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課程設計說明書
課 題：
拉臂-離合器分離叉加工工藝及夾具設計
專 業(yè)：
學 生 姓 名：
班 級：
學 號：
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完 成 時 間：
摘 要
本設計是基于拉臂-離合器分離叉零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。拉臂-離合器分離叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。夾具選用專用夾具，機構(gòu)可以不必自鎖，因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設計要求。
關鍵詞：拉臂-離合器分離叉零件；工藝；夾具；
目 錄
摘 要 II
第1章 加工工藝規(guī)程設計 1
1.1 零件的分析 1
1.1.1 零件的作用 1
1.1.2 零件的工藝分析 1
1.2 確定毛坯的制造形式 2
1.3 拉臂-離合器分離叉加工工藝措施 2
1.3.1 孔和平面的加工順序 2
1.3.2 孔系加工方案選擇 2
1.4 拉臂-離合器分離叉加工定位基準的選擇 2
1.4.1 粗基準的選擇 2
1.4.2 精基準的選擇 2
1.5 拉臂-離合器分離叉加工主要工序安排 2
1.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
1.7 確定切削用量及基本工時 4
第2章 鉆Φ23孔專用夾具設計 11
2.1定位基準的選擇 11
2.2定位元件的設計 11
2.3定位誤差分析 12
2.4鉆削力與夾緊力的計算 13
2.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 13
2.6夾緊裝置的設計 14
2.7夾具設計及操作的簡要說明 15
總結(jié) 16
參考文獻 17
III
10
第1章 加工工藝規(guī)程設計
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是拉臂-離合器分離叉。拉臂-離合器分離叉的主要作用是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。因此汽車拉臂-離合器分離叉零件的加工質(zhì)量會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車拉臂-離合器分離叉主要作用是減震功能、阻尼緩沖部分功能、導向功能
因此拉臂-離合器分離叉零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
1.1.2 零件的工藝分析
由拉臂-離合器分離叉零件圖可知。它的外表面上有3個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為2組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下：
1. 以?25mm孔為基準加工部位這一組加工包括：一個的?25mm孔以及對其倒角
2. 以寬度為6槽為中心的加工面，這組加工面主要是其余各孔及其寬6mm槽
2. 以?23mm孔為基準加工部位這一組加工包括：一個?23mm孔以及對其倒角
3. 以?10.8mm孔為基準加工部位這一組加工包括：一個?10.8mm孔
4. 以M10螺紋孔為基準加工部位這一組加工包括：10螺紋孔以及
1.2 確定毛坯的制造形式
零件材料為1號可鍛鑄鐵，考慮到零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。
1.3 拉臂-離合器分離叉加工工藝措施
由以上分析可知。該拉臂-離合器分離叉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于拉臂-離合器分離叉來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
1.3.1 孔和平面的加工順序
拉臂-離合器分離叉類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工拉臂-離合器分離叉上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。拉臂-離合器分離叉的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
拉臂-離合器分離叉零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
1.3.2 孔系加工方案選擇
拉臂-離合器分離叉孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最底的機床。
1.4 拉臂-離合器分離叉加工定位基準的選擇
1.4.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入拉臂-離合器分離叉的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以拉臂-離合器分離叉的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
1.4.2 精基準的選擇
從保證拉臂-離合器分離叉孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證拉臂-離合器分離叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從拉臂-離合器分離叉零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是拉臂-離合器分離叉的裝配基準，但因為它與拉臂-離合器分離叉的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
1.5 拉臂-離合器分離叉加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。拉臂-離合器分離叉加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到拉臂-離合器分離叉加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，底面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于拉臂-離合器分離叉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
方案一
1. 鑄造
2. 時效處理
3. 鉆擴鉸?25mm孔以及對其倒角
4、鉆擴?23mm孔以及對其倒角
5、銑寬度為6槽
6、鉆孔M10螺紋底孔并進行攻絲
7、忽平?13.5mm，鉆?10.8mm孔
8、終檢
方案二
1、鑄造
2、時效處理
3、銑寬度為6槽
4、鉆擴鉸?25mm孔以及對其倒角
5、鉆擴?23mm孔以及對其倒角
6、鉆孔M10螺紋底孔并進行攻絲
7、忽平?13.5mm，鉆?10.8mm孔
8、終檢
方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一在加工外44m的2側(cè)面后，及時的加工了Φ22的孔，這樣可以利用加工好的Φ22孔作為定位基準，加工其他的工序，這樣為后續(xù)的工序提供了基準，提高了加工效率，適合于批量生產(chǎn)，而方案二則不能達到這樣的效果，因此綜合考慮我們選擇方案一。
工藝路線選擇方案一:
1、鑄造
2、時效處理
3. 鉆擴鉸?25mm孔以及對其倒角
4、鉆擴?23mm孔以及對其倒角
5、銑寬度為6槽
6、鉆孔M10螺紋底孔并進行攻絲
7、忽平?13.5mm，鉆?10.8mm孔
8、終檢
1.6 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下：
“吊環(huán)-后鋼板彈簧”零件材料為1號可鍛鑄鐵，硬度HBS為149～187，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
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） 加工25孔
其表面粗糙度要求較高為，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三步，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：21
擴孔：24 2Z=3
鉸孔：25
(2) 銑寬度為6的開口槽
考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3—48，取2Z=6已能滿足要求。
1.7 確定切削用量及基本工時
工序(1) ：鉆擴鉸?25mm孔以及對其倒角
工件材料為1號可鍛鑄鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm。
工件材料為HT200，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z525立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ21mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。
（1）確定鉆削用量
1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z525立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結(jié)論進行修正。
由參考文獻[7]表28-3，，，故
查Z525機床說明書，取。實際切削速度為：
由表28-5，，故
3）校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
（2）確定擴孔切削用量
1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-31，。根據(jù)Z525機床說明書，取=0.57mm/r。
2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻[7]表28-33，取。修正系數(shù)：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
（3）確定鉸孔切削用量
1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z525說明書，取。
2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由
參考文獻[7]表28-3，得修正系數(shù)，
故
查Z525說明書，取，實際鉸孔速度
（4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下：
鉆孔：，，，
擴孔：，，，
鉸孔：，，，
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm;
t= ==1.28min
工序2：鉆擴?23mm孔以及對其倒角
機床：立式鉆床 Z525
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、
（1）、鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10，取
由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數(shù)0.75，則
根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-13，取
取切削速度
取=24, =9代入公式（2-1）得
機床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
機動時間：
以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為
（2）、擴孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-30，
參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取
切削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取
取=25, =10.5代入公式（2-1）得
機床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3取
實際切削速度：
根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-42
被切削層長度：
刀具切入長度
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
機動時間：
以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為
工序3： 銑寬度為6槽
機床：銑床X52K
刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表11-5，取
實際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進給量：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
取，，, 代入公式（2-3）得：
機動時間：
工序6：鉆孔M10螺紋底孔并進行攻絲
機床：Z525 立式鉆床
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機床選取
基本工時： min
刀具：高速鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.5）有：
工序7：忽平?13.5mm，鉆?10.8mm孔
機床：Z525
刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10.8)進給量取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=15m/min
3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 398r/min
與398r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm;
t= ==1.28min
第2章 鉆Φ23孔專用夾具設計
2.1定位基準的選擇
在加工M8螺紋孔工序時，Φ25孔已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和Φ25孔及Φ25孔作為定位基準。選擇Φ25孔限制了工件的3個自由度，選擇Φ45外圓面定位時，限制了3個自由度。即一面兩銷定位。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為Φ25孔下表面，兩銷為短圓柱銷和固定擋銷。
2.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和固定擋銷進行設計
根據(jù)參考文獻[11]，可查得短圓柱銷的結(jié)構(gòu)和尺寸，如圖3.12所示。
圖3.12 短圓柱銷
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-2固定定位銷的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖3.13所示。
圖3.13 固定定位銷
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.8所示。
表3.8 固定定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸
12
18
14
26
4
12
4
2.3定位誤差分析
機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可見這種定位方案是可行的。
2.4鉆削力與夾緊力的計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆加工。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可知該機構(gòu)屬于單個螺旋夾緊。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-20到表1-2-23可查得
2.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：M8螺紋孔分鉆工步完成加工。鉆孔——Φ23標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。
圖3.16 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.11所示。
表3.11
螺栓直徑
12
14
30
20
2.6夾緊裝置的設計
夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
根據(jù)參考文獻[11]移動壓板（GB2175-80），其結(jié)構(gòu)如圖3.17所示。
圖3.17 移動壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.12所示
表3.12
120
30
11
36
50
8
16
4
1.5
12
2.7夾具設計及操作的簡要說明
本套夾具用于加工鉆Φ23孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以Φ25孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷），平臺（固定定位銷）來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動壓板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷和固定定位銷處，然后將移動壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖ZJZ-03所示。
17
總結(jié)
本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
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