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湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)
目 錄
第一章 前 言 1
1.1 機械加工歷史背景及其意義 1
1.2 機械行業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢 1
1.3 機械加工工藝規(guī)程制訂 1
1.3.1 機械加工工藝過程的定義 1
1.3.2 機械加工工藝過程的組成 2
1.3.3 機械加工工藝規(guī)程的定義 2
1.3.4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容 2
1.3.5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟 3
第二章 零件分析 4
2.1 零件的作用 4
2.2 零件的工藝性分析 4
第三章 毛坯的選擇 5
3.1 毛坯的制造形式 5
3.2 毛坯的技術要求 5
第四章 基準面的選擇 6
4.1 粗基準的選擇 6
4.2 精基準的選擇 6
第五章 工藝路線 7
5.1 工藝路線方案一 7
5.2 工藝路線方案二 7
5.3 工藝方案的比較與分析 8
第六章 確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 9
第七章 確定切削用量及基本工時 10
7.1 工序3：車削端面、外圓 10
7.1.1 加工條件 10
7.1.2 計算切削用量 10
7.2 工序4：粗車外圓以及槽和倒角 12
7.2.1 粗車外圓 13
7.2.2 粗車外圓 15
7.2.3 粗車外圓 15
7.2.4 粗車外圓 16
7.2.5 車7.5槽 16
7.3 工序5：鉆擴孔、及锪孔 16
7.3.1 鉆孔 17
7.3.2 擴孔mm 18
7.3.3 锪圓柱式沉頭孔 19
7.4 工序6：精車外圓及與相接的端面 19
7.4.1 精車端面 20
7.4.2 精車外圓 21
7.4.3 精車外圓 21
7.5 工序7：粗、精、細鏜孔 22
7.5.1 粗鏜孔至 23
7.5.2 精鏜孔至 23
7.5.3 細鏜孔至 23
7.6 工序8：磨孔底面 24
7.7 工序9：鏜孔底溝槽 25
7.8 工序10：研磨孔底面 26
7.9 工序11：鉆6-，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24 26
7.9.1 鉆孔 27
7.9.2 鉆底孔 28
7.9.3 鉆深20孔深24，底孔 28
7.9.4 攻螺紋 29
7.9.5 攻螺紋 29
第八章 關于夾具設計 31
8.1 夾具設計的意義 31
8.2 夾具的發(fā)展趨勢 32
第九章 設計夾具 34
9.1 磨床專用夾具設計 34
9.1.1 定位方案 34
9.1.2 夾緊方案 35
9.1.3 確定切削用量，切削速度 35
9.1.4 基本時間 35
9.1.5 定位誤差的分析 36
9.2 鉆床專用夾具設計 36
9.2.1 定位基準的選擇 36
9.2.2 切削力及夾緊力的計算 36
9.2.3 定位誤差的分析 38
9.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 38
第十章 結 論 39
參考文獻 40
致 謝 41
附 錄 42
ii
第一章 前 言
1.1 機械加工歷史背景及其意義
機械制造行業(yè)是一個永遠年輕充斥著活力的行業(yè)?，F代工業(yè)的發(fā)展，讓我們對機械產品的要求變得越來越高，機械制造的工藝也在非?？焖俚匕l(fā)展。自新中國成立以來，我國的制作技術和制造業(yè)都得到了很好的發(fā)展，具備比較大規(guī)模，技術根底比較扎實的機械工業(yè)體系基本構成。改革開放二十多年來，我國的制造業(yè)充分運用國內外優(yōu)秀的技術資源，有條理地推動著企業(yè)各種技術發(fā)展，引領著企業(yè)走依靠科技進步的戰(zhàn)略，使制造的技術、生產產品質量和產品的水準以及經濟效益都發(fā)生了很大程度的改善，為國民經濟的發(fā)展做出了非常大的貢獻。雖然我國制造業(yè)的綜合技術上的水平有了非常大幅度進步，但是和那些工業(yè)發(fā)達的國家比較，還是存在非常大的差距。進入二十一世紀以來，制造業(yè)仍然是我國發(fā)展經濟的主導，特別是我國加入世貿組織后，亞洲就成了世界制造的中心，我國的非常廉價的勞動力和廣大的消費市場是很大的優(yōu)勢，因此，我國工業(yè)要發(fā)展，高要求的技術和設備的支持是必不可少的。機械工業(yè)就是我們國民經濟的裝備工業(yè)；就是科學技術物化的基礎；就是高新技術產業(yè)化的承載體；就是國防建設的基礎；就是實現經濟快速增長的重要支柱；還是提高人民生活質量、提供消費類機電產品的供應工業(yè)。它對國民經濟運行的質量和效益、產業(yè)結構的調整和優(yōu)化具有非常重要的作用。
1.2 機械行業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢
社會在不斷的發(fā)展，各個行業(yè)的發(fā)展也離不開機械的融入，不管是在軍用、農用、工用等等方面，機械的操作就是工作效率的保證，因此，我們也可以這么說，一個國家的社會地位、經濟實力的提升，離不開機械行業(yè)的發(fā)展，他們是一個不可分割的整體。從各個工業(yè)化國家經濟發(fā)展的歷程來看，如果裝備制造業(yè)發(fā)展得不夠好，那么國民經濟的現代化、工業(yè)化和信息化也就不可能實現。現在我國的經濟發(fā)展和產業(yè)升級比較緩慢的主要原因是裝備制造業(yè)發(fā)展比較落后。我們先在需要做的就是加大結構的調整力度，讓我們的機械工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展，然后改變經濟增長方式，進而提高國民經濟的整體素質，才能增強我國的經濟國際競爭力。
1.3 機械加工工藝規(guī)程制訂
1.3.1 機械加工工藝過程的定義
通過機械加工的方法來改變毛坯的尺寸，形狀，相對位置和性質等等，使其成為成品或半成品的全部過程就是機械加工工藝過程。零件以及產品的質量和性能由機械加工工藝過程直接決定，還影響著產品的成本和生產。機械是加工工藝過程是整個工藝過程的重要組成部分。
1.3.2 機械加工工藝過程的組成
工序是組成機械加工工藝過程的基本單元。工序的組成部分是安裝、工位、工步以及走刀。
（1）工序是指一個或一組工人，在一個工作地點對同一個或著同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。制定勞動定額、配備工人以及機床設備、安排作業(yè)計劃和進行質量檢驗的基本單元都是工序。
（2）安裝是指工件經過一次裝夾后所完成的那一部分工序。
（3）當我們使用轉位（或移位）加工的機床（或夾具）進行加工時，一次裝夾中，工件（或刀具）相對于機床進行加工要依次經過幾個不同的位置，在每個工作位置上所完成的那一部分工序，叫做工位。多工位加工可以減少裝夾的次數，減少裝夾的誤差，提高生產率。
（4）工步是加工表面在切削刀具和切削用量（僅指主軸轉速和進給量）都不變的情況下所完成的那一部分工藝過程。
（5）在一個工步中，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。
1.3.3 機械加工工藝規(guī)程的定義
工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件，這也是企業(yè)生產中指導性的技術文件。
1.3.4 機械加工工藝規(guī)程的作用及內容
生產準備工作主要的依據是機械加工工藝規(guī)程。我們可以根據它來組織毛坯和的原材料供應，進行機床調整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產作業(yè)的計劃，調配勞動力，以及進行生產成本核算等。依據機械加工工藝規(guī)程我們可以進行計劃調度、組織生產。我們也可以制定生產產品的進度計劃和相應的調度計劃，而且可以做到各工序科學地銜接起來，順利、均衡的生產，實現高產、優(yōu)質和低消耗。主要的工藝文件包括機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。機械加工工藝過程卡片是表示零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量的生產中，我們可以用機械加工工藝過程卡片來指導生產，過程卡的各個項目的編制要比較詳細。機械加工工序卡片就是為每個工序詳細制定的卡片，它可以直接指導工人進行生產，大批量的零件生產和成批生產中的重要零件主要用機械加工工序卡片指導生產。
1.3.5 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則及步驟
機械加工工藝規(guī)程制訂的基本原則是在一定生產條件下，用最低的消耗費用還有最少的勞動力，加工出滿足要求的零件。制訂機械加工工藝規(guī)程步驟是：
（1）根據零件的年產量生產綱領來決定所需的生產類型；
（2）分析零件的加工工藝性；
（3）選擇毛坯種類和設計制造方法；
（4）設計工藝過程：
（5）設計工序；
（6）編制工藝。
第二章 零件分析
2.1 零件的作用
填料箱蓋如圖2.1所示，為ZW-6/7型空氣壓縮機的密封箱蓋,它通過與與缸座孔配合用螺栓固定。長徑為的活塞桿穿過零件的內孔，孔內裝入填料，為防止活塞桿運動時漏油，左端通過螺栓與壓蓋連接，寬度為7.5mm槽裝O型密封圈。由于零件用于密封，所以在連接處和配合處的精度要求比較高。
圖2.1 填料箱蓋零件圖
2.2 零件的工藝性分析
填料箱蓋的零件圖規(guī)定了一系列的技術要求：
（1）以的軸為中心加工表面。
其中包括：尺寸為的軸，表面粗糙度為，尺寸為與相接垂直度為0.015的肩面，尺寸為與同軸度為0.025的面。尺寸為與同軸度為0.025的孔。
（2）以孔為中心的加工表面。
尺寸為78與垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為，需研磨。
（3）以的孔為中心均勻分布的12孔，、深20孔深24及。
（4）其它未注表面粗糙度要求為,粗加工可滿足要求。
第三章 毛坯的選擇
3.1 毛坯的制造形式
零件年產量為5萬件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能以及材料成本和加工成本,為保證零件工作的可靠,選擇采用砂型鑄造。從提高生產效率、保證加工的精度及經濟性等角度來考慮,鑄造方案也可行。鑄造后進行人工時效處理，以避免工件加工后因內應力而產生較大變形。
3.2 毛坯的技術要求
（1）鑄件應無裂痕、砂眼和局部縮松、夾渣和氣孔等鑄造缺陷。鑄件的表面應清除毛刺、粘砂和結瘤等。
（2）正火處理硬度190~241HBS，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性能。
（3）未注圓角為。
毛坯圖如圖3.1所示。
圖3.1 零件毛坯圖
第四章 基準面的選擇
選擇基準面是工藝規(guī)程設計中的關鍵，正確和合理的選擇基準面，能夠保證得到加工質量，降低生產成本，提高生產率等?；鶞拭孢x擇不合理的話，在加工過程中會出現各種問題，比如不能保證加工質量，增加零件的不合格機率，甚至無法進行正常生產等。
4.1 粗基準的選擇
粗基準的選擇原則：一、保證相互位置要求原則。二、余量均勻分配原則。根據粗基準的選擇原則，基準面要盡可能的平整光潔，沒有飛邊毛刺缺陷。所以選取外圓面為粗基準加工外圓面。
4.2 精基準的選擇
精基準選擇時，應首先考慮怎樣減少工件的定位誤差，來保證加工精度，并使夾具的結構簡單，工件裝夾方便。
根據精基準選擇的原則：一、基準重合原則；二、基準統(tǒng)一原則；三、互為基準原則；四、自為基準原則；五、便于裝夾原則。選取外圓面為基準加工外圓和端面，保證同軸度和垂直度。再以外圓面和端面的為精基準加工。
第五章 工藝路線
5.1 工藝路線方案一
工序1 鑄造
工序2 時效處理
工序3 銑削左右兩端面。
工序4 粗車外圓、槽及倒角。
工序5 鉆孔、擴孔，锪孔。
工序6 鉆孔,,深20孔深24的孔及攻螺紋。
工序7 精車外圓及與相接的端面。
工序8 粗、精、細鏜孔。
工序9 磨孔底面。
工序10 鏜孔底面溝槽。
工序11 研磨孔底面。
工序12 去毛刺。
工序13 終檢。
5.2 工藝路線方案二
工序1 鑄造
工序2 時效處理
工序3 車削左右兩端面及外圓。
工序4 粗車外圓及倒角。
工序5 鉆孔、擴孔，锪孔。
工序6 精車外圓及與相接的端面。
工序7 粗、精、細鏜孔。
工序8 磨孔底面。
工序9 鏜孔底面溝槽。
工序10 研磨孔底面。
工序11 鉆孔,,深20孔深24的孔及攻螺紋。
工序12 去毛刺。
工序13 終檢。
5.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圓面和孔。；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應車削端面，在大批生產中，綜合考慮，選擇工藝路線二。
因此，最后的加工工藝路線確定如下：
工序1 鑄造
工序2 時效處理
工序3 車削左右兩端面及外圓。
工序4 粗車外圓、槽及倒角。
工序5 鉆孔、擴孔，锪孔。
工序6 精車外圓及與相接的端面。
工序7 粗、精、細鏜孔。
工序8 磨孔底面。
工序9 鏜孔底面溝槽。
工序10 研磨孔底面。
工序11 鉆孔,,深20孔深24的孔及攻螺紋。
工序12 去毛刺
工序13 終檢。
以上加工工藝過程詳見械加工工藝過程卡片。
第六章 確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
“填料箱蓋”零件材料為HT200，硬度為HBS190~241，毛坯的質量約為5kg，生產類型為大批生產。
根據上述材料和加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下（以下選擇根據文獻[1]可知）：
1.外圓表面（）考慮到尺寸較多而且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現直接按零件的結構取為的階梯軸式結構，除以外，其它尺寸外圓表面的粗糙度值為,只要粗車就可以滿足加工要求。
2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量和公差。鑄件的輪廓尺寸（長度方向）>100~160mm,所以長度方向偏差的為mm。長度方向的余量值規(guī)定為3.0~3.5mm。現取3.0mm。
3.內孔。毛坯為實心。兩內孔精度要求自由尺寸精度要求，為6.3,鉆——擴即可以滿足要求。
4.內孔。要求以外圓面定位，鑄出毛坯孔。
查表2.3-9,
粗鏜 2Z=4.5
精鏜 2Z=0.4
細鏜 2Z=0.1
5.孔底面的加工。
（1）研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
（2）磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
6.底面溝槽。采用鏜削。
7.6—孔及,深20孔深24孔。均為自由尺寸精度要求。
（1）6—孔可一次性直接鉆出。
（2）攻螺紋前用麻花鉆直徑為鉆孔。
鉆孔
攻螺紋
第七章 確定切削用量及基本工時
7.1 工序3：車削端面、外圓
工序3的夾緊定位圖如圖7.1所示。
圖7.1 工序3夾緊定位示意圖
本工序采用計算法確定切削用量
7.1.1 加工條件
工件材料：HT200，鑄造。
加工要求：車削左右兩端面和外圓，表面粗糙度為。
機床：C620—1臥式車床。
刀具：刀片的材料為YG6，刀桿的尺寸為，，，，。
7.1.2 計算切削用量
（1）粗車端面
確定端面的最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,計。長度加工方向取IT12級，取。
確定進給量f：根據資料[2]可知，當刀桿, ，以及工件直徑為時。
f=0.5~0.7mm/r
按C620—1車床說明書取f=0.5 mm/r計算切削速度。
切削速度的計算公式為：
（7.1）
式中,，，，，修正系數,即，，，，。
所以根據公式（7.1）得
=66.7（m/min）
確定機床的主軸轉速：
（7.2）
=253（r/min）
按機床說明書，與轉速為253r/min相接近的機床轉速有230r/min和305r/min。如果選230m/min，速度損失較大?，F選取305r/min。所以實際的切削速度為V=80m/min。
計算切削工時，（以上資料來自文獻[1]）：
（7.3）
?。?
，，，
（min）
（2）粗車端面
確定機床的主軸轉速:
由公式（7.2）得：
=133（r/min）
按機床說明書，與133r/min相接近的機床轉速有120r/min和150r/min。如果選120m/min，速度損失較大?，F選取150r/min。所以實際的切削速度為V=75.4m/min。 （取自資料[1]）
計算切削工時，取：
mm，mm，mm，mm。
由公式（7.3）得：
（min）
（3）粗車外圓
取，實際切削速度：
（7.4）
=
計算切削工時：取
l=15mm，l=3mm，l=0mm
由公式（7.3）得：
7.2 工序4：粗車外圓以及槽和倒角
工序4的夾緊定位圖如圖7.2所示。
圖7.2 工序4夾緊定位示意圖
7.2.1 粗車外圓
進給量f：見《切削手冊》表1.4，取f=0.5mm/r來計算切削速度。
切削速度由公式（7.1）得：
=66.7（m/min）
確定機床的主軸轉速由公式（7.2）得:
=204（r/min）
按機床取。所以實際的切削速度由公式（7.4）得：
檢驗機床功率: 主切削力
（7.5）
式中：，，，。
所以
切削時消耗的功率:
由資料[2]中C630-1機床說明書可知，C630-1車床主電動機的功率為7.8KW，當主軸轉速為230r/min時,主軸傳遞最大功率為2.4KW,所以機床功率足夠,可以正常加工。
檢驗機床進給系統(tǒng)的強度:已知主切削力為
徑向切削力按如下公式計算
（7.6）
式中：，，，n
所以
而軸向切削力
式中：，，，
軸向切削力
取機床床鞍與導軌之間的摩擦系數u=0.1,則切削力縱向進給機構可承受的最大縱向力為3550N,所以機床進給系統(tǒng)可以正常工作。
切削工時：
取l=105mm，l=4mm，l=0
由公式（7.3）得：
7.2.2 粗車外圓
取，則實際切削速度由公式（7.4）得：
=
計算切削工時：，取
l=17mm，l=3mm，l=0mm
由公式（7.3）得：
7.2.3 粗車外圓
取，實際切削速度由公式（7.4）得：
=
計算切削工時：，取
l=83mm，l=3mm，l=0mm
由公式（7.3）得：
7.2.4 粗車外圓
取，實際切削速度：
=
計算切削工時：取
l=15mm，l=3mm，l=0mm
7.2.5 車7.5槽
采用切槽刀，
根據資料[1]取:
f=0.25mm/r，n=305r/min
計算切削工時：取
l=9mm，l=3mm，l=0mm
由公式（7.3）得:
7.3 工序5：鉆擴孔、及锪孔
工序5的夾緊定位圖如圖7.3所示。
圖7.3 工序5夾緊定位示意圖
7.3.1 鉆孔
選擇進給量：f=0.41mm/r
選擇切削速度：V=12.25m/min
按機床選取：(以上選擇出自資料[1])
所以實際切削速度由公式（7.4）得：
切削工時計算：
=65mm，=10mm，=4mm
由公式（7.3）得：
=
7.3.2 擴孔mm
根據有關的資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆的時候，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸實心孔的進給量與切削速度的關系為
公式中、為加工實心孔時的切削用量由文獻[2]可選：
=0.56mm/r
=19.25m/min
并令：=1.35
=0.76mm/r
按機床取
v=0.4，=7.7m/min
按照機床選取
所以實際切削速度：
切削工時計算：
， ，
由公式（7.3）得：
=
7.3.3 锪圓柱式沉頭孔
根據有關資料介紹，锪沉頭孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的，故
按機床取
由公式（7.2）得
按機床選取：
所以實際切削速度為由公式（7.4）得：
切削工時計算：
，，
由公式（7.3）得：
=
7.4 工序6：精車外圓及與相接的端面
工序6的夾緊定位圖如圖7.4所示。
圖7.4 工序6夾緊定位示意圖
選擇車床：C616
7.4.1 精車端面
Z=0.4mm
計算切削速度：由文獻[2]知切削速度的計算公式為
（7.7）
式中，，，，為修正系數
所以
由公式（7.2）得：
按照機床說明書（見文獻[1]）與1023r/min相近的機床轉速有1200r/min和995r/min。如果選995m/min，速度損失較大?，F選取1200r/min。
所以實際的切削速度：
計算切削工時：取
，，，
由公式（7.3）得：
=
7.4.2 精車外圓
2Z=0.3
f=0.1mm/r
由公式（7.7）得：
所以實際切削速度由公式（7.4）得：
計算切削工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.4.3 精車外圓
2Z=0.3mm
f=0.1mm/r
取
實際切削速度由公式（7.4）得：
計算切削工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.5 工序7：粗、精、細鏜孔
工序7的夾緊定位圖如圖7.5所示。
圖7.5 工序7夾緊定位示意圖
7.5.1 粗鏜孔至
2Z=4.5mm則
Z=2.25mm
由公式（7.2）得：
查閱有關資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T730金剛鏜主軸轉數是無級調數，所以上轉數可以作為加工時使用的轉數。
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.5.2 精鏜孔至
2Z=0.4mm，則
Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
由公式（7.2）得：
計算切削工時：
， ， 則：
由公式（7.3）得：
=
7.5.3 細鏜孔至
由于細鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件進行精、細鏜孔，所以切削用量及工時均與精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
7.6 工序8：磨孔底面
工序8的夾緊定位圖如圖7.6所示。
圖7.6 工序8夾緊定位示意圖
磨床：選用MD1158（內圓磨床）
砂輪：G36YA6N 20x6x8mm
切削用量：
砂輪轉速 ，m/s
軸向進給量
徑向進給量
計算切削工時：當加工一個表面時（由資料[1]知）：
（7.8）
式中 L：加工長度 L=30mm
b：加工寬度 b=30mm
：單位加工余量 =0.2mm
K：系數 K=1.1
r：工作臺移動速度（m/min）
：工作臺往返一次砂輪軸向進給量
：工作臺往返一次砂輪徑向進給量
則
7.7 工序9：鏜孔底溝槽
工序9的夾緊定位圖如圖7.7所示。
圖7.7 工序9夾緊定位示意圖
內孔車刀，保證t=0.5mm，d=2mm。
7.8 工序10：研磨孔底面
工序10夾緊定位圖如圖7.8所示。
圖7.8 工序10夾緊定位示意圖
采用手工研具進行手工研磨：Z=0.01mm
7.9 工序11：鉆6-，2-M10-6H，4-M10-6H深20孔深24
工序11夾緊定位圖如圖7.9所示。
圖7.9 工序11夾緊定位示意圖
7.9.1 鉆孔
f=0.35mm/r
V=17m/min
所以 =401(r/min)
按機床選取：
所以實際切削速度由公式（7.4）得：
切削工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
=60.157=0.942min
7.9.2 鉆底孔
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以=487r/min
按機床選?。?
實際切削速度由公式（7.4）得：
切削工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.9.3 鉆深20孔深24，底孔
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以 =487r/min
按機床選?。?
實際切削速度由公式（7.4）得：
切削工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.9.4 攻螺紋
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機床選?。?
則
實際切削速度由公式（7.4）得：
計算工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
7.9.5 攻螺紋
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機床選?。?
則
實際切削速度由公式（7.4）得：
計算工時：
，，則：
由公式（7.3）得：
=
第八章 關于夾具設計
8.1 夾具設計的意義
在機械行業(yè)中，怎樣保證工件的高精度、加工的成本等實質性的問題，一直是機械行業(yè)人員研究的問題。在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具就是工件高精度的保證。怎樣讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需要解決的問題。
隨著社會的不斷發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術慢慢滲透到各個行業(yè)，如何利用高科技為人類服務，如何充分利用高科技到機械行業(yè)中，還需要機械行業(yè)人員的不斷努力和開拓創(chuàng)新。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，和社會市場的需要，夾具設計逐步超向柔性制造系統(tǒng)的方向發(fā)展。到現在為止，夾具仍是機電產品制造中必不可少的四大工具之一，刀具本身已經高度標準化，用戶只要按品種、規(guī)格選用。而夾具和模具則與產品息息相關，產品一有變化就需要重新制作，通常是專用性質的工具，模具已經發(fā)展成為了獨立的行業(yè)；夾具在國內外也正在慢慢形成一個依附于機床業(yè)或著獨立的小行業(yè)。組合夾具不僅有標準化、組合化、模塊化等當代先進的設計思想，又符合節(jié)約資源的原則，更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向。
機床夾具通常指裝夾工件用的裝置：至于裝夾各種刀具用的那些裝置，一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍，一般可以分為通用夾具，專用夾具和可調整式夾具等。一般在普通機床上有的夾具是通用夾具，比如車床上的卡盤，銑床上的回轉工作臺，分度頭，頂尖座等等。它們都是標準化的，所以有通用性，裝夾一定范圍內形狀尺寸的其他工件的時候不需要特別的調整。但是，實際生產中，通用夾具經常不能滿足各種零件加工的需要；或是因為生產率低而要把通用夾具進行適當的改進；或是由于工件的形狀，加工的要求的不同要專門設計制造一種專用的夾具，來解決生產實際的需要。
為了滿足工件的某一道工序加工的特殊要求所以我們設計制造專用的夾具，它的作用主要體現在下面幾個方面:
1.使工件的加工表面的精度得到保證。如果要求的位置精度比較高,通用夾具一般很難滿足。
2.專用夾具可以使簡化轉換工位及安裝工件變得簡單汗多，能使工序的輔助時間得到有效地減少，因此大大提高了勞動生產率。
3.專用夾具可以讓同一種機床做其他別的工藝。比如車床上加上鏜模夾具,車床就可以做鏜床的工作；安上專用夾具，便可以車削成型的表面等,使通用機床起到各種各樣的作用。
4.專用夾具可以減輕勞動強度，使生產更安全。有時候使用一些自動化、機械化程度比較高的專用夾具，可以使工人的勞動強度降低。加工大型工件的時候，比如加工車床床身上，下兩面上的螺孔，要把床身工件翻轉幾次進行加工，勞動強度大且不安全。采用電動回轉式鉆床夾具后，能夠達到提高生產效率，減輕勞動的強度，保障生產安全的目的。
8.2 夾具的發(fā)展趨勢
工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科技進步的產物，不管是莫里斯在英國的“工藝美術運動”，還是包豪斯在德國的設計革命還有美國的廣泛傳導，這些都是工業(yè)設計慢慢形成的輝煌歷史?，F在，工業(yè)設計已經成為了一門單獨的專業(yè)學科，它還有一套非常完整的研究體系。
材料、工藝、結構是產品設計中的物質技術基礎，技術和設計存在著密不可分的關系，技術約束設計，技術支持設計。只要好好的應用材料的特性，選擇適當的結構形式和加工工藝，就能設計出經濟，美觀，實用的產品，在產品中發(fā)揮出技術潛在“功能”。
無論什么設計都是我們這個時代的產物，不同面貌，不同特征反映著不同歷史時期的科技水平。技術是產品形態(tài)發(fā)展先導，新工藝，新材料的出現，必然給產品帶來新結構，新形態(tài)和新造型風格。材料，結構，加工工藝，產品形象有機地聯(lián)系在一起，某個環(huán)節(jié)的改變，就會引起整個機體的變化?，F在，機械加工工藝及其夾具隨著制造技術的發(fā)展也跟著突飛猛進。各個工廠的機械加工工藝具體情況不同，其加工的規(guī)程也有很大的不一樣。突破已往的死的模式。使其隨著情況的不同而具有更加合理的工藝過程。也使產品的質量大大的提高。制定加工工藝雖然可按情況合理制定，但也要滿足它的基本要求：在保證產品質量的前提下，使降低加工成本和勞動生產率大大提高。并在充分利用工廠現有的生產條件基礎上，盡可能的采用國內、外先進的工藝技術和經驗。還應該保證操作者良好的勞動條件。但我國現在的階段還是主要依賴于工藝人員的經驗來編制工藝，多數不規(guī)定工步和切削用量，工時定額也是憑經驗來確定，十分粗略，缺乏科學的依據，很難進行合理的經濟核算。
國際生產研究協(xié)會統(tǒng)計表明，現在小、中批多品種生產的工件的品種已經占據了工件種類總數的85％左右。公司所制造的產品品種在現代的生產要求中要經常更新改變，來適應市場的競爭和需求。但是，一般的企業(yè)都仍然習慣采用以前的專用夾具，一般在有一般生產能力的工廠里，大約有成千上萬套專用夾具；另一方面，在有多品種生產的企業(yè)里面，每隔3～4年就要更換50～80％左右的專用夾具，但是夾具的實際磨損量只有10～20％左右。特別是近幾年來，成組技術、數控機床、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、加工中心等加工技術的使用，機床夾具便有了下面幾點新的要求：（1）能快速有效地裝備新的產品投產，用以減少生產的準備時間，降低生產的成本；（2）能裝夾一系列有相似特性的工件；（3）高精度的機床夾具可以適用于精密的加工；（4）新型機床夾具可以適用于各種現代化的制造技術；（5）為了提高勞動生產率和減輕勞動強度我們可以采用高效夾緊裝置；（6）使機床夾具的標準化程度有所提高。 現代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現在柔性化、精密化、標準化和高效化等四個方面。利用更好的夾具，提高加工精度，可以使勞動生產率提高，減少廢品，可以擴大機床工藝范圍，改善操作勞動條件。因此，夾具是機械制造中一項重要的工藝裝備。一個好的夾具也是加工出合格產品的首要條件，為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應該加強學術和研究的協(xié)作力度，用技術改造，提升夾具的設計制造技術水平使用現代的信息技術，使夾具技術得到創(chuàng)新和發(fā)展。
第九章 設計夾具
9.1 磨床專用夾具設計
9.1.1 定位方案
由零件圖可知，要加工內孔底面，原本只需限制工件的3個自由度，但由于在孔內加工，為了不使加工影響其他表面，需要限制工件的5個自由度。而且孔底面對孔有垂直度要求，要求的加工精度較高，因此，選擇外圓和外圓相連接的臺階面做為基準進行加工。
方案一如圖9.1所示：
圖9.1 定位方案一示意圖
方案二如圖9.2所示：
圖9.2 定位方案二示意圖
兩種方案進行對比，選用方案一。
9.1.2 夾緊方案
夾緊方案如圖9.4所示。
圖9.4 夾緊方案示意圖
9.1.3 確定切削用量，切削速度
（1）切削用量的選擇：
砂輪轉速：
軸向進給量：
徑向進給量：
由公式7.1可得：
9.1.4 基本時間
當加工一個表面時
（9.1）
式中 為加工長度 =30mm
為加工寬度 =30mm
為單面加工余量 =0.5mm
工作臺移動速度（m/min)
工作臺往返一次軸向進給量
工作臺往返一次徑向進給量
則
=1.94 min
9.1.5 定位誤差的分析
工件以臺階面和外圓面定位，工件的設計基準為其軸線，故不存在基準不重合誤差，誤差既為外圓面公差的一半，是0.0065mm，此誤差在誤差允許范圍之內，因此符合要求。
9.2 鉆床專用夾具設計
9.2.1 定位基準的選擇
由零件圖可知，12孔中，6—13.5在圓周上均勻分布,2—M10，4—M10也為對稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設計基準統(tǒng)一，只能以65外圓面作為定位基準。
為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對12孔進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。
9.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為13.5。
則軸向力（見文獻[1]）：
（9.2）
式中：，，，
轉矩
式中：，，
功率
在計算切削力時,必須考慮安全系數,安全系數
式中 K—基本安全系數，1.5；
K—加工性質系數，1.1；
K—刀具鈍化系數，1.1；
K—斷續(xù)切削系數，1.1。
則
氣缸選用。壓縮空氣的單位壓力，夾緊拉桿。
N>F
鉆削時 T=17.34
切向方向所受力:
取
>
所以,鉆削時工件不會轉動,所以夾具可以安全工作。
9.2.3 定位誤差的分析
確定定位元件的尺寸和公差。夾具主要的定位元件是定位板，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。
9.2.4 夾具設計及操作的簡要說明
在設計夾具時，為提高勞動生產率，應首先著眼于機動夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動夾緊的方式。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為了夾緊工件，則要增大氣缸直徑，而使整個夾具過于龐大。因此，應設法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯的精度，降低最大切削深度，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當的提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5M增加至0.6 M）以增加氣缸的推力。結果，使本夾具結構的比較緊湊。
第十章 結 論
本次畢業(yè)設計已經完成了，這次設計對我們來說是一次全面的考驗，是我們大學四年交出來的一份答卷。它關聯(lián)了《畫法幾何及機械制圖》、《機械制造技術基礎》、《材料力學》、《機械設計》等所有我們學過的知識。要把這些知識系統(tǒng)的聯(lián)系起來，才能完成這次畢業(yè)設計。我意識到，在學習的過程中，要注重知識的連接性、銜接性，僅僅只靠一科的知識是不能解決問題的，只有將所學的知識緊密的聯(lián)系在一起，應用于實踐，才能更好的進步。
本次設計所要求的綜合性，對專業(yè)知識的靈活性以及全面性掌握，是設計中的重點與難點，是我們必須重視的。在設計的過程中，我遇到了不少困難，也深刻體會到了機械工程師的艱辛。在老師的指導下，我克服了許多的難題，也學到了不少平時忽略了的東西，進一步的理解我們從單一的課堂學習到生活中的實踐要有更加豐富的知識，要有對待科學嚴謹的態(tài)度。這也是對我們的一種幫助，讓我們對機械設計制造有更加深刻的理解。
我覺得我這次設計出來的夾具還有很多不足之處，但我在這個設計過程中，對夾具設計有了更深的了解，在設計的過程中學到了很多東西，我們不僅要聯(lián)系所學的知識，還要用心體會設計的要點，學會設計的思路和方法，學會的從發(fā)現問題到解決問題的處理過程以及從錯誤中學習的經驗，理論聯(lián)系實踐，實踐影響理論。這些都是我整個大學乃至以后人生中的一筆財富。
這次畢業(yè)設計雖然有難度，但即將畢業(yè)的我還會遇到更多的更難的事，我要努力提升自己，在以后的工作和學習中，認真務實，將所學知識系統(tǒng)的聯(lián)系起來。這次的畢業(yè)設計是對我的一次磨練，也為以后的學習工作打下了堅實的基礎。
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致 謝
通過這一階段的努力，我的畢業(yè)設計終于完成了，這意味著大學生活即將結束。時光的流逝也許是客觀的，然而流逝的快慢卻是一種主觀的感受。當自己終于可以從考研、找工作、畢業(yè)設計的壓力下解脫出來，長長地吁出一口氣時， 我忽然間才意識到，原來四年已經過去，到了該告別的時候了。
從設計選題到搜集資料，從確定加工工藝到圖紙的反復修改，我經歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在設計的過程中，心情是如此復雜。如今，伴隨著這份畢業(yè)設計的最終完成，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。
非常感謝龍東平老師在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設計給自己的指導，從最初的定題到最后完成，她給了我深刻而細致地指導和無私的幫助。正是有了老師們的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)設計才得以順利完成。
我還要感謝我的班主任蔣玲莉老師以及在大學四年中給我們授課的所有老師們，是他們讓我學到了很多很多知識，讓我看到了世界的精彩，讓我學會了做人做事。
最后感謝四年里陪伴我的同學、朋友們，有了他們我的人生才豐富，有了他們我在奮斗的路上才不孤獨，謝謝他們。
附 錄
附錄A：鉆床夾具裝配圖；
附錄B：磨床夾具裝配圖；
附錄C：鉆床夾具零件圖；
附錄D：磨床夾具零件圖；
附錄E：填料箱蓋零件圖；
附錄F：零件毛坯圖；
附錄G：機械加工工藝卡片；
附錄H：機械加工工序卡片；
附錄I：畢業(yè)設計開題報告；
附錄J：中英文翻譯。
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