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序言
隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)都向著自動(dòng)化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)的生產(chǎn)在體現(xiàn)人性化的基礎(chǔ)上降低工人的生產(chǎn)強(qiáng)度和提高工人的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。現(xiàn)代的生產(chǎn)和應(yīng)用設(shè)備多數(shù)都采用機(jī)電一體化、數(shù)字控制技術(shù)和自動(dòng)化的控制模式。在這種要求下叉桿越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。特別是近年來與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合后，使叉桿進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。又因需求的增加，所以生產(chǎn)也步入大批量化和自動(dòng)化。為適應(yīng)機(jī)械設(shè)備的要求，對叉桿的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)領(lǐng)域的拓展還需要不斷的更新。
1零件工藝性分析
1.1零件的技術(shù)要求
該叉桿的全部技術(shù)要求列如下表:
技
術(shù)
要
求
加
工
面
尺寸及偏差
公差
表面粗糙度
形位公差
Φ20mm孔
mm
0.043，
1.2üm
叉口上下表面
mm
0.15
6.3üm
0.15 A
叉口內(nèi)圓面
8mm
12.5üm
Φ10mm孔
10mm
0.031
1.2üm
0.05 A
Φ20孔上端面
40mm
12.5üm
0.05 A
1.2零件的作用
題目所給的零件是叉桿，它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的Φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，下方的Φ46半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過上方的力撥動(dòng)下方的齒輪變速。兩件零件鑄為一體，加工時(shí)分開。
1.3審查叉桿的工藝性
零件如圖：
審查叉桿的工藝性分析零件圖可知，該叉桿形狀、結(jié)構(gòu)比較簡單，通過鑄造毛坯可以得到基本形狀，減少了加工工序，又節(jié)約了材料。除了孔以外外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床等車床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可以見，該零件的工藝性較好。
1.4確定生產(chǎn)類型
零件的生產(chǎn)類型是企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征。零件生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。
已知此叉桿零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，叉桿屬于輕型零件，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，可確定該零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
2擬定叉桿工藝路線及確定毛坯
2.1選擇定位基準(zhǔn)
2.1.1粗基準(zhǔn)的選擇
對于同時(shí)具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工面與加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為定位基準(zhǔn)。若工件上有多個(gè)不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求高的表面為粗基準(zhǔn)。如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時(shí)，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn)。為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡可能選擇光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)該盡量避免重復(fù)使用。因此，選擇孔的外圓柱面作為粗基準(zhǔn)。
2.1.2精基準(zhǔn)的選擇
應(yīng)滿足基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一，自為基準(zhǔn)，互為基準(zhǔn)等原則。所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，夾具簡單，操作方便等。
2.2工序順序的安排原則
1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則。
2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面。
4）遵循“先面后孔”原則
2.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序Ⅰ：粗銑Φ20孔的兩個(gè)端面，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅱ：精銑20孔的上端面，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅲ：鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ20孔。以Φ36外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z525立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅳ：銑φ46的叉口及上、下端面。利用Φ20的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅴ：粗銑φ46的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ20的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅵ：精銑φ46的叉口的內(nèi)圓面。利用Φ20的孔定位，以兩個(gè)面作為基準(zhǔn)，選用X5012立式銑床和專用夾具。
工序Ⅶ：鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔。以Φ36外圓和其端面為基準(zhǔn)，選用Z525立式鉆床加專用夾具。
工序Ⅷ：熱處理。
工序Ⅸ：終檢。
2.4工序尺寸及毛坯的確定
2.4.1圓柱表面工序尺寸
前面已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定
各表面的加工工序的加工余量：
技
術(shù)
要
求
加
工
面
加工內(nèi)容
加工余量
工序尺寸
Φ10孔
鉆
9.8
9.8
鉸
0.16
10.0
φ20孔
鉆
18
18.0
擴(kuò)
1.8
19.8
粗鉸
0.14
19.94
精鉸
0.06
20.0
2.4.2平面工序尺寸
技
術(shù)
要
求
工
序
號
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
鑄件
1.5
01
粗銑Φ46叉口上下表面
1.0
36.0
03
粗銑φ46的叉口內(nèi)圓面
1.0
8.0
05
精銑φ46的叉口內(nèi)圓面
1.0
8.0
2.4.3確定毛坯
機(jī)械加工中毛坯的種類很多，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件及焊接組合件等，同一種毛坯又有可能有不同的制造方法。最常用的毛坯是鑄件和鍛件。
選擇零件材料為HT200?？紤]零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇砂型鑄件毛坯。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第23頁表2-1,選用鑄件尺寸公差等級為CT-10。
根據(jù)加工余量表格可以確定毛坯的尺寸具體數(shù)據(jù)見毛坯圖：
3 切削用量及時(shí)間定額的計(jì)算
3.1切削用量的計(jì)算
3.1.1鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ20孔
1鉆孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉆頭：選用直柄麻花鉆，鉆頭直徑18.00mm，l=123mm，l1=62mm。
( 1 )背吃刀量的確定 取 ap=0.25mm.
(2)進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-21 f=0.26mm/r。
(3)切削速度的計(jì)算 由表5-21 切削速度選取為20m/min，由公式，求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=392r/min, 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為
2.擴(kuò)孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
擴(kuò)孔鉆：直柄擴(kuò)孔鉆，鉆頭直徑d=19.8，L=205mm，l=140mm.
（1）背吃刀量確定 取ap=0.9mm.
(2)進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-23 f=1.0mm/r.
(3)切削速度的計(jì)算 由表5-24 切削速度選取為v=83.7m/min. 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為。
3.粗鉸孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉸刀：直柄機(jī)用鉸刀 d=19.94，L=195mm l=60mm
背吃刀量確定 取ap=0.07mm.
進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》f=0.8mm/r.
(3)切削速度的計(jì)算 由表5-27切削速度選取為v=13.1m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為。
4.精鉸孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉸刀：直柄機(jī)用鉸刀 d=20，L=195mm l=60mm
（1）背吃刀量確定 取ap=0.03mm.
（2）進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表f=0.3mm/r.
（3）切削速度的計(jì)算 由表5-26切削速度選取為v=8m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為。
3.1.2鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔
1鉆孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉆頭：選用直柄麻花鉆，鉆頭直徑9.8mm，l=89mm，l1=40mm。
( 1 )背吃刀量的確定 取 ap=4.9mm.
(2)進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-21 f=0.20mm/r。
(3)切削速度的計(jì)算 由表5-21 切削速度選取為20m/min，由公式，求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速，參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=680r/min, 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為
2.粗鉸孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉸刀：直柄機(jī)用鉸刀 d=9.96，L=133mm l=38mm
（1）背吃刀量確定 取ap=0.08mm.
（2）進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表f=0.8mm/r.
（3）切削速度的計(jì)算 由表5-27切削速度選取為v=14.1m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為。
3.精鉸孔工步：
鉆床：Z525立式鉆床
鉸刀：直柄機(jī)用鉸刀 d=10，L=133mm l=38mm
（1）背吃刀量確定 取ap=0.02mm.
（2）進(jìn)給量的確定 查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表f=0.3mm/r.
（3）切削速度的計(jì)算 由表5-26切削速度選取為v=8m/min, 由公式，求得該工序轉(zhuǎn)速,參照Z252型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=272r/min. 再將此轉(zhuǎn)速代入公式,可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為。
3.2時(shí)間定額的計(jì)算
3.2.1鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ20孔
1鉆孔工步：
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l=40mm; l2=0mm;
l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.09mm; f=0.26mm/r;n=392mm/r.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間：
tj=(40mm+1.09mm) /(0.26mm/min* 392r/min)= 0.4min=24s。
2擴(kuò)孔工步：
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l=40mm; l2=2mm;
l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.654mm; f=1.0mm/r;n=1360mm/r.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間：
tj=(40mm+1.654mm+2mm)/(1.0mm/min*1360r/min) =0.03min=0.18s。
3粗鉸工步：
根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（19.94-19.8）/2=0.07
查得l1=0.19mm; l2=13mm;
而l=40mm; f=0.8mm/r; n=195r/min.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間：
tj=(40mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*195r/min)=0.34min=20.4s
4.精鉸工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（20-19.94）/2=0.03
查得l1=1.1mm; l2=45mm;
而l=40mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間
tj=(40mm+1.1mm+45mm)/(1.3mm/min *140r/min)=2.05min=123s。
5.輔助時(shí)間ta的計(jì)算
輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：
鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*24s=3.6s;
擴(kuò)孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*0.18s=0.027s;
粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*20.4s=3.06s;
精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*123s=18.45s;
6.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)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (24s+3.6s)=1.656s;
擴(kuò)孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (0.18s+0.027s)=0.012s
粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (20.4s+3.06s)=1.408s;
精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (123s+18.45s)=8.487s;
單件時(shí)間tdj的計(jì)算
7.這里的各工序的單件時(shí)間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=24s+3.6s+1.626s=29.226s;
擴(kuò)孔工步tdj擴(kuò)=0.18s+0.027s+0.012s=0.219s
粗鉸工步tdj粗鉸=20.4s+3.06s+1.408s=24.868s;
精鉸工步tdj精鉸=123s+18.45s+8.487s=39.937s;
因此，此工序的單件時(shí)間：
tdj=tdj鉆+tdj擴(kuò)tdj粗鉸+tdj精鉸=29.226s+0.219s+24.868s+39.937=94.25s。
3.2.2鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔
1鉆孔工步：
根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l=36mm; l2=0mm;
l1=D/2*cotkr+(1~2)=3.904mm; f=0.20mm/r;n=680mm/r.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間：
tj=(36mm+3.904mm) /(0.20mm/min * 680r/min)= 0.29min=17.4s。
2粗鉸工步
根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08
查得l1=0.19mm; l2=13mm;
而l=36mm; f=0.8mm/r; n=545r/min.。將上述結(jié)果代入公式，
則該工序的基本時(shí)間：
tj=(36mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*545r/min)=0.34min=0.11min=6.6s。
3.精鉸工步
同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：
l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10-9.96）/2=0.02
查得l1=0.37mm; l2=13mm; 而l=36mm; f=0.3 mm/r; n=272 r/min.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間：
tj=(36mm+0.37mm+13mm)/(0.3mm/min*272r/min)=0.605min=36.3s。
4．輔助時(shí)間ta的計(jì)算
同上輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：
鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*17.4s=2.61s;
粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*6.6s=0.99s;
精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15*36.3s=5.45s;
5. 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)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：
鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (17.4s+2.61s)=1.2s;
粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (6.6s+0.99s)=0.46s;
精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%* (36.3s+5.45s)=2.51s;
6．單件時(shí)間tdj的計(jì)算
這里的各工序的單件時(shí)間分別為：
鉆孔工步tdj鉆=17.4s+2.61s+1.2s=21.21s;
粗鉸工步tdj粗鉸=6.6s+0.99s+0.46s=8.05s;
精鉸工步tdj精鉸=36.3s+5.45s+2.51s=44.26s;
因此，此工序的單件時(shí)間：
tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=21.21s+8.05s+44.26s =73.52s。
4 機(jī)床夾具的設(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。
夾具裝配圖
4.1提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度：V形塊限制四個(gè)方向的自由度（即X,Y的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)），兩個(gè)圓柱銷的加入可以限制Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，Z方向的平動(dòng)不需要限制。所以設(shè)計(jì)的夾具只要限制5個(gè)自由度。
（2）設(shè)計(jì)夾緊裝置：夾具由固定手柄緊夾緊配合V形塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。如圖所示：
（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆、擴(kuò)孔鉆頭和鉸刀，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
4.2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。
本夾具主要是對φ20孔進(jìn)行加工，孔的尺寸精度要求為GB/T1804-m表面粗糙度1.2，鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸可以滿足其精度要求，所以要在滿足其精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.3導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)
加工Φ20mm的通孔選用立式鉆床，鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套。鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行引導(dǎo)，防止刀具在加工中發(fā)生偏移。
1）鉆套高度H
鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1～2.5)d，所以H=1.6×20mm=32mm。
2）排屑間隙h
鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙。h值太小，切屑難以自由排出，使加工表面損壞；h值太大時(shí)，會(huì)降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)向作用。加工鑄鐵時(shí)，h=(0.3～0.7)d，所以h=0.65×20mm=13mm。
4.4夾具設(shè)計(jì)
4.3.1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φ20孔時(shí)，以Φ36外圓和其端面為基準(zhǔn)
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。，因?yàn)樵摱ㄎ辉墓ば蚧鶞?zhǔn)為Φ36外圓柱，定位基準(zhǔn)為加工零件的軸線，所以
基準(zhǔn)不重合誤差
b =Td/2=0.043/2=0.0215mm；
基準(zhǔn)位移誤差
j=Td/sin（α/2）=0.061mm
所以定位誤差
d=△j-△b=0.061-0.0215=0.0395mm
4.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算
夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)必須合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的估算。
刀具：Φ18的麻花鉆，Φ19.8的擴(kuò)孔鉆，Φ19.94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：
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
D───麻花鉆直徑
HB───布氏硬度
所以
=800（N）
鉆孔的扭矩：
式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
D───麻花鉆直徑
HB───布氏硬度
=×0.014××
=1580(N·M)
②擴(kuò)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：
式中 P───切削力
t───鉆削深度
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
D───擴(kuò)孔鉆直徑
HB───布氏硬度
所以
= 873（N）
擴(kuò)孔的扭矩：
式中 t───鉆削深度
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
D───麻花鉆直徑
HB───布氏硬度
=1263（N·M）
②鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》P70表3-6，查得工件以V形塊和定位塊定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：
式中 φ───螺紋摩擦角
───平頭螺桿端的直徑
───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16
───螺桿直徑
───螺紋升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄長度
則所需夾緊力
=399（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。
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6體會(huì)與展望：
通過這次課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步的理解了所學(xué)的理論知識及具體運(yùn)用了這些知識。通過這次課程設(shè)計(jì)，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗(yàn)，學(xué)會(huì)了查圖表、資料、手冊等工具書。綜合應(yīng)用了所學(xué)專業(yè)知識,培養(yǎng)了自主動(dòng)手能力.將理論與實(shí)際結(jié)合起來.在設(shè)計(jì)過程中,我遇到了很多的困難,出現(xiàn)過很多的錯(cuò)誤,但是這并不影響我學(xué)習(xí)知識的積極性,我懂的設(shè)計(jì)人員的艱辛,也對他們的付出表示敬意
總之，通過這次課程設(shè)計(jì)使我受益非淺，為我今后的學(xué)習(xí)及工作打下了堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ)。在此，忠心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)。