河南科技大学

机械制造课程设计说明书

题目：拨叉夹具设计

学    院：  农业工程学院    

班    级：    农自111      

姓    名：     王雷         

学    号：   111403100125   

指导教师：     耿令新       

20##年3月13日

目  录

1.绪论...................................................................... 2

1.1课题背景............................................................ 2

2.拨叉加工工艺规程设计...................................................... 2

2.1零件的工艺分析...................................................... 2

2.2确定生产类型........................................................ 2

2.3确定毛坯锻件加工余量及形状.......................................... 2

2.4工艺规程设计........................................................ 3

2.4.1选择定位基准.................................................. 3

2.4.2制定工艺路线.................................................. 3

2.4.3确定任务...................................................... 5

2.4.4选择加工设备和工艺设备........................................ 5

2.5确定切削用量........................................................ 5

        2.5.1钻Φ22的孔.................................................... 5

3.专用夹具设计.............................................................. 5

3.1问题的提出...................................................... 5

3.2夹具的设计...................................................... 6

4.体会与总结............................................................... 12

5.参考文献................................................................. 13

1.绪论

 1.1课题背景                                          材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。                                              

2.拨叉加工工艺规程设计

 2.1零件的工艺分析

零件的材料为45钢，考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击荷，   因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由分析可知，可以先加工拨叉上端圆孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，采用常规加工工艺均可保证。

 2.2确定生产类型

确定此拨叉零件的生产类型为大批量生产。

 2.3确定毛坯锻件加工余量及形状

零件材料为45钢。查《金属机械加工工艺人员手册》锻件机械加工余量，选用Ф22孔底面加工余量为5mm，其余各个加工面的锻件机械加工余量均为6mm。

 2.4工艺规程设计

  2.4.1选择定位基准

   ①粗基准的选择

图2.3  加工表面名称

以零件较大的B面为主要的定位粗基准，然后加工与其相对的D面。

   ②精基准的选择

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的F通孔和加工后的面D为定位精基准。

  2.4.2制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

表2.1零件加工工艺路线方案

  2.4.3确定任务

    为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计钻孔夹具一套。

经与大家和协商，本次我负责第四道工序，钻、扩、铰Ф22孔的专用夹具。

  2.4.4选择加工设备和工艺设备

   ①机床的选择

    本道工序采用Z535立式钻床。     

   ②选择夹具

该拨叉的生产纲领为大批量生产，所以采用专用夹具。

   ③选择量具

加工过程中主要用到的量具有游标卡尺等。

   ④其他

对垂直度、平行度误差采用千分表进行检测，其他尺寸采用通用量具即可。

 2.5确定切削用量

工序Ⅳ：钻Φ22的孔

工件材料为45钢，硬度HRC42~50。孔的直径为22mm。加工机床为Z535立式钻床。钻头为Ø22mm标准高速钢直柄短麻花钻。

1）背吃刀量的确定 =8mm。

2）进给量的确定  参照《课程设计》表5-22，选取该工步的每转进给量   f=0.1mm/r。

3）切削速度的计算 参照《课程设计》表5-22，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=897.6r/min, 参照《课程设计》表4-9所列Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=23.5m/min。

3.专用夹具设计

  3.1问题的提出

本夹具主要用来钻拔叉顶部d=22mm的小孔。因为位置精度要求不高，无表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

  3.2夹具的设计

①定位基准的选择

此零件放在立式钻床上加工，刀具为22直柄短麻花钻。由零件分析，选择零件的D面和F孔,用短锥套和定位销限制6个自由度，达到完全定位。

②定位元件与夹紧元件的选择

机床夹具设计手册，表2-1-3，选用可换定位销（GB 2204-80）

图3.1  可换定位销 B型（GB 2204-80）

③钻套、衬套、钻模板及夹具体设计

Ф14孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损，故参照《机床夹具设计手册》，表2-1-46选用可换钻套（GB2264-80），当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套（GB2263-80），查表2-1-58可得。起固定的是钻套螺钉（GB2268-80），查表2-1-60可得。

图3.4  可换钻套

表3.1  可换钻套

图3.5  钻套用衬套

表3.2  钻套用衬套

图3.6  钻套螺钉

表3.3  钻套螺钉

钻模板选用滑柱将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用滑柱定位，后用螺母将其拧紧在夹具体上。在装配时要注意保证钻套轴线与定位元件的位置关系。详细参见钻孔装配图。

   ⑤夹具体设计

夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。

⑥夹具体设计

    (1).夹紧力方向的选择

1）夹紧力的方向应有利于工件的定位，而不能破坏定位。为此一般要求主夹紧力应垂直指向第一定位基准面。

2）夹紧力的方向应尽量与工件刚度大的方向一致，以减小工件变形。

3）夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需的夹紧力。

根据以上夹紧力方向确定的基本原则，并结合本设计的夹具的实际情况做出如下分析：

如图3.8所示，工件的定位面为左端面，并且是以左圆住端面为第一定位基准面来限制5个自由度，根据夹紧力方向应指向第一定位基准的原则可以确定本夹具的夹紧力方向应与工件圆柱轴线方向一致，并且工件在圆柱径向方向上的刚度明显比在轴线方向上的刚度小，根据夹紧离的方向应尽量与工件刚度大的方向一致，以减小工件变形的基本原则，本夹具的夹紧方向仍然为圆柱轴线方向上。

图3.8 夹紧力方向的选择

(2).夹紧力作用点的选择

夹紧力作用点应正对于支承元件所形成的稳定受力区域内，以保证工件已获得的位置不变。夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。夹紧力的作用点和支承点应尽量靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性，夹紧力作用点应尽量使各支承处的接触变形均匀，以减小加工误差。

                      图3.9 夹紧力作用点的选择

根据以上夹紧力作用点的选择原则并结合本次设计的夹具的具体情况分析，如图3-9所示。得：夹紧力作用点为工件圆柱右端面。

(3).夹紧力大小的计算

当在计算夹紧力的大小时，一般可以以最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，分析作用在工件上的各种力，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需要的夹紧力。

式中： ——实际所需要的夹紧力，单位为N；

K——安全系数，一般取1.5~2,取K=1.5；

F——由静力平衡计算出的理论夹紧力，单位为N。

分析工件的受力状况时，除了夹紧力、切削力以外，工件还应该考虑重力，运动速度较大时还须要考虑离心力和惯性力的作用。

针对本设计的夹具夹紧装置的具体形式，如图3.10所示，通过分析得出7螺旋夹紧机构的夹紧力计算公式为

           W=

式中： P-----施于手柄上的力，P应小于15公斤力，通常P=8~10公斤力；

       L-----手柄臂长（毫米），通常L=14d （d-----螺纹外径）；

       ----螺纹升角，（度），一般=2°~4°，t为螺距；

       -----螺纹的摩擦角，通常 =6°~10°；

      ----支承表面的摩擦系数，通常取=0.10~0.15；

      ----承托表面摩擦力矩的计算力臂（毫米），具体见表3---11。

      代入数据得   W=6745.7N

     轴向力：F=688.6N

由于钻削力方向与夹紧力方向垂直，因此滑动摩擦力

f摩=fW=0.12X6745.7=756.4＞688.6N

满足夹紧要求。

四.体会与总结

为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组七名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。主要是钻模板与钻套的选择与设计。本设计采用了快换钻套和手动螺旋夹紧机构，从而大大提高了由于钻、扩、绞孔而频繁换钻套的生产效率，夹具的加工精度都采用普通级，充分考虑了制造成本。缺点是本设计的操作需要人力，所以在生产自动化方面有待改进。

通过本次课程设计，使我将所学理论与生产实践相结合，得到了解决问题和分析问题的能力的初步培养，另外也为以后搞好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练。

本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

五．参考文献

[1] 金属机械加工工艺人员手册 赵如福主编 第三版 上海科学技术出版社 1997.2

[2] 机床夹具设计手册 王光斗 王春福主编 第三版 上海科学技术出版社 2000.11

[3] 机械设计课程设计 巩云鹏 田万禄等主编 东北大学出版社 2009.8

[4] 机械精度设计与检测技术 陈隆德 赵福令主编 机械工业出版社 2000.8

[5] 机械制造技术基础 贾振元 王福吉主编 科学出版社 2011.2

[6] 机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社 2002.12

[7] 机床夹具图册 孟宪栋 刘彤安主编 机械工业出版社 1991.4

第二篇：钻孔夹具课程设计说明书

                

辽宁工程技术大学

课 程 设 计

                            目录

   引言-  --------------------------------------------------------------------------------------3

1.1零件的工艺分析及生产------------------------------------------------------------------3

   1.1轴的用途-------------------------------------------------------------------------------3

   1.2技术要求分析-------------------------------------------------------------------------3

   1.3零件的工艺分析----------------------------------------------------------------------3

   1.4确定生产类型-------------------------------------------------------------------------3

2.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 ---------------------------------------------4

   2.1选择毛坯-------------------------------------------------------------------------------4

   2.2毛坯尺寸的确定----------------------------------------------------------------------4

3.选择加工方法,制定加工艺路线 ---------------------------------------------------------4

   3.1定位基准的选择----------------------------------------------------------------------5

   3.2确定各表面加工方法----------------------------------------------------------------5

   3.3加工阶段的划分----------------------------------------------------------------------6

   3.4工序划分的确定----------------------------------------------------------------------6

   3.5工序的安排----------------------------------------------------------------------------6

   3.6制定艺路线----------------------------------------------------------------------------7

4.选择加工设备与工艺装备-----------------------------------------------------------------8

   4.1机床设备的选择----------------------------------------------------------------------8

   4.2选用夹具-------------------------------------------------------------------------------8

   4.3选用刀具-------------------------------------------------------------------------------8

   4.4选择量具-------------------------------------------------------------------------------9

   4.5确定工序尺寸-------------------------------------------------------------------------9

5.确定切削用量及基本工时-----------------------------------------------------------------12

   5.1切削用量-------------------------------------------------------------------------------13

   5.2基本时间-------------------------------------------------------------------------------18

6.夹具设计--------------------------------------------------------------------------------------19

   6.1定位方案-------------------------------------------------------------------------------19

   6.2定位误差分析 ------------------------------------------------------------------------20

   6.3夹紧装置设计-------------------------------------------------------------------------20

   6.4切削力和夹紧力的计算-------------------------------------------------------------21

7.结论--------------------------------------------------------------------------------------------22

参考文献----------------------------------------------------------------------------------------22

致  谢-------------------------------------------------------------------------------------------23

附录----------------------------------------------------------------------------------------------23

    

    摘　要：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。

　　关键词：制造；轴；加工工艺；夹具；

　　Abstract: Machinery manufacturing industry on the world economy plays an important role, and the machining process is the establishment of machinery manufacturing technology and an important part of the critical work. In this paper, the output shaft　is a fixture of the processing technology and design, focused on several important processing on the surface of a certain size, shape, location requirements, there are still some strength, surface roughness, and other requirements, but these will be reflected in the text .
　  Key words: manufacturing; shaft; processing technology; fixture；

引言   

机械制造技术基础课程设计是我们完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！

其主要目的是：

1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。

2. 培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。

3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。

4. 培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

1  零件的工艺分析及生产类型的确定

1.1 轴的用途

 轴类零件是机械传动中一种赏见的零件。轴在机械传动中其主要作用，一是传递转矩；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。

1.2技术要求分析

将该轴的全部技术要求列于表1-1中

表1-1轴的技术要求

轴两端面的倒角为C1，未注圆角为R1.5，环形槽处过渡圆角为R0.5。

该轴的结构较简单，热处理方面要求调质处理，硬度为230HBS。

1.3 零件的工艺分析

通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

1.4 确定生产类型

根据题目要求选择中批量生产。

2  选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

2.1 选择毛坯

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。该轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠50mm的热轧圆钢作毛坯。

2.2 毛坯尺寸的确定

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>。

图1毛坯图

Fig 1 t rough map

3.  选择加工方法，制定加工艺路线

3.1定位基准的选择

3.1.1 精基准的选择

由于该传动轴的几个主要配合表面(Φ25，Φ28及两个Φ35外圆柱面)及轴肩面(H1、H2、H3、H4)对基准轴线A-B均有圆柱度的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

3.1.2粗基准的选择

    粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。

3.2 确定各表面的加工方法

根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表3-1所示。

表3-1 工件各表面的加工方法

3.3 加工阶段的划分
    当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质 不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
    ① 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如车削各外圆柱表面，钻中心孔等。

②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如半精车各外圆柱面，修研中心孔，钻孔-扩孔等。

③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。如精铣键槽、粗、精磨外圆等。

3.4 工序划分的确定
    工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。
    综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散.每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整比较容易且有利于选择合理的切削用量。
3.5 工序的安排

3.5.1 机械工序的安排

1.基面先行原则

遵守基面先行原则，首先加工精基准—两中心孔。

2.先粗后精
    遵守先粗后精原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。

3.先面后孔

遵守先面后孔原则，先车外圆柱面再钻孔、铣键槽。

3.5.2 热处理工序的安排

采用锻件毛坯，必须首先安排正火或退火处理。该轴材料为热轧毛坯，可不必进行正火处理。最终热处理为调质处理，安排在粗车后，半精车前。

3.5.3辅助工序

粗车各外圆后，对各外圆进行检验；半精车加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工结束后，安排清洗和最终检验。

3.6 制定艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表3-2列出了传动轴的加工工艺路线。

表3-2  传动轴的加工工艺路线

4  选择加工设备与工艺装备

4.1机床设备的选择

（1）车削外圆时，各工序的工步数不多，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。

（2）铣键槽时，工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属中批量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用的X61W型铣床能满足加工要求。

（3）扩、精铰、精铰孔时，可采用专用的分度夹具在钻床上加工，故选用摇臂钻床Z3025。

（4）磨外圆时可在M1432万能外圆磨床上进行。

4.2 选用夹具

本零件钻Φ3小孔的工序用专用夹具，其他各工序使用通用夹具即可。车削工序：粗车：三爪卡盘、顶尖。精车：三爪卡盘、双顶尖、鸡心夹；铣削：轴用虎钳。磨外圆：三爪卡盘、双顶尖、鸡心夹。钳工：台虎钳。钻中心孔：中心架

4.3 选用刀具

车削：YT类硬质合金90°粗车刀（YT5），90°半精车刀（偏刀,YT5）、90°精车刀（偏刀,YT15）、45°车刀。

钻Φ3mm孔时，钻头：直径为φ2.9mm高速钢麻花钻；直径为φ3mm的高速钢机铰刀。打中心孔：M6的C型中心钻；修研中心孔：油石或橡胶轮、金钢石笔。环槽、砂轮越程槽：YT5车槽刀。铣键槽：硬质合金键槽铣刀。粗、精磨：45#、60 #棕刚玉平形砂轮

4.4 选择量具

本零件属中批量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献[4]相关资料，选择如下：

读数值0.02、测量范围0～300游标卡尺，读数值0.01、测量范围0～150游标卡尺。读数值0.01、测量范围25～50的外径千分尺。直径为Φ3和Φ6的塞规，划针盘，百分表，R0.5和R0.8的圆角样板，圆柱度测量仪一台。

4.5 确定工序尺寸

圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：

表4-1  外圆柱面φ44mm轴段加工余量计算

表4-2  外圆柱面φ34mm轴段(左段)加工余量计算

表4-3  外圆柱面φ34mm轴段(右段)加工余量计算

表4-4  外圆柱面φ25mm轴段加工余量计算

表4-5  外圆柱面φ28mm轴段加工余量计算

表4-6  外圆柱面φ35mm(左段)轴段加工余量计算

表4-7  外圆柱面φ35mm(右段)轴段加工余量计算

表4-8  φ3mm孔加工余量计算

表4-9  M6mm中心孔加工余量计算

Tab5

表4-10  8mmx40mm键槽加工余量计算

表4-11  6mmx20mm键槽加工余量计算

表4-12  粗车后的轴肩精加工余量计算

表4-13  砂轮越程槽工余量计算

5  确定切削用量及基本工时

切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是确定、，再确定。

5.1切削用量  

5.1.1工序2

已知加工材料为45钢，热轧圆钢；机床为CA6140型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中,所选刀具为YT5硬质合金车刀90°粗车刀（YT5）。

由于CA6140机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、,副偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径。 

选择车刀磨钝标准及耐用度   车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀耐用度。

5.1.1.1确定φ44mm外圆的切削用量

（1）确定背吃刀量   由于粗车双边余量为4.1mm，则＝2.05mm。

（2）确定进给量f    由切削用量简明手册表1-4  查得mm/r

按CA6140机床的进给量选择

（3）确定切削速度  

当用YT15硬质合金车刀加工钢材时，,，时，切削速度。

切削速度的修正系数为：

与车刀寿命有关：；与工件材料有关： ；与毛坯表面有关：；与刀具材料有关：；与车削方式有关；与主偏角有关：则有：

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度为

最后确定切削用量为：

＝2.05mm，，， 

5.1.1.2 确定φ35mm外圆（左段和右段）的切削用量

（1）确定背吃刀量  ＝6.4mm(左), ＝6.8mm(右)

（2）确定进给量f     ,取

（3）确定切削速度v   。

切削速度的修正系数为

与车刀寿命有关：；与工件材料有关： ；与毛坯表面有关：；与刀具材料有关：；与车削方式有关；与主偏角有关：；

同前，

最后确定切削用量为：＝6.4mm(左), ＝6.8mm(右), ,，

5.1.1.3 确定φ34mm外圆的切削用量

（1）确定背吃刀量   ＝7.05mm(左), ＝7.25mm(右)

（2）确定进给量f    ,取

（4）确定切削速度v   切削速度的修正系数同上

则，

最后确定切削用量为：＝7.05mm(左), ＝7.25mm(右)，，，。

5.1.1.4 确定φ28mm外圆的切削用量

（1）确定背吃刀量   分次车削 ,＝2.4mm

（2）确定进给量f        

（4）确定切削速度v   切削速度的修正系数同上

则，

最后确定切削用量为：,＝2.4mm， ，，。

5.1.1.5 确定φ25mm外圆的切削用量

（1）确定背吃刀量   分次车削 ,＝3.0mm

（2）确定进给量f        

（4）确定切削速度v   切削速度的修正系数同上

则，

最后确定切削用量为：,＝2.4mm， ，，。

5.1.1.6 确定中心孔的z切削用量

（1）确定背吃刀量  ＝6mm

（2）确定进给量f    

（3）确定切削速度v   ,取

5.1.2 工序7

5.1.2.1 半精车各外圆:

所选刀具为YT5硬质合金车刀90°半精车刀（YT5）。由于CA6140机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为5.0mm。根据表5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、,副偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径。

(1)确定进给量f  由切削用量简明手册表1-6  查得当Ra=6.3,(预计),时,,取

(2)确定切削速度  当用YT15硬质合金车刀加工钢材时，,，时，切削速度

切削速度的修正系数为:与车刀寿命有关：；与工件材料有关： ；与毛坯表面有关：；与刀具材料有关：；与车削方式有关；与主偏角有关：；则有：

确定φ44mm外圆的切削用量

（1）确定背吃刀量  由于半精车的双边余量为1.9mm所以  ＝0.95mm

    （2）确定转速n

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度

最后确定切削用量为：＝0.95mm，，， 

确定φ34mm外圆的切削用量

(1)确定背吃刀量  ＝0.95mm(左)，=0.75mm

    (2)确定转速n

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度

最后确定切削用量为：＝0.95mm(左)，=0.75mm，，，

确定 φ35mm外圆的切削用量

(1)确定背吃刀量    ＝0.95mm(左)，=0.75mm

(2)确定转速n

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度

最后确定切削用量为：＝0.95mm(左)，=0.75mm，，

，

确定 φ28mm外圆的切削用量

(1)确定背吃刀量    ＝0.75mm

(2)确定转速n

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度

最后确定切削用量为：

＝0.75mm(左) ，,。

确定 φ25mm外圆的切削用量

(1)确定背吃刀量  ＝0.65mm

(2)确定转速n

按CA6140机床的转速选择,则实际切削速度

最后确定切削用量为：＝0.65mm(左) ，,。

确定砂轮越程槽的切削用量       

(1)确定背吃刀量  

(2)确定进给量  由表5-5查得，由车床的进给量选择。

（3）确定切削速度  由表5-6查得不加切削液时

工序8 钻孔

钻孔：

1．选择钻头

选择高速钢麻花钻头，其直径。钻头几何形状：标准，，，，，。

2．选择切削用量    决定背吃刀量    。

（1）决定进给量  按加工要求决定进给量：当加工要求为精度，钢的强度，时，。根据Z3025摇臂钻床的进给参数选择。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命  当时，钻头后刀面最大磨损量取0.6mm,寿命。

（3）决定切削速度  由表查得：硬度的45钢的加工性属6类。

当加工性为第6类，进给量，标准钻头，时，。

切削速度的修正系数为：，，，，。

根据Z3025摇臂钻床的主轴转速选择，所选转速比计算值高，会使刀具的寿命下降，故可将进给量降低一级，取。

此时实际切削速度。

综上，，，，。

铰孔：

1．选择铰刀

选择高速钢机铰刀，其直径。

铰刀几何形状：标准，， ，，，齿背倾斜角。

2．选择切削用量

决定背吃刀量    。

（1）决定进给量  按加工要求决定进给量：当加工材料为钢，强度，时，。根据Z3025摇臂钻床的进给参数选择。

（2）决定钻头磨钝标准及寿命  当时，钻头后刀面最大磨损量取0.4mm,寿命不做计算。

（3）决定切削速度  由表查得：硬度的45钢的加工性属6类。

当加工性为第6类，进给量，标准钻头，时，。

切削速度的修正系数为：，。

根据Z3025摇臂钻床的主轴转速选择，此时实际切削速度

。

综上，，，，。

5.2确定钻φ3mm孔时间定额的确定

（1）基本时间  

根据表5-41  公式钻孔基本时间为：

式中：，，，，。 则

铰孔的基本公式为

式中：，，为保证铰刀不受拘束地接近加工表面，对于，，于是。加工盲孔进，

，，。 ，则

。

所以，基本时间

（2）确定辅助时间

（3）确定布置工作地的时间

（4）确定休息和生理需要时间

（5）确定准备与终结时间

。

因为较小，忽略不计。

综上，时间定额为

6  夹具设计

　　本夹具是第8道工序钻孔的专用夹具。刀具为高速钢直柄麻花钻 2.9 GB/T 6135.3－1996。

　　在给定的零件图中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点在卡紧的方便性与快速性。下面是夹具设计过程：

6．1 定位方案

夹具主要由夹具体、支承板、V形块、压板及连按件等组成。工件以支承板和两V形块定位。支承板限制了轴向移动，保证钻孔深度符合要求，同时，工件钻孔时产生的铁屑等可落入支承板及两边的凹槽内，并不会影响工件在支承板上的定位精度。两V形块组合，相当于四个定位支承点，限制工件的两个位移自由度和两个旋转自由度度，同时V形块作为夹紧元件，与压板等共同起夹紧作用。使用 V 形块定位的优点是对中性好，能使工件的定位基准处在 V 形块两斜面的对称面内。而不受工件直径的误差的影响。夹具采用铰链压板压紧，结构简单，操作方便，可靠性高。

其结构图如图3所示：    

 

图3 夹具装配图

6.2 定位误差分析

 工件以外圆柱面在V形块上定位时,定位基准为工件外圆柱面的轴心线,定位基面为外圆柱面。V形块的夹角 ，且不计V形块的制造误差，仅考虑工件的外圆误差 的影响，由于V形块的对中性，则

Δ Y(对称面竖直方向上)=0

由于定位基准与工序基准重合，工件基准面的形状和尺寸误差时，工件的定位基准会在对称面上产生偏移，所以定位误差主要为基准位移产生的误差。如图所示，即在Z向的基准位移量可由下式计算

    其中 ——工件定位基面的直径公差，mm;

    α——V形块的夹角，(90 °)。

    ΔY的误差变化方向在V形块·的对称面上

综上，工位的定位误差为。

夹紧装置设计

通过铰链压板、铰链支座、铰链轴、V形块、螺柱、螺母等结构组成夹具的夹紧装置。支座和螺柱固定在夹具体两端，压板通过铰链轴可以绕轴自由转动。压板紧压工件，与V形块一起夹紧工件。夹紧力的大小可调整螺母在螺柱上的距离来调节。夹紧力调节范围大，夹紧可靠性高，操作简单。

切削力和夹紧力的计算

本工序加工是钻削，通过压板可以保证可靠的卡紧。工件以外圆定位，承受切削扭矩及轴向力根据公式：

防止工件转动：

防止工件移动：

F——钻孔轴向力；

M——钻孔扭矩；

——工件与压板的圆周方向摩擦系数；

——工件与V形块的圆周方向摩擦系数；

——工件与压板的圆轴向摩擦系数；

——工件与V形块的轴向摩擦系数；取＝＝＝＝0.2，。

当工件为45钢，时，扭矩：

修正系数：，所以。夹紧力在此夹具中主要防止工件转动和振动，轴向力由力由夹具体底座平衡达到可不用考虑。因此，  N，

这里的夹紧力很小，调节螺母在螺柱上的位置可达到预定的夹紧力。

7  结论

时光飞逝，机械制造技术基础课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！

在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。

这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。

在机械制造技术基础课程设计过程中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在机械制造工艺课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。

在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。

在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。

参考文献

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[2] 王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2006

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[4] 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[M].化学工业出版社，2007

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[6] 王光斗.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社，2000

[7] 曾庆福.机械制造工艺学[M].清华大学出版社，1989

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[9] 王启平.机床夹具设计 [M]. 哈尔滨工业大学出版社，1996

[10] 陈宏钧.车工实用技术[M].机械工业出版社，2004

[11] 艾兴.切削用量简明手册[M].机械工业出版社，2004

致  谢

机械制造技术基础课程设计是一个重要的实践性教学环节。这次课程设计过程中遇到了不少困难，在老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且，这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力 ，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

附录

附录1：零件图

附录2：工艺卡

附录3：工序卡

附录4：夹具零件图

附录5：夹具装配图