16mm螺纹底孔；
Ⅹ.攻螺纹M16mm;
Ⅺ.去锐边,毛刺;
Ⅻ.终检,入库。
2.3.3工艺方案的比较与分析
方案一中的工序Ⅲ虽然代替了方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，减少了装夹次数，但是在一道工序中要完成这么多工作，除了选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）外，只能选用转塔车床，利用转塔头进行加工。而转塔车床目前大多适用于粗加工，用来在此处加工Ф28mm孔是不合适的，因此决定降方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ移入方案一，改为两道工序加工。
综上所述，零件的最后加工路线如下：
2.3.4工艺方案的确定
Ⅰ.粗铣Ф28mm孔端面；
Ⅱ.钻、扩Ф28mm孔；
Ⅲ.粗铣叉口；
Ⅳ.粗铣叉口端面；
Ⅴ.钻M16mm螺纹孔；
Ⅵ.攻螺纹M16mm；
Ⅶ.精铣Ф28mm孔端面；
Ⅷ.精铣叉口端面；
Ⅸ.精镗Ф28mm孔；
Ⅹ.去锐边、毛刺；
Ⅺ.终检。
2.4毛坯尺寸及其加工余量的确定
拨叉零件材料为QT400-18，生产类型为大批生产，采用精铸生产。
由于孔均有精度要求，不铸出。故仅确定四个端面和叉口的相关尺寸。
查表确定加工余量：
砂型铸造，材料为球墨铸铁，机器造型，公差等级为CT8~12,取CT10，加工余量等级E~G,取G.
切削余量：查表，基本尺寸小于100mm，加工余量为1.4mm；
基本尺寸小于63mm，加工余量为0.7mm。
铸件公差等级：查表，基本尺寸小于100mm，取2.5mm；
基本尺寸小于63mm，取2.5mm。
2.4.1Ф28mm圆柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算
根据工序要求，Ф28mm圆柱两端面经过两道工序，先粗铣Ф28mm圆柱端面，再精铣Ф28mm圆柱端面，各步余量如下：
粗铣：由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-23，其余量值规定，对于端面（≤50mm）为1.0~2.0mm，现取1.8mm。表3.2-27粗铣平面的厚度偏差（≤30mm）为―0.25~―0.39mm，现取―0.30mm。
精铣：由《加工工艺手册》表3.2-25，其余量规定值为0.7mm。
故铸造毛坯的基本尺寸为44＋2.5＋2.5＝49mm 。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故：
毛坯的名义尺寸：43＋2.5＋2.5＝49mm；
毛坯的最小尺寸：49－0.3＝48.7mm；
毛坯的最大尺寸：49＋0.3＝49.3mm；
粗铣端面后的最大尺寸：44＋0.7＝44.7mm；
粗铣端面后的最小尺寸：44.7－0.30＝44.4mm；
精铣端面后的最大尺寸：:44+0＝44mm；
精铣端面后的最小尺寸：:44－0.1＝43.9mm。
2.5确定各工序切削用量及基本工时
2.5.1粗铣叉口两端面
1.加工条件：
工件材料：QT400-18,精铸
加工要求：粗铣叉口两端面
机床：X63卧式铣床
v=0.45m/s即27m/min
刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，dw?80mm,齿数z=18。则
ns?1000v1000?27?=107（r/min） ?dw?80
现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取nw?100r/min，故实际切削速度为
?dwnw??80?100v???25.12(n/min) 10001000
当nw?100r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为
fm?fzznw?0.08?18?100?144(mm/min)
查机床说明书，刚好有fm?150mm/min，故直接选用该值。
切削深度 单边余量Z=1.8mm，可一次切除。
切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程l?l1?l2?41mm，则机动工时为
tm?l?l1?l241??0.27(min) fm150
2.5.2 精铣叉口端面
v=0.45m/s即27m/min
刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，dw?80mm,齿数z=18。则
ns?1000v1000?27 ?=107（r/min）?dw?80
现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取nw?100r/min，故实际切削速度为
?dwnw??80?100v???25.12(n/min) 10001000
当nw?100r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为
fm?fzznw?0.02?18?100?36(mm/min)
查机床说明书，刚好有fm?40mm/min，故直接选用该值。
切削深度 单边余量Z=1.8mm，可一次切除。
切削工时：利用作图法，可得出铣刀的行程l?l1?l2?45mm，则机动工时为
tm?l?l1?l245??1.125(min) fm40
三、工序夹具设计
由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。
3.1 任务的提出定位方案的确定
设计加工叉口两端面的专用夹具。
3.1.1工序要求
本次设计选择工序Ⅶ：粗铣叉口两端面，工件以Ф28mm孔及端面为定位基准，一面加芯轴和一个支撑钉实现完全定位，由机械夹紧装置直接夹紧工件，工件的定位基面为Ф28mm孔内表面及端面。
3.2 定位方案及定位装置的设计计算
3.2.1 定位方案的确定
???????为了加工叉口两端面，应限制的自由度有x、y、z、x、y、z。为使
定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案如附图A1图纸——夹具装配图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。
在该定位方案中，Ф28mm孔端面被夹具体上的一块支撑板顶住，限制
??????三个自由度z、y、x，Ф28mm孔内插入芯轴，限制了z、y，支撑钉和芯
?轴配合限制了x。
3.2.2定位误差分析
定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，或满足++≤T,即可认为定位方案符合加工要求。
对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：零件中Ф28mm孔轴线与端面的垂直度误差为0.5°。此项技术要求主要应由夹具底面和直立支撑板的垂直度保证。
已知夹具底面和直立支撑板的垂直度误差为0.01/100即0.1°，当零件安装在夹具中时，零件的最大垂直度误差为0.1°。所以夹具的精度能够满足零件的精度要求。
对于工序要求，定位基准与工序基准同为Ф28mm孔中心线，故基准不重合误差为0。基准位置误差则取决于孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于孔的表面精度都达到Ra1.6mm，经过精铰，故基准位置误差也可以忽略，只要芯轴的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是很小的。
综上所述，该定位方案是符合加工要求的。
3.3夹紧方案的确定
3.3.1夹紧装置的设计
夹紧力方向原则：
（1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；
（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；
（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。
夹紧作用点原则：
（1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；
（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；
（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。
根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。
本设计方案选用的是定心夹紧机构，夹紧方向在垂直水平面方向，通过机械手柄的转动，带动压板做小角度转动，进而使平头螺栓向左运动，由于双螺母结构的锁紧作用，使胀块也向左运动，通过与楔形锥轴的相互作用使胀块向外膨胀，实现夹紧，具体夹紧装置的布置见A1图纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于大批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。
3.3.2切削力及夹紧力的计算
3.3.2.1切削力的计算
刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀,d=80mm, z=18
F?xyuFCFapfzaez
qFwFd0n（见《切削手册》表3.28）
其中CF?650,ap?1.8mm，xF?1.0，fz?0.08，yF?0.72,ae?40mm，uF?0.86
d0?80mm，qF?0.86，z=18
0.72650?1.?80.0?8所以 F?800.860.86?4018?1883N( )
当用两把铣刀时，F实=2F=3766 （N）
水平分力：FH?1.1F实=4143（N）
在计算切削力的时候，必须把安全系数考虑在内。安全系数
4K?K1K2K3K
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`?KF?1.?11.?11.?1?1.1?414N3 H?1.5
3.3.2.2夹紧力的确定
运用定心夹紧机构，楔角α=10°，则扩力比i?3.42。
为克服水平切削力，十几夹紧力N应为
N(f1?f2)?KFH
所以 N?KFH f1?f2
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
8270?16540(N) 0.5
杠杆的传力比为2.2。胀块的扩力比为3.42
凸轮的推力为2000N。所以该机构的夹紧力为 N?
N夹=2000?2.2?3.42?2=30096（N）
此时N夹已大于所需的16540N的夹紧力，故本夹具可安全工作。
3.3.3夹具的操作及维护
安装工件时，应先将机械手柄扳起， 然后将工件的Ф28mm孔的端面紧靠在直立支撑板上，转动机械手柄，胀块会膨胀从而将工件夹紧，由于是定心夹紧机构所以会自动定心。此机构操作方便，简单易懂，装夹方便，效率极高。
夹具在使用中，应注意检查钻套的磨损情况，如果磨损后不能精确保证加工精度，则需要更换钻套。本夹具定位面板是受力部件，夹紧时检查其是否发生受力变形，如有变形，应及时设法修正，才能保证加工精度。为使其变形减小，需要严格控制螺杆的夹紧力。
四、小结
本次课程设计持续时间很长，在进行到一半的时候，全体去长春一汽实习了。在课程设计过程中碰到的许多问题都不是很明白，书上的一些图例工作原理也不是很了解，这次实习恰到好处的解决了这个问题。在一汽的车间里见到了各种各样的机床，还有各种各样的夹具，使我们更加充分的把书本上的知识联系到实际当中来。实习回来后还有一周的时间来进行剩余的课程设计，这几天当中明显感觉要比刚开始的时候脑子里有东西。
同时本次课程设计是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，是一次对我们所学的专业基础知识的掌握情况的重要考察和检验，更是培养我们理论联系实际，分析并解决问题能力的重要内容和阶段。
关于本次课程设计，个人觉得收获很多，首先是加深了我对工件从最初的毛坯生产到最终的成品之间的整个工艺流程的理解和认识，其次锻炼了我解决实际问题的能力，最后也是最重要的就是培养了我以工程性的思维和眼光去分析，思索，解决实际生产问题的能力。
参考文献
1 赵家齐．机械制造工艺学课程设计指导书．（第2版）．机械工业出版社，2000年10月：1～41。
2 王先逵．机械制造工艺学．（第2版）．机械工业出版社，2007年8月：13～183。
3邵晓荣 互换性与测量技术 中国标准出版社.
4王宛山.邢敏 机械制造手册 辽宁科学技术出版社.
5王绍俊 机械制造工艺学手册 机械工业出版社.
6邓文英等．金属工艺学．高等教育出版社．2008.4
7林文焕 陈本通 机床夹具设计 国防工业出版社.
8 E.N符拉兹涅夫 C.B波德戈尔诺夫 B.M契尔内谢夫 N.R沙拉绍夫化机床夹具 国防工业出版社.
9 徐发仁 机床夹具设计 重庆大学出版社.
标准
燕山大学课程设计评审意见表
范文四：拨叉钻孔夹具课程设计
课程设计任务书
一、课程设计的目的
机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一
个不可或缺的辅助环节。它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程的目的在于：
1） 培养学生综合运用机械制造装备设计及相关专业课程（工 程材料、机械设计、互换性与测量技术、机械制造基础）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
2） 能根据被加工零件的技术要求，应用夹具设计的基本原理 和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。
3） 使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料， 指导学生分析零件加工的技术要求和企业已具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。
4） 进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技 术文件等基本技能。
5） 培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良 好习惯。
6） 培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计 和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。 二、课程设计的要求
本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工 工艺规程，按教师指定的某道工序设计一副专用夹具，并撰写设计说 明书。学生应在指导教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完 成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如图工厂接受任务一样， 对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意 理论与实践相结合，以期待整个设计在技术上是先进的、在经济上是 合理的、在生产中是可行的。
设计题目：拨叉零件机械加工工艺规程及工艺装置
生产纲领：3000～10000件 生产类型：批量生产
具体要求： 1、产品零件图 1张 2、零件毛坯图 1张 3、机械加工工艺过程卡片 1份 4、机械加工工序卡片 1套 5、夹具设计装配图（0#或1#图纸） 1份 6、夹具设计零件图（2#～4#图纸） 1～3张 7、课程设计说明书（6000～8000字） 1份
附：产品零件图
指导教师： 教研室主任：
年 月 日
目 录
一、设计任务………………………………………………………………6
二、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………6
三、零件的分析……………………………………………………………6
四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状…………………………7
五、工艺规程设计…………………………………………………………8
六、夹具设计………………………………………………………………17
七、总结……………………………………………………………………21
八、参考文献………………………………………………………………22
一、设计任务：
加工拨叉上?8.4mm孔(工件材料45钢）。工件以?15.81F8孔、叉口及槽在定位轴2、削边销1、 偏心轮3上定位，由偏心轮夹紧工件，并利用偏心轮楔面的作用限制工件一个自由度。本夹具采用铰链式钻模板，放松锁锁紧螺钉6，即可回转钻模板，以便于装卸工件。图1所示为拨叉钻孔工序图。
设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上Φ8.4mm的钻床夹具。.
图1
二、计算生产纲领、确定生产类型：
该零件属于大批量生产。故需设计专用夹具来确保生产.
三、零件分析：
1、拨叉技术要求：
该拨叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。加工精度要求高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为180HBS左右，为保证拨叉使用时，叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔Φ15.8垂直度要求为0.15mm。
综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中得功用。
2、审查拨叉的工艺性
分析零件图可知，该拨叉的叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面积，使用 淬火处理提供局部的接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保 证孔的加工精度，及孔与叉脚两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过铣削、钻床的 粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常得生产 条件下，采用较经济得方法保质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。
四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛胚形状：
1、选择毛坯
由于该拨叉在工作过程中承受冲击载荷，为增强强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯 选用锻模制作毛坯。拔模斜度为5°。 2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
公差等级：由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。
锻件重量：已知机械加工后拨叉的重量为3kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的 重量为3.5kg。
3、锻件形状复杂系数
对拨叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体的长度、宽度和高度，即 l= 136mm，b= 76mm，h= 72mm，由公式2-3、2-5可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数
3
S=mt/mN=3.5/（13637637237.8310-6 kg/mm ）=3.5/5.8=0.6故属于S2级。
4、锻件材质系数
由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数 属M 1级。
5、锻件分模线形状
根据该拨叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。 6、零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于3.2um。 由查表可知锻件毛坯的尺寸公差及机械加工余量：
五、 拟定工艺路线：
(一)选择定位基准：
1 粗基准的选择：以零件的圆柱面为主要的定位粗基准
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Φ15.8的孔内表面为辅助的定位精基准。 (二)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,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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。查《机械制造工艺设计设计手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序01 粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具； 工序02 钻Φ15孔，以Φ15孔的下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序03 扩Φ15.5孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序04 粗铰Φ15.7孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具； 工序05 精铰Φ15.8孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具； 工序06 铣Φ8.4端面，以Φ15孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；
工序07 粗精铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；
工序08 热处理（叉脚两端面局部淬火），淬火，使表面硬度达到185HBS；
工序09 粗精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；
工序10 粗精铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具； 工序11 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具； 工序12 去毛刺； 工序13 终检。
（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定: 1、圆柱表面工序尺寸：
前面根据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：
2、平面工序尺寸：
3、确定切削用量及时间定额：
工序01 粗铣Φ15.81上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《设计手册》）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=10°，刃倾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 2. 切削用量
1）确定切削深度ap
因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量fz
采用对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《设计手册》表4.2-35，X61立式铣床） 时：
fz=0.09~0.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径 d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据《设计手册》表3.8）。 4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速 度计算公式为：
vc?
Tm
cvd0qv
kv
pvzvevv
其中 ae?72mm，ap?4mm，Cv?245，qv kv?kMv?kSv
?0.2，xv?0.15，yv?0.35，
?1.0?0.8?0.8，uv?0.2，pv?0，m?0.32，T?180min，
fz?0.18mm/z，Z?12，将以上数据代入公式：
vc?
245?125?0.2
?0.8
1800.32?4?0.15?0.08?0.35?72?0.2?12
?142m/min
确定机床主轴转速： ns
?
1000vc
?361r/min。 ?dw
根据《设计手册》表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：
vc=
?d0n3.14?125?300
=m/min=118m/min
10001000
f zc=v fc/ncz=390/300312 mm/z=0.1mm/z
5)校验机床功率
根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.530.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计算基本工时
tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=24mm.
查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm，则： tm＝L/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。
工序02 钻Φ15孔，以Φ15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具 1. 加工条件
工件材料：45钢,σb =170~240MPa，锻造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm; 加工要求：钻Φ15孔，加工余量0.8; 机床：Z525立式钻床；
刀具：根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=15mm，钻头 采 用双锥后磨横刀，后角αo＝12°，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带 长度l1
?1.5mm，2??100°，??30°
2.选择切削用量 （1）确定进给量
按加工要求确定进给量：查《切削手册》，f?0.43~0.53mm/r，
??1.67?3，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则：
)mm/r f?(0.43~0.53)?0.5?(0.215~0.265
按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为：f?2.0mm/r； 按机床进给机构强度选择：查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为f?0.93mm/r。
以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.215~0.265mm/r。根据《设计手册》表4.2-16,最终选择进给量f?0.22mm/r。
由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为
手动进给。
根据《切削手册》表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830N﹥Ff，故所选进给量可用。 （2）确定钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《设计手册》）为0.6mm，寿命T （3）切削速度
查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为：
?45min．
cvd0
vc?mx
Tapf
zvv
yv
kv （m/min）
其中，Cv?9.5，d0?18mm，zv?0.25，m?0.125，ap?9，xv?0，yv?0.55，
f?0.22，查得修正系数：kTv?1.0，klv?0.85，ktv?1.0，故实际的切削速度：
9.5?180.25
vc?0.125?0.85?9.5m/min 0.55
60?1?0.22
（4）检验机床扭矩及功率
查《切削手册》表2.20，当f≤0.26, do≤19mm时，Mt=31.78N?m，修正系数均为1.0，故MC=31.78 N?m。查机床使用说明书：Mm =144.2 N?m。 查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。 查机床使用说明书，PE
?2.8?0.81?2.26kw。
由于Mc?Mm，PC?PE，故切削用量可用，即：
n f?0.22mm/r，
3、计算工时
?nc?272r/min，vc?15.4m/min
tm?
L42
??0.70min nf272?0.22
工序03 扩Φ15.51孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为：f?0.7~0.8mm/r，并由机床使用说明书 最终选定进给量为：f?0.81mm/r。
根据资料，切削速度 v?0.4v钻，其中v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：
v?0.4?9.5?3.8m/min，
ns?
1000?3.8
?61.1r/min
19.8??，根据机床使用说明书选取：
nw?97r/min。
t?
基本工时：
L?y??42
??0.53min
97?0.8197?0.81
工序04 粗铰Φ15.7孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
刀具：专用铰刀 机床：Z525立式钻床
根据有关手册的规定，铰刀的进给量为fz?0.8～1.2mm/z,进给量取机床主轴转速取为nw=140r/min，则其切削速度为：
v?n?d?6.91m/min。
机动时切削工时，l?42mm，
fz?0.81mm/r，
tm?
4242
??0.37min ?f140?0.81nw
工序05 精铰Φ15.8孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；
刀具：dw?15.8mm 机床：Z525立式钻床
根据有关手册的规定，铰刀的进给量取
f?0.48mm/r，机床主轴转速取为：
nw=140r/min，则其切削速度为：v?n?d?9.27m/min
机动时切削工时，l?42mm
tm?
4242??625minnw?f140?0.48
工序06 铣Φ8.4端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X61立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：参考有关手册，确定v
fz?0.5~1.0mm/min，取为0.5mm/r
?124m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，
dw?125mm,z?12，则：
ns?
1000v
?dw
1000?124??316r/min
??125
现采用X61立式铣床，根据《设计手册》表4.2-36，取nw?300r/min，故实际切削速度： v
?
?dwnw
1000
?
??125?300
1000
?117.75m/min
当nw?300r/min时，工作台每分钟进给量：
fm?fz?z?nw?0.5?12?300?1800mm/min，取为980mm/min
本工序切削时间为：
t?tm?
l42
??0.05min 980fm
工序07 粗铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具；
刀具：YG6硬质合金端铣刀，d0机床：X61立式铣床 根据《切削手册》查得，
?40mm,Z?10
fz?0.13mm/z,ap?4mm。根据《设计手册》表4.2-36
查得，取：nw?300r/min，故实际切削速度：
v?
?dwnw
1000
?
??40?300
1000
?37.7m/min
当nw?300r/min时，工作台每分钟进给量应为：
查说明书，取
fm?fz?Z?nw?0.13?10?300?390mm/min
fm?400mm/min
计算切削基本工时：
L?44.5?y???44.5?10?54.5mm
因此，tm?
2L2*54.5??0.28min
390fm
工序09 粗精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹 具。
刀具：YG6硬质合金端铣刀，d0机床：X61立式铣床 根据《切削手册》查得，
?40mm,Z?10
fz?0.13mm/z,ap?4mm。根据《设计手册》表4.2-36
查得，取：nw?300r/min，故实际切削速度：
v?
?dwnw
1000
?
??40?300
1000
?37.7m/min
当nw?300r/min时，工作台每分钟进给量应为：
fm?fz?Z?nw?0.13?10?300?390mm/min fm?400mm/min,计算切削基本工时：
查说明书，取
L?19?y???19?10?29mm
因此，tm?
2L38??0.1min fm390
精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具； 机床：X61立式铣床
刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片），由《切削手册》表3.6查得：v
?0.45m/s，
d?40,z?6,fz?0.08mm/min,即27m/min，因此
ns?
1000v
?dw
?
1000?27
?214r/min。
??40
fm应为：
现采用X61立式铣床，取 nw?210r/min，工作台每分钟进给量
fm?fz?z?nw?0.08?6?210?100.8mm/min，
fm?100mm/min。
19
?0.19min 100
查机床使用说明书，取
铣削基本工时：tm?
2tm?0.19?2?0.38min
工序10 粗铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具； 刀具：YG6硬质合金端铣刀，d0
机床：X61立式铣床 根据《切削手册》查得，
?40mm,Z?10
fz?0.13mm/z,ap?4mm。根据《设计手册》表4.2-36
查得，取：nw?300r/min，故实际切削速度：
v?
?dwnw
1000
?
??40?300
1000
?37.7m/min
当nw?300r/min时，工作台每分钟进给量应为： 查说明书，取
fm?fz?Z?nw?0.13?10?300?390mm/min
fm?400mm/min
计算切削基本工时：
L?43?27?9.5*2?89mm 因此，tm?
L89??0.23min fm390
精铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X61立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：参考有关手册，确定v则：
fz?0.5~1.0mm/min，取为0.5mm/r
?124m/min，采用YG6硬质合金端铣刀，dw?125mm,z?12，
ns?
1000v
?dw
?
1000?124
?316r/min
??125
现采用X61立式铣床，根据《设计手册》表4.2-36，取nw?300r/min，故实际切削速度： v
?
?dwnw
1000
?
??125?300
1000
?117.75m/min
当nw?300r/min时，工作台每分钟进给量：
，取为980mm/min ?180mm0/minfm?fz?z?nw?0.5?12?300
本工序切削时间为：
t?tm?
l42
??0.05min fm980
工序11 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具 机床：Z525立式钻床
刀具：高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为则：
f?0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，
ns?
1000v
?dw
?
1000?17
?602r/min
??9
查《设计手册》表4.2-15，取nw?600r/min。所以实际切削速度为：
v?
计算切削基本工时：
?dwnw
1000
?
??9?600
1000
?16.956m/min
tm?
l?y??3.9
??0.03min 600?0.22fm
六、专用钻床夹具设计
1、夹具设计要求
已知工件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，大批生产规模。 试为该工序设计一钻床夹具。
2、夹具的设计方案 分析：
①孔Φ8.4mm为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准距离槽 14.20
+0.1
mm的对称中心线为3.1mm±0.1mm；在径向方向的设计基准是孔Φ15.81F8的中心线，
其对称度要求为0.2mm，该尺寸精度可以通过钻模保证。
②孔：15.81F8、槽14.20+0.1mm和拨叉槽口50 0+0.1mm是已完成的尺寸，钻孔 Φ8.4mm。
③立钻Z525的最大钻孔直径为Φ25mm，主轴端面到工作台面的最大距离H为700mm， 工作台面尺寸为375mm3500mm，其空间尺寸完全能够满足夹具的布置和加工范围的要求。
④本工序为单一的孔加工，夹具可采用固定式。 方案设计
1、定位基准的选择：为了保证孔Φ8.4mm对基准孔Φ15.8F8垂直并对该孔中心线的 对称度符合要求，应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转，三个自由度；为保证孔 Φ8.4处于拨叉的对称面内且不发生扭斜，应当限制Y轴旋转自由度；为保证孔对槽的位 置尺寸3.1mm错误！未找到引用源。0.1mm，还应当限制Y的平移自由度。由于Φ8.4mm为通孔，深度方向的自
由度Z的平移可以不加限制，因此，本夹具应当限制5个自由度。
孔Φ15.81F8是已经加工好的，且又是本工序要加工的孔Φ8.4mm的设计基准，按照 基准重合原则，选择它作为主要定位基准是比较恰当的。若心轴水平放置并与钻床主轴垂直 和共面，则所钻的孔与基准孔之间的垂直度与对称度就可以保证，其定位精度取决于配合间
隙。
为限制错误！未找到引用源。自由度，应以拨叉槽口mm为定位基准。这时有两种定位方案。如图所
示图（a）是在叉口的一个槽面上布置了一个防转销；图（b）是利用插口的两侧面布置一个 大削边销，其尺寸采用Φ51g6，从定位稳定和有利于夹紧来考虑，后一方案较好。
(a) (b)
为限制其自由度，定位元件的布置有以下三种方案：
a.以D面定位，这时定位基准与设计基准（槽不重合，设计基准与定位基准之 间的尺寸20错误！未找到引用源。0.105mm所具有的误差必然会反映到定位误差中来，其基准不重合误差为
0.21mm，不能保证3.1mm错误！未找到引用源。0.1mm的需要。
b.以槽口两侧面中的任一面为定位基准，采用圆柱销单面定位，这时，由于设计基准 是槽的对称中心线，属于基准不重合，槽口尺寸辩护所形成的基准不重合误差为0.05mm。
c.以槽口两侧面为定位基准，采用均有对称机构的定位零件（可伸缩的锥形定位销） 定位，此时，定位基准与设计基准完全重合，定位间隙也可以消除。
在这三个方案中，第一方案不能保证加工精度；第二方案具有结构简单、定位误差可 以保证的优点；第三方案定位误差为零，但结构比前两方案复杂些。从大批量生产的条件来 看，第三方案虽结构复杂一点，却能完成加紧的任务，因此第三方案是较合适的。
2、夹紧机构的确定：当定位机构水平放置时，在Z525立钻上钻Φ8.4mm孔的钻削力 和扭矩具有定位心轴来承担。这时工件的夹紧可以有以下两种方案。
a.在心轴轴向施加轴向力夹紧。这时，可在心轴端部采用螺纹夹紧装置，夹紧力与切 削力处于垂直状态。这种结构虽然简单，但装卸工件却比较麻烦。
b.在槽14.2mm中采用带对称斜面的偏心轮定位件夹紧，偏心轮转动时，对称斜面楔 入槽中，斜面上的向上分力迫使工件孔Φ15.81F8与定位心轴的下母线紧贴，而轴向分力又 使斜面与槽紧贴，使工件在轴向被偏心轮固定，起到了既定位（限制Y旋转自由度）又夹紧 的作用。
显然，后一方案具有操作方便的优点。 总体结构
按设计步骤，先在各视图部位用双点画线画出工件的外形，然后围绕工件布置定位、 夹紧和导向元件（见图）,再进一步考虑零件的装卸、各部件结构单元的划分、加工时操 作的方便性和结构工艺性的问题，使整个夹具形成一个整体。
图2
图4为该夹具的总体结构设计图，从该图可以看出，该夹具具有如下结构特点。 ①夹具体采用整体铸件结构，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空。为减少加 工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。
②定位心轴6和定位防转扁销1均安装在夹具体的立柱上，通过夹具体上的孔与底面 的平行度来保证心轴与夹具底面的平行度要求。
③为了便于装卸零件和钻孔后进行攻丝，夹具采用了铰链式钻模板结构。钻模板4用 销轴3采用基轴制装在模板座7上，翻下时与支撑钉5接触，以保证钻套的位置精度，并用 锁紧螺钉2锁紧
④钻套孔对心轴的位置，在装配时，通过调整模板座来达到要求。在设计时，提出了 钻套孔对心轴轴线的位置度要求Φ0.04mm。来调整达到此要求后，在模板座与夹具体上配钻 铰定位孔、打入定位销使之位置固定。
⑤偏心轮装在其支座中，安装调整夹具时，偏心轮的对称斜面的中心与夹具钻套孔中 心线保持3.1mm±0.03mm的要求，并在调整好后打入定位销使之固定。
⑥夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮，使其对称斜面楔入工件槽内，在定位的同时 将工件夹紧。由于钻削力不大，故工作可靠
图4
确定夹紧机构
针对大批生产，选用偏向轮夹紧机构。 夹紧力计算
(1) 由表10-1得 夹紧力 F j=FL/ρ[tan(α+φ1)+tanφ2]，ρ=(R+esinβ)/cosα，
α=arctan[ecosβ/(R+esinβ)] ecosβ= 3， e= 5， R=33， L=160
取偏心轮与夹紧面的摩擦系数和偏心轮与铰链轴的摩擦系数f一样，根据表10-2得，
f=0.2，则摩擦角φ 1=φ2=arctanf=
所以得： 夹紧力 F j=5.3F （2）求切削力和切削扭矩： 由表3-54和3-55得
0.7 2 0.8
切削力 P x=68Ds Kp，切削扭矩：M=34.5D s Kp。 0.75 D=8.4, s=0.2, K ，σ p=（σb/75) b=580 。
切削力 P x=264N，切削扭矩：M=1444N2mm
理论夹紧力F jo= Px=264N，取安全系数K=2.7，
夹紧力 F j =K Fjo=712.8N，原始作用力F= Fj
/5.3=134.5N
切削扭矩M=1444N2mm，对工件定位的影响很少，可以忽略。
3、夹具装配图标注尺寸、配合及技术要求
（1）确定定位元件间的尺寸，心轴与削边销中心距尺寸为96.8
（2）根据加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位偏心轮中心线的尺寸为3.1±0.03， 为零件相应尺寸3.1±0.1的公差值的1/3。位置度公差为零件相应尺寸0.1的公差值的1/3。 （3）心轴中心线与夹具底面的平行度公差为0.02mm。
（4）标注关键件的配合尺寸如图，Φ20H7k6,Φ19H7k6, Φ12H7f9。
4、夹具操作简要说明
本夹具使用在立式钻床上，加工拨叉上孔Φ8.4mm。工件以Φ15.81F8孔、51+01 mm0叉口及14.2+0.1 mm槽，分别在定位心轴、削边销及偏心轮上定位。转动手柄，使偏心轮顺时0针转动，偏心轮上的对称弧面楔入工件14.2+0.1 mm槽内，定位并夹紧工件。 0
七、总结
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。
能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于罗成老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢罗成老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。
本说明书拨叉的有关工艺规程的设计说明,由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢！
八、参考文献
1、《机械制造技术基础课程设计》。柯建宏 主编 2008年 华中科技出版社
2、《机械制造工艺及设备设计指导手册[1].2》。
3、《GBT6414-1999铸件尺寸公差及加工余量》。
4、《机床夹具设计》薛源顺主编 机械工业出版社
5、《机床夹具图册》薛源顺主编 机械工业出版社
范文五：拨叉钻孔夹具课程设计
.
学 院:
专业班级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
.
.
课程设计任务书
一、课程设计的目的
机械制造装备设计课程设计是机械制造装备设计课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生综合运用本课程及其先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程的目的在于:
1) 培养学生综合运用机械制造装备设计及相关专业课程(工 程材料、机械设计、互换性与测量技术、机械制造基础)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
2) 能根据被加工零件的技术要求，应用夹具设计的基本原理 和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。
3) 使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料， 指导学生分析零件加工的技术要求和企业已具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。
4) 进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技 术文件等基本技能。
5) 培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良 .
.
好习惯。
6) 培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计 和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。
二、课程设计的要求
本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工 工艺规程，按教师指定的某道工序设计一副专用夹具，并撰写设计说 明书。学生应在指导教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完 成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如图工厂接受任务一样， 对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意 理论与实践相结合，以期待整个设计在技术上是先进的、在经济上是 合理的、在生产中是可行的。
设计题目:拨叉零件机械加工工艺规程及工艺装置
生产纲领:3000,10000件
生产类型:批量生产
具体要求: 1、产品零件图 1张
2、零件毛坯图 1张
3、机械加工工艺过程卡片 1份
4、机械加工工序卡片 1套
5、夹具设计装配图(0#或1#图纸) 1份
6、夹具设计零件图(2#,4#图纸) 1,3张
7、课程设计说明书(6000,8000字) 1份
.
.
附:产品零件图
指导教师: 教研室主任:
年 月 日
.
.
目 录
一、设计任务………………………………………………………………6
二、计算生产纲领、确定生产类型………………………………………6
三、零件的分析……………………………………………………………6
四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯形状…………………………7
五、工艺规程设计…………………………………………………………8
六、夹具设计………………………………………………………………17
七、总结……………………………………………………………………21
2 八、参考文献………………………………………………………………2
.
.
一、设计任务:
该换挡叉应用在汽车变速箱的换挡机构中。叉头以Φ15.8孔套在变速叉轴上，并以螺钉经M10孔与叉联结，叉脚夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过叉头的槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动改变档位，从而改变汽车的行驶速度。如图1、图2所示为拨叉钻孔工序图。
设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上M10螺纹底孔Φ8.4mm的钻床夹具。
图1
图2
二、计算生产纲领、确定生产类型:
该零件属于大批量生产。故需设计专用夹具来确保生产.
三、零件分析:
1、拨叉技术要求:
.
.
表面粗糙度加工表面 尺寸及偏差(mm) 公差及精度等级 形位公差(mm) Ra
0 0.15A5.9 叉脚两端面 IT12 6.3 -0.15
+0.1 51 叉口两内侧面 IT12 6.3 0
+0.043 15.81 Φ15.8内孔 IT8 3.2 +0.016
M10螺纹孔 M10?1 IT7
0 9.65 叉头凸台两端面 IT12 6.3 -0.25
叉头平台外表面 IT13 6.3 叉头平台凸面 11 IT13 12.5 叉头下表面 IT13 12.5
该拨叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速得功能，其叉轴孔和变速 叉轴有配合要求，因此加工精度要求高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨 性，采用局部淬火，硬度为180HBS左右，为保证拨叉使用时，叉脚受力均匀，要求叉脚两 端面与孔Φ15.8垂直度要求为0.15mm。拨叉用螺钉定位，螺纹孔为M10。
综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中得功用。
2、审查拨叉的工艺性
分析零件图可知，该拨叉的叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面积，使用 淬火处理提供局部的接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保 证孔的加工精度，及孔与叉脚两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过铣削、钻床的 粗加工就可达到加工要求;而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常得生产 条件下，采用较经济得方法保质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。
四、确定毛坯的制造方法、初步确定毛胚形状:
1、选择毛坯
由于该拨叉在工作过程中承受冲击载荷，为增强强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯 选用锻模制作毛坯。拔模斜度为5?。
2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
公差等级:由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。
锻件重量:已知机械加工后拨叉的重量为3kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的 重量为3.5kg。
.
.
3、锻件形状复杂系数
对拨叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体的长度、宽度和高度，即 l= 136mm，b= 76mm，h= 72mm，由公式2-3、2-5可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数
-6 3 S=mt/mN=3.5/(136?76?72?7.8?10kg/mm)=3.5/5.8=0.6故属于S级。 2
4、锻件材质系数
由于该拨叉材料为35钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数
属M级。 1
5、锻件分模线形状
根据该拨叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。
6、零件表面粗糙度
由零件图可知，该拨叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于3.2um。
由查表可知锻件毛坯的尺寸公差及机械加工余量:
锻件重量/kg 包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级
S 6 3.5 M 1 普通级 2
项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注
+1.4 1.8 -0.4厚度5.9 2.0~2.5
+1.7 2.5 -0.8宽度51
2.0~2.5
+1.5 2.2 -0.8宽度14.2
2.0~2.5
+1.5 2.2 -0.7孔径Φ15.8 2.0
中心距 ?0.5
五、 拟定工艺路线:
(一)选择定位基准:
1 粗基准的选择:以零件的圆柱面为主要的定位粗基准
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Φ15.8的孔内表面为辅助的定位精基准。 (二)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,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,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。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线.
.
方案如下:
工序01 粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
工序02 钻Φ15孔，以Φ15孔的下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
工序03 扩Φ15.5孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
工序04 粗铰Φ15.7孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
工序05 精铰Φ15.8孔，以Φ15下端面为定位基准，采用Z518立式钻床加专用夹具;
工序06 铣Φ8.4端面，以Φ15孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
工序07 粗精铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
工序08 热处理(叉脚两端面局部淬火)，淬火，使表面硬度达到185HBS;
工序09 粗精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
工序10 粗精铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
工序11 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具;
工序12 去毛刺;
工序13 终检。
(三)机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:
1、圆柱表面工序尺寸:
前面根据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:
加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗糙度 Φ15.8 钻 0.8 IT11 15 12.5
扩 0.5 IT10 15.5 6.3
粗铰 0.2 IT10 15.7 6.3
精铰 0.1 IT8 15.8 3.2 2、平面工序尺寸:
工序号 工序内容 加工余量 基本尺寸 经济精度
锻件 CT12
01 粗铣Φ15上、下端面 1 37 12
06 铣Φ8.4端面 1 16 12 .
.
07 粗精铣叉口前后两侧1(5 5 12
面
09 粗精铣叉口20*5两内1(5 51 12
侧面
10 粗精铣Φ14.2缺口 7(1 14(2 12 3、确定切削用量及时间定额:
工序01 粗铣Φ15上、下端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具
刀具:YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度a?90,深度a?6,齿数z=12,故根据《机械制造ep
工艺设计简明手册》(后简称《简明手册》)表3.1，取刀具直径d=125mm。根据《切削用量0
手册》(后简称《切削手册》)表3.16，选择刀具前角γ,0?后角α,8?，副后角α’=10?，000刃倾角:
λs=,10?,主偏角Kr=60?,过渡刃Krε=30?,副偏角Kr’=5?。
2. 切削用量
1)确定切削深度a p
因为余量较小，故选择a=4mm，一次走刀即可完成。 p
2)确定每齿进给量f z
采用对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削手册》表3.5，使用YG6
硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw(据《简明手册》表4.2-35，X61立式铣床)
时:
f=0.09~0.18mm/z z
故选择:f=0.18mm/z。 z
3)确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm;由于铣刀直径
d=125mm，故刀具使用寿命T=180min(据《简明手册》表3.8)。 0
4)计算切削速度v和每分钟进给量vcf
根据《切削手册》表3.16，当d=125mm，Z=12，a?7.5，f?0.18mm/z时， 0pz
v=98m/min,n=250r/min,v=471mm/min。各修正系数为:k= 1.0，k= 0.8。切削速 ttftMVSV
度计算公式为:
0cvdqvvc,kv pvmTapxvfzyvaeuvz
,0.15ae,72mmCv,245 其中 ，，，，，， ,4mm,0.2,0.35qyxavpvv
,,,1.0，0.8,0.8,0.2T,180minm,0.32，，，，， ,0pkkkuvMvSvvv
Z,12，，将以上数据代入公式: ,0.18mm/zfz
.
.
245，125，0.2,，0.8vc0.32180，4，0.15，0.08，0.35，72，0.2，12
,142m/min
1000vc,,361r/min确定机床主轴转速: 。 ns,dw
根据《简明手册》表4.2-36，选择n=300r/min,v=390mm/min,因此，实际进给量和每cfc
分钟进给量为:
3.14，125，300,dn0v==m/min=118m/min c10001000
f =v /nz=390/300?12 mm/z=0.1mm/z zcfcc
5)校验机床功率
根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率
Pcm=4.5?0.75kw=3.375kw>Pcc。故校验合格。最终确定:a=4.0mm，n=300r/min，v=390mm/s，pcfv=118m/min，f=0.1mm/z。 cz
6)计算基本工时
t,L/ v，L=l+ y+Δ，l=24mm. mf
查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为:y+Δ=40mm，则:
t,L/ V=(24*2+40)/390=0.22min。 mf
工序02 钻Φ15孔，以Φ15孔的上端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具 1. 加工条件
工件材料:35钢,σ=170~240MPa，锻造;工件尺寸:a=72mm，l=176mm; b emax
加工要求:钻Φ15孔，加工余量0.8;
机床:Z525立式钻床;
刀具:根据《切削手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时d=15mm，钻头 采 o
用双锥后磨横刀，后角α,12?，二重刃长度bε=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带 o
,,302,,100长度，?，? l,1.5mm1
2.选择切削用量
(1)确定进给量
f,0.43~0.53mm/r按加工要求确定进给量:查《切削手册》，，
l30，由《切削手册》表2.7,系数为0.5,则: ,,1.67,3d18
f,(0.43~0.53)，0.5,(0.215~0.265)mm/r
.
.
f,2.0mm/r按钻头强度选择:查《切削手册》表2.8,钻头允许进给量为:; 按机床进给机构强度选择:查《切削手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N
f,0.93mm/r时，进给量为。
以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为:0.215~0.265mm/r。
f,0.22mm/r根据《简明手册》表4.2-16,最终选择进给量。
由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。
,钻孔时轴向力F=2500N，轴向力修正系数为1.0，故根据《切削手册》表2.19查出f
F=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830Nf
，F，故所选进给量可用。 f
(2)确定钻头磨钝标准及寿命
T,45min后刀面最大磨损限度(查《简明手册》)为0.6mm，寿命(
(3)切削速度
查《切削手册》表2.30，切削速度计算公式为:
zvcvd0 (m/min) vc,kvvvmxyTafp
ap,9yv,0.55d0,18mm其中，Cv,9.5，，zv,0.25，m,0.125，，xv,0，， f,0.22kTv,1.0klv,0.85ktv,1.0，查得修正系数:，，，故实际的切削速度:
0.259.5，18vc,，0.85,9.5m/min 0.1250.5560，1，0.22
(4)检验机床扭矩及功率
查《切削手册》表2.20，当f?0.26, d?19mm时，M=31.78N?m，修正系数均为1.0，ot
故M=31.78 N?m。查机床使用说明书:M =144.2 N?m。 Cm
查《切削手册》表2.23,钻头消耗功率:P=1.3kw。 c
PE,2.8，0.81,2.26kw查机床使用说明书，。
由于，，故切削用量可用，即: Mc，MmPC，PE
f,0.22mm/rn,nc,272r/minvc,15.4m/min，，
3、计算工时
L42t,,,0.70min mnf272，0.22
.
.
工序03 扩Φ15.5孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
f,0.7~0.8mm/r查《切削手册》表2.10，扩孔进给量为:，并由机床使用说明书
f,0.81mm/r 最终选定进给量为:。
v,0.4v钻v钻，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故: 根据资料，切削速度
1000，3.8ns,,61.1r/minv,0.4，9.5,3.8m/min19.8，,，，根据机床使用说明书选取: nw,97r/min 。
L，y，,42t,,,0.53min97，0.8197，0.81 基本工时:
工序04 粗铰Φ15.7孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
刀具:专用铰刀
机床:Z525立式钻床
根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.8,1.2mm/z,进给量取0.81mm/r， ,,ffzz机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为: nw
v,n,d,6.91m/min。
机动时切削工时，mm， l,42
4242,,,0.37min tm,f140，0.81nw
工序05 精铰Φ15.8孔，以Φ15上、下端面为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具;
,15.8mm刀具: dw
机床:Z525立式钻床
根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为: f,
v,n,d,9.27m/min=140r/min，则其切削速度为: nw
l,42机动时切削工时，mm
4242,,,625mintm,f140，0.48nw
工序06 铣Φ8.4端面，以外圆为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具; .
. 刀具:YG6硬质合金端铣刀;
机床:X61立式铣床;
查《切削手册》表3.5，进给量为:，取为0.5mm/r ,0.5~1.0mm/minfz
v,124m/min参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，
,125mm,z,12，则: dw
1000v1000，124,,,316r/min ns,,，125dw
,300r/min现采用X61立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度: nw
dn，125，300,,wwv,,,117.75m/min
10001000
,300r/min当时，工作台每分钟进给量: nw
，取为980mm/min ,,z,,0.5，12，300,1800mm/minffnwmz
本工序切削时间为:
l42min t,,,,0.05tm980fm
工序07 粗铣叉口前后两侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
,40mm,Z,10刀具:YG6硬质合金端铣刀， d0
机床:X61立式铣床
。根据《简明手册》表4.2-36 根据《切削手册》查得，,0.13mm/z,,4mmfapz
,300r/min查得，取:，故实际切削速度: nw
d，40，300,,nwwv,,,37.7m/min
10001000
当时，工作台每分钟进给量应为: ,300r/minnw
,,Z,,0.13，10，300,390mm/minffnwmz
查说明书，取 ,400mm/minfm
计算切削基本工时:
L,44.5，y，,,44.5，10,54.5mm
.
.
2L2*54.5 因此， ,,,0.28mintm390fm
工序09 粗精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹
具。
,40mm,Z,10刀具:YG6硬质合金端铣刀， d0
机床:X61立式铣床
根据《切削手册》查得，。根据《简明手册》表4.2-36,0.13mm/z,,4mmfapz
,300r/min，故实际切削速度: 查得，取:nw
d，40，300,,nwwv,,,37.7m/min
10001000
当时，工作台每分钟进给量应为: ,300r/minnw
,,Z,,0.13，10，300,390mm/minffnwmz
查说明书，取,计算切削基本工时: ,400mm/minfm
L,19，y，,,19，10,29mm
2L38 因此， ,,,0.1mintm390fm
精铣叉口20*5两内侧面，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
机床:X61立式铣床
v,0.45m/s 刀具:硬质合金立铣刀(镶齿螺旋形刀片)，由《切削手册》表3.6查得:，
,即27m/min，因此 d,40,z,6,,0.08mm/minfz
1000v1000，27,,,214r/min。 ns，40,,dw
,210r/min现采用X61立式铣床，取 ，工作台每分钟进给量应为: fnwm
， ,,z,,0.08，6，210,100.8mm/minffnwmz
查机床使用说明书，取 。 ,100mm/minfm
19铣削基本工时: ,,0.19mintm100
2,0.19，2,0.38min tm
.
.
工序10 粗铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具;
,40mm,Z,10 刀具:YG6硬质合金端铣刀， d0
机床:X61立式铣床
根据《切削手册》查得，。根据《简明手册》表4.2-36,0.13mm/z,,4mmfapz
,300r/min，故实际切削速度: 查得，取:nw
d，40，300,,nwwv,,,37.7m/min
10001000
当时，工作台每分钟进给量应为: ,300r/minnw
,,Z,,0.13，10，300,390mm/minffnwmz
查说明书，取 ,400mm/minfm
计算切削基本工时:
L,43，27，9.5*2,89mm
L89 因此， ,,,0.23mintm390fm
精铣Φ14.2缺口，以Φ15.8孔为定位基准，采用X61立式铣床加专用夹具
刀具:YG6硬质合金端铣刀;
机床:X61立式铣床;
查《切削手册》表3.5，进给量为:，取为0.5mm/r ,0.5~1.0mm/minfz
,125mm,z,12v,124m/min参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，，dw则:
1000v1000，124,,,316r/min ns,,，125dw
,300r/min现采用X61立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取，故实际切削速度: nw
dn，125，300,,wwv,,,117.75m/min
10001000
,300r/min当时，工作台每分钟进给量: nw
,,z,,0.5，12，300,1800mm/min，取为980mm/min ffnwmz
本工序切削时间为:
.
.
l42min t,,,,0.05tm980fm
工序11 钻Φ9孔，以Φ15.8孔为定位基准，采用Z525立式钻床并采用专用夹具
机床:Z525立式钻床
刀具:高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为0.18,0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min， f,
则:
1000v1000，17,,,602r/min ns,,，9dw
,600r/min。所以实际切削速度为: 查《简明手册》表4.2-15，取nw
d,，9，600,nww v,,,16.956m/min10001000
计算切削基本工时:
l，y，,3.9 ,,,0.03mintm600，0.22fm
六、专用钻床夹具设计
1、夹具设计要求
已知工件材料为35钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，大批生产规模。 试为该工序设计一钻床夹具。
2、夹具的设计方案
分析:
?孔Φ8.4mm为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准距离槽
+0.114.2mm的对称中心线为3.1mm?0.1mm;在径向方向的设计基准是孔Φ15.81F8的中心线， 0
其对称度要求为0.2mm，该尺寸精度可以通过钻模保证。
?孔:15.81F8、槽14.20+0.1mm和拨叉槽口50 0+0.1mm是已完成的尺寸，钻底孔 Φ8.4mm后攻螺纹M10.
?立钻Z525的最大钻孔直径为Φ25mm，主轴端面到工作台面的最大距离H为700mm， 工作台面尺寸为375mm?500mm，其空间尺寸完全能够满足夹具的布置和加工范围的要求。
?本工序为单一的孔加工，夹具可采用固定式。
方案设计
1、定位基准的选择:为了保证孔Φ8.4mm对基准孔Φ15.8F8垂直并对该孔中心线的 .
.
对称度符合要求，应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转，三个自由度;为保证孔 Φ8.4处于拨叉的对称面内且不发生扭斜，应当限制Y轴旋转自由度;为保证孔对槽的位 置尺寸3.1mm0.1mm，还应当限制Y的平移自由度。由于Φ8.4mm为通孔，深度方向的自 由度Z的平移可以不加限制，因此，本夹具应当限制5个自由度。
孔Φ15.81F8是已经加工好的，且又是本工序要加工的孔Φ8.4mm的设计基准，按照 基准重合原则，选择它作为主要定位基准是比较恰当的。若心轴水平放置并与钻床主轴垂直 和共面，则所钻的孔与基准孔之间的垂直度与对称度就可以保证，其定位精度取决于配合间 隙。
为限制自由度，应以拨叉槽口mm为定位基准。这时有两种定位方案。如图所 示图(a)是在叉口的一个槽面上布置了一个防转销;图(b)是利用插口的两侧面布置一个 大削边销，其尺寸采用Φ51g6，从定位稳定和有利于夹紧来考虑，后一方案较好。
(a) (b)
为限制其自由度，定位元件的布置有以下三种方案:
a.以D面定位，这时定位基准与设计基准(槽不重合，设计基准与定位基准之 间的尺寸200.105mm所具有的误差必然会反映到定位误差中来，其基准不重合误差为 0.21mm，不能保证3.1mm0.1mm的需要。
b.以槽口两侧面中的任一面为定位基准，采用圆柱销单面定位，这时，由于设计基准 是槽的对称中心线，属于基准不重合，槽口尺寸辩护所形成的基准不重合误差为0.05mm。
c.以槽口两侧面为定位基准，采用均有对称机构的定位零件(可伸缩的锥形定位销) 定位，此时，定位基准与设计基准完全重合，定位间隙也可以消除。
在这三个方案中，第一方案不能保证加工精度;第二方案具有结构简单、定位误差可 以保证的优点;第三方案定位误差为零，但结构比前两方案复杂些。从大批量生产的条件来 看，第三方案虽结构复杂一点，却能完成加紧的任务，因此第三方案是较合适的。
2、夹紧机构的确定:当定位机构水平放置时，在Z525立钻上钻Φ8.4mm孔的钻削力 .
.
和扭矩具有定位心轴来承担。这时工件的夹紧可以有以下两种方案。
a.在心轴轴向施加轴向力夹紧。这时，可在心轴端部采用螺纹夹紧装置，夹紧力与切 削力处于垂直状态。这种结构虽然简单，但装卸工件却比较麻烦。
b.在槽14.2mm中采用带对称斜面的偏心轮定位件夹紧，偏心轮转动时，对称斜面楔 入槽中，斜面上的向上分力迫使工件孔Φ15.81F8与定位心轴的下母线紧贴，而轴向分力又 使斜面与槽紧贴，使工件在轴向被偏心轮固定，起到了既定位(限制Y旋转自由度)又夹紧 的作用。
显然，后一方案具有操作方便的优点。
总体结构
按设计步骤，先在各视图部位用双点画线画出工件的外形，然后围绕工件布置定位、 夹紧和导向元件(见图3),再进一步考虑零件的装卸、各部件结构单元的划分、加工时操 作的方便性和结构工艺性的问题，使整个夹具形成一个整体。
图3
图4为该夹具的总体结构设计图，从该图可以看出，该夹具具有如下结构特点。
?夹具体采用整体铸件结构，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空。为减少加 工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。
?定位心轴6和定位防转扁销1均安装在夹具体的立柱上，通过夹具体上的孔与底面 的平行度来保证心轴与夹具底面的平行度要求。
?为了便于装卸零件和钻孔后进行攻丝，夹具采用了铰链式钻模板结构。钻模板4用 销轴3采用基轴制装在模板座7上，翻下时与支撑钉5接触，以保证钻套的位置精度，并用 锁紧螺钉2锁紧
.
.
?钻套孔对心轴的位置，在装配时，通过调整模板座来达到要求。在设计时，提出了 钻套孔对心轴轴线的位置度要求Φ0.04mm。来调整达到此要求后，在模板座与夹具体上配钻 铰定位孔、打入定位销使之位置固定。
?偏心轮装在其支座中，安装调整夹具时，偏心轮的对称斜面的中心与夹具钻套孔中 心线保持3.1mm?0.03mm的要求，并在调整好后打入定位销使之固定。
?夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮，使其对称斜面楔入工件槽内，在定位的同时 将工件夹紧。由于钻削力不大，故工作可靠
图4
确定夹紧机构
针对大批生产，选用偏向轮夹紧机构。
夹紧力计算
(1) 由表10-1得 夹紧力 F=FL/ρ[tan(α+φ)+tanφ]，ρ=(R+esinβ)/cosα， j12
α=arctan[ecosβ/(R+esinβ)]
ecosβ= 3， e= 5， R=33， L=160
取偏心轮与夹紧面的摩擦系数和偏心轮与铰链轴的摩擦系数f一样，根据表10-2得，
f=0.2，则摩擦角φ=φ=arctanf= 12
所以得: 夹紧力 F=5.3F j
(2)求切削力和切削扭矩:
.
.
由表3-54和3-55得
0.7 2 0.8 切削力 P=68DsK，切削扭矩:M=34.5DsK。 x p p
0.75 D=8.4, s=0.2, K=(σ/75)，σ=580 。 pb b
切削力 P=264N，切削扭矩:M=1444N?mm x
理论夹紧力F= P=264N，取安全系数K=2.7， jox
夹紧力 F =K F=712.8N，原始作用力F= F/5.3=134.5N jjoj
切削扭矩M=1444N?mm，对工件定位的影响很少，可以忽略。
、夹具装配图标注尺寸、配合及技术要求 3
(1)确定定位元件间的尺寸，心轴与削边销中心距尺寸为96.8
(2)根据加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位偏心轮中心线的尺寸为3.1?0.03，
为零件相应尺寸3.1?0.1的公差值的1/3。位置度公差为零件相应尺寸0.1的公差值的1/3。
(3)心轴中心线与夹具底面的平行度公差为0.02mm。
(4)标注关键件的配合尺寸如图，Φ20H7k6,Φ19H7k6, Φ12H7f9。
4、夹具操作简要说明
本夹具使用在立式钻床上，加工拨叉上M10螺纹底孔Φ8.4mm。工件以Φ15.8F8孔、
+01 +0.1 51mm叉口及14.2mm槽，分别在定位心轴、削边销及偏心轮上定位。转动手柄，使偏心00
+0.1 轮顺时针转动，偏心轮上的对称弧面楔入工件14.2mm槽内，定位并夹紧工件。 0
七、参考文献
1、《机械制造技术基础课程设计》。柯建宏 主编 2008年 华中科技出版社 2、《机械制造工艺及设备设计指导手册[1].2》。
3、《GBT6414-1999铸件尺寸公差及加工余量》。
.
.
八、总结
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。
能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于保金凤老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢保金凤老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。
本说明书主要是变速箱的换挡机构中变速换挡叉的有关工艺规程的设计说明,由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢~～
.
