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摘 要
本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
箱體零件的工藝規(guī)程及其銑箱體Φ74端面、鉆Φ74端面上4-M6-7H螺紋的專用夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機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，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝、工序、專用夾具、定位、誤差。
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Abstract
This design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.
The part of the process and the end face milling of phi 74, Phi 74 surface drilling special fixture 4-M6-7H thread is designed to include part machining process design, process design and fixture three. In the process of design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design a part of the process route; then the parts of each step of the process dimension calculation, is the key to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then the special fixture fixture design, selection of the various components, such as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; the positioning errors calculated fixture positioning, analysis the rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later.
Keywords : Technology, process, fixture, positioning, error
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
第1章 緒論 5
1.1 機床夾具主要功能 5
1.2 機床夾具組成 5
1.3 機床夾具分類 5
第2章 工藝規(guī)程設計 11
2.1毛坯的制造形式 11
2.2零件分析 11
2.3 基面選擇 11
2.3.1 粗基準的選擇 12
2.3.2精基準的選擇 12
2.4制定工藝路線 12
2.5確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 13
2.6定切削用量及基本工時 15
第3章 箱體的專用夾具設計 33
3.1銑Φ74端面的夾具設計 33
3.1.1 問題的提出 33
3.1.2定位基準的選擇 33
3.1.3 切削力和夾緊力的計算 33
3.1.4定位誤差分析 34
3.1.5 定位鍵和對刀塊的設計 35
3.1.6夾具設計及操作簡要說明 37
3.2鉆、攻Φ74端面上4-M6-7H螺紋 38
3.2.1 問題的提出 38
3.2.2定位基準的選擇 38
3.2.3 切削力和夾緊力的計算 38
3.2.4定位誤差分析 39
3.2.5 鉆套的設計 40
3.2.6夾具設計及操作簡要說明 41
結論 43
參考文獻 44
致 謝 45
第一章 緒論
1.1機床夾具的主要功能
機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。
1.2機床夾具的組成
（1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。
（2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。
（3）對刀或導向元件 保證刀具與工件加工表面的正確位置。
（4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關系。
1.3 夾具設計的步驟和基本要求
一：夾具設計的基本要求
夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質(zhì)量、工人的勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。
（1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求，成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。
（2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。
（3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。
為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務書—夾具的結構設計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使用。
夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。任務書中包含內(nèi)容有設計理由、使用車間、使用設備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、夾緊點。這是設計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結構設計是設計人根據(jù)夾具設計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設計。夾具結構設計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結構合理性、結構工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會簽、交付制造。制成的夾具要同設計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付生產(chǎn)車間使用。
二:夾具的設計步驟
當接到夾具設計任務書后，按下面6個步驟，逐步設計。
（1）明確設計任務，收集研究設計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。
A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設計夾具應有的工序圖，并了解該工序所使用的設備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。
B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結構或復雜結構的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結構完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應付生產(chǎn)，則夾具結構應簡單，以便迅速制造交付使用。
C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機床的技術參數(shù)。
D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件等。
E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結合本廠情況的合理部分。
F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣壓值等。
G：收集有關夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結構圖冊等。
（2）確定夾具結構方案，繪制結構草圖，其主要內(nèi)容如下。
A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定位元件，計算定位誤差。
B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。
C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。
D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結構型式。
E：確定和設計其他結構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。
在確定夾具結構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。
（3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。
A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。
B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。
C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。
D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。
（4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結構繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術條件。
（5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。
（6）繪制總圖中非標準件的零件圖。
三：夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注
在夾具設計中，對于初設計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件，往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。
（1）夾具總圖上應標注的五類尺寸
A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。
B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定位誤差的依據(jù)。
C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。
D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。
E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾具精度無法保證。
（2） 夾具總圖上應標注的四類技術條件
夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。
A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對稱線的同軸度。
B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。
C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求
D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求
（3）五類尺寸、四類技術條件的分類
五類尺寸、四類技術條件根據(jù)是否與工序加工要求相關而分為兩類，其精度值大小和取法不同。
A：與工件加工要求無直接關系的
① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定。
② 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件。
B： 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技術條件直接對應，直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。
制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。
① 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。
② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設計依據(jù)。
（4）夾具調(diào)刀尺寸的標注
當夾具設計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關，也是夾具總圖上關鍵尺寸要求。
四：夾具體設計
夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎件、組成夾具的各種元件、機構、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個設計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長，設計時，應給以足夠的重視。
（1） 夾具體和毛坯結構
實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結構。
A：鑄造結構
鑄造結構夾具體的優(yōu)點如下：
① 可鑄出復雜的結構形狀。
② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場合。
③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內(nèi)應力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。
B：焊接結構其優(yōu)點如下：
① 容易制造，周期短。
② 采用鋼板、型材，如結構合理，布置得當，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結構簡單的小型夾具，如翻轉式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結構十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉，力求結構輕巧耐磨。
但焊接結構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。
C：裝配結構
裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。
（2）對夾具體的基本要求
A：一定的形狀和尺寸
夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構和裝置的結構尺寸都設計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復雜計算設計。通常參照類似的夾具結構，按經(jīng)驗類比法估計確定。
確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。
① 鑄造結構的夾具體，壁厚取8～25mm，過厚處挖空。
② 焊接結構用鋼板取6～10mm，剛度不夠時加筋板。
③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?
a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm.
b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm.
B：足夠的強度和剛度
目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度不夠時，可增設加強筋或用框形結構。若用加強筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。
C：良好的結構工藝性
以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。
第2章 工藝規(guī)程設計
2．1毛坯的制造形式
零件材料為HT200，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為7級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。
2. 2零件分析
對箱體零件的端面、孔和螺紋進行分析。具體加工要求如下：
箱體底面 粗糙度6.3
Φ74端面 粗糙度3.2
Φ54端面 粗糙度Ra3.2
Φ42H7孔 粗糙度1.6
Φ50H7孔 粗糙度1.6
Φ30H7孔 粗糙度Ra1.6
4-Φ15孔
4-Φ9孔
M10-7H螺紋
2-M141.5-7H螺紋
Φ74端面上4-M6-7H
Φ54端面上3-M6-7H 粗糙度Ra0.8
2-Φ6錐銷孔
技術要求：
1.未注圓角：R3～R5。
2.未注倒角：C1。
2．3 基面的選擇
定位基準有粗基準和精基準，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。
2．3．1 精基準的選擇
選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。
1） 用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基準不重合誤差。
2） 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準轉換誤差。
3） 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
4） 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
5） 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。
根據(jù)該箱體零件的技術要求和裝配要求，選擇箱體的底面（即基準面C）和Φ42H孔作為定位精基準，零件上有很多表面都可以采用它作為基準進行加工，即遵循“基準統(tǒng)一”原則。
2．3．2 粗基準的選擇
1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。
2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。
3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。
4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。
5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。
此設計選擇?74端面和?50H7的毛坯孔作為定位粗基準。
2．4制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
工序01：鑄造
工序02：人工時效
工序03：銑工件底面（即基準C
工序04：粗銑、精銑Φ74端面
工序05：粗銑、精銑Φ54端面
工序06：粗鏜、半精鏜、精鏜Φ42H7、Φ50H7孔
工序07：鉆、擴、鉸Φ30H7孔
工序08：锪沉孔4-Φ15深6；鉆4-Φ9孔
工序09：锪沉孔Φ18；鉆、攻M10-7H螺紋
工序10：锪沉孔2-Φ22；鉆、攻2-M141.5-7H螺紋
工序11：鉆、攻Φ74端面上4-M6-7H深9孔深12螺紋
工序12：鉆、攻Φ54端面上3-M6-7H深12孔深15螺紋
工序13：鉆、粗鉸、精鉸2-Φ6錐銷孔
工序14：去毛刺
工序15：檢驗至圖紙要求
工序16：入庫
2.5確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差
1. 箱體底面的加工余量
箱體尺寸公差為CT7級，加工余量為MA-E級。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm,，表面粗糙度6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
2. Φ74端面的加工余量
箱體尺寸公差為CT7級，加工余量為MA-E級。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,，表面粗糙度3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，二步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.3
精銑 單邊余量Z=0.2
3. Φ54端面的加工余量
箱體尺寸公差為CT7級，加工余量為MA-E級。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=1.5mm,，表面粗糙度3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，二步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.3
精銑 單邊余量Z=0.2
4. Φ42H7孔的加工余量
箱體尺寸公差為CT7級，加工余量為MA-E級。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=1.0mm,，表面粗糙度1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，三步鏜削即粗鏜——半精鏜——精鏜方可滿足其精度要求。
粗鏜 單邊余量Z=0.6
半精鏜 單邊余量Z=0.3
精鏜 單邊余量Z=0.1
5. Φ50H7孔的加工余量
箱體尺寸公差為CT7級，加工余量為MA-E級。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得鑄件的單邊加工余量Z=1.0mm,，表面粗糙度1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，三步鏜削即粗鏜——半精鏜——精鏜方可滿足其精度要求。
粗鏜 單邊余量Z=0.6
半精鏜 單邊余量Z=0.3
精鏜 單邊余量Z=0.1
6. Φ30H7孔的加工余量
孔的尺寸不大，采用實心鑄造，Φ30H7孔表面粗糙度Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知首先鉆孔至Φ28，再擴Φ28孔至Φ29.8，最后鉸Φ29.8孔至Φ30H7。
7. 4-Φ15孔的加工余量
孔的尺寸不大，采用實心鑄造，孔表面沒有要求，一步鉆削即可滿足其要求。
8. 4-Φ9孔的加工余量
孔的尺寸不大，采用實心鑄造，孔表面沒有要求，一步鉆削即可滿足其要求。
9. M10-7H螺紋的加工余量
螺紋的尺寸不大，采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，首先鉆M10-7H螺紋底孔Φ8.5、再螺紋M10-7H。
10. 2-M141.5-7H螺紋的加工余量
螺紋的尺寸不大，采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，首先鉆M14-7H螺紋底孔Φ12、再螺紋M141.5-7H。
11. Φ74端面上4-M6-7H的加工余量
螺紋的尺寸不大，采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，首先鉆M6-7H螺紋底孔Φ5.1、再螺紋M6-7H。
12. Φ54端面上3-M6-7H的加工余量
螺紋的尺寸不大，采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，首先鉆M6-7H螺紋底孔Φ5.1、再螺紋M6-7H。
13. 2-Φ6錐銷孔的加工余量
Φ6錐銷孔的尺寸不大，采用實心鑄造，孔表面粗糙度Ra0.8，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，需要經(jīng)過鉆——粗鉸——精鉸方可滿足其精度要求。
鉆 單邊余量Z=2.5
粗鉸 單邊余量Z=0.4
精鉸 單邊余量Z=0.1
14．其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。
2．6定切削用量及基本工時
工序01：鑄造
工序02：人工時效
工序03：銑工件底面（即基準C）
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝600r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時： ，，，則機動工時為
=200s
工序04：粗銑、精銑Φ74端面
工步一：粗銑Φ74端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝800r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時： ，，，則機動工時為
29.4s
工步二：精銑Φ74端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝800r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時： ，，，則機動工時為
30.0s
工序05：粗銑、精銑Φ54端面
工步一：粗銑Φ54端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
2） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝800r/min時
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時： ，，，則機動工時為
21.9s
工步二：精銑Φ54端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
4） 決定銑削深度
5） 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝800r/min時
按機床標準選取
6） 計算工時
切削工時： ，，，則機動工時為
21.5s
工序06：粗鏜、半精鏜、精鏜Φ42H7、Φ50H7孔
工步一：粗鏜Φ40孔至Φ41.2
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.6mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.15mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 688r/min
與688r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=12mm; =0.6mm; =3mm;
t==0.173min=10.4s
工步二：半精鏜Φ41.2孔至Φ41.8
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.15mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 678r/min
與678r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=12mm; =0.3mm; =3mm;
t==0.170min=10.2s
工步三：精鏜Φ41.8孔至Φ42H7
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.1mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.1mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 675r/min
與675r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=12mm; =0.1mm; =3mm;
t==0.252min=15.1s
工步四：粗鏜Φ48孔至Φ49.2
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.6mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.15mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 576r/min
與576r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=13mm; =0.6mm; =3mm;
t==0.184min=11.1s
工步五：半精鏜Φ49.2孔至Φ49.8
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.15mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 569r/min
與569r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=13mm; =0.3mm; =3mm;
t==0.181min=10.9s
工步六：精鏜Φ49.8孔至Φ50H7
1) 切削深度 單邊余量為Z=0.1mm
2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.1mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 567r/min
與567r/min相近的機床轉速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=13mm; =0.1mm; =3mm;
t==0.179min=10.7s
工序07：鉆、擴、鉸Φ30H7孔
工步一鉆孔至φ28
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ28孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步二：擴孔Φ28孔至Φ29.8
利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機床說明書，選取
則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
=26.2s
工步3：鉸Φ29.8孔至Φ30
根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
工序08：锪沉孔4-Φ15深6；鉆4-Φ9孔
工步一：锪沉孔4-Φ15深6
1、加工條件
加工材料: HT200，硬度200~220HBS，鑄件。
工藝要求：沉孔4-Φ15深6，精度H12~H13,用乳化液冷卻。
機床：選用Z3025搖臂鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼锪刀，其直徑d=15mm
3．選擇切削用量
（1）選擇進給量
按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H
有。
（2）計算切削速度
根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時，f=0.25mm/r，
=35。
切削速度的修正系數(shù)為：，，，，
故
=
558r/mm
根據(jù)Z3025型搖臂鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=500r/mm，。
4．計算基本工時
根據(jù)公式
式中，，l=7.5mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得，
L=（7.5+6）mm=13.5mm
故有： t==0.432min=25.9s
工步二：鉆4-Φ9孔
確定進給量：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z3025機床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
=24s
工序09：锪沉孔Φ18；鉆、攻M10-7H螺紋
工步一：锪沉孔Φ18
1、加工條件
加工材料: HT200，硬度200~220HBS，鑄件。
工藝要求：沉孔Φ18，精度H12~H13,用乳化液冷卻。
機床：選用Z525立式鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼锪刀，其直徑d=18mm
3．選擇切削用量
（1）選擇進給量
按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H
有。
（2）計算切削速度
根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時，f=0.25mm/r，
=35。
切削速度的修正系數(shù)為：，，，，
故
=
465r/mm
根據(jù)Z525立式鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=500r/mm，。
4．計算基本工時
根據(jù)公式
式中，，l=9mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出，計算得，
L=（9+6）mm=15mm
故有： t==0.12min=7.2s
工步二：鉆M10-7H螺紋底孔Φ8.5
確定進給量：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ8.5孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)組合鉆床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表3-18及表3-21，查得切削速度所以
根據(jù)立式鉆床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
=5.3s
工步三：攻M10-7H螺紋
選擇M10高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即=0.75mm/r
V=25m/min（《切削》表2.15）
按組合鉆床選取
切削工時：，，，則機動工時為
=5.0s
工序10：锪沉孔2-Φ22；鉆、攻2-M141.5-7H螺紋
工步一：锪沉孔2-Φ22
1、加工條件
加工材料: HT200，硬度200~220HBS，鑄件。
工藝要求：沉孔Φ22，精度H12~H13,用乳化液冷卻。
機床：選用Z525立式鉆床和專用夾具。
2、選擇鉆頭
選擇高速鋼锪刀，其直徑d=22mm
3．選擇切削用量
（1）選擇進給量
按加工要求決定進給量：根據(jù)《切削用量手冊》表2.7，當鑄鐵硬度>200H
有。
（2）計算切削速度
根據(jù)《切削用量手冊》表2.15，當鑄鐵硬度=200～220HBS時，f=0.25mm/r，
=35。
切削速度的修正系數(shù)為：，，，，
故
=
381r/mm
根據(jù)Z525立式鉆床技術資料（見《簡明手冊》表4.2-12）可選擇n=400r/mm，。
4．計算基本工時
根據(jù)公式
式中，，l=11mm，入切量及超切量由《切削用量手冊》表2.29查出=12+3=15mm，計算得，
L=（11+15）mm=26mm
故有： t==0.52min=31.2s
工步二：鉆2-M141.5-7H螺紋底孔Φ11
確定進給量：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ11孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)組合鉆床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表3-18及表3-21，查得切削速度所以
根據(jù)組合鉆床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
=24.6s
工步三：攻2-M141.5-7H螺紋
選擇M141.5-7H高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即=1.5mm/r
V=25m/min（《切削》表2.15）
按組合鉆床選取
切削工時：，，，則機動工時為
=19.8s
工序11：鉆、攻Φ74端面上4-M6-7H深9孔深12螺紋
工步一：鉆Φ74端面上4-M6-7H螺紋底孔Φ5.1深12
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
624r/min
按機床選取n=600r/min
切削工時： ，，則機動工時為
=20.8s
工步二：攻Φ74端面上4-M6-7H深9螺紋
選擇M6mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r
398r/min
按機床選取n=400r/min
切削工時： ，，則機動工時為
=12.6s
工序12：鉆、攻Φ54端面上3-M6-7H深12孔深15螺紋
工步一：鉆Φ54端面上3-M6-7H螺紋底孔Φ5.1深15
選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
624r/min
按機床選取n=600r/min
切削工時： ，，則機動工時為
=18.8s
工步二：攻Φ54端面上3-M6-7H深12螺紋
選擇M6mm高速鋼機用絲錐
等于工件螺紋的螺距，即f=0.45mm/r
398r/min
按機床選取n=400r/min
切削工時： ，，則機動工時為
=12.5s
工序13：鉆、粗鉸、精鉸2-Φ6錐銷孔
工步一：鉆孔至Φ5
確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ5孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z3025搖臂鉆床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度
所以
根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
工步二：粗鉸Φ5孔至Φ5.8
根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
工步三：精鉸Φ5.8孔至Φ6
根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
工序14：去毛刺
工序15：檢驗至圖紙要求
工序16：入庫
第3章 箱體的夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
由指導老師的分配，決定設計工序03：銑Φ74端面及工序11：鉆、攻Φ74端面上4-M6-7H深9孔深12螺紋的專用夾具。
3.1 銑Φ74端面的夾具設計
3.1.1 問題的提出
本夾具主要用于銑Φ74端面，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。
3.1.2 定位基準的選擇
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。由零件圖分析知，選擇基準面C、Φ42H7的毛坯孔及工件一側面作為定位基準。
3.1.3切削力和夾緊力的計算
1、銑削力計算
機床： X52K立式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
3.1.4定位誤差分析
(1)移動時基準位移誤差
（式5-5）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
代入（式5-5）得： =0.011+0+0=0.011（mm）
(2) 轉角誤差
（式5-6）
式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差
———— 圓柱銷孔的最小偏差
———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙
———— 擋銷孔的最大偏差
———— 擋銷孔的最小偏差
———— 擋銷定位孔與擋銷最小配合間隙
其中：
則代入（式5-6）得：
則：
3.1.5 定位鍵及對刀塊的設計
定位鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。根據(jù)GB2207—80定位鍵結構如圖所示：
圖 3.1.5-1 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=20mm 定向鍵的結構尺寸如下：
表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H