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中 文 摘 要
零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關系到零件最終能否達到質(zhì)量要求；夾具的設計也是不可缺少的一部分，它關系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關重要的環(huán)節(jié)。
左臂殼體零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工根據(jù)精度要要求可選擇車削和磨削。孔加工方法的選擇比較復雜，需要考慮零件的結構特點、孔徑大小、長徑比、精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。對于精度要求較高的孔往往還要采用幾種不同的方法順次進行加工。本次設計的連接套，為保證孔的精度和表面質(zhì)量將先后經(jīng)過粗車、半精車、精車和鉆孔、鉸絲等工序加工。
在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構使工件在正確位置上固定不動，這一任務就是由機床夾具完成。對于單件、小批量生產(chǎn)，應盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往比較費時間，并且操作復雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度，為此需設計專用夾具。
關鍵詞：工藝設計、基準選擇、切削用量、定位誤差
ABSTRCT
Is the components craft establishment, holds the very important status in the machine-finishing, the components craft establishes reasonable, whether do this direct relation components achieve the quality requirement finally; Jig's design is also an essential part, whether does it relate raises its processing efficiency the question. Therefore this both in the machine-finishing profession are the important links.
Sleeve components main processing surface for hole and outer annulus surface. The outer annulus face work needs to request according to the precision to be possible to choose the turning and the grinding. The hole processing method's choice is quite complex, needs to consider the components the unique feature, the aperture size, the length to diameter ratio, the precision and roughness request as well as the scale of production and so on each kind of factor. Often must use several different methods regarding the accuracy requirement high hole to carry on the processing in order. This design's cylinder, will pass through half finished boring, the finished boring, the fine articulation and the trundle successively for the guarantee hole's precision and the surface quality and so on five working procedure processings
When the engine bed carries on the machine-finishing to the components, is guaranteed that the work piece working accuracy, first needs to guarantee the work piece holds the correct position on the engine bed, then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless, this duty is completes by the engine bed jig. Regarding the single unit, the small batch production, should use the universal jig as far as possible, like this may reduce the work piece the production cost. But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp, therefore time clamp often compares spends the time, and operates complex, the production efficiency is low, also guarantees the working accuracy with difficulty, for this reason must design the unit clamp.
Key word: Craft, datum, cutting specifications, localization datum, position error.
目錄
第一章 零件的分析 1
1.1左臂殼體的作用 1
1.2左臂殼體的主要工藝分析 1
第二章 左臂殼體工藝規(guī)程設計 2
2.1確定毛坯尺寸和毛坯圖 2
2.2基準選擇 2
2.2.1粗基準的選擇 2
2.2.2精基準的選擇 2
2.3表面加工方法的選擇 2
2.4制定工藝路線 3
2.5工藝方案的比較與分析 5
2.6加工余量和工序尺寸 5
2.7各種機床與刀具選擇 7
2.8確定切削用量和基本工時 7
2.8.1加工條件 7
2.8.2計算切削用量 8
2.9計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介 21
第三章 夾具設計 22
1零件專用夾具的設計 22
1.1 機床夾具介紹 22
1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 23
1.３機床夾具的定位及夾緊 25
1.4 機床夾具在機械加工中的作用 28
1.5工件的裝夾方式 29
1.6 基準及其分類 30
1.7 工件的定位 31
1.8 常見定位方式及定位元件 32
1.9工件的夾緊 33
2問題的提出 36
3車床夾具設計 37
3.1定位基準的選擇 37
3.2 定位誤差分析 37
3.3 夾具設計及操作的簡要說明 37
3.4 夾具零件 37
第四章 結論 42
致 謝 43
參考文獻 44
44
第一章 零件的分析
1.1左臂殼體的作用
左臂殼體：主要用來聯(lián)接齒輪變速箱和旋耕機刀架支臂及鏈條傳動箱，共同組成旋耕機支架。
1.2左臂殼體的主要工藝分析
零件材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構有點復雜，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇機械砂型鑄件毛坯。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。
1．根據(jù)零件的總體加工特性，左端φ115和右端φ95的端面為整個機械加工過程中主要的基準面，因此在制定加工方案的時候應當首先將此面加工出來。
2.左端φ72和右端φ80的端面沒有技術要求，粗加工即可，而左端φ72和右端φ80的外圓要求其徑向跳動為0.06之間，為了保證其徑向跳動符合技術要求，先粗車右端φ80的外圓，再粗車左端φ72的外圓，然后半精車右端φ80的外圓，再半精車、精車左端φ72的外圓，為了保證φ52孔和φ80的外圓同軸度偏差不超過0.025，精車φ80外圓后，直接粗、半精、精車φ52孔，就可以保證了同時還粗車，半精車φ52孔的左端面。同時以精車左端φ72的外圓要求其表面粗糙杜為6.3，其尺寸精度等級為8級，端φ80的外圓要求其表面粗糙度為6.3，其尺寸精度等級為7級，因此此道工序中外圓和孔的加工是一個難點，需要選擇適當?shù)募庸し椒▉磉_到此孔加工的技術要求。
3.由于右端φ8的孔要求以φ80的中心軸線和φ95的端面作為基準進行定位，且其所要求的表面粗糙度為3.2，尺寸精度等級為9級，因此鉆孔后需要進行半精鉸才能達到技術要求，需要選擇適當?shù)募庸し椒ㄟ_到此孔加工的技術要求。鉆4*φ13孔時，需要以φ95的端面和φ8的作為基準進行定位，因此需要先加工φ8的孔，才能保證其技術要求，由于4*φ13孔的表面粗糙度要求為25，故一般加工即可達到其技術要求。
4.由于左端φ13的孔要求以φ72的中心軸線、φ115的端面和右端φ8的孔作為基準進行定位，沒有粗糙度和加工精度的要求，故一般加工即可達到技術要求。鉆φ8孔時，其所要求的表面粗糙度為3.2，尺寸精度等級為8級，因此鉆孔后需要進行半精鉸孔才能達到技術要求。
第二章 左臂殼體工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯尺寸和毛坯圖
查機械加工手冊可知，查得該鑄件的尺寸公差等級CT為8～12級，取CT=10級，加工余量等級為G級，同時考慮到鑄造的合理行與成本，考慮到Φ72的外圓在長度方向上距離端面的尺寸為5mm，Φ80在長度方向上距離端面的尺寸為6mm，為了鑄造方便將其鑄造為Φ115，簡化鑄造形狀。其他基本尺寸見毛坯圖。
2.2基準選擇
2.2.1粗基準的選擇
按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應選擇不加工表面為粗基準，故根據(jù)零件應選擇Φ45的孔和Φ72的左端面作為粗基準。
2.2.2精基準的選擇
精基準的選擇根據(jù)互為基準原則、基準重合原則和自為基準原則，應該選擇Φ115的左端面，Φ95的右端面和Φ72，Φ80的外圓表面作為精基準。
2.3表面加工方法的選擇
左臂殼體各加工面的加工方法
加工面
精度
粗糙度
加工方案
Φ72的外圓
8級
Ra6.3
粗車-半精車-精車
Φ115的端面
無
Ra25
粗車
Φ80的端面
無
無
粗車
Φ72的左端面
無
無
粗車
Φ80的外圓
h7
Ra6.3
粗車-半精車-精車
Φ95的端面
無
Ra6.3
粗車-半精車
Φ52的孔
G7
Ra3.2
粗車-半精車-精車
Φ52孔的左端面
無
Ra6.3
粗車-半精車
φ8F9的孔
F9
3.2
鉆-半精鉸
4xΦ13
無
25
鉆
φ8N8的孔
N8
3.2
鉆-半精鉸
2.4制定工藝路線
根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠達到的精度和粗糙度能力，以及各種機床的加工特點，查閱和參考《機械制造工藝學》和《機械制造技術基礎畢業(yè)設計指南》等資料，可得到各加工面的加工方法（表1）和加工工藝工序安排（表2）：
工藝路線一：
工序Ⅰ：鑄造；
工序Ⅱ：清砂，檢驗；
工序Ⅲ：人工時效
工序Ⅳ：以φ115的端面和φ45的孔作為定位基準進行的定位，粗車右端φ95的左端面、右端面和φ80右端面、外圓。
工序Ⅴ：以φ95的右端面和φ80的外圓進行定位基準進行的定位，在φ95得端面鉆φ7.8的孔并半精鉸孔到φ8。
工序Ⅵ：以加工后的φ8的孔和φ80的外圓進行定位基準進行的定位，鉆4xφ13的孔；
工序Ⅶ：以加工后φ95的端面和φ80的外圓作為定位基準進行定位，粗車φ115的右端面、左端面和φ72的左端面、外圓。
工序Ⅷ：以加工后φ115的端面和φ72的外圓作為定位基準進行定位，半精車φ95的右端面，半精車φ80的外圓。
工序Ⅸ：以加工后φ95的端面和φ80的外圓作為定位基準進行定位，半精車、精車φ72的外圓。
工序Ⅹ：以加工后φ115的端面和φ72的外圓作為定位基準進行定位，精車φ80的外圓，并倒角；粗車，半精車φ52孔的左端面并倒角；粗、半精車，精車φ52的孔并倒角。
工序Ⅺ：以加工后φ8的孔、φ72的外圓和φ115的端面作為定位基準進行定位，鉆4xφ13的孔，鉆φ7.8的孔，半精鉸至φ8；
工序Ⅻ：鉗工去毛刺，清洗
工序ⅩⅢ：終檢；
工序ⅩⅣ：入庫。
工藝路線二：
工序Ⅰ：鑄造；
工序Ⅱ：清砂，檢驗；
工序Ⅲ：人工時效
工序Ⅳ：以φ95的端面和φ45的孔作為定位基準進行定位，粗車φ115的端面和φ72的外圓；
工序Ⅴ：以加工后φ115的端面和￠45的孔作為定位基準進行定位，粗車φ95的端面和φ80的外圓；
工序Ⅵ：以加工后φ95的端面和φ80的外圓作為定位基準進行定位，半精車，精車φ72的外圓；
工序Ⅶ：以加工后φ115的端面和φ72的外圓作為定位基準進行定位，半精車，精車φ80的外圓并倒角，粗、半精車，精車φ52的孔并倒角，粗車，半精車φ52孔的左端面。
工序Ⅷ：以加工后φ80的外圓和φ95的端面作為定位基準，鉆φ7.8的孔，半精鉸至φ8；
工序Ⅸ：以加工后φ8的孔和φ95的端面作為定位基準進行定位，鉆4xφ13的孔；
工序Ⅹ：以加工后φ8的孔、φ72的外圓和￠115的端面作為定位基準進行定位，鉆4xφ13的孔，鉆φ7.8的孔，半精鉸至φ8；
工序Ⅺ：鉗工去毛刺，清洗
工序Ⅻ：終檢；
工工序ⅩⅢ：入庫。
2.5工藝方案的比較與分析
工藝路線一采取先加工孔的方法避免了零件右端不規(guī)則外圓難夾緊的缺點，以便于用孔來裝夾加工零件的左端面，而且路線一把φ80的外圓的粗車，半精車，精車都分開，以半精車的φ80外圓對的φ72的外圓進行半精車、精車更容易保證φ80的外圓和φ72的外圓的微小圓跳動要求，保證了零件的加工精度要求，而且便于裝夾。而工藝路線二用粗加工后的φ80的外圓對φ72的外圓半精車、精車，這樣，然后才能用精加工后的φ72的外圓半精車，精車φ80的外圓，這樣把半精車，精車集中在一起，φ72的外圓和φ80的外圓的圓跳動量得不到保證。而且因為零件右端不規(guī)則外圓造成了裝夾的困難！綜合因素考慮，選擇工藝路線一作為零件的加工工藝路線。
2.6加工余量和工序尺寸
結合左臂殼體尺寸，加工方法，查閱《實用機械加工工藝手冊》結合鑄造機加工余量可以得到各加工面的加工余量，如下所示：
左臂殼體加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定：
加工面
工序名稱
工序間的量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
標注工序的尺寸公差/mm
經(jīng)濟精度（IT）
表面粗糙度/μm
φ72h8左端面
粗車
2.5
13
40
5
φ72h8外圓
精車
0.5
8
6.3
φ72
φ72
半精車
1.5
10
9
72.5
粗車
41
13
25
74
毛坯
115
φ115的端面
粗車
左端面7.5
右端面1
13
25
10
φ80h7外圓
精車
0.5
7
6.3
φ80
φ80h7
半精車
1.5
9
φ80.5
粗車
13
13
82
毛坯
95
φ52G7的孔
精車
0.5
7
3.2
φ52
φ52G7
半精車
1.5
10
6.3
φ51.2
粗車
5
12
25
φ50
毛坯
φ45
φ95的端面
半精車
右端面1.5
10
6.3
16
粗車
左端面1
右端面1.5
12
25
17.5
φ52的孔的左端面
半精車
1.2
10
6.3
8
8
粗車
1.8
12
15
9.2
毛坯
φ45
φ8F9
半精鉸
0.2
9
3.2
φ8
φ8F9
鉆
7.8
11
25
φ7.8
φ95右端面4xφ13
鉆
13
11
25
φ13
φ8N8
半精鉸
0.2
9
3.2
φ8
φ8N8
鉆
7.8
11
25
φ7.8
φ115右端面4xφ13
鉆
13
11
25
φ13
注：加工時需要保證留有加工余量,最終尺寸加上各道工序加工余量即得到工序尺寸。
2.7各種機床與刀具選擇
綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達到的粗糙度
機床與刀具如下：
臥式車床CA6140——————硬質(zhì)合金外圓車刀，端面車刀
立式鉆床Z550———硬質(zhì)合金φ7.8的麻花鉆頭;φ8的硬質(zhì)合金鉸刀。8Cr
2.8確定切削用量和基本工時
工序Ⅰ：車φ63㎜外圓及端面
2.8.1加工條件
加工材料：HT200，＝0.22Gp,鑄造
加工要求：粗車φ95㎜外圓及端面
機床：CA6140車床
端面車刀：刀片材料YG6，刀桿尺寸16㎜×25㎜，=90°，=15°，
=8°，=0.5㎜。
外圓車刀: 刀片材料YG6，刀桿尺寸16㎜×25㎜，=75°，=15°，
=8°，=2㎜。
2.8.2計算切削用量
（1）粗車φ95㎜外圓端面
1）已知毛坯長度方向的加工余量為右端為2.5mm，一次走刀完成。=2.5㎜，長度加工公差按IT12級.
2）進給量f：根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為95㎜時f=0.6～0.9㎜/r。
按CA6140車床說明《實用機械加工工藝手冊》取f=0.8㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=53.11mm/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===178/min
按機床說明（見《實用機械加工工藝手冊》），現(xiàn)取160r/min。所以，實際切削速度：
V===47.73m/min
5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》得：
t== =0.33min
（2）粗車φ95㎜左端面
1）已知毛坯長度方向的加工余量為左端為1mm，一次走刀完成。=1㎜，長度加工公差按IT12級.
2）進給量f：根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為95㎜時f=0.8～0.9㎜/r。
按CA6140車床說明《實用機械加工工藝手冊》取f=0.8㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=76.17mm/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===255.2/min
按機床說明（見《實用機械加工工藝手冊》），現(xiàn)取250r/min。所以，實際切削速度：
V===74.613m/min
5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》得：
t== =0.0325min
（2）粗車φ95的外圓
切削深度: 單邊余量Z=6.5㎜。分2次切削，第一次切3.25㎜。
進給量: 據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.16，選用f=0.7㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==53.86r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===180.46r/min
按機床選取n=200r/min
所以實際切削速度：
V===60m/min
切削工時：
按《機械加工工藝手冊》P694表2.5-3
t== =0.086min
6)效驗機床功率
主切削力按《實用機械加工工藝手冊》得所示公式計算
= （2.2）
其中 =2795，=1.0,=0.75,=0
=0.89×0.95×1.0×1.0=0.8455
=2795××××0.8455=5877.6.4N
切削時消耗功率為
===5.26Kw
根據(jù)中CA6140機床說明可知，CA6140主電動機功率為7.5Kw，所以機床功率已足夠，可以正常加工。
7）效驗機床進給系統(tǒng)速度。已知主切削力=2169.4N，徑向切削力按《實用機械加工工藝手冊》公式計算
由手冊查得單位切削力P=2000N/,故切削力為：
==2000x3.25x0.7x0.9=4095N
在一般的切削加工中，刀尖圓弧半徑對Fy、Fx的影響較大，對Fz的影響較小。由手冊可以查得：=0.5㎜時，=1.37, =0.73,當=90°時，F(xiàn)y/ Fz=0.25, Fx/Fz=0.25,故徑向力和軸向力分別為：
Fy=Fz（Fy/ Fz）=4095x0.25x1.37=1402.5N
Fx=Fz（Fx/ Fz）=4095x0.25x0.73=747.34N
取機床的導軌與溜板之間的摩擦系數(shù)=0.1，則機床的進給機構沿縱軸進給方向所承受的力為：
Fx+（Fy+Fz）=747+0.1x（1402+4095）=1296.7N
而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力遠遠大于1296.7N。故機床進給系統(tǒng)可正常工作。
工序Ⅱ：鉆、鉸φ8F9的孔
選用機床：Z550型立式鉆床
（1）鉆φ8F9的孔
進給量：f=0.25㎜/r（根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》）
切屑速度：v=40m/min(《根據(jù)實用機械加工工藝手冊》)
===1633.2r/min
按機床選取=1400r/min(《實用機械加工工藝手冊》)
所以實際切削速度
V===34.3m/min
切削工時：
t===0.06min
（2）半精鉸φ8F9的孔
進給量：f=0.19㎜/r（實用機械加工工藝手冊》）
切屑速度：v=8m/min(《實用機械加工工藝手冊》
===318.3r/min
按機床選取=351/min(《實用機械加工工藝手冊》)
所以實際切削速度
V===8.82m/min
切削工時：
t===0.315min
工序Ⅲ：鉆4xφ13的孔
進給量：f=0.4㎜/r（《實用機械加工工藝手冊》）
切屑速度：v=40m/min(《實用機械加工工藝手冊》
===1592r/min
按機床選取=1400r/min(《實用機械加工工藝手冊》表2.36)
所以實際切削速度
V===35.2m/min
切削工時：
t=i=x4=0.164min
工序Ⅳ：粗車φ115左、右端面和φ72的外圓。
（1）粗車φ115左端面
1）已知毛坯長度方向的加工余量為左端為2.5mm，一次走刀完成。=2.5㎜，長度加工公差按IT12級.
2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為115㎜時f=0.8～1.2㎜/r。
按CA6140車床說明《機械加工工藝手冊》取f=0.8㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=53.11mm/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===147/min
按機床說明（見《實用機械加工工藝手冊》），現(xiàn)取160r/min。所以，實際切削速度：
V===57.78m/min
5)切削工時，據(jù)《實用機械加工工藝手冊》得：
t== =0.45min
2）粗車φ115㎜右端面
1）已知毛坯長度方向的加工余量為右端為1mm，一次走刀完成。=1㎜，長度加工公差按IT12級.
2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為115㎜時f=0.8～1.2㎜/r。
按CA6140車床說明《實用機械加工工藝手冊》取f=0.8㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=76.17mm/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===211/min
按機床說明（見《實用機械加工工藝手冊》），現(xiàn)取200r/min。所以，實際切削速度：
V===72.22m/min
5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》得：
t== =0.128min
（3）粗車φ72的外圓
切削深度: 單邊余量Z=20.5㎜。分5次切削，每次切4.1㎜。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.7㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==52r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===144r/min
按機床選取n=160r/min
所以實際切削速度：
V===57.8m/min
切削工時：
按《機械加工工藝手冊》
t== =0.223min
工序Ⅴ：半精車φ95的右端面和φ80的外圓。
（1）半精車φ95㎜右端面
1）已知φ95㎜右端面的加工余量為為1.5mm，一次走刀完成。=1.5㎜，長度加工公差按IT10級.
2）進給量f：根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為95㎜時f=0.25～0.4㎜/r。
按CA6140車床說明《實用機械加工工藝手冊》取f=0.3㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=189.8，=0.15,=0.2,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=80.15mm/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===268.55/min
按機床說明（見《實用機械加工工藝手冊》），現(xiàn)取250r/min。所以，實際切削速度：
V===74.6m/min
5)切削工時，據(jù)《實用機械加工工藝手冊》得：
t== =0.087min
(2)半精車φ80的外圓
切削深度: 單邊余量Z=0.75㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.5㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==76.78r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===298r/min
按機床選取n=32r/min
所以實際切削速度：
V===82.4m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.0375min
工序Ⅵ：半精車、精車φ72的外圓
（1)半精車φ72的外圓
切削深度: 單邊余量Z=0.75㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.5㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==76.78r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===339r/min
按機床選取n=320r/min
所以實際切削速度：
V===72.38m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.03125min
2)精車φ72的外圓
切削深度: 單邊余量Z=0.25㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.06㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=189.8，=0.15,=0.2,=0.8，m=0.2
==144.08r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===650.5r/min
按機床選取n=710r/min
所以實際切削速度：
V===157.25m/min
切削工時：
按《機械加工工藝手冊》
t== =0.117min
工序Ⅶ：精車φ80的外圓; 半精車、精車φ52的孔;半精車、精車φ52孔的左端面
（1)精車φ80的外圓
切削深度: 單邊余量Z=0.25㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.06㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=189.8，=0.15,=0.2,=0.8，m=0.2
==144.08r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===570r/min
按機床選取n=560r/min
所以實際切削速度：
V===144.15m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.175min
(2)粗車φ52的孔
切削深度: 單邊余量Z=2.5㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《實用機械加工工藝手冊》，選用f=0.45㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==66.86r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===473r/min
按機床選取n=500r/min
所以實際切削速度：
V===70.68m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.049min
(3)半精車φ52的外圓
切削深度: 單邊余量Z=0.75㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《切削用量簡明手冊》，選用f=0.5㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
==76.78r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===488.8r/min
按機床選取n=500r/min
所以實際切削速度：
V===78.54m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.044min
(4)精車φ52的孔
切削深度: 單邊余量Z=0.25㎜。1次切削完成。
進給量: 據(jù)《切削用量簡明手冊》，選用f=0.06㎜/r
計算切削速度：
= （2.5）
其中=189.8，=0.15,=0.2,=0.8，m=0.2
==144.08r/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：
===890r/min
按機床選取n=900r/min
所以實際切削速度：
V===145.6m/min
切削工時：
按《實用機械加工工藝手冊》
t== =0.19min
(5)粗車φ52孔左端面
1）已知φ52孔左端面的加工余量為1.8mm，一次走刀完成。=1.8㎜，長度加工公差按IT12級.
2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為52㎜時f=0.4～0.5㎜/r。
按CA6140車床說明《機械加工工藝手冊》取f=0.45㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《切削用量簡明手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=158，=0.15,=0.4,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
=0.8=57.17/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===350/min
按機床說明（見《切削用量簡明手冊》），現(xiàn)取320r/min。所以，實際切削速度：
V===52.28m/min
5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》得：
t== =0.18min
(6)半精車φ52孔左端面
1）已知φ52孔左端面的加工余量為1.2mm，一次走刀完成。=1.2㎜，長度加工公差按IT10級.
2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》查得,當?shù)稐U尺寸為16㎜×25㎜，≤3㎜以及工件直徑為52㎜時f=0.25～0.4㎜/r。
按CA6140車床說明《機械加工工藝手冊》取f=0.35㎜/r。
3）計算切削速度。 據(jù)《切削用量簡明手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min）
=(m/min) （2.1）
其中=189.8，=0.15,=0.2,=0.8，m=0.2
將上述數(shù)據(jù)帶入公式中：
==80.38r/min
4)確定機床主軸轉(zhuǎn)速
===492/min
按機床說明（見《切削用量簡明手冊》），現(xiàn)取500r/min。所以，實際切削速度：
V===89.85m/min
5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》得：
t== =0.149min
工序Ⅷ:鉆4xφ13的孔, 鉆、半精鉸φ8
（1）鉆:鉆4xφ13的孔
進給量：f=0.4㎜/r（《切削用量簡明手冊》）
切屑速度：v=40m/min(《切削用量簡明手冊》
===1592r/min
按機床選取=1400r/min(《切削用量簡明手冊》表2.36)
所以實際切削速度
V===35.2m/min
切削工時：
t=i=x4=0.04min
（1）鉆φ8N8的孔
進給量：f=0.25㎜/r（《切削用量簡明手冊》）
切屑速度：v=40m/min(《切削用量簡明手冊》
===1633.2r/min
按機床選取=1400r/min(《切削用量簡明手冊》表2.36)
所以實際切削速度
V===34.3m/min
切削工時：
t===0.06min
（2）半精鉸φ8N8的孔
進給量：f=0.19㎜/r（《切削用量簡明手冊》）
切屑速度：v=8m/min(《切削用量簡明手冊》
===318.3r/min
按機床選取=351/min(《切削用量簡明手冊》表2.36)
所以實際切削速度
V===8.82m/min
切削工時：
t===0.315min
2.9計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介
單件時間的計算公式為：
由于生產(chǎn)批量為中批量，所以時間定額為：
本次設計沒有具體計算輔助時間、布置工作地點時間和休息和生理需要時間，在中批量生產(chǎn)中，輔助時間可按基本時間的百分比進行估算，并在實際中修改，使之趨于合理?；緯r間和輔助時間總和稱為操作時間，布置工作地點時間一般按操作時間的2%7%來計算，休息和生理需要時間一般按操作時間的2%來計算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準備與終結時間。
為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時間，應從以下三方面著手來減少時間定額以提高生產(chǎn)效率：
（1）減少輔助時間和輔助時間與基本時間重疊；
（2）減少布置工作地點時間；
（3）減少準備于終結時間。
第三章 夾具設計
1零件專用夾具的設計
1.1 機床夾具介紹
夾具最早出現(xiàn)在1787年，機械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（或?qū)Φ叮┰慕Y構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。夾具的現(xiàn)狀幾生產(chǎn)對其提出新的要求
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，盡管國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有只能感等生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術被應用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求：
⑴、能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期
⑵ 、能裝夾一組相似性特征的工件
⑶、適用于精密加工的高精度的機床
⑷、適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術
⑸、采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率
1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向
現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面：
⑴精密化
隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應提高對其精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達正負0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓讀可達0.2~0.5um。
⑵高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。
⑶、柔性化
夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調(diào)組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)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(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。
⑷、標準化
夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結構，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夾具標準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔性化高效化的基礎，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。
夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
1.３機床夾具的定位及夾緊
1），概述
在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，一接受施工或檢測的裝置。
機床夾具的概念
在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。
２）機床夾具的組成
（１）機床夾具的基本組成部分
①定位裝置
該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。
②夾具裝置
該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過程中正確位置不變。
③夾具體
夾具體是夾具的基本骨架，通過它將夾具所有的元件構成一個整體。
（2）機床夾具的其他特殊元件或裝置
①連接元件
根據(jù)機床的特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如機床夾具所使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。
②對刀元件
常用在普通銑床夾具中，用對刀快調(diào)整銑刀加工前的位置。對刀時，銑刀不與對刀快直接接觸，而用塞尺進行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。
③導向元件
常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導刀具加工中的正確位置。
④其他元件或裝置
根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、預出器個平衡快等。這些元件或裝置需要專門設計。
隨行夾具
3）機床夾具的分類
根據(jù)機床夾具的通用化程度，可將夾具氛圍以下幾種：通用夾具，
專用夾具，成組夾具，組合夾具，隨行夾具。
其中專用夾具是針對某一種工件的某道工序?qū)ｉT設計的夾具。所以結構緊湊，操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計與制造。專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動強度，節(jié)省工時，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個工件某道工序的加工需要而專門設計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設計制造周期較長。當產(chǎn)品更換時，往往因無法再使用而報廢，因此，專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。
1.4 機床夾具在機械加工中的作用
夾具是機械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機械加工中的應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用：
⑴保證工件的加工精度
由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在機械加工中，可以保證工件各個表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。
⑵提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本
采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個找正對刀所花費的時間，因此可以縮短輔助時間。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對操作工人的技術水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。
⑶擴大機床工藝范圍和改變機床用途
使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。這是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜摸夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機床的作用。
⑷改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全
使用專用機床夾具可減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。
1.5工件的裝夾方式
工件在機床上的裝方式有以下三種方法：
1）直接找正法
在機床上根據(jù)工件上有關基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。
直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場合。
2） 劃線找正法
在機床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。
此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。
3） 用夾具裝夾
即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機床獲得正確位置的方法。
此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。
上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點：
⑴ 工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。
⑵由于夾具預先在機床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具相對于機床也就有了正確的位置。
⑶通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。
1.6 基準及其分類
機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。
基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。
1）設計基準
在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。
2） 工藝基準
零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。
⑴ 裝配基準
裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。
⑵ 測量基準
測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。
⑶ 工序基準
在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。
⑷ 定位基準
工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。
需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。
1.7 工件的定位
1） 工件定位的基本原理
工件裝夾在機床上必須使工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機床上的安裝以及夾具相對于刀具和整個工藝系統(tǒng)的調(diào)整等工作過程。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。
⑴ 六點定位原則
定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點定位原則” 。
① 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況
Ⅰ完全定位
六個支承點限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。
Ⅱ不完全定位
根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。
Ⅲ欠定位
根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。器定位無法保證加工要求，所以是決不允許的。
Ⅳ過定位
夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同