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夾具定位規(guī)劃中完整性評估和修訂
CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國
2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表
摘 要
幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識別給定定位計(jì)劃?？梢宰詣?dòng)識別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。
關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束
1.介紹
夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。
一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類別：
1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)定位器取得聯(lián)系。
2、限制約束：不完全約束工件的自由度。
3、過約束：工件自由度超過6定位的制約。
在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。
在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。
表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無二的解決方案為下列所有定位方程組。
gi(q)=0,i=1,2,...,n (1)
其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。
只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處:
淺田表明
(2)
hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位
如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法
(3)
在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。
圖1 .夾具系統(tǒng)模型。
表1
等級 數(shù)量的定位 地位
<6 - Under-constrained
=6 =6 Well-constrained
=6 >6 Over-constrained
康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下:
Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4)
Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)
Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6)
λ是任意一個(gè)向量。
他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評價(jià)定位配置，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。
2.定位完整性評價(jià)
如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。
在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評價(jià)狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL:
如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi]
每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下:
（7）
當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。
當(dāng)?shù)燃墸╓L）=6，n>6時(shí);是工件過約束。
這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。
圖2 幾何約束狀態(tài)描述
圖3一個(gè)簡化的定位方案。
定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國家的算法使用下列方法確定不必要的定位：
1、找到所有的（n-6）組合定位的。
2、為每個(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。
3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。
4、如果等級不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。
這種方法可能會產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。
當(dāng)?shù)燃墸╓L）<6,工件的限制約束。
參考文獻(xiàn)
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遼寧工程
技術(shù)大學(xué)
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
從動(dòng)半聯(lián)軸器
共1頁
第1頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
12
鉆、擴(kuò)、鉸 φ23mm孔
45鋼
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鍛件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式鉆床
Z525
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時(shí)/s
準(zhǔn)終
單件
0
32.913s
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
/r·min-1
切削速度
/m·min-1
進(jìn)給量
（mm/r）
背吃刀
量/㎜
進(jìn)給
次數(shù)
工步工時(shí)/s
機(jī)動(dòng)
輔助
描圖
1
鉆孔φ22.8至22.98mm
麻花鉆、游標(biāo)卡尺
97
23.1
0.81
10.8
1
19
4.05
2
擴(kuò)孔φ10.96至23.03mm
麻花鉆、內(nèi)徑千分尺
97
3.8
0.81
0.16
1
19
4.05
描校
3
鉸φ23至23.021mm
鉸刀、內(nèi)徑千分尺
140
10.11
0.81
0.04
1
19
4.05
底圖號
裝訂號
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會簽
（日期）
羅敏
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
13.6.28
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
從動(dòng)半聯(lián)軸器
共1頁
第1頁
材料牌號
45鋼
毛坯種類
鍛件
毛坯外形尺寸
每壞件數(shù)
1
每臺件數(shù)
1
備注
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設(shè)備
工藝裝備
工序時(shí)間
準(zhǔn)終
單件
1
粗車Φ194圓下端面
粗車端面
C620—1臥式車床
端面車刀、游標(biāo)卡尺
121.9
2
粗車Φ76圓上端面
粗車端面
C620—1臥式車床
端面車刀、游標(biāo)卡尺
51.198
3
粗車Φ76外圓表面
粗車外圓表面至Φ77、Ra12.5
C620—1臥式車床
外圓車刀、游標(biāo)卡尺
10.971
4
粗車Φ23孔上端面
粗車端面
C620-1臥式車床
端面車刀、游標(biāo)卡尺
6.9
5
粗車Φ110外圓表面
粗車外圓表面至Φ111.5、Ra12.5
C620-1臥式車床
外圓車刀、游標(biāo)卡尺
10.971
6
半精車Φ110外圓表面
半精車外圓表面至Φ110、Ra3.2
C620-1臥式車床
外圓車刀、游標(biāo)卡尺
6.095
7
粗車Φ194外圓表面
粗車外圓表面至Φ195.5、Ra12.5
C620-1臥式車床
外圓車刀、游標(biāo)卡尺
46.262
8
半精車Φ76圓上端面
半精車端面至Ra12.5
C620-1臥式車床
端面車刀、游標(biāo)卡尺
26.818
9
車Φ76和Φ194外圓表面2×45°倒角
車倒角
C620-1臥式車床
外圓車刀、游標(biāo)卡尺
10
半精車Φ194下端面
半精車端面至Ra6.3
C620-1臥式車床
端面車刀、游標(biāo)卡尺
124.338
11
鉆、擴(kuò)、鉸Φ28孔，1×45°倒角
鉆孔至Φ27.8擴(kuò)孔至Φ28鉸孔至Φ28.021
立式鉆床
麻花鉆、鉸刀、卡尺
52.417
描圖
12
鉆、擴(kuò)、鉸8—Φ23孔，8—2×45°倒角
鉆孔至Φ22.8擴(kuò)孔至Φ23鉸孔至Φ23.021
立式鉆床
麻花鉆、鉸刀、卡尺
32.913
描校
13
鉆8-M8底孔，攻螺紋
鉆孔并攻螺紋
立式鉆床
麻花鉆、鉸刀、卡規(guī)深度游標(biāo)卡尺
11.942
底圖號
14
粗銑、精銑鍵槽
粗銑鍵槽
立式銑床
銑刀
65.826
15
去毛刺
鉗工臺
平銼
裝訂號
16
終檢
塞規(guī)、百分表、卡尺
設(shè)計(jì)
日期
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會簽
（日期）
羅敏
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
13.6.28
遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 6
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝規(guī)程及Φ23孔的夾具設(shè)計(jì)
班 級： 機(jī)械10-03班
姓 名： 羅敏
指導(dǎo)教師： 孫遠(yuǎn)敬
完成日期： 2013.6.30
一、設(shè)計(jì)題目
從動(dòng)半聯(lián)軸器
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．繪制零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1套
4．編制機(jī)械加工工藝卡片（僅編制所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工藝卡片） 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．編寫課程設(shè)計(jì)說明書（約5000-8000字）。 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)并編制出零件的機(jī)械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
成 績：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
這次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是從動(dòng)半聯(lián)軸器的夾具設(shè)計(jì)，包括零件圖、毛坯圖、裝配圖、夾具體零件圖各一張，機(jī)械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用。然后，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。最后擬定從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
此次課程設(shè)計(jì)我了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。對我們動(dòng)手動(dòng)腦的能力有了提高。
Abstract
What this design is the Driven half-coupling, include spare parts diagram, semi-finished product diagram and assemble diagram one for each, the machine processes craft process card with and work preface the card be an one for each.We want to acquaint with spare parts and understand its function first.Then, process amount of remaining according to size and Xie which makes sure semi-finished product of each rough degree which carry noodles of property and the top of the spare parts diagram of spare parts. Finally proposed driven half-coupling technology roadmap, formulate the workpiece clamping scheme, draw the fixture assembly drawing.
This time course design I understand and know general machine parts of production craft process, make stronger and deepen have already learned of the knowledge of the lesson and professional lesson of the technique foundation, theories contact actual, toughen from it oneself analysis problem, problem-solving ability, lay the next and good foundation for aftertime's work, and for follow-up course of the study lay good foundation.Began ability of move the brain to have an exaltation to us.
目錄
1機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
1.1零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定 7
1.1.1從動(dòng)半聯(lián)軸器的用途 7
1.1.2從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求 7
1.2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 8
1.2.1選擇毛坯 8
1.2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 8
1.2.3繪制從動(dòng)半聯(lián)軸器毛坯簡圖 9
1.3擬定從動(dòng)半聯(lián)軸器工藝路線 10
1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 10
1.3.2表面加工方法的確定 10
1.3.3加工階段的劃分 11
1.3.4工序的集中與分散 11
1.3.5工序順序的安排 11
1.3.6確定工藝路線 12
1.4加工余量、工序尺寸和公差的確定 13
1.5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 15
1.5.1切削用量的計(jì)算 15
1.5.2時(shí)間定額的計(jì)算 21
2夾具設(shè)計(jì) 25
2.1設(shè)計(jì)思想 25
2.2夾具設(shè)計(jì) 25
2.2.1定位分析 25
2.2.2切削力與夾緊力的計(jì)算 26
2.3夾具操作說明 27
2.4確定導(dǎo)向裝置 27
方案綜合評價(jià)與結(jié)論 28
體會與展望 29
遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 31
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝規(guī)程及Φ23孔的夾具設(shè)計(jì)
班 級： 機(jī)械10-03班
姓 名： 羅敏
指導(dǎo)教師： 孫遠(yuǎn)敬
完成日期： 2013.6.30
一、設(shè)計(jì)題目
從動(dòng)半聯(lián)軸器
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．繪制零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1套
4．編制機(jī)械加工工藝卡片（僅編制所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工藝卡片） 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．編寫課程設(shè)計(jì)說明書（約5000-8000字）。 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)并編制出零件的機(jī)械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
成 績：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
這次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是從動(dòng)半聯(lián)軸器的夾具設(shè)計(jì)，包括零件圖、毛坯圖、裝配圖、夾具體零件圖各一張，機(jī)械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用。然后，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。最后擬定從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
此次課程設(shè)計(jì)我了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。對我們動(dòng)手動(dòng)腦的能力有了提高。
Abstract
What this design is the Driven half-coupling, include spare parts diagram, semi-finished product diagram and assemble diagram one for each, the machine processes craft process card with and work preface the card be an one for each.We want to acquaint with spare parts and understand its function first.Then, process amount of remaining according to size and Xie which makes sure semi-finished product of each rough degree which carry noodles of property and the top of the spare parts diagram of spare parts. Finally proposed driven half-coupling technology roadmap, formulate the workpiece clamping scheme, draw the fixture assembly drawing.
This time course design I understand and know general machine parts of production craft process, make stronger and deepen have already learned of the knowledge of the lesson and professional lesson of the technique foundation, theories contact actual, toughen from it oneself analysis problem, problem-solving ability, lay the next and good foundation for aftertime's work, and for follow-up course of the study lay good foundation.Began ability of move the brain to have an exaltation to us.
目錄
1機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
1.1零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定 7
1.1.1從動(dòng)半聯(lián)軸器的用途 7
1.1.2從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求 7
1.2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 8
1.2.1選擇毛坯 8
1.2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 8
1.2.3繪制從動(dòng)半聯(lián)軸器毛坯簡圖 9
1.3擬定從動(dòng)半聯(lián)軸器工藝路線 10
1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 10
1.3.2表面加工方法的確定 10
1.3.3加工階段的劃分 11
1.3.4工序的集中與分散 11
1.3.5工序順序的安排 11
1.3.6確定工藝路線 12
1.4加工余量、工序尺寸和公差的確定 13
1.5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 15
1.5.1切削用量的計(jì)算 15
1.5.2時(shí)間定額的計(jì)算 21
2夾具設(shè)計(jì) 25
2.1設(shè)計(jì)思想 25
2.2夾具設(shè)計(jì) 25
2.2.1定位分析 25
2.2.2切削力與夾緊力的計(jì)算 26
2.3夾具操作說明 27
2.4確定導(dǎo)向裝置 27
方案綜合評價(jià)與結(jié)論 28
體會與展望 29
1機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
引言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程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,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。??
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。??
鑒于個(gè)人能力限制，此設(shè)計(jì)有很多不足之處，望師長給予指導(dǎo)建議。
圖為從動(dòng)半聯(lián)軸器的零件圖。
1.1零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1.1從動(dòng)半聯(lián)軸器的用途
從動(dòng)半聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。
1.1.2從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求
按表1-1的形式將從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求列于下表中。
表1-1 從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求
加工表面
尺寸及偏差（mm）
孔倒角
公差及精度等級
表面粗糙度Ra（μm）
形位公差（mm）
柱銷孔
8-Φ23+00.021
8-2×45°
IT7
3.2
螺紋孔
8-M8
主軸孔
Φ28+00.021
1×45°
IT7
3.2
鍵槽
8±0.018
IT9
3.2
0.01
A
外圓表面直徑
Φ28+00.021
IT7
半聯(lián)軸器底面
Φ194
2×45°
6.3
0.03
A
半聯(lián)軸器頂面
Φ76
2×45°
6.3
0.03
A
1.1.3審查從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝性
由從動(dòng)半聯(lián)軸器的技術(shù)要求分析可知，應(yīng)粗加工聯(lián)軸器下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此聯(lián)軸器零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
1.1.4確定從動(dòng)半聯(lián)軸器的生產(chǎn)類型
已知此聯(lián)軸器零件的生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，零件的質(zhì)量是7.76Kg/個(gè)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表1-3、1-4，可確定該從動(dòng)聯(lián)軸器生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。
1.2確定毛坯、繪制毛坯簡圖
1.2.1選擇毛坯
零件材料為45鋼，考慮零件在運(yùn)行過程中所受沖擊不大，故選用鍛件毛坯，由于零件輪廓尺寸較小，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。即外形做成臺階形，內(nèi)部孔鍛出。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。
1.2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
1. 公差等級
由從動(dòng)半聯(lián)軸器的功能和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。
2. 鍛件重量
已知零件成品的重量為7.76kg，所以可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為9.2kg。
3. 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)
對從動(dòng)半聯(lián)軸器的零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外廓包容體的尺寸，即鍛件最大直徑為Φ200mm，長60mm，所以外廓包容體的重量為mN=π×（200／2）2×60×7.85=14.797kg，所以鍛件復(fù)雜系數(shù)S=mt／mN=9.2／14.977=0.622
查表，可估算形狀復(fù)雜系數(shù)為S2級別,即一般級別。
4. 鍛件材料系數(shù)
由于該從動(dòng)聯(lián)軸器的材料為45號鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于M1級。
5. 鍛件分模線形狀
根據(jù)該從動(dòng)聯(lián)軸器的形位特點(diǎn)，該從動(dòng)聯(lián)軸器的分模線屬于平直分模線。
6. 零件表面粗糙度
根據(jù)該從動(dòng)聯(lián)軸器的零件圖可知，粗糙度Ra的值均大于1.6μm。根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于表2-1中。
表2-1 從動(dòng)聯(lián)軸器的毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
鍛件重量／Kg
包容體質(zhì)量／Kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級
9.2
14.797
S2
M1
普通級
項(xiàng)目／mm
機(jī)械加工余量／mm
尺寸公差／mm
備注
寬度R97
2.8+-10.9.9
表2-10
2.0-2.5（取2.0）
表2-13
高度56
2.5+-10..78
表2-10
2.0-2.5（取2.0）
表2-13
孔徑Φ28
2.5+-11..50
表2-10
2.0
表2-14
周圍孔徑Φ23
2.5+-11..50
表2-10
2.0
表2-14
1.2.3繪制從動(dòng)半聯(lián)軸器毛坯簡圖
由表2-1所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如圖2-2所示。
圖2-1 毛坯圖
1.3擬定從動(dòng)半聯(lián)軸器工藝路線
1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗精準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先選定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
1. 精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以從動(dòng)半聯(lián)軸器的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以Φ28孔表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
2.?粗基準(zhǔn)的選擇：
以零件Φ194外圓為主要的定位粗基準(zhǔn)，以Φ76外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。?
1.3.2表面加工方法的確定
根據(jù)從動(dòng)半聯(lián)軸器零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1；
表3-1 從動(dòng)半聯(lián)軸器各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等級
表面粗糙度Ra／μm
加工方案
備注
下端面
IT11
6.3
粗車
表1-6
上端面
IT11
6.3
粗車
表1-6
Φ76外圓表面
IT13
12.5
粗車
表1-6
Φ23孔上端面
IT7
12.5
粗車
表1-6
Φ110外圓表面
IT9
3.2
粗車-半精車
表1-6
Φ194外圓表面
IT13
12.5
粗車
表1-6
Φ28孔
IT7
3.2
鉆-擴(kuò)-鉸
表1-7
Φ23孔
IT7
3.2
鉆-擴(kuò)-鉸
表1-7
8-M8螺紋底孔
IT
鉆底孔-攻螺紋
鍵槽
IT9
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
1.3.3加工階段的劃分
根據(jù)從動(dòng)半聯(lián)軸器的質(zhì)量要求，可將加工階段劃分成粗加工、精加工兩個(gè)階段。
在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（底面和Φ28孔表面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗車下端面、上端面、Φ76外圓表面、Φ23孔上端面、Φ110外圓表面、Φ194外圓表面，粗銑鍵槽內(nèi)側(cè)面和底面。在半精加工階段，完成Φ110外圓表面的半精車和Φ28孔、Φ23孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工。
1.3.4工序的集中與分散
選用工序集中原則安排從動(dòng)半聯(lián)軸器的的加工工序。該從動(dòng)半聯(lián)軸器的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可采用萬能機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)效率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且由于一次裝夾中加工了許多表面有利于保證各加工表面之間的相對精度要求。
1.3.5工序順序的安排
1. 機(jī)械加工工序
（1） 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)—下端面和Φ28孔表面。
（2） 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3） 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面—上下端面、Φ76外圓表面、Φ23孔上端面、Φ110外圓表面、Φ194外圓表面，后加工次要表面，鍵槽內(nèi)側(cè)面和底面。
（4） 遵循“先面后孔”原則，先加工端面，再加工孔。
2. 熱處理工序
模鍛成型后切邊，進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制硬度為241-285HBS，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機(jī)械加工帶來的不利影響。
3. 輔助工序
粗加工端面和處理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和終檢工序。
1.3.6確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表3-2列出了從動(dòng)半聯(lián)軸器的工藝路線。
圖3-2 工藝路線
工序號
工序名稱
機(jī)床設(shè)備
刀具
量具
1
粗車Φ194圓下端面
C620-1臥式車床
端面車刀
游標(biāo)卡尺
2
粗車Φ76圓上端面
C620-1臥式車床
端面車刀
游標(biāo)卡尺
3
粗車Φ76外圓表面
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
4
粗車Φ23孔上端面
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
5
粗車Φ110外圓表面
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
6
半精車Φ110外圓表面
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
7
粗車Φ194外圓表面
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
8
半精車Φ76圓上端面
C620-1臥式車床
端面車刀
游標(biāo)卡尺
9
車Φ76和Φ194外圓表面2×45°倒角
C620-1臥式車床
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
10
半精車Φ194下端面
C620-1臥式車床
端面車刀
游標(biāo)卡尺
11
鉆、擴(kuò)、鉸Φ28孔，1×45°倒角
Z525立式鉆床
麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
卡尺、塞規(guī)
12
鉆、擴(kuò)、鉸8—Φ23孔，8—2×45°倒角
Z525立式鉆床
麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
卡尺、塞規(guī)
13
鉆8—M8底孔，攻螺紋
Z525立式鉆床
麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、絲錐
卡規(guī)深度游標(biāo)卡尺
14
粗銑鍵槽
X51立式銑床
鍵槽銑刀
卡規(guī)深度游標(biāo)卡尺
15
去毛刺
鉗工臺
平銼
16
終檢
塞規(guī)、百分表、卡尺等
1.4加工余量、工序尺寸和公差的確定
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個(gè)加工工序的加工余量如下：
1. 圓柱表面工序尺寸
圓柱表面工序尺寸如下表4-1所示：
表4-1：圓柱表面工序尺寸
加工表面
加工內(nèi)容
加工余量
精度等級
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
Φ28IT8
鍛件
4.0
Φ24+-10..46
擴(kuò)
1.8
IT10
Φ25.8+00.084
6.3
1.120
2.400
鉸
2.2
IT8
Φ28+00.021
3.2
2.183
2.264
Φ23IT8
鍛件
1.0
Φ19+ -10..46
擴(kuò)
2.8
IT10
Φ21.8+00.084
6.3
2.136
4.20
鉸
1.2
IT8
Φ23+00.021
3.2
0.980
1.287
Φ76IT11
粗車
4.0
IT10
Φ76—00..002814
12.5
4.001
4.094
Φ110IT8
鍛件
4.0
Φ114+-10..78
粗車
2.9
IT10
Φ111.1--00..002814
6.3
2.123
4.684
半精車
1.1
IT8
Φ110--00..128607
3.2
1.186
1.456
Φ194IT11
粗車
4.0
IT10
Φ194--00..002814
12.5
4.324
4.124
2. 平面工序尺寸
平面工序尺寸如下表4-2所示：
表4-2：平面工序尺寸
工序號
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
精度等級
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
鍛件
2.5
F1
+ -10..55
粗車φ194圓下端面
1.5
59.5
12
0-0.25
1.0
3.35
粗車φ76圓上端面
1.7
57.8
12
0-0.25
1.2
3.45
粗車φ23孔上端面
1.5
37.0
11
0-0.25
1.0
3.25
半精車φ76圓上端面
0.8
57.5
8
0-0.180
0.55
0.980
半精車
φ194圓下端面
1.0
56.0
8
0-0.033
0.75
1.045
3. 確定圓角半徑
本鍛件的H／B小于2，故可用下式計(jì)算：外圓角半徑0.050.50.0560.50.8rHmm，?R圓整為1mm。?
以上所取得圓角半徑的數(shù)值能保證各表面的加工余量。
1.5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
1.5.1切削用量的計(jì)算
工序01??
粗車Φ194圓下端面，以T2，Φ194外圓為粗基準(zhǔn)。加工條件如下?：
工件材料：45鋼,σb?=170-240MPa，鑄造;
工件尺寸：amax=72mm，l=176mm;?
加工要求：粗銑Φ194圓下端面，加工余量0.8mm;?
機(jī)床：機(jī)床為C620—1型臥式車床；?
夾具：三爪自定心通用夾具；?
刀具：?確定粗車Φ194圓下端面的切削用量??所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620—1機(jī)床的中心高位200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角γ0＝12°，后角α0＝6°，主偏角Kr=90°副偏角Kr’=10°，刀傾角λs=0°，刀尖圓弧半徑rr=0.8mm。?
（1）?確定背吃刀量ap??由于余量僅為1.5mm，若考慮模鍛斜度及公差，其最大余量為3.25mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故ap=1.5mm。?
（2）?確定進(jìn)給量f??根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm×25mm、3pamm、工件直徑為100~400mm時(shí)，f=?0.6-1.2mm／r?
按C620—1機(jī)床的進(jìn)給量（表4.2—9），選擇?f=0.65 mm／r?確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。
根據(jù)表1.30，C620—1機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力Fmax=3530N。?
根據(jù)表1.21，當(dāng)鋼的σb=570~670?MPa，ap≦2mm，f≦0.75 mm／r，Kr=45。，V=65m／min,（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力Ff=760N。Ff的修正系數(shù)為Kr0Ff=1.0，KλsFf=1.0,KμrFf=1.17故實(shí)際進(jìn)給力為?Ff =760×1.17N=889.2N。由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的f=0.65 mm／r可用。
（3）?選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度??根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。?
（4）?確定切削速度v??切削速度v可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。?
根據(jù)表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb=600-670?MPa鋼材，ap≦3mm，f≦0.75 mm／r，切削速度V=109mm／min。?
切削速度修正系數(shù)Kav=0.8,Ktv=0.65，KMrp=0.81,Krv=1.15,KMc=Kkv=1.0，故?V=109×0.8×0.65×0.81×1.15m／min=52.8 m／min，n=1000V／πd=1000×52.8／(π×194)=86.6r／min，按C620—1機(jī)床，選擇n=96 r／min =1.6 r／s ，
則實(shí)際切削速度V=58.5 m／min。?
工序02??
粗車Φ76圓上端面，以T1，Φ194外圓為粗基準(zhǔn),?切削用量及其計(jì)算過程同工序01。
工序03
粗車Φ23孔上端面，以T1，Φ194外圓為粗基準(zhǔn),切削用量及其計(jì)算過程同工序01。
工序04
粗車Φ76外圓表面，以T1，Φ194外圓為粗基準(zhǔn)切削用量為?ap =2.0mm，f=0.65 mm／r，n=?1.6 r／s?=?96 r／min，?V=58.5 m／min，??計(jì)算過程同工序01。
工序05
粗車Φ110外圓表面，以T1，Φ194外圓為粗基準(zhǔn)?切削用量為?ap =1.45mm，f=0.65 mm，n=?1.6 r／s?=?96 r／min，?V=58.5 m／min。計(jì)算過程同工序01。
工序06
半精車Φ110外圓表面，以T1，Φ194外圓為粗基準(zhǔn)?本工序?yàn)榘刖?，已知條件與粗加工工序相同。?確定半精車Φ110外圓的切削用量??所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度與粗車相同。根據(jù)表得，車刀幾何形狀為前角γ0＝12°，后角α0＝8°，主偏角Kr=90°副偏角Kr’=5°，刀傾角λs=0°，刀尖圓弧半徑rγ=0.5mm。?
（1）確定切削深度ap=（111.1-110）／2=0.55mm
（2）確定進(jìn)給量f?
根據(jù)表1.6及C620—1機(jī)床進(jìn)給量，選擇f=0.3 mm／r。?由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
?(3)??選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度?
根據(jù)表1.9，選擇車刀后角面最大磨損量為0.4mm，耐用度T=30min。
（4）確定切削速度v?
根據(jù)表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金刀加工σB=630-700MPa鋼材，ap≦1.4mm，f≦0.38 mm／r，切削速度V=156 m／min。?
切削速度的修正系數(shù)為KKγv=0.81，KTv=1.15，其余的修正系數(shù)均為1（表1.28），故?V=156×0.81×1.15m／min=145.3 m／min
n=1000×145.3／(π×11.1)=417 r／min
按C620—1機(jī)床的轉(zhuǎn)速（表4.2—8），選擇n=400 r／min?則實(shí)際切削速度V=2.32?m／s。
最后決定的切削用量為ap=0.55mm，f=0.3 mm／r，n=400 r／min，V=2.32?m／s
工序07
粗車Φ194外圓表面，以T1，Φ76外圓為定位基準(zhǔn)切削用量為ap=2.0mm，f=0.65mm／r，n=?1.6 r／s?=?96 r／min，V=52.8 m／min。計(jì)算過程同工序01?
工序08
半精車Φ76圓上端面，以T1，Φ194外圓為定位基準(zhǔn)切削用量為ap=0.8mm，f=0.3 mm／r，n=400 r／min，V=2.32?m／s =139.2 m／min。計(jì)算過程同工序06?
工序09
半精車Φ194下端面，以T2，Φ194外圓為定位基準(zhǔn)切削用量為ap=1.0mm，f=0.3 mm／r，n=400 r／min，V=2.32?m／s =139.2 m／min，計(jì)算過程同工序06。
工序10
擴(kuò)，鉸Φ28孔，1×45°倒角，以Φ194外圓為基準(zhǔn)，查《切削手冊》表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：f=0.7-0.8mm/r，并由機(jī)床使用說明書最終選定進(jìn)給量為：f=0.81mm/r。?
根據(jù)資料，切削速度?V=0.4V鉆，其中V鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度，故：V=0.4×9.5=3.8 m／min，ns=1000×3.8／(19.8×π)=61.1 r／min,根據(jù)機(jī)床使用說明書選?。簄ω=97?r／min。
刀具：dω=28mm?
機(jī)床：Z525立式鉆床?
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為fz=0.8～1.2mm/z,進(jìn)給量取fz=0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為nω=140r/min，則其切削速度為：V=nπd=12.3 m／min。
工序11
擴(kuò)，鉸8—Φ23孔，8—2×45°倒角，以Φ194外圓，Φ28孔為定位基準(zhǔn)?查《切削手冊》表2.10，擴(kuò)孔進(jìn)給量為：f=0.7~0.8mm/r，并由機(jī)床使用說明書最終選定進(jìn)給量為：f=0.81mm/r。根據(jù)資料，切削速度V=0.4V鉆，其中V鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度，故：V=0.4×9.5=3.8 m／min，ns=1000×3.8／(19.8×π)=61.1 r／min,根據(jù)機(jī)床使用說明書選?。?
nω=97?r／min。
刀具：dω=23mm
機(jī)床：Z525立式鉆床?
根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進(jìn)給量為=fz=0.8～1.2mm/z,進(jìn)給量取fz=0.81mm/r，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取為nω=140r/min，則其切削速度為：V=nπd=10.11 m／min??
工序12
鉆8—M8底孔，攻螺紋，以T1，Φ28孔為基準(zhǔn)?
（1）鉆螺紋底孔Φ6.8mm?
機(jī)床：Z525立式鉆床?
刀具：高速鋼麻花鉆?
根據(jù)《切削手冊》查得，進(jìn)給量為f=0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：?ns=1000V／(π×dω)=1000×17／(6.8×π)=796 r／min，查《簡明手冊》表4.2-15，取nω=960r/min。所以實(shí)際切削速度為：V=πdωnω／1000=?π×6.8×960／1000=20.49m／min
（2）攻螺紋M6?
機(jī)床：Z525立式鉆床?
刀具：絲錐M8，P=1mm?
切削用量選為：，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機(jī)床使用說明書選?。?，則nω=272 r／min, ；
工序13
粗銑鍵槽，以Φ194外圓和零件中線為基準(zhǔn)
切削用量：所選刀具為高速鋼齒三面刃銑刀。銑刀直徑，寬度,齒數(shù)。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第三部分表3.2選擇銑刀的幾何形狀。由于加工鋼材的σB在600~800MPa范圍內(nèi)，故選前角γ0=15o，后角α0=12o（周齒），α0=6o（端齒）。已知銑削寬度，at=6mm,銑削深度ap=2.3mm。機(jī)床先用X62型臥式銑床。
確定每齒進(jìn)給量fz:
根據(jù)表3.3，X62型臥式銑床的功率為7.5kW，工藝系統(tǒng)剛性為中等，查得進(jìn)給量fz=0.06-0.1mm/z?，F(xiàn)取fz=0.07mm/z。
選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表3.7，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.6mm；銑刀直徑d=25mm，耐用度100min。
確定切削速度和工作臺每分鐘進(jìn)給量，根據(jù)表3,。27中公式計(jì)算：v=cvd0qvkv/(Tmapxvfzyzatuvzpv)式中cv=48，qv=0.25，xv=0.1，yv=0.2，uv=0.3，pv=0.3，m=0.2，T=100min，ap=2.3mm，fz=0.07mm/z，at=6mm，z=20，d=25mm，kv=1.0。
V=48×250.25/(1000.02×2.30.1×0.070.2×60.5×200.1) =20.25 m/min
N=1000×20.25/(π×25)r/min=257.9r/min
根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速（表4.2—39），選擇
實(shí)際切削速度v=0.33m/s。
工作臺每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)X62型銑床工作臺進(jìn)給量（表4.2—40），選擇
則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz=75/(20×60)mm/z=0.063mm/z
校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)表3.28的計(jì)算公式，銑削時(shí)的功率（單位kW）為
P0=FCv/1000,
Fc=cFapxffzyfatyfzkFcN/(d0qfnωf)式中 cp=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，ωF=0，qF=0.86，ap=2.3mm，fz=0.63mm/z，at=6mm，z=20，d=25mm，n=255r/min，kFc=0.63 ，F(xiàn)C=754.3N.
V=0.33m/s， pc=754.3×0.33/1000kw=0.25kw。
X62銑床的主動(dòng)電機(jī)的功率為7.5Kw,故所選切削用量可以采用。所確定的切削用量為
Fz=0.063m/z，fMz=75mm/min，,
工序14
精銑鍵槽，以Φ194外圓和零件中線為基準(zhǔn)
切削用量
所選刀具為高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀。，，。機(jī)床亦選用X62臥式銑床。確定每齒進(jìn)給量fz，本工序要求保證的表面粗糙度為Ra=0.2μm（槽側(cè)面），根據(jù)表3,。3，每轉(zhuǎn)進(jìn)給fr=0.5-1.2mm/r，現(xiàn)取fr=0.6mm/r，則fr=0.6/20mm/z=0.03m/z。
確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm，耐用度（表3.8）.確定切削速度和工作臺每分鐘進(jìn)給量，按表3.27中公式計(jì)算，得
，
根據(jù)X62銑床主軸轉(zhuǎn)速（表4.2—39），選擇
實(shí)際切削速度為。
工作臺每分鐘進(jìn)給量（表4.2—40），選擇fMz=95mm/min，則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為fz=0.032mm/z。
1.5.2時(shí)間定額的計(jì)算
1. 基本時(shí)間tm的計(jì)算
工序01
粗車Φ194圓下端面
確定粗車端面的基本時(shí)間Tj=Li/fn，L=(d-d1)/2+l1+l2+l3式中：d =194mm, d1=0，l1 =1.5mm, l2=4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1
則該工序的基本時(shí)間為 Tj=(98+1.5+4)/(0.65×1.6)s=100s。
工序02
粗車Φ76圓上端面Tj=Li/fn，L=(d-d1)/2+l1+l2+l3式中：d =76mm, d1=0，l1 =1.7mm, l2=4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1則該工序的基本時(shí)間為 Tj=(38+1.7+4)/(0.65×1.6)s=42s。
工序03
粗車Φ23孔上端面Tj=Li/fn，L=(d-d1)/2+l1+l2+l3式中：d =194mm, d1=110mm，l1 =1.5mm, l2=4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1，則該工序的基本時(shí)間為Tj=(42+1.5+4)/(0.65×1.6)s=46s 。
工序04
粗車Φ76外圓表面Tj=(l+l1+l2+l3)i/(fn)式中：l=16mm,l1 =0，l2 =4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1
則該工序的基本時(shí)間為Tj=(16+4)/(0.65×1.6)s=9s 。
工序05
粗車Φ110外圓表面Tj=(l+l1+l2+l3)i/(fn)式中：l =5mm,l1 =0，l2 =4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1，則該工序的基本時(shí)間為 Tj=(5+4)/(0.65×1.6)s=9s。
工序06
半精車Φ110外圓表面Tj=(5+4)/(0.3×6.66)s=5s。
工序07
粗車Φ194外圓表面Tj=(l+l1+l2+l3)i/(fn)式中：l =35mm,l1 =0，l2 =4mm，l3 =0，f=0.65mm/r，n=1.6r/s，i =1，則該工序的基本時(shí)間為 Tj=(35+4)/(0.65×1.6)=38s。
工序08
半精車Φ76圓上端面
Tj=(38+0.8+4)/(0.3×6.66)s=22s。
工序09
半精車Φ194下端面Tj=(98+1.0+4)/(0.3×6.66)s=102s。
工序10
擴(kuò)，鉸Φ28孔，1×45°倒角，基本工時(shí)t=(L+y+△)/(97×0.81)=56/(97×0.81)=0.71min=43s。
工序11
擴(kuò)，鉸8—Φ23孔，8—2×45°倒角。基本工時(shí)：t=(L+y+△)/(97×0.81)=35/(97×0.81)=0.45min=27s。
工序12
鉆8—M8底孔，攻螺紋
（1）鉆螺紋底孔Φ6.8mm
計(jì)算切削基本工時(shí)：tm=(l+y+△)= 35/(960×0.22)=0.17min=10s
（2）攻螺紋M6
基本工時(shí)：tm=l/(fn)=35/(1×272)=0.13min=8s。
工序13
粗銑鍵槽
根據(jù)表6.2—7，三面刃銑刀銑槽的基本時(shí)間為
Ti=(l+l1+l2)/fMz式中：l=7.5mm，，at=6mm，d=25mm，l1=56mm，l2=4mm，fMz=75mm/min，i=1,tj=(7.5+56+4) /75min=0.9min=54s。
工序14
精銑鍵槽
Tj=(7.5+56+4)/95min=0.7min=43s。
2. 輔助時(shí)間ta的計(jì)算
輔助時(shí)間tj與基本時(shí)間tf之間的關(guān)系為tf=（0.15~0.2）tj，在此取tf=0.15tj，則各工序的輔助時(shí)間分別為：
工序01的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×100=15s;
工序02的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×42=6.3s;
工序03的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×46=6.9s;
工序04的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×9=1.35s;
工序05的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×9=1.35s;
工序06的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×5=0.75s;
工序07的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×38=5.7s;
工序08的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×22=3.3s;
工序09的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×102=15.3s;
工序10的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×43=6.45s;
工序11的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×27=4.05s;
工序12的鉆孔輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×10=1.5s;
工序12的攻螺紋輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×8=1.2s;
工序13的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×54=8.1s;
工序14的輔助時(shí)間：tf=0.15tj=0.15×43=6.45s;
3. 其他時(shí)間的計(jì)算
除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間，休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，故可忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx為作業(yè)時(shí)間的2%~4%，在此取3%，則各工序其他時(shí)間（tb+tx）可按關(guān)系式（3%+3%）×（tb+tx）計(jì)算，它們分別為：
工序01的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（100+15）=6.9s；
工序02的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（42+6.3）=2.898s；
工序03的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（46+6.9）=3.174s；
工序04的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（9+1.35）=0.621s；
工序05的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（9+1.35）=0.621s；
工序06的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（5+0.75）=0.345s；
工序07的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（38+5.7）=2.562s；
工序08的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（22+3.3）=1.518s；
工序09的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（102+15.3）=7.038s；
工序10的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（43+6.45）=2.967s；
工序11的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（27+4.05）=1.863s；
工序12的鉆孔其他時(shí)間：tb+tx=6%×（10+1.5）=0.69s；
工序12的攻螺紋其他時(shí)間：tb+tx=6%×（8+1.2）=0.552s；
工序13的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（54+8.1）=3.726s；
工序14的其他時(shí)間：tb+tx=6%×（43+6.45）=2.967s；
4. 單件時(shí)間tdj的計(jì)算
工序01的單件時(shí)間：tdj=100+15+6.9=121.9s;
工序02的單件時(shí)間：tdj=42+6.3+2.898=51.198s;
工序03的單件時(shí)間：tdj=46+6.9+3.174=56.074s;
工序04的單件時(shí)間：tdj=9+1.35+0.621=10.971s;
工序05的單件時(shí)間：tdj=9+1.35+0.621=10.971s;
工序06的單件時(shí)間：tdj=5+0.75+0.345=6.095s;
工序07的單件時(shí)間：tdj=38+5.7+2.562=46.262s;
工序08的單件時(shí)間：tdj=22+3.3+1.518=26.818s;
工序09的單件時(shí)間：tdj=102+15.3+7.038=124.338s;
工序10的單件時(shí)間：tdj=43+6.45+2.967=52.417s;
工序11的單件時(shí)間：tdj=27+4.05+1.863=32.913s;
工序12的鉆孔單件時(shí)間：tdj鉆孔=10+1.5+0.69=12.19s;
工序12的攻螺紋單件時(shí)間：tdj攻螺紋=8+1.2+0.552=9.752s;
則工序12的單件時(shí)間：tdj=12.19+9.752=11.942s;
工序13的單件時(shí)間：tdj=54+8.1+3.726=65.826s;
工序14的單件時(shí)間：tdj=43+6.45+2.967=52.417s;
將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。表5-1列出了從動(dòng)半聯(lián)軸器零件的機(jī)械加工工藝過程；
2夾具設(shè)計(jì)
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
2.1設(shè)計(jì)思想
設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對φ23孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為IT8，可以采用鉆、擴(kuò)、鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.2夾具設(shè)計(jì)
2.2.1定位分析
1.定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工φ23孔時(shí)，采用以Φ194外圓，Φ28孔為定位基準(zhǔn)。
2. 定位誤差的分析計(jì)算
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與兩個(gè)孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.021mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.021mm
2.2.2切削力與夾緊力的計(jì)算
刀具：Φ22.8的麻花鉆，Φ23鉸刀。
①鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：p=70.6×D0.9×s×HB0.6 式中
P───鉆削力
t───鉆削深度,35mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.81mm
D───麻花鉆直徑, 22.8mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以p=70.6×D0.9×s×HB0.6=18497（N）
鉆孔的扭矩：M=0.014×D2×S0.94×HB0.6式中
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.81mm
D───麻花鉆直徑, Φ22.8mm
HB───布氏硬度，140HBS
M=0.014×D2×S0.94×HB0.6=114.44(N·M)
②鉸孔時(shí)的切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：
P=9.1×T1.2×S0.4×HB0.6式中
P───切削力
t───鉆削深度, 35mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.81mm
D───鉸孔鉆直徑, Φ23mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以P=9.1×T1.2×S0.4×HB0.6= 73（N）
鉸孔的扭矩：P=0.031×t0.75×s0.6×HB0.4×D式中
t───鉆削深度, 35mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.81mm
D───鉸刀直徑, Φ23mm
HB───布氏硬度，140HBS
P=0.031×t0.75×s0.6×HB0.4×D=600（N·M）
③鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，查得工件所需夾緊力計(jì)算公式：w=(2Q×L)/(dz×tg×(α+Φ)+2/3×f×d)式中
φ───螺紋摩擦角
d1───平頭螺桿端的直徑
f───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16
dz───螺桿直徑
α───螺紋升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄長度
則所需夾緊力w=(2Q×L)/(dz×tg×(α+Φ)+2/3×f×d) =766（N）
根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。
2.3夾具操作說明
此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過盤套中心線作為定位基準(zhǔn)，在定位套定位下實(shí)現(xiàn)完全定位，以快換鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。
2.4確定導(dǎo)向裝置
本工序要求對被加工的孔依次進(jìn)行鉆、鉸的加工，最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=32mm，排泄空間h=0.5d=5.5mm。
方案綜合評價(jià)與結(jié)論
該夾具設(shè)計(jì)適用于Z525立式鉆床，利用圓柱面和孔中心線進(jìn)行定位，定位可靠，實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)半聯(lián)軸器的孔加工，并能滿足加工精度要求，但由于能力有限，仍然有許多不足之處，希望老師能提出寶貴的意見與建議。
體會與展望
通過這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識。
經(jīng)過這三個(gè)星期的設(shè)計(jì)，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，學(xué)會了查找相關(guān)手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。
總之，這次設(shè)計(jì)使我在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于個(gè)人能力有限，所學(xué)知識還不能完全掌握，設(shè)計(jì)中還有許多錯(cuò)誤和不足，請各位老師和同學(xué)們多多斧正。
通過這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。
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