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浙江師范大學
《機械制造基礎(chǔ)》課程設計
題 目
右支架上蓋零件的機械加工工藝及夾具設計
所屬部
所屬專業(yè)
所屬班級
學 號
學生姓名
指導教師
起訖日期
浙江師范大學工學院
2013年9月
目 錄
第1章 緒論 1
第2章 加工工藝規(guī)程設計 2
2.1 零件的分析 2
2.1.1 零件的作用 2
2.2 右支架上蓋加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 2
2.2.1 孔和平面的加工順序 2
2.2.2 孔系加工方案選擇 2
2.3 右支架上蓋加工定位基準的選擇 3
2.3.1 粗基準的選擇 3
2.3.2 精基準的選擇 3
2.4 右支架上蓋加工主要工序安排 4
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 7
2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 12
第3章 (銑中心孔端面)夾具設計 15
3.1設計要求 15
3.2夾具設計 15
3.2.1 定位基準的選擇 15
3.2.2 切削力及夾緊力的計算 15
3.3夾具的夾緊裝置和定位裝置 16
3.4定位誤差的分析 18
3.5夾具設計及操作的簡要說明 18
第4章 (鉆4-Φ21孔)夾具設計 19
4.1設計要求 19
4.2夾具設計 20
4.2.1 定位基準的選擇 20
4.2.2 切削力及夾緊力的計算 20
4.3定位誤差的分析 21
4.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 22
4.5夾具設計及操作的簡要說明 23
總 結(jié) 24
參考文獻 25
致 謝 26
第1章 緒論
一、課程設計的目的
《機械制造工藝學》課程設計是在學完了《機械制造工藝學》課程后進行的一個實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：
1、培養(yǎng)學生綜合應用機械制造工藝學課程及其它有關(guān)先修課程的理論知識，把理論知識和生產(chǎn)實際密切結(jié)合，能夠根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，確定工藝方案，技術(shù)路線，制訂零件加工工藝過程卡，并運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計，進一步提高結(jié)構(gòu)設計能力。
2、培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、圖表、規(guī)范等有關(guān)資料文獻的能力。
3、進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。
4、培養(yǎng)學生獨立思考和獨立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
二、課程設計的要求與內(nèi)容
本次設計按學號順序（或者自由組合）分組進行，原則上每5人一組，每組一個題目。要求每組根據(jù)提供的零件圖，完成零件工藝規(guī)程的設計，工藝路線的選擇，工藝過程卡的制訂，每人各設計一種專用夾具（車、銑、鉆等夾具），并撰寫設計說明書。
學生應在教師指導下，按本指導書的規(guī)定，認真地、有計劃地按時完成設計任務。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。注意理論與實踐的結(jié)合，以期使整個設計在技術(shù)上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。
具體內(nèi)容如下：（1）每組制訂零件加工工藝過程卡一份，（2）、每位同學制訂繪制夾具裝配總圖和零件圖一套，并完成三維造型；（2）撰寫設計說明書一份。
2
第2章 加工工藝規(guī)程設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是右支架上蓋。右支架上蓋的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此右支架上蓋零件的加工質(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。
2.1.2 零件的工藝分析
由右支架上蓋零件圖可知。右支架上蓋是一個簿壁殼體零件，它的外表面上有4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螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）以孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：孔的加工；有表面粗糙度要求為，
（2）以的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個前后端面。
（3）以底面為主要加工平面的加工面。
2.2 右支架上蓋加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該右支架上蓋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，對于右支架上蓋來說，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(guān)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。
2.2.1 孔和平面的加工順序
右支架上蓋類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工右支架上蓋上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。右支架上蓋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。
右支架上蓋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。
2.2.2 孔系加工方案選擇
右支架上蓋孔系加工方案，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。
根據(jù)右支架上蓋零件圖所示的右支架上蓋的精度要求和生產(chǎn)率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產(chǎn)中，右支架上蓋孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將右支架上蓋孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 右支架上蓋加工定位基準的選擇
2.3.1 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）保證裝入右支架上蓋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。即以右支架上蓋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。
2.3.2 精基準的選擇
從保證右支架上蓋孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證右支架上蓋在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從右支架上蓋零件圖分析可知，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，雖然它是右支架上蓋的裝配基準，但因為它與右支架上蓋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。
2.4 右支架上蓋加工主要工序安排
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。右支架上蓋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右支架上蓋加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂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。對于右支架上蓋，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。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將右支架上蓋加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4.精銑底面
5. 鉆頂面4-Φ21各孔
6．粗銑削右端面
7．粗銑削左端面
8．合箱，粗鏜中心孔Φ49、Φ50孔
9．合箱，半精鏜中心孔Φ49、Φ50孔
10. 精銑右端面
11. 精銑削左端面
12.終檢
13.清洗入庫
工藝路線二：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4.精銑底面
5．粗銑削右端面
6．粗銑削左端面
7．合箱，粗鏜中心孔Φ49、Φ50孔
8．合箱，半精鏜中心孔Φ49、Φ50孔
9.鉆頂面4-Φ21各孔
10. 精銑右端面
11. 精銑削左端面
12.終檢
13.清洗入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
工藝路線一：
工藝路線一：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4.精銑底面
5. 鉆頂面4-Φ21各孔
6．粗銑削右端面
7．粗銑削左端面
8．合箱，粗鏜中心孔Φ49、Φ50孔
9．合箱，半精鏜中心孔Φ49、Φ50孔
10. 精銑右端面
11. 精銑削左端面
12.終檢
13.清洗入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“右支架上蓋”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為ZG310-570，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
（1）頂面的加工余量。
根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（4）前后端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
（6）前后端面支承孔。
根據(jù)工序要求，前后端面支承孔的加工分為粗鏜、半精鏜兩個工序完成，各工序余量如下：
粗鏜：孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
半精鏜：孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
由工序要求可知，凸臺只需進行粗銑加工。其工序余量如下：
參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其余量規(guī)定為，現(xiàn)取其為。
（8）孔加工余量
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71,現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
鉆孔：
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序10：鑄造
工序20：時效處理
工序30、40：粗、精銑底面
機床：銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
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
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序50：鉆頂面4-Φ21各孔
機床：鉆床Z525
刀具：鉆頭
進給量：進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度：
由工序2可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序60：粗、精銑右端面
機床：臥式銑床X62W
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
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
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序70：粗銑左側(cè)面
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8，硬質(zhì)合金立銑刀YT15
（1）粗銑兩側(cè)面
銑刀直徑，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
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
機動時間：
工序80：合箱，粗鏜Φ113孔
機床：鏜床T68
刀具：高速鋼刀具
（1）粗鏜Φ49孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
工序90：合箱，半精鏜Φ49孔
機床：鏜床T68
刀具：高速鋼刀具
半精鏜 孔
切削深度：
進給量：根據(jù)切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
切削深度：機動時：
工序100、110：精銑兩側(cè)面
機床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8 ，齒數(shù)
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
刀具切入長度：精銑時
由工序3可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排
根據(jù)設計任務要求，該的年產(chǎn)量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于417件。設每天的產(chǎn)量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產(chǎn)時）
因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：粗、精銑底面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序2：鉆頂面孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序5：粗銑左右端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序6：半精銑左右端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序9：粗鏜左右端面支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序11：精鏜支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
當布置兩臺機床時
即能滿足生產(chǎn)要求
第3章 (銑中心孔端面)夾具設計
3.1設計要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。下面即為銑床夾具(銑中心孔端面)的專用夾具，本夾具將用于X62W銑床。
本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
3.2夾具設計
3.2.1 定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
由零件圖可知：在對進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。
為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
3.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：面銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點的選擇
a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（X）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.3定位誤差的分析
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.4夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。
第4章 (鉆4-Φ21孔)夾具設計
4.1設計要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。上面即為(鉆4-Φ21孔(鉆孔)的專用夾具，本夾具將用于Z525鉆床。
在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。
機床夾具的組成
1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。
2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。
3、對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。
4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。
5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。
6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準確定位，常設置預定位裝置；對于大型夾具，常設置吊裝元件等。
以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)組成部分。
機床的分類
機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。
按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具，
拼裝夾具。
按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數(shù)控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。
按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。
工件的裝夾方法
工件裝夾的方法有兩種：
將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上
將工件裝夾在家具上
采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產(chǎn)。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。
采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點：
a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量
b、縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率
c、擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能”
d、改善工人的勞動條件，降低生產(chǎn)成本
本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
4.2夾具設計
4.2.1 定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
4.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆4-Φ21孔。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
4.3定位誤差的分析
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）
.故，.
則.
知此方案可行。
4.4 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
圖3.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表3.4：
表3.4 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
3.8
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖4.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表4.5：
表4.5 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
5
+0.034
+0.016
12
10
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
4.5夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。此時雖然有過定位，但底面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。
26
總 結(jié)
加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。
完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
參考文獻
1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社
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4. 《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社
5. 《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社
6. 《機床夾具設計手冊》 王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔?
7. 《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社
8. 《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社
9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會 上海科學技術(shù)出版社
10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術(shù)出版社
11．《機械設計基礎(chǔ)》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社
12．《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社
13．《機械制造工藝學課程設計指導書》， 機械工業(yè)出版社
14．《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社
15.《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社
致 謝
經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。
此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導對我們課程設計的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成課程設計提供了重要保障。
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