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CA1340杠桿夾具設計
目 錄
序言 ……………………………………………………………… 2
一、零件的分析 ………………………………………………… 3
（一）零件的作用 …………………………………………… 3
（二）零件的分析 …………………………………………… 3
二、工藝規(guī)程設計 ………………………………………………… 4
（一）確定毛坯的制造形式 …………………………………… 4
（二）基面的選擇 …………………………………………… 4
（三）制定工藝路線 ………………………………………… 5
（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ……… 8
（五）確定切削用量及基本時 ………………………………… 11
三、夾具設計 …………………………………………………… 25
（一）問題的提出 …………………………………………… 25
（二）夾具設計 ……………………………………………… 25
四、參考文獻 ……………………………………………………… 26
序言
機械制造工藝學課程設計是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，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們大學生活中占有重要的地位。
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，為今后參加祖國的建設打下一個良好的基礎。
由于能所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目所給的零件是CA1340自動車床上的杠桿（見附圖），它位于自動車床的自動機構中，與靈活器配合使用，起制動的作用。
（二）零件的工藝分析
杠桿共有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現分述如下：
1、以Φ6H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個Φ6H7mm的孔，粗糙度為Ra1.6；尺寸為20mm且與兩個孔Φ6H7mm相垂直的四個平面，粗糙度為Ra6.3。其中，主要加工表面為兩個Φ6H7mm的孔。
2、以Φ20H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：一個Φ20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；兩個與Φ20H7mm孔垂直的平面，粗糙度為Ra3.2；一個中心軸線與Φ20H7mm孔中心軸線平行且相距8mm的圓弧油槽；還有一個與Φ20H7mm孔垂直的油孔Φ4mm，并锪沉頭孔。其中，Φ20H7mm孔及兩端面為主要加工面。
3、以Φ8H7mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個Φ8H7mm的孔，Ra1.6；一個槽和一個M4mm的螺紋孔。其中，主要加工表面為Φ8H7mm孔。
這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：
（1）Φ6H7mm孔與Φ20H7mm孔具有平行度，公差為0.06mm。
（2）Φ8H7mm孔與Φ6H7mm孔具有平行度，公差為0.08mm。
由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們?yōu)榫珳始庸て渌砻?，并且可以保證加工面之間的位置精度要求。另外，該零件結構簡單，工藝性好。
二 、工藝規(guī)程設計
（一）確定毛坯的制造形式
零件的材料為球墨鑄鐵QT45-5?？紤]到零件結構簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經常承受交變載荷，因此，應該選用鑄件。由于零件年產量為4000件，以達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用機械造型中的金屬模鑄造。這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。
（二）基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。
（1）粗基準的選擇。按照有關粗基準原則，應以Φ32mm外圓柱面為粗基準面（兩個短V形塊定位），限制4個自由度，用不加工面（擋銷定位，見夾具裝配圖）限制一個移動的自由度，再用Φ8H7mm孔的外圓面（支撐釘定位）限定一個轉動的自由度，達到完全定位。
（2）精基準的選擇。精基準選擇的原則有：基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、互為基準原則和自為基準原則。在選擇時，主要應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）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應該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。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工作集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。
1、工藝路線方案一
1 銑端面 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔的兩端面
2 擴孔 擴Φ20H7mm孔
3 插油槽 插R3mm圓弧油槽
4 鉸孔，锪倒角 粗鉸、精鉸Φ20H7mm孔，锪Φ20H7mm孔兩端倒角
5 銑端面 粗銑、半精銑Φ6H7mm孔的四個端面
6 鉆、鉸孔 鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm兩孔
7 鉆、鉸孔 鉆、粗鉸、精鉸Φ8H7mm兩孔
8 鉆孔、锪沉頭孔 鉆Φ4油孔、锪Φ8圓錐沉頭孔
9 鉆孔、攻螺紋 鉆M4螺紋底孔、攻M4螺紋孔
10 銑槽 粗銑、半精銑槽
11 去毛刺 去毛刺
12 清洗 清洗
13 終檢 終檢2、工藝方案二
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。
工序2 粗銑、半精銑、精銑Φ6H7mm孔的四個端面及Φ20H7mm孔的B端面。
工序3 鉆R3mm圓弧油槽。
工序4 同時鉆Φ6H7mm，Φ8H7mm兩孔和擴Φ20H7mm孔。
工序5 粗鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序6 精鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。
工序7 锪Φ20H7mm孔兩端倒角。
工序8 鉆Φ4mm油孔，锪Φ8mm沉頭孔。
工序9 鉆M4mm螺紋底孔。
工序10 攻M4mm螺紋孔。
工序11 粗銑、精銑槽。
工序12 終檢。
3、工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一與方案二在1~2兩道工序相同，只是方案一先加工油槽，然后用它可以限制一個轉動的自由度。另外，精鉸孔置于最后加工。而方案二卻不同，精鉸孔置于粗鉸孔之后，可以用它作為精準來加工其它表面，提高精度要求，但從兩方案比較可以看出，它們在位置精度上的要求仍不易保證，并且在一道工序中同時鉆幾個孔，只能選用專門設計的組合機床（但在成批生產時，在能保證加工精度的情況下，應盡量不選用專用組合機床）加工，這樣便增加了加工設備的要求，經濟花費會相應提高，因此，綜合以上兩個方案及零件的技術要求，可以先加工Φ20H7mm孔的兩端面，以它為精基準面，Φ32mm外圓面及R10mm圓弧面輔助定位來插R3mm的圓弧油槽（精度要求可以不考慮），擴、鉸Φ20H7mm的孔，然后再以Φ20H7mm孔端面及其孔為精基準面，R10mm圓弧面輔助定位來加工Φ6H7mm，Φ8H7mm孔及部分端面和槽，這樣基準重合與統(tǒng)一，不僅可以保證尺寸精度，還可以保證位置精度。而油孔及螺紋孔，它們的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以Φ20H7mm孔端面及其孔與Φ6H7(Φ8H7)mm孔定位。由于加工過程中夾緊也比較方便，于是，最后的加工路線確定如下：
1 銑端面 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔的兩端面
2 擴孔 擴Φ20H7mm孔
3 插油槽 插R3mm圓弧油槽
4 鉸孔，锪倒角 粗鉸、精鉸Φ20H7mm孔，锪Φ20H7mm孔兩端倒角
5 銑端面 粗銑、半精銑Φ6H7mm孔的四個端面
6 鉆、鉸孔 鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm兩孔
7 鉆、鉸孔 鉆、粗鉸、精鉸Φ8H7mm兩孔
8 鉆孔、锪沉頭孔 鉆Φ4油孔、锪Φ8圓錐沉頭孔
9 鉆孔、攻螺紋 鉆M4螺紋底孔、攻M4螺紋孔
10 銑槽 粗銑、半精銑槽
11 去毛刺 去毛刺
12 清洗 清洗
13 終檢 終檢
(四) 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“C1340半自動車床杠桿”零件材料為QT45-5,生產類型為大批生產,采用機器造型,金屬模鑄造毛坯.
根據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.φ20孔外端面的加工余量(加工余量的計算成本長度為)
加工余量計算表如下:
工序
加工尺寸及公差
鑄件毛坯
(φ20二端面尺寸)
粗銑二端面
半精銑床兩端面
精銑床兩端面
加工前尺寸
最大
91
83
81
最小
87
82.4
80.81
加工后尺寸
最大
91
83
81
80
最小
87
82.7
80.81
79.8
加工余量（單邊）
4.5
最大
4.15
1.09
0.6
最小
2
0.7
0.41
加工公差（單邊）
-0.312
-0.1912
-0.212
(1)按照《金屬機械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=4.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±1。
（2）精銑余量：單邊為0.5,精銑偏差即零件偏差.
(3)半精銑余量:單邊為Z=1mm，（見《簡明機械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，所以本工序加工偏差為（入體方向）
（4）粗銑加工余量：分兩次走刀，單邊加工余量為Z=3mm, （《簡明機械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT12，所以加工偏差為（入體方向）
2.φ6二孔外端面的加工余量
(1) 按照《金屬機械加工工藝人員手冊》表12-2，取毛坯的單邊加工余量Z=3.5mm,鑄件尺寸精度等級為5，固偏差為±0.5。
(2)半精銑加工余量:單邊為Z=0.7mm見《簡明機械加工工藝手冊》表1-22），加工精度等級為IT11，即本工序加工偏差為
（3）粗銑加工余量： 單邊為=3.5-0.7=2.8mm,分兩次走刀，固每次加工余量為Z=/2=1.4mm,加工精度等級為IT12，所以加工偏差為
加工余量計算表（零件尺寸）
工序 加工余量（單邊） 工序尺寸
半精銑 0.7mm mm
粗銑（兩次） 2.8mm mm
毛坯 3.5mm mm
3. φ6二孔加工余量，兩內孔精度要求為IT7級，參照《金屬機械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ5.8mm
粗鉸： φ5.95mm Z=0.15mm
精鉸： φmm Z=0.05mm
4. φ8孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
鉆孔： φ7.8mm
粗鉸： φ7.96mm Z=0.16mm
精鉸： φmm Z=0.04mm
5. φ20孔的加工余量，孔的精度要求為IT7，《金屬機械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
毛坯孔： φ18mm
擴孔： φ19.8mm Z=1.8mm
粗鉸： φ19.94mm Z=0.14mm
精鉸： φmm Z=0.05mm
6. 槽的加工余量，參照《金屬機械加工工藝人員手冊》表13-14，確定工序尺寸及余量為
粗銑 ： 6mm
半精銑 8mm Z=2mm
(5) 確定切削用量及基本時
工序1 粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔的兩端面
。
1．粗銑Φ20H7mm孔的兩端面
零件材料為球墨鑄鐵QT45-5，故可用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀。查《簡明機械加工工藝手冊》（簡稱簡明手冊）表11-21和表12-22，取銑刀直徑d=125mm，粗齒，z=20齒。
由于粗銑加工單邊余量為3mm，小于5mm，故銑削寬度=3mm。
查《機械加工工藝人員手冊》（簡稱工藝手冊）表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.1 mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=96（r/min）
根據機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉速=100r/min,則實際切削速度
=πd/1000=39.27（r/min）
當=100r/min時，刀具每分鐘進給量應為
= Z=0.1×20×100=200(mm/min)
查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量
= /Z=0.1025(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=1.7mm,超出長度L2=3 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機動工時為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（32＋1.7＋3）/205=0.18(min)
2 半精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量1mm，經查手冊，只需一次半精銑，故銑削寬度=1mm
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.08mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000u/πd=114.6(r/min)
根據機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉速=125r/min,則實際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當=125r/min時,工作合每分鐘進給量為
=fz=1=0.08×20×125=200(mm/min)
查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=205 mm/min,則實際進給量為
f= /z=205/(20×125)=0.082(mm/z)
切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機動工時
= （L0＋L1＋L2）/=（32+1.7+3）/205=0.18(min)
3.精銑φ20H7mm孔的端面
選用高速鋼直齒三面刃圓盤銑刀，細齒，d=125mm,z=20齒。
由于加工余量為0.5mm，只需一次精銑，故銑削寬度=0.5mm。
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77，取切削速度U=54m/min,則
=1000U/πd=137(r/min)
按機床使用說明書，取主軸轉速=125r/min,則實際切削速度
Uc=πd/1000=49(m/min)
當=125r/min時，刀具每分鐘進給量為
=fz=0.06×20×125=150(mm/min)
查機床說明書，取實際進給速度為=166 mm/min,則進給量為
f= / z=166/(20×125)=0.066(mm/z)
切削工時：由工步1可知，刀具行程為L0＋L1＋L2，則機動工時
= （L0＋L1＋L2）/=0.22(min)
工序2 擴孔 擴Φ20H7mm孔
⑵ 擴孔
刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～31選擇硬質合金錐柄麻花擴孔鉆頭。
片型號：E403
因鉆孔時先采取的是先鉆到孔再擴到，所以，
切削深度：
進給量：根據參考文獻[3]表2.4～52，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～53，取。
機床主軸轉速：
按照參考文獻[3]表3.1～31，取
所以實際切削速度：
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度有：
刀具切出長度： ，取
走刀次數為1
機動時間：
工序3：插R3mm圓弧油槽
機床：插床B5020。
刀具：查參考文獻[9]表1.3-1，選擇插刀類型為矩形花鍵插刀第三型號，該刀具特點：插削長度大于30mm，同時加工齒數不小于5。材料：W18Cr4V做插刀材料，柄部采用40Cr材料（具體刀具設計見插刀設計）。
插削過程中，刀具進給方向和插削方向一致，插刀各齒齒升量詳見插刀設計，插削的進給量即為單面的齒升量。查參考文獻[5]表2.4-118和2.4-119，確定插削速度=0.116~0.08，取。
插削工件長度：；
插刀長度：（見插刀設計）；
插刀切出長度=5~10mm，取。
走刀次數一次。
根據以上數據代入公式（計算公式由參考文獻[5]表2.5-20獲得），得機動時間
工序4: 4 鉸孔，锪倒角 粗鉸、精鉸Φ20H7mm孔，锪Φ20H7mm孔兩端倒角
1.選用硬質合金鉸刀,d=19.94mm。
單邊切削深度a=Z/2=0.14/2=0.07mm。
查《工藝手冊》表14-60，f=1∽2mm/r，按機床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=45m/min,則
n=1000u/πd=1000×45/(π×19.94)=718(r/min)
按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×19.94×680/1000=42.60(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.10mm,L2=22mm,則粗鉸Φ19.94mm孔的機動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.10+22)/(1×680)=0.152(min)
2.精鉸Φ20H7mm的孔，選用硬質合金鉸刀,d=20H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.06/2=0.03mm。
查《工藝手冊》表14-60，，按機床使用說明書取f=1mm/r.
查《工藝手冊》表14-60，取U=60m/min,則
n=1000u/πd=1000×60/(π×20)=954.9(r/min)
按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×20×960/1000=60.3(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.05mm,L2=22mm,則精鉸Φ20H7mm孔的機動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(80+1.05+22)/(1.0×960)=0.107(min)
3.锪Φ20H7mm孔兩端倒角1×45°,選用Z5125立式鉆床，90°錐面锪鉆,d=25mm。
查《工藝手冊》表14-48，f=0.10∽0.15mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r.
為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉速與鉸孔相同，即n=960r/min。
工序5： 粗銑，半精銑，精銑Φ6H7mm孔的四個端面。選用機床：Ｘ61W萬能升降臺銑床。
1．粗銑Φ6H7mm孔的四個端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=6，粗齒。
由于粗銑加工單邊余量為2.8mm，小于5mm，故銑削寬度=2.8mm
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.08~0.12mm/z, 取=0.08 mm/齒。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=0.75m/s=45m/min,則
=1000u/dπ=1000×45/(40×π)=358.1（r/min）
根據機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉速=380r/min,則實際切削速度
=πd/1000=47.75（r/min）
當=380 r/min時，刀具每分鐘進給量應為
= Z=0.08π6×380=182.4(mm/min)
查機床使用說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量
= /Z=205/（6×380）=0.09(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個端面的機動工時為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/205=0.64(min)
2．半精銑Φ6H7mm孔的四個端面
查《簡明手冊》表11-21和表12-22，選用硬質合金圓柱銑刀，取銑刀直徑d=40mm，Z=8，細齒。
由于半精銑加工單邊余量為0.7mm，故銑削寬度=0.7mm
查《工藝手冊》表11-69可知，f =1.0~1.6mm/r, 取f=1.0mm/r。
查《簡明手冊》表11-28,U=0.75∽1.5m/s，取u=1m/s=60m/min,則
=1000u/dπ=1000×60/(40×π)=477.46（r/min）
根據機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉速=490r/min,則實際切削速度
=πd/1000=61.58（r/min）
當=490r/min時，刀具每分鐘進給量應為
= f=1.0×380=490(mm/min)
查機床使用說明書，取實際進給速度=510mm/min,則實際進給量
f= /=510/490=1.04(mm/r)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=10.5mm,超出長度L2=2mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則粗銑四個端面的機動工時為
Tm= 4（L0＋L1＋L2）/= 4×（20＋10.5＋2）/510=0.26(min)
工序5：鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm兩孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ5.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=5.8mm。
單邊切削深度a=d/2=5.8/2=2.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.18∽0.22mm/r,按機床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×5.8)=658.6(r/min)
按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×5.8×680/1000=12.39(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ5.8mm兩孔的機動工時為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(12+2.4+1.0)/(0.22×680)=0.21(min)
2.粗鉸Φ5.95mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=5.95mm。
單邊切削深度a=z/2=0.15/2=0.075mm。
查《簡明手冊》，按機床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.173m/s=10.38m/min,則
n=1000u/πd=1000×10.38/(π×5.95)=555.3(r/min)
按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×5.95×545/1000=10.19(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.075mm,L2=11mm,則粗鉸Φ6H7mm兩孔的機動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.075+11)/(0.81×545)=0.11(min)
3.精鉸Φ6H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=6H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.05/2=0.025mm。
查《工藝手冊》，按機床使用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×6)=700(r/min)
按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×6×680/1000=12.8(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.025mm,L2=11mm,則精鉸Φ6H7mm兩孔的機動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(12+1.025+11)/(0.81×680)=0.087(min)
工序6、7: 鉆、粗鉸、精鉸Φ6H7mm及Φ8H7孔。選用Z5125立式鉆床。
1.鉆d=Φ7.8mm兩孔，選用高速鋼麻花鉆,d=7.8mm。
單邊切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.22∽0.26mm/r,按機床試用說明書取f=0.22mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×7.8)=489.7(r/min)
按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.8×545/1000=13.36(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=3.4mm,L2=1.0mm,則鉆Φ7.8mm兩孔的機動工時為：
T=2×(L+L1+L2)/f n=2×(11+3.4+1.0)/(0.22×545)=0.27(min)
2.粗鉸Φ7.96mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=7.96mm。
單邊切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm。
查《簡明手冊》，按機床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.22m/s=13.2m/min,則
n=1000u/πd=1000×13.2/(π×7.96)=527.85(r/min)
按機床使用說明書取n=545r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×7.96×545/1000=13.63(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.08mm,L2=11mm,則粗鉸Φ8H7mm兩孔的機動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.08+11)/(0.81×545)=0.105(min)
3.精鉸Φ8H7mm的兩孔，選用高速鋼鉸刀,d=8H7mm。
單邊切削深度a=z/2=0.04/2=0.02mm。
查《簡明手冊》，按機床試用說明書取f=0.81mm/r.
查《簡明手冊》表11-19，取U=0.278m/s=16.68m/min,則
n=1000u/πd=1000×16.68/(π×8)=663.68(r/min)
按機床使用說明書取n=680r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×8×680/1000=17.1(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=1.02mm,L2=11mm,則精鉸Φ8H7mm兩孔的機動工時為：
T=2(L+L1+L2)/f n=2×(11+1.02+11)/(0.81×680)=0.084(min)
工序8：鉆Φ4油孔、锪Φ8圓錐沉頭孔 。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆Φ4mm的油孔，選用高速鋼麻花鉆,d=4mm。
單邊切削深度a=d/2=4/2=2mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.2m/s=12m/min,則
n=1000u/πd=1000×12/(π×4)=954.9(r/min)
按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×960/1000=12.06(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ4mm孔的機動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.13×960)=0.08(min)
2.锪Φ8mm圓錐沉頭孔，選用錐面锪鉆,d=10mm。
查《工藝手冊》表14-48，f=0.10∽0.15mm/r,按機床試用說明書取f=0.13mm/r.
為了縮短輔助時間，取锪沉頭孔的主軸轉速與鉆孔相同，即n=960r/min。
工序9：鉆M4mm螺紋底孔，攻M4mm螺紋孔。選用Z5125立式鉆床與專用夾具。
1.鉆M4mm的螺紋底孔Φ3mm，選用高速鋼麻花鉆,d=3mm。
單邊切削深度a=d/2=3/2=1.5mm。
查《簡明手冊》表11-10，f=0.08∽0.13mm/r,按機床試用說明書取f=0.1mm/r.
查《簡明手冊》表11-12，取U=0.15m/s=9m/min,則
n=1000u/πd=1000×9/(π×3)=955(r/min)
按機床使用說明書取n=960r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×3×960/1000=9.05(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.0mm,則鉆Φ4mm孔的機動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(7+2+1.0)/(0.1×960)=0.09(min)
2.攻M4mm的螺紋底孔。
查《工藝手冊》表11-49，選用M4絲錐，螺距P=0.7mm，則進給量f=0.7mm/r。
查《工藝手冊》表11-94，取U=6.8m/min,則
n=1000u/πd=1000×6.8/(π×4)=541(r/min)
按機床使用說明書取n=490r/min,所以實際切削速度為：
U=πd n/1000=π×4×490/1000=6.16(m/min)
切削工時：查《工藝手冊》得L1=2mm,L2=1.4mm,則攻M4mm螺紋孔的機動工時為：
T=(L+L1+L2)/f n=(6+2+1.4)/(0.7×490)=0.055(min)
工序10： 粗銑，半精銑槽。選用機床：Ｘ61W萬能升降臺銑床。
1．粗銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為7mm，Z=20，粗齒。
查《工藝手冊》表11-69可知， =0.06~0.12mm/z, 取=0.08mm/齒。
查《工藝手冊》表14-77,取u=38m/min則：
=1000u/dπ=1000×38/（100×π）=120.9（r/min）
根據機床使用說明書，查表3.29，取主軸實際轉速=125r/min,則實際切削速度
=πd/1000=（π×100×125）/1000=39.27（r/min）
當=125r/min時，每分鐘進給量應為
= Z=0.08×20×125=200(mm/min)
查機床說明書，取實際進給速度=205mm/min,則實際進給量
= /Z=205/（20×125）=0.082(mm/Z)
切削工時：查《工藝手冊》表15-14，切入長度L1=37.4mm,超出長度L2=3.0 mm。于是行程長度為L0＋L1＋L2，則機動工時為
Tm= （L0＋L1＋L2）/=（22.88＋37.4＋3.0）/205=0.31(min)
2． 半精銑槽，選用高速鋼直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，Z=20，細齒。
精銑的單邊切削寬度a=0.5mm.
查《工藝手冊》表14-69，f=0.06∽0.12mm/齒,取f=0.06mm/z
查《工藝手冊》表14-77，取U=45m/min,則
=1000U/πd=1000×45/（π×100）=143(r/min)
根據機床使用說明書,查表3.29,取主軸轉速=125r/min,則實際切削速度
Uc=πd/1000=39(m/min)
當=125r/min時,工作合每分鐘進給量為
=fz=1=0.06×125×20=150(mm/min)
查機床使用說明書,取刀具實際進給速度為=166 mm/min,則實際進給量為
f= /z=166/(20×125)=0.0664(mm/z)
切削工時:由粗銑加工可知,刀具行程為L0＋L1＋L2，則機動工時
= L0＋L1＋L2/=（22.8+37.4+3.0）/166=0.39(min)
第2章 鉆φ6孔工序的夾具設計
2.1設計要求
為了提高勞動生產，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于Z5125型鉆床 。成批生產，任務為設計一鉆φ6孔。
本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
2.2夾具設計
2.2.1 定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
由零件圖可知：進行加工前，底面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案：選底面平面、和側面和心軸定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋壓塊來夾緊。
為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。
2.2.2 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 D=6mm
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K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得：
所以
根據工件受力切削力、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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：
安全系數K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點的選擇
a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。
b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數，FJ需=KFJ理。
c.校核夾緊機構的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質量和生產安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。
螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構的特點：
（1）結構簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，通過螺栓夾緊移動壓板，實現對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調整。通過松緊螺栓實現壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數由參考文獻[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機構， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
2.3定位誤差的分析
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。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
⑴定位誤差 ：
本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。見下圖。
式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）；
——工件圓孔直徑公差（mm）；
——心軸外圓直徑公差（mm）。
圖4.2 心軸垂直放置時定位分析圖
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.4鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
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（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
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
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
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
HT150
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT150
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
110
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
2.5 確定夾具體結構和總體結構
對夾具體的設計的基本要求
（1）應該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結構的方法和使用應該不錯
夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。
（4）應便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。
（5）安裝應牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。
2.6夾具設計及操作的簡要說明
夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，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，以消除內應力。
四、總結
本次課程設計使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設計師不是一件容易的事，這需要我們把學到的各門知識有機的聯系起來。經歷了此次課程設計，我明白了首先要從全局著手，否則會弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時才發(fā)現不合理于是又得從頭開始。這次設計課也鍛煉了我的查表的能力，因為整個設計過程幾乎是一個查表的過程，總之不查表就無設計可言，因此每天就得翻閱各種設計手冊，這為我將來的工作打下了基礎。天氣變得寒冷起來為了能趕的上進度所以每天要堅持工作，這在無形中鍛煉了我的吃苦精神?？傊@次課程設計使我受益匪淺。
五、參考文獻
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