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外文翻譯
譯文題目 一種自動化夾具設(shè)計方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動化夾具設(shè)計方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計算機(jī)輔助夾具設(shè)計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設(shè)計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過使用一種定位設(shè)計方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設(shè)計的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計
1. 動機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計是連接設(shè)計與制造間的一項重要任務(wù)。自動化夾具設(shè)計和計算機(jī)輔助夾具設(shè)計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計的自動化。
夾具設(shè)計方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計。Bidanda [4]描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計工作者已經(jīng)報告了[1,3,9,12-23]?？梢栽赱21,24]中找到夾具設(shè)計相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對夾具設(shè)計任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點(diǎn)的測定。
2. 夾具設(shè)計的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計方法。通常對較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設(shè)計中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計的定位相契合。不過，整體定位及設(shè)計方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設(shè)計（為此夾具設(shè)計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導(dǎo)對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計方法必須在整體夾具設(shè)計方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設(shè)計與夾具設(shè)計結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時進(jìn)行。本文對所描述夾具設(shè)計的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計的輸入
輸入包括對特定產(chǎn)品的設(shè)計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設(shè)計的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應(yīng)的功能。
（2）夾具設(shè)計的方法
圖一是自動化夾具設(shè)計主要步驟總結(jié)圖。對這些步驟概述如下：
第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動在第5節(jié)中確定。考慮接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于{格A1 /（65％），}（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。
(b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔?，這在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計的相交測試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測試。
:
5.1試驗曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試。考慮如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設(shè)計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對在一個夾具設(shè)計方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計方面的討論。
設(shè)計定位器，規(guī)范零件設(shè)計，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。
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XX大學(xué)
課程設(shè)計論文
HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器零件工藝規(guī)程
及加工柱銷孔手動夾具設(shè)計
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
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33
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形狀 2
2.2零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇 3
3.3 制定工藝路線 4
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 5
3.4.1 機(jī)床選用 5
3.4.2 選擇刀具 6
3.4.3 選擇量具 6
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
第4章 確定切削用量及基本時間 8
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定 8
4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定 12
4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定 13
4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定 15
4.5 工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定 16
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定 18
第5章 加工柱銷手動夾具設(shè)計 22
5.1 研究原始質(zhì)料 22
5.2 定位、夾緊方案的選擇 23
5.3 切削力及夾緊力的計算 23
5.4 誤差分析與計算 25
5.5定位銷選用 26
5.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 27
5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 28
5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明 30
總 結(jié) 31
致 謝 32
參 考 文 獻(xiàn) 33
第1章 序 言
機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jì)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(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)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(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器零件，主要作用是起連接作用。它主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞動力和轉(zhuǎn)矩。由于彈性套易發(fā)生彈性變形及其外徑與圓柱孔為間隙配合，因而使聯(lián)軸器具有補(bǔ)償兩軸相對位移和減震緩沖的功能。且不用設(shè)置中榫機(jī)構(gòu)，以免喪失補(bǔ)償相對位移的能力。
零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為45，，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側(cè)面，及表面粗糙度值3.2。5.兩側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
(1)．左端的加工表面：
? ? 這一組加工表面包括：左端面，Φ90外圓，Φ45外圓，Φ20內(nèi)圓，倒角鉆孔并攻絲。這一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴(kuò)孔、鉸孔等工序。
(2).右端面的加工表面：
這一組加工表面包括：右端面；Φ90的外圓，粗糙度為1.6；Φ45的外圓并帶有倒角其要求也不高，粗車后半精車就可以達(dá)到精度要求。其中，Φ20的孔或內(nèi)圓直接在上做鏜工就行了。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
本HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺車床需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為45，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鍛造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45，考慮到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鍛造，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用鍛造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇零件表面加工方法的選擇
待加工的兩零件是盤狀零件，孔是設(shè)計基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選?20mm的孔及其一端面作為精基準(zhǔn)。
由于待加工的兩零件全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，對主動端而言，應(yīng)選面積較大的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)；對從動端而言，應(yīng)選面積較大?90mm的外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。
待加工的兩零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、鍵槽、錐孔，材料為30CrMnSi鋼。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，其加工方法選擇如下。
（1）?45mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra25um，粗車即可（表5-14）。
（2）?90mm的外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進(jìn)行精車和半精車。
（3）?12mm的柱銷孔 為未注尺寸公差，根據(jù)GB 1800—79規(guī)定其公差等級按IT14,表面粗糙度為Ra6.3um，需進(jìn)行粗鏜（表5-15）。
（4）?20mm的內(nèi)孔，公差等級為IT8,表面粗糙度為Ra1.6um，需進(jìn)行粗膛→半精膛→精鏜加工（表5-15）。
（5）鍵槽 槽寬和槽深的公差等級分別為IT13和IT14,表面糙粗度分別為Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃銑刀，粗銑→半精銑（表5-16）。
（6）端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度為Ra25um,粗車即可。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(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)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
3.3.1 主動端
工序10 鍛造出毛坯。
工序20 毛坯熱處理，時效處理。
工序30：以?45mm處外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?90mm，
工序40：以半精車后的?90mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?45mm，倒角。
工序50：以半精車后的?90mm外圓及其端面定位,半精車另一端面粗鏜?20mm及錐度的孔。
工序60：以?90mm外圓及其端面定位，精鏜?20mm及錐度的孔。
工序70：以?20mm孔及端面定位，粗銑、半精銑鍵槽。
工序80：以?20mm孔、端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?12mm的錐銷孔。
工序90：去毛刺。
工序100 終檢入庫。
3.3.2 從動端
工序10 鍛造出毛坯。
工序20 毛坯熱處理，時效處理。
工序30：以?45mm處外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?90mm，
工序40：以半精車后的?90mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?45mm，倒角。
工序50：以半精車后的?90mm外圓及其端面定位,半精車另一端面粗鏜?20mm孔。
工序60：以?90mm外圓及其端面定位，精鏜?20mm孔。
工序70：以?402mm孔及端面定位，粗銑、半精銑鍵槽。
工序80：以?20mm孔端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?12mm的錐銷孔。
工序90：去毛刺。
工序100 終檢入庫。
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
主、從動端工序Ⅳ都為CA6140臥式車床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高，表面粗糙度較小，需選用較精密的機(jī)床才能滿足要求，因此選用CA6140臥式車床（表5-55）。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金車刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器” 零件材料為45，查《機(jī)械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，硬度HB為143～269，表2.2-23 球墨鑄鐵的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
球墨鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2854-80）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
第4章 確定切削用量及基本時間
切削用量包括背吃刀量a、進(jìn)給量f和切削速度v。確定順序是先確定a、f、再確定v。
4.1 工序Ⅰ切削用量的及基本時間的確定
4.1.1 切削用量 以?45mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車半精車外圓?90mm，
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為3mm，可在一次走刀內(nèi)完成，故
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時，，，=時，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時實(shí)際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗機(jī)床功率
切削時的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
⑥.倒角
為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同
換車刀手動進(jìn)給。
⑦. 計算基本工時
（3-7）
式中=++，=
由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+=
== （3-8）
3.6.1.3 確定粗鏜的切削用量及基本工時
①.確定切削深度
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.5可知，當(dāng)粗鏜鑄件時，鏜刀直徑，，鏜刀伸出長度為時：
=0.15～0.40
按CA6140機(jī)床的進(jìn)給量（表4.2—9），選擇，
=0.25
③.確定切削速度
= （3-9）
式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15
（3-10）
=37
== （3-11）
按CA6140機(jī)床的轉(zhuǎn)速，選擇
=160=2.6
④.計算基本工時
選鏜刀的主偏角=，則=，，，，，，，則：
==117
4.1.2 基本時間
5.1.2.1主動端
確定粗車主動端外圓?90的基本時間。參考文獻(xiàn)[1]表2-24，車外圓基本時間為
T
式中，=40mm,～3), 90°，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,
s
確定粗車主動端外圓?45的基本時間：
式中，=9mm, =2mm, =4mm, =0, f=0.55mm/r, n=0.77r/s, ，則
s
確定粗車主動端端面的基本時間：
，
式中，d=164.8mm,d=0, =2mm, =4mm, =0, f=0.65mm/r, n=0.77r/s, ，則
=177s
確定粗車主動端臺階面的基本時間：
，
式中，d=164.8mm,=94.6mm, =0mm, =4mm, =0, f=0.6mm/r, n=0.77r/s, ，則
=85s
確定粗鏜?20mm孔的基本時間，選鏜刀的主偏角45°。
式中，=84mm, =3.5mm, =4mm, =0，f=0.1mm/r，n=6.17r/s, ,則 =148s
確定工序的基本時間：
=45+35+2+85+148=643s
5.1.2.2從動端
確定粗車從動端外圓的基本時間: =80s
確定粗車從動端端面的基本時間： =95s
確定粗車從動端臺階面的基本時間： =94s
確定粗鏜?20mm孔的基本時間: =197s
確定工序的基本時間：
=80+95+94+197=466s
4.2 工序Ⅱ切削用量的及基本時間的確定
采用與工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下：
本工序為粗車（車端面、外圓及倒角），已知條件與工序Ⅰ相同。車端面、外圓可采用與工序Ⅰ相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
4.2.1主動端
見表5-1
表5-1 主動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗車端面
2
0.52
0.38
1.5
113
粗車外圓?45mm
2.3
0.52
0.38
1.5
68
倒角
手動
0.38
1.5
4.2.2 從動端
見表5-2
表5-2 從動端工序Ⅱ的切削用量及基本時間
工步
/mm
f/mm·r
v/m·s
n/r·s
/s
粗車端面
2
0.65
25.4
0.77
177
粗車外圓?160mm
2.4
0.65
25.4
0.77
152
4.3 工序Ⅲ切削用量及基本時間的確定
4.3.1 切削用量
本工序為半精加工（車端面、外圓、鏜孔）。已知條件與粗加工工序相同。
確定以半精車后的?90mm外圓及其端面定位，粗車另一端面，粗車外圓?45mm，倒角。切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同，查參考文獻(xiàn)[6]表1-3，車刀幾何形狀為，′=
ⅰ. 確定背吃刀量
==0.75mm
ⅱ. 確定進(jìn)給量
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表1.6及參考文獻(xiàn)[2]表4.2-9中C620-1機(jī)床進(jìn)給量，選擇。由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
ⅲ. 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
查參考文獻(xiàn)[7]表1.9，選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm，耐用度T=30min。
查參考文獻(xiàn)[6]表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb>1000MPs的合金鋼，，，切削速度=97m/min。
切削速度的修正系數(shù)查參考文獻(xiàn)[7]表1.28得：，其余的修正系數(shù)均為1，故：
V=97×0.81×1.15=90.4m/min
=178r/min
查參考文獻(xiàn)[6]表4.2-8選擇C620-1機(jī)床的轉(zhuǎn)速為：
n=185r/min=3.08r/s
則實(shí)際切削速度v=1.56m/s
半精加工，機(jī)床功率也可不校驗。
最后確定的切削用量為：
=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
確定半精車主動端端面的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為：
,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
確定半精車從動端外圓?71mm的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為：
，f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
確定半精車從動端端面的切削用量。采用車外圓?160mm相同的刀具加工，切削用量為：
，f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。
確定半精鏜孔?20mm的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金、主偏角°、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。
ⅰ.。
ⅱ.參考文獻(xiàn)[1]表5-139和表5-57，f=0.2mm/r。
ⅲ.參考文獻(xiàn)[1]表2-8的計算公式確定。
V=
式中，C=291，m=0.2,x=0.15,y=0.2,T=60min,k=0.9,則
V==150m/min
=1209.4r/min
選擇C620-1車床的轉(zhuǎn)速n=1200r/min=20r/s。
4.3.2 切削用量
確定半精車主動端外圓?90mm的基本時間： =52s
確定半精車主動端端面的基本時間： =94s
確定半精車從動端外圓?45mm的基本時間： =45s
確定半精車從動端端面的基本時間： =45s
確定半精鏜主動端孔?20mm的基本時間： =14s
確定半精鏜從動端孔?20mm的基本時間： =30s
4.4 工序Ⅳ切削用量及基本時間的確定
4.4.1 切削用量
本工序為精鏜?20mm的孔。
確定精鏜?20mm孔的切削用量。選刀具為YT30硬質(zhì)合金、主偏角°、直徑為12mm的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。
==0.25mm
f=0.15mm/r
v=×1.4=230.77mm/min
=1837.3r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-56，根據(jù)C6140車床的轉(zhuǎn)速表，選擇n=1400r/min=23.3r/s,則實(shí)際切削速度v=4.98m/s。
4.4.2 基本時間
5.4.2.1 確定精鏜主動端?20mm孔的基本時間：
=16s
5.4.2.2確定精鏜從動端?20mm孔的基本時間：
=34s
4.5 工序Ⅴ切削用量及基本時間的確定
4.5.1 粗銑
5.5.1.1 切削用量
粗銑以?20mm孔及端面定位，粗銑、半精銑鍵槽，所選刀具為高速鋼三面刃銑刀。銑刀直徑d=80,寬度L=12mm,齒數(shù)z=10。參考文獻(xiàn)[1]表5-143選銑刀的基本形狀。由于加工材料的σ>1000MPs,故選前角=10°，后角=12°(周銑)，=6°（端銑）。已知銑削寬度=9mm,銑削深度=8mm。機(jī)床選用X62W型臥式銑床。
確定每齒進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表5-144，X62W臥式銑床的功率為7.5KW（表5-74），工藝系統(tǒng)剛性為中等，細(xì)齒盤銑刀加工鋼料，查得每齒進(jìn)給量=0.6～1.0mm/z?，F(xiàn)取=0.07mm/z。
確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。參考文獻(xiàn)[1]表5-148，用高速鋼盤銑刀粗加工鋼料，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.6mm，銑刀直徑d=80mm,耐用度T=120min（表5-149）。
確定切削速度和工作臺每分鐘進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表2-17中公式計算：
式中，=48,=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =9mm, z=10,d=80mm,=1.0。
=2.62m/min
n==10.4r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-75，根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=30r/min=0.5r/s,則實(shí)際切削速度v=0.13m/s,工作臺每分鐘進(jìn)給量為
=0.07×10×30=28mm/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺進(jìn)給量，選擇=23.5mm/min,則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為==0.078mm/z。
驗證機(jī)床效率。參考文獻(xiàn)[1]表2-18的計算公式，銑削時的功率（單位為KW）為
（N）
式中，=650,=1.0,=0.72,=0.45,=0,=0.45, =8, =0.078mm/z, =9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min,=0.63。
=797.3
v=0.13m/s
=0.10KW
X62W銑床主電動機(jī)的功率為7.5KW，故所選切削用量可以采用。所確定的切削用量為
=0.078mm/z, =23.5mm/min, n=30r/min, v=0.13m/s
5.5.1.2 基本時間
參考文獻(xiàn)[1]表2-28，三面刃銑刀銑槽的基本時間為
a.主動端：
式中，=84mm,=+(1～3)，=9mm,d=80mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4
=6.98min=419s
b.從動端：
=8.17min=490s
4.5.2 半精銑
5.5.2.1 切削用量
半精銑鍵槽，所選刀具為高速鋼錯齒三面刃銑刀。d=80mm, L=12mm, z=10。機(jī)床亦選用X62W型臥式銑床。
確定每齒進(jìn)給量。加工要求保證的表面粗糙度3.2μm, 參考文獻(xiàn)[1]表5-144,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.5～1.2mm/r,現(xiàn)取=0.6mm/r，則
==0.06mm/r
確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。參考文獻(xiàn)[1]表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.25mm；參考文獻(xiàn)[1]表5-149，耐用度T=120min。
確定切削速度和工作臺每分鐘進(jìn)給量。參考文獻(xiàn)[1]表2-17中公式計算，得
=17.79m/min=0.3m/s
n=1.19r/s=71r/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-75，根據(jù)X62W型臥式銑床主軸轉(zhuǎn)速表，選擇n=75r/min=1.25r/s, 則實(shí)際切削速度v=0.314m/s, 工作臺每分鐘進(jìn)給量為=0.06×10×75=45mm/min
參考文獻(xiàn)[1]表5-76, 根據(jù)X62W型臥式銑床工作臺進(jìn)給量，選擇=47.5mm/min,則實(shí)際的每齒進(jìn)給量為==0.063mm/z。
5.5.2.2 基本時間
a.主動端：
=×4=10s
b.從動端：
=×4=12s
4.6 工序Ⅵ切削用量及基本時間的確定
4.6.1 主動端
（1）鉆孔
3.6.5.1 確定以?20mm孔、端面及粗銑后的鍵槽定位，一共要加工8個?12mm的錐銷孔。
鉆孔Φ12，本工序采用計算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號
類型
直徑范圍（mm）
用途
GB1436-85
直柄麻花鉆
2.0～20.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-85
直柄長麻花鉆
1.0～31.5
在各種機(jī)床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔
GB1438-85
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1439-85
錐柄長麻花鉆
5.0～50.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用Z525搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為4500，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.80～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-85） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔）
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.85。
V=12=10.32 （3-17）
則 = =131 （3-18）
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實(shí)際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時間
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機(jī)動時間計算公式： T= （3-19）
其中 l= l=5 l=2～3
則： t= =9.13
確定鉆孔的切削用量
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)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(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)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(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
第5章 加工柱銷手動夾具設(shè)計
5.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工柱銷孔，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(qiáng)度。
一、機(jī)床夾具定位元件
工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基本定位元件。實(shí)際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。
（一）工件以平面定位常用定位元件
1．支承釘
常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖a）用于支承精基準(zhǔn)面；球頭支承釘（圖b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖c）能產(chǎn)生較大的摩擦力，但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定位場合。一個支承釘相當(dāng)于一個支承點(diǎn)，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。
圖6-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式
2．支承板
常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。平面型支承板（圖a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖b），在帶有螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時，常用幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當(dāng)于兩個支承點(diǎn)，限制兩個自由度；兩個（或多個）支承板組合，相當(dāng)于一個平面，可以限制三個自由度。
圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式
3．可調(diào)支承
常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示?？烧{(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。
圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式
(二) 工件以孔定位常用定位元件
1．定位銷
圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時以圓孔和端面組合定位時，則應(yīng)選用圖c所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖d）限制三個自由度。
圖6-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式
5.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的鉸鏈移動壓板來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。
5.3 切削力及夾緊力的計算
刀具：鉆頭。
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(shí)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(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)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(jī)床夾具設(shè)計手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)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(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表 可得：
所以
由計算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.4 誤差分析與計算
該夾具以一銷定位，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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴銷的定位誤差 ：
其中：
，
，
，
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(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.5定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位，其參數(shù)如下表：
表3.1 定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
20
16
20
～0.011
22
5
1
4
M12
4
4.6 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。
圖6.1 可換鉆套
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
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
HT200
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT200
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
鉆模板選用鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
5.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)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(dāng)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(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(qiáng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計中還應(yīng)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(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
5.8夾具設(shè)計及操作的簡要說明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)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(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機(jī)會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)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。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
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