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機械制造基礎課程設計 推動架及其夾具的設計 姓名：王冉 班級：116001 學號：110209128 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 前 言 本文是有關(guān)推動架工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術(shù)工藝學及機床夾具設計后，在生產(chǎn)實習的基礎上，綜合運用所學相關(guān)知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。 據(jù)資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構(gòu)中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。  目 錄 摘要………………………………………………………………………………………… (1) 關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………………… （1） 引言（或緒論）……………………………………………………………………（2） 一、機械加工工藝規(guī)程……………………………………………………………（2） （一）、機械加工工藝規(guī)程制訂…………………………………………………（2） （二）、機械加工工藝規(guī)程的種類………………………………………………（2） （三）、制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料……………………………………（3） 二、零件的分析……………………………………………………………………（3） （一）、零件的作用………………………………………………………………（3） （二）、零件的工藝分析…………………………………………………………（3） 三、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖……………………………………（4） （一）、零件的結(jié)構(gòu)與工藝分析…………………………………………………（4） （二）、毛坯的選擇………………………………………………………………（4） 四、選擇加工方法，制定工藝路線………………………………………………（6） （一）、機械加工工藝設計………………………………………………………（6） （二）、制定機械加工工藝路線…………………………………………………（7） （三）、工藝方案的比較與分析…………………………………………………（8） 五、選擇加工設備及刀具、夾具、量具…………………………………………（9） （一）、選擇加工設備與工藝設備………………………………………………（9） （二）、確定工序尺寸……………………………………………………………（12） 六、確定工序III切削用量及基本時間…………………………………………（14） （一）、工序III切削用量………………………………………………………（14） （二）、工序III時間計算………………………………………………………（14） 七、夾具設計……………………………………………………………………（16） （一）、定位基準的選擇…………………………………………………………（16） （二）、切削力和卡緊力計算……………………………………………………（16） （三）、定位誤差分析……………………………………………………………（17） （四）、夾具設計及操作的簡要說明……………………………………………（17） 結(jié)論 ……………………………………………………………………………（17） 參考文獻…………………………………………………………………………（18） 附圖 推動架及其加工夾具的設計 摘 要 本設計的內(nèi)容可分為機械加工工藝規(guī)程設計和機床專用夾具設計兩大部分。首先，通過分析B6065刨床推動架，了解到推動架在B6065刨床加工中的作用。運用機械制造技術(shù)及相關(guān)課程的一些知識，解決推動架在加工中的定位、加緊以及工藝路線的安排等方面的相關(guān)問題，確定相關(guān)的工藝尺寸及選擇合適的機床和刀具，保證零件的加工質(zhì)量。其次，依據(jù)推動架毛坯件和生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求及各加工方案的比較，制定出切實可行的推動架加工工藝規(guī)程路線。最后，根據(jù)被加工零件的加工要求，參考機床夾具設計手冊及相關(guān)方面的書籍，運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計的方案，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理并且能保證加工質(zhì)量的夾具。 關(guān)鍵詞 機械加工 工藝規(guī)程 專用夾具 推動架 引 言 本文是有關(guān)推動架工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。工藝設計是在學習機械制造技術(shù)工藝學及機床夾具設計后，在生產(chǎn)實習的基礎上，綜合運用所學相關(guān)知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。 據(jù)資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構(gòu)中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。 一、機械加工工藝規(guī)程 (一)機械加工工藝規(guī)程制訂 1、生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程 生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的運輸、保管于準備，產(chǎn)品的技術(shù)、生產(chǎn)準備、毛坯的制造、零件的機械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗調(diào)試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務等。 機械工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為零件的全過程。 機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。 規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程的主要作用如下： （1）機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應，進行機床調(diào)整、專用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。 （2）機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定進度計劃，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。 （3）機械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。 （二）機械加工工藝規(guī)程的種類 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。對于檢驗工序還有檢驗工序卡片；自動、半自動機床完成的工序，還有機床調(diào)整卡片。 機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。 機械加工工序卡片是每個工序詳細制訂時，用于直接指導生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 是生產(chǎn)過程的一部分，是對零件采用各種加工方法，直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學物理性能，使之成為合格零件的全部勞動過程。工藝是使各種原材料、半成品成為成品的方法和過程工藝過程。在生產(chǎn)過程中，凡是改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品和半成品的過程。 （三）制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 1、制訂機械加工工藝規(guī)程時，必須具備下列原始資料： （1）產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 （2）毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 （3）車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設備；工藝裝備的制造性能等。 （4）各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊、標準、以及國內(nèi)外先進的工藝技術(shù)等。 2、機械加工工藝規(guī)程的作用 、作用和格式 （1）工藝規(guī)程是生產(chǎn)計劃、調(diào)度、工人操作、質(zhì)量檢查的依據(jù)。 （2）工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備（包括技術(shù)準備）工作的基礎。 包括技術(shù)關(guān)鍵分析與研究，專用工裝設計和制造或采購，原材料及毛坯的供應，設備改造或新設備的購置或定做。 （3）工藝規(guī)程是設計新建和擴建車間（工廠）的基礎。 包括確定生產(chǎn)需要的機床種類和數(shù)量，確定機床布置和動力配置，確定車間面積，確定工人的工種和數(shù)量二、機械加工工藝規(guī)程的格式。 二、零件的分析 （一）零件的作用 據(jù)資料所示，可知該零件是B6065牛頭刨床推動架，是牛頭刨床進給機構(gòu)的中小零件，φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即φ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。 （二）零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。 由零件圖可知，φ32、φ16的中心線是主要的設計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 1、φ32mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ32mm的兩個端面及孔和倒角，φ16mm的兩個端面及孔和倒角。 2、以φ16mm孔為加工表面 這一組加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及內(nèi)孔φ10mm、M8-6H的內(nèi)螺紋，φ6mm的孔及120倒角2mm的溝槽。 這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是： 1、φ32mm孔內(nèi)與φ16mm中心線垂直度公差為0.10。 2、φ32mm孔端面與φ16mm中心線的距離為12mm。 由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關(guān)面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 三、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 （一）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 是指在滿足使用要求的前提下制造該零件的可行性和經(jīng)濟性。功能相同的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性可以有很大差異。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。 1、熟悉或確定毛坯 確定毛坯的主要依據(jù)是零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件本身的結(jié)構(gòu)。 毛坯的種類：鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件等 2、擬訂機械加工工藝路線 （1）定位基準的選擇 （2）加工方法的確定 （3）加工順序的安排 （4）熱處理、檢驗及其他工序的安排 3、確定滿足各工序要求的工藝裝備（機床、刀具、夾具、量具）對需要改裝或重新設計的專用工藝裝備應提出具體的設計任務書。 4、確定各主要工序的技術(shù)要求和檢驗方法 5、確定各工序的加工余量、計算工序尺寸和公差 6、確定切削用量 7、確定時間定額 8、填寫工藝文件 （二）、毛坯的選擇 1、毛坯的類型和特點 （1）鑄件 常用作形狀比較復雜的零件毛坯 （2）鍛件 兩種：自由鍛件、模鍛件 （3）型材 兩種：熱扎、冷拉 （4）形材焊接件 根據(jù)需要將型材和鋼板焊接成零件毛坯 2、毛坯選擇的原則 （1）零件對材料的要求 （2）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 （3）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小 （4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件 根據(jù)零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計算和查詢資料可知，毛坯重量約為0.72kg。生產(chǎn)類型為中小批量，可采用一箱多件砂型鑄造毛坯。由于φ32mm的孔需要鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 由參考文獻可知，差得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。 表3-1用查表法確定各加工表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 φ27的端面 92 H 4.0 頂面降一級，單側(cè)加工 φ16的孔 φ16 H 3.0 底面，孔降一級，雙側(cè)加工 φ50的外圓端面 45 G 2.5 雙側(cè)加工（取下行值） φ32的孔 φ32 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 φ35的兩端面 20 G 2.5 雙側(cè)加工（取下行值） φ16的孔 φ16 H 3.0 孔降一級，雙側(cè)加工 表3-2由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT φ27的端面 92 4.0 96 3.2 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 φ50的外圓端面 45 5 50 2.8 φ32的孔 φ32 6.0 φ26 2.6 φ35的兩端面 20 5 25 2.4 φ16的孔 φ16 6 φ10 2.2 圖3-1所示為本零件的毛坯圖 圖3-1 零件毛坯圖 四、選擇加工方法，制定工藝路線 （一）機械加工工藝設計 1、基準的概念與分類 （1）設計基準：設計基準是設計圖樣上所采用的基準。 （2）工藝基準：零件在工藝過程中所采用的基準。 2、定位基準的選擇 （1） 粗基準的選擇 粗基準： 未經(jīng)機械加工的定位基準稱為粗基準。機械加工工藝規(guī)程中第一道加工工序所采用的定位基準都是粗基準。 1）保證相互位置精度要求的原則如要保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，應以不加工面為粗基準。 2）保證加工表面加工余量合理分配的原則 如要首先保證工件某重要表面的余量均勻，應選擇該表面的毛坯面為粗基準。 3）便于工件裝夾的原則選擇粗基準時，必須考慮定位準確，夾緊可靠以及夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等。這樣要求選用的粗基準盡可能平整、光潔和足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊，澆鑄澆口，或其他缺陷。 4）粗基準一般不得重復使用的原則若能采用精基準定位，粗基準一般不應被重復的使用 （2） 精基準的選擇 精基準：以機械加工過的表面作為定位基準。2．出發(fā)點：保證設計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。 1）基準重合原則： 盡可能的選擇被加工表面的設計（工序）基準為精基準 2）基準統(tǒng)一原則： 工件以某一精基準定位，可以比較方便的加工大多數(shù)或所有其他表面，則應盡可能的把這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后工序均以它為精基準加工其他表面。 3）互為基準原則 4）自為基準原則 5）便于裝夾原則——所選擇的精基準，應能保證工件定位準確、可靠，并盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。 3、在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準形式有： （1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準； （2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個較大的平面和兩個距離較遠的銷孔）作統(tǒng)一基準； （3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準； （4）套類零件用一長孔和一止推面作統(tǒng)一基準。 4、采用統(tǒng)一基準原則好處： （1）有利于保證各加工表面之間的位置精度； （2）可以簡化夾具設計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。 ★注意：采用統(tǒng)一基準原則常常會帶來基準不重合問題。此時，需針對具體問題進行具體分析，根據(jù)實際情況選擇精基準。 5、基準選擇原則 （1）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 （2）粗基面的選擇 對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關(guān)零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，B6065刨床推動架以外圓作為粗基準。 （3）精基面的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ32的孔和φ16的孔作為精基準。 (二)制定機械加工工藝路線 1、工藝路線方案一 工序I （1）車φ50左端，倒角145；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔。 至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖紙尺寸， 孔口倒角145； （2）掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角145，孔口倒角145 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-145 工序IV 擴φ16+0.033至φ15.826，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸 工序V 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角145 工序VII 銑槽69.5，銑槽61均至圖示尺寸 工序VIII 鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.545，攻M8-6H螺紋 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.545. 2、工藝路線方案二 工序I （1）車φ50左端，倒角145；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔。 至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角145； （2）掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角145，孔口倒角145 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-145 工序IV 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸 工序V 擴φ16+0.033至φ15.826，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角145 工序VII 銑槽69.5，銑槽61均至圖示尺寸 工序VIII 鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.545，攻M8-6H螺紋 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.545. (三)工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先加工鉆φ10mm和鉆、半精鉸、精鉸φ16mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm加工鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸φ32mm,倒角45，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆φ16mm的孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二加工孔是在同一鉆床上加工的.因此，選擇方案二是比較合理的。 (四)確定工藝過程方案 表 4-1 擬定工藝過程 工序號 工序內(nèi)容 簡要說明 00 鑄 一箱多件沙型鑄造 05 熱處理 退火 10 車 1. 車φ50左端，倒角145；鉆φ32+0.027孔至φ28，擴孔至φ31.5；拉油槽至R（工藝要求）；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角145； 2. 掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角145，孔口倒角145。 20 銑 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸 30 鉆 鉆φ16至φ15.8，锪孔2-145 40 鉆 鉆φ10孔至φ9.8，鉸φ10孔至圖紙尺寸 50 擴、鉸 擴φ16至φ15.826，鉸φ16孔至圖紙尺寸 60 車 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角145 70 銑 銑槽69.5，銑槽61均至圖示尺寸 80 鉆 鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.545，攻M8-6H螺紋 90 鉆 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.545. 100 檢驗 110 清洗 五、選擇加工設備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為中小批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成. （一）選擇加工設備與工藝設備 1、選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 工序I （1）車φ50左端，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇XA6132臥銑銑床。倒角145；鉆φ32+0.027 孔 至φ28，擴孔 至φ31.5，選用Z535立式鉆床；拉油槽至R（工藝要求）選用專用拉床；精車φ32+0.027至圖紙尺寸，孔口倒角145,選用Z535立式鉆床； （2） 掉頭車右端面至圖紙要求尺寸，倒角145，孔口倒角145，選擇XA6132臥銑銑床。 工序II 銑下部兩端面尺寸20至圖紙尺寸，選擇XA6132臥銑銑床 工序III 鉆φ16+0.019至φ15.8，锪孔2-145選用Z525立式鉆床 工序IV 鉆φ10+0.10孔至φ9.8，鉸φ10+0.10孔至圖紙尺寸，用Z535立式鉆床加工。 工序V 擴φ16+0.033至φ15.826，鉸φ16+0.033孔至圖紙尺寸，用Z535立式鉆床加工。 工序VI 車至φ27及其端面至圖紙尺寸，端面倒角145，宜選用機床CA6140車床 工序VII 銑槽69.5，銑槽61均至圖示尺寸由于定位基準的轉(zhuǎn)換。宜采用臥銑，選擇XA6132臥式銑床。 工序VIII 鉆M8-6H螺紋孔至底徑，孔口倒角0.545，攻M8-6H螺紋，選用Z525立式鉆床加工 工序Ⅸ 鉆φ6孔至圖紙尺寸，孔口倒角0.545. 選用Z525立式鉆床加工 3、選擇夾具 （1）機床夾具概述 機床夾具的概念，機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 機床夾具的分類，機床夾具可根據(jù)其使用范圍，分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具等類型。機床夾具還可按其所使用的機床和產(chǎn)生加緊力的動力源等進行分類。根據(jù)所使用的機床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具（鉆模）、鏜床夾具（鏜模）、磨床夾具和齒輪機床夾具等，根據(jù)產(chǎn)生加緊力的動力源可將夾具分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、電磁夾具和真空夾具等。 機床夾具的組成：定位元件、夾緊裝置、對刀、引導元件或裝置、連接元件、夾具體、 其它元件及裝置。 定位基準：基準是用以確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的點，線，面。在加工中用以定位的基準稱為定位基準。有時，作為基準的點、線、面在工件上不一定具體存在（例如孔的中心線和對稱中心平面等），其作用是由某些具體表面（如內(nèi)孔圓柱面）體現(xiàn)的，體現(xiàn)基準作用的表面稱為基面。 （2）對機床夾具的基本要求： 穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高機械加工的勞動生產(chǎn)率；結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動條件；應能降低工件的制造成本。 （3）夾具設計的工作步驟： 研究原始資料，明確設計任務；考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖；繪制夾具總圖；確定并標注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求；繪制夾具零件圖。 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。 4、選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。由于數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠遠高于普通機床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標準化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機床選用刀具的剛性。應考慮以下方面： 　?。?）根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。 　　（2）根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。 　?。?）根據(jù)加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的情況下應選用大直徑、長徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時應選擇前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超過4齒。 　　選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 　　在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在表面加工質(zhì)量上還是在加工效率上都遠遠優(yōu)于球頭銑刀，因此，在確保零件加工不過切的前提下，粗加工和半精加工曲面時，盡量選擇端銑刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 根據(jù)不同的工序選擇刀具： （1）銑刀依據(jù)資料選擇高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10，及直徑為 d=50mm，齒數(shù)z=8及切槽刀直徑d=6mm。 （2）鉆φ32mm的孔選用錐柄麻花鉆。 （3）鉆φ10mm和鉆、半精鉸φ16mm的孔。倒角45，選用專用刀具。 （4）車φ10mm孔和φ16mm的基準面并鉆孔。刀具：選擇高速鋼麻花鉆， do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角＝120，45度車刀。 （5）鉆螺紋孔φ6mm.攻絲M8-6H 用錐柄階梯麻花鉆，機用絲錐。 （6）拉溝槽R3選用專用拉刀。 5、選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關(guān)資料，選擇如下： （1）選擇加工面的量具 用分度值為0.05mm的游標長尺測量，以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。 （2）選擇加工孔量具 因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm 測量范圍50mm～125mm的內(nèi)徑千分尺即可。 （3）選擇加工槽所用量具 槽經(jīng)粗銑、半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差等級為：粗銑時均為IT14;半精銑時，槽寬為IT13，槽深為IT14。故可選用讀數(shù)值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標卡尺進行測量。 （二）確定工序尺寸 1、基準重合時工序尺寸與公差的確定 （1）確定各加工工序的加工余量 （2）從最后工序開始，即從設計尺寸開始到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，得各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）。 (3)除最后工序，其余工序按各自所采用加工方法的加工精度確定工序尺寸公差。 (4)按入體原則標注工序尺寸 2、工藝尺寸鏈 尺寸鏈：將相互關(guān)聯(lián)的尺寸按一定的順序聯(lián)接成首尾相接的封閉圖形。 工藝尺寸鏈：由單個零件在工藝過程中形成的有關(guān)尺寸的尺寸鏈。 尺寸鏈的組成 （1） 環(huán)：組成尺寸鏈的每個尺寸A1 、A2、 、A3 （2） 封閉環(huán)：在加工過程中間接得到的尺寸A2。 （3） 組成環(huán)：在加工過程中直接得到的尺寸A1 、A3。 增環(huán)：其余各組成環(huán)不變，此環(huán)增大使封閉環(huán)增大者。 減環(huán)：其余各組成環(huán)不變，此環(huán)增大使封閉環(huán)減少者。 具體判斷：給封閉環(huán)任選一個方向，沿此方向轉(zhuǎn)一圈，在每個環(huán)上加方向，與封閉環(huán)方向相同者為減環(huán)，相反者為增環(huán)。 3、特點：寸鏈必須封閉；尺寸鏈只有一個封閉環(huán)；封閉環(huán)的精度低于組成環(huán)精度；封閉環(huán)隨組成環(huán)變動而變動。 4、作法：找出封閉環(huán)，從封閉環(huán)起，按工件表面上關(guān)系依次畫出組成環(huán)，直到尺寸回到封閉環(huán)起，形成一個封閉圖形，組成尺寸鏈的組成環(huán)環(huán)數(shù)應是最少的。相接原則，確定增環(huán)、減環(huán)。 5、尺寸鏈基本計算 （1）封閉環(huán)的基本尺寸=各組成環(huán)的基本尺寸的代數(shù)和-增環(huán)的基本尺寸之和-減環(huán)的基本尺寸之和 （2）封閉環(huán)的最大極限尺寸=所有增環(huán)的最大極限尺寸—所有減環(huán)的最小極限尺寸 （3）封閉環(huán)最小極限尺寸=所有增環(huán)的最小極限尺寸—所有減環(huán)的最大極限尺寸 （4）封閉環(huán)的上偏差=所有增環(huán)的上偏差之和—所有減環(huán)的下偏差之和 （5）封閉環(huán)的下偏差=所有增環(huán)的下偏差之和—所有減環(huán)的上偏差之和 （6）封閉環(huán)的公差=封閉環(huán)的最大極限尺寸—封閉環(huán)的最小極限尺寸 =封閉環(huán)的上偏差—封閉環(huán)的下偏差 =增環(huán)的公差之和+減環(huán)的公差之和 =所有組成環(huán)的公差之和 6、偏差確定：一般根據(jù)“入體”原則 （1）組成環(huán)為包容面時，下偏差為0，上偏差=公差 （2）組成環(huán)為被包容面時，上偏差為0，下偏差=公差 7、加工的選擇 （1）面的加工（所有面） 根據(jù)加工長度的為50mm，毛坯的余量為4mm，粗加工的量為2mm。根據(jù)《機械工藝手冊》表2.3-21加工的長度的為50mm、加工的寬度為50mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 （2）孔的加工 1） φ32mm. 毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ31mm. 2z=16.75mm 擴孔：φ31.75mm 2z=1.8mm 粗鉸：φ31.93mm 2z=0.7mm 精鉸：φ32H7 2） φ16mm. 毛坯為實心，不沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7～IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm. 2z=0.85mm 擴孔：φ15.85mm 2z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H7 3） φ16mm的孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ15mm 2z=0.95mm 粗鉸：φ15.95mm 2z=0.05mm 精鉸：φ16H8 4）鉆螺紋孔φ8mm 毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ7.8mm 2z=0.02mm 精鉸：φ8H7 5）鉆φ6mm孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8～IT9之間。查《機械工藝 手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。 鉆孔：φ5.8mm 2z=0.02mm 六、確定工序III切削用量及基本時間 （一）工序III的切削用量 本工序為鉆、半精鉸，精鉸φ16mm的孔。鉸刀選用φ15.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8,kr=5鉸孔擴削用量，锪孔倒角2-145，采用45度車刀。 1、確定進給量f 根據(jù)參考文獻三表10.4-7查出f表=0.65～1.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。 2、確定切削速度v和轉(zhuǎn)速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。 故K=0.87 故V’=14.20.871=12.35m/min N’= 根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為： V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精鉸：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min （二）工序III的時間計算： 1、時間定額 （1）定義: 在一定生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間。 （2） 組成 基本時間t基：直接改變生產(chǎn)對象的性質(zhì)，使其成為合格產(chǎn)品或達到工序要求所需時間（包括切入、切出時間）。 輔助時間t輔：為實現(xiàn)工藝過程必須進行的各種輔助動作時間，如裝卸工件、啟停機床、改變切削用量及進退刀等。 布置工作地時間t布置：為使加工正常進行，工人照管工作地所消耗的時間（包括更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）。 休息和生理需要時間t休：工人在工作班內(nèi)，為恢復體力和滿足生理需要所需時間。 準備終結(jié)時間t準終：工人為了生產(chǎn)一批產(chǎn)品和零部件，進行準備和結(jié)束工作所消耗的時間，包括：熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、安裝夾具、調(diào)整機床、發(fā)送成品等。 （3） 單件時間與單件工時定額計算 單件時間：T單件= t基+t輔+t布置+t休 單件工時定額：T定額= t基+t輔+t布置+t休+ t準終/n 式中 t基——基本時間 t輔——輔助時間 t布置——布置工作地時間 t休——休息和生理需要時間 t準終——準備終結(jié)時間 n——批量 2、提高勞動生產(chǎn)效率的方法 （1） 縮短基本時間： 1） 提高切削用量,主要是進行新型刀具材料的研制和開發(fā)或在刀具的幾何參數(shù)方面深入研究。 碳素工具鋼 高速鋼 硬質(zhì)合金 立方氮化硼 人造金剛石 高速磨 彈力磨 砂帶磨 2）采用復合工步縮短基本時間：復合工步的幾個加工表面的基本時間重疊，從而節(jié)約基本時間。 采用多刀多刃進行加工（如以銑削代替刨削，采用組合刀具等）；采用復合工步，使多個表面加工基本時間重合（如多刀加工，多件加工等）。 （2）縮短輔助時間和輔助時間與基本時間重疊 ： 1) 減少輔助時間 采用先進夾具或自動上、下料裝置減少卸工件時間 提高機床操作的機械化、自動化水平、實現(xiàn)集中控制、自動調(diào)整與變速地縮短，開、停機床改變切削用量的時間。 2）使輔助時間與基本時間重疊 采用可換夾具或可換工作臺，在機床外裝夾工件，可使裝夾工件地時間與基本時間重疊；采用轉(zhuǎn)位夾具或轉(zhuǎn)位工作臺，可在加工中完成工件的裝卸；采用回轉(zhuǎn)夾具或回轉(zhuǎn)工作臺進行連續(xù)加工；采用在線檢測的方法來控制加工過程中的尺寸，使測量時間與基本時間重疊。 （3）縮短布置工作地時間： 主要是減少換刀時間和調(diào)刀時間； 采用自動換刀裝置或快速換刀裝置；使用不重磨刀具；采用樣板或?qū)Φ秹K對刀； 采用新型刀具材料以提高刀具耐用度。 （4）縮短準備終結(jié)時間： 在中小批量生產(chǎn)中采用成組工藝和成組夾具；在數(shù)控加工中，采用離線編程及加工過程仿真技術(shù)。 （5）采用先進的工藝方法 在毛坯制造中采用新工藝；采用少無切削工藝；改進加工方法；應用特種加工新工藝。 3、計算過程 （1）鉆孔基本工時： T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= （2）半精鉸基本工時： l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= （3）精鉸基本工時： l= 取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mm T= 七、夾具設計 經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第III道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對本序價格的主要要求考慮尺寸60，由于公差要求較低，因此本步的重點應在加緊的方便與快速性上。 （一）定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ32mm和端面為基準定位，側(cè)面加定位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進行卡緊。 （二）切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩 ： 卡緊力： 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1S2S3S4F=16.77N 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 （三）定位誤差分析 本工序采用孔φ32和端面為基準定位，使加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 一批工件逐個在夾具上定位時，由于工件及定位元件存在公差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致即定位不準確，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工誤差。 這種只與工件定位有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差，用△D表示。 定位誤差：設計基準在工序尺寸方向上的最大位置變動量。 造成定位誤差的原因有兩個: 1、定位基準與設計基準不重合，產(chǎn)生基準不重合誤差△不。 2、定位基準與限位基準不重合，產(chǎn)生基準位移誤差△基（也叫定位副制造不準確誤差）。 （四）夾具設計及操作的簡要說明 夾具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機構(gòu) 本次設計中還按老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參見附圖。 結(jié)論 根據(jù)推動架工藝規(guī)程及夾具設計要求，在本設計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質(zhì)量，可靠地達到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。同時依據(jù)夾具設計原理和相關(guān)資料可以了解到該設計中的夾具設計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質(zhì)量，不僅工藝性好結(jié)構(gòu)簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次畢業(yè)設計是成 參 考 文 獻： [1]徐 灝.新編機械設計師手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，1995. 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