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常州機電職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計（論文）說明書
作 者： 學 號：
系 部：
專 業(yè)：
題 目： 萬向節(jié)滑動叉零件工藝及夾具設計
指導者：
評閱者：
年 月
畢業(yè)設計（論文）中文摘要
本文是對萬向節(jié)滑動叉零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對支架零件的兩道工序的加工設計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為萬向節(jié)滑動叉工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內容是設計兩套夾具。
關鍵詞 萬向節(jié)滑動叉，加工工藝，專用夾具，設計
畢業(yè)設計（論文）外文摘要
Title： Design Festival sliding fork parts process and fixture universal
Abstract：
This paper is the analysis of technology on the cardan sliding fork parts processing application and processing, mainly including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting, processing documents to determine. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition also processes two parts of the stent design special fixture
Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest generaljig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, specially dedicated fixture for the cardan sliding fork parts processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this thesis is to design two sets of fixture design fixture.
Keywords：the cardan sliding fork, machining process, fixture, design
目 錄
前 言 1
1 零件的分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的工藝分折 2
2 工藝規(guī)程設計 3
2.1確定毛坯的制造形式 3
2.2基面的選擇 3
2.3制訂工藝路線 3
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
2.5確定切削用量及基本工時 8
3 銑Φ39mm孔的兩個端面 23
3.1 研究原始質料 23
3.2 定位、夾緊方案的選擇 23
3.3切削力及夾緊力的計算 23
3.4 誤差分析與計算 25
3.5 夾具設計及操作的簡要說明 26
4 鉆39孔夾具設計 26
4.1設計要求 26
4.2夾具設計 26
4.2.1 定位基準的選擇 26
4.2.2 切削力及夾緊力的計算 26
4.3定位誤差的分析 30
4.4夾具設計及操作的簡要說明 30
結 論 32
參考文獻 33
致 謝 35
前 言
機械制造工藝學畢業(yè)設計是在學完了機械制造工藝學（包含機床夾具設計）和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這是我們在進行畢業(yè)離校走向工作崗位之前對所學課程的一次深入的全面的復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，畢業(yè)設計的好壞是檢驗我們所學知識的最好方法。
這次畢業(yè)設計的零件是汽車上的一個零件——萬向節(jié)滑動叉。包括工藝設計及有關夾具的設計。通過工裝設計全面了解機械加工車間的生產(chǎn)過程，通過去實習工廠考察和學習，了解該零件的用途、加工性能及其有關的所有資料，有針對性的去收集和查找，設計加工該零件的材料，先初步完成其的工藝過程，最后經(jīng)指導老師指點進行補充，完成這次畢業(yè)設計。
就我個人而言，希望通過這次的畢業(yè)設計。來檢驗自己這三年來所學知識的成效，來查看自己在哪些方面的不足，為以后工作做好充分的準備。同時，也是對自己今后將從事的工作，進行一次適應性的訓練。通過畢業(yè)設計來鍛煉自己分析問題、解決實際生產(chǎn)問題的能力。更為自己在以后的工作中打下一個良好的基礎。
雖然時間有限，但是我們還都能以嚴謹、認真、高效的設計為宗旨，來完成這次的畢業(yè)設計。在這次的設計的過程中，得到了老師和同學們的大力幫忙，同時指導老師也對這次的畢業(yè)設計提出了寶貴的意見和建議，在此，我非常感謝他們。
由于知識、經(jīng)驗、能力的不足，在本次的設計中尚有許多不足之處，希望各位老師給予批評和指導。
1 零件的分析
1.1零件的作用
題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉(見附圖1)，它位于傳動軸的端部。主要作用一是傳遞扭距,使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個E mm的孔，用以安裝滾真軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件E65mm外圓內為E50mm花鍵孔與傳動軸端部的花建軸相配合，用于傳遞動力之用。
1.2零件的工藝分折
萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1.以E39mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個E mm孔及其倒角，尺寸為mm的與兩個孔E mm相垂直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。
其中，主要加工表面為E mm的兩個孔。
2.以E50mm花鍵孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Emm十六齒方齒花鍵孔，E55mm階梯孔，以及E65mm的外圓表面和M60×1mm的外螺紋表面
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
(1) Emm花鍵孔與E mm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.2；
(2) E39mm二孔外端面對E39mm孔垂直度公差為0.1mm；
(3) Emm花鍵槽寬中心線與E39mm中心線偏轉角度公差為2o。
由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度要求。
2 工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯的制造形式
零件材料為45鋼。考慮到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000件，已達到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應該的。
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝工程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
(1)粗基準的選擇。對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對本零件來說，如果以E65mm外圓(或E62mm外圓)表面作基準(四點定位)，則可能造成這一組內外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。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作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)選取叉部兩個Emm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承這兩個Emm的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度．再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在E65mm外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，達到完全定位。
(2)精基準的選擇。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，此處不再重復。
2.3制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(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(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工序I 車端面及外圓E62mm，E60mm并車螺紋M60×1mm。以兩個叉耳外輪廓及E65mm外圓為粗基準，選用C620-1臥式車床并加專用夾具。
工序II 鉆、擴花鍵底孔E43mm，并锪沉頭孔E55mm。以E62mm外圓為基準，選用C365L轉塔車床。
工序III 內花鍵孔5×30o倒角。選用C620-1車床加專用夾具。
工序Ⅳ 鉆錐螺紋Rc1/8底孔。選用Z 525立式鉆床及專用鉆模。這里安排Rc1/8底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時為消除回轉自由度而設置的一個定位基準。本工序以花鍵內底孔定位，并利用叉部外輪廓消除回轉自由度。
工序Ⅴ 拉花鍵孔.利用花鍵內底孔、E55mm端面及Rc1/8錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。
工序Ⅵ 粗銑E39mm二孔端面，以花鍵孔定位，選用X 65臥式銑床加工。
工序Ⅶ 鉆、擴E39mm二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z 535立式鉆床加工。
工序Ⅷ 精、細鏜E39mm二孔，選用T740臥式金剛鏜床及專用夾具加工，以花鍵內孔及其端面定位。
工序Ⅸ 磨E39mm二孔端面，保證尺寸118mm，以E39mm孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。
工序Ⅹ 鉆叉部四個M8mm螺紋底孔并倒角。選用Z 525立式鉆床幾專用夾具加工，以花鍵孔及E39mm孔定位。
工序Ⅺ 鉆螺紋4-M8mm及Rc1/8。
工序XII 沖箭頭。
工序XIII 終檢。
以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”。
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“萬向節(jié)滑動叉”零件材料為45鋼，硬度207～241HBS，毛坯重量約為6kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
2.4.1外圓表面（E62mm及M60 ×1mm）
考慮其加工長度為90mm，與其聯(lián)結的非加工外圓表面直徑為E65mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為E65mm。E62mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求為Rz200μm，只要求粗加工，此時直徑余量2Z=3mm已能滿足加工要求。
2.4.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（M60×1mm端面）
查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表2.2-14，其中鍛件重量為6kg，鍛件復雜形狀系數(shù)為S1，鍛件材質系數(shù)M1，鍛件輪廓尺寸（長度方向）>180 ~ 315mm,故長度方向偏差為。
長度方向的余量查《工藝手冊》表2.2 ~ 2.5，其余量值規(guī)定為2.0 ~ 2.5mm，現(xiàn)取2.0mm。
2.4.3兩內孔E（叉部）
毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于IT7 ~ IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-13確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：E25mm
鉆孔：E37mm 2Z = 12mm
擴鉆：E38.7mm 2Z = 1.7mm
精鏜：E38.9mm 2Z = 0.2mm
細鏜：E39mm 2Z = 0.1mm
2.4.4花鍵孔（16-Emm × Emm × mm）
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內孔尺寸為Emm，見圖樣。參照《工藝手冊》表2.3-9確定孔的加工余量分配：
鉆孔：E25mm
鉆孔：E41mm
擴鉆：E42mm
拉花鍵孔（16-Emm × Emm × mm）
花鍵孔要求外徑定心，拉削時的加工余量參照《工藝手冊》表2.3-19取2Z=1mm。
2.4.5E mm二孔外端面的加工余量（技工余量的計算長度為mm）
（1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度F2 ，鍛件復雜系數(shù)S3，鍛件重6kg，則二孔外端面的單邊加工余量為2.0 ~ 3.0mm，取 Z = 2mm。鍛件的公差按照《工藝手冊》表2.2-14，材質系數(shù)取M1 ，復雜系數(shù)S3 ，則鍛件的偏差為。
（2）磨削余量：單邊0.2mm（見《工藝手冊》表2.3-21），磨削公差即零件公差 – 0.07mm。
（3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為：
Z = 2.0 – 0.2 = 1.8 (mm)
銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此可知本程序的加工公差為 – 0.22mm（人體方向）。
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設計規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應該調整法家方式予以確定。
E39mm二孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下頁圖1。
圖1 A39mm孔外端面工序間尺寸公差分布圖（調整法）
由圖可知：
毛坯名義尺寸：
118 + 2 × 2 = 122 (mm)
毛坯最大尺寸：
122 + 1.3 × 2 = 124.6 (mm)
毛坯最小尺寸：
122 – 0.7 × 2 = 120.6 (mm)
粗銑后最大尺寸：
118 + 0.2 × 2 = 118.4 (mm)
粗銑后最小尺寸：
118.4 – 0.22 = 118.18 (mm)
磨后尺寸與零件圖尺寸應相符,即mm。
最后，將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表1。
萬向節(jié)滑動叉的鍛件毛坯圖見附圖2。
表1 加工余量計算表
工 序
加工尺寸及公差
鍛 件 毛 坯
（E39二端面，零件尺寸）
粗銑二端面
磨二端面
加工前尺寸
最 大
124.6
118.4
最 小
120.6
118.18
加工后尺寸
最 大
124.6
118.4
118
最 小
120.6
118.18
117.93
加工余量（單邊）
2
最 大
3.1
0.2
最 小
1.21
0.125
加工公差（單邊）
+1.3
- 0.7
-0.22/2
-0.07/2
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1工序 Ⅰ：車削端面、外圓及螺紋。本工序采用計算法確定切削用量。
1. 加工條件
工件材料：45鋼正火，σb = 0.60GPa、模鍛。
加工要求：粗車E60mm端面及A60mm、A62mm外圓，;車螺紋M60 × 1mm。
機床：C620-1臥式車床。
刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16 × 25mm2 ，κr = 90o，γo = 15o，αo = 12o， = 0.5mm 。
60o螺紋車刀：刀片材料：W18Cr4V。
2. 計算切削用量
(1)粗車M60 × 1mm端面
1）已知毛坯長度方向的加工余量為mm，考慮7o的模鍛拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量= 7.5mm。但實際上，由于以后還要鉆花鍵底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一個E40mm芯部待以后鉆孔是加工掉，故此時實際端面最大加工余量可按= 5.5mm考慮，分兩次加工， = 3mm計。
長度技工公差按IT12級，取 – 0.46mm（人體方向）。
2）進給量? 根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm ×25mm，以及工件直徑為60mm時
? = 0.5 ~ 0.7mm/r
按C620-1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取
? = 0.5 mm/r
3)計算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T = 60min）。
其中：Cv = 242，xv =0.15，yv = 0.35，m = 0.2 。修正系數(shù)kv見《切削手冊》表1.28，即
kMv = 1044，ksv = 0.8，kkv = 1.04，kkrv = 0.81，kBv = 0.97 。
所以
= 108.6（m/min）
4）確定機床主軸轉速
（r/min）
按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8），與532r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)選取如果選= 480r/min，則速度損失太大。
所以實際切削速度v = 122m/min。
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
（mm），
（min）
（2）粗車E62mm外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度。
1）切削深度 單邊余量Z = 1.5mm，可一次切除。
2）進給量 根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用? = 0.5mm/r。
3）計算切削速度 見 《切削手冊》表1.27
（m/min）
4）確定主軸轉速4)確定主軸轉速
按機床選取n=600r/min
所以實際切削速度
5）檢驗機床功率 主切削力按《切削手冊》表.所示公式計算
其實：
所以
切削時消耗功率為
由《切削手冊》表.中C620-1機床說明書可知，C620-1主電動機功率為7.8KW，當主軸轉速為600r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.5KW，所以機床功率足夠，可以正常加工。
6）校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切削力，徑向切削力按《切削手冊》表1.29所示公式計算
其中：
所以
而軸向切削力
其中：
軸向切削力
取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)，則切削力在縱向進給方向對進給機構的作用力為
而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊》表1.30），故機床進給系統(tǒng)可正常工作。
7） 切削工時
其中
所以
（3）車E60mm外圓柱面
（《切削手冊》表1.6，，刀夾圓弧半徑）
切削速度
其中：
按機床說明書取
則此時
切削工時
其中：
所以
（4） 車螺紋
1）切削速度的計算 見《切削用量手冊》（艾米、肖詩綱編，機械工業(yè)出版社，1985）表21，刀具壽命T =60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時，走刀次數(shù)；精車螺紋時，走刀次數(shù)
其中：，螺距
所以粗車螺紋時：
精車螺紋時：
2）確定主軸轉速
粗車螺紋時
按機床說明書取
實際切削速度
精挑螺紋時
按機床說明書取
n =184r/min
實際切削速度
3）切削工時 取切入長度
粗車螺紋工時
精車螺紋
所以車螺紋的總工時為
2.5.2工序Ⅱ：鉆、擴花鍵底孔E43mm及锪沉孔E55mm，選用車床C365L。
1. 鉆孔E25mm
（見《切削手冊》表2.7）
（見《切削手冊》表2.13及2.14，
按5類加工性考慮）
按機床選取（按《工藝手冊》表4.2-2）
所以實際切削速度
切削工時
其中：切入，切出
2. 鉆孔E41mm
根據(jù)有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為
（1.2～1.8）
式中、——加工實心孔時的切削用量。
現(xiàn)已知
（《切削手冊》表2.7）
（《切削手冊》表2.13）
并令
按機床選取
按機床選取
所以實際切削速度為
切削工時
3. 擴花鍵底孔E43mm
根據(jù)《切削手冊》表2.10規(guī)定，查得擴孔鉆擴E43mm孔時的進給量，并根據(jù)機床規(guī)格選
擴孔鉆擴時的切削速度，根據(jù)其他有關資料，確定為
其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度。故
按機床選取
切削工時怯入，切出
4.锪圓柱式沉頭孔E55
根據(jù)有關資料介紹，锪沉頭孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的1/2～1/3，故
按機床取0.21mm/r
按機床選取所以實際切削速度
切削工時 切入
t = = = 1.08 (min)
在本工步中,加工E55mm沉頭孔的測量長度,由于工藝基準與設計基準不重合,故需要進行尺寸換算.按圖樣要求,加工完畢后應保證尺寸45mm.
圖2 E55孔深的尺寸換算
尺寸鏈如圖2所示,尺寸45mm為 終結環(huán),給定尺寸185mm及45mm,由于基準不重合,加工時應保證尺寸A
A = 185 – 45 = 140 (min)
規(guī)定公差值.因終結環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和,即
T(45)=T(185)+T(140)
現(xiàn)由于本尺寸鏈較簡單,故分配公差采用等公差法.尺寸45mm按自由尺寸取公差等級IT10,其公差T(45) = 1.6mm,并令T= T= 0.8mm
2.5.3工序Ш： E43mm內孔5×30°倒角,選用臥式車床C620-1.由于最后的切削寬度很大,故按成行車削制訂進給量.根據(jù)手冊及車床取
= 0.08mm/r (見《切削手冊》表1.8)
當采用高速鋼車刀時,根據(jù)一般資料,確定切削速度 v=16m/min
則
n= = = 118(r/min)
按機床說明書取n= 120r/min,則此時切削速度為
v = = 16.2(m/min)
切削工時
t = = = 0.83 (min)
2.5.4工序Ⅳ：鉆錐螺紋Rc1/8底孔(E8.8mm)
f = 0.11mm/r ( 《切削手冊》表2.7 )
v = 25m/min (《切削手冊》表 2.13 )
所以
n = = = 904 (r/min)
按機床選取n= 680r/min (《切削手冊》表2.35)
實際切削速度
v = = = 18.8 (m/min)
切削工時
= 11mm, = 4mm, = 3mm
t === 0.24 (min)
2.5.5工序Ⅴ：拉花鍵孔
單面齒升:根據(jù)有關手冊,確定拉花鍵孔時花鍵拉力的單面齒升為0.06mm,拉切速度v = 0.06m/s (3.6m/min)
切削工時
t =
式中 Z---- 單面余量3.5mm(由E43mm拉削到E50mm);
L ---- 拉削表面長度, 140mm;
---- 考慮校準部分的長度系數(shù), 取1.2;
k ---- 考慮機床返回行程系數(shù),取 1.4;
v ---- 拉削速度(m/min);
---- 拉刀單面齒升;
z ---- 拉刀同時工作齒數(shù),Z=;
p ---- 拉刀齒距.
P == 1.35= 16mm
所以 拉刀同時工作齒數(shù)z ==9
所以 t == 0.42 (min)
2.5.6工序Ⅵ：粗銑E39mm二孔端面,保證尺寸118.4_
= 0.08mm/齒 ( 《切削手冊》 表3-3)
切削速度:參考有關手冊,確定v = 0.45m/s即27m/min。
采用高速剛鑲齒三面刃銑刀,d= 225mm, 齒數(shù)z = 20。則
現(xiàn)采用X63臥式銑床,根據(jù)機床使用說明書(見 《工藝手冊》表4.2-39),取n=37.5r/min, 故實際切削速度為
當n=37.5r/min時,工作臺的每分鐘進給量應為
查機床說明書,剛好有,故直接選用該值。
切削工時:由于是粗銑,故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件,利用作圖法,可得出銑刀的行程,則機動工時為
2.5.7工序Ⅶ：鉆、擴E39mm二孔及倒角。
1. 鉆孔E25mm
確定進給量f:根據(jù) 《切削手冊》表2.7，當剛的d= E25mm時，= 0.39~0.47mm/r由于本零件在加工E25mm孔時屬于低剛度零件,故進給量應乘系數(shù)0.75,則
根據(jù)Z535機床說明書,現(xiàn)取= 0.25mm/r。
切削速度：根據(jù)《切削手冊》 表2.13及表2.14，查得切削速度υ=18m/min。所以
根據(jù)機床說明書，取故實際切削速度為
切削工時
以上為鉆一個孔時的機動時間。故本工序的機動工時
2. 擴鉆E37mm孔
利用E37mm的鉆頭對E25mm的孔進行擴鉆。根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機床說明書，選取
則主軸轉速為并按機床說明書取。
實際切削速度為
切削工時（一個孔）：
當擴鉆兩個孔時，機動工時為
3. 擴孔E38.7mm
采用刀具：E38.7專用擴孔鉆。
進給量： （《切削手冊》表2.10）
=0.63(mm/r)
查機床說明書，取。
機床主軸轉速：取，則其切削速度。
機動工時
當加工兩個孔時
4. 倒角2雙面
采用90锪鉆。
為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與擴孔時相同：
手動進給。
2.5.8工序Ⅷ：精、細鏜E39mm二孔，選用機床：T740金剛鏜床。
（1） 鏜孔至φ38.9mm，單邊余量Z=0.1mm,一次鏜去全部余量，。
進給量
根據(jù)有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為，則
由于T74金剛鏜床主軸轉速為無級調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。
切削工時：當加工1個孔時
所以加工兩個孔的機動時間為
(2) 細鏜孔至E39mm。由于細鏜與精鏜孔共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同
2.5.9工序Ⅸ：磨E39mm二孔端面，保證尺寸118mm
（1） 選擇砂輪。見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為
其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為。
（2） 切削用量的選擇。砂輪轉速（見機車說明書），。
軸向進給量（雙行程）
工件轉速
徑向進給量
（3） 切削工時。當加工1個表面時
（見《工藝手冊》表6.2-8）
式中 L——加工長度73mm;
b ——加工寬度68mm;
Z——單向加工余量，0.2mm;
K ——系數(shù)，1.10；
——；
——工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm）；
——工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mm）。
當加工兩端面時
2.5.10工序Ⅹ：鉆螺紋底孔4-φ6.7mm并倒角120。
（《切削手冊》表2.7）
（《切削手冊》表2.13及表2.14）
∴
按機車取故。
切削工時（4個孔）
倒角仍取。手動進給。
2.5.11工序Ⅺ：攻螺紋4-M8mm及Rc1/8
由于公制螺紋M8mm與錐螺紋Rc1/8外徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取
∴
按機車選取。
機動工時
攻M8孔
攻Rc1/4孔
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填人機械加工工藝過程綜合卡片，見附表1。
31
3 銑Φ39mm孔的兩個端面
3.1 研究原始質料
利用本夾具主要用來加工銑Φ39mm二孔的兩個端面，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。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。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對銑Φ39mm二孔的兩個端面加工前，底平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
由零件圖可知，Φ39mm二孔端面應對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設計基準為花鍵孔中心線。為了使定位誤差為零，應該選擇以花鍵孔定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里只選用以花鍵孔為主要定位基面。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把鑲齒三面刃銑刀對兩個Φ39mm孔端面同時進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用手動夾緊。
3.3切削力及夾緊力的計算
刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Φ225mm，z=20
F= CFFFFFZ/dρFF（見《切削手冊》表3.28）
其中：CF=650，ap =3.1mm，xF=1.0，fz=0.08mm，yF=0.72，
аe=40mm
（在加工面上測量的近似值）uF=0.86，d0=225mm，qF=0.86，wF=0，z=20
所以 F=650×3.1×0.080.72×400.86×20/2250.86
=1456（N）
當用兩把刀銑削時，F(xiàn)實=2F=2912（N）
水平分力：FH=1.1F實=3203（N）
垂直分力：Fv=0.3F實=873（N）
在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=K1K2K3K4。
其中：K1為基本安全系數(shù)1.5；
K2為加工性質系數(shù)1.1；
K3為刀具鈍化系數(shù)1.1；
K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。
所以 F′=KFH=1.5×1.1×1.1×1.1×3203=6395（N）
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可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
該孔的設計基準為中心軸，故以回轉面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù)
由資料《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表 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，決定選用螺旋夾緊機構。
3.4 誤差分析與計算
（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸，
該定位花劍軸的尺寸與公差現(xiàn)歸定位與本零件在工作時與其相配花鍵軸的尺寸與公差相同，即16×43H11×50H8×5H10mm。
（2）零件圖樣規(guī)定Φmm花鍵孔鍵槽寬中心線與Φmm兩孔中心線轉角公差為2°。由于Φ39mm孔中心線應與其外端面垂直，故要求Φ39mm二孔端面之垂線應與Φ50mm花鍵孔鍵槽寬中心線轉角公差為2°。此項技術要求主要應由花鍵槽寬配合中的側向間隙保證。
已知花鍵孔鍵槽寬為mm，夾具中定位花鍵軸鍵寬為mm，因此當零件安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側向間隙為
Δbmax=0.048-（-0.065）=0.113（mm）
由此而引起的零件最大轉角а為
tanа=Δbmax /R=0.113/25=0.00452
所以 а=0.258°
即最大側隙能滿足零件的精度要求。
（3）計算Φ39mm二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平行度誤差。
零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為：
Δmax=0.048-（-0.083）=0.131（mm）
當定位花鍵軸的長度取100mm時，則由上述間隙引起的傾角為0.131/100。此即為由于定位問題而引起的Φ39mm孔端面對花鍵孔中心線的最大平行度誤差。由于Φ39mm孔外端面以后還要進行磨削加工，故上述平行度誤差值可以允許。
3.5 夾具設計及操作的簡要說明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調整換取。
4 鉆39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(chǎn)，任務為設計一臺階軸鉆孔φ39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(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。
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(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得：
所以
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支承范圍內。
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(shù)，F(xiàn)J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(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(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(chǎn)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(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：
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 ：
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。
4.4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(jīng)過切削加工達到我們要求的定位尺寸。
結 論
通過近一個月的畢業(yè)設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。
在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。
本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：
（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。
（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。
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