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課程設計（設計）
軸支架加工工藝分析與鉆擴三孔夾具設計
學 院：
專 業(yè)：
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學生姓名：
指導老師：
完成日期：
摘要
軸支架零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝，定位，切削用量，夾緊
Abstract
The bolt body parts and milling fixture design process is the design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, positioning, cutting dosage, clamping,
目 錄
第1 章 緒論 3
第2章 零件的分析 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的工藝分析 3
第3章 零件的工藝規(guī)程 4
3.1 確定毛坯的制造形式 4
3.2 軸支架加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 4
3.2.1 孔和平面的加工順序 5
2.2.2 孔系加工方案選擇 5
3.3 軸支架加工定位基準的選擇 6
3.3.1 粗基準的選擇 6
3.3.2 精基準的選擇 6
3.4 軸支架加工主要工序安排 6
3.5 毛坯尺寸的確定 10
3.6 確定各工序的加工設備和工藝裝備 12
第4章 確定切削用量及基本時間 13
5 鉆擴三孔夾具設計 29
5.1 研究原始質(zhì)料 29
5.2 定位基準的選擇 29
5.3 切削力及夾緊力的計算 29
5.4 誤差分析與計算 31
5.5 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 31
5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 34
5.7夾具設計及操作的簡要說明 34
5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 34
總 結(jié) 36
參考文獻 37
致 謝 38
37
第1 章 緒論
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
軸支架零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目給出的零件是軸支架。軸支架的主要作用是保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件正確安裝。因此軸支架零件的加工質(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。
2.2 零件的工藝分析
由軸支架零件圖可知。軸支架是一個軸支架零件，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。現(xiàn)分析如下：
（1）以底面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：底面的底削加工；其中底面有表面粗糙度要求為，
（2）以￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55孔。
（2）以、粗糙度為孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：、粗糙度為的孔。
①該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。
②要求加工￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的精度等級為，粗糙度，且要求與底平面的平行度公差為。
③要求精加工底平面粗糙度，平面度公差為。
④要求加工、粗糙度為。
⑤是錐孔，要求精鉸加工，粗糙度。
⑥對于孔口進行锪平加工。
⑦加工螺紋孔。
第3章 零件的工藝規(guī)程
3.1 確定毛坯的制造形式
灰鑄鐵（HT150）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應力集中也大；因此，使石墨片得到細化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶穑瑏硐T鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。
零件材料為HT150，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應該的。
牌號
鑄件壁厚
最小抗拉強度
硬度
鑄件硬度范圍
金相組織
HT150
2.5-10
10-20
20-30
30-50
175
145
130
120
H175
150-200
鐵素體+珠光體
表1.1灰鑄鐵（HT150）的性能參數(shù)
3.2 軸支架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。該軸支架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，對于軸支架來說，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。
3.2.1 孔和平面的加工順序
軸支架類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工軸支架上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。軸支架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。
軸支架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
軸支架孔系加工方案，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)軸支架零件圖所示的軸支架的精度要求和生產(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，軸支架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，需要將軸支架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。
3.3 軸支架加工定位基準的選擇
3.3.1 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）保證裝入軸支架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。即以軸支架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。
3.3.2 精基準的選擇
從保證軸支架孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證軸支架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從軸支架零件圖分析可知，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，雖然它是軸支架的裝配基準，但因為它與軸支架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。
3.4 軸支架加工主要工序安排
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。軸支架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軸支架加工完成為止，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銑床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于軸支架，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)將軸支架加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
工
序
號
工 序 內(nèi) 容
10
鑄造
20
時效處理，去應力
30
粗銑底面
40
精銑底面
50
鉆￠25.8的孔
60
鉆￠30、￠35的孔
70
粗鏜￠55的孔
80
擴直徑25.8的孔
90
擴￠30、￠35的孔
100
半精鏜￠55的孔
110
鉸孔￠25.8的孔并倒角
120
鉸孔￠30、￠35的孔并倒角
130
精鏜￠55的孔
140
鉆孔4-Φ10
150
擴孔2-Φ13
160
锪孔2-Φ20
170
鉆孔Φ6
180
鉆孔M6的螺紋孔
190
對孔M6的螺紋孔攻絲
200
去毛刺
210
檢驗入庫
工藝路線二：
工
序
號
工 序 內(nèi) 容
10
鑄造
20
時效處理，去應力
30
粗銑底面
40
精銑底面
50
鉆￠25.8的孔
60
鉆￠30、￠35的孔
70
鉆￠55的孔
80
擴直徑25.8的孔
90
擴￠30、￠35的孔
100
擴￠55的孔
110
鉸孔￠25.8的孔并倒角
120
鉸孔￠30、￠35的孔并倒角
130
鉸￠55的孔
140
鉆孔4-Φ10
150
擴孔2-Φ13
160
锪孔2-Φ20
170
鉆孔Φ6
180
鉆孔M6的螺紋孔
190
對孔M6的螺紋孔攻絲
200
去毛刺
210
檢驗入庫
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，
方案一與方案二主要區(qū)別在于￠55的孔的加工選擇方面，方案一選擇的是鏜床加工，方案二采用的是鉆床加工，由于￠25.8的孔、￠30、￠35的孔采用的鉆床加工，這孔無法采用鏜床加工，故為了統(tǒng)一機床，采用方案二
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案二：
工
序
號
工 序 內(nèi) 容
10
鑄造
20
時效處理，去應力
30
粗銑底面
40
精銑底面
50
鉆￠25.8的孔
60
擴￠25.8的孔
70
鉸孔￠25.8的孔并倒角
80
鉆￠30、￠35的孔
90
擴￠30、￠35的孔
100
鉸孔￠30、￠35的孔并倒角
110
鉆￠55的孔
120
擴￠55的孔
130
鉸￠55的孔
140
鉆孔4-Φ10
150
擴孔2-Φ13
160
锪孔2-Φ20
170
鉆孔Φ6
180
鉆孔M6的螺紋孔
190
對孔M6的螺紋孔攻絲
200
去毛刺
210
檢驗入庫
3.5 毛坯尺寸的確定
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類
形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
（1）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。
（2）前后端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、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。
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：
表1.6 加工余量、工序尺寸及偏差確定
序號
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
表面粗糟度
尺寸及偏差
1
底平面
粗銑
精銑
細精銑
2
￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55
鉆
擴鉆
鉆
精鉸
3
锪孔
深；
深；
深；
4
鉆孔
深
擴孔
5
鉆孔
深
粗鉸錐孔
精鉸錐孔
6
鉆螺紋孔
深
攻絲
7
鉆
深
3.6 確定各工序的加工設備和工藝裝備
機床的選用
查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得：
立式銑床，主要用于銑加工。
搖臂鉆床，可用于鉆、擴、鉸及攻絲。
刀具的選用
查資料[1]《機械加工工藝手冊》可得：
高速鋼端面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度?。?
鉆頭：直柄麻花鉆
直柄短麻花鉆
直柄長麻花鉆
直柄擴孔鉆
錐柄擴孔鉆
锪鉆：帶導柱直柄平底锪鉆
鉸刀：硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀 ￠25.8，￠30、￠35，￠55
錐鉸刀：公制/莫氏4號錐直柄鉸刀，刀具材料：
其他設備的選用
夾具：夾具采用專用的銑、鉆夾具
量具選用：錐柄雙頭塞規(guī)，多用游標卡尺
輔助設備：銼刀、鉗子等
第4章 確定切削用量及基本時間
切削用量包括背吃刀量a、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。
工序30：粗、精銑底面
機床：銑床X52K
（1）粗銑軸支架底面 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-81,
切削工時
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：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.81，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
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2 鉆側(cè)面三孔
① 鉆、擴、鉸孔￠25.8的孔，￠30、￠35的孔，￠55的切削用量及工時定額
鉆孔加工
鉆孔￠55：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，；由式1.5得，
機床主軸轉(zhuǎn)速，取
由式1.6得，實際切削速度
被切削層長度：
刀具切入長度： 式（1.10）
刀具切出長度： 取
根據(jù)資料[5]《機械制造工藝學》表可得
式（1.11）
同理：鉆孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得： ，，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得
同理：鉆孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得
擴孔加工
擴孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
由式1.10得，
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
同理：擴孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
同理：擴孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
鉸孔加工
鉸孔：由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：鉸孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：鉸孔
由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：，；
由式1.5得，，取
由式1.6得，
，
鉸圓柱孔時，由資料[1]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式1.11可得：
工序3：鉆頂面四孔
鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，）
機床：
刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101
帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84）
公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料：
⑴．鉆孔，以及的錐孔
鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
式（1.8）
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間： 式（1.9）
⑵．擴孔
鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以，
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.9）有：
⑶．锪孔
切削深度：，
根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為2
機動時間，由式（1.5）有：
⑷．锪孔
切削深度：，
根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度；取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.5）有：
⑸．鉸孔
切削深度：，
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-58，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-60，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.9）有：
工序4：鉆側(cè)面兩孔
鉆側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔）
機床：
⑴．鉆
切削深度：
根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度，
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度： 取
加工基本時間，由式（1.5）有：
⑵．鉆螺孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-39，，取
切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：
，取
實際切削速度，由式（1.2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1.8）有：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1.5）有：
③、攻螺紋孔
機床：組合攻絲機
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：
鉆頂面四孔的機動時間：
這些工序的加工機動時間的總和是：
1.9 時間定額計算及生產(chǎn)安排
根據(jù)設計任務要求，該軸支架的年產(chǎn)量為5000件。一年以255個工作日計算，每天的產(chǎn)量應不低于21件。設每天的產(chǎn)量為21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22.8min。
參照參考文獻[7]《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） 式（1.10）
因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為：
式（1.11）
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
1.9.1 粗、精銑底面
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-48，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。
1.9.2 鉆側(cè)面三孔
⑴、鉆側(cè)面的三孔
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。
⑵、半精鉆側(cè)面的三孔（，，）
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。
⑶、精鉆側(cè)面的三孔
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-39，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可以完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。
1.9.3 鉆頂面四孔
鉆頂面四孔（其中包括鉆和、擴鉆，鉸孔以及锪孔和）
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求
鉆左側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺孔）
機動時間：
輔助時間：參照參考文獻[7]《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)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.5-43，
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此應布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求
的螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額，由式（1.11）有：
因此布置一臺機床即可完成本工序的加工，達到生產(chǎn)要求。
5 鉆擴三孔夾具設計
機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，在整個加工構(gòu)成中，夾具不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設計合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。各種專用夾具的設計質(zhì)量，將直接影響被加工零件的精度要求，在機械加工工藝過程中起到重要的作用。
在設計的過程當中，應深入生產(chǎn)實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進技術，制定出合理的設計方案，在進行具體設計。
5.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來鉆、鉸加工孔、、。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
5.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：孔、、的軸線與底平面有平行度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足平行度公差要求。
孔、、的軸線間有位置公差，選擇左端面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線間的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側(cè)面來限制六個自由度。
5.3 切削力及夾緊力的計算
由資料[10]《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.11）
式中
查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
即由式2.11得：
切削扭矩公式 ： 式（2.12）
即：
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。
由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
式（2.13）
取，， 即：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按式2.6計算：
式中參數(shù)由資料[10]《機床夾具設計手冊》可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖如下：
圖2.1 受力簡圖
由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：原動力計算公式 式（2.14）
即：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
5.4 誤差分析與計算
該夾具以底平面、側(cè)面和蓋板平面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。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)定的工序公差。
孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由資料[6]《互換性與技術測量》表可知：
取（中等級）即 ：尺寸偏差為
由資料[10]《機床夾具設計手冊》可得：
① 定位誤差（兩個垂直平面定位）：
② 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 式（2.15）
③ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
④ 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。
5.5 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4.3 可換鉆套
.尺寸表4.4
d
D
D1
H
t
基本尺寸
極限偏差F7
基本尺寸
極限偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
45
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
45
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用固定式鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。
5.7夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的三、、孔。工件以底平面、側(cè)面和蓋板平面為定位基準，在支承釘和止推板上實現(xiàn)完全定位。為工件裝夾可靠，采用了輔助支承。
如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體：夾具的定位、引導、夾緊裝置裝在夾具體上，使其成為一體，并能正確的安裝在機床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜的基礎件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。
夾具體設計的基本要求
（1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。
（3）應有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。
工件裝夾方案確定以后，根據(jù)定位元件及夾緊機構(gòu)所需要的空間范圍及機床工作臺的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
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)技術的工作打下了堅實的基礎。
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
2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社
3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社
3. 《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
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8. 《機械原理畢業(yè)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協(xié)會 上?？茖W技術出版社
10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W技術出版社
11．《機械設計基礎》 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．《機械制造工藝學畢業(yè)設計指導書》， 機械工業(yè)出版社
20．《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鍵性技術難題，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，感謝院系領導對我們畢業(yè)設計的重視和關心，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、更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障。
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