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西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
論文題目： 叉架加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
所屬系部：
指導(dǎo)老師： 職 稱(chēng)：
學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào):
專(zhuān) 業(yè)：
西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院制
年 月 日
叉架加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
【摘要】
叉架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。本設(shè)計(jì)是基于叉架零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并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?；鶞?zhǔn)選擇以叉架的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個(gè)別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個(gè)加工過(guò)程均選用組合機(jī)床。夾具選用專(zhuān)用夾具，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖，因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：叉架類(lèi)零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
The main processing surface foot seat parts is the plane and a series of hole. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. This design is the special fixture for machining technology for the foot seat parts and process design based on. Therefore, the design follows the surface after the first hole principle. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The supporting hole datum selection to the foot seat of the input shaft and output shaft as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. Processing support holes using the coordinate boring. The whole process selection of combined machine tool. Clamp by, agencies can not self-locking, therefore the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Keywords: foot seat parts; technology; fixture;
III
目 錄
1 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1
1.1 零件的分析 1
1.1.1 零件的作用 1
1.1.2 零件的工藝分析 2
1.2 叉架加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 2
1.2.1 孔和平面的加工順序 2
1.2.2 孔系加工方案選擇 3
1.3 叉架加工定位基準(zhǔn)的選擇 3
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 3
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 4
1.4 叉架加工主要工序安排 4
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
1.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 7
1.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 13
2 鉆Φ20孔夾具設(shè)計(jì) 17
2.1 研究原始質(zhì)料 17
2.2 定位、夾緊方案的選擇 17
2.3切削力及夾緊力的計(jì)算 17
2.4 誤差分析與計(jì)算 18
2.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 19
2.6 夾具體的設(shè)計(jì) 20
2.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 21
總結(jié) 22
參 考 文 獻(xiàn) 23
致 謝 24
IV
22
1 加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是叉架。它在車(chē)輛上面應(yīng)用范圍很廣。該類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差異，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內(nèi)孔、外圓、端面等表面構(gòu)成。因此叉架零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響工作精度、使用性能和壽命。叉架零件的底面用以安裝蓋，實(shí)現(xiàn)功能。
1.1.2 零件的工藝分析
由叉架零件圖可知。分析如下：
1.以80×90的平面C為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的加工表面
這組加工表面包括：Φ38的兩個(gè)端面粗糙度Ra12.5，以及直徑為Φ20孔粗糙度要求為Ra2.3，以及相距60mm的兩槽粗糙度要求為Ra12.5
2. Φ20孔為基準(zhǔn)加工表面
這組加工表面包括直徑為Φ16的凸臺(tái)端面粗糙度要求為Ra12.5與B 基準(zhǔn)的平行度公差為0.02m以及Φ8的孔粗糙度要求為Ra12.5兩者之間的垂直度要求為0.02mm
1.2 叉架加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該叉架零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來(lái)說(shuō)，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(duì)于叉架來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)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(guò)程中的主要考慮因素。
1.2.1 孔和平面的加工順序
叉架類(lèi)零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工叉架上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。叉架的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e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(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
叉架零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開(kāi)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。
1.2.2 孔系加工方案選擇
叉架孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。
根據(jù)叉架零件圖所示的叉架的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機(jī)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，叉架孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過(guò)鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，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(shí)加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)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(biāo)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(shí)間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時(shí)，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。
用坐標(biāo)法鏜孔，需要將叉架孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運(yùn)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。
1.3 叉架加工定位基準(zhǔn)的選擇
1.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入叉架的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以叉架的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，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(duì)位置。
1.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
從保證叉架孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證叉架在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從叉架零件圖分析可知，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(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)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(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是叉架的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c叉架的主要支承孔系垂直。如果用來(lái)作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。
1.4 叉架加工主要工序安排
對(duì)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(zhǔn)。叉架加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個(gè)工序是加工定位用的兩個(gè)工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到叉架加工完成為止，除了個(gè)別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，底面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時(shí)加工出來(lái)。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開(kāi)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(yīng)該在粗加工階段完成。對(duì)于叉架，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)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(shí)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(lái)加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動(dòng)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(jìn)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(jìn)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(guò)程，現(xiàn)將叉架加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
工序10.鑄造
工序20.時(shí)效處理
工序30 銑80×90的平面Ｃ，以其背面Ｄ為加工基準(zhǔn)。
工序40 銑Φ38的兩個(gè)端面，以平面Ｃ的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)
工序50 鉆擴(kuò)鉸Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)。
工序60 銑Φ16的凸臺(tái)平面，以Φ２０中心軸線為加工基準(zhǔn)。
工序70 凸臺(tái)上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序80 先鉆后銑大平面Ｃ上的兩槽，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序90 去毛刺
工序100 終檢
工藝路線二：
工序10.鑄造
工序20.時(shí)效處理
工序30 銑80×90的平面Ｃ，以其背面Ｄ為加工基準(zhǔn)。
工序40 銑Φ38的兩個(gè)端面，以平面Ｃ的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)
工序70 銑Φ16的凸臺(tái)平面，以Φ２０中心軸線為加工基準(zhǔn)。
工序60 鉆擴(kuò)鉸Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)。
工序70 凸臺(tái)上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序80 先鉆后銑大平面Ｃ上的兩槽，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序90 去毛刺
工序100 終檢
以上加工方案大致看來(lái)合理，但通過(guò)仔細(xì)考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問(wèn)題，
方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導(dǎo)致銑削加工定位基準(zhǔn)不足，特別鏜孔工序。
以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片。綜合選擇方案一：
工序10.鑄造
工序20.時(shí)效處理
工序30 銑80×90的平面Ｃ，以其背面Ｄ為加工基準(zhǔn)。
工序40 銑Φ38的兩個(gè)端面，以平面Ｃ的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)
工序50 鉆擴(kuò)鉸Φ20的通孔，以大平面的端面Ｅ為加工基準(zhǔn)。
工序60 銑Φ16的凸臺(tái)平面，以Φ２０中心軸線為加工基準(zhǔn)。
工序70 凸臺(tái)上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序80 先鉆后銑大平面Ｃ上的兩槽，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)。
工序90 去毛刺
工序100 終檢
1.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“叉架”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
（1）底面的加工余量。
根據(jù)工序要求，底面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)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(shí)厚度偏差取。
精銑：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（2）兩側(cè)面孔加工余量
毛坯為實(shí)心，不沖孔。
1.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序Ⅰ：銑80×90的平面C，以其背面Ｄ為加工基準(zhǔn)。
1） 加工條件
加工材料：HT200正火，硬度為207~241HBS，鑄造。
加工要求：粗銑8090的平面C，粗糙度Ra12.5。
機(jī)床： X52K立式銑床。
刀具：圓柱銑刀齒數(shù)z=8.
2） 計(jì)算加工工時(shí)
由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.3-2得切削用量為2.3mm。
由表3.5取得銑刀進(jìn)給量=0.12~0.2mm
根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表3.1當(dāng)切削用量ae<=5mm時(shí)選用銑刀直徑為90mm，根據(jù)表3.7最大磨損限度為0.3~0.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。
由《切削用量手冊(cè)》表3.25，入切量超切量+y=20mm
根據(jù)銑削速度公式
查表=280，Φ16凸臺(tái)0=90, =0.1, =35,m=0.33, >=0.16
則取=100m/min
由公式：得：
=175.16r/min
切削工時(shí)計(jì)算：
L=90mm,選擇機(jī)床=190r/min
得0.459min
工序Ⅱ：銑Φ38的兩個(gè)端面，以平面Ｃ的端面為工序基準(zhǔn)，以平面C的中心平面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
1） 加工條件
加工材料：HT200正火，硬度為207~241HBS，鑄造。
加工要求：銑Φ38的兩個(gè)端面，粗糙度Ra12.5。
機(jī)床： X52K立式銑床。
刀具：圓柱銑刀。
2） 計(jì)算加工工時(shí)
由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.3-2得切削用量為2.3mm。
由表3.5取得銑刀進(jìn)給量=0.12~0.2mm
根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表3.1當(dāng)切削用量ae<=5mm時(shí)選用銑刀直徑為80mm據(jù)表3.7最大磨損限度為0.3~0.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。
由《切削用量手冊(cè)》表3.25，+y=17mm
根據(jù)銑削速度公式
查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0.16
則取=100m/min
由公式：得：
=398.09r/min
切削工時(shí)計(jì)算：
L=60mm,選擇機(jī)床=475r/min
得0.76min
由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，故需要進(jìn)行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為30mm
尺寸30mm為終結(jié)環(huán)，給定尺寸40mm以及30mm，由于基準(zhǔn)不重合加工時(shí)應(yīng)保證尺寸A
A=40mm-30mm=10mm
規(guī)定尺寸：因終結(jié)環(huán)公差等于個(gè)組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸30mm按自由尺寸IT12~13，T40=T10=T30/2=0.27mm
工序ⅠⅠⅠ：鉆、擴(kuò)、鉸孔。
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
鉆孔時(shí)先采取的是鉆孔，再擴(kuò)到，所以。
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～41，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑵ 擴(kuò)孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～31選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花擴(kuò)孔鉆頭。
片型號(hào)：E403
因鉆孔時(shí)先采取的是先鉆到孔再擴(kuò)到，所以，
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～53，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度有：
刀具切出長(zhǎng)度： ，取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
⑶ 鉸孔
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀。
切削深度：，且。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～58，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～60，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31取
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度，
刀具切出長(zhǎng)度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
該工序的加工機(jī)動(dòng)時(shí)間的總和是：
工序Ⅳ：銑Φ16的凸臺(tái)平面，以Φ２０中心軸線為工序基準(zhǔn)。
1） 加工條件
加工材料：HT200正火，硬度為207~241HBS，鑄造。
加工要求：銑16的凸臺(tái)平面，粗糙度Ra12.5。
機(jī)床： X52K立式銑床。
刀具：圓柱銑刀。
2） 計(jì)算加工工時(shí)
由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.3-2得切削用量為2.3mm。
由表3.5取得銑刀進(jìn)給量=0.12~0.2mm
根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表3.1當(dāng)切削用量ae<=5mm時(shí)選用銑刀直徑為40mm據(jù)表3.7最大磨損限度為0.3~0.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。
由《切削用量手冊(cè)》表3.25，+y=12m
根據(jù)銑削速度公式
查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0.16
則取=100m/min
由公式：
得：
=792.178r/min
切削工時(shí)計(jì)算：
L=16mm,選擇機(jī)床=800r/min
得0.34min
工序Ⅵ：鉆凸臺(tái)上Φ8的孔，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)，以平面Ｃ的中心平面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
根據(jù)《切削用量手冊(cè)》表2.7f鉆=0.14~0.22mm/r。
V鉆= 5m/min。
選用z515鉆床。
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式
得=199.04r/min
機(jī)床選取=320r/min
實(shí)際切削速度
得v=8.04r/min
切削工時(shí)（選用切入切出量y+ =4.5mm ）
得t=0.82min
由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，故需要進(jìn)行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為0mm
尺寸0mm為終結(jié)環(huán)，給定尺寸45mm以及45mm，由于基準(zhǔn)不重合加工時(shí)應(yīng)保證尺寸A
A=45mm-45mm=0mm
規(guī)定尺寸：因終結(jié)環(huán)公差等于個(gè)組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸0mm按自由尺寸IT12~13，T45=T0/2=0.27mm
工序Ⅶ：先鉆后銑大平面C上的兩槽，以平面Ｃ的端面Ｅ為工序基準(zhǔn)，以平面Ｃ的中心平面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
銑刀類(lèi)型：直柄立銑刀（硬質(zhì)合金）
槽的半圓形槽的直徑為10mm，厚度為15mm
有《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1-29《直柄立銑刀（GB1110-85）削平型直立銑刀（GB6116-85）》，知Φ16凸臺(tái)=10mm，選擇標(biāo)準(zhǔn)型zz715l標(biāo)準(zhǔn)型72，粗糙度精度低，選擇粗齒，z=3.
由《金屬切削速查手冊(cè)》表5-40《硬質(zhì)合金立銑刀銑削平面和凸臺(tái)的進(jìn)給量》帶整體刀頭的立銑刀，銑刀直徑=10mm，=1~3mm, =0.03~0.025mm取fz=0.03mm/z.
選用x52k型銑床
主軸轉(zhuǎn)速V=300.375r/min.
進(jìn)給量f=Vfz=0.09v,l=20mm
選用v=375r/min
T=l/f=0.59min.
t=2T=1.18min
由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，故需要進(jìn)行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為30mm
尺寸30mm為終結(jié)環(huán)，給定尺寸15mm以及45mm，由于基準(zhǔn)不重合加工時(shí)應(yīng)保證尺寸A
A=45mm-15mm=30mm
規(guī)定尺寸：因終結(jié)環(huán)公差等于個(gè)組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸30mm按自由尺寸IT12~13，T45=T30/2=T15=0.27mm
最后，將以上各工序切削用量，工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片，見(jiàn)表一。
1.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排
假設(shè)該零件年產(chǎn)量為10萬(wàn)件。一年以240個(gè)工作日計(jì)算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于417件。設(shè)每天的產(chǎn)量為420件。再以每天8小時(shí)工作時(shí)間計(jì)算，則每個(gè)工件的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)不大于1.14min。
參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.2，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類(lèi)型：中批以上）時(shí)間定額的計(jì)算公式為：
（大量生產(chǎn)時(shí)）
因此在大批量生產(chǎn)時(shí)單件時(shí)間定額計(jì)算公式為：
其中： —單件時(shí)間定額 —基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
—輔助時(shí)間。用于某工序加工每個(gè)工件時(shí)都要進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間，包括裝卸工件時(shí)間和有關(guān)工步輔助時(shí)間
—布置工作地、休息和生理需要時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值
工序1：粗、精銑底面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.43，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48，
單間時(shí)間定額：
因此應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺(tái)機(jī)床時(shí)，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序2：鉆底面孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.41，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.43，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序3：粗銑兩側(cè)面及凸臺(tái)
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序4：鉆側(cè)面孔
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.41，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.43，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序5：粗銑前后端面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序6：銑前后端面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48，
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序15：精銑兩側(cè)面
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5.48，
單間時(shí)間定額：
因此應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床同時(shí)完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺(tái)機(jī)床時(shí)，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序17：底面螺紋孔攻絲
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
輔助時(shí)間：參照鉆孔輔助時(shí)間，取裝卸工件輔助時(shí)間為，工步輔助時(shí)間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時(shí)間定額：
因此布置一臺(tái)機(jī)床即能滿足生產(chǎn)要求。
2 鉆Φ20孔夾具設(shè)計(jì)
2.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)加工Φ20孔，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對(duì)孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工
由零件圖可知：在進(jìn)行加工前，端面平面進(jìn)行了粗、精銑加工。因此，定位、夾緊方案有：
定位與夾緊應(yīng)分開(kāi)，因夾緊會(huì)破壞定位。心軸上的開(kāi)孔也不利于排銷(xiāo)。
圖中對(duì)孔的的加工沒(méi)有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩V型塊為定位基準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩V型塊定位限制5個(gè)自由度。
2.3切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆該孔時(shí)選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5]表 可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
2.4 誤差分析與計(jì)算
該夾具以一個(gè)平面和和2個(gè)V型塊定位，加之防旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，要求保證孔軸線間的尺寸公差。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)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)工件以任意邊接觸V型塊時(shí)
當(dāng)工件以固定邊接觸V型塊時(shí)
式中為工件與V型塊間的最小間隙
通過(guò)分析可得：
因此：當(dāng)工件以任意邊V型塊接觸時(shí)
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)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(shí)間。
圖2.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表2.4：
表2.4 鉆套
Φ20
H
Φ20
公稱(chēng)尺寸
允差
6
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2.2 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表2.5：
表2.5 固定襯套
Φ20
H
Φ20
C
公稱(chēng)尺寸
允差
公稱(chēng)尺寸
允差
20
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個(gè)沉頭螺釘和2個(gè)錐銷(xiāo)定位于夾具體上。
2.6 夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過(guò)這一基礎(chǔ)件連接成一個(gè)有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時(shí)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(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
2.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總結(jié)
在本次設(shè)計(jì)中已無(wú)大的問(wèn)題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計(jì)中沒(méi)有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。
本次設(shè)計(jì)從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過(guò)了銑、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)試的時(shí)間。在每道工序中都有計(jì)算切削用量和工時(shí)。
參 考 文 獻(xiàn)
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[11] 李 洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M] ．北京出版社，2006．1．
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。XX老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了不少的問(wèn)題，XX老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時(shí)詢(xún)問(wèn)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過(guò)來(lái)指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。
準(zhǔn)備了《機(jī)械零件手冊(cè)》、《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》和《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》在實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)的指引下，周一，我們做了零件工藝分析，選擇毛坯、確定毛坯形狀、尺寸。我們熟悉了被加工零件結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和加工要求，找出了主要加工面、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和主要工藝問(wèn)題，學(xué)會(huì)了查毛坯余量表；周二，我們選擇定位基準(zhǔn)和加工方法，擬定工藝路線，選擇設(shè)備工裝學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用定位基準(zhǔn)選擇原則和加工方法選擇原則，學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際：學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用工藝路線擬定和原則設(shè)備與工裝選擇原則，學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際；學(xué)會(huì)查閱標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等資料。周三，我們編制零件控制計(jì)劃，進(jìn)行分析。學(xué)會(huì)了編寫(xiě)零件控制計(jì)劃和方法；周四，我們進(jìn)行了位方案設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)運(yùn)用定位原理進(jìn)行定位方案分析，熟悉夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)，正確選擇與運(yùn)用，分析與計(jì)算定位誤差；周五，我們進(jìn)行了加緊方案的設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)了靈活運(yùn)用確定加緊力方向與作用點(diǎn)的原則，理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行加緊力分析與計(jì)算，熟悉夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)正確選擇運(yùn)用。 第二周，我們用AUTOCAD畫(huà)零件圖、工序內(nèi)容設(shè)計(jì)和編制作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。在這兩個(gè)星期里，我們較為熟練的運(yùn)用autocad軟件；熟悉自上而下和自下而上的設(shè)計(jì)方法，定制了夾具的技術(shù)要求，如查閱了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等資料。合理的選擇材料。確定表面粗糙度、尺寸公差和行為公車(chē)等技術(shù)要求、正確的標(biāo)注等。 當(dāng)我們一件一件設(shè)計(jì)夾具零部件逐漸露出基本形狀時(shí)，我們都越來(lái)越喜歡這個(gè)富有創(chuàng)造力的專(zhuān)業(yè)，大家都變得活躍起來(lái)了。就這樣，一個(gè)個(gè)不同形狀、功能的機(jī)床夾具被我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)了，再加上崔老師的講解，此時(shí)我深刻體會(huì)到了“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”的內(nèi)涵——再詳細(xì)的紙上談兵也不能保證實(shí)踐時(shí)的得心應(yīng)手
在論文工作中，得到了機(jī)電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時(shí)，我再次感謝對(duì)我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過(guò)老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！
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