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哈爾濱理工大學課程設計說明書
機械制造技術課程設計說明書
設計題目：制定圖5-40所示錐軸零件的加工工藝，
設計鉆Φ10孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 機械13-2班
學 號： 1330060229
姓 名： 張佳超
指導教師： 陶福春
機械工程系
2016年12 月15 日
35
哈爾濱理工大學課程設計說明書
目錄
第1章 緒論 3
1.1 機械加工工藝概述 3
1.2機械加工工藝流程 3
1.3夾具概述 4
1.4機床夾具的功能 4
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 4
1.5.1機床夾具的現狀 4
1.5.2 現代機床夾具的發(fā)展方向 5
第2章 零件的分析 6
2.1零件的形狀 6
2.2零件的工藝分析 7
第3章 工藝規(guī)程設計 8
3.1 確定毛坯的制造形式 8
3.2 基面的選擇 8
3.3 制定工藝路線 9
3.3.1 工藝路線方案一 9
3.3.2 工藝路線方案二 10
3.3.3 工藝方案的比較與分析 10
3.4 選擇加工設備和工藝裝備 11
3.4.1 機床選用 11
3.4.2 選擇刀具 11
3.4.3 選擇量具 12
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 12
3.6 確定切削用量及基本工時 13
3.7 時間定額計算及生產安排 23
第4章 鉆?10孔夾具設計 27
4.1設計要求 27
4.2夾具設計 27
4.2.1 定位基準的選擇 27
4.2.2 切削力及夾緊力的計算 27
4.3定位誤差的分析 30
4.4夾具設計及操作的簡要說明 33
總 結 34
參 考 文 獻 35
致 謝 36
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。
一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。
比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明。
總的來說，加工工藝是每個步驟的詳細參數工藝流程是綱領，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產綱領，確定生產類型。
2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
4) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
5) 填寫工藝文件。
6) 選擇毛坯。
7) 擬訂工藝路線。
8) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3夾具概述
現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在機床夾具設計是一項重要的技術工作。
1.4機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
定位
定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。
確定工件在夾具中占有正確位置的過程。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊
由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。
（2）導向 導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模
如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置
并引導其進行鉆削。。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現狀
數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用現代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。特別是近年來，，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）提高機床夾具的標準化程度。
4）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
5）適用于精密加工的高精度機床夾具。
6）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
1.5.2 現代機床夾具的發(fā)展方向
現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為標準化、精密化、高效化、柔性化四個方面。
標準化
機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。
夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。
通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。
精密化
精密化夾具的結構類型很多，隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力。
具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產批量、工件的形狀和尺寸等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是錐軸零件，主要作用是起連接作用。
零件的實際形狀如上圖所示，?從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
圖5-40
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為35，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。
錐軸零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
錐軸共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下：
(1)．左端的加工表面：
這一組加工表面包括：大頭端面，Φ16內圓，倒角鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。
(2).小頭端面的加工表面：
這一組加工表面包括：小頭端面；Φ50的外圓，粗糙度為0.8；Φ30的外圓，10度斜面外圓，并帶有倒角；鉆中心孔。其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。其中，Φ8的孔或內圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設計
本錐軸假設年產量為10萬臺，每臺車床需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為35，依據設計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結合生產實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產綱領
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為35，年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。
粗基準的選擇，對像錐軸這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。
對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
10 鍛造 鍛造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗車 粗車小頭端面，粗車外圓Φ50，粗車外圓Φ30，粗車外圓10度斜面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗車 掉頭，粗車大頭端面，粗車外圓Φ90，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 熱處理 滲碳0.8-1，淬火58-62HRC
60 半精車 半精車小頭端面，半精車外圓Φ50，半精車外圓Φ30，半精車外圓10度斜面，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
70 半精車 掉頭，半精車大頭端面，半精車外圓Φ90，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
80 半精車 車退刀槽2X2到規(guī)定尺寸精度
90 半精車 車螺紋M30X2到規(guī)定尺寸精度
100 鉆 鉆中心孔Φ16，開口部60度倒角
110 鉆 鉆中心孔Φ8，開口部60度倒角
120 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ9
130 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ13
140 鉆孔 鉆徑向孔2-Φ10
150 銑槽 銑油槽
160 鉗 去毛刺，清洗
170 終檢 終檢入庫
3.3.2 工藝路線方案二
10 鍛造 鍛造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗車 粗車小頭端面，粗車外圓Φ50，粗車外圓Φ30，粗車外圓10度斜面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗車 掉頭，粗車大頭端面，粗車外圓Φ90，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 熱處理 滲碳0.8-1，淬火58-62HRC
60 半精車 半精車小頭端面，半精車外圓Φ50，半精車外圓Φ30，半精車外圓10度斜面，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
70 半精車 掉頭，半精車大頭端面，半精車外圓Φ90，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
80 半精車 車退刀槽2X2到規(guī)定尺寸精度
90 半精車 車螺紋M30X2到規(guī)定尺寸精度
100 鉆 鉆中心孔Φ16，開口部60度倒角
110 鉆 鉆中心孔Φ8，開口部60度倒角
120 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ9
130 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ13
140 鉆孔 鉆徑向孔2-Φ10
150 銑槽 銑油槽
160 鉗 去毛刺，清洗
170 終檢 終檢入庫
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二減少了裝夾次數，但是要及時更換刀具，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
10 鍛造 鍛造出毛坯
20 熱處理 毛坯熱處理，時效處理
30 粗車 粗車小頭端面，粗車外圓Φ50，粗車外圓Φ30，粗車外圓10度斜面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
40 粗車 掉頭，粗車大頭端面，粗車外圓Φ90，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
50 熱處理 滲碳0.8-1，淬火58-62HRC
60 半精車 半精車小頭端面，半精車外圓Φ50，半精車外圓Φ30，半精車外圓10度斜面，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
70 半精車 掉頭，半精車大頭端面，半精車外圓Φ90，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
80 半精車 車退刀槽2X2到規(guī)定尺寸精度
90 半精車 車螺紋M30X2到規(guī)定尺寸精度
100 鉆 鉆中心孔Φ16，開口部60度倒角
110 鉆 鉆中心孔Φ8，開口部60度倒角
120 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ9
130 鉆孔 鉆圓周鉆孔6-Φ13
140 鉆孔 鉆徑向孔2-Φ10
150 銑槽 銑油槽
160 鉗 去毛刺，清洗
170 終檢 終檢入庫
3.4 選擇加工設備和工藝裝備
3.4.1 機床選用
①.工序30、40、60、70、80、90是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數不多，成批量生產，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據《機械制造設計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序100、110、120、130、140是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
③.工序150是銑油槽,從經濟角度看,采用X52K。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數。
③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“錐軸” 零件材料為35，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鐵的性能比較，35硬度HB為143～269，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，35密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。
根據所發(fā)的任務書上的數據，該零件的月工序數不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產。
根據生產綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產率高，適用于大批生產，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應用范圍，再根據各種鑄造方法的經濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。如圖3-4
圖3-4(毛胚)
3.6確定切削用量及基本工時
切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F根據《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
3.6.1 工序Ⅳ
粗車小頭端面，粗車外圓Φ50，粗車外圓Φ30，粗車外圓10度斜面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
3.6.1.1確定粗車小頭端面的切削用量
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3MM，可在一次走刀內完成，故
=
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63
===120
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
==
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
⑥.倒角
為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同
換車刀手動進給。
⑦. 計算基本工時
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+=
==
3.6.2 工序Ⅴ
掉頭，粗車大頭端面，粗車外圓Φ90，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
本工序仍為粗車。已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。
3.6.2.1確定粗車小頭端面的切削用量
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3MM，可在一次走刀內完成，故
=
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63
===120 根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
==
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
⑥.倒角
為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同
采用工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：
a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56
3.6.3 工序Ⅵ
半精車小頭端面，半精車外圓Φ50，半精車外圓Φ30，半精車外圓10度斜面，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
3.6.3.1確定切削用量
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C602—1機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故
==
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63
===120
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
==
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
⑥.計算基本工時
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+=
==
3.6.4 工序Ⅶ
掉頭，半精車大頭端面，半精車外圓Φ90，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
本工序仍半精車。
確定切削用量
所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C602—1機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故
==
②.確定進給量
根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進給量=0.5～1.0
按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：
=0.7
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。
切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。
根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63
===120
根據CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
==
⑤.校驗機床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：
=1.25，=，==，=
⑥.計算基本工時
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+=
==
工序 13 鉆Φ8、Φ16mm孔
鉆孔Φ8、選用Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85鉆
鉆孔進給量為0.20～0.35。
則取
確定加工速度，根據《工藝手冊》
加工速度計算公式為
查得為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
故 ==72
選取
故實際速度為=2.64
確定加工時間（一個孔） =
工序14 鉆Φ9、Φ13mm孔
本工序采用計算法。 （o）
鉆頭磨損0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進給量
查《工藝手冊》鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,進給量取f=0.60。
②.確定加工速度
灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的加工速度軸向力，扭矩及功率得，V=12 V=12=10.32
則 = =131
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實際加工速度 = = =11.8
工序 150 銑油槽
切削深度：
根據參考文獻[3]表查得：進給量,根據參考文獻[1]表查得切削速度，
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～74，取。
實際切削速度：
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：
=81mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
本工序機動時間：
3.7 時間定額計算及生產安排
設年產量是10萬件。一年有250個工作日。一個日產量420。一天工作時間的計算8個小時，每部分的生產時間不應超過1.14min。機械加工單（在上述生產類型）時間定額：大規(guī)模生產）
大規(guī)模生產：
參照《工藝手冊》（生產類型：中批以上）時間計算公式：
（大量生產時）
因此大批量單件時間計算：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。
—布置場所地、休息時間占操作時間的百分比值
工序1：粗車小頭端面，粗車外圓Φ50，粗車外圓Φ30，粗車外圓10度斜面，粗車各外圓臺階及圓弧圓角
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。在加工過程中裝卸短暫，所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
工序2：掉頭，粗車大頭端面，粗車外圓Φ90，粗車各外圓臺階及圓弧圓角，注意各外圓留1mm的半精車余量
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。裝卸短暫所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序3：半精車小頭端面，半精車外圓Φ50，半精車外圓Φ30，半精車外圓10度斜面，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。加工過程中裝卸短暫，所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序4：掉頭，半精車大頭端面，半精車外圓Φ90，半精車各外圓臺階及圓弧圓角
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。由于生產線上裝時間很短，所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序5：車退刀槽2X2到規(guī)定尺寸精度
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
一臺機床即能滿足生產要求。
工序6：車螺紋M30X2到規(guī)定尺寸精度
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序7：鉆中心孔Φ16，開口部60度倒角
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》取工步輔助時間。所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產要求
工序8：鉆中心孔Φ8，開口部60度倒角
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》取工步輔助時間。裝卸短所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產要求
工序9：鉆圓周鉆孔6-Φ9
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔時間，取裝卸時間，工步時間。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序10：鉆徑向孔2-Φ10
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。
取裝卸時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產要求
工序11：鉆圓周鉆孔6-Φ13
機動時間：
輔助時間：參照《工藝手冊》，取工步輔助時間。所以取裝時間。則
：根據《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產要求
工序12：鉆徑向孔2-Φ10
機動時間：
輔助時間：取裝卸輔助時間，工步輔助時間。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
工序13：銑油槽
機動時間：
輔助時間：取裝卸輔助時間，工步輔助時間。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產要求。
第4章 鉆?10孔夾具設計
4.1設計要求
為了提高勞動生產，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產，任務為設計一鉆?10孔。
本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，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。
由零件圖可知：進行加工前，外圓面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選外圓面平面、和側面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。
為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。
4.2.2 切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
切削力公式：
式中 ，
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得：
所以
根據工件受力切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：
安全系數K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
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中心孔范圍內。
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、夾緊機構的傳遞效率等有關。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，FJ需=KFJ理。
c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。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，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，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生原始作用力的部分。夾緊機構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和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產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組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。
螺旋夾緊機構中所用的螺旋，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生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，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的特點：
（1）結構簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）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，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對工件的夾緊。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，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心，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可知螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數由參考文獻[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機構， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
4.3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。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
⑴定位誤差 ：
注：V型塊夾角α=90°。
基準位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出：
ΔY==
基準不重合誤差：
從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
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。
4.4夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產，主要考慮提高勞動生產率。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動自由度。
夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內應力。
由于工件采用V型塊定位Φ60mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經過切削加工達到我們要求的定位尺寸。
總 結
課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。
課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。
通過課程設計，我對課本理論知識有了更深刻了理解，同時，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了良好的基礎
本文是加工工藝和夾具設計，并對工藝方案進行比較選擇合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝卡片。最后是夾具的設計。
設計的總體過程可以概括為，首先對零件的結構、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案。
本次課程設計綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結合的一個成果。由于專業(yè)知識有限，在設計過程中遇到的問題主要通過老師的講解，同學們的討論以及查閱資料來解決。
參 考 文 獻
[1] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1980。
[2] 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。
[3] 李慶壽。機床夾具設計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。
[4] 李洪