蝸輪箱工藝與鏜孔夾具設計
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四川職業(yè)技術學院
Sichuan Vocational and Technical College
畢業(yè)設計（論文）
題 目
蝸輪箱體加工工藝及夾具設計
所屬系部
機械工程系
所屬專業(yè)
機械設計與制造
所屬班級
學 號
學生姓名
指導教師
起訖日期
2012.09—2013.04
四川職業(yè)技術學院教務處制
摘 要
二十一世紀的制造業(yè)面臨著顧客需求驅動、不可預測、快速多變和來自全球不斷增加的市場競爭，而且競爭不斷加劇。市場的不斷變化要求制造系統(tǒng)加工的產品品種能夠快速變換以滿足市場需求。近來的制造業(yè)發(fā)展表明，夾具能比較好的滿足上述要求并符合我國國情。作為制造系統(tǒng)重要組成部分的夾具設計部分，制造系統(tǒng)對其提出了新的要求。夾具在機械加工起著重要的作用，它直接影響著機械加工的質量，生產效率和成本，因此夾具設計是機械工藝準備和施工中的一項重要工作。
本文主要對蝸輪箱體夾具進行設計，通過本次設計鞏固大學所學的基礎知識，并為以后走上工作崗位更好的工作打下堅實的技術。
本設計是基于蝸輪箱體零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。蝸輪箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。
關鍵詞：蝸輪箱體類零件；工藝；夾具；
ABSTRACT
In twenty-first Century, the manufacturing industry is faced with customer demand driven, unpredictable, rapid and diverse market competition, and competition is growing. The changing requirements of the market to meet the needs of the market. Recent development of the manufacturing industry shows that the fixture can meet the requirements of the above requirements and meet the national conditions of our country. As an important part of the manufacturing system, the design of fixture is presented. Fixture in machining plays an important role, which directly affects the machining quality, efficiency and cost of production, so the fixture design is an important work of mechanical process preparation and construction.
In this paper, the design of the worm gear box fixture design, through the design of the university to consolidate the basic knowledge of the University, and to work for the future to better work to lay a solid technology.
This design is based on the machining process of the worm gear box parts and some special fixture design. The main machining surface of the worm gear box parts is the plane and the hole.
Key words: box type parts process; fixture;
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
第1章 緒論 1
1.1 機械加工工藝概述 1
1.2機械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機床夾具的功能 2
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 3
1.5.1機床夾具的現狀 3
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向 3
第2章 加工工藝規(guī)程設計 5
2.1 零件的分析 5
2.1.1 零件的作用 5
2.2 蝸輪箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施 5
2.2.1 孔和平面的加工順序 5
2.2.2 孔系加工方案選擇 6
2.3 蝸輪箱體加工定位基準的選擇 6
2.3.1 粗基準的選擇 6
2.3.2 精基準的選擇 7
2.4 蝸輪箱體加工主要工序安排 7
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）[3] 12
2.7 時間定額計算及生產安排 23
第3章 鏜孔夾具設計 28
3.1 研究原始質料 28
3.2 定位、夾緊方案的選擇 28
3.3切削力及夾緊力的計算 28
3.4 誤差分析與計算 30
3.5 零、部件的設計與選用 31
3.5.1定位銷選用 31
3.5.2夾緊裝置的選用 31
3.6 夾具設計及操作的簡要說明 31
總結 32
參 考 文 獻 33
致 謝 34
第1章 緒論
1.1 機械加工工藝概述
機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。
機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。
技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機械加工工藝流程
機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產綱領，確定生產類型。
2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。
1.3夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.5機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機床夾具的現狀
國際生產研究協會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
6）提高機床夾具的標準化程度。
1.5.2現代機床夾具的發(fā)展方向
現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。
精密化
隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標準化
機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
32
第2章 加工工藝規(guī)程設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是蝸輪箱體。蝸輪箱體的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證部件與發(fā)動機正確安裝。因此蝸輪箱體零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。主要是實現變速，改變汽車的運動速度。蝸輪箱體零件的頂面用以安裝蓋，前后端面支承孔、用以安裝傳動軸，實現其變速功能。
2.1.2 零件的工藝分析
由蝸輪箱體零件圖可知。蝸輪箱體是一個簿壁殼體零件，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分析如下：
（1）以頂面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：頂面的銑削加工；螺孔加工其中頂面有表面粗糙度要求為，
（2）以、的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：前后端面；螺孔的孔。
（3）以底面為主要加工平面的加工面。
2.2 蝸輪箱體加工的主要問題和工藝過程設計所應采取的相應措施
由以上分析可知。該蝸輪箱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，對于蝸輪箱體來說，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系。
由于的生產量很大。怎樣滿足生產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
蝸輪箱體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工蝸輪箱體上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。蝸輪箱體的加工自然應遵循這個原則。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，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。
蝸輪箱體零件的加工工藝應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
蝸輪箱體孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。
根據蝸輪箱體零件圖所示的蝸輪箱體的精度要求和生產率要求，當前應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
在大批量生產中，蝸輪箱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計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、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）用坐標法鏜孔
在現代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現大批量、多品種以及產品更新換代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。
用坐標法鏜孔，需要將蝸輪箱體孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。
2.3 蝸輪箱體加工定位基準的選擇
2.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入蝸輪箱體的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以蝸輪箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
2.3.2 精基準的選擇
從保證蝸輪箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證蝸輪箱體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從蝸輪箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是蝸輪箱體的裝配基準，但因為它與蝸輪箱體的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.4 蝸輪箱體加工主要工序安排
對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。蝸輪箱體加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。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蝸輪箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應當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，也應該在粗加工階段完成。對于蝸輪箱體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產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。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
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。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據以上分析過程，現將蝸輪箱體加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4. 鉆4XΦ13.5、4XΦ24孔
5.銑前面
6．銑削后面
7．銑削左面
8．銑削右面
9．銑削頂面
10.粗鏜，半精鏜Φ74孔
11.粗鏜半精鏜Φ132孔
12.精鏜直徑128孔
13精鏜直徑60孔
14.鉆頂面各孔，并攻絲
15.鉆前面各孔并攻絲
16鉆后面各孔并攻絲
17.鉆左面各孔并攻絲
18.鉆右面各孔并攻絲
19終檢
20清洗入庫
工藝路線二：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4. 鉆4XΦ13.5、4XΦ24孔
5.銑前面
6．銑削后面
7．銑削左面
8．銑削右面
9．銑削頂面
10.粗鏜，半精鏜Φ74孔
11.粗鏜半精鏜Φ132孔
12.精鏜直徑128孔
13精鏜直徑60孔
14.鉆頂面各孔，并攻絲
15.鉆前面各孔并攻絲
16鉆后面各孔并攻絲
17.鉆左面各孔并攻絲
18.鉆右面各孔并攻絲
19終檢
20清洗入庫
工藝路線三：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4.銑前面
5．銑削后面
6．銑削左面
7．銑削右面
8．銑削頂面
9.粗鏜，半精鏜Φ74孔
10.粗鏜半精鏜Φ132孔
11.精鏜直徑128孔
12精鏜直徑60孔
13 鉆4XΦ13.5、4XΦ24孔
14.鉆頂面各孔，并攻絲
15.鉆前面各孔并攻絲
16鉆后面各孔并攻絲
17.鉆左面各孔并攻絲
18.鉆右面各孔并攻絲
19終檢
20清洗入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現仍有問題，
方案二把底面的鉆孔工序調整到后面了，這樣導致銑削加工定位基準不足，特別鏜孔工序。
方案三：先鏜孔后加工各面，這是極其不合理的。鏜孔缺少很多基準參考的。鏜孔無法保證與孔端面有垂直關系。
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：
工藝路線一：
1.鑄造
2.時效處理
3.粗銑底面
4. 鉆4XΦ13.5、4XΦ24孔
5.銑前面
6．銑削后面
7．銑削左面
8．銑削右面
9．銑削頂面
10.粗鏜，半精鏜Φ74孔
11.粗鏜半精鏜Φ132孔
12.精鏜直徑128孔
13精鏜直徑60孔
14.鉆頂面各孔，并攻絲
15.鉆前面各孔并攻絲
16鉆后面各孔并攻絲
17.鉆左面各孔并攻絲
18.鉆右面各孔并攻絲
19終檢
20清洗入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“蝸輪箱體”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。
（1）頂面的加工余量。
根據工序要求，頂面加工分粗、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）4-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。
根據工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、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，現取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據《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。
（5）前后端面上16螺孔，毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71，現確定螺孔加工余量為：
16螺孔
鉆孔：
攻絲：
3螺孔
鉆孔：
攻絲：
根據工序要求，前后端面支承孔的加工分為粗鏜、精鏜兩個工序完成，各工序余量如下：
粗鏜：孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
精鏜：孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
孔，參照《機械加工工藝手冊》表2.3.48,其余量值為；
由工序要求可知，凸臺只需進行粗銑加工。其工序余量如下：
參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其余量規(guī)定為，現取其為。
（8）兩側面螺孔加工余量
毛坯為實心，不沖孔。參照《機械加工工藝手冊》表2.3.71,現確定螺孔加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）[3]
工序1：粗、精銑底面
機床：雙立軸圓工作臺銑床X701
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數[10]
（1）粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《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
走刀次數為1
機動時間：
（2）精銑
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
走刀次數為1
機動時間：
本工序機動時間
工序2：鉆底面孔、鉸定位孔
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀
（1）鉆底面M10.6H
切削深度：
進給量：根據《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：
走刀次數為1
機動時間：
（2）定位孔的鉆、擴、鉸
鉆定位孔
切削深度：
進給量：根據《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：
走刀次數為1
機動時間：
擴定位孔
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.52，擴盲孔取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.53，取
機床主軸轉速：，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：
走刀次數為1
機動時間：
鉸定位孔
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.58，取
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.60，取
機床主軸轉速：，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：
走刀次數為1
機動時間：
定位孔加工機動時間：
因為定位孔加工時間鉆頂面螺孔加工時間
本工序機動時間
工序3：粗銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《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
走刀次數為1
機動時間：
工序4：粗銑左兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀YG8，硬質合金立銑刀YT15
（1）粗銑兩側面
銑刀直徑，齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《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
走刀次數為1
機動時間：
工序5：粗鏜前后端面支承孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）粗鏜孔
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》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《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，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：
機動時間：
（2）粗鏜 孔
切削深度：
進給量：根據《機械加工工藝手冊》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《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，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：
機動時間：
工序7：半精銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
由工序5可知：
走刀次數為1
機動時間：
（2）鉆M10X6H螺孔
切削深度：
進給量：根據《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：
走刀次數為1
機動時間：
工序10：鉆兩側面孔（M8X6H螺孔）
機床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：
進給量：根據《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：
走刀次數為1
機動時間：
工序11：精鏜前后端面支承孔
機床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）精鏜孔
切削深度：
進給量：根據切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，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：
機動時間：
（2）精鏜 孔
切削深度：
進給量：根據切削深度，再參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66。因此確定進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.66，取
機床主軸轉速：，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：
切削深度：機動時：
工序13：前后端面螺孔攻絲
機床：組合攻絲機
刀具：釩鋼機動絲錐
（1）、M10X6H螺孔攻絲
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
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：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： （盲孔）
機動時間：
工序14：兩面上螺孔攻絲
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
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
由工序4可知：
走刀次數為1
機動時間：
工序15：頂面螺孔攻絲
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
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
由工序2可知：
走刀次數為1
機動時間：
工序17：精銑兩側面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀YG8 ，齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
刀具切入長度：精銑時
由工序3可知：
走刀次數為1
機動時間：
工序18：精銑前后端面
機床：組合銑床
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
銑削深度：
每齒進給量：根據《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
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
刀具切入長度：精銑時
由工序5可知：
走刀次數為1
機動時間：
2.7 時間定額計算及生產安排
根據設計任務要求，該的年產量為大批量。一年以240個工作日計算，每天的產量應不低于417件。設每天的產量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產時間應不大于1.14min。
參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產時）
因此在大批量生產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、精銑頂面
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序2：鉆頂面孔、鉸定位孔
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《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要求。
工序3：粗銑兩側面及凸臺
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《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要求。
工序4：鉆兩側面孔
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《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要求。
工序5：粗銑前后端面
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《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要求。
工序6：半精銑前后端面
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《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要求。
工序9：粗鏜前后端面支承孔
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.39，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序12：前后端面螺紋孔攻絲
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要求。
工序14：精銑前后端面
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序15：精銑兩側面
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。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據《機械加工工藝手冊》表2.5.48，
單間時間定額：
因此應布置兩臺機床同時完成本工序的加工。當布置兩臺機床時，
即能滿足生產要求
工序17：頂面螺紋孔攻絲
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要求。
第3章 鏜孔夾具設計
3.1 研究原始質料
利用本夾具主要用來加工孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
3.2 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。
3.3切削力及夾緊力的計算
鏜刀材料：（硬質合金鏜刀）
刀具的幾何參數：
由參考文獻[5]查表可得：
圓周切削分力公式：
式中
查[5]表得： 查[5]表 取
由表可得參數：
即：
同理：徑向切削分力公式 ：
式中參數：
即：
軸向切削分力公式 ：
式中參數：
即：
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可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
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：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖4.1 移動壓板受力簡圖
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，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和個定位銷定位，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：
⑴ 定位誤差：
當短圓柱銷以任意邊接觸時
當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：當短圓柱銷以任意邊接觸時
⑵ 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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 零、部件的設計與選用
3.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和擋銷來定位，其參數如下：
表4.1 定位銷參數
3.5.2夾緊裝置的選用
該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如下表：
表4.3 移動壓板參數
公稱直徑
L
6
45
20
8
9
6.6
7
M6
5
3.6 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，該工件不但可以采用心軸夾緊、定位，還可設計圓環(huán)套來夾緊，但由于心軸的夾緊有可能破壞其定位，不選用該方式，而設計圓環(huán)套不易裝、取工件，也不選用，為提高生產率，經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）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。
總結
本次設計從零件的毛坯生產到最終成品，中間經過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在本次設計中已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒有能提出多中方案進行分析比較，有所不足。
參 考 文 獻
[1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1．
[2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1．
[3] 上海市金屬切削技術協會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002．
[4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000．
[5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10．
[6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4
[7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5．
[8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊[M] ．安徽文化音像出版社，2003．
[9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000．
[10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術出版社，2007
[12] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上海科學技術出版社，2002．8．
致 謝
在畢業(yè)設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設計就會做得很困難。
這次畢業(yè)設計是在老師悉心指導下完成的。XX老師以其淵博的學識、嚴謹的治學風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，XX老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。
在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，在即將完成畢業(yè)設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！
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