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XX大學
畢業(yè)設計論文
錐軸工藝及鉆?3孔夾具設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
摘 要
錐軸零件加工工藝及鉆床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，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，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機床夾具的功能 2
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3
1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 3
1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 3
第2章 零件的分析 5
2.1零件的形狀 5
2.2零件的工藝分析 6
第3章 工藝規(guī)程設計 7
3.1 確定毛坯的制造形式 7
3.2 基面的選擇 7
3.3 制定工藝路線 7
3.3.1 工藝路線方案一 7
3.3.2 工藝路線方案二 8
3.3.3 工藝方案的比較與分析 9
3.4 選擇加工設備和工藝裝備 10
3.4.1 機床選用 10
3.4.2 選擇刀具 10
3.4.3 選擇量具 10
3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10
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(chǎn)安排 23
第4章 鉆3孔夾具設計 28
4.1定位基準的選擇 28
4.2切削力的計算與夾緊力分析 28
4.3夾緊元件及動力裝置確定 28
4.4鉆套、襯套及夾具體設計 29
4.5夾具精度分析 31
總 結(jié) 32
致 謝 33
參 考 文 獻 34
35
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(zhì)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(jù)。
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(zhì)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(shù)據(jù)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(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)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(shù)工藝流程是綱領，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)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(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)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(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)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(nèi)容進行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)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(xiàn)代生產(chǎn)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(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以及生產(chǎn)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。
（1） 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(xiàn)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(diào)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(chǎn)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(xiàn)狀
數(shù)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(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q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(xiàn)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(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)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(chǎn)率。
1.5.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)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(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)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(jié)構類型很多，隨著機械產(chǎn)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(nèi)；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(chǎn)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(diào)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(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。在較長時間內(nèi)，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(jié)構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
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(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(jù)設計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量已達成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，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。
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(zhì)量得到保證，生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)綱領已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)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(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。
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(shù)，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(shù)不多，成批量生產(chǎn)，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(jù)《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(jīng)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(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)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(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)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(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
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(jié)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(chǎn)，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。
表3-1 機械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，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(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
球墨鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機械加工余量選擇。
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。
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(xiàn)根據(jù)《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(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《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(nèi)完成，故
= （3-1）
②.確定進給量
根據(jù)《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(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據(jù)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(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 （3-2）
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(jù)《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(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-5）
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(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)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(zhuǎn)速與鉆孔相同
換車刀手動進給。
⑦. 計算基本工時
（3-7）
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=+=
== （3-8）
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(zhuǎn)位車刀。
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(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《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(nèi)完成，故
= （3-1）
②.確定進給量
根據(jù)《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(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據(jù)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(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為：
=950=1111.5 （3-2）
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(jù)《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(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-5）
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(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)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(zhuǎn)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《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(nèi)完成，故
==
②.確定進給量
根據(jù)《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(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據(jù)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(shù)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(jù)《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(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
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(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據(jù)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
（3-15）
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(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《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(nèi)完成，故
==
②.確定進給量
根據(jù)《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(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。
根據(jù)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(shù)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(jù)《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(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質(zhì)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(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-12）
===120 （3-13）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實際切削速度為：
== （3-14）
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(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為：
=1.7=1.2
根據(jù)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
（3-15）
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(jù)《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。
表3-6標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽的長度（從gb6137-85）
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 主要幾何麻花鉆（根據(jù)GB6137-85） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8鉆頭，鉆鉸刀磨損標準和耐久性
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆孔\擴孔
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
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 （3-17）
則 = =131 （3-18）
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(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度，
機床主軸轉(zhuǎn)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(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間：
3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排
設年產(chǎn)量是10萬件。一年有250個工作日。一個日產(chǎn)量420。一天工作時間的計算8個小時，每部分的生產(chǎn)時間不應超過1.14min。機械加工單（在上述生產(chǎn)類型）時間定額：大規(guī)模生產(chǎn)）
大規(guī)模生產(chǎn)：
參照《工藝手冊》（生產(chǎn)類型：中批以上）時間計算公式：
（大量生產(chǎn)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(jù)《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(jù)《工藝手冊》單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)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(chǎn)線上裝時間很短，所以取裝時間。則
：根據(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
一臺機床即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產(chǎn)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(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產(chǎn)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(jù)《工藝手冊》，
單間時間定額：
即能滿足生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)要求。
第4章 鉆3孔夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計工序——鉆3孔的鉆床專用夾具。
本夾具將用于Z5255搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。本夾具主要用來鉆、擴油孔，側(cè)面則要左側(cè)下偏45角，端處的油孔較深選擇鉆頭時要選擇較為合理的，強度硬度還有長度都要考慮清楚，，加工到本道工序前要完成的粗、精磨。因此本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求。以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。
4.1定位基準的選擇
由零件圖可知，油孔位于零件左側(cè)下上，其尺寸精度要求和表面粗糙度要求不高，側(cè)面則要左側(cè)下偏45角。為了保證所鉆、擴的孔與側(cè)面成45角并保證油孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇油孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精磨頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。
4.2切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴加工，而鉆削力遠遠大于擴的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》[17]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
當用兩把刀具同時鉆削時：
本道工序加工油孔時，工件前后兩軸承放在兩V形塊上。夾緊力方向與鉆削力方向不同，有30的夾角的偏向，所以夾緊力N 。
4.3夾緊元件及動力裝置確定
由于空氣壓縮機曲軸的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具雖然結(jié)構簡單，在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，原始夾緊力可以連續(xù)作用，夾緊可靠，方便實用。
本道工序夾具的夾緊元件選用兩個V形塊、一個支承板來對曲軸定位。再用一個直壓板對工件夾緊，從傾斜方向夾緊工件。但工件仍可繞軸心線轉(zhuǎn)動所以采用了一個支承板來限制它的轉(zhuǎn)動。由于夾緊力方向與鉆削力方向不同，軸心線方向上受到力的作用，所以用一支承板來定位。
V形塊設計如圖
圖4-4 V形塊結(jié)構圖
根據(jù)工件的直徑 D=90mm可知V形塊的結(jié)構尺寸如下：
表4-4 V形塊的各參數(shù)
H
D
>80-100
50
12
18
12
30
15
25
140
4.4鉆套、襯套及夾具體設計
工藝孔的加工需鉆、擴兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔8mm分鉆、擴兩個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標準擴孔鉆擴孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為。
圖4-5 長型快換鉆套圖
工藝孔鉆套結(jié)構參數(shù)如下表：
表4-5長型快換鉆套結(jié)構參數(shù)
d
H
D
公稱尺寸
允差
8
60
12
+0.018
+0.007
26
22
10
4
7
7
16
襯套選用固定襯套其結(jié)構如圖所示：
圖4-5 固定襯套圖
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構見夾具裝配圖2所示。
其結(jié)構參數(shù)如下表：
表4-5 固定襯套結(jié)構參數(shù)
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
4.5夾具精度分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結(jié)構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證兩油孔尺寸。直徑為，并采用鉆套，導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。
由本工序所選用的加工工步鉆、擴滿足。
影響兩油孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1） 鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：
（2） 兩襯套的同軸度公差：
（3） 襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4） 鉆套的同軸度公差：
所以能滿足加工要求。
總 結(jié)
畢業(yè)設計即將結(jié)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(jié)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。
畢業(yè)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(jié)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，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。
通過畢業(yè)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(jié)構、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案。
本次畢業(yè)設計綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結(jié)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。
致 謝
這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。
這次畢業(yè)設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題