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第一章 前言
畢業(yè)設計是我們學習了大學的全部基礎課程課、技術基礎課以及專業(yè)課之后進行的。這是我們對所學課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。本次設計的內(nèi)容是柴油機氣門搖臂支座的數(shù)控加工工藝及主要工序工裝設計。具體是工藝設計，工序卡、工藝過程卡的編制，鉆→擴→鉸孔的夾具設計。
就我個人而言，通過本次畢業(yè)設計，我希望能夠提高自己分析問題、解決問題的能力，能夠更深入理解課本知識，并能夠很好的應用到實際工作之中，為以后更好地勝任我的工作崗位打好基礎。
由于知識、能力有限，在設計中仍有許多不足之處，希望各位老師給予指教。
第 二 章. 零件的分析
2．1 零件的作用
該零件是1105型柴油機中的搖臂結合部的氣門搖臂軸支座。mm孔裝搖臂軸，軸兩端各安裝一進、排氣氣門搖臂。mm孔內(nèi)裝一個減壓軸，用于降低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動柴油機，兩孔間距mm，可以保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓。該零件通過mm小孔用M10螺桿與汽缸相連。該零件是柴油機氣門控制系統(tǒng)的一個重要零件。
2.2 零件的工藝分析
分析零件圖紙，圖紙的各視圖不清晰，尺寸標注完整，能夠表達清楚零件的各個部分，技術條件標注合理，表面粗糙度標注合理，尺寸公差標注完整，能夠完整表述加工要求。該零件加工表面分兩種，主要是孔的加工，圓柱端面平面加工。將零件圖重新繪制在A3圖紙上，詳見附圖?，F(xiàn)將主要加工部分表述如下：
2.2.1孔加工
該零件共有4個孔要加工，其中mm、mm孔加工要求較高，兩孔中間距mm，mm孔中心與底平面距離mm，mm孔中心與底面距離490.05mm。有平行度要求，表面粗糙度1.6，需精加工，mm小孔直接鉆出即可，另斜小孔直接鉆出。
2.1.2 面的加工
該零件需加工平面為22×36底面精度要求較高，是后續(xù)工序的精基準面，需精加工，上端面要求高，粗銑即可。26圓柱兩端面粗銑， 28圓柱兩端粗糙度要求3.2，要精銑。
由以上分析知，該零件的加工應先加工面，孔以面為基準。保證孔中心與底面的距離，平行度。
第三章 工藝規(guī)程設計
3.1確定毛坯：
3.1.1毛坯的制造形式：
零件材料為HT200，根據(jù)選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小、形狀不是很復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度，由于零件生產(chǎn)類型為成批、大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用砂型鑄造。
3.1.2毛坯的設計：
由于生產(chǎn)類型為成批、大批生產(chǎn)，考慮毛坯生產(chǎn)成本和機械加工成本，毛坯制造方法為砂型鑄造， 18、16孔需精加工，要留加工余量，故孔不宜鑄出，其他小孔不鑄出。
查≤金屬加工工藝及工裝設計≥（黃如林、汪群主編，化學工業(yè)出版社）確定加工余量：
砂型鑄造，公差等級：（CT7~9）查表1 - 6，取CT8
加工余量等級：11~13G 查表1 - 8，取G
切削余量：查表1 – 9，基本尺寸小于100mm，故加工余量為單側3.0mm，雙側2.5mm
鑄件尺寸公差值：查表1 – 11基本尺寸小于50mm，取0.8mm，小于30mm，取0.6mm
毛坯圖如下圖：
3.2基面的選擇：
27
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準選擇：粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，保證加工面與不加工面之間的位置要求或合理分配各加工面的余量，兩者矛盾，對該零件應以要求與余量均勻的重要表面為粗基準，故該零件選擇未加工的底面為粗基準加工上端面。
精基準選擇：應該主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，為消除基準不重合誤差，應該以設計基準為精基準，該零件選擇36×22mm底面為精基準。
3.3工藝路線的擬定：
擬訂工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經(jīng)濟性。
3.3.1 選擇加工方法：
選擇加工方法應該考慮各種加工方法的特點、加工精度、表面粗糙度及各種加工方法的經(jīng)濟性。
分析該零件，該零件要加工的內(nèi)容有端面和孔，零件為非回轉(zhuǎn)體零件，端面加工選擇銑削加工。對于上端面圓柱端面，粗糙度12.5，無其他要求，粗銑即可。底面22×36采用粗銑→精銑。圓柱端面粗糙度要求12.5，無其他要求，采用粗銑即可。圓柱2端面粗糙度要求3.2，圓跳動0.1，采用粗銑→精銑。
孔的加工：、3孔粗糙度12.5，直接鉆孔即可。、孔粗糙度要求1.6，精度等級較高，有平行度要求，采用鉆→擴→鉸孔即可滿足要求。
3.3.2：加工順序的擬定：
Ⅰ：粗銑削圓柱端面，粗銑36×22底面
Ⅱ：精銑 36×22底面。
Ⅲ：粗銑圓柱端面、圓柱端面
Ⅳ：精銑圓柱兩端面
Ⅴ：鉆孔成
Ⅶ：鉆孔至，鉆至
Ⅷ：擴孔至，擴至，兩孔兩側倒角1×45°，保證孔心距56
Ⅸ：精鉸孔、成
Ⅹ：鉆孔3成。
Ⅺ：去銳邊、毛刺。
Ⅻ：終檢、入庫。
分析以上工藝路線內(nèi)容，基本合理，根據(jù)以上工藝路線，確定工序內(nèi)容：
Ⅰ.粗銑底平面，以上圓柱端面定位，銑尺寸39mm至42mm。
Ⅱ.粗銑圓柱上端面，以底面定位。銑尺寸39mm至39.5mm。
Ⅲ.粗銑圓柱兩端面，銑尺寸mm至38mm。粗銑圓柱端面，保證軸向尺寸16mm。
Ⅳ.精銑底平面，以上圓柱端面定位，保證尺寸39mm。
Ⅴ. 鉆小孔成。
Ⅵ.精銑圓柱端面成，保證尺寸mm
Ⅶ.鉆→擴→鉸、孔成，保證兩孔中心距 mm，保證中心與底平面距離mm，中心與底平面距離mm。
Ⅷ. 、兩孔兩端倒角°。
Ⅸ.鉆孔成。
Ⅹ.去毛刺、銳邊
Ⅺ.終檢，入庫。
3.3.3機械加工余量：
平面加工余量：
圓柱軸向尺寸，上端面銑削，余量2.5mm，下底面粗銑余量2mm，精銑余量0.5mm。圓柱軸向尺寸370.1mm，兩端面粗銑余量2mm，精銑余量0.5mm。軸向尺寸16mm，圓柱兩端面粗銑，余量2.5mm
鉆孔加工余量：
孔mm鉆→擴→鉸余量：
鉆孔：
擴孔：至 2Z=1.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
孔mm鉆→擴→鉸余量：
鉆孔：
擴孔：至 2Z=1.8mm
鉸孔：mm 2Z=0.2mm
、兩孔直接鉆出
3.4機床的選擇：
3.4.1：平面加工：
采用銑削，工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ由于是批量生產(chǎn)，要求加工效率較高，選擇立式銑床采用端銑效率較高。選擇機床型號X52
3.4.2：孔加工：
工序Ⅴ、Ⅷ，選擇立式鉆床Z525，工序Ⅶ采用搖臂鉆床Z3025。
3.5夾具選擇：
該零件的加工內(nèi)容是孔和端面，其中孔、精度要求高，孔是斜小孔，銑底平面，都需要專用夾具。精銑圓柱兩端面精度要求較高，且有圓跳動要求，需采用專用夾具其余加工采用通用夾具。
3.6刀具選擇：
3.6.1銑削加工：
選擇錯齒三面刃銑刀，刀具直徑50mm（《機械制造工藝設計簡明手冊》）
磨損量0.5mm。刀具耐用度100min。
3.6.2鉆削加工：
鉆孔采用錐柄麻花鉆（GB1438-85）直徑d=11mm，采用d=3mm錐柄麻花鉆。鉆孔采用d=16mm錐柄麻花鉆，鉆孔采用d=14mm錐柄麻花鉆。（《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1-6）刀具磨鈍標準：后刀面磨損限度0.5~0.8工件材料為鑄鐵，刀具耐用度2700秒。
擴孔、分別采用d=17.8mm，d=15.8mm錐柄擴孔鉆（GB1141-84）（《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1-8）
鉸孔、分別選擇d=18mm，d=16mm錐柄機用鉸刀（GB1133-84）（《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1-17）刀具耐用度3600秒。
3.7 量具選擇：
3.7.1孔的量具：
孔根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表5.1 –1，=0.0018， 由表5.1 – 3，選擇分度值0.002的比較儀=0.0017，可以測量。孔根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表5.1 –1，=0.009，由表5.1-2分度值為0.01的內(nèi)徑百分尺u=0.008，可以選用。其余孔選擇一般內(nèi)徑測量儀器即可。
3.7.2軸向尺寸量具：
尺寸mm、mm、mm、mm根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表5.1 –1，及表5.1-2選擇分度值0.01的量程100mm的外徑百分尺即可。其余尺寸量具選擇分度值0.02的游標卡尺即可。
3.8 工序尺寸確定：
確定工序尺寸的一般方法是由表面加工最后往前推。最后工序的尺寸按零件圖上要求標注，當沒有基準轉(zhuǎn)換時，同一加工表面的工序尺寸只與工序或工步的加工余量有關。當工序基準不重合時，工序尺寸用尺寸鏈計算。
3.9 確定切削用量及基本工時：
3.9.1工序Ⅰ（粗銑底平面）切削用量及時間定額：
本工序為粗銑，刀具為錯齒三面刃銑刀，刀具直徑D=50mm，d=16mm，齒數(shù)Z=12，本工序余量2 mm，一次走刀完成切削，即=2mm，機床X52K，主軸功率7.5千瓦。查表3-28（《機械制造工藝設計手冊》）取f=0.10mm/z，銑削寬度=22mm。銑刀耐用度T=120min，工件材料為鑄鐵，確定切削速度v，每分進給量v查表3.27（《切削用量簡明手冊》）公式
式中 =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2，=22mm帶入式，
m/min
= =790 r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min，則實際轉(zhuǎn)速v=117m/min
工作臺每分進給量=0.10×12×750=900mm/min。
查表4.2-37（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選擇實際：=950mm/min，則=0.105mm/z
校驗機床功率：
表3.28（《切削用量簡明手冊》）
其中=30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ，=0.63
帶入公式，=46.8N
v=2.18m/s帶入公式，得=0.102 kw
故可以采用 工序?qū)嶋H切削用量=0.105mm/z，=950mm/min，n=750 r/min=12.5r/s
v=2.18m/s
時間定額：
，mm， =5.5mm，=2mm，帶入值。得： min
3.9.2 工序Ⅱ粗銑上端面：
刀具、機床與上工序相同，工序余量2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm，=0.10mm/z，=22mm帶入公式：
=18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.5，=22mm帶入式，
m/min
= =770 r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min，則實際切削速度:v=117m/min
每分進給量：=900mm/min，實際=950mm/min，==0.105 mm/z
校驗機床功率：表3.28（《切削用量簡明手冊》）
其中=30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ，=0.63
帶入公式，=46.8N
v=2.18m/s帶入公式，得=0.102 kw
故可以采用 工序?qū)嶋H切削用量=0.105mm/z，=900mm/min，n=750 r/min=12.5r/s
v=2.18m/s
時間定額：
，mm， =5.5mm帶入公式，得0.022 min
3.9.3 工序Ⅲ（粗銑、兩圓柱兩端面）切削用量及時間定額：
3.9.3.1粗銑圓柱兩端面的切削用量：
刀具、機床與上工序相同，工序余量2.0mm，一次走刀完成，即=2.0mm，=0.10mm/z，=28mm帶入公式：
=18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.0mm，=28mm帶入式，
120m/min
= =764r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min，則實際切削速度:v=118m/min =2.18m/s,=900mm/min，實際=950mm/min，==0.105 mm/z
2.9.3.2 粗銑圓柱兩端面的切削用量:
刀具、機床與上工序相同，工序余量2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm，=0.10mm/z，=26mm帶入公式：
=18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.5mm，=26mm帶入式，
119m/min
= =757r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=750 r/min，則實際切削速度:v=118m/min =2.18m/s，實際=950mm/min，==0.105 mm/z
3.3.9.3工序時間定額:
本工序加工面為兩個圓柱的4個端面,時間為加工4個端面的和.
mm，=7.5mm，帶入公式，得0.04 min
mm，=6.5mm，帶入公式，得0.037 min
=0.077 min。
由于每個圓柱要銑2個端面，時間是計算時間的2倍，總時間=0.15min。
3.9.4工序Ⅳ （精銑底平面）切削用量及時間定額:
本工序為精銑，選擇刀具為高速鋼三面刃銑刀，刀具直徑50mm，齒數(shù)Z=12，本工序余量0.5mm，一次走刀完成切削，即=0.5mm，機床X52K，主軸功率7.5千瓦。查表3-28（《機械制造工藝設計手冊》）取f=0.10mm/z，銑削寬度=22mm。銑刀耐用度T=100min，工件材料為鑄鐵，確定切削速度v，每分進給量v查表3.27（《切削用量簡明手冊》）公式
式中 =25， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.5， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2，=22mm帶入式，
m/min
= =312 r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=300 r/min，則實際切削速度：
V=47.1m/min。
每分進給量：=0.10×12×300=360 mm/min，查表，實際=375mm/min，=0.067mm/z
工序時間定額：
，mm， =5.5mm帶入公式，得=0.116 min
3.9.5工序Ⅴ （鉆孔）切削用量及時間定額：
鉆孔mm，查表3-38（《機械制造工藝設計手冊》），取f=0.26 mm/r
查表3-42（《機械制造工藝設計手冊》），取v=0.30 m/s
由公式==8.68 r/s =521 r/min
查表4.2-15（《機械制造工藝設計簡明手冊》），機床為Z525，選擇轉(zhuǎn)速=545 r/min =9.08 r/s
實際切削速度：v== =0.31m/s
切削工時：
mm，mm，帶入公式：=17.8 s =0.3min
3.9.6工序Ⅵ (精銑圓柱兩端面) 切削用量及時間定額:
本工序為精銑，選擇刀具為高速鋼三面刃銑刀，刀具直徑50mm，齒數(shù)Z=12，本工序余量0.5mm，一次走刀完成切削，即=0.5mm，查表3-28（《機械制造工藝設計手冊》）取f=0.10mm/z，銑削寬度=28mm。銑刀耐用度T=100min，工件材料為鑄鐵，確定切削速度v，每分進給量v查表3.27（《切削用量簡明手冊》）公式
式中 =25， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.5， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=0.5，=28mm帶入式，
m/min
= =274r/min
由表4.2-36（《機械制造工藝設計簡明手冊》）選主軸轉(zhuǎn)速=300 r/min，
則實際切削速度：V=47.1m/min，
每分進給量：=0.10×12×300=360 mm/min，查表，
實際=375mm/min，=0.067mm/z
工序時間定額：
，mm， =6.5mm
帶入公式，得=0.097min
3.9.7 工序Ⅶ（鉆、擴、鉸孔、）切削用量及時間定額：
3.9.7.1 鉆孔 至，
查表3-38（《機械制造工藝設計手冊》），取f=0.26 mm/r
查表3-42（《機械制造工藝設計手冊》），取v=0.30 m/s
帶入公式==6.8 r/s=404 r/min
查表4.2-12（《機械制造工藝設計簡明手冊》），機床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速=400r/min =6.6 r/s
則實際切削速度：
v===0.287 mm/r
擴孔至15.8鉆孔
f=0.5 mm/r ，（表2.4-52《機械加工工藝手冊》）
v=0.48 m/s ， （表2.4-53《機械加工工藝手冊》）
==9.7 r/s=582 r/min
查表4.2-12（《機械制造工藝設計簡明手冊》），機床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速：=630r/min =10.5 r/s
實際切削速度：v===0.52 m/s
鉸孔：
查表3-50（《機械制造工藝設計手冊》），f=1.8mm/r，v=0.13m/s帶入：
==2.58r/s=155r/min。
查表4.2-12（《機械制造工藝設計簡明手冊》），機床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速=125r/min。
實際速度：v=0.106m/s。
時間定額：
s
s
3.8 s
=19.720 s
3.9.7.2 鉆至
查表3-38（《機械制造工藝設計手冊》），取f=0.26 mm/r
查表3-42（《機械制造工藝設計手冊》），取v=0.30 m/s
帶入公式：
==5.95r/s=357 r/min
取機床實際轉(zhuǎn)速：=400m/min，則實際切削速度：v=0.32 m/s
擴孔至17.8
f=0.5 mm/r ，（表2.4-52《機械加工工藝手冊》）
v=0.48 m/s ， （表2.4-53《機械加工工藝手冊》）帶入公式：
==8.6 r/s=516r /min
取機床實際轉(zhuǎn)速：n=630 r/min=10.5r/s
實際切削速度：v==0.599m/s
鉸孔
查表3-50（《機械制造工藝設計手冊》），f=1.8mm/r，v=0.13m/s帶入
==2.3 r/s=138 r/min。
取機床實際轉(zhuǎn)速：n=125 r/min=2.08r/s
實際速度：v=0.11m/s
時間定額：
26 s
8.7s
1.3 s
=36 s
工序總時間定額：56 s≈1min
3.9.8 工序Ⅷ （鉆孔）切削用量及時間定額：
查表3-38（《機械制造工藝設計手冊》），取f=0.18 mm/r
查表3-42（《機械制造工藝設計手冊》），取v=0.15 m/s
帶入公式：
==16r/s=960r/min
取機床實際轉(zhuǎn)速：n=960 r/min。
切削工時：
mm，mm，帶入公式：
= =5.8 s
第四章 夾具設計
由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn)，要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，故需要設計專用夾具。
4.1問題的提出：
本次設計選擇設計工序Ⅶ 鉆→擴→鉸孔、的夾具。該工序加工的精度要求較高，粗糙度要求1.6，平行度要求0.05。工序基準為底平面。需要保證的尺寸要求：保證孔中心與底面距離mm，孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm。夾具設計應首先滿足這些要求，并保證較高的生產(chǎn)效率，還應考慮夾具零件制造的工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟性，加工過程中夾具的操作應方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠，夾具體應具有較好的剛性。
4.2夾具的設計：
4.2.1 定位基準的選擇：
根據(jù)圖紙要求，為保證加工質(zhì)量，工序基準應與設計基準相同。選擇底面作為基準。
工序基準面是底平面，定位面為環(huán)行突臺面，限制3個自由度，孔采用定位銷定位，由于通過孔夾緊，定位銷與夾緊件拉桿做成整體。限制2個自由度，還有一個繞孔軸線旋轉(zhuǎn)自由度，采用一個可調(diào)支承，支承于圓柱端面，除限制自由度達到完全定位外，還能提高夾具系統(tǒng)剛性。定位面板下圖4-1：
圖 4-1 定位面板
4.2.2定位誤差分析：
定位誤差是指由于定位不準引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對夾具設計中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應尺寸或位置公差的三分之一，或滿足裝夾+對定+過程≤T，即可認為定位方案符合加工要求。
對于本次設計的夾具，需要保證的尺寸要求：保證孔中心與底面距離mm，孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm。其中兩孔中心距由鉆模板上兩鉆套的中心距保證。孔與底面的距離靠鉆模板與3個C型定位支承保證，3個尺寸都是以工件底面為基準的，基準不重合誤差為0。
導向裝置的設計：
導向裝置主要是鉆模板，導向元件是鉆套，加工中需要鉆→擴→鉸3個工步，為減少裝夾時間，減少輔助時間，鉆套選擇快換鉆套，鉆套與鉆模板連接需要有襯套。當需要換鉆套時，只需要將鉆套逆時針旋轉(zhuǎn)到鉆套的削平邊，即可以取出鉆套。
快換鉆套。見圖4-2：
圖 4-3 鉆模板
鉆模板圖見圖4-3：
4.2.3夾緊裝置的設計：
根據(jù)夾緊力方向的原則
（1），夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置。
（2），夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能小；
（3），夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。
根據(jù)夾緊力作用點的原則
（1），夾緊力的作用點應正對夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)；
（2），夾緊力的作用點應在工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點位置等措施來實現(xiàn)；
（3），夾緊力的作用點應盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減小工件的夾緊力，防止加工過程產(chǎn)生振動。
根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定夾緊方式，通過前面工序加工出的孔用拉桿夾緊，方向為水平向右，這樣能保證主要定位基準面與定位元件的良好接觸。
4.2.4切削力及夾緊力的計算：
4.2.4.1切削力的計算：
刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑d=16mm，f=0.26mm/r，查表2—32《切削用量簡明手冊》鉆孔的軸向力計算公式：
其中=365.9，ZF=1.0，YF=0.8 ，=0.94帶入公式
=1873 N
鉆孔至的軸向力：
=1639 N
4.2.4.2夾緊力的確定：
分析工件夾具中的受力情況：
切削力方向為孔的軸線方向，夾緊力垂直于切削力方向，由定位面與定位元件之間的摩擦力平衡切削軸向力，定位面板材料為鑄鐵，工件材料為鑄鐵，查《機械設計課程設計手冊》表1—10，摩擦系數(shù)為0.5 。由《理論力學》第6版p110公式：
式中為摩擦力，為靜摩擦因素，為正壓力，帶入式
得：
==3746 N，則實際夾緊力F=K，K為安全系數(shù)。
K=
查《機床夾具設計手冊》，表1-2-1、表1-2-2：
K=1.2×1.2×1.0×1.0×1.0=1.44
F=1.44×3746=5394N
4.2.4.3液壓缸的選擇：
考慮到零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動強度夾具應采用液壓夾緊方式，根據(jù)夾緊里選擇夾緊機構，由于夾緊力較小，不需采用增力機構，根據(jù)要求選擇液壓缸，要求能夠方便的夾緊松開工件，即要求液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)“工進―保壓―工退”的工作循環(huán)。工進的時候速度要小以減小沖擊力，也不能太小以免增加加緊時間，松開工件速度可以比夾緊過程速度稍快，以減少輔助時間。選擇雙向作用油缸。
由夾緊力計算選擇液壓缸參數(shù)：
F=5394 N，由《機床夾具設計手冊》表1-6-7活塞作用力近似計算公式：
，取η=0.8，則：
N
由《機床夾具設計手冊》表1-6-8,計算缸徑的公式：
，選擇油缸油壓p=3Mpa，由表知：當2〈 p 〈5時，d=0.5D，帶入上式，則：
，計算得：D=63.4 mm
查《機床夾具設計手冊》液壓傳動夾具用油缸，選擇地腳式雙作用油缸可以符合要求，表選擇T5026 Ⅰ型油缸，缸徑D=65mm，活塞直徑d=35mm，行程30mm。中心高H=65mm。
根據(jù)油缸參數(shù)，計算液壓缸實際作用力：
實際工作面積：
無桿腔：3317 。
有桿腔： 2355 。
實際作用力計算：
無桿腔作用力：
=6634N
有桿腔作用力：
=4710N
在本夾具系統(tǒng)中工作，夾緊力是液壓缸的拉力，即是有桿腔的實際拉力。該液壓缸的拉力：〈 F，故應適當提高工作油壓。
最小工作油壓：2.29MPa
取=2.3MPa，則液壓缸實際拉力：
=5416N
校驗活塞桿強度：
活塞桿材料為Q235鋼，材料塑性大，受力為拉力，發(fā)生塑性變形，當達到一定限度或籪裂，零件不能正常工作，就發(fā)生失效。失效發(fā)生在零件的薄弱環(huán)節(jié)，對于活塞桿，前端有直徑為20的螺紋孔，這部分最易發(fā)生失效。校驗時取該段分析。
由（《材料力學》第4版Ⅰ，劉鴻文主編，高等教育出版社）p18公式：
，=8.4MPa
對塑性材料有： （由《材料力學》第4版Ⅰ，劉鴻文主編，高等教育出版社p29），
Q235鋼220MPa，取2，則：
==110>
故校核合格。
4.2.5校驗夾緊元件的強度：
夾緊拉桿材料為20Cr，材料塑性大，受力為拉力，發(fā)生塑性變形，當達到一定限度或斷裂，零件不能正常工作，就發(fā)生失效。失效發(fā)生在零件的薄弱環(huán)節(jié)。拉桿示意圖如下：
圖4-4 夾緊拉桿圖
A- A截面是該零件最易失效的部分，取該截面分析：
，=192MPa
對塑性材料有： （由《材料力學》第4版Ⅰ，劉鴻文主編，高等教育出版社p29），
20Cr鋼540MPa，取2，則：
==270>
故拉桿強度合格。
4.2.6液壓控制回路的確定：
4.2.6.1分析液壓缸在夾具各工作過程的動作：
1.啟動：活塞處于液壓缸最左端。
2.工進：壓力油由左端的油管進入油缸，推動活塞向右移動，夾緊工件。
3.保壓：保持活塞兩端壓力相等，活塞停止運動，直到工件加工完成。
4.工退：壓力油由右端的油管進入油缸，推動活塞向左移動，松開工件。
裝夾工件的約時間為輔助時間的1/2，輔助時間6s，則夾緊、松開工時間不大于3秒。由于夾緊過程活塞行程不大于30mm，不需要快進、快退過程。所以要求液壓系統(tǒng)能夠完成“工進―保壓―工退”的工作循環(huán)即可。
確定控制回路：
根據(jù)液壓系統(tǒng)的要求選擇控制回路的基本回路，由上面分析知道，該控制回路至少要有一個換向回路，一個保壓回路，就可以達到控制要求。
換向回路：
選擇一個O型三位四通換向閥，其作用是利用閥心相對于閥體的運動，使油路接通、關斷或變換油路方向。從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止、換向。見圖3-2（a）：
保壓回路：
保壓回路以保證工件在夾緊過程中工件在切削力的作用下占有正確的位置，保證液壓缸中的壓力不變，這里選擇一個二位二通的電液換向閥來換向，實現(xiàn)保壓的過程。保壓回路如下圖3-2（b）：
（a） 換向回路 （b） 保壓回路
圖4-5 液壓基本回路
單向閥：為了機床停止工作時系統(tǒng)的油液流回油箱，導致空氣進入系統(tǒng)，影響液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性的問題，必須在電液換向閥的出口處增加一個單向閥。
其他元件：回路除以上基本元件外，還需要一個溢流閥，其作用是通過閥口的溢流，使被控系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。
其他輔助元件：如油箱、濾油器、液壓泵。
4.2.6.2液壓回路的綜合和整理：
將選擇的液壓元件組合成控制回路，如圖4-6：
分析液壓系統(tǒng)圖和液壓缸的工作循環(huán)對控制系的要求，對系統(tǒng)圖進行綜合和修改，將液壓控制回路用A3圖紙畫出，見附圖。
4.2.7 夾具的使用及維護：
夾具裝配圖的繪制：
夾具的具體各部分設計完成后，將夾具裝配圖畫于A0圖紙上，部分主要零件也單獨畫于A3，A1圖紙上，見附圖。
該夾具是用于精加工的，裝配完成后，安裝在Z3025鉆床的工作臺上，安裝后要檢查安裝是否存在誤差，如有應設法消除，以免造成加工誤差。該夾具設計的是液壓夾緊方式，安裝完成還要檢查管道連接是否緊密，有無泄露現(xiàn)象檢驗用油壓要高于夾緊要求的液壓，保證使用安全。
夾具的操作：安裝工件時，應檢查活塞桿是否處于松開的位置，然后使工件上11孔穿過拉桿，將底平面緊靠定位板上的3個定位支承上，圓柱的下端面靠近夾具體上安裝好的可調(diào)支承上，調(diào)節(jié)可調(diào)支承，保證工件垂直于夾具體底座。定位調(diào)節(jié)好后，將球形開口墊圈球面對準11孔安裝于拉桿上6段，然后打開液壓操作手柄置于工進位置，啟動液壓缸夾緊工件。球形墊圈的作用在于在液壓桿拉力作用下自動調(diào)節(jié)拉桿軸線，保持拉桿與液壓桿的同軸性。夾緊完成后，將手柄置于保壓位置，保持活塞位置不動，到加工完成。加工完成后，將手柄置于松開位置，松開工件，取下球形開口墊圈，然后就可以取下工件。
夾具的維護：夾具在使用中，應注意檢查鉆套的磨損情況，如磨損后不能精確保證加工精度，則需要更換鉆套。本夾具定位面板是受力的部件，應定時檢查其是否發(fā)生受力變形，如有變形，應及時設法修正，才能保證加工精度，為使其變形減少，需要嚴格控制液壓缸的油壓，保證油壓不超過工作油壓太多。
第五章 數(shù)控加工工藝
5.1擬訂數(shù)控加工工藝：
數(shù)控加工主要是用于精加工，該零件需要精加工的表面有：底平面、圓柱兩端面、孔、。平面加工采用銑削，孔加工采用鉆→粗鏜→精鏜。零件數(shù)控工藝如下：
Ⅰ.精銑底平面，以上圓柱端面定位，保證尺寸39mm。
Ⅱ.精銑圓柱端面成，保證尺寸mm
Ⅲ.鉆→粗鏜→精鏜孔、孔成，保證兩孔中心距 mm，保證中心與底平面距離mm，中心與底平面距離mm。
用CAXA軟件模擬加工銑底平面的加工軌跡見圖5-1：
圖5-1 銑底平面加工軌跡
鏜孔、和銑28圓柱端面的加工軌跡見圖5-2：
圖5-2 銑圓柱端面和鏜孔、軌跡圖
5.2數(shù)控加工程序：
1．銑底平面程序：
N82G01X18.000
N84Z50.000F20
N86G00X-18.000Y-21.000
N88Z15.000
N90G01Z0.000F5
N92X18.000F10
N94G03X25.141Y-18.000I-0.000J10.000
N96G01X-25.141
N98G02X-27.165Y-15.000I7.141J7.000
N100G01X27.165
N102G03X27.950Y-12.000I-9.165J4.000
N104G01X-27.950
N106G02X-28.000Y-11.000I9.950J1.000
N108G01Y-9.000
N110X28.000
N112Y-6.000
N114X-28.000
N116Y-3.000
N118X28.000
N120Y0.000
N122X-28.000
N124Y3.000
N126X28.000
N128Y6.000
N130X-28.000
N132Y9.000
N134X28.000
N136Y11.000
N138G03X27.950Y12.000I-10.000J0.000
N140G01X-27.950
N142G02X-27.165Y15.000I9.950J-1.000
N144G01X27.165
N146G03X25.141Y18.000I-9.165J-4.000
N148G01X-25.141
N150G02X-18.000Y21.000I7.141J-7.000
N152G01X18.000
N154Z50.000F20
N156G00Z60.000
N158M05
N160M30
銑28圓柱端面程序：
N10G90G54G00Z60.000
N12S10M03
N14X11.000Y0.000Z60.000
N16Z50.000
N18Z16.000
N20G01Z1.000F5
N22G03X11.000Y-0.000I-11.000J0.000F10
N24G01X14.000
N26G03X14.000Y-0.000I-14.000J0.000
N28G01X11.000
N30Z0.000F5
N32G03X11.000Y-0.000I-11.000J0.000F10
N34G01X14.000
N36G03X14.000Y-0.000I-14.000J0.000
N38G01Z50.000F20
N40G00Z60.000
N42M05
N44M30
鏜孔程序：
N10G90G54G00Z60.000
N12S1000M03
N14X0.000Y0.000Z60.000
N16Z50.000
N18G98G81X0.000Y0.000Z-40.000R0.500F100
N20G80G00Z60.000
N22M05
N24M30
鏜孔程序：
N10G90G54G00Z60.000
N12S1000M03
N14X55.989Y-24.965Z60.000
N16Z50.000
N18G98G81X55.989Y-24.965Z-50.500R-10.000F100
N20G80G00Z60.000
N22M05
N24M30
第六章 結論
本次設計是在完成大學的全部基礎課、技術基礎課、專業(yè)課學習之后進行的一次設計。畢業(yè)設計是對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，能夠使我們的知識掌握更牢，并能提升我們分析問題，解決問題的能力。因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
作為機械制造專業(yè)的學生，最重要的就是機械加工工藝規(guī)程的制定和工裝夾具的設計。通過畢業(yè)設計，我掌握了機械加工工藝規(guī)程的設計和工裝夾具設計的基本步驟和方法。工藝規(guī)程設計首先是分析了零件的技術要求，包括被加工面的尺寸精度和幾何形狀精度，各被加工表面之間的相互位置精度，被加工表面的表面加工質(zhì)量及熱處理要求，對毛坯的要求等等。并對達到各個技術要求的主要影響因素進行了分析，計算確定毛坯尺寸，了解各種機械加工機床的加工范圍，加工能夠達到的精度。選擇合理的機床組合，擬訂合理的加工路線，確定機床、刀具、量具、夾具，如果需要專用夾具，就需要設計專用夾具。計算確定切削用量，機床轉(zhuǎn)速、時間定額等。然后編制工藝規(guī)程文件，如工藝過程卡，工序卡片。
專用夾具的設計是針對不同的機床和零件的被加工表面設計專門的夾具以滿足加工精度要求、提高加工效率，降低工人勞動強度。夾具設計包括：定位元件或定位裝置、夾緊元件或夾緊裝置、對刀及引導元件、夾具體組成、連接元件、其他元件或裝置。本次設計的是鉆床夾具，加工兩個不同直徑的孔，需要精加工。所以夾具對定位、導向裝置要求較高。而生產(chǎn)類型為大批，故應該選擇液壓或氣動夾緊方式，以降低工人勞動強度和縮短輔助時間，提高效率。
通過設計對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，提升了我獨立分析問題，解決問題的能力，對我以后在工作中起到相當大的作用，對我們畢業(yè)生來說是一次相當大的鍛煉。
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致謝
在本次畢業(yè)設計過程中，丁暉老師對本文從選題、構思、資料收集到最后完成設計的各個環(huán)節(jié)給予的細心的指導和講解，使我對機械行業(yè)有了很大的認識，并最終完成了畢業(yè)論文。對此,我打心眼里表示我最衷心的感謝.丁老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進取的科研精神以及誨人不倦的師者風范是我畢生的學習楷模。
在設計過程中，需要查閱很多參考資料，感謝學校為我們提供了很充足、詳盡的資料，感謝在設計過程中給我?guī)椭乃型瑢W。