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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 30 頁 共 30 頁
1 緒論
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
支座體是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。本課題即以此為背景，要求學(xué)生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算[1]。
通過這樣一個(gè)典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力。
1.2 支座體工藝設(shè)計(jì)的基本情況
本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000件/年。這屬于大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和終結(jié)時(shí)間較短，機(jī)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，靠提高切削速度來提高生產(chǎn)率效果比較明顯。于是需要設(shè)計(jì)關(guān)鍵工序的專用夾具及加工用組合機(jī)床，而且夾具采用液壓驅(qū)動(dòng)，組合機(jī)床采用液壓滑臺(tái)。工藝設(shè)計(jì)以保證質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)可靠為原則。對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點(diǎn)：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍；能降低成本[2]。
1.3 支座體的作用
支座體的主要作用是利用橫、縱方向上的5()mm的槽.使80mm的耳孔部有一定的彈性,并利用耳部的Φ21mm的孔穿過M20mm的螺栓一端與Φ25H7()mm配合的桿件通過旋緊其上的螺母夾緊,使裝在Φ80H9()mm的心軸定位并夾緊。
2 零件分析
2.1 零件的工藝分析
支座體共有兩組加工表面,它們互相之間有一定的位置要求,現(xiàn)分別敘述如下:若以Φ80H9()mm內(nèi)孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括: Φ80H9()mm孔的大端面以及大端的內(nèi)圓倒角,四個(gè)Φ13mm的底座通孔和四個(gè)Φ20mm的沉頭螺栓孔,以及兩個(gè)Φ10mm的錐銷孔，螺紋M10-7H的底孔和尺寸為5()mm的縱槽。主要加工表面為Φ80H9()mm,其中Φ80H9()mm的大端端面對(duì)Φ80H9()mm孔的軸心線有垂直度要求為:0.03mm；若以Φ25H7()mm的孔加工中心的表面.這一組加工表面包括Φ21mm的通孔和Φ38mm的沉頭螺栓孔以及Φ43mm的沉頭孔,螺紋M10-7H的底孔和尺寸為5()mm的橫槽。主要加工表面為Φ25H7()mm。由上述分析可知,對(duì)于以上兩組加工表面,可以先加工其中一組,然后再借助于專用夾具加工另一組加工表面,并且保證其位置精度[3]。
2.2 零件的作用
支座體的主要作用是利用橫、縱兩個(gè)方向上的5()mm的槽。使尺寸為80mm的耳孔部有一定的彈性,并利用耳部的Φ21mm的孔穿過M20mm的螺栓一端與Φ25H7()mm配合的桿件通過旋緊其上的螺母夾緊,使裝在Φ80H9()mm的心軸定位并夾緊。
3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造形式
支座零件材料為:HT200在機(jī)床工作過程中起支撐作用,所受的動(dòng)載荷和交變載荷較小。由于零件的生產(chǎn)類型是成批或大批生產(chǎn)(每月?lián)?fù)的工序數(shù)不低于30～50),而且零件的輪廓尺寸不大,故可以采取金屬型鑄造成型有助于提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量[4]。
3.2 基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇原則：按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則,當(dāng)零件有不加工表面的時(shí)候,應(yīng)該選取這些不加工的表面為粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)該選擇加工表面要求相對(duì)相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)取R55mm的外圓柱表面作為定位基準(zhǔn)，一消除X，Y的轉(zhuǎn)動(dòng)和X，Y的移動(dòng)四個(gè)自由度,再用Φ80H9()mm的小端端面可以消除Z周的移動(dòng)[5]。
精基準(zhǔn)的選擇原則：精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
由于生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)或大批生產(chǎn)，故應(yīng)該采用萬能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外還應(yīng)降低生產(chǎn)成本[6]。
3.3 工藝路線的選擇
3.3.1 方案一
工序I：毛坯鍛造，退火。
工序II：粗鏜、精鏜孔Φ80H9()mm孔的內(nèi)圓。
工序III：粗銑、精銑Φ80H9()mm的大端端面。
工序IV：鏜Φ80H9()mm大端處的2×45°倒角。
工序V：鉆4-Φ13mm的通孔，锪Φ21mm的沉頭螺栓孔。
工序VI：鉆2-Φ10mm的錐銷底孔，粗鉸、精鉸2-Φ10mm的錐銷孔。
工序VII：銑削尺寸為5mm的縱槽。
工序VIII：鉆削通孔Φ20mm，擴(kuò)、鉸孔Φ25H7()mm,锪沉頭螺栓孔Φ38mm和Φ43mm。
工序IX：鉆削M10-H7和M8-H7的螺紋底孔。
工序X：銑削尺寸為5mm的橫槽。
工序XI：攻螺紋M10-H7和M8-H7。
工序XII：終檢。
3.3.2 方案二
工序I：毛坯鍛造，退火。
工序II：粗銑、精銑削Φ80H9()mm孔的大端端面。
工序III：粗鏜、精鏜Φ80H9()mm內(nèi)孔，以及倒2×45°的倒角。
工序IV：鉆削底版上的4-Φ13mm的通孔，锪4-Φ20mm的沉頭螺栓孔。
工序V：鉆削錐銷孔2-Φ10mm底孔，鉸削錐銷孔Φ10mm。
工序VI：鉆削Φ21mm的通孔，擴(kuò)、鉸孔Φ25H7()mm，锪沉頭螺栓孔Φ38mm和Φ43mm。
工序VII：銑削尺寸為5mm的縱槽。
工序VIII：鉆削M10-H7和M8-H7的螺紋底孔。
工序IX：銑削尺寸為5mm的橫槽。
工序X：攻螺紋M10-H7和M8-H7。
工序XI：終檢。
3.3.3 方案一二比較
工藝方案路線一：本路線是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面來加工孔。這樣減少了工件因?yàn)槎啻窝b夾而帶來的誤差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因鑄造原因引起的圓柱R55mm的底端不平整，則容易引起Φ80H9()mm的孔在加工過程中引偏。使Φ80H9()mm的內(nèi)孔與R55mm的圓柱的同心度受到影響，造成圓筒的局部強(qiáng)度不夠而引起廢品。工藝路線方案二則是先加工平面再加工孔。本工藝路線可以減小Φ80H9()mm的孔與底座垂直度誤差，以及Φ80H9()mm與R55mm圓柱的同心度，使圓筒的壁厚均勻外，還可以避免工藝路線一所留下的部分缺陷（即：工藝路線一中的工序六加工后再加工下面的工序的話，會(huì)由于工序六降低了工件的剛度，使后面的加工不能保證加工質(zhì)量和加工要求）[7]。
由上述分析，工藝路線二優(yōu)于工藝路線一，可以選擇工藝路線二進(jìn)行加工，在工藝路線二中也存在問題，粗加工和精加工放在一起也不能保證加工質(zhì)量和加工要求。
3.3.4 方案三
工序I：毛坯鍛造，退火。
工序II：粗銑、精銑Φ80H9()mm的大端端面。
工序III：粗鏜、精鏜孔Φ80H9()mm孔的內(nèi)圓，鏜Φ80H9()mm大端處2×45°倒角。
工序IV：粗銑Φ80H9()mm的小端端面。
工序V：鉆削Φ80H9()mm大端的4-Φ13mm的通孔，锪沉頭螺栓孔4-Φ20mm，錐銷孔2-Φ10mm的底孔。
工序VI：鉆削通孔Φ21mm，锪沉頭孔Φ24.7mm，锪沉頭孔Φ38mm。
工序VII：锪削Φ43mm的沉頭螺栓孔。
工序VIII：鉆削M8-H7的螺紋底孔。
工序IX：銑削尺寸為5mm的縱向槽。
工序X：精鉸孔Φ24.7mm到Φ25H7()mm。
工序XI：鉆削M10-H7螺紋底孔。
工序XII：銑削尺寸為5mm的橫向槽。
工序XIII：攻螺紋M8-H7和M10-H7。
工序XIV：終檢。
看上去此工藝路線已經(jīng)沒有什么問題了，也可以用了，但是這條工藝路線也存在缺陷，比如說工序四處的加工其基準(zhǔn)的選擇和定位都成問題，因?yàn)棣?0H9()mm的小端沒有經(jīng)過加工不能作為基準(zhǔn)，而且用芯軸定位的話限制的自由度也不夠，會(huì)造成不完全定位或欠定位，會(huì)影響加工精度。以及Φ80H9()mm的表面質(zhì)量要求較高可以留較小的余量給最后的珩磨，以保證表面加工質(zhì)量。
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的確定
支座體零件的材料是HT200，抗拉強(qiáng)度為195Mpa～200Mpa，零件的毛坯質(zhì)量為6.5kg。零件的生產(chǎn)類型是成批或大批生產(chǎn)；參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P411表2.1-6毛坯的制造方法及其工藝特點(diǎn)，選擇支座體零件的毛坯制造類型選擇為金屬型鑄造成型。由上述原始資料及加工工藝分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：Φ80H9()mm大端其加工尺寸為140mm×140mm的平面。保證高度尺寸100mm。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2μm，需要精加工。根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P468表2.3-36成批大量生產(chǎn)鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)，可得：金屬型鑄造成型的灰鑄鐵加工余量等級(jí)可取7～9級(jí)我們?nèi)?級(jí)，加工余量MA取F級(jí)。則可以得到Φ80H9()mm孔的大端端面其加工尺寸為140mm×140mm平面的加工余量，可以查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-35鑄件機(jī)械加工余量，可得2.5mm的加工余量。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件尺寸公差可得1.8mm的鑄造尺寸公差。Φ80H9()mm孔的小端端面本來不用加工，但是由上面的加工工序來看在鏜孔Φ80H9()mm的內(nèi)孔時(shí)要用到這個(gè)小端端面，而且還要考慮拔模斜度所以我們還是要對(duì)這個(gè)端面進(jìn)行加工，這里我們就考慮3°的拔模斜度就有2.9mm的加工余量。我們?nèi)?mm的加工余量。Φ80H9()mm孔內(nèi)表面，其加工長(zhǎng)度為100mm，表面粗糙度值Ra=1.6μm.需要精鉸和珩磨。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件尺寸公差可得1.6mm的鑄造尺寸公差。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-5鑄件機(jī)械加工余量，可得2.0mm的加工余量。4個(gè)Φ80H9()mm孔大端端面螺栓孔。只需要鉆底孔和锪沉頭孔即可。則加工余量為：鉆削Φ13mm的通孔，雙邊加工余量2Z＝13mm； 锪沉頭孔Φ20mm，雙邊加工余量2Z＝7mm。內(nèi)表面Φ21mm、Φ25H7 ()mm、Φ38mm和Φ43mm的加工余量，這些內(nèi)表面中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分別為：鉆削Φ21mm的通孔，雙邊加工余量2Z＝21mm；Φ25H7()mm內(nèi)表面，Φ21mm擴(kuò)孔到Φ24.7mm，雙邊加工余量2Z＝13mm；Φ24.7mm鉸孔到Φ24.9mm，雙邊加工余量2Z＝0.2mm；Φ24.9mm珩磨到Φ25H7()mm，雙邊加工余量2Z＝0.1mm；Φ38mm的沉頭孔，可以一次性锪成型，則雙邊加工余量2Z＝13mm；Φ43mm的沉頭孔，也可以一次性加工出來，則雙邊加工余量2Z＝22mm。尺寸為5mm的橫、縱兩條槽，每一條槽都可以一次性銑削成型，則雙邊加工余量2Z＝5mm。M10-H7和M8-H72個(gè)螺紋孔，機(jī)加工車間只需要加工螺紋的底孔，攻螺紋的工作可以放在鉗工室。則M10-H7的底孔加工的直徑為Φ8.5mm，雙邊加工余量2Z＝8.5mm；M8-H7的底孔加工直徑為Φ6.8mm，雙邊加工余量2Z＝6.8mm。
內(nèi)孔Φ80H9()mm為9級(jí)加工精度，鑄件的毛坯重量約為6.5kg。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P467表2.3-5鑄件機(jī)械加工余量可以得到內(nèi)圓的單邊加工余量為Z＝2.5mm。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P472表2.3-9鑄件公差，可得：IT＝1.8mm。
珩磨加工余量：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P496表2.3-51珩磨的加工余量，可得：珩磨的單邊加工余量Z＝0.05mm。
精鏜加工余量：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編，P495表2.3-48擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔的加工余量Z＝1.5mm～2.0mm。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》孟少農(nóng)主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得：IT＝±0.02mm～±0.05mm。這里取±0.02mm。
粗鏜加工余量：除珩磨的加工余量和精鏜的加工余量剩下的余量都給粗鏜。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》孟少農(nóng)主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得IT＝±0.1mm～±0.3mm，我們這里取±0.1mm（入體方向）。
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此規(guī)定都有加工公差，所以規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上的加工余量有最大及最小之分。
由于本次設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批大量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)該按照調(diào)整法加工方式予確定。
Φ80H9()mm孔的加工余量和工序間余量及公差分布：毛坯的名義尺寸：80-2.5×2＝75mm；毛坯的最大尺寸：75-0.8＝74.2mm；毛坯的最小尺寸：75＋0.8＝75.8mm；粗鏜后最小尺寸：80-1.5×2＝77mm；粗鏜后最大尺寸：77+0.1＝77.1mm；精鏜后最小尺寸：80-0.05×2＝79.9mm；精鏜后最大尺寸：79.9＋0.02＝79.92mm；珩磨后尺寸與零件圖紙尺寸相同，即：Φ80H9()mm。
3.5 確定切削用量及基本工時(shí)
3.5.1 粗銑Φ80H9()mm孔大端端面
(1) 加工條件
(a)加工材料：HT200。
(b)加工要求：粗銑孔Φ80H9()的大端端面。
(c)機(jī)床和夾具：X52K立式升降臺(tái)銑床專用夾具（類式于長(zhǎng)三抓卡盤），用R55mm的外圓柱面為基準(zhǔn)。
(d)刀具：材料為YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,β＝10°，γ＝15°，α＝12°。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P1067表4.4-2常用銑刀參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀。可得以上的參數(shù)。刀具耐用度T＝10800s。
(2)計(jì)算切削用量
確定Φ80H9大端端面最大加工余量，已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量Z＝2.5±0.9mm，考慮3°的拔模斜度，則毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量Z＝7.1mm。但是實(shí)際上此平面還要進(jìn)行精銑所以不用全部加工，留1.5mm的加工余量給后面的精加工。因此實(shí)際大端端面的 加工余量可以按照Z=5.6mm計(jì)算?？梢苑謨纱渭庸t每次加工的加工余量Z＝2.8mm。銑削的寬度為140mm，則可以分兩次加工，Φ80H9孔的小端端面在鑄造時(shí)也由留了3°的拔模斜度，所以也留了加工余量Z＝3mm。長(zhǎng)度方向的加工按照IT＝12級(jí)計(jì)算，則取0.4mm的加工偏差（入體方向）。
確定進(jìn)給量f：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進(jìn)給量，由刀具材料為YG6和銑床功率為7.5KW，可?。篺=0.14～0.24 mm／z，這里取0.2mm／z
計(jì)算切削速度：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削速度及功率的計(jì)算公式：
v＝ (3-5-1)
其中：K＝KKKKKKKK，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強(qiáng)度、硬度改變時(shí)切削速度、切削力和切削功率修正系數(shù)，可得：K＝1.0，K＝1.0，K＝1.0，K＝1.05，K＝1.0，K＝0.86，K＝1.0，K＝0.8，則：K＝KKKKKKKK＝1.0×1.0×1.0×1.05×1.0×0.86×1.0×0.8＝0.7224。則切削速度為
v＝＝59.64m／min
計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速：n＝＝＝118.65r／min
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與118.65r／min相近的轉(zhuǎn)速有118r／min和150r／min，取118r／min，若取150r／min則速度太大。則實(shí)際切削速度：v＝＝59.31m／min。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算，可得：
t＝＝ (3-5-2)
其中當(dāng)≤0.6時(shí)，l＝+（1～3），這里＝0.4375，則l＝+（1～3）＝82mm，l＝2～5mm取4mm。l＝140mm。f＝0.2×16×118＝377.6 mm／min查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床(立式、臥式、萬能)工作臺(tái)進(jìn)給量，可取375 mm／min。t＝＝＝2.411min。
計(jì)算機(jī)床切削力：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P624表2.4-97圓周分力的計(jì)算公式，可得：
＝ (3-5-3)
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版）P612表2.4-94工件材料強(qiáng)度、硬度改變時(shí)切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)，可得＝1.0，則：＝＝ ＝2873.2N。
3.5.2 粗銑Φ80H9()孔小端端面
銑削機(jī)床和銑削刀具都不變、專用夾具。以Φ80H9的大端端面為定位基準(zhǔn)。銑削深度即一次銑削的加工余量（深度Z）＝3.0mm，可以一次性加工完成。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版）P580表2.4-73端面銑刀（面銑刀）的進(jìn)給量，由刀具的材料為YG6和銑床的功率為7.5KW，可以得進(jìn)給量f＝（0.14～0.24）mm／z，這里取0.15mm／z。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P521表2.4-96各種銑削速度及功率計(jì)算公式，可得：
v＝ (3-5-4)
其中：K＝KKKKKKKK，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強(qiáng)度、硬度改變時(shí)切削速度、切削力和切削功率修正系數(shù)和本書的P615表2.4-95其他使用條件改變時(shí)切削速度、切削力及切削功率修正系數(shù)，可得： K＝1.0，K＝1.0，K1.0，K＝1.0，K＝0.4，K＝0.86，K＝1.0，K＝0.8。
則 K＝KKKKKKKK＝0.2752
v＝＝＝22.8 m／min
n＝＝＝45.36r／min
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與45.36r／min相近的轉(zhuǎn)速有37.5r／min和47.5r／min，取47.5r／min，若取37.5r／min，則速度損失太大。則實(shí)際切削速度為：v＝＝23.7879m／min。計(jì)算銑削用時(shí)：t＝，其中：l＝＝25mm，l＝1～3mm取2mm，f＝＝0.15×16×47.5＝114mm／min。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床（立式、臥式、萬能）工作臺(tái)進(jìn)給量，?。篺＝118mm／min，t＝＝＝1.27min。
銑削小端端面的切削力：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P624表2.4-97圓周分力的計(jì)算公式，可得
＝ (3-5-5)
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版）P612表2.4-94工件材料強(qiáng)度、硬度改變時(shí)切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)，可得＝1.0，則：＝＝＝3883.1N。
切削時(shí)消耗的功率：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削切削速度及功率計(jì)算公式，可得：
＝ (3-5-6)
其中：K＝KKKKK ，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強(qiáng)度、硬度改變時(shí)切削速度、切削力、切削功率修正系數(shù)和表2.4-95其他使用條件改變時(shí)切削速度、切削力及切削功率修正系數(shù)，可得K＝1.0，K＝1.0，K＝1.14，K＝0.79，K＝1.0，K＝KKKKKK＝1.0×1.0×1.14×0.79×1.0＝0.9006，則機(jī)床切削功率為＝＝1.39KW。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P903表3.14-73銑床（立式、臥式、萬能）參數(shù)，可得X52K銑床的電機(jī)總功率為9.125KW，主電機(jī)總功率為7.5KW，所以機(jī)床的功率足夠可以正常加工。
機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核：已知主切削力＝3883.1 N。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P626表2.4-98各種銑刀水平分力、垂直分力、軸向力與圓周分力的比值，可得：a＝（0.4～0.8）dmm，a＝（0.1～0.2）mm／z，對(duì)稱銑刀銑削順銑，水平分力F／＝（0.3～0.4），F(xiàn)／＝（0.85～0.95），F(xiàn)／＝（0.5～0.55）。則取：F＝0.3＝0.3×3883.1＝1436.75N，F(xiàn)＝0.92＝0.92×3883.1＝3572.452N，F(xiàn)＝0.53＝0.53×3883.1＝2058.043N。
查取機(jī)床工作臺(tái)的摩擦系數(shù)μ＝0.1可得切削刀具在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力F＝F+μ（+ F+）＝1436.75+0.1（3883.1+3572.452+2058.043）＝1436.75＋951.3595＝2388.1095N。
3.5.3 粗鏜Φ80H9內(nèi)孔
選用T611臥式鏜床核專用夾具。刀具：材料為W18Cr4V，B＝16mm,H＝16mm,L＝200mm,l＝80mm,d＝16mm,K＝60°。參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀可以得刀以上數(shù)據(jù)。確定Φ80H9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量為Z＝2.5mm±0.8mm，考慮3°的拔模斜度，則厚度方向上的最大加工余量是Z＝8.54mm，由于后面要精鏜核珩磨則加工余量不必全部加工，留給后面的精鏜的加工余量Z＝1.5mm，珩磨的加工余量留Z＝0.05mm。則加工余量可以按照Z＝6.94mm，加工時(shí)分兩次加工，每次加工的鏜削余量為Z＝3.5mm。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀時(shí)的進(jìn)給量及切削速度，可得進(jìn)給量f＝0.35～0.7mm／r，切削速度v＝0.2～0.4m／s。參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進(jìn)給量，取進(jìn)給量f＝0.4mm／r，切削速度v＝0.3 m／s＝18m／min，則主軸的轉(zhuǎn)速n＝ ＝＝71.4r／min。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床的主軸轉(zhuǎn)速，可得與76.4r／min相近的轉(zhuǎn)速有80 r／min核64r／min，取80r／min，若取64r／min則速度損失太大。實(shí)際切削速度:v＝＝18.85m／min，計(jì)算鏜削加工工時(shí)：t＝＝，其中：，3mm～5mm，，則鏜削時(shí)間為：t＝＝＝7.432min。
3.5.4 精銑Φ80H9大端端面
機(jī)床和夾具：X52K立式升降臺(tái)銑床專用夾具（類式于長(zhǎng)三抓卡盤），以Φ80H9的內(nèi)孔面為基準(zhǔn)。刀具：材料為YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,β＝10°，γ＝15°，α＝12°。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P1067表4.4-2常用銑刀參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀?？傻靡陨系膮?shù)。刀具耐用度T＝10800s。銑削深度mm，銑削寬度為：140mm可以分兩次切削。去定進(jìn)給量f：查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進(jìn)給量，有刀具的材料為YG6和銑床的功率為7.5KW，可得：進(jìn)給量分f＝0.2 ～0.3mm／z，此處取0.15 mm／z。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P588表2.4-81硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）銑削用量可得：v＝2.47m／s＝148.2m／min。則主軸轉(zhuǎn)速為：n＝ ＝＝295r／min。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.14-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉(zhuǎn)速，與295 r／min相近的轉(zhuǎn)速有235 r／min和300 r／min。取300 r／min，若取235 r／min。則速度損失太大。則實(shí)際切削速度為v＝＝150.8m／min，實(shí)際進(jìn)給量為：f＝16×300×0.2＝960mm／min。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床工作臺(tái)進(jìn)給量，可?。篺＝950mm／min。＝＝0.198mm／z。
查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算，可得：t＝，其中當(dāng)≤0.6時(shí)，l＝+（1～3），這里＝0.4375。則l＝140mm，＝82mm，2mm～5mm，取5mm，則：t＝＝＝0.476min。
3.5.5 精鏜Φ80H9內(nèi)孔
選用T611臥式鏜床和專用夾具（彈簧心軸），以孔Φ80H9的大端端面為基準(zhǔn)。刀具：參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀，可以選擇B=12mm,H=16mm,L=80,d=12mm,＝45°。刀具材料為YG8。確定進(jìn)給量, 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀及切削速度，可得：進(jìn)給量f＝0.15～0.25 mm／r，切削速度v＝2.04 m／s。參考《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進(jìn)給量，取進(jìn)給量f＝0.19 mm／r。切削速度：v＝2.04 m／s＝122.4 m／min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速：v＝＝＝497r／min。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速，可得與497 r／min相近的轉(zhuǎn)速有400 r／min和500 r／min，取500 r／min。若取400 r／min則速度損失太大。則實(shí)際切削速度：v＝=123.2 m／min。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪主編（北京出版社出版），P674表2.5-3車削和鏜削的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算，可得：t＝＝，其中：l＝100mm，＝3mm，mm，，則鏜削時(shí)間為：t＝＝1.14min。
4 正確選擇切削用量的原則
正確、合理地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證刀具耐用度，保證加工的經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用[8]。
4.1 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯切削余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量（金屬切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計(jì)算：Zw ≈1000Vfap式中：Zw單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s），V切削速度（m/s），f 進(jìn)給量（mm/r），ap切削深度（mm）。
提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個(gè)因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度（ap），其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量度f，最后確定一個(gè)合適的切削速度V。
選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會(huì)下降，但要比V對(duì)刀具耐用度的影響小得多，因此使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的[9]。
4.1.1 切削深度的選擇
粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量很大，一次不能切完時(shí)，應(yīng)考慮分多次走刀。
4.1.2 進(jìn)給量的選擇
粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長(zhǎng)度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量[10]。
4.1.3 切削速度的選擇
粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率[11]。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。
4.2 精加工時(shí)切削用量的選擇原則
精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。
4.2.1 切削深度的選擇
精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量。
4.2.2 進(jìn)給量的選擇
精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時(shí)，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力增大，表面質(zhì)量下降[12]。
4.2.3 切削速度的選擇
切削速度提高時(shí)，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍[13]。
由此可見，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。
5 夾具設(shè)計(jì)
支座體材料為HT200，年產(chǎn)量5萬件。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具用于支座體小端面的銑削加工。機(jī)床夾具是一種在金屬切削機(jī)床上實(shí)現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分[14]。
5.1 夾具的概述
5.1.1 機(jī)床夾具的基本組成部分
(1)定位元件及定位裝置 它與工件的定位基準(zhǔn)相接處，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)之間的相對(duì)正確位置。
(2)對(duì)刀及引導(dǎo)元件 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件。
(3)夾緊裝置用于加緊工作，在切削時(shí)使使工件在夾具中保持既定位置。
(4)聯(lián)接元件用以確定夾具在機(jī)床上的位置并于機(jī)床相連接。
(5)夾具體用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個(gè)整體，并通過它將夾具安裝在機(jī)床上。
(6)其他聯(lián)接或裝置除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯(cuò)裝置、安全保護(hù)裝置、為便于拆下工件而設(shè)置的頂出器等。
5.1.2 機(jī)床夾具的作用
(1)保障加工質(zhì)量
使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面互相之間的位置精度。使用機(jī)床夾具后，這種精度主要是靠夾具和機(jī)床來保證，不再依賴于工人的技術(shù)水平。
(2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本
使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時(shí)間，而且易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工?，F(xiàn)代機(jī)床夾具中廣泛采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)動(dòng)夾緊裝置，可使輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。
(3)擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍
在機(jī)床上使用可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如，在車床或鉆床上使用鏜膜，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進(jìn)行仿形加工。
(4) 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
5.1.3 機(jī)床夾具的分類
按機(jī)床夾具的使用范圍，可劃分為5種類型：
(1)通用夾具：如車床上常用的三爪自定心卡盤、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般以標(biāo)準(zhǔn)化，并有專門的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶。
(2)專用夾具：這類夾具是針對(duì)某一工件的某一工序而專門設(shè)計(jì)的，因其用途專一而得名。專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中。
(3)可調(diào)整夾具和成組夾具：這類夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同的零件的加工。用于相似零件成組加工的夾具，通常稱為成組夾具。與成組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對(duì)象不很明顯，適用范圍更廣一些。
(4)組合夾具：這類家具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成，不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完以后，元件可以拆卸重復(fù)使用。這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批生產(chǎn)。
(5)隨行夾具：這是一種在自動(dòng)線或柔線制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對(duì)工件的定位和夾緊外，還裝載著工件隨輸送裝置送往各機(jī)床，并在機(jī)床上被定位夾緊。
為提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。根據(jù)我們所需加工的零件，由于其結(jié)構(gòu)較為特殊，一般機(jī)床的通用夾具較難以定位及夾緊，因此每道工序都運(yùn)用專用夾具來加工，加工本零件所需的專用夾具為四個(gè)[15]。
5.1.4 夾具設(shè)計(jì)的基本要求
一臺(tái)優(yōu)良的機(jī)床必須滿足下列基本要求：
(1)保證工件的加工精度保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準(zhǔn)，定位方法和定位元件，必要時(shí)還需要進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(jié)構(gòu)對(duì)加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
(2)提高生產(chǎn)效率專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相對(duì)應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
(3)工藝性能好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。
(4)使用性能好專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便，省力，安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
5.1.5 夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化的意義
研究夾具設(shè)計(jì)規(guī)范化程序的主要目的在于：
(1) 保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量主要表現(xiàn)在：
(a)設(shè)計(jì)方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性；
(b)高位設(shè)計(jì)與定位副設(shè)置的相容性；
(c)夾具設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性；
(d)精度控制項(xiàng)目的完備性以及各種控制項(xiàng)目公差數(shù)值規(guī)定的合理性；
(e)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性；
(f)家具制造成本低經(jīng)濟(jì)型。
有了規(guī)范的設(shè)計(jì)程序，可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員有步驟、有計(jì)劃、有條理的進(jìn)行工作，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。
(2)有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，有了規(guī)范化的設(shè)計(jì)程序，就可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。有利于計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，除了進(jìn)行精度設(shè)計(jì)之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限對(duì)零件的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計(jì)過程的全部計(jì)算機(jī)控制。
(3)有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計(jì)的方法。近年來，關(guān)于夾具設(shè)計(jì)的理論、研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)已日漸完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計(jì)程序，使初級(jí)夾具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作提高到了一個(gè)新的科學(xué)化水平。
5.2 定位元件的選擇
在設(shè)計(jì)夾具的過程中要考慮到工件是否正確定位，保證加工精度，縮短安裝時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，操作方便，可降低對(duì)工人的技術(shù)要求，還可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具包括定位元件裝置，夾緊裝置，對(duì)刀—導(dǎo)向元件，連接元件以及其他夾緊裝置和夾具體[16]。
常見的定位元件有支撐釘、支撐板、定位銷、錐面定位銷、V形塊、定位套、錐度心軸等等。
5.3 夾緊元件的選擇
工件在夾具中定位后一般應(yīng)夾緊，使工件在加工過程中保持以獲得的定位不被破壞。由于工件在加工過程中受切削力，慣性力、夾緊力等的作用，會(huì)形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證加工精度的一個(gè)十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)。夾緊時(shí)間的處理有時(shí)會(huì)比定位的設(shè)計(jì)更為困難，從設(shè)計(jì)難度上講，夾緊機(jī)構(gòu)往往花費(fèi)設(shè)計(jì)人員較多的心血。
5.3.1 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要原則
(1)夾緊時(shí)不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。
(2)夾緊力應(yīng)保證工件位置在整個(gè)加工過程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動(dòng)。
(3)使工件不產(chǎn)生過大的變形表面損傷。
(4)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的剛度和強(qiáng)度，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)必須保證自鎖，機(jī)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。
(5)夾緊機(jī)構(gòu)必須安全、省力、方便、符合工人操作習(xí)慣。
(6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。
夾緊元件是用以夾緊工件的，用于固定工件以獲得的正確的元件，本設(shè)計(jì)所選用的主要定位元件是心軸、V型塊、對(duì)刀塊，它的優(yōu)點(diǎn)是：在夾緊過程中能保持撥叉安裝定位時(shí)獲得正確位置；操作方便、省力、安全；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是標(biāo)準(zhǔn)化元件。
5.3.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
本道工序主要的切削力是銑削過程中帶來的橫向的進(jìn)給力。YG6鑲齒套式面銑刀參數(shù)：；ap =3mm；fz= 0.15mm/s；ae=110mm；d0=160mm；KFc=(HB/198)0.55；
3883.1N。夾具夾緊力至少為3883.1N。由于支座體零件屬大批量生產(chǎn)類型，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，采用液壓缸提供夾緊力，通過動(dòng)V型塊施加夾緊力，裝卸工件方便、迅速。通過查閱相關(guān)資料選擇YG系列液壓缸。
6 組合機(jī)床設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。組合機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。組合機(jī)床可分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類[17]。
6.1 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)----“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等[18]。
6.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研究合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
(1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實(shí)線表示,其余部位用細(xì)實(shí)線表示。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
(2)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(3)本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基地直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差。對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
(4)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。
6.1.2 加工示意圖
(1)加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖；是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力件，繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求,也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸，主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度[19]。
(2)繪制加工示意圖的注意事項(xiàng)
加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實(shí)線，必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸(即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸，精度完全相同時(shí)，只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào))。一般主軸的布置不受真實(shí)距離的限制，當(dāng)主細(xì)彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向裝置等是否相互干涉。
(3)選擇刀具、導(dǎo)向裝置及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進(jìn)給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸的計(jì)算。
(a)刀具的選擇
選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。本工序是粗銑，選用硬質(zhì)合金銑刀配合通用銑刀桿。刀具尺寸應(yīng)滿足加工要求。
(b)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
導(dǎo)向裝置的作用：保證刀具相對(duì)工作的正確位置，保證刀具間正確的位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。本工序的切削速度最大不過V =50m/min。
(c)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率
確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動(dòng)件尺寸、選擇滑臺(tái)、主電動(dòng)機(jī)提供依據(jù)。
銑削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二版》第1卷（王先逵主編 機(jī)械工業(yè)出版社）P1-61 表1.6-10可得：
粗銑周向力為3883.1N 功率為1.476kW,銑削轉(zhuǎn)矩為310N·mm。
(d)確定主軸類型及相關(guān)尺寸
主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給力和主軸、刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)切削轉(zhuǎn)矩T來確定。
強(qiáng)度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為=13mm
剛度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為=9mm
因此粗銑時(shí)主軸直徑至少為13mm。查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-16可確定使用的銑削頭為1TX25型頂置式齒輪傳動(dòng)銑削頭。該銑削頭縱向總尺寸為750mm。
(e)銑刀刀桿尺寸的確定
銑刀刀桿直徑至少為65mm，但不能過大，否則強(qiáng)度不夠。銑刀刀桿伸出長(zhǎng)度至少為53mm，但也不能過長(zhǎng)否則影響加工精度。這里銑刀刀桿直徑取48mm，銑刀刀桿伸出長(zhǎng)度取100mm。
(f)確定聯(lián)系尺寸
其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、主軸外伸長(zhǎng)度之和，再減去加工端面的厚度。為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量使工件端面至軸箱距離最小。因此首先從所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全部刀具、接桿(或卡頭)、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑(D／d)、外伸長(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注工件離導(dǎo)套端面的距離；還須標(biāo)注托架與夾具之間的尺寸。
本設(shè)計(jì)中工件端面到銑削頭端面之間的距離定為125mm。
(g)標(biāo)注切削用量
粗銑小端面 n=45.36 r/min =23.7879m/min =0.15mm/r
(h)動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)紿，跳躍進(jìn)給，擋鐵停留等特殊要求。
工作進(jìn)給長(zhǎng)度，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。即3+5+5=13mm?？焖龠M(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度按具體情況確定。工件離銑削頭端面最大距離為：125mm，快速進(jìn)給長(zhǎng)度定為100mm?？焖偻嘶亻L(zhǎng)度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。快退長(zhǎng)度L=113mm。動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離(即前備量)和刀具裝卸以及刀桿同刀具一起從主軸孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離(即后備量)。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。前備量取20mm；后備量取110mm；總行程為143mm。
6.1.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖
(1) 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容
(a)機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的，是用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖，用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供主要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖，由其輪廓尺寸，占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。
(b)機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容
表明機(jī)床的配置型式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖(—般至少兩個(gè)視圖，主視圖應(yīng)選擇機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相對(duì)位置。表明機(jī)床基本型式(臥式、立式或復(fù)合式、單面或多面加上、單工位或多工位)及操作者位置等。完整齊全地反各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件，不得遺漏[20]。
(2)繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容
(a)選擇動(dòng)力部件
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱（或各種工藝切削頭）和動(dòng)力滑臺(tái)。下圖中是根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式單面單工位液壓傳動(dòng)組和機(jī)床，液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱銑面主軸。動(dòng)力滑臺(tái)的選擇，銑削小端面，考慮到立式加工，因此選用1HY25MⅠ型液壓滑臺(tái)，以及相配套的1CL25M型立柱，1CD251M型立座側(cè)底座。動(dòng)力箱的選擇，在不需要精確計(jì)算主軸箱功率可按下列簡(jiǎn)化公式進(jìn)行估算：式中，——消耗于主軸的切削功率的總和，單位為kw ,——主軸箱的傳動(dòng)效率，工黑色金屬時(shí)取0.8——0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7——0.8。
粗銑小端面切削功率：=1.39kw，總功率：P=1.39/0.8=1.74kw。因此1TX25型置頂式齒輪傳動(dòng)銑削頭滿足要求。
(b)確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí),首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車間運(yùn)送工件