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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第2頁 共34頁
目 錄
1 引言 1
1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 1
1.2 機(jī)械制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1
1.3 我國機(jī)械行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇 2
1.4 機(jī)床的規(guī)格和用途 2
2 零件工藝性分析 4
2.1 零件的作用和結(jié)構(gòu) 4
2.2 零件的工藝分析 4
2.3 確定生產(chǎn)類型 5
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
3.1 機(jī)械加工工藝過程概述 6
3.2 毛坯的確定 8
3.3 基準(zhǔn)的選擇 8
3.4 制訂工藝路線 9
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10
3.6 確定切削用量及基本工時(shí) 12
4 專用夾具設(shè)計(jì) 23
4.1 提出問題 23
4.2 機(jī)床夾具概述 23
4.3 零件工藝性分析 26
結(jié)束語 31
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 34 頁 共 33 頁
1 引言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(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?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)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)對(duì)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，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
1.1 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展
人類文明的發(fā)展和制造業(yè)的進(jìn)步緊密相關(guān)。18世紀(jì)70年代，以瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)為代表，引發(fā)了第一個(gè)工業(yè)革命，產(chǎn)生可近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動(dòng)漸漸被機(jī)器生產(chǎn)多代替，機(jī)械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。到19世紀(jì)中葉，電磁理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，從而迎來了電氣化時(shí)代。與此同時(shí)，互換性原理和公差制度應(yīng)運(yùn)而生。所有這些使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了重大變革，機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期[1]。
20世紀(jì)初，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，使汽車開始進(jìn)入歐美家庭，引發(fā)了機(jī)械制造業(yè)的又一次革命。以汽車工業(yè)為代表的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)方式使得生產(chǎn)率獲得極大的提高，機(jī)械制造業(yè)有了更迅速的發(fā)展，并開始成為國名經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。
二次大戰(zhàn)后，電子計(jì)算機(jī)和集成電路的出現(xiàn)，以及運(yùn)籌學(xué)、現(xiàn)代控制論、系統(tǒng)工程等軟件科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，使得機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生了一次新的飛躍。傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式已難以滿足市場多變的需要，多品種、中小批量生產(chǎn)日漸成為制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。20世紀(jì)80年代以來，信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通訊技術(shù)的房展加速了市場的全球化進(jìn)程，市場競爭更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢，在機(jī)械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造哲理和生產(chǎn)模式，如計(jì)算機(jī)集成制造、精良生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造等。進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)械制造業(yè)正向自動(dòng)化、柔性化、集成化、智能化和清潔化的方向發(fā)展[2]。
1.2 機(jī)械制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位
美國，68%的財(cái)富來源于制造業(yè)；日本，約占49%的國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值由制造業(yè)提供。在先進(jìn)的工業(yè)化國家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，在非制造業(yè)部門中，又約有半數(shù)人員的工作性質(zhì)與制造業(yè)密切相關(guān)。據(jù)美國國家生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用約占62%。
在整個(gè)制造業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)占有特別重要的地位。因?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的裝備部，國民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上取決于機(jī)械制造業(yè)所提供的裝備的技術(shù)性能、質(zhì)量和可靠性。因而各發(fā)達(dá)國家都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)放在突出的位置[4]。
1.3 我國機(jī)械行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇
面對(duì)越來越激烈的國際市場競爭，我國機(jī)械制造業(yè)面對(duì)著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我們?cè)诩夹g(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境也存在許多問題，需要改進(jìn)和完善，這些都給我們迅速趕超世界先進(jìn)水平帶來極大的困難。但另一方面，我國改革的不斷深入，對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，為我國機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。當(dāng)今，制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和在正在發(fā)生重大的變化，歐、亞、美三分天下的局面已經(jīng)形成，世界經(jīng)濟(jì)重心開始向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中。多有這些又給我們帶來了難得的機(jī)遇。挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，我們應(yīng)該在正視現(xiàn)實(shí)，面對(duì)挑戰(zhàn)，抓住機(jī)遇，深化改革，以振興和發(fā)展中國的機(jī)械制造業(yè)為己任，勵(lì)精圖治，奮發(fā)圖強(qiáng)，以使我國的機(jī)械制造業(yè)在不太長的時(shí)間內(nèi)，趕上世界先進(jìn)水平。
1.4 機(jī)床的規(guī)格和用途
金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上簡稱為機(jī)床。
我國的機(jī)床工業(yè)是在新中國成立以后建立起來的。在半封建半殖民地的舊中國，基本上沒有機(jī)床制造工業(yè)。直至解放前夕，全國只有少數(shù)幾個(gè)機(jī)械修配廠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的少量機(jī)床。1949年機(jī)床年產(chǎn)量僅1500多臺(tái)。解放后的幾十年，我國機(jī)床工業(yè)獲得高速發(fā)展。目前我國已經(jīng)形成了布局比較合理，比較完整的機(jī)床工業(yè)體系。但是，我國的機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平仍有較大的差距。所以，我國的機(jī)床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù)，必須不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，大力開展科學(xué)研究，以便早日趕上世界先進(jìn)水平。
CA6140機(jī)床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。
主軸三支撐均采用滾動(dòng)軸承；進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。
通過對(duì)CA6140拔叉工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例[2]。
2 零件工藝性分析
2.1 零件的作用和結(jié)構(gòu)
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。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。
圖2.1 撥叉零件圖
2.2 零件的工藝分析
撥叉這個(gè)零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面，而這二組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這二組加工表面分述如下：
(1)以?25mm孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：?25H7mm的六齒花鍵孔及倒角，尺寸為80㎜與花鍵孔垂直的兩端面，尺寸為18H11與花鍵孔垂直的通槽。
(2)與?25mm花鍵孔平行的表面。這一組加工表面包括：與花鍵孔中心軸線相距22㎜的上表面，與上表面垂直的二個(gè)M8通孔和一個(gè)? 5錐孔。
這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
(1)上表面與?25mm花鍵孔中心線平行度為0.10㎜；
(2)18H11通槽兩側(cè)面與與?25mm花鍵孔中心線的垂直度為0.08㎜。
由以上分析可知，對(duì)于這二組加工表面而言，我們可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具進(jìn)行另一組表面的加工，并且保證它們之間的位置精度要求。
2.3 確定生產(chǎn)類型
已知此撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，零件的質(zhì)量是1.0Kg/個(gè)，查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)》321頁表15-2，可確定該撥叉生產(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[1]。
3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 機(jī)械加工工藝過程概述
工藝規(guī)程是工裝設(shè)計(jì)、制造和確定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有著直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工作。
3.1.1 機(jī)械加工工藝過程的組成
機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀，尺寸，相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過程。機(jī)械加工工藝過程直接決定零件及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，對(duì)產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大的影響，是整個(gè)工藝過程的重要組成部分[3]。
組成機(jī)械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又是由安裝、工位、工步及走刀組成的。
（1）工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是制定勞動(dòng)定額、配備工人及機(jī)床設(shè)備、安排作業(yè)計(jì)劃和進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的基本單元。
（2）安裝是工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。
（3）當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位（或移位）加工的機(jī)床（或夾具）進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾中，工件（或刀具）相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過幾個(gè)位置依次進(jìn)行加工，在每一個(gè)工作位置上所完成的那一部分工序，稱為工位。采用多工位加工可以減少裝夾的次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。
（4）工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程[2]。
（5）在一個(gè)工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱為一次走刀。
3.1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用及內(nèi)容
（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用
（a）機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整、專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。
（b）機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。
（c）機(jī)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(jī)床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機(jī)床的平面布置，各部門的安排。
（2）機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容
機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個(gè)主要的工藝文件。機(jī)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。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個(gè)項(xiàng)目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工序卡片是為每個(gè)工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件[2]。
3.1.3 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃加工出符合圖紙要求的零件，是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本原則。
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟如下：
（1）根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)決定生產(chǎn)類型；
（2）分析零件加工的工藝性；
（3）選擇毛坯的種類和制造方法；
（4）擬訂工藝過程；
（5）工序設(shè)計(jì)；
（6）編制工藝文件。
3.1.4 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料
制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，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(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shè)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(shè)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(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、以及國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等[4]。
3.2 毛坯的確定
零件材料HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表5-5取等級(jí)為2級(jí)精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。
圖3.1 毛坯零件圖
3.3 基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗加工時(shí)，加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大，因此，選擇粗加工切削用量時(shí)，要盡量保證較高的單位時(shí)間金屬切除量（金屬切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、進(jìn)給量F和切削深度ap）中，提高任何一項(xiàng)，都能提高金屬切削率。但是對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，切屑深度影響最小。所以，粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的切削深度ap，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量F，最后確定一個(gè)合適的切削速度V[5]。
在保證各加工方面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間。精加工時(shí)加工精度和表面質(zhì)量要求比較高，加工余量要求小而均勻。因此，選取精加工切削用量時(shí)應(yīng)著重考慮，為何保證加工質(zhì)量，并在此前提下盡量提高生產(chǎn)率。所以，在精加工時(shí)，應(yīng)選用較小的切削深度ap和進(jìn)給量F，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工質(zhì)量和表面質(zhì)量。
粗基準(zhǔn)的選擇：以上下表面和兩 側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，以消除，，三個(gè)自由度，用以消除，，三個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
對(duì)于精基準(zhǔn)而言，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)[2]。
3.4 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(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)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
制定工藝路線
(1) 工藝路線方案一：
工序Ⅰ：鑄造毛坯
工序Ⅱ：粗、半精銑左端面C面
工序Ⅲ：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角
工序Ⅳ：拉花鍵Φ25H7
工序Ⅴ：粗、半精銑底面D面
工序Ⅵ：鉆配作孔、螺紋孔，Φ5錐孔
工序Ⅶ：粗、半精銑槽
工序Ⅷ：銼圓角
工序Ⅸ：去毛刺
工序Ⅹ：終檢，入庫
(2) 工藝路線方案二
工序Ⅰ 鑄造毛坯
工序Ⅱ：粗、半精銑左端面C面
工序Ⅲ：鉆孔并擴(kuò)花鍵底孔Φ22并锪2×75°倒角
工序Ⅳ：拉花鍵Φ25H7
工序Ⅴ：粗銑底面D面及18H11槽
工序Ⅵ：半精銑底面D面及18H11槽
工序Ⅶ：鉆配作孔、螺紋孔
工序Ⅷ：去毛刺
工序Ⅸ：終檢，入庫
工藝方案的比較與分析：
比較兩種工序加工方案，考慮到加工過程中粗精銑同一面可用同一夾具和刀具，為了減少換夾具及刀具的時(shí)間，縮短加工工時(shí)提高加工效率，故采用第一種加工方案。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
C6140撥叉材料為HT200毛坯質(zhì)量為0.84kg，δb=220MPa，HBS=157。
根據(jù)上述原始資料和加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。
根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長40mm，寬為80mm，高為75mm，故零件最大輪廓尺寸為80mm。
選取公差等級(jí)CT由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》中表5-1可查得毛坯件的公差等級(jí)為8級(jí)-10級(jí)，取為9級(jí)。
求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級(jí)CT，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》中表5-3可查得尺寸公差為CT=2.2mm。
求機(jī)械加工余量由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-5查得機(jī)械加工余量等級(jí)范圍為D-F，取為E級(jí)。
求RAM（要求的機(jī)械加工余量）對(duì)所有的加工表面取同一數(shù)值，由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-4查得最大輪廓尺寸為80mm、機(jī)械加工余量為E級(jí)，得RAM數(shù)值為0.7mm[3]。
求毛坯尺寸 2-M8通孔和Φ5錐孔較小鑄成實(shí)心；C、Ｄ面單側(cè)加工，應(yīng)由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》式5-2求出，即：
R=F+RAM+CT/2=80+0.7+2.2/2=81.8mm
右端面為單側(cè)加工，毛坯尺寸由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》式5-1求出，即：
R=F+RAM+CT/2=73+0.7+2.2/2=74.8mm
為了簡化鑄件的形狀取R＝75mm。
表1 鑄件毛坯尺寸公差與加工余量表
項(xiàng)目
C面
D面
公差等級(jí)CT
10
10
加工面基本尺寸
80
72
鑄件尺寸公差
3.2
3.2
機(jī)械加工余量等級(jí)
E
E
RAM
0.7
0.7
毛坯基本尺寸
82.3
75
(1) C面(左端面)的單邊總加工余量為Z＝2.3mm
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-49精加工余量故粗加工余量
Z＝1.3m
(2) D面(右端面)精加工余量同C面Z＝1mm
故D面粗加工余量Z＝2mm
(3) 花鍵孔
要求以花鍵外徑定心，故采用拉削加工
內(nèi)空尺寸為
由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-42卻定孔的加工余量分配：
鉆孔：20mm
擴(kuò)孔：22mm
拉花鍵孔(6-25H7**6H9)
(4) 銑18H11槽
由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-41查得
粗銑后半精銑寬度余量Z＝3mm
粗銑后公差為+0.18～+0.27
半精銑后公差為+0.11（IT11）
3.6 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ 鑄造毛坯
工序Ⅱ 粗、半精銑左端面75×40面
(1) 粗銑75×40面
(a) 背吃刀量的確定
因?yàn)榍邢饔嗔枯^小故一次切削就可切除所有余量故a10=z=1.3mm。
(b) 進(jìn)給量的確定。
選用硬質(zhì)合金端銑刀刀具材料為YG6銑刀直徑為8mm齒數(shù)為10
選用X5032立式升降臺(tái)銑床，功率為7.5KW
由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11－92可查得
每齒進(jìn)給量fz＝0.14mm～0.24mm取fz＝0.22mm/z
(c) 銑削速度的確定。
由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-94可查得
灰鑄鐵的硬度為150HBS～225HBS
查得Vc=60 m/min ~10m/min
則主軸轉(zhuǎn)速為n＝1000Vc/D＝238.8 r/min～437.9r/min
Vf＝fzZn＝477.6 mm/min～875.6mm/min
故取n＝350r/min ，Vf＝500mm/min
切削工時(shí)：
由《切削用量簡明手冊(cè)》表3.26可查得入切量及超切量Y+=12mm
t＝ 式(4.1)
＝(75+12)/500
＝0.174min。
(2) 精銑75×40面
(a) 背吃刀量的確定
由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表6-30查得半精銑的銑削用量為1mm
即ap＝1mm。
(b) 進(jìn)給量的確定
選用與粗銑刀同樣的刀具與機(jī)床，由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表11-92要求表面粗糙度為3.2
查得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.5 mm/r～1.0 mm/r故取0.8mm/r
(c) 銑削速度的確定
由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》查得銑削速度為60 m/min～110m/min
則機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n＝1000Vc/D=238.8 r/min～437.9r/min
取n＝350r/min，則Vf＝150mm/min。
(d) 計(jì)算切削工時(shí)
由《切削用量簡明手冊(cè)》表3.26查得入切量和超切量Y+＝12mm。則
t＝
＝(81.8+12)/150
＝0.63min
工序Ⅲ 鉆Φ22花鍵底孔，擴(kuò)花鍵底孔Φ22倒2×75o倒角
(1) 鉆Φ20的孔。
(a) 決定進(jìn)給量
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.7選擇高速鋼麻花鉆頭其直徑do＝20mm
鑄鐵的硬度大于200HBS查得進(jìn)給量f=0.43 mm/r～0.53mm/r
由于Yd＝80/20＝4查得修正系數(shù)Ktf＝0.95則f＝0.41 mm/r～0.50mm/r。
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.8可查得鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為f＝1.75mm/r
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.9可知機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度所允許的鉆削進(jìn)給量
選用Z525鉆床由表2.35查得進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的最大抗力Fmax＝8830N do20.5，查f＝0.93mm/s
故取f＝0.48
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.19查得高速鋼鉆頭鉆孔的軸向力F＝5510N小于Fmax，故可用。
(b) 確定鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命。
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.12查的鉆頭后刀面最大磨損量取0.6mm，壽命為T=15mim。
(c) 確定切削速度
＝286.6r/min
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.35取n＝272r/min則實(shí)際切削速度
Vc＝＝＝17.1 m/min。 式(4.2)
(d) 檢驗(yàn)機(jī)床扭矩及功率
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.20可查得f0.5 mm/r
Mc＝76.81Nm
當(dāng)nc＝272r/min時(shí)由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.35可查得
Mm＝144.2Nm
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.23查得Pc＝1.1 kw
Pe＝2.6×0.81＝7.76 kw。
因?yàn)镸cMm，PcPe，故所選切削用量可用
f＝0.48mm/r ，n＝nc＝272r/min
Vc＝17m/min
計(jì)算基本工時(shí)：
tm＝
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.29查得入切量與超切量分別為10mm和10mm。故：
tm＝＝＝0.69 mim 式(4.3)
(2) 擴(kuò)20孔。
(a) 確定背吃刀量
由《切削用量簡明手冊(cè)》查得背吃刀量為2mm
(b) 確定進(jìn)給量
由《切削用量簡明手冊(cè)》查的f＝0.6 mm/r～0.7mm/r
根據(jù)機(jī)床說明書取f＝0.62mm/r
(c) 計(jì)算切削速度
＝5.7 m/min～8.5 m/min
由此可知主軸的的轉(zhuǎn)速為：
n＝82.5r/min
根據(jù)機(jī)床說明書取n＝140r/min，則實(shí)際切削速度
v＝＝9.67 m/min
(d) 計(jì)算切削工時(shí)
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.5可查得Kv＝30～60
取Kv＝45。
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.5.1查得tm＝ 式(4.4)
式中各參數(shù)：L=80mm，L1＝1.707～2.107
取L1＝2mm。
故
tm＝0.8min
工序Ⅳ 拉花鍵孔
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表4.1-42拉刀的齒開量查得矩形花鍵拉刀
工件材料鑄鐵的齒開量為0.04 mm～0.1mm
取齒開量為0.06mm
拉削速度由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表4.1－65查得表面粗糙度
要切Ra＝1.25～2.5
拉削速度為級(jí)的花鍵拉削速度為
Vc＝4.5 m/min～3.5 m/min 取Vc＝3 m/min
拉削級(jí)別由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表4.1－66查得
拉削加工工時(shí)
t＝
式中Zb為單面余量Zb ＝＝1.5 mm
L為拉削表明長度 L＝80 mm
為拉削系數(shù)，?。?.2
K考慮機(jī)床返回行程系數(shù)取 k＝1.4
V為拉削速度
fz為拉刀單面齒開量
z為拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z＝L/P
P為拉刀齒距 P＝（1.25～1.5）＝1.35＝12 mm
所以拉刀同時(shí)工作齒數(shù)為
z＝L/P=80/127
所以
t＝
＝0.16 min
工序Ⅴ 粗、精銑80×30面
(1) 粗銑80×30面
(a) 加工余量的確定
由前面可知粗加工加工余量為2 mm
加工余量較小故采用一次切削故ap＝2 mm
(b) 切削用量的確定
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1－20選擇高速鋼立銑刀
銑刀直徑為16 mm齒數(shù)為3
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1－96查得加工材料為灰鑄鐵
銑削寬度為aw＝do/4
銑刀的銑削速度為v＝18.29m/min
每齒進(jìn)給量為0.063 mm/z～0.102 mm/z
則主軸轉(zhuǎn)速為
n＝=358.3 r/min～577.2 r/min
取n＝460r/min，由此可得Vf＝＝0.09×3×460
＝124.2 mm/min
(c) 銑削加工工時(shí)的計(jì)算
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1－94可查得
t＝ 式(4.5)
式中
i為次給次數(shù)i＝ 8
＝0.5do+（0.5～1.0）＝9 mm
＝1mm～2 mm?。? mm
則
t＝＝5.86 min
(2) 精銑 80×30面
(a) 加工背吃刀量ap的確定
由前面可知道精銑的加工余量為1 mm
故ap＝1 mm
(b) 進(jìn)給量的確定
由《精銑加工工藝手冊(cè)》表2.1－72查得
高速鋼立銑刀直徑為16 mm
選用與粗銑時(shí)同一銑刀和機(jī)床
銑削寬度為aw＝3 mm是的每齒進(jìn)給量為0.08 mm/z～0.05 mm/z
因?yàn)楸砭纫筝^高故fz＝0.06 mm/z
(c) 切削用量的確定
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1－75查得
銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)查得后刀面最大磨損限度為0.2 mm～0.25 mm
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1－76限度壽命查得限度壽命T=60min
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-92查得Vc＝22 m/min
則銑床的主軸轉(zhuǎn)速：
＝437.9 r/min
取n＝460 r/min
則Vf＝fz×z×n＝0.06×3×460
=82.8 mm/min
(d) 計(jì)算銑削加工工時(shí)
由上面可知
t＝
式中
、、與上述所相同
＝30/3＝10
將各參數(shù)代入上式可得：
t＝×10
＝11 min
工序Ⅵ 鉆兩M8底孔及攻螺紋
(1) 鉆兩M8底孔
(a) 選擇切削用量
選擇高速鋼直柄麻花鉆直徑為Φ7
鉆頭形狀為雙錐修磨橫刃
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.7查得
進(jìn)給量f＝0.36 mm/r～0.44mm/r
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.83和鉆頭允許的進(jìn)給量
確定進(jìn)給量f＝0.86mm/r
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.9機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所允許的鉆削進(jìn)給量
查得f＝1.6mm/r
故由Z525型立式鉆創(chuàng)說明書取f＝0.36mm/r
(b) 確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.12查得磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5 mm～0.8 mm
壽命為T＝35min
(c) 確定切削速度
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.15查得切削速度為V＝18m/min
則主軸轉(zhuǎn)速為
n＝＝818.9 r/min。
由Z525鉆床說明書由就近原則取n＝680 r/min
故實(shí)際切削速度為v＝14.9 m/min
(d) 校核機(jī)床扭矩及功率
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.20查得
式(4.6)
=420, =1 ＝0.8，=0.206, 2.0, =0.8
＝420×72×0.360.8×1
＝1298.3 N
Mc＝0.206×72×0.360.8×1＝4.5 Nm
Pc＝＝0.32 KW
根據(jù)Z525機(jī)床說明書可知Mm=42.2 Nm
Pe=2.8*0.81=2.26 KW
Fmax=8830 N 由于上面所算出的數(shù)據(jù)都小于機(jī)床的各個(gè)相應(yīng)的參數(shù)
故機(jī)床符合要求
(e) 計(jì)算鉆削加工工時(shí)
由《切削用量簡明手冊(cè)》表2.29查得
入切量和超切量y＋的值為6 mm故
t＝＝ 式(4.7)
＝0.07 min
因?yàn)楸砻娲嬖趥z加工孔故加工工時(shí)為T=2t＝0.14 min
(2) 攻M8螺紋
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表7.2-4選用M8細(xì)柄機(jī)用絲錐
在普通鉆床上攻絲
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表7.2-13在普通鉆床上攻絲
切削速度表查得Vc＝11 m/min～12 m/min
故鉆床主軸的轉(zhuǎn)速為：
n＝＝437.9 r/min～477.7 r/min
由Z525的說明書的參數(shù)可取n＝392 r/min
故實(shí)際切削速度為
Vc＝9.8 mm/min
攻螺紋機(jī)動(dòng)實(shí)際的計(jì)算
tm＝ 式(4.8)
其中：：工件螺紋的長度＝10 mm
：絲錐切削長度＝22 mm
：攻螺紋是的超切量＝（2～3）P取＝3
：攻螺紋是的轉(zhuǎn)速＝392 r/min
：絲錐退出時(shí)的轉(zhuǎn)速＝680 r/min
P ：螺距
工序Ⅶ 銑18H11的槽
(1) 粗銑18H11槽
(a) 選擇與加工80×30平面同一規(guī)格的銑刀，同一銑床。
因?yàn)椴凵顬?5 mm 故銑18H11槽時(shí)底邊留有5 mm的加工余量
精銑以達(dá)到圖紙所規(guī)定的表面粗糙度的要求故ap＝30 mm
(b) 切削用量的確定
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-96查得切削速度為
V＝18 m/min～29 m/min
每齒進(jìn)給量為fz＝0.063mm/z～0.102 mm/z取fz＝0.09 mm/z
則銑床主軸轉(zhuǎn)速為
n＝=358.3 r/min～577.2 r/min
根據(jù)機(jī)床說明書可取n＝460 r/min
則實(shí)際轉(zhuǎn)速為
Vf＝fznz＝0.09×3×460
＝124.2 mm/min
(c) 切削加工工時(shí)
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-99查得
＝
＝0.82 min
(2) 半精銑18H11槽
(a) 選取與粗銑18H11槽同一規(guī)格的銑刀
背吃刀量ap＝5 mm。
(b) 確定進(jìn)給量
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-72查得
每齒進(jìn)給量為fz＝0.05 mm/z～0.08 mm/z
取fz＝0.06 mm/z。
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-75查得
后刀面最大磨損限度為0.22 mm～0.25 mm
由表2.1-76查得銑刀壽命為T＝60 min
(c) 切削用量的確定
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-92查得V＝22 m/min
則主軸轉(zhuǎn)速
n＝=437.9 r/min
根據(jù)機(jī)床的說明書確定主軸轉(zhuǎn)速為n＝460 r/min
則Vf＝fznz＝82.8 mm/min
(d) 計(jì)算切削工時(shí)
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.1-99查得
＝1.2 min
工序Ⅷ 銼圓角
工序Ⅸ 去毛刺
工序Ⅹ 終檢，入庫
4 專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
4.1 提出問題
本夾具用來銑18H11槽，該槽相對(duì)于花鍵孔中心有一定需要的技術(shù)要求。
因此在本道工序加工時(shí)，在考慮零件的技術(shù)要求的前提下降低勞動(dòng)強(qiáng)度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
4.2 機(jī)床夾具概述
4.2.1 機(jī)床夾具的作用及其組成
機(jī)械制造廠中，各個(gè)生產(chǎn)部門使用各種不同的夾具，如用于機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、熱處理、焊接、運(yùn)輸?shù)确矫妗?
在機(jī)床加工工件時(shí)，為了在工件的某一部位加工出符合工藝規(guī)程要求的表面，在加工前需要使工件在機(jī)床上占有正確的位置稱為定位；由于在加工過程中受到切削力、重力、振動(dòng)、離心力、慣性力等作用，所以還要采用一定的機(jī)構(gòu)，將工件在加工時(shí)保持在原先確定的位置上稱為夾緊。這種使工件占有正確位置并使其在加工過程中保持不變的過程稱為工件的裝夾。
用于裝夾工件時(shí)的工藝裝備就稱為機(jī)床夾具。就是說，在機(jī)床上用以正確確定工件的位置，并可靠而迅速的將工件夾緊的機(jī)床附加裝置被稱為機(jī)床夾具。
（1）易于保證工件的加工精度
使用夾具的作用之一就是保證工件加工表面的尺寸與位置精度。如在搖臂鉆床上使用鉆床上使用鉆夾具加工平行孔系時(shí)，位置精度可達(dá)到0.10mm～0.20mm。而按劃線找正法加工時(shí)，位置精度僅能控制在0.4mm～1.0mm，同時(shí)由于受操作者技術(shù)的影響，同批生產(chǎn)零件的質(zhì)量也穩(wěn)定。因此在成批生產(chǎn)中使用夾具就顯示的非常必要[2]。
（2）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍
使用夾具可改變和擴(kuò)大原機(jī)床的功能，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。
（3）縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率
使用夾具后，可避免每個(gè)工件在加工前進(jìn)行找正、對(duì)刀和測量，并且有時(shí)還可采用高效率的多件、多位、快速等夾緊裝置，縮短輔助時(shí)間，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
4.2.2 夾具的目的和意義
隨著我國改革開放的不斷深入，市場經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，我國工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械工業(yè)中，設(shè)計(jì)在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來。工業(yè)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一是產(chǎn)品設(shè)計(jì),第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設(shè)計(jì)。第三是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)擴(kuò)展的環(huán)境設(shè)計(jì)．如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)等。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會(huì)的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)無時(shí)不有，無時(shí)不在。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的對(duì)象既包括一般的日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機(jī)等交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的范疇，本論文主要針對(duì)加工工具設(shè)計(jì)，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設(shè)計(jì)”，即機(jī)床夾具體的設(shè)計(jì)[4]。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：
(1) 工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。
(2) 工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。
(3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。
(4) 制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。
夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能[5]。
4.2.3 夾具的安裝
當(dāng)夾具的各個(gè)零件生產(chǎn)出來后，就要對(duì)它進(jìn)行安裝。安裝夾具看起來是非常簡單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準(zhǔn)確度，其秒針走時(shí)誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專人安裝夾具的隊(duì)伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過程中要注意一些事項(xiàng)：
(1) 先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以兩個(gè)錐銷定位，接著依次上固定螺釘。
(2) 墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗(yàn)精度的時(shí)候再磨削部分余量至達(dá)到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時(shí)間加長,減少成本。
(3) 襯套用專用的夾鉗裝入，實(shí)際裝入時(shí)應(yīng)有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉(zhuǎn)的方式逐漸裝入，當(dāng)裝入大約2/3時(shí)候旋出，再完全裝入。
(4) 定位柱套入后即旋緊螺母，當(dāng)需要調(diào)整精度時(shí)再作更換，一般情況是不需要調(diào)整和更換的[2]。
(5) 安裝夾緊座時(shí)，需同時(shí)上兩個(gè)固定螺釘。如果螺孔已經(jīng)回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨(dú)立旋進(jìn)1/2后旋出，然后整體旋進(jìn)即可。
(6) 裝支板對(duì)照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號(hào)以總裝圖從左往右為序) 。
(7) 最后,以總裝圖的標(biāo)準(zhǔn)配上夾緊螺釘。
4.2.4 夾具在操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
現(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟(jì)效益，必須提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多,金屬加工中一個(gè)重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設(shè)計(jì)依據(jù)的原則是簡捷、實(shí)用、快速、可靠.這里的“快速”指的就是快速裝夾。根據(jù)工件的種類、結(jié)構(gòu)特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達(dá)到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般夾具設(shè)計(jì)出來成為產(chǎn)品后,就有一個(gè)裝夾模式。
裝夾模式在快速裝夾的過程中，應(yīng)該注意一些事項(xiàng)：
(1) 分別松開支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點(diǎn)，約2毫米～3毫米)，依次旋轉(zhuǎn)扳開支板1和2，逆時(shí)針?biāo)蓜?dòng)夾緊座的的夾緊螺釘。
(2) 把工件以10~15度傾斜角靠定位柱放入夾具內(nèi)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)支板2并相應(yīng)的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平?；匚恢О?及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的夾緊螺釘[5]。
(3) 工件加工過程中不要手去接觸鐵屑，讓其自動(dòng)排屑.按規(guī)定是每間隔1小時(shí)有工人清除鐵屑。
(4) 取工件時(shí)是先松支板1和2的夾緊螺釘，再松螺栓后旋轉(zhuǎn)支板至水平，一手扶工件，一手松夾緊座的夾緊螺釘,方可取出工件。
(5) 定位柱有明顯的磨損后，更換新定位柱或調(diào)整定位柱 (原則上該公司每隔一段時(shí)間就檢驗(yàn)一次精度，不需要操作工負(fù)責(zé)) 。
4.3 零件工藝性分析
圖4.1 夾具體圖
4.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖知，18H11槽的兩邊相對(duì)于花鍵孔中心線有垂直度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是花鍵孔中心線，為了使定位誤差為零，故選擇以花鍵孔中心線為主要定位基準(zhǔn)，所以由定位其準(zhǔn)不重合引起的誤差為零[3]。
4.3.2 定位元件的選擇
常用的定位方法和定位元件：
(1) 工件以平面定位
平面定位的主要形式是支乘定位。夾具上常用的支承元件有固定支承、可調(diào)支承、自位支承、輔助支承。
(2) 工件以圓柱孔定位
工件以圓柱孔定位通常屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為空的軸線），夾具上相應(yīng)的定位元件是心軸和定位銷。
(3) 工件以外圓表面定位
工件以外圓表面定位有兩種形式：定心定位和支承定位。
(4) 工件以其他表面定位
工件除了以平面、圓柱孔和外面表面定位外，有時(shí)也以其他形式表面定位。
(5) 定位表面的組合
實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的不是單一表面定位，而是幾個(gè)定位表面的組合。常見的定位表面組合和平面的組合，平面和孔的組合，平面和外圓表面的組合，平面和其他表面的組合等。
(6) 一面兩孔定位
在加工箱體類零件時(shí)常采用以面兩孔組合定位，夾具上相應(yīng)的定位元件是一面兩銷。為了避免由于過定位引起的工件安裝時(shí)的干涉，兩銷中的一個(gè)應(yīng)采用菱形銷[4]。
4.3.3 切削力及夾緊力計(jì)算
(1) 夾緊裝置的基本要求
在加工過程中工件必須夾緊，因?yàn)樵诩庸み^程中工件受到切削力、重力和慣性力等的作用，若不夾緊就會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)。輕則影響加工精度，重則會(huì)損壞刀具、機(jī)床，甚至發(fā)生人身事故。夾緊裝置的選擇是否合理，對(duì)工件的加工精度與加工效率影響很大。因此，對(duì)機(jī)床夾具的夾緊元件、夾緊裝置有以下主要要求：
(a) 夾緊時(shí)不應(yīng)改變工件在定位時(shí)所得到的位置；
(b) 夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng)，既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生過大的變形和損傷；
(c) 夾緊裝置因使操作安全、方便、省力、迅速；
(d) 夾緊裝置必須保證不因毛坯或半成品的制造公差而使工件夾不緊或產(chǎn)生過度的變形；
(e) 夾緊裝置的自動(dòng)化程度及復(fù)雜程度與產(chǎn)品的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。
(2) 夾緊力的計(jì)算
零件加工過程中所受的夾緊力較大，根據(jù)零件的形狀，以及夾緊機(jī)構(gòu)在夾具中安裝，可確定夾緊力的位置[3]。
計(jì)算如下：
工件材料：灰鑄鐵 HB=210
則：
切屑扭矩 M=10 式（5.1）
=225.63×20×0.71×1.059×10
=53.86 N·m
軸向力 F==588.60×20×0.71×1.059
=9478.8 N
其中 K=K=()=()=1.059
切削功率 P=2Mn×10
=2×3.14×53.86×5.63×10
=1.90 KW
由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時(shí)產(chǎn)生的軸向力能引起零件的松動(dòng)。
所以由夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式：
P=K·F
式中，安全系數(shù)
為基本安全系數(shù)1.5；
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；
為刀具鈍化系數(shù)1.2；
為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。
所以 N
所需的實(shí)際夾緊力為22521.6N是比較大的，為了使得整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)形式：Ⅰ型單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)
夾緊時(shí)，臂的最小允許傾斜角：α=15
擴(kuò)力比：i=3.14
所以活塞桿的最大拉力為：
F=22521.6/3.14=7172.5N
計(jì)算驅(qū)動(dòng)氣缸直徑：
F=·p=7172.5
式中：p——壓縮空氣單位壓力，取p=0.4MPa
所以 D=151㎜
按標(biāo)準(zhǔn)，取氣缸直徑D=150㎜.此時(shí)，當(dāng)壓縮空氣壓力p=0.4MPa時(shí)，驅(qū)動(dòng)氣缸的拉力 F=7068N,則鉸鏈機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)i可降至：
i=3.19
此時(shí)，臂的最小允許傾角在20°到25°之間，取放大倍數(shù)為3.41。
所以實(shí)際的夾緊力應(yīng)為：
P=7068×3.41=24101.9N
這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需的22521.6N的夾緊力，因此工作是可靠的。
4.3.4 定位誤差分析
由于槽的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的花鍵心軸的制造精度和安裝精度。
4.3.5 夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)零件的定位方案、加工方法、生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，通過擰緊夾緊螺母7使工件夾緊，有效提高了工作效率。手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算[5]。
4.3.6 對(duì)刀裝置
采用直角對(duì)刀塊對(duì)刀，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）
4.3.7 夾具與機(jī)床連接元件
夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。
4.3.8 夾具設(shè)計(jì)及操作說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。
夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。
結(jié)束語
通過對(duì)CA6140拔叉工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例。
本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。
在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減 少)，切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。
通過本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。
總的來說，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)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！
致 謝
首先，我要感謝我的指導(dǎo)教師吳晟老師和王栓虎老師。他們平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開題報(bào)告到查閱資料、設(shè)計(jì)草案的確定和修改、中期檢查、后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的知道。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但是老師們?nèi)匀患?xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，有了你們的幫助，解決了許多的困難，共同的努力下完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)有了更好的鞏固，加深了理解。現(xiàn)在還是初步階段，今后還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐。
再次對(duì)吳晟老師和王栓虎老師致以誠摯和衷心的感謝！
最后感謝學(xué)院對(duì)我的大力栽培！
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 任殿閣，張佩勤.設(shè)計(jì)手