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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：搖臂支架的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090207
學(xué) 生： 楊俊
學(xué) 號(hào)： B09020740
指導(dǎo)教師： 萬(wàn)宏強(qiáng)
2013年05月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
系別 機(jī)電信息系專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) B090207姓名 楊俊 學(xué)號(hào) B09020740
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 搖臂支架的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
2.題目背景和意義：夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，
它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。工?
的工藝分析及夾具設(shè)計(jì)是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)，對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)具有重要實(shí)踐意義。
3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：
(1)對(duì)所給零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，所給零件的工藝分析，計(jì)算、編寫(xiě)各工件加工工藝；
(2)各工件的定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計(jì)算；
(3)繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；
(4)要求各夾具設(shè)計(jì)合理，符合工程實(shí)際；
(5)各工件具體參數(shù)見(jiàn)所給參考圖紙。
4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）：
第1周－第3周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累和開(kāi)題報(bào)告；
第4周－第6周：典型工件的工藝分析，計(jì)算、編寫(xiě)各工件加工工藝；
第7周－第8周：各夾具的設(shè)計(jì)計(jì)算，定位分析，設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。
第9周：中期檢查。
第10周－第13周：繪制各夾具的裝配圖、部分零件工程圖。
第14周－第15周：完成畢業(yè)論文。
第16周：答辯。
5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 不少于15000字
① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）：
② 圖紙（幅面和張數(shù)）： A0圖紙2張，工藝卡片1份
③ 其他要求：參考文獻(xiàn)不少于15篇（其中外文文獻(xiàn)不少于3篇），外文文獻(xiàn)翻譯漢字3000
字以上。
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
學(xué)生簽名： 年 月 日
系主任審批： 年 月 日
說(shuō)明：1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊(cè)，一份教師自留。
2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填
搖臂支架的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)階段：機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和專用夾具的設(shè)計(jì)。
在機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，首先，根據(jù)查閱有關(guān)資料，對(duì)零件圖進(jìn)行技術(shù)要求分析，并熟悉材料種類和用途，確定出搖臂支架毛坯的材料、大小、和形狀，由此確定了加工方案，擬定工藝路線；然后，根據(jù)毛坯尺寸確定加工余量和基準(zhǔn)，安排加工順序，選出所用機(jī)床、刀具、夾具、設(shè)計(jì)工裝；再次計(jì)算各工序的切削用量及基本工時(shí)，并且編寫(xiě)加工過(guò)程和工藝卡片。夾具的設(shè)計(jì)主要圍繞機(jī)床鉆孔夾具為中心，設(shè)計(jì)出兩套鉆床夾具，分別是在零件一耳端面上鉆一個(gè)Φ3孔，另外在兩耳上分別鉆Φ2孔的夾具。確定定位元件和加緊方案，完成夾具的設(shè)計(jì)及其受力分析和誤差分析。最終完成了零件毛坯圖、零件圖、夾具設(shè)計(jì)圖、夾具總裝配圖。
關(guān)鍵詞：搖臂支架；工藝設(shè)計(jì)；專用夾具；機(jī)械；鉆模；加工
30
The Machining Process Planning and Fixture Design of Rocker Arm Bracket
Abstract
This graduation design is mainly divided into two stages: the design of the machining process planning and fixture.
In the machining process planning design, first of all, according to available information, analysis the technical requirements of parts drawing, and familiar with the material and use, determine the rocker arm support blank material, size, and shape, thereby processing scheme is determined, the proposed process line; then, according to the determination of machining allowance and a reference blank size, arrangement processing sequence, select the machine, tool, fixture, tooling design; again calculate the amount of cutting and the basic working hours each working procedure, and the preparation process and process card. Fixture design mainly machine drilling fixture as the center, designed two sets of drilling fixture, which is a Phi drill in parts of an ear end 3 holes, in addition to the two ears are respectively drilled 2 holes with fixture. Determine the position of components and to plan, complete fixture design and analysis of force and error. The final completion of the blank drawing, part drawing, fixture design, fixture assembly drawing.
Key words: rocker shaft bracket; process design; special fixture; machinery; Fixture; processin
目 錄
1 緒論 1
1.1機(jī)床夾具概述 1
1.1.1夾具的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.2夾具的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 2
1.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容 3
1.2.1設(shè)計(jì)的目的 3
1.2.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容 3
1.2.3設(shè)計(jì)要求 4
1.2.4設(shè)計(jì)的步驟 4
2 零件工藝方案設(shè)計(jì) 5
2.1零件作用 5
2.2零件的工藝分析 6
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8
3.1毛坯確定 8
3.1.1選前準(zhǔn)備 10
3.1.2確定加工方法 10
3.2基準(zhǔn)的選擇 10
3.2.1粗基準(zhǔn)選擇 10
3.2.2精基準(zhǔn)選擇 11
3.3工藝路線的擬定 12
3.3.1工藝路線方案一 12
3.3.2工藝路線方案二 12
3.4切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 13
3.4.1機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13
3.4.2各工序的切削用量的選擇 14
4 鉆Φ3mm孔夾具設(shè)計(jì) 23
4.1夾具設(shè)計(jì) 23
4.1.1確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 23
4.1.2夾具誤差分析 24
4.2定位誤差分析 27
4.3工裝夾具的裝配要求 27
4.4工裝夾具的使用說(shuō)明 27
4.4.1夾具的操作步驟 27
4.4.2夾具使用注意事項(xiàng)、保養(yǎng)及維護(hù) 27
5 鉆Φ2mm孔夾具設(shè)計(jì) 28
5.1擬定設(shè)計(jì)方案 28
5.2確定夾具設(shè)計(jì)方案 28
5.2.1定位元件及基準(zhǔn)的選擇 28
5.2.2定夾緊元件及動(dòng)力裝置確定 29
5.3力的計(jì)算 29
5.3.1切削力與加緊力的計(jì)算 29
5.3.2夾具精度分析 30
5.4工裝夾具的裝配要求 30
5.5工裝夾具的使用說(shuō)明 30
6 結(jié)論 31
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 34
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 35
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒論
1.1機(jī)床夾具概述
在機(jī)械制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使其占有正確的位置，以使工件接受施工在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、鉸、擴(kuò)，攻螺紋加工時(shí)所用的夾具稱為鉆夾具，又稱為鉆模。機(jī)床夾具為機(jī)床的一種附加裝置，安裝工件后使之獲得相對(duì)機(jī)床成刀具的正確位置并把工件可靠的夾緊。
1.1.1夾具的發(fā)展趨勢(shì)
近些年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的機(jī)械加工的指導(dǎo)方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經(jīng)從過(guò)去的裝夾、定位、引導(dǎo)刀具，轉(zhuǎn)變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設(shè)備加工功能的廣大化。給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
1) 高精
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)demmeler（戴美樂(lè)）公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
2) 高效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多了。減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開(kāi)工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。
3) 模塊、組合
夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。
4) 通用、經(jīng)濟(jì)
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler（戴美樂(lè)）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
1.1.2夾具的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具（刀具、夾具、量具、模具）之一。夾具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。
我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽(yáng)機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬(wàn)件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開(kāi)發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套的孔類夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。
從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。
1.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容
1.2.1設(shè)計(jì)的目的
本次設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后而進(jìn)行。此次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于：
1) 鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性的檢驗(yàn)。
2) 加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料。
3) 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力。
4) 通過(guò)對(duì)搖臂支架的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫(xiě)技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn)等各個(gè)方面受到一次綜合性的訓(xùn)練。初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
5) 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。
6) 通過(guò)零件圖，裝配圖繪制，使我們對(duì)于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進(jìn)一步的提高。
通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
1.2.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容
1) 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：首先運(yùn)用AutoCAD軟件繪制搖臂支架的二維零件圖；
2) 對(duì)搖臂支架零件進(jìn)行工藝分析，確定毛坯類型和制造方法，搖臂支架的材料為45鋼，擬采用以鍛造的形式進(jìn)行毛坯的制造，并建立該零件三維模型，設(shè)計(jì)該零件毛坯；
3) 所給零件的工藝分析，計(jì)算、編寫(xiě)加工工藝：設(shè)計(jì)2個(gè)工序的機(jī)床夾具，即對(duì)鉆Φ2孔和Φ3孔兩加工工序進(jìn)行夾具裝配圖及夾具體的設(shè)計(jì)，有定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計(jì)算等內(nèi)容；
4) 繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；
5) 各工件具體參數(shù)見(jiàn)所給參考圖紙。
1.2.3設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
1.2.4設(shè)計(jì)的步驟
1) 調(diào)查報(bào)告
研究市場(chǎng)和用戶對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2) 擬定方案
通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
(1) 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；
(2) 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；
(3) 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。
3) 工作圖設(shè)計(jì)
首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，編制各類零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
2 零件工藝方案設(shè)計(jì)
2.1零件作用
叉架類零件包括撥叉、支架、連桿、杠桿等，它們多為鑄件或鍛件，結(jié)構(gòu)形狀變化較大，也較為復(fù)雜，機(jī)械加工的工序常不相同。選擇主視圖時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的具體特點(diǎn)，按其工作位置和充分反映零件特征的原則來(lái)選擇定。除用基本試圖外，常采用局部視圖，斜視圖、局部放大圖等放大圖來(lái)表示一些局部結(jié)構(gòu)，而用剖面圖來(lái)表示需要表達(dá)的斷面形狀。
題目所給的零件搖臂支架中，潤(rùn)滑油由Φ2孔進(jìn)入Φ3孔油道孔，Φ4孔壓入S4球收口保證油道內(nèi)部的清潔，Φ10.5用來(lái)裝配搖臂軸；Φ12的兩耳與孔配合，起到支撐作用，支撐搖臂按正常軌跡動(dòng)作。
圖2.1 搖臂支架零件三維圖
圖2.2 搖臂支架零件二維圖
2.2零件的工藝分析
該零件是支架類零件，形狀不規(guī)則，尺寸精度、行位精度要求一般。
主要技術(shù)要求：
1) 未鍛造圓角R2~R4。
2) 去銳邊尖角。
3) 清洗油道后在Φ孔內(nèi)壓入S4壓入孔口收口。
具體要求如下：
表2.1 零件所有尺寸及精度要
加工表面
尺寸及偏差(mm)
公差/mm及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
搖臂支架底面
20
IT11
3.2
搖臂支架耳朵端面
54
IT7
6.3
搖臂支架耳朵外表面
Φ
IT8
0.8
∥ 0.05 D
Φ3mm孔
Φ3
IT12
12.5
Φ4mm孔
Φ
0.018，IT8
6.3
Φ10.5mm孔
Φ10.5
IT12
12.5
∥ 0.1／100 D
Φ6.1mm孔
Φ6.1
IT12
12.5
搖臂支架外圓表面
Φ20
IT12
6.3
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
搖臂支架在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，支架材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；該搖臂支架采用45鋼。45鋼最低抗拉強(qiáng)度為600MPa，屈服強(qiáng)度不小于355MPa，適用范圍是承受彎曲應(yīng)力及抗拉應(yīng)力。耳朵表面要求高頻淬火處理，硬度為52~56HRC。
3.1毛坯確定
毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車(chē)間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。
由于搖臂支架在工作過(guò)程中要成熟沖擊載荷，為增強(qiáng)其強(qiáng)度和韌性，且根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，毛坯選用鍛件。為提高生產(chǎn)率和鍛件的精度，采用模鍛方法來(lái)制造毛坯。
要確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量，應(yīng)該先確定一下各個(gè)因素。
1) 公差等級(jí)：由搖臂支架的公用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。
2) 鍛件重量：搖臂支架的重量約為0.23Kg，初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為0.4Kg。
3) 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)對(duì)零件圖金星分析計(jì)算：可大致確定鍛件外廓包容的長(zhǎng)度、寬度、高度。即L=54mm，b=32mm，h=53mm?？捎?jì)算出該鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S==0.526。屬于S2 級(jí)。
4) 鍛件材質(zhì)系數(shù)：搖臂支架的材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼。所以該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于M 級(jí)。
5) 鍛件分模線形狀：根據(jù)該零件的形位特點(diǎn)，選擇零件高度方向的對(duì)稱平面為分模面，屬于直分模線。
6) 零件表面粗糙度：由零件圖可知，各個(gè)加工表面的粗糙度Ra大多數(shù)都大于等于3.2μm。
根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸和機(jī)械加工余量，
如下圖所示：
圖3.1 搖臂支架毛坯圖
搖臂支架材料為#45，由于產(chǎn)品外表面大部分不用加工，所以毛坯選用精密模鍛。該種模鍛的尺寸公差等級(jí)為6～7 級(jí)，確定加工表面的總余量。
如下表所示：
表3.1 主要毛坯尺寸及公差
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
Φ12的面
12
3.2
15.2
高
53
2
55
總長(zhǎng)
54
3
57
Φ20的面
25
4
29
3.2 零件模鍛毛坯圖
3.1.1選前準(zhǔn)備
在擬定零件加工工藝路線時(shí)，首先要確定各個(gè)表面的加工方法和加工方案。零件表面的加工方案，首先取決于加工表面的技術(shù)要求。當(dāng)明確了各加工表面的技術(shù)要求后，即可根據(jù)這些要求選擇能保證該要求的最終加工方法，并同時(shí)確定出所需要經(jīng)過(guò)工序（或工步）的加工方法。具體的加工方法可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參考有關(guān)表以及其它有關(guān)工藝手冊(cè)來(lái)確定。所選擇的加工方法，應(yīng)滿足零件的質(zhì)量要求，要具有良好的加工經(jīng)濟(jì)性和高的生產(chǎn)率。滿足同樣精度要求的加工方法有若干種，為此，選擇加工方法時(shí)應(yīng)考慮下列因素：
1) 按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法 所謂經(jīng)濟(jì)精度指的是在正常生產(chǎn)條件（完好的設(shè)備，使用必需的刀具和適當(dāng)質(zhì)量的夾具，一定熟練程度等級(jí)的生產(chǎn)工人，合理的定額工時(shí)）下，所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，相應(yīng)的粗糙度稱為經(jīng)濟(jì)粗糙度。
2) 工件的材料性質(zhì)
3) 工件的形狀尺寸 如小孔一般采用鉆、擴(kuò)、鉸的方法；大孔常采用鏜削的加工方法，當(dāng)有孔和外圓時(shí)宜先加工孔。
4) 生產(chǎn)類型
5) 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 對(duì)于較大的平面，銑削加工生產(chǎn)率較高；窄長(zhǎng)的工件宜采用刨削加工；對(duì)于大量生產(chǎn)的低精度孔系，宜采用多軸鉆；對(duì)批量較大的曲面加工，可采用機(jī)械靠模加工，數(shù)控加工和特種加工等加工方法。
6) 具體生產(chǎn)條件 使生產(chǎn)符合實(shí)際，并充分挖掘現(xiàn)有使用潛力。
7) 特殊要求 。
3.1.2確定加工方法
平面加工方法：粗銑—精銑 經(jīng)濟(jì)精度為IT8~IT10 表面粗糙度為Ra1.6~Ra3.2。
外圓柱面的加工：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)，經(jīng)濟(jì)精度為IT7~IT8 ，表面粗糙度Ra1.6~Ra3.2。
未鍛出孔：鉆—鉸 經(jīng)濟(jì)精度為IT8~IT9 表面粗糙度為Ra1.6~Ra3.2。
小孔加工：鉆
螺紋孔：先鉆后攻絲。
3.2基準(zhǔn)的選擇
3.2.1粗基準(zhǔn)選擇
粗基準(zhǔn)選擇時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮兩個(gè)問(wèn)題：一是保證主要加工面有足夠而均勻的加工余量和各待加工表面有足夠的加工余量；二是保證加工面與不加工面之間的位置精度。
其選擇原則為：
1) 為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。
2) 合理分配個(gè)加工面的加工余量。
a. 為了保證各加工面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)。
b. 為了保證重要加工表面的加工余量均勻，應(yīng)選重要加工面為粗基準(zhǔn)。
c. 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使工件上各加工表面總的金屬切除量最小。
3) 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上通常只使用一次。
4) 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)光潔，要避開(kāi)鍛造、飛邊和鑄造澆冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保證定位準(zhǔn)確，加緊可靠。當(dāng)使用夾具裝夾時(shí)，選擇的粗基準(zhǔn)面最好使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。
因此，選擇外圓Φ20mm的外圓面做粗基準(zhǔn)。
3.2.2精基準(zhǔn)選擇
精基準(zhǔn)的選擇，重點(diǎn)是考慮如何減小工件的定位誤差，保證工件的加工精度，同時(shí)也要考慮工件的裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使零件的制造較為經(jīng)濟(jì)、容易。
其選擇原則為：
1) 基準(zhǔn)重合原則 以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。
2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 加工過(guò)程中采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，這樣做可以簡(jiǎn)化工藝規(guī)程的制定工作，減小夾具設(shè)計(jì)，制造量和成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。由于減少了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，便于保證各加工表面的相互位置精度。基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個(gè)重要原則。但有時(shí)兩者相互矛盾，必須處理好。當(dāng)遇有尺寸精度較高的表面時(shí)，應(yīng)以基準(zhǔn)重合為主，以免給加工帶來(lái)困難，這時(shí)不宜做到基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，除此之外，均應(yīng)考慮基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
3) 自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)加工余量小而均勻時(shí)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。
4) 互為基準(zhǔn)原則 用于兩個(gè)有相互位置要求的表面，采用反復(fù)加工，相互作為基準(zhǔn)。
根據(jù)該搖臂支架的技術(shù)要求和裝配要求，選擇搖臂支架的底面和搖臂支架耳朵的端面作為精基準(zhǔn)。零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行加工。即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。搖臂支架的底面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其做精基準(zhǔn)定位加工Φ10.5mm孔和Φ6.1mm孔以及搖臂支架的外圓Φ12mm。搖臂支架耳朵的端面做為精基準(zhǔn)，可以鉆Φ3mm孔和Φ4mm孔。這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合。同時(shí)也保證了被加工表面的平行度要求。
3.3工藝路線的擬定
3.3.1工藝路線方案一
模鍛
工序1 車(chē)外圓、端面、倒角至要求，半精車(chē)底面，倒角，切槽。
工序2 銑底面和頂面
工序3 鉆Φ10.5 、Φ6.1鉆Φ3，鉸孔Φ4
工序4 鉆2×Φ2
工序5 局部淬火
工序6 磨2×Φ12
工序7 終檢
3.3.2工藝路線方案二
模鍛
工序1 銑底面和頂面
工序2 外圓、端面、倒角至要求。半精車(chē)端面、倒角、切槽。
工序3 鉆、擴(kuò)孔Φ10.5 鉆、擴(kuò)Φ6.1，鉆、鉸Φ3，锪Φ4孔。
工序4 鉆2×Φ2孔
工序5 局部淬火。
工序6 磨Φ12外圓。。
工序7 終檢。
兩個(gè)方案在開(kāi)始時(shí)加工就出現(xiàn)不同，方案一實(shí)現(xiàn)加工面，方案二實(shí)現(xiàn)加工軸，根據(jù)給定的條件可知，需先加工作為基準(zhǔn)的底面，而且方案一端面需精加工，因此需兩個(gè)圓柱的粗加工都結(jié)束后才能實(shí)施精加工，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等。本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線二。
根據(jù)方案二制定出詳細(xì)的工序劃分，具體加工工藝路線及設(shè)備、工裝的選用如表3.2所示：
表3.2 機(jī)床、刀具及量具的選用
工序號(hào)
工序名稱
機(jī)床設(shè)備
刀具
量具
1
粗銑搖臂支架底面
X6132
硬質(zhì)合金端銑刀
游標(biāo)卡尺
2
粗車(chē)搖臂支架耳朵外圓表面
CA6140
硬質(zhì)合金車(chē)刀
千分尺
3
粗車(chē)耳朵端面、倒角1×45°
CA6140
硬質(zhì)合金車(chē)刀
千分尺
4
粗車(chē)臺(tái)階面、半精車(chē)臺(tái)階面、車(chē)各槽、倒角2.5×2
CA6140
硬質(zhì)合金車(chē)刀
千分尺
5
鉆、擴(kuò)Φ6.1mm孔、Φ10.5mm孔
Z550
麻花鉆、擴(kuò)孔鉆
卡尺、塞規(guī)
6
鉆、鉸Φ3mm孔
Z550
麻花鉆、鉸刀、
游標(biāo)卡尺
7
锪Φ4mm孔
Z550
锪刀
游標(biāo)卡尺
6
鉆2×Φ2mm孔
專用鉆床
麻花鉆
卡尺、塞規(guī)
7
搖臂支架兩耳外圓柱表面局部淬火
淬火機(jī)
8
磨削搖臂支架2×Φ12外圓柱表面
平面磨床M114W
砂輪
游標(biāo)卡尺
9
去毛刺
鉗工臺(tái)
銼刀
10
清洗
清洗機(jī)
11
壓入鋼球Φ4mm，孔口收口
12
終檢
淬火機(jī)
塞規(guī)、百分表
3.4切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
3.4.1機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
1) 銑端面：考慮其加工表面粗糙度要求為，可直接粗銑一次，取2Z=2mm已能滿足要求。
2) 加工Φ12mm的外圓表面：可直接粗車(chē)，經(jīng)熱處理后在進(jìn)行磨削，確定工序尺寸及余量為2Z=3mm。
3) 車(chē)削Φ12mm端面：考慮其表面粗糙度要求，只要求粗加工，取2Z=4mm已能滿足要求。
4) 加工Φ10.5mm孔：其表面粗糙度要求，其加工方式可以分為鉆，擴(kuò)，兩步，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：Φ9.8mm
擴(kuò)孔：Φ10.5mm 2Z=0.7mm
5) 加工Φ6.1mm孔
鉆孔：Φ5.8
擴(kuò)孔：Φ6.1 2Z=0.3mm
6) 加工Φ3mm孔：其加工方式可以分為鉆兩步，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：Φ2.9mm
鉸孔：Φ3mm 2Z=0.1mm
7) 加工Φ4mm孔
锪孔：Φ4mm
8) 加工Φ2mm孔
鉆孔：Φ2mm
3.4.2各工序的切削用量的選擇
1) 粗銑
a. 銑頂面
(1) 確定切削用量
確定切削用量
銑削深度aw： aw=1mm
每齒進(jìn)給量fz：fw=0.2mm/齒
刀具：YT15硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae≤90，深度ap≤6，齒數(shù)z=4，取刀具直徑d0=80mm。選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝8°，副后角α0’=5°，刃傾角：λs=－5°，主偏角Kr=60°，過(guò)渡刃Krε=30°，副偏角Kr’=5°。
銑削速度： V=0.45m/s=27m/min，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
=
現(xiàn)采用X6132銑床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，取=118r/min
故實(shí)際切削速度為
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
取=0.15，z=4，=118代入公式得：
0.15×4×118=70.8m/min
取70m/min
40mm
走刀次數(shù)為1
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm：
b. 銑底面
52mm
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm：
2) 粗車(chē)Φ12外圓
(1) 確定切削用量
a. 確定背吃刀量
粗車(chē)外圓，加工余量為2Z=3mm，一次走刀，則ap=1.5mm。
b. 確定進(jìn)給量
刀桿尺寸16 ，25，工件直徑為12mm，則f=0.3~0.4 f =0.3。
c. 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.8~1.0，焊接耐用度T=60mm。
d. 確定切削速度VC：
查?。?ap=1.5、f =0.3mm/r、車(chē)刀為YG硬質(zhì)合金，由于實(shí)際車(chē)削過(guò)程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：Kv=0.86 ，=43
則
e. 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按CA6140車(chē)床轉(zhuǎn)速選擇與408r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =410r/min，
則實(shí)際切削速度
3.14×15.2×410/1000=20m/min。
綜上，此工步的切削用量為：a =1.5mm，f =0.3，n =410r/min，V =20m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
3) 粗車(chē)Φ12端面
(1) 確定切削用量
a. 確定背吃刀量ap
粗車(chē)的余量為3mm， a =1.5mm。
b. 確定進(jìn)給量
加工材料#45、車(chē)刀刀桿尺寸為16 、d0=12.2mm、切削深度a =1.5mm，則進(jìn)給量為0.3~0.4。查取橫向進(jìn)給量取f =0.3mm/r。
c. 確定切削速度VC：
刀具用YG6硬質(zhì)合金車(chē)刀加工，a =1.5mm，f =0.1mm/r。切削速度的修正系數(shù)為：Kv =0.81，則
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按CA6140車(chē)床轉(zhuǎn)速選擇與313r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=350r/min，則實(shí)際切削速度
3.14×12.2×350/1000=13.4m/min。
綜上，此工步的切削用量為：a =3mm，f =0.3，n =350r/min，V =13.4m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
d=15.2，d1=0，l1=0，l2= l3=0
=(12.2－0)/2+0+0+0=6.6mm
T= 6.6×1÷(0.03×350)=0.63min。
4) 粗車(chē)臺(tái)階面
(1) 切削用量的計(jì)算：
a. 確定背吃刀量ap
粗車(chē)的余量為2Z=4，a =2mm。
b. 確定進(jìn)給量
加工材料#45、車(chē)刀刀桿尺寸為16 、工件直徑25mm、切削深度a=2mm，則進(jìn)給量為0.3~0.4。查橫向進(jìn)給量取f =0.3mm/r。
c. 確定切削速度VC：
當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車(chē)刀加工，a =2mm，f =0.03mm/r。由于實(shí)際情況，在車(chē)削過(guò)程使用條件的改變，查得切削速度的修正系數(shù)為：Kv =0.81，
則
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按CA6140車(chē)床轉(zhuǎn)速選擇與280r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=300r/min，
則實(shí)際切削速度：
3.14×20×300÷1000=18.8m/min。
綜上，此工步的切削用量為：a =2mm，f =0.0 3，n =300r/min，V =18.8m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
(d=25， d1=12，l1 =3，l2= l3=0)
=(20－12)/2+（3+0+0）=7mm
T = 7×1÷(0.03×300)=0.78min。
5) 倒角1×45o：采用車(chē)刀。為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速車(chē)削相同：n=480r/min，手動(dòng)進(jìn)給。
6) 半精車(chē)臺(tái)階面
(1) 切削用量的計(jì)算：
a. 確定背吃刀量ap
粗車(chē)的余量為0.5， a =0.5mm。
b. 確定進(jìn)給量
加工材料#45、車(chē)刀刀桿尺寸為16 、工件直徑20mm、切削深度a=0.5mm，則進(jìn)給量為0.1~0.2。橫向進(jìn)給量取f =0.1mm/r。
c. 確定切削速度Vc：
當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車(chē)刀加工，a =0.5mm，f =0.1mm/r。由于實(shí)際情況，在車(chē)削過(guò)程使用條件的改變，查得切削速度的修正系數(shù)為：Kv =0.81，
則
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按CA6140車(chē)床轉(zhuǎn)速選擇與430r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =450r/min，則實(shí)際切削速度
3.14×20×450÷1000=28m/min。
綜上，此工步的切削用量為：a =0.5mm，f =0. 1，n =450r/min，V =28m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
d=25，d1=12，l1 =0，l2= l3=0
=(20－12)/2+（3+0+0）=7mm
T = 7×1÷(0.1×450)=0.15min。
7) 倒角2.5×2：采用車(chē)刀。為縮短輔助時(shí)間，取倒角時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速車(chē)削相同：n=450r/min，手動(dòng)進(jìn)給。
8) 切槽1.5×0.5：采用切槽刀。為縮短輔助時(shí)間，取主軸轉(zhuǎn)速與車(chē)削相同：n=450r/min，手動(dòng)進(jìn)給。
9) 鉆Φ9.8mm孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
切削深度：=0.25
進(jìn)給量：取f=0.22mm/r
取鉆削速度V=12.25m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
取n=480r/min。
實(shí)際切削速度
3.14×9.8×480/1000=14.77m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=53，l1=3，l2=4，f=0.22，n=480r/min代入公式得：
=(53+3+4)/(0.22×480)=0.568min
10) 擴(kuò)Φ10.5孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
切削深度：=0.5
進(jìn)給量：取f=1.1mm/r。
取切削速度V=0.4V鉆=5.788m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
取n=180r/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=53，l1=3，l2=3，f=1.1，n=180r/min代入公式得：
=(53+3+3)/(1.1×180)=0.298min
11) 鉆Φ5.8mm孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
切削深度：=2.9
進(jìn)給量：取f=0.14mm/r。
取切削速度V=15m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
取nw=910r/min。
實(shí)際切削速度
3.14×5.8×910/1000=16.57m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=47，l1=3，l2=3，f=0.14，n=910r/min代入公式得：
=(47+3+3)/(0.14×910)=0.416min
12) 擴(kuò)Φ6.1孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
切削深度：=0.1
進(jìn)給量的確定f=0.9mm/r
取切削速度V=0.4V鉆=6.628m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
取n=480r/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=47，l1=3，l2=3， f=1.1，n=480r/min代入公式得：
=(47+3+3)/(0.9 × 480)=0.123min
13) 加工Φ3mm孔
a. 鉆Φ2.9mm孔
(1) 切削用量的計(jì)算
切削深度：=1.45
進(jìn)給量：取f=0.08mm/r
取切削速度V=15m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取nw=1700r/min
實(shí)際切削速度
3.14×2.9×1700/1000=15.48m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=48，l1=3，l2=0，f=0.08，n=1700r/min代入公式得：
=（48+3+0）/(0.08×1700)=0.397min
b. 鉸Φ3孔
(1) 切削用量的計(jì)算
切削深度：=0.05 ，f=0.7mm/r
取切削速度V=0.4V鉆=6m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取n=600r/min
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
由鉆孔的基本時(shí)間可由公式
求得。
式中，，=3mm，因?yàn)槭敲た祝?
進(jìn)給量 =0.5mm／r，n= 600 r／min，所以，
=0.17min=10.2s.
輔助時(shí)間的計(jì)算
=0.15×=0.15×10.2=1.53s
其他時(shí)間的計(jì)算
其他時(shí)間==6%×(+)=0.64s
單件時(shí)間 的計(jì)算
單件時(shí)間： =10.2s+1.53s+0.64s=12.37s
14) 锪Φ4孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
進(jìn)給量：取f=1/3f鉆=0.043mm/r
取切削速度V=1/3V鉆=9.1m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
取n=750r/min
實(shí)際切削速度
3.14×4×750/1000=9.4m/min
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=4，l1=2，l2=0，f=0.043mm/r，n=750r/min代入公式得：
=(4+2+0)/0.043×750=0.19min
15) 鉆2×Φ2的孔
(1) 切削用量的計(jì)算：
切削深度：=4.5，進(jìn)給量：f=0.4mm/r，取切削速度V=18m/min
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
取nw=3000r/min
實(shí)際切削速度
3.14×2×1700/1000=18.84m/min。
(2) 計(jì)算基本工時(shí)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間tm
取l=4.5，l1=3，l2=3，f=0.4，n=3000r/min代入公式得：
=(4.5+3+3)/0.4×3000=0.875min
16) 熱處理
17) 磨削
(1) 選擇砂輪
選砂輪選擇結(jié)果為：A46KV6P 300×50×230。砂輪耐用度為1800s。
(2) 確定切削用量
砂輪轉(zhuǎn)速 =1500r/min，V砂=27.5m/min
(0.5~0.6)B=20~32
20mm
=18m/min 0.0056mm/st
(3) 計(jì)算基本工時(shí)
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
4 鉆Φ3mm孔夾具設(shè)計(jì)
4.1夾具設(shè)計(jì)
已知搖臂支架的材料為45鋼，毛坯為鍛件，所用機(jī)床為臺(tái)式鉆床Z550，本夾具主要用來(lái)鉆Φ3mm孔，刀具為麻花鉆。由于本工序的加工精度不高，在加工本道工序時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.1.1確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
按照基準(zhǔn)重合原則確定的，用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。有利于提高夾緊剛度，缺點(diǎn)是夾緊力大容易引起定位元件變形。夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，裝夾方便。
a. 確定定位元件
Φ3mm孔的加工精度要求不高，只需要鉆即可。根據(jù)零件圖和和規(guī)定的定位基準(zhǔn)，為了減小定位誤差，按基準(zhǔn)重合原則選Φ10 H7/h6定位芯軸與Φ10.1mm孔為定位基準(zhǔn)。選用定位芯軸限制2個(gè)自由度，分別是沿Y軸和Z軸的移動(dòng)。再選用搖臂支架另一只耳朵，即外圓柱面為工件定位基面。選用2個(gè)V型塊，可以限制限工件4個(gè)自由度，即工件在沿X軸和繞X軸、Y軸和Z軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)被限定，屬于完全定位。
此夾具的夾緊裝置為螺旋夾緊，因?yàn)橛糜阢@小孔的夾具，常常不另外再設(shè)夾緊裝置，這種處理方法可以縮短夾具的制造周期，降低夾具制造成本，又可以節(jié)省安裝工件的時(shí)間，提高生產(chǎn)率。
b. 確定導(dǎo)向裝置
本工序選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。
c. 確定加緊方式及元器件選擇
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。
夾緊力作用點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循的規(guī)則：
1) 為了使定位穩(wěn)定，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)該落在主要的定位支承面上，活絡(luò)在主要的定位支承面上的支承點(diǎn)所圍成的面積內(nèi)；
2) 夾緊力應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上，不應(yīng)該使工件產(chǎn)生夾緊變形或使工件產(chǎn)生翻磚力矩；
3) 為了防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近被加工表面；
4) 夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目，應(yīng)盡量在工件的整個(gè)接觸面上分布均勻，以減小夾緊變形。
該夾具為旋轉(zhuǎn)螺母固定，夾具為手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺母加緊。在裝夾過(guò)程中方便簡(jiǎn)單，節(jié)約了大量的裝夾時(shí)間。操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在夾緊過(guò)程中用不會(huì)使工件產(chǎn)生變形。
4.1.2夾具誤差分析
搖臂支架材料為45鋼，由于產(chǎn)品外表面大部分不用加工，所以毛坯選用精密模鍛。該種模鍛的尺寸公差等級(jí)為6～7 級(jí)，用查表法確定加工表面的總余量。但由于用查表法所確定的總余量與成產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
鉆削切削力的計(jì)算公式如表4.1：
表4.1 鉆削切削力的計(jì)算公式
工件
材料
加工
方法
刀具
材料
切削扭矩
計(jì)算公式
切削力
計(jì)算公式
結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼
=736MPa
鉆
高速鋼
擴(kuò)鉆
耐熱鋼
（HB141）
鉆
灰鑄鐵
（HB190）
硬質(zhì)合金
擴(kuò)鉆
高速鋼
可鍛鑄鐵（HB120）
鉆
硬質(zhì)合金
銅合金
高速鋼
鉆削時(shí)的進(jìn)給量
f：0.15~0.32mm/轉(zhuǎn)，取f=0.3mm/轉(zhuǎn)
由表4.1可知，切削扭矩的計(jì)算公式
(4.1)
由表4.1可知，切削力的計(jì)算計(jì)算公式如下，
F= (4.2)
為修正參數(shù)，它的計(jì)算公式
因?yàn)?5號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度 ，取
扭矩的計(jì)算如下，帶入式4.1得：
切削力的計(jì)算如下，帶入式4.2得：其中f=0.2mm/r， =1402，則
F==1402×××0.89=1444N
表4.2 安全系數(shù)的數(shù)值
符號(hào)
考慮的因素
系數(shù)值
考慮工件材料及加工余量均勻性的安全系數(shù)
1.2~1.5
加工性質(zhì)
粗加工
1.2
精加工
1.0
刀具鈍化程度（詳見(jiàn)表3）
1.0~1.9
切削特點(diǎn)
連續(xù)切削
1.0
斷續(xù)切削
1.2
夾緊力的穩(wěn)定性
手動(dòng)夾緊
1.3
機(jī)動(dòng)夾緊
1.0
手動(dòng)夾緊的手柄位置
操作方便
1.0
操作不方便
1.2
僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，工件與支撐面接觸的情況
接觸點(diǎn)穩(wěn)定
1.0
接觸點(diǎn)不穩(wěn)定
1.5
若安全系數(shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2.3時(shí)，取K=2.5。
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮工件重力，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利