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外文翻譯
譯文題目 一種自動化夾具設計方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動化夾具設計方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實驗室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工件，并且當機器正在運行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。幾何推理技術被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術要求、特征。
關鍵詞：夾緊；夾具設計
1. 動機和目標
夾具設計是連接設計與制造間的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實現(xiàn)目標的關鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設計的自動化。
夾具設計方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛的運用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設計工作者已經(jīng)報告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設計相關的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點的測定。
2. 夾具設計的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設計方法。通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，可能導致夾具設計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設計的定位相契合。不過，整體定位及設計方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設計（為此夾具設計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入CAD模型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內(nèi)容應盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點，因此不能移動的定位器。
在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內(nèi)。在此之前進行定位器/支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設計與夾具設計結(jié)果的在此基礎上可以同時進行。本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經(jīng)確定的假設（包括適當?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。
（1） 夾具設計的輸入
輸入包括對特定產(chǎn)品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。
（2）夾具設計的方法
圖一是自動化夾具設計主要步驟總結(jié)圖。對這些步驟概述如下：
第1步：設置配置清單以及相關的[進程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構(gòu)夾緊一個方向，例如，av應平行于這兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當?shù)奈恢谩Ｗ屾i模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設計應力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。
(b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點
確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設計的相交測試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點的是夾緊配置文件（夾點）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復進行PCF和功能相交測試。
:
5.1試驗曲線的交點
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。
第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應遠離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發(fā)生了被加工為基礎的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對在一個夾具設計方法的總體框架內(nèi)進行了夾具設計方面的討論。
設計定位器，規(guī)范零件設計，和其他相關被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。
專業(yè)課程設計說明書
設計題目 變速叉零件的機械加工工藝規(guī)程與夾具設計
設 計 者
指導教師
臺州學院機電與建筑工程學院
2008年9月21日
專業(yè)課程設計任務書
題目: 變速叉零件的機械加工工藝規(guī)程與夾具設計
原始圖紙（見附頁）
生產(chǎn)類型：中批或大批生產(chǎn)
設計內(nèi)容：
1、零件圖 1張
2、毛坯圖 1張
3、機械加工工藝過程卡 1份
4、機械加工工序卡 1份
5、夾具裝配圖 1套
6、夾具零件圖 若干
7、課程設計說明書 1份
班 級 05機械自動化（2）
姓 名
學 號
指導教師
目錄
前言………………………………………………………………………………（4）
一、零件的分析………………………………………………………………（4）
（一）零件的作用……………………………………………………………（4）
（二）零件的工藝分析………………………………………………………（4）
二、工藝規(guī)程的設計…………………………………………………………（4）
（一）確定毛坯的制造形式 ……………………………………………（4）
（二）基準的選擇……………………………………………………………（4）
（三）工藝路線的擬定及工藝方案的分析……………………………（4）
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………………（5）
（五）各工序的定位夾緊方案及切削用量的選擇…………………（7）
（六）各工序基本工時……………………………………………………（10）
三、專用夾具的設計………………………………………………………（10）
（一）設計思想與設計方案的比較；…………………………………（10）
（二）定位分析與定位誤差的計算；…………………………………（10）
（三）對刀與導引裝置設計；……………………………………………（10）
（四）夾緊機構(gòu)設計與夾緊力計算；…………………………………（11）
（五）夾具操作動作說明?！?1）
四、總結(jié)…………………………………………………………………………（13）
五、主要參考文獻……………………………………………………………（14）
前言
機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
本課題是變速叉的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設計，需進行專用夾具的設計與裝配。生產(chǎn)綱領為中批及大批量生產(chǎn)。
就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。
由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
一、零件的分析
（一）零件的作用
變速叉主要用于調(diào)節(jié)各種機器的速度檔位。
（二）零件的工藝分析
變速叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
（1）第一個加工表面為軸外圓，此主要加工孔12。
（2）第二個加工表面為孔12，以孔12定位來加工個端面及銑槽和鉆小孔8。
二、工藝規(guī)程的設計
（一）確定毛坯的制造形式
零件的材料為ZG45?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。
（二）基準的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ12孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用V形塊限制4個自由度，再以支承塊限制1個自由度，擋銷限制最后1個自由度，達到完全定位,進行鉆孔。
（2）精基準的選擇。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，此處不再重復。
（三）工藝路線的擬訂及工藝方案的分析
制定工藝路線得出發(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)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一：
工序1：鑄造毛胚并清洗。
工序2：退火。
工序3：油漆。
工序4：鉆絞φ12孔。
工序5：銑兩端面，保證總長；粗銑7的兩端面及側(cè)面；粗銑19的兩端面。
工序6：精銑7的兩端面及側(cè)面；精銑床19的兩側(cè)面；
工序7：粗銑19的頂端；粗銑13.5槽；精銑13.5槽。
工序8：劃線φ8及φ3孔的中心線。
工序9：鉆絞φ8及φ3孔。
工序10：粗磨7的兩側(cè)面；精磨7的兩側(cè)面。
工序11：去毛刺，倒角，清理。
工序12：檢驗入庫。
2.工藝路線方案二：
工序1：鑄造毛胚并清洗。
工序2：退火。
工序3：油漆。
工序4：銑兩端面，保證總長；粗銑7的兩端面及側(cè)面；粗銑19的兩端面。
工序5：鉆絞φ12孔。
工序6：精銑7的兩端面及側(cè)面；精銑床19的兩側(cè)面；
工序7：粗銑19的頂端；粗銑13.5槽；精銑13.5槽。
工序8：劃線φ8及φ3孔的中心線。
工序9：鉆絞φ8及φ3孔。
工序10：粗磨7的兩側(cè)面；精磨7的兩側(cè)面。
工序11：去毛刺，倒角，清理。
工序12：檢驗入庫。
3.工藝方案的比較與分析。兩個方案的工序雖都為十二道，但是考慮到方案一中4、5、6工序都是在銑床上加工，集中在一起，可以使效率更快。而且先加工孔12在以孔12定位加工7的兩側(cè)面，這時的位置精度較易保證，因此選用方案一。以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡片。
（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
變速叉零件材料為ZG45，硬度207～241HBS，毛皮重量約為1.5kg，生產(chǎn)類型大批量，鑄造毛坯。
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如下：
1.內(nèi)孔φ12。毛坯為實心，不沖孔。工序尺寸加工余量:
鉆孔：2Z=0.3mm。
鉸孔：2Z=0.1mm。
精鉸：2Z=0mm。
2.各端面的工序加工余量
1）外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（φ23端面）。
查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ23端面長度余量均為2（均為雙邊加工）。
銑削加工余量為：
粗銑：2Z=0mm。
2）19的頂端。
銑削加工余量為：
粗銑：2Z=0mm。
3)19的兩側(cè)5.5mm。
銑削加工余量為：
粗銑：2Z=0mm。
4)7的兩端76.4mm。
銑削加工余量為：
粗銑：2Z=1.2 mm。
精銑：2Z=0mm。
5)7的兩側(cè)7mm。
銑削加工余量為：
粗銑：2Z=1.6 mm。
精銑：2Z=0.6mm。
磨削加工余量：
粗磨：2Z=0.1mm。
精磨：2Z=0mm。
6）孔8：
鉆孔：2Z=0.2mm。
絞孔：2Z=0mm。
7）孔3：
鉆孔：2Z=0.1mm。
絞孔：2Z=0mm。
3.其他尺寸直接鑄造得到
由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。
最后的毛坯圖如下：
(五）各工序的定位夾緊方案及切削用量的選擇
1.各工序的定位夾緊方案：各工序的定位夾緊方式見各工序圖。
工序4：鉆絞φ12孔。
工序5：銑兩端面，保證總長；粗銑7的兩端面及側(cè)面；粗銑19的兩端面
工序7：粗銑19的頂端；粗銑13.5槽；精銑13.5槽
工序10：粗磨7的兩側(cè)面；精磨7的兩側(cè)面
2.切削用量的選擇：切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。由于各工序?qū)η邢饔昧康倪x擇都大致相同，所以本人只認真地分析了一道工序，其他工序不再贅述。
2.1 工序4：鉆絞φ12孔。
本工序采用計算法確定切削用量。
加工條件：
1.工件材料：ZG45，鑄造
2.加工要求：鉆絞Φ12（0.045~0.105），表面粗糙度值Ra 為5。
3.機床：Z525立式鉆床。
4.刀具：直柄麻花鉆和直柄機用絞刀 。根據(jù)《切削用量簡明手冊》，由于Z525機床的中心高為250㎜（《切削用量簡明手冊》表4.2-14），根據(jù)表3.1-5，鉆刀幾何形狀為L=142，l=94,d=11.8。根據(jù)表3.1-16,絞刀幾何形狀為d=11.8，L=142，l=41。
（1）確定切削深度ap ap=12/2=6mm
（2）確定進給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》及Z525機床進給量（《機械制造工藝設計簡明手冊》4.2-16），選擇f=0.17㎜/r。
（3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.12，選擇車刀后刀面最大磨損量為0.8㎜，耐用度T=15min。
（4）確定切削速度
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.13 v=17m/min ,n=1082r/min。選擇主軸實際完成轉(zhuǎn)速。
（六）各工序基本工時
基本時間Tj是指直接用于改變工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量等所消耗的時間。它包括刀具的趨近、切入、切削和切出等時間?；緯r間又稱機動時間。由于各工序?qū)竟r的選擇都大致相同，所以本人只認真地分析了一道工序，此工序即為（五）中的工序4，其他工序不再贅述。
確定鉆絞Φ12的基本時間 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》，鉆孔基本時間為
Tj=L/(f?n)=(l+l?+l?)/(f?n)
式中 l=83.5mm l?=(D-d)/2xctgKr+(1～2)
D=12mm,d=11.8mm,
Kr=90 l1=2mm,l2=l3=0
f=0.17mm/r n=18r/s i=1
則 Tj=27.9s
三、專用夾具的設計
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，決定設計第4道工序——鉆Φ12孔的鉆床專用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為麻花鉆。
（一）設計思想與設計方案的比較；
1.本夾具主要用來鉆Φ12孔。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何用較簡單的夾具體來滿足這較復雜的結(jié)構(gòu)以提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。使用的方案：用一個支承塊和V形塊及擋銷來定位和夾緊外圓柱面。
（二）定位分析與定位誤差的計算；
1.定位元件尺寸及公差的確定。根據(jù)零件外圓尺寸Φ23以及《機床夾具設計手冊》（第三版）表2-2-27得:V形塊的規(guī)格及主要尺寸為N=24mm，D=23mm，B=37mm,L=45mm,T=48mm，T公差為0.045～0.105。
2.定位誤差的計算。由于所設計的工序基準和定位基準重合，此時?B=0，只有基準位移誤差，故影響工序尺寸的定位誤差為：
?D=?Y=δd/(2 x sin) 其中δd＝0.105-0.045=0.06mm。
?D=0.085mm。
（三）對刀與導引裝置設計；
根據(jù)Φ12中心線到V形塊底端距離T=48mm，公差為0.045～0.105，以及鉆套中心到V形塊底端距離T′=48mm，公差為0.015～0.035，在通過夾具上的定位銷及其端面即可確定了工件在夾具中的正確位置。
（四）夾緊機構(gòu)設計與夾緊力計算；
刀具：直柄麻花頭，尺寸為11.8。
則軸向力：見《機床夾具設計手冊》（第三版）表1-2-7
式中： 根據(jù)零件材料的硬度HB207-233及鉆孔直徑D為Φ12，查《切削用量簡明手冊》表2.7 得f=0.32
根據(jù)《機床夾具設計手冊》（第三版）表1-2-8 得
切削力
Ff=2200N，
切削扭矩 M=26.4J由于扭矩很小，計算時可忽略。
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
式中：根據(jù)《機床夾具設計手冊》（第三版）表1-2-1 ，查得
—基本安全系數(shù)，1.5;—加工性質(zhì)系數(shù)，1.2;
—刀具鈍化系數(shù), 1.0;—斷續(xù)切削系數(shù), 1.2;
—夾緊力的穩(wěn)定性，1.3；
則 F=Ff ? K=6185N ,因此采用楔槽式快速夾緊裝置來夾緊。
（五）夾具操作動作說明；
夾具上裝有可換鉆套，可使夾具在一批零件的加工之前很好地保證其規(guī)定的尺寸和相互位置精度關系，有利于鉆孔。螺桿1上開有直槽，轉(zhuǎn)動手柄松開工件，再將直槽轉(zhuǎn)至螺釘2處，即可迅速拉出螺桿，以便裝卸工件。
楔槽式快速夾緊裝置圖如下：
鉆床夾具零件圖：
四、總結(jié)
足足三個星期的夾具設計，讓我學到了很多知識，對以后的畢業(yè)設計進行了一次預備訓練。在這次設計中，學到了以下幾點：
（1）加強了御用機械制造工藝學及有關課程的知識，結(jié)合生產(chǎn)實踐中學到的知識，能獨立地分析并解決工藝問題，使自己初步具備水機一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程能力。
（2）使自己能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會了擬訂夾具設計方案，完成夾具設計結(jié)構(gòu)。
（3）加強了熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。
（4）進一步加強識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。
在這次設計中，雖有老師的鼎立協(xié)助，但是由于時間倉促，我的設計仍有很多的不足，不過，我不會放棄再思考，因為學習是無止境的。最主要的是，通過這次專業(yè)課程設計，讓我找到了一種作為工程設計師的感覺，讓我的思維得到了大步地提升，讓我初步具備了這方面設計的技能。
在此，對指導教師的辛勤指導，表示衷心的感謝。
五、主要參考文獻
1.孫麗媛等編著《機械制造工藝及專用夾具設計指導》北京：冶金工業(yè)出版社，2002.12
2.陳明等編著 《機械制造工藝學》北京：機械工業(yè)出版社，2005.8
3.李旦 邵東向 王杰等著《機械制造工藝學課程設計機床專用夾具圖冊》（第二版）黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005.2
4.朱家誠編著《機械設計課程設計》安徽：合肥工業(yè)大學出版社，2005.8
5.王光斗 王春福主編《機械夾具設計手冊》（第三版）上海：上?？茖W技術出版社，2000.11
6.李昌年主編《機床夾具設計與制造》北京：機械工業(yè)出版社，2006.12
7.李益民主編《機械制造工藝設計簡明手冊》黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學出版社
1993.6
8.浦林祥主編《金屬切削機床夾具設計手冊》北京：機械工業(yè)出版社，1984.12
9.廖念釗 主編《互換性與技術測量》（第四版）北京：中國計量出版社，2000.1
10.艾興 肖詩綱編《切削用量簡明手冊》（第3版）北京：機械工業(yè)出版社，1999
11.許毓潮等編《機械設計與制造工藝簡明手冊》北京：中國電力出版社，1998.5
15
機械加工工藝過程卡
（廠名）
機械加工過程卡片
產(chǎn)品型號
零部件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零部件名稱
變速叉
共 1 頁
第 1頁
材料牌號
ZG45
毛坯種類
鑄造
毛坯外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
1
每件臺數(shù)
1
備注
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
車間
工段
設備
工藝裝備
工 時
準備
單件
1
鑄
鑄造毛胚并清洗
2
熱
退火
3
漆
油漆
4
鉆
鉆絞￠12孔
鉆床
鉆刀絞刀
5
銑
銑兩端面，保證總長；粗銑7的兩端面及側(cè)面；粗銑19的兩端面
銑床
銑刀
6
銑
精銑7的兩端面及側(cè)面；
銑床
銑刀
7
銑
粗銑19的頂端；粗銑13.5槽；
精銑13.5槽
銑床
銑刀
8
鉗
劃線￠8及￠3孔的中心線
鉗工臺
量具
9
鉆
鉆絞￠8及￠3孔
鉆床
鉆刀絞刀
10
磨
粗磨7的兩側(cè)面；精磨7的兩側(cè)面
磨床
磨刀
11
鉗
去毛刺，倒角，清理
12
檢
檢驗入庫
5
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
5
頁
第
1
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
4
鉆
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
鉆床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
1
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
鉆￠12孔留余量0.3mm，
鉆刀 專用夾具
1500
17
0.17
6
2
粗絞￠12孔留余量0.1mm
絞刀 專用夾具
1500
17
0.17
6
3
精絞￠12孔至圖尺寸
絞刀 專用夾具
1500
17
0.17
6
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
6
頁
第
2
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
5
銑
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
2
銑床夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
銑兩端面，保證83.5mm總長
銑刀 銑床夾具
2
粗銑7的兩端面各留0.6余量；
銑刀 銑床夾具
3
粗銑7的側(cè)面各留0.8余量
銑刀 銑床夾具
4
粗銑19的兩端面符圖
銑刀 銑床夾具
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
6
頁
第
3
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
6
銑床
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
3
銑床夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
精銑7的兩端面保證76.4精度符圖
銑刀 銑床夾具
2
精銑7的側(cè)面各留磨量0.3mm
銑刀 銑床夾具
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
6
頁
第
4
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
7
銑
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
4
銑床夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
粗銑19的頂端符圖
銑刀 銑床夾具
2
粗銑13.5槽留余量0.7mm
銑刀 銑床夾具
3
精銑13.5槽符圖
銑刀 銑床夾具
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
6
頁
第
5
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
9
鉆
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
鉆床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
5
鉆床夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
鉆￠8孔留0.2mm;
鉆床夾具 鉆刀
2
鉆￠3孔留0.1mm
鉆床夾具 鉆刀
3
絞￠8孔、￠3孔符圖
鉆床夾具 絞刀
4
絞￠3孔
鉆床夾具 絞刀
臺州學院
機械加工工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
變速叉
零件名稱
變速叉
共
6
頁
第
6
頁
車間
工序號
工序名稱
材 料 牌 號
10
磨
ZG45
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
鑄件
1
1
設備名稱
設備型號
設備編號
同時加工件數(shù)
磨床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
6
磨床夾具
工位器具編號
工位器具名稱
工序工時 (分)
準終
單件
工步號
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進給量
切削深度
進給次數(shù)
工步工時
r/min
m/min
mm/r
mm
機動
輔助
1
粗磨7的兩側(cè)面各留0.1mm余量
磨床夾具 磨刀
2
精磨7的兩側(cè)面符圖
磨床夾具 磨刀
10