拨叉镗孔的机加工艺研究

郝峻崧

【摘 要】本次设计是车床变速箱中拔叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计是针对拨叉孔的加工工艺。拨叉在机床上定位夹紧选用专用夹具，夹紧可靠，操作方便。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。

【关键词】拨叉；镗孔；加工工艺；定位；夹紧；专用夹具

机械零件在实际的应用过程中时常会有比较复杂的结构，如车床变速箱中的拨叉，它给加工带来很大的困难。所以为了提高劳动生产率，并保证零件加工质量，降低劳动强度。在加工拨叉零件时，需要设计镗孔专用夹具来克服以上困难。

拨叉毛坯图

本夹具是用来镗此拔叉下端θ60H12的孔，零件图中此孔与θ25H7的孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工，因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，重点是保证加工精度的问题.。

夹具的设计

①定位基准的选择。

因为θ25H7的孔与此孔有公差要求，所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大，利用θ60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在θ60H12的孔旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。

②定位元件及夹紧元件的选择。

据上面所述，选用固定式定位销（长销）穿过 25H7的孔。由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。这样就可以完全定位了。

固定式定位销

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

移动压板

③切削力及夹紧力计算。

镗刀材料：YT5（机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68

k=30° k=60° γ-10° λ=15° a=45°

（1）粗镗：

圆周切削分力公式：FC=902apf0.75KP

ap=2.5mm f=0.2mmr

K=KKKKK

K=（） 取HB=175 n=0.4

∴K=（）=（）=1.06

K=1.08 K=1.0 K=1.0 K=1.0

∴ K=KKKKK=1.06×1.08×1.0×1.0×1.0=1.15

∴F=902afK=902×2.5×0.2×1.15=775.56N

同理：径向切削分力公式：F=530afK

式中参数：K=1.30K=1.0 K=1.7 K=1.0

∴K=KKKKK=1.06×1.30×1.0×1.7×1.0=2.34

∴ KP=530ap0.9f0.75KP=530×2.50.9×0.20.75×2.34=845.67N

轴向切削分力公式：Ff=451apf0.4kp

式中参数：K=0.78 K=1.0 K=0.65 K=1.0

∴K=KKKKK=1.06×0.78×1.0×0.65×1.0=0.54

∴Ff=451apf0.4KP=451×2.5×0.20.4×0.54=319.65N

根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

WK=K·F

安全系数K可按下式计算：

K=K0K1K2K3K4K5K6

式中：K0～K6为各种因素的安全系数：

KC=1.2×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.87

KP=1.2×1.2×1.4×1.0×1.3×1.0×1.0=2.62

Kf=1.2×1.2×1.5×1.×1.3×1.0×1.0=2.81

所以，有：WK=KC·FC=1.87×775.56=1450.3N

WK=KP·FP=2.62×845.67=2215.66N

WK=Kf·Ff=2.81×319.65=898.22N

（2）半精镗：

同理，圆周切削分力公式：

FC=902apf0.75KP

FP=530ap0.9f0.75KP

Ff=451apf0.4KP

因为：ap=0.5mm f=0.15mmr，则

FC=902apf0.75KP=902×0.5×0.150.75×1.15=124.476N

FP=530ap0.9f0.75KP=530×0.50.9×0.150.75×2.34=159.54N

Ff=451apf0.4KP=451×0.5×0.150.4×0.54=57N

KC=1.2×1.0×1.1×1.0×1.3×1.0×1.0=1.72

KP=1.2×1.15×1.1×1.0×1.3×1.0×1.0=1.8

Kf=1.3×1.0×1.3×1.0×1.3×1.0×1.0=2.2

所以，有：WK=KC·FC=1.72×124.476=214.1N

WK=KP·FP=1.8×159.54=287.17N

WK=Kf·Ff=2.2×57=125.4N （下转第215页）

（上接第167页）当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。

由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：

弯矩示意图

∴F=Ffmax=319.65N

既是F'加上转矩M，所以WK>319.65N

④误差分析与计算。

该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

孔销间隙配合的定位误差为：

△dw=（Dmax-dmin）2=（25.021-24.974）2=0.0235

通过以上的讨论可以看出，在加工车床的拨叉孔时，使用适合的工装卡具及工艺方法可以大大的提高劳动生产率，并保证零件加工质量，减低劳动强度。 [科]

【参考文献】

[1]王光斗.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社，2002，8.

[2]刘文剑.夹具工程师手册[M].黑龙江科学技术出版社，1987.

[3]陈宏钧.实用金属切削手册[M].机械工业出版社，2005，1.

[4]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].机械工业出版社，2000.

[5]都克勤.机床夹具结构图册[M].贵州人民出版社，1983，4.

[6]胡建新.机床夹具[M].中国劳动社会保障出版社，2001，5.

[7]王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2000.