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南 京 理 工 大 學
畢業(yè)設計說明書(論文)
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專 業(yè):
題 目:
手柄(C1318自動車床手柄) 工藝及夾具設計
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(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務)
評閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務)
年 月
畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要
本文是對手柄(C1318自動車床手柄)零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對手柄(C1318自動車床手柄)零件的兩道工序的加工設計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內(nèi)容是設計手柄(C1318自動車床手柄)鉆床夾具設計。
關(guān)鍵詞：手柄(C1318自動車床手柄)，加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要
Title Handle (C1318 automatic lathe handle) process and fixture design
Abstract
This article is for the bearing parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the bearing part two process designing special fixture.
Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design the bearing seat hole end milling fixture and cover mounting hole drilling fixture design.
Key Words: Bearing seat, processing technology, processing method, process documentation, fixture
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第5頁共36頁
目 次
第1章 序 言 6
第2章 手柄(C1318自動車床手柄)的加工工藝規(guī)程設計 7
2.1零件的分析 7
2.1.1零件的作用 7
2.1.2零件的工藝分析 7
2.2確定生產(chǎn)類型 8
2.3確定毛坯 9
2.3.1確定毛坯種類 9
2.3.2確定鑄造加工余量及形狀 9
2.3.3繪制鑄造零件圖 10
2.4工藝規(guī)程設計 10
2.4.1選擇定位基準 10
2.4.2 零件表面加工方法的選擇 11
2.4.3制定工藝路線 11
2.4.4選擇加工設備和工藝設備 14
2.4.5機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 14
2.5確定切削用量及基本工時 15
2.6本章小結(jié) 21
第3章 鉆φ16孔夾具設計 23
3.1 夾具的設計 23
3.1.1 定位分析 23
3.1.2 定位原理 23
3.1.3 定位元件的分析 24
3.1.4 夾緊元件的選擇 24
3.1.5定位誤差的分析 25
3.1.6切削力及夾緊力的計算 26
3.2 夾具設計及操作的簡要說明 28
第4章 銑?32上端面夾具設計 29
4.1 研究原始質(zhì)料 29
4.2 定位、夾緊方案的選擇 29
4.3切削力及夾緊力的計算 29
4.4 誤差分析與計算 32
4.5夾緊裝置的選用 33
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 33
4.7 夾具設計及操作的簡要說明 34
結(jié) 論 35
參考文獻 36
致謝 37
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第6頁共36頁
第1章 序 言
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。
機殼零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設計、機械工程材料等的基礎(chǔ)下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第21頁共36頁
第2章 手柄(C1318自動車床手柄)的加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目所給的零件是手柄(C1318自動車床手柄)。,手柄(C1318自動車床手柄)的概念就是集合體,以便于應用,這樣的好處是可以有更好的配合,更方便的使用,減少了使用廠家的成本.至于形狀,多種多樣,可以安裝在其中.
2.1.2零件的工藝分析
圖1.1 手柄(C1318自動車床手柄)零件圖
零件的材料為HT200，鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是手柄(C1318自動車床手柄)需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
經(jīng)分析，原圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。Φ16的孔精度要求較高，公差等級為IT7， 并且和總長和中間手柄都有位置要求，其軸向設計基準是Φ16孔的下表面。M16螺紋孔要求和中間手柄在同軸上，所以加工時應利用Φ16孔制作專用夾具，保證其加工面在同軸向上。其余小孔尺寸容易保證，加工方便?？傮w來看，這個零件的工藝性良好。
2.2確定生產(chǎn)類型
已知此手柄(C1318自動車床手柄)零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.3確定毛坯
2.3.1確定毛坯種類
零件材料為HT200?？紤]零件零件結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)任務書，故選擇鑄造毛坯。毛坯類型：鑄件，由于零件生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，零件較為復雜，而鑄造生產(chǎn)成本低，設備簡單，故選擇毛坯類型為鑄件。鑄造類型：砂型手工造型
2.3.2確定鑄造加工余量及形狀
查《機械零件切削加工工藝與技術(shù)標準實用手冊》172頁表1-4-7
《機械加工實用手冊》P242，表5.2.2，砂型手工造型加工余量等級：IT11-IT13，選擇加工余量等級IT12；加工余量等級：H ；表5.2.1，孔和端面尺寸均小于100mm，加工余量數(shù)值為：3.0-4.0mm；長度為167mm的加工余量為3.5-4.5mm；
M16螺孔取螺距P為2則大徑為16mm，小徑為14mm。
表2-1 /mm
零件尺寸
單面加工余量
毛坯尺寸
根據(jù)
φ16H7
3及3
φ10
參考文獻 [1] ：表5.2.1
M16（14mm）
3及3
φ8
24
3及3
30
167
3
170
25
3及3
31
確定毛坯尺寸公差
表2-2 /mm
毛坯尺寸
公差
偏差
φ10
4.4
±2.2
φ8
4.4
±2.2
30
5.0
±2.5
170
8
±4
31
5.0
±2.5
2.3.3繪制鑄造零件圖
圖2.1 零件毛坯圖
2.4工藝規(guī)程設計
2.4.1選擇定位基準
a.粗基準：以φ32外圓作為粗基準，加工φ16H7孔，可保證壁厚均勻，減小偏心。同時銑φ16H7的兩端面，保證端面對φ16H7孔中心線的垂直度。
b.精基準：主要考慮基準重合問題。選擇φ16H7孔的軸心線作為精基準，加工右端面(M16端面)。
2.4.2 零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有內(nèi)孔，端面，小孔，螺紋孔等，材料為HT200。以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。
a. φ16H7孔 公差為IT7，表面粗糙度為Ra 3.2μm，需進行鉆、半精鏜、精鏜。
b. 尺寸24mm的兩端面，為未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra 3.2μm，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級選IT7，需進行粗銑、半粗銑、精銑。
c. 螺紋孔M16的端面，為未注公差尺寸，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級選IT7，表面粗糙度為Ra 3.2μm，需進行粗銑、半粗銑、精銑。
d. M16螺紋孔，為未注公差尺寸，根據(jù)GB197-1981規(guī)定其頂徑公差等級選IT7，基本偏差為G(+0.038、0)，底孔需進行鉆、半精鏜、精鏜，最后在螺孔加工機床加工螺紋。
e. 工藝螺孔φ5，在螺孔加工機床上完成
f. 錐銷孔φ4配作，先鉆底孔，然后用錐鉸刀鉸成與錐銷尺寸相同的錐孔。
g. 中間手柄的加工表面，上下端面和側(cè)表面，粗糙度為Ra 3.2μm，需進行粗車和半精車。
h. 半徑為R20的面，表面粗糙度Ra6.3μm用銼刀挫光。
2.4.3制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,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。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
表2工序Ⅰ：以φ32孔外圓和下端面定位，在鏜床粗鏜φ16H7孔；
工序Ⅱ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床粗銑24mm上端面；粗銑167的右端面；粗銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅲ：以φ32孔外圓和下端面定位，在鏜床半精鏜φ16H7孔；
工序Ⅳ：以φ16H7孔和上端面定位，在銑床粗銑、半精銑25mm下端面；半精銑167的右端面；粗銑、半精銑24mm下端面；
工序Ⅴ：以中間手柄和167的右端面定位，在鏜床精鏜φ16H7孔；
工序Ⅵ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm上端面；半精銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅶ：以φ32孔外圓和上端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm下端面；精銑M16處的端面；倒圓角R2；
工序Ⅷ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鉆床鉆M16底孔；鉆M5底孔
工序Ⅸ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鏜床粗鏜、半精鏜、精鏜M16孔
工序Ⅹ：絲錐加工M16螺紋，絲錐加工M5螺紋
工序Ⅺ：采用專用的分度夾具在立式鉆床加工30°角度的錐銷孔φ4；
工序Ⅻ：R20圓弧用銼刀銼光，表面粗糙度Ra6.3μm
工序ⅩⅢ：終檢
表2.2工藝路線方案二
工序Ⅰ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床粗銑24mm上端面；粗銑167的右端面；粗銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅱ：以φ16H7孔和上端面定位，在銑床粗銑、半精銑25mm下端面；半精銑167的右端面；粗銑、半精銑24mm下端面；
工序Ⅲ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm上端面；半精銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅳ：以φ32孔外圓和上端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm下端面；精銑M16處的端面；倒圓角R2；
工序Ⅴ：以φ32孔外圓和下端面定位，在鉆床鉆鉸φ16H7孔；
工序Ⅵ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鉆床鉆M16底孔；鉆M5底孔
工序Ⅶ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鏜床粗鏜、半精鏜、精鏜M16孔
工序Ⅷ：絲錐加工M16螺紋，絲錐加工M5螺紋
工序Ⅹ：采用專用的分度夾具在立式鉆床加工30°角度的錐銷孔φ4；
工序Ⅺ：R20圓弧用銼刀銼光，表面粗糙度Ra6.3μm
工序Ⅻ：終檢
工藝方案的比較與分析：
上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產(chǎn)，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產(chǎn)是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產(chǎn)，所以采用方案二比較合適。
工序Ⅰ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床粗銑24mm上端面；粗銑167的右端面；粗銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅱ：以φ16H7孔和上端面定位，在銑床粗銑、半精銑25mm下端面；半精銑167的右端面；粗銑、半精銑24mm下端面；
工序Ⅲ：以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm上端面；半精銑25mm上端面、側(cè)面；
工序Ⅳ：以φ32孔外圓和上端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm下端面；精銑M16處的端面；倒圓角R2；
工序Ⅴ：以φ32孔外圓和下端面定位，在鉆床鉆鉸φ16H7孔；
工序Ⅵ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鉆床鉆M16底孔；鉆M5底孔
工序Ⅶ：以φ32孔外圓和下端面定位，在臥式鏜床粗鏜、半精鏜、精鏜M16孔
工序Ⅷ：絲錐加工M16螺紋，絲錐加工M5螺紋
工序Ⅹ：采用專用的分度夾具在立式鉆床加工30°角度的錐銷孔φ4；
工序Ⅺ：R20圓弧用銼刀銼光，表面粗糙度Ra6.3μm
工序Ⅻ：終檢
2.4.4選擇加工設備和工藝設備
①機床的選擇
工序3、4、5、6、7、8、9采用X52K銑床
工序5、6、7、11采用Z525鉆床
②選擇夾具
該手柄(C1318自動車床手柄)的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
③選擇刀具
在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。④選擇量具
加工的孔均采用極限量規(guī)。
⑤其他
對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.5機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
表2.3各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經(jīng)濟度、粗糙度
工序號
工序內(nèi)容
加工余量
經(jīng)濟精度
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
1
粗銑Φ32H8的兩側(cè)面
3
IT11
6.3
-0.1
0.1
2
粗銑上端孔側(cè)面的工藝凸臺
3
IT11
6.3
-0.1
0.1
3
粗鏜Φ32H8通孔
IT11
6.3
-1
1
4
精鏜Φ32H8通孔
2.0
IT11
3.2
-0.05
0.05
5
粗銑Φ32H8的兩側(cè)面
粗銑左面
3
IT11
6.3
-0.1
0.1
粗銑右面
6
鉆Φ8的孔
IT13
6.3
-1
1
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床粗銑24mm上端面；粗銑167的右端面；粗銑25mm上端面、側(cè)面；
機床：X52K銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
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,
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：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min
2.5.2以φ16H7孔和上端面定位，在銑床粗銑、半精銑25mm下端面；半精銑167的右端面；粗銑、半精銑24mm下端面；
機床：X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
①粗銑a面
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：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min
2.5.3以φ32孔外圓和下端面定位，在銑床半精銑、精銑24mm上端面；半精銑25mm上端面、側(cè)面；
機床：X52K銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
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,
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：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min
2.5.6以φ32孔外圓和下端面定位，在鉆床鉆鉸φ16H7孔；
機床：Z525鉆床
刀具：φ16H7直柄短麻花鉆
確定鉆削用量
確定進給量 根據(jù)參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z525鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)參考文獻[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結(jié)論進行修正。
根據(jù)參考文獻[2]，由表28-3，，，故
查Z525機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[2]，表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
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：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.58min
2.5.7 以φ32孔外圓和下端面定位，鉆M16底孔，絲錐加工M5螺紋底孔
鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
2.5.8 鉆孔攻絲M16，絲錐加工M5螺紋采用專用的分度夾具在立式鉆床加工30°角度的錐銷孔φ4；
機床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
⑴ 鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。
機床主軸轉(zhuǎn)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：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
攻絲M16
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2可知：
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序Ⅺ：R20圓弧用銼刀銼光，表面粗糙度Ra6.3μm
手工加工沒有切削計算。
2.6本章小結(jié)
本章節(jié)主要從零件的結(jié)構(gòu)和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據(jù)。再查閱有關(guān)資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉(zhuǎn)速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第35頁共36頁
第3章 鉆φ16孔夾具設計
3.1 夾具的設計
在本次夾具設計中，設計鉆φ16孔孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾緊。這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率高和定位精度高，但是設計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應性差，費用較高。
3.1.1 定位分析
在工件的定位中有很多種不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一心軸定位，工件以小V型塊定位等。
根據(jù)零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。在夾具設計過程中盡量以設計基準為定位基準，以便減小加工誤差。所以在這道設計中采用外圓表面以及底平面和一側(cè)端面為定位基準。
3.1.2 定位原理
在機械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機床上相對于刀具處于正確的相對位置。當采用機床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這些要求的。要實現(xiàn)工件在機床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，必須做到以下三點：
（1） 使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置；
（2） 使夾具在機床上占有正確的位置；
（3） 使刀具相對于夾具占有正確的位置。
工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這就可以通過設置定位支承點，限制工件的相對運動來實現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據(jù)運動原理學可知，任一剛體在空間直角坐標系中都有六個自由度，即沿三個坐標軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必須對影響工件加工面位置精度的相應自由度進行限制。
工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應的自由度。
3.1.3 定位元件的分析
在加工過程中，因為該零件較為復雜，加上零件的特殊性，因此在設計過程中設計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移動方向和旋轉(zhuǎn)方向，設計一拉桿限制了零件繞Z軸旋轉(zhuǎn)的方面，一共限制了零件的五個自由度，達到不完全定位狀態(tài)。
不完全定位可分為下列兩種情況：
①. 由于工件的加工前的結(jié)構(gòu)特點，無法也沒有必要限制某些方面的自由度；
②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位時允許某些方面的自由度不被限制。
3.1.4 夾緊元件的選擇
工件在夾緊過程中應避免夾緊元件跟工件進行點接觸。因為在點接觸的過程中，即使有很小的夾緊力也可以產(chǎn)生很大的應力，由于定加工過程產(chǎn)生的誤差在夾緊上經(jīng)常會出現(xiàn)點接觸的情況。但是后面還要考慮液壓缸的活塞桿與工作臺的相對位置安裝誤差，必須進行自位平衡，則鉆模板和夾具體之間采用鉸鏈連接，使鉆模板形成自位平衡。本次設計中鉆模板材料為45鋼，其外還有自制導軌。
①.選擇鉆套
鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體上或鉆模板中。鉆套有固定鉆套，固定鉆套直接壓入鉆模板采用或配合，磨損后不容易更換，適用于中、小批量生產(chǎn)或用來加工孔距較小以及孔距精度較高的孔。
可換鉆套：可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板中。鉆套由螺釘固定，以防止轉(zhuǎn)動。鉆套與襯套間采用或配合，鉆套磨損后，可以迅速更換。適于大批量生產(chǎn)。
快換鉆套：當要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時方向轉(zhuǎn)動使螺釘頭部剛好對準鉆套上的削邊上面，即可取出鉆套。
在這次設計中我選擇可換鉆套，因為是大批量生產(chǎn)。但是本道工序里要用自制鉆套和襯套，必須把鉆套和襯套加長來保證精度和它的高度?？鞊Q鉆套如圖所示：
圖4-1 快換鉆套
②.夾具底座與工作臺的連接
由于加工過程中選用的機床為Z525搖臂鉆床，《機械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編第二卷，表10.1-5搖臂鉆床聯(lián)系尺寸可得，底座T型槽數(shù)為5個，工作臺上面T型槽數(shù)為5個，工作臺側(cè)面槽數(shù)為3個，，，，，，，，，，，，，。
3.1.5定位誤差的分析
定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。
在用夾具裝夾工件時，當工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸或相配合時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面本身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在尺寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位置仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。
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：
當以任意邊接觸時
當以固定邊接觸時
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，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.1.6切削力及夾緊力的計算
該孔的設計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設計手冊》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，決定選用液壓泵螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：：
式中參數(shù)由[16]《機床夾具設計手冊》可查得：
其中：
由[16]《機床夾具設計手冊》表得：原動力計算公式：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
3.2 夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、心軸為定位基準，在V型塊板上實現(xiàn)完全定位。采用螺旋夾緊壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
第4章 銑?32上端面夾具設計
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑?32上端面，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，主要考慮如何降低生產(chǎn)成本和降低勞動強度。
4.2 定位、夾緊方案的選擇
定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，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?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設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。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。圓臺外圓及兩端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。
首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
4.3切削力及夾緊力的計算
刀具：銑刀 D=50 面銑刀。
則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時 T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。
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)，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(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
4.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和和1個V型塊 支撐釘定位，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。
（1）定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和V型塊間隙配合。
（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
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(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）
故，.
則.
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。
4.5夾緊裝置的選用
該夾緊裝置選用移動壓板，其參數(shù)如下表：
表4.3 移動壓板參數(shù)
公稱直徑
L
6
45
20
8
6.6
7
M6
5
4.6 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，因此設計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應便于排屑。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，在設計時也應加以考慮。
夾具體設計的基本要求
（1）應有適當?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，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應有適當?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，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。
（3）應有良好的結(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)比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應便于排除切屑
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，一般應在夾具體上設置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應穩(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表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(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 夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。此時雖然有過定位，但底面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。
結(jié) 論
本次設計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因為是大批量生產(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)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。
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本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第36頁共36頁
致謝
在畢業(yè)設計即將結(jié)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。X老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W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，楊老師給了我許多關(guān)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(jīng)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XX學院有關(guān)領(lǐng)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(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導及同學。謝謝了！