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江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計
課 題：
缸體加工工藝及夾具設(shè)計
專 題：
專 業(yè)：
機械制造及自動化
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
學(xué) 號：
指 導(dǎo) 教 師：
完 成 時 間：
摘 要
本設(shè)計是基于缸體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。缸體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以缸體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，再以頂平面與支承孔系定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。支承孔系的加工采用的是坐標(biāo)法鏜孔。整個加工過程均選用組合機床。夾具選用專用夾具，，機構(gòu)可以不必自鎖，因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工，能夠滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：缸體類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Key words: Angle gear seat parts; fixture;
III
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
第一章 加工工藝規(guī)程設(shè)計 1
2.1 零件的分析 1
2.1.1 零件的作用 1
2.2 缸體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 2
2.2.1 孔和平面的加工順序 2
2.2.2 孔系加工方案選擇 2
2.3 缸體加工定位基準(zhǔn)的選擇 3
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 3
2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 3
2.4 缸體加工主要工序安排 3
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 7
2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 15
第二章 銑凸臺面夾具設(shè)計 20
2.1 研究原始質(zhì)料 20
2.2 定位、夾緊方案的選擇 20
2.3切削力及夾緊力的計算 20
2.4 誤差分析與計算 21
2.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 22
2.6 夾具體的設(shè)計 24
2.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 24
第3章 鉆底面4XΦ9孔夾具設(shè)計 25
3.1 研究原始質(zhì)料 25
3.2 定位、夾緊方案的選擇 25
3.3切削力及夾緊力的計算 26
3.4 誤差分析與計算 27
3.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 28
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 31
3.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 32
總 結(jié) 33
參考文獻 34
致 謝 35
V
34
第一章 加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是缸體。缸體零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。缸體零件的底面用以安裝，實現(xiàn)功能。
2.1.2 零件的工藝分析
由缸體零件圖可知。缸體是一個殼體零件，它的外表面上有五個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
主要加工表面是根據(jù)零件圖上的粗糙度要求確定的，粗糙度要求比較高的表面均需要加工，所以有以下5個主要加工表面;
1.端面 通過先粗銑后精銑的工序使其達到1.6的精度要求
2.內(nèi)圓 經(jīng)過粗鏜、半粗鏜、精鏜的工序使其達到6.3的精度要求
3.錐孔內(nèi)表面 通過先粗銑后精銑的工序使其達到3.2的精度要求
4.底面 通過粗銑直接使底面精度達到12.5
5. ?8凸臺端面 在鏜床上刀?8凸臺端面使其達到12.5的精度要求
2.2 缸體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該缸體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于缸體來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
2.2.1 孔和平面的加工順序
缸體類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工缸體上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。缸體的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
缸體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.2.2 孔系加工方案選擇
缸體孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機床。
根據(jù)缸體零件圖所示的缸體的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用鏜模法鏜孔
在大批量生產(chǎn)中，缸體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。
采用鏜模可以大大地提高工藝系統(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
（2）用坐標(biāo)法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。
用坐標(biāo)法鏜孔，需要將缸體孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 缸體加工定位基準(zhǔn)的選擇
2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇原則：
a.對于同時具有加工表面和不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。
b.對于具有較多加工表面的工件，在選擇粗基準(zhǔn)時，應(yīng)考慮合理的分配各表面的加工余量。
c.粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。
對于上線的毛坯，其粗基準(zhǔn)的選擇尤為重要，如果粗基準(zhǔn)選擇不合理，會使加工余量分布不均勻，加工面偏移，造成廢品。所以根據(jù)以上3個原則，在本次缸體的工藝設(shè)計中，采用F面為粗基準(zhǔn)，因為該面不需要加工且不影響加工余量的確定
2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇原則：
a.基準(zhǔn)重合原則 采用設(shè)計基準(zhǔn)作為工定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。
b.基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 在工件要求中盡可能地采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)稱為準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
c.自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，應(yīng)選加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。
對于缸體來說，根據(jù)以上原則，選擇 “一面兩孔”為全線的統(tǒng)一基準(zhǔn)。即底面和底面上的成對角線的兩個孔作為定位基準(zhǔn)。
2.4 缸體加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。缸體加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到缸體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，底面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于缸體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將缸體加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
10、鑄造
20、人工時效
30、粗銑底面
40、鉆底面孔 4x ?9 擴孔至?15深9 2x ?4圓錐孔 配作
50、鉆頂面通孔2x ?6 擴孔至2x ?9.6 孔口倒角1X45 °
60、锪頂面孔2x ?24深2
70、攻螺紋孔2XM12
80、粗銑----半精銑中心孔?35端面
90、粗鏜---半精鏜---精鏜 中心孔?35端面孔?35H7
100、銑?8凸臺端面
110、鉆中心孔?35端面孔6X ? 4.8 深14 工螺紋孔6xM6深16
120、去毛刺
130、檢驗
140、入庫
工藝路線二：
10、鑄造
20、人工時效
30、粗銑底面
40、粗銑----半精銑中心孔?35端面
50、粗鏜---半精鏜---精鏜 中心孔?35端面孔?35H7
60、銑?8凸臺端面
70、鉆底面孔 4x ?9 擴孔至?15深9 2x ?4圓錐孔 配作
80、鉆頂面通孔2x ?6 擴孔至2x ?9.6 孔口倒角1X45 °
90、锪頂面孔2x ?24深2
100、攻螺紋孔2XM12
110、鉆中心孔?35端面孔6X ? 4.8 深14 工螺紋孔6xM6深16
120、去毛刺
130、檢驗
140、入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
方案二把底面的鉆孔工序調(diào)整到后面了，這樣導(dǎo)致銑削加工定位基準(zhǔn)不足，特別鏜孔工序。
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案一：
10、鑄造
20、人工時效
30、粗銑底面
40、鉆底面孔 4x ?9 擴孔至?15深9 2x ?4圓錐孔 配作
50、鉆頂面通孔2x ?6 擴孔至2x ?9.6 孔口倒角1X45 °
60、锪頂面孔2x ?24深2
70、攻螺紋孔2XM12
80、粗銑----半精銑中心孔?35端面
90、粗鏜---半精鏜---精鏜 中心孔?35端面孔?35H7
100、銑?8凸臺端面
110、鉆中心孔?35端面孔6X ? 4.8 深14 工螺紋孔6xM6深16
120、去毛刺
130、檢驗
140、入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“缸體”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
（1）底面的加工余量。
根據(jù)工序要求，底面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（3）底面螺孔
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（4）前后端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3.11，鑄件尺寸公差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。
（8）螺孔加工余量
毛坯為實心，不沖孔。
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序1 無切削加工，無需計算
工序2 無切削加工，無需計算
工序3：銑削底面
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3 mm
所以銑削深度：
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81，取銑削速度
機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～81,取
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
機動時間：
所以該工序總機動時間
工序40、鉆底面孔 4x ?9 擴孔至?15深9 2x ?4圓錐孔 配作
（1）鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）锪平?15孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序50、鉆頂面通孔2x ?6 擴孔至2x ?9.6 孔口倒角1X45 °
（1）鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（1）鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序60 锪頂面孔2x ?24深2
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
攻螺紋孔2XM12
工序80：粗銑----半精銑中心孔?35端面
機床：銑床X52k
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序90 ：粗鏜---半精鏜---精鏜 中心孔?35端面孔?35H7
機床：臥式鏜床T68
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
⑴ 粗鏜?35孔
單邊余量Z=1.1mm,一次鏜去全部余量，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～45，取。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～41，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
⑵ 精鏜?35孔
粗加工后單邊余量Z=0.4mm，一次鏜去全部余量， ，精鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～45，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.14—41，取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間：
所以該工序總機動工時
工序9：銑削銑?8凸臺端面端面
機床：臥式鏜床T68
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： 銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序13：鉆中心孔?35端面孔6X ? 4.8 深14 工螺紋孔6xM6深16
機床：組合鉆床X525
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
（1）鉆底面切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
2.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排
假設(shè)該零件年產(chǎn)量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于417件。設(shè)每天的產(chǎn)量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產(chǎn)時）
因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為：
其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：粗、精銑底面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.43，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序2：鉆底面孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序3：粗銑凸臺
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序4：鉆側(cè)面孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.43，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序5：粗銑端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序6：銑前后端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序9：粗鏜支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序11：精鏜支承孔
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.37，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序12：端面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
工序14：精銑端面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序15：精銑側(cè)面
機動時間：
輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應(yīng)布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當(dāng)布置兩臺機床時，
即能滿足生產(chǎn)要求
工序17：底面螺紋孔攻絲
機動時間：
輔助時間：參照鉆孔輔助時間，取裝卸工件輔助時間為，工步輔助時間為。則
：參照鉆孔值，取
單間時間定額：
因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。
第二章 銑凸臺面夾具設(shè)計
2.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工銑凸臺面孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
2.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、鉸加工。
2.3切削力及夾緊力的計算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
2.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和2個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時
式中為定位孔與定位銷間的最小間隙
通過分析可得：
因此：當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向D面中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形D面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體D面形與螺釘
根據(jù)T形D面的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體D面形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成精銑加工，所以選用側(cè)裝對刀塊。根據(jù)GB2243—80側(cè)裝對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5.2所示：
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
2.6 夾具體的設(shè)計
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
2.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，該工件一面兩銷定位，為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
第3章 鉆底面4XΦ9孔夾具設(shè)計
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來鉆底面4XΦ9孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，
由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
對孔的的加工沒有位置公差要求，由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工。
選一底面和活動V型塊定位方式，支撐釘定位于頂面任選4個，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。
因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。選擇已加工好的端面作為定位精基準(zhǔn)，來設(shè)計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。
3.3切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)
原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以2個平面和和1個活動V型塊定位，螺旋機構(gòu)， 要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)以任意邊接觸時
當(dāng)以固定邊接觸時
式中為彼此最小間隙
通過分析可得：
因此：當(dāng)以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
尺寸表
d
D
D1
H
t
基本尺寸
極限偏差F7
基本尺寸
極限偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
45
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
45
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用固定鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
總 結(jié)
通過這次機畢業(yè)設(shè)計，更加系統(tǒng)的了解機械制造工藝的一般過程，并且學(xué)會了對工藝設(shè)計的整體把握，也有了較為嚴謹?shù)目茖W(xué)設(shè)計方法。在本次課程設(shè)計中，能運用所學(xué)基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的設(shè)計方案，進行必要的計算，根據(jù)課題設(shè)計出符合要求、 優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的夾具。并能運用所學(xué)基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設(shè)計出符合優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的鉆孔夾具。也明確工序要求，了解所用機床，刀具及工序前加工情況，所以，這次畢業(yè)設(shè)計對我來說收獲很大。但也有很多地方還有在努力學(xué)習(xí)。
通過這次完整的畢業(yè)設(shè)計，我們系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，同時也深刻體會到學(xué)習(xí)的重要性并領(lǐng)會到設(shè)計也是一種學(xué)習(xí)的方式。在設(shè)計的過程中，我們綜合運用了系統(tǒng)的設(shè)計方法和相關(guān)設(shè)計軟件（如AutoCAD），且應(yīng)用熟悉相關(guān)設(shè)計資料（包括手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進行經(jīng)驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設(shè)計中帶來的便利和幫助。
參考文獻
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[11] k.Lee,Principles of CAD/CAM/CAE Systems,Addison Wesley,1999.
[12] 胡紅舟等, 《Mechanical Eegineering CAD/CAM》, 北京：機械工業(yè)出版社
致 謝
畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計是將大學(xué)所學(xué)的知識融合在一起，綜合運用所有的相關(guān)專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵，在設(shè)計分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計思路，增強了我的學(xué)習(xí)能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。
通過畢業(yè)設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應(yīng)為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。
經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學(xué)專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會用，
由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關(guān)重要。因為在實際生產(chǎn)生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。
說實話，畢業(yè)設(shè)計真是有點累。然而一著手清理自己的設(shè)計結(jié)果，仔細回味畢業(yè)設(shè)計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。
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