机械制造工艺课程设计说明书

成绩

课程设计报告

题 目 变速箱拨叉零件的机械加工工艺规程编

制和钻拨叉零件锁销孔钻床夹具设计

课 程 名 称 机械制造技术课程设计 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 车辆工程 班 级 M12车辆工程 学 生 姓 名 周清 学 号 1221402003 课程设计地点 金陵科技学院 课程设计学时 2周 指 导 教 师 智淑亚

金陵科技学院教务处制

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课程设计任务书

一、机械零件加工工艺规程编制

题目：（一）变速箱拨叉零件的机械加工工艺规程编制；

（二）万向节滑动叉的加工工艺规程编制； 要求：1、零件图 1张；

2、毛坯图1张；

3、机械加工工艺过程卡 1张；

4、机械加工工艺卡 4张（三组分别分别选择其中四个不同工序）； 5、说明书 1份

二、专用夹具设计

题目：（一）钻拨叉零件锁销孔钻床夹具设计；

（二）铣床夹具设计

1、零件图 1张（同上述相应零件图）； 2、专用夹具装配图 1张； 3、夹具体零件图 1张； 4、说明书 1份

注：两份说明书装订在一起

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目 录

第一章 机械加工工艺规程设计 ...................................................................................................................... 4

1.拨叉的工艺分析及生产类型的确定 ....................................................................................................... 4

1.1拨叉的用途 .................................................................................................................................... 4 1.2拨叉的技术要求 ............................................................................................................................ 4 1.3审查拨叉的工艺性 ........................................................................................................................ 5 1. 4确定拨叉的生产类型 ................................................................................................................... 5 2.确定毛坯、绘制毛坯简图 ....................................................................................................................... 6

2.1选择毛坯 ........................................................................................................................................ 6 2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 ........................................................................................ 6 2.3绘制拨叉锻造毛坯简图 ................................................................................................................ 7 3.拟定拨叉工艺路线 ................................................................................................................................... 8

3.1定位基准的选择 ............................................................................................................................ 8 3.2表面加工方法的确定 .................................................................................................................... 8 3.3加工阶段的划分 ............................................................................................................................ 9 3.4工序的集中与分散 ........................................................................................................................ 9 3.5 工序顺序的安排 ........................................................................................................................... 9 3.6 机床设备及工艺装备的选用 ..................................................................................................... 10 3.7 确定工艺路线 ............................................................................................................................. 10 4.确定加工余量和工序尺寸 ......................................................................................................................11

4.1 工序1和工序2——加工拨叉头两端面至设计尺寸 ...............................................................11 4.2 工序5——粗铣拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 ............ 13 4.3 工序8——精铣拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 ............ 14 4.4 工序9——钻、粗铰、精铰ø8 mm孔 ................................................................................... 15 5. 切削用量及时间定额 ........................................................................................................................... 16

5.1确定切削用量 .............................................................................................................................. 16 5.2时间定额的计算 .......................................................................................................................... 18

第二章 专用钻床夹具设计 ............................................................................................................................ 21

1.夹具设计任务 ......................................................................................................................................... 21 3.画夹具装配图（另附） ......................................................................................................................... 21 4.夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求 ......................................................................................... 21

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第一章 机械加工工艺规程设计

1.拨叉的工艺分析及生产类型的确定 1.1拨叉的用途

拨叉零件用在某拖拉机变速箱的换挡机构中。拨叉通过叉轴孔ø30mm安装在变速叉轴上，销钉经拨叉上ø8mm孔与变速叉轴连接作轴向固定，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改变档位，从而改变拖拉机的行驶速度。

拨叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击荷载的作用，因此该零件应具有足够的强

0.021度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。拨叉的主要工作表面为拨叉脚ø300mm(H7)0.015和锁销孔ø80mm(H7)，在设计工艺规程时应重点予以保证。

1.2拨叉的技术要求

按标准表形式将拨叉的全部技术要求列于表1-1中。拨叉属于典型的叉杆类零件，其叉轴孔是主要装配基准，叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需要承受冲击荷载，为增强其耐磨性，其表面要求淬火处理，硬度为48~58HRC；为保证拨叉拨动齿轮换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对变速叉轴孔

300.021mm的垂直度要求为0.1 mm，叉脚两端面的平面度要求为0.08mm。为保证拨叉00.0150在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁销定位，锁销孔的尺寸为8mm，

锁销孔中心线与叉轴孔中心线的垂直度要求为0.15 mm.

综上所述，该拨叉件的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。

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表1-1 拨叉零件技术要求表 加工表面 拨叉头左端面 拨叉头右端面 拨叉脚内表面 拨叉脚两端面 ø30mm孔 尺寸及偏差/mm 公差及精度等级 表面粗糙度Ra/um IT12 IT12 IT13 IT9 IT7 IT7 IT12 IT13 6.3 12.5 1.6 形位公差/mm ⊥ 0.1 D □ 0.08 8000.3 8000.3 R48 20±0.026 3.2 12.5 12.5 3.2 1.6 30ø8mm孔 0.0210 8操纵槽内侧面 操纵槽底面 0.015012 5 ⊥ 0.15 D 1.3审查拨叉的工艺性

分析拨叉零件图可知，拨叉头两端面和叉脚两端面在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，有提高了换挡时叉脚断面的接触刚度；30mm孔和8mm孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要表面（拨叉脚两端面、变速叉轴孔300.0210.015mm和锁销孔8mm）外，其余表面加00工精度均较低，通过铣削、钻削的一次加工就可以达到加工要求；主要工作表面虽然加工

精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。

1. 4确定拨叉的生产类型

依设计题目知：Q=3000台／年，m=1件／台；结合生产实际，备品率%和废品率b%分别取3%和0.5%，代入式（1-1）得零件年产量为

N=Qm(1+%)(1+b%)=3000台／年×1件／台×(1+3%)×(1+0.5%)=3105.45件／年

根据拨叉的质量查表1-4知该拨叉属轻型零件，再由表1-5可知该拨叉的生产类型为中批生产。

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2.确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1选择毛坯

由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。因为拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，宜选用普通模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5°，锻模成形后切边，进行调制，调制硬度为241~285HBS，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而而对机械加工带来的不利影响。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

根据第二章（加工余量和工序尺寸的确定）第二节（确定毛坯公差与加工余量），查《机械制造技术基础课程设计指导书教程》P32~P34表2-6~表2-9，首先确定如下各项因素。

1.公差等级

由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2.锻件重量

已知该拨叉经机械加工后的质量为4.5kg，机械加工前锻件毛坯的质量mt为6kg。 3.锻件形状复杂系数

对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=158mm， b=120mm，h=86mm（见拨叉锻造毛坯简图6-3）；由P29式（2-3）P30式（2-5）可计算出该拨叉锻件的形状复杂系数S Smt/mN6/(lbh)

=6kg/(158mm120mm86mm7.810kg/mm)6/12.70.47

由于0.47介于0.32和0.63之间，故该拨叉的形状复杂系数属2级,即该锻件的复杂程度为一般。

4.锻件材质系数

由于该拨叉材料为35钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。

5.锻件分模线形状

分析该拨叉件的特点，本例选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线，图1-3为该拨叉毛坯简图。

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6.零件表面粗糙度

由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm，即Ra≥1.6μm。 根据上述诸因素，查《机械制造设计技术基础课程设计指导书教程》P32表2-6至P35表2-10，可求得拨叉锻件的毛坯尺寸及公差，进而求得各加工表面的加工余量，所得结果列表于表1-2当中。

表1-2 拨叉锻造毛坯机械加工总余量及毛坯尺寸

锻件质量mt∕kg 6 毛坯尺寸∕mm 包容体质量mn∕kg 形状复杂系数S 12.7 S2 材质系数 公差等级 普通级 毛坯尺寸∕mm 备注 表2-6 表2-9 表2-7 表2-9 表2-7 m1 尺寸公差∕mm 1.72.50.8 机械加工总余量∕mm 宽度48 2~2.5(取2） 厚度80 2~2.5（两端面分别取2和2.5） 厚度20 2~2.5（两端面取2.5） 461.70.8 2.43.20.8 84.52.40.8 1.52.20.8 25 表2-9 表2-6 1.52.20.7 30 2.6（单边） 24.81.1 表2-10 ±0.5 中心距115.5 115.50.5 表2-8 2.3绘制拨叉锻造毛坯简图

由表1-2所得结果，绘制毛坯简图（另附1.1）。

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3.拟定拨叉工艺路线 3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 1.精基准的选择

根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉的设计基准叉头左端面、叉轴孔

0.021ø300mm和叉脚内孔表面作为精基准，符合“基准重合”原则；零件上的很多表面都可0.021以采用它们作基准进行加工，又遵循了“基准统一”原则。叉轴孔ø300mm的轴线是设

0.015计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔ø80mm，有利于保证被加工表

面的垂直度。选用拨叉头左端面作为精基准同样是服从了“基准重合”原则，因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准；另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的右端面上，夹紧稳定可靠。

2.粗基准的选择

作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。选择变速叉轴孔ø30mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用ø30mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，接着以左端面为基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准。

3.2表面加工方法的确定

根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表1-10和1-11，确定各表面的加工方方案，如表1-3所示。

表1-3 拨叉零件各表面加工方案

加工表面 拨叉头左端面 拨叉头右端面 拨叉脚内表面 拨叉脚两端面（淬硬） ø30mm孔 ø8mm孔 操纵槽内侧面 操纵槽底面 尺寸精度 IT11 IT13 IT13 IT9 IT7 IT7 IT12 IT13 表面粗糙度Ra/µm 3.2 12.5 12.5 3.2 1.6 1.6 6.3 12.5 加工方案 精铣—半精铣 粗铣 粗铣 粗铣—精铣—磨削 粗扩—精扩—铰 钻—粗铰—精铰 粗铣 粗铣 备注 表1-11 表1-11 表1-11 表1-11 表1-10 表1-10 表1-11 表1-11 第 8 页 共 23 页

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3.3加工阶段的划分

在选定拔叉各表面加工方法后，就需进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题，该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、槽内侧面和底面的加工也都放在粗加工阶段进行。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的精铣加工和销轴孔ø8mm的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。

3.4工序的集中与分散

工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，他直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。由于本例拨叉零件的生产类型为中批生产，选用工序集中原则组织工工序内容。该一方面采用万能、通用机床配以专用夹具加工，以提高生产率；另一方面也可以减少工件的装夹次数，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度，并可以缩短辅助时间。

3.5 工序顺序的安排

1.机械加工工序

1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——拨叉头左端面和变速叉轴孔

0.021ø300mm。

2）遵循“先粗后精”原则，对各加工表面先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

0.0213）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——拨叉头左端面和叉轴孔ø300mm、

拨叉脚两端面，后加工次要表面——操纵槽底面和内侧面。

4)遵循“先面后孔”原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔ø30 mm孔；先铣操纵槽，再钻销轴孔ø8 mm。

2.热处理工序

叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，淬火硬度大于47HRC，有利于提高耐磨性。

3.辅助工序

粗加工拨叉脚两端面和热处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工——主要表面加工及一些余量较大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。其间

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穿插一些辅助工序（参见表1-4）。

3.6 机床设备及工艺装备的选用

1.机床设备的选用

在中批生产条件下，可以选用通用万能设备和数控机床设备。本例各工序所选机床设备详见表1-4。

2. 工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具、量检具和辅具等。本例各工序所选刀具、量具详见表1-4。夹具均采用专用机床夹具。

3.7 确定工艺路线

归纳以上考虑，制定了拨叉的工艺路线，详见表1-4。

表1-4 拨叉工艺路线及设备、工装的选用 工序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 工序名称 粗铣拨叉头两端面 半精铣拨叉头左端面 粗扩、精扩、倒角、铰ø30孔 校正拨叉脚 粗铣拨叉脚两端面 铣叉爪口内侧面 粗铣操纵槽底面和内侧面 精铣拨叉脚两端面 钻、倒角、粗铰、精铰ø8mm孔 去毛刺 中检 热处理—拨叉脚两端面局部淬火 校直拨叉脚 磨削拨叉脚两端面 清洗 终检 机床设备 立式铣床X51 立式铣床X51 立式铣床Z535 钳工台 卧式铣床X65 立式铣床X51 立式铣床X51 卧式铣床X61 立式钻床Z525 钳工台 淬火机等 钳工台 平面磨床M7120A 清洗机 刀具 面铣刀ø100 面铣刀ø100 麻花钻、扩孔钻、铰刀 手锤 三面刃铣刀ø200 铰刀 键槽铣刀 三面刃铣刀ø200 复合钻头、铣刀 平锉 手锤 砂轮 量具 游标卡尺 游标卡尺 卡尺、塞规 游标卡尺 卡规 卡规、深度游标卡尺 游标卡尺 卡尺、塞规 塞规、百分表、卡尺等 游标卡尺 塞规、百分表、卡尺等

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4.确定加工余量和工序尺寸

4.1 工序1和工序2——加工拨叉头两端面至设计尺寸

（一）加工过程

第1道工序的加工过程为：

1）以右端面B定位，粗铣左端面A，保证工序尺寸P1。 2）以左端面定位，粗铣右端面，保证工序尺寸P2。 第2道工序的加工过程为：

以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸P3，达到零件图设计尺寸D的要求，D=8000.3mm。

（二）查找工艺尺寸链，画出加工过程示意图

查找出全部工艺尺寸链，如图1-2所示。加工过程示意图如图1-1所示。 （三）求解各工序尺寸及公差

（1）确定工序尺寸P3 1-2 a知，P3=D=8000.3mm。

图1-1 第1、2道工序加工过程示意图

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（2）确定工序尺寸P2 由图1-2b知，P2P3Z3，其中Z3为半精铣余量，查表2-25确定Z3=1 mm，则P2=（80+1）mm=81 mm。由于工序尺寸P2是在粗铣加工中保证的，查表1-8知，粗铣工序的经济加工精度为IT9～13，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.35 mm，工序尺寸按入体原则标注，由此可初定工序尺寸

P2=8100.35mm。

图1-2 第1、2道工序工艺尺寸链

（3）确定工序尺寸P1 从图1-2c所示工序尺寸链知，P1P2Z2，其中Z2为粗铣余量，由于B面的加工余量是经粗铣一次切除的，故Z2应等于B面的毛坯机械加工总余量，即Z2=2 mm，P1=（81+2）mm=83 mm。由表1-8确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54 mm，工序尺寸按入体原则标注，由此可初定工序尺寸P1=8300.54mm。

（4）加工余量的校核 为验证确定的工序尺寸公差是否合理，还需对加工余量进行校核。

1）余量Z3的校核 在图1-2b所示尺寸链中Z3是封闭环，故 Z3maxP2maxP3min[81+0-(80-0.3)] mm=1.3 mm Z3minP2minP3max[81-0.35-(80+0)] mm=0.65 mm 校核结果表明，余量Z3的大小是合适的。

2）余量Z2的校核 在图1-2c所示尺寸链中Z2是封闭环，故 Z2maxP1maxP2min[83+0 -(81-0.35)] mm=2.35 mm Z2minP1minP2max [83-0.54-(81+0)] mm=1.46 mm 校核结果表明，余量Z2的大小是合适的。

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。

P2810P3800经上述分析计算，可确定各工序尺寸为：P18300.54 mm 、0.35 mm、0.3 mm

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4.2 工序5——粗铣拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定

第1、2两道工序的加工过程为：

1）以左端面A定位，粗铣右端面B，保证工序尺寸P1 2）以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸P2

P0 A P0 P1 P1 P2 Z2 P2 B

P1 Z1

图1-3 图1-4

由图1-3所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图1-4所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下

1）查表2-25取Z1=Z2=1.4mm

1.7从图1-5-4a可知，P0=250.5mm；

P1= P0 - Z1=23.6 mm P2= P1 – Z2=22.2 mm 因为P1 P2 都是粗铣加工中保证的

所以工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.21 mm

2）为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 余量Z2的校核

Z2maxP1maxP2min23.6+0-22.2+0.21=1.61mm

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Z2minP1minP2max23.6-0.21-22.2-0=1.19mm 余量Z1的校核

Z1maxP0maxP1min25+1.7—23.6+0.21=3.31 mm Z1minP0minP1max25—0.5—23.6-0=0.9 mm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。

0所以P1=23.600.21mm P2=22.20.21mm

4.3 工序8——精铣拨叉脚两端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定

第1、2两道工序的加工过程为：

1）以左端面A定位，精铣右端面B，保证工序尺寸P1 2）以右端面定位，精铣左端面，保证工序尺寸P2

P4 Z2 P4 A P2 P3 P3 B

P2 P3 Z1

图1-5 图1-6

由图1-5所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，如图1-6所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

1）查表取Z3=Z4=1mm 从图1-5-4a可知，P2=22.200.21mm；

P3= P2 – Z3=21.2 mm P4= P3– Z4=20.2 mm 因为P1 P2 都是精铣加工中保证的

所以工序尺寸公差为IT8，其公差值为0.039 mm

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2）为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 余量Z2的校核

Z4maxP3maxP4min21.2+0—20.2+0.039=1.039mm Z4minP3minP4max21.2-0.039—22.2—0=0.961mm 余量Z1的校核

Z3maxP2maxP3min22.2+0—21.2+0.039=1.039mm Z3minP2minP3max22.2-0.21—21.2—0=0.790mm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 所以P1=21.200.039mm P2=20.200.039mm

4.4 工序9——钻、粗铰、精铰ø8 mm孔

由表2-20可查得，精铰余量Z精铰=0.04 mm；粗铰余量Z粗铰=0.16 mm；钻孔余量Z钻=7.8 mm。各工序尺寸按加工经济精度查表1-10可依次确定为，精铰孔IT7；粗铰孔IT10；钻孔为IT12。查标准公差数值表2-30可确定各工步的公差值分别为，精铰孔为0.015 mm；粗铰孔为0.058 mm；钻孔为0.15 mm。

0.015综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰孔工序尺寸dd380mm；0.0580.15粗铰孔工序尺寸d2=ø 7.960 mm；钻孔孔工序尺寸d1=ø 7.80mm,它们的相互关系如下

图。

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5. 切削用量及时间定额 5.1确定切削用量

1. 工序1——粗铣拨叉头两端面

工序1分两个工步，工步1是以B面定位，粗铣A面；工步2是以A面定位，粗铣B面。由于两个工步是在一台机床上经多件夹具装夹一次走刀加工完成的，因此两个工步所选用的切削速度v和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同。

（1）确定背吃刀量 工步1的背吃刀量ap1取为Z1，Z1等于A面的毛坯机械加工总余量（见表1-2）减去工序2的余量Z3，即ap1=Z1=2.5mm-1 mm=1.50 mm；而工步2的背吃刀量ap2取为z2，故ap2=z2=2 mm。

（2）确定进给量 由表5-7，按机床功率为5～10KW及工件材料、刀具材料选取，该工序的每齿进给量fz取为0.13mm/z。

（3）计算铣削速度 由表5-12，按d0/z100/5，fz=0.13mm/z的条件选取，铣削速度v=135m/min。由公式（5-1）n1000v/d可求得该工序铣刀转速，

n1000135/(80)r/min429.9r/min，查表4-16按照该工序所选X51型立式铣床的

主轴转速，取转速n380r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度vnd/1000380100/1000m/min119.3m/min。

2. 工序2——半精铣拨叉头左端面A （1）确定背吃刀量 取apZ31mm。

（2）确定进给量 由表5-7，半精铣取小值，取fz0.09mm/z。

（3）计算铣削速度 由表5-12，按d0/z100/5、fz0.09mm/z的条件选取，铣削速度v=150m/min 。由公式（5-1）n1000v/d可求得该工序铣刀转速，

n1000150/(10)r/min477r/min，参照表4-16立式铣床X51的主轴转速，取转速

，可求出该工序的实际铣削速度n490r/min。再将此转速代入公式（5-1）

vnd/10004903.14100/1000m/min153.86m/min。

3. 工序5——粗铣拨叉脚两端面

该工序分两个工步，工步1是以B面定位，粗铣A面；工步2是以A面定位，粗铣B面。由于两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度v、进给量f、背吃刀量ap都是相同的。

（1）背吃刀量的确定 ap=1.4mm

（2）进给量的确定 由表5-7，按机床功率为5～10KW、工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.13mm/z。

（3）铣削速度的计算 由表5-12，按三面刃铣刀d/z200/10,fz=0.13mm/z的条件

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选取，铣削速度v可取为128m/min。由公式（5-1）n1000v/d可求得该工序铣刀转速，参照表4-16所列卧式X51铣床的主轴转速，n1000128m/min/200mm203.7r/min，

取转速n210r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度

vnd/1000210r/min200mm/1000131.95m/min。

4. 工序8——精铣拨叉脚两端面

该工序分两个工步，工步1是以B面定位，粗铣A面；工步2是以A面定位，粗铣B面。由于两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度v、进给量f、背吃刀量ap都是相同的。

（1）背吃刀量的确定 ap=1mm

（2）进给量的确定 由表5-7，按机床功率为5～10KW、工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.09mm/z。

（3）铣削速度的计算 由表5-12，按三面刃铣刀d/z200/10,fz=0.09mm/z的条件选取，铣削速度v可取为141m/min。由公式（5-1）n1000v/d可求得该工序铣刀转速，参照表4-16所列卧式X51铣床的主轴转速，n1000141m/min/200mm224.4r/min，

取转速n255r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度

vnd/1000255r/min200mm/1000160.22m/min。

5. 工序9——钻、粗铰、精铰ø 8mm孔 （1）钻孔工步 1）确定背吃刀量 取apZ钻/27.82mm3.9mm

2) 确定进给量 由表5-22和表4-10，选取该工步的每转进给量f=0.17mm/r。 3）计算切削速度 由表5-22，取切削速度v=22m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速n100022/(3.147.8)r/min898.26r/min，查表4-9所选Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n960r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度vnd/1000960r/min7.8mm/100023.52m/min。

（2）粗铰工步

1）确定背吃刀量 取apZ粗绞/20.16/20.08mm。

2) 确定进给量 由表5-32和表4-10，选取该工步的每转进给量f=0.22mm/r。 3） 计算切削速度 由表5-32，切削速度v可取为10m/min。由公式（5-1）可求得该工序铰刀转速n100010/(3.147.96)r/min400.1r/min，参照表4-9 Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n392r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度vnd/1000392r/min7.96mm/10009.8m/min。

（3）精铰工步

1）确定背吃刀量 取apZ精铰/20.04/2mm0.02mm

2) 确定进给量 由表5-32和表4-10，选取该工步的每转进给量f=0.17mm/r。

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3）计算切削速度 由表5-32，切削速度v可取为7m/min。由公式（5-1）可求得该工序铰刀转速，n10007/(3.148)r/min278.6r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n272.6r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度vnd/1000272r/min8mm/10006.83m/min。

5.2时间定额的计算

1．基本时间tm的计算

（1）工序1——粗铣拨叉头两端面

根据表5-47中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角r90）的基本时间计算公式

tj(ll1l2)/fMz可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两个工步，即两个工件同时

加工（详见表1-6中工序简图），故式中l255mm110mm；l21mm；

2l10.5(dd2ae)(1~3)(0.5(1001002552))1mm[0.5(10083.5)1]mm9.25mm；fMzfnfzZn0.135380mm/min247mm/min。

将上述结果代入公式tj(ll1l2)/fMz，则该工序的基本时间

tj(1109.251)/2470.49min29.4s。

（2）工序2——半精铣拨叉头左端面A

根据表5-47中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角r90）的基本时间计算公式可求出该工序的基本时间。式中l55mm，l19.25mm；l1~3mm，取l21mm；

fMzfn0.095490mm/min220.5mm/min。将上述结果代入公式，则该工序的基

本时间tj(ll1l2)/fMz(559.251)/220.5min0.30min18s

(3) 工序5——粗铣拨叉脚两端面

根据表5-47中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角90）的基本时间计算公式

tj(ll1l2)/fMz可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两个工步，即两个工件同时

加工，故式中l2120mm240mm；

l21~3mm，取l21mm；；

l10.5(dd2ae2)(1~3)0.5(20020021202)1mm21mmfMzfnfzZn0.1310131.95mm/min171.54mm/min

将上述结果代入公式tj(ll1l2)/fMz，则该工序的基本时间

tj(240mm21mm1mm)/171.54mm/min1.53min91.6s

（4）工序8——精铣拨叉脚两端面

根据表5-47中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角90）的基本时间计算公式

tj(ll1l2)/fMz可求出该工序的基本时间。由于该工序包括两个工步，即两个工件同时加工，故式中l2120mm240mm；l21~3mm，取l21mm；l121mm；

fMzfnfzZn0.0910160.22mm/min144.20mm/min

将上述结果代入公式tj(ll1l2)/fMz，则该工序的基本时间

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tj(240mm21mm1mm)/144.20mm/min1.82min109.02s

（5）工序9——钻、粗铰、精铰ø8mm孔

1）钻孔工步 根据表5-45，钻孔的基本时间可由公式tjL/fn(ll1l2)/fn求得。式中l20mm；l21mm；l1D/2cotr(1~2)7.8/2cot541mm3.8mm，

f0.17mm/r,n960r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj(203.81)/(0.17960)0.16min9.6s

2）粗铰工步 根据表5-45，铰圆柱孔的基本时间可由公式tjL/fn(ll1l2)/fnap(Dd)/2(7.967.8)/20.08mm的条件查得l10.37mm；求得。表5-46按r15、

l215mm；而l20mm；f0.22mm/r；n392r/min。将上述结果代入公式，则该工

序的基本时间tj(200.3715)/(0.22392)0.41min24.6s

3）精铰工步 根据表5-45可由公式tjL/fn(ll1l2)/(fn)求得该工步的基本时间。查表5-46按r15、ap(Dd)/2(87.96)/20.02mm的条件查得l10.19mm、

l213mm；已知l20mm；f0.17mm/r,n1275r/min。将上述结果代入公式，则该工

序的基本时间tj(200.1913)/(0.17272)0.71min42.6s

2．辅助时间tf的计算

根据第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf(0.15~0.2)tj，取

tf=0.15tj，则各工序的辅助时间分别为：

工序1的辅助时间：tf0.1529.4s4.41s 工序2的辅助时间：tf0.1518s2.70s 工序5的辅助时间：tf0.1591.6s13.74s； 工序8的辅助时间：tf0.15109.02s16.35s 工序9钻孔工步的辅助时间：tf0.159.6s1.44s； 工序9粗铰工步的辅助时间：tf0.1524.6s3.69s； 工序9精铰工步的辅助时间：tf0.1542.6s6.39s。 3．其他时间的计算

除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置作业地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于拨叉的生产类型为中批生产，需要考虑各工序的准备与终结时间，tz/m为作业时间的3%～5%；布置工作地时间tb是作业时间的2%～7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%～4%，均取为3%，则各工序的其他时间(tbtxtz/m)可按关系式(3%3%3%)(tjtf)计算，它们分别为：

工序1的其他时间：tbtxtz/m9%(29.4s4.41s)3.04s； 工序2的其他时间：tbtxtz/m9%(18s2.70s)1.86s； 工序5的其他时间：tbtx9%(91.6s13.74s)9.48s；

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工序8的其他时间：tbtx9%(109.02s16.35s)11.28s；

工序9钻孔工步的其他时间：tbtxtz/m9%(9.6s1.44s)0.99s； 工序9粗铰工步的其他时间：tbtxtz/m9%(24.6s3.69s)2.55s； 工序9精铰工步的其他时间：tbtxtz/m9%(42.6s6.39s)4.41s； 4．单件时间定额tdj的计算

单件时间tdjtjtftbtxtz/m，则各工序的单件时间分别为： 工序1的单件计算时间：tdj(29.44.413.04)s36.85s； 工序2的单件计算时间：tdj(182.71.86)s22.56s； 工序5的单件时间：tdj91.6s13.74s9.48s114.82s； 工序8的单件时间：tdj109.02s16.35s11.28s136.65s； 工序9的单件计算时间：tdj应按三个工步分别计算之后再求和，则: 钻孔工步tdj钻(9.61.440.99)s12.03s； 粗铰工步tdj粗铰(24.63.692.55)s30.84s； 精铰工步tdj精铰(42.6s6.394.41)s53.40s；

因此，工序9的单件计算时间tdjtdj钻tdj粗铰tdj精铰(12.0330.8453.40)s96.27s 将确定的上述各项内容填入工艺卡片中，得到拨叉工件的机械加工工艺过程卡及第1、2、5、8、9工序的工序卡片另附。（第1工序卡片，第2工序卡片，第5工序卡片，第8工序卡片，第9工序卡片）

附件：

1．1拨叉零件图（另附） 1．2拨叉毛坯图（另附）

1．3机械加工工艺过程卡（另附） 1．4机械加工工序卡（另附）

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第二章 专用钻床夹具设计

1.夹具设计任务

图2-1a所示为钻拨叉锁销孔的工序简图。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，成批生产规模。试为该工序设计一钻床夹具。

2.确定夹具的结构方案

（1）确定定位元件 根据工序简图规定的定位基准，选用一面双销定位方案（图2-1b），长定位销与工件定位孔配合，限制四个自由度，削边销轴肩小环面与工件定位端面接触，

限制一个自由度，削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件正确定位。定位孔与

定位销的配合尺寸取为30H7/f6（在夹具上标出定为销配合尺寸30f6）。对于工序

0.0150.18尺寸400 mm而言，定位基准与工序基准重合，定位误差dw(40)0；对于加工孔80mm

的位置度公差要求，定位基准与工序基准重合，dw()0；加工孔径尺寸8mm由刀具直接保证，dw(8)0。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。

（2）确定导向装置 本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，如图2-1c所示（快换钻套查表9-10，钻套用衬套查表9-11，钻套螺钉查表9-12）。导向元件相对定

0.18位元件位置尺寸取工件相应尺寸400的平均作为基本尺寸，即基本尺寸=40.09，其公差

取为工件相应尺寸公差的1/2～1/5，取0.18/3=0.06，按照偏差对称分布即可确定该尺寸为10.09±0.03.钻套位置度公差值取为工件相应公差值的1/5，即为0.03mm（标注见图2-1c）。

查表9-13，确定钻套高度H=3d=3×8mm=24mm，排屑空间h=d=8mm。

（3）确定夹紧机构 针对成批生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋压板夹紧机构，如图2-1d所示。偏心螺旋压板夹紧机构中的各零件均采用标准夹具元件（参照表10-3图4并查表确定）。

3.画夹具装配图（另附）

4.夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求

（1）确定定位元件之间的尺寸，定位销与削边销中心距尺寸公差取工件相应尺寸公差的1/3，偏差对称标注，即标注尺寸为115.5±0.03。

（2）根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位销定位环

0.18面（轴肩）之间的尺寸取为（40.09±0.03）mm（其基本尺寸取为零件相应尺寸400mm

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0.18的平均尺寸；其公差值取为零件相应尺寸400mm 的公差值的1/3，偏差对称标注）。

（3）钻套中心线对定位销中心线的位置度公差取工件相应位置度公差值的1/3，即取为0.03mm。

（4）定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。

（5）标注关键件的配合尺寸如图所示，8F7、30f6、57f7、15F7/k6、22H7/n6、和16H7/k6。

附件：

2．1夹具装配图（另附） 2．2夹具体零件图（另附）

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先 考 文 献

[1]邹清,呼咏.机械技术基础课程设计指导教程[M].北京：机械工业出版社，2012.

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