ⅠI本科畢業設計(論文)題目：CA1340杠桿的加工工藝及其夾具的設計摘要本次設計主要是關于CA1340車床杠桿零件的工藝設計分析，鉆削加工時的專用工裝夾具設計，銑削加工時的專用工裝夾具設計。本次設計涵蓋了之前學習到的機械制造基礎，機械設計機床，數控加工編程技術和機械制圖技術等，具體設計時又包括了圖紙的建模，CAD制圖，工裝夾具的定位和夾緊，工藝規程中的加工設備選擇，切削用量計算等。是在學院經過四年的專業技術學習以及在企業實習之后的一次全方面總結。關于CA1340車床杠桿設計的研究主要是圍繞以下幾點：1：收集資料，確定零件材料牌號和使用場合，在中國知網和百度學術等平頭收集機械加工專用夾具等文獻，其中重點收集一些機械加工時參數計算和鑄造毛坯余量的文獻。2：根據圖紙繪制三維圖，使用拉伸，鉆孔等基本指令就可以繪制出三維圖，然后在制圖功能里面轉化為平面圖，輸入到CAD里面進行完善，主要是尺寸，表面粗糙度，形位公差，技術要求，圖框等參數的修改。3：制定加工工藝卡，其中包括工序簡圖的繪制，機械加工設備的選擇，刀具的選擇等。4：設計鉆床夾具和銑床夾具，專用夾具主要是考慮到零件的夾緊和定位，然后銑床夾具需要設計對刀裝置，鉆床夾具需要設計導向裝置。綜上所述，本次設計根據大學四年學到的專業知識，編寫了一套關于CA1340車床杠桿的加工工藝說明和夾具設計等專業說明書，希望得到老師的指點。關鍵詞：CA1340車床杠桿；加工工藝；鉆床夾具；銑床夾具PAGE2PAGE1AbstractThisdesignismainlyabouttheprocessdesignandanalysisoftheleverpartsofca1340lathe,thedesignofthespecialfixturefordrillingandmilling.Thisdesigncoversthemechanicalmanufacturingfoundation,mechanicaldesignmachinetool,numericalcontrolprocessingprogrammingtechnologyandmechanicaldrawingtechnologylearnedbefore.Thespecificdesignalsoincludesdrawingmodeling,CADdrawing,fixturepositioningandclamping,processingequipmentselectioninprocessspecification,cuttingamountcalculation,etc.Itisacomprehensivesummaryafterfouryearsofprofessionalandtechnicalstudyinthecollegeandpracticeintheenterprise.Theresearchontheleverdesignofca1340lathemainlyfocusesonthefollowingpoints:1:Collectdata,determinethepartmaterialbrandanduseoccasion,collectdocumentssuchasspecialfixtureformachininginChinaZhiwangandBaiduacademic,andfocusonsomedocumentsofparametercalculationandcastingblankallowanceduringmachining.2:Drawthree-dimensionaldrawingsaccordingtodrawings,usebasicinstructionssuchasdrawinganddrillingtodrawthree-dimensionaldrawings,andthenconvertthemintoplandrawingsinthedrawingfunction,inputthemintoCADforimprovement,mainlyincludingthemodificationofparameterssuchassize,surfaceroughness,formandpositiontolerance,technicalrequirementsanddrawingframe.3:Maketheprocesscard,includingthedrawingofprocessdiagram,theselectionofmachiningequipment,theselectionofcuttingtools,etc.4:Thejigofdrillingmachineandmillingmachinearedesigned.Thespecialjigmainlyconsiderstheclampingandpositioningofparts.Thenthejigofmillingmachineneedstodesignthetoolsettingdevice,andthejigofdrillingmachineneedstodesigntheguidingdevice.Tosumup,accordingtotheprofessionalknowledgelearnedbytheUniversityinthepastfouryears,thisdesignhascompiledasetofprofessionalinstructionsonca1340latheleverprocessingtechnologyandfixturedesign,hopingtogettheteacher'sadvice.Keywords:Ca1340lathelever;processingtechnology;drillingfixture;millingfixture目錄2230摘要 II20627Abstract 17566第一章緒論 3290791.1選題背景和意義 426901.2夾具的分類 4283841.2數控制造國內外研究現狀 4107121.4課題研究內容與目標 58292第二章工作任務分析 6264542.1CA1340杠桿的結構工藝性分析 6286542.1.1CA1340杠桿的功用、結構及特點 6261842.1.2重要尺寸的分析 765322.1.3表面質量的主要內容 8104672.1.4表面質量對零件使用性能的影響 8316832.1.5形位公差的分析 8193572.2設計思路 924653第三章CA1340杠桿工藝規程設計 9154773.1確定毛坯的制造形式 993453.1.1毛坯的生產類型 10218233.1.2制造方法 10115393.1.3確定機械加工余量及公差 10146913.2制定工藝路線 1090193.2.1確定各表面的加工方法 1068553.2.2定位基準的選擇 11124433.3工藝路線方案的分析與比較 11262823.4選擇機床設備及工藝設備 12222793.4.1主要加工設備 1288963.4.2刀具的選擇 13112183.5確定切削用量 13266623.6切削液的選擇 158144第四章銑床夾具設計 16112854.1夾具的定位 166824.2夾具的夾緊 1733714.3對刀裝置 184084.4夾具體的設計 18277634.5繪制圖紙 1919714.6本章總結 1917899第五章鉆床夾具設計 20125505.1夾具的定位 20157105.2夾具的夾緊 21129445.3導向裝置 22150335.4夾具體的設計 2219685.5繪制圖紙 2223141結論 2414245參考文獻 2522839致謝 48第一章緒論1.1選題背景和意義本次設計課題任務來自企業生產線。通過本課程的培訓，學生將獲得零件三維造型、模具結構設計、零件工裝設計工藝設計、工藝文件編制、技術經濟分析等方面的綜合培訓。相關知識包括機械制圖和計算機制圖、公差與測量技術、機械原理與機械設計、機械制造技術、技術經濟分析、專業英語等相關技術。1.2夾具設計國內外研究現狀

夾具是一種用于工件裝夾的工藝裝備。廣泛應用于機械加工、熱處理、裝配、焊接和檢測。金屬切削機床上使用的夾具統稱為機床。機床夾具是現代生產中不可缺少的工藝設備，它直接影響工件加工的精度、勞動生產率和產品制造成本。機床夾具種類繁多，可以從不同的角度進行分類。常用的分類方法如下。（１）按夾具的使用特點分類根據夾具在不同生產類型中的通用特性，機床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。①通用夾具

已經標準化的可加工一定范圍內不同工件的夾具，稱為通用夾具，其結構、尺寸已規格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺等。這類夾具適應性強，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。這些夾具已作為機床附件由專門工廠制造供應，只需選購即可。其缺點是夾具的精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故一般適用于單件小批量生產中。②專用夾具

專為某一工件的某道工序設計制造的夾具，稱為專用夾具。在產品相對穩定、批量較大的生產中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計周期較長、投資較大。專用夾具一般在批量生產中使用。除大批大量生產之外，中小批量生產中也需要采用一些專用夾具，但在結構設計時要進行具體的技術經濟分析。③可調夾具

某些元件可調整或更換，以適應多種工件加工的夾具，稱為可調夾具。可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調夾具，它按成組原理設計并能加工一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產中使用有較好的經濟效果。④組合夾具

采用標準的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件能重復多次使用，并具有減少專用夾具數量等優點，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。⑤拼裝夾具

用專門的標準化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優點，但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。它的基礎板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數控機床上使用。制造業是國民經濟的支柱產業，是國家創造力、競爭力和綜合國力的重要體現。它不僅為現代工業社會提供物質基礎，為信息與知識社會提供先進裝備和技術平臺，也是實現具有中國特色軍事變革和國防安全的基礎[5]。當今世界正在發生的深刻變化，對制造業產生了深刻的影響，制造過程和制造工藝也有了新的內涵。傳統制造業不斷吸收機械、信息、材料等方面的最新成果，并將其綜合應用于產品開發與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程[6]。21世紀的制造業呈現出高技術化、信息化、綠色化、極端化、服務增值等特點和趨勢[7]。在高技術的帶動下，制造技術出現了前所未有的新進展，制造技術及制造工藝的高技術化應用體現在以下幾個方面。（1）微加工成為常規制造技術。制造業的常規性尺度由微米級精度下移1到2個數量級，亞微米及納米級制造將成為主流。（2）特種加工技術廣泛應用。與傳統的機械加工相比較，特種加工技術利用非機械能進行加工，例如激光加工、電花加工、電解加工、電化學加工等，將成為常規的制造手段，使有些原來難加工或不能加工的零件加工成為可能。（3）生長型制造的比重日益提高。快速原型制造改變了傳統加工“去除材料”的思維定式，通過材料的逐層累加使零件成型。在微制造領域，“從下而上”的制造和生長／去除復合型制造將成為主要的制造方式。（4）制造技術和材料技術聯系更加緊密。特別是納米材料的應用導致制造業發生巨變，無論產品的設計還是制造過程，都因此產生了根本性的改變。（5）極端制造得到發展。極端制造是指在極端制造環境下，制造極端尺度或極高性能的器件和功能系統。機床夾具是機床上用以\t"/item/%E6%9C%BA%E5%BA%8A%E5%A4%B9%E5%85%B7/_blank"裝夾工件和引導刀具的一種裝置。指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工\t"/item/%E6%9C%BA%E5%BA%8A%E5%A4%B9%E5%85%B7/_blank"精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。它與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于\t"/item/%E6%9C%BA%E5%BA%8A%E5%A4%B9%E5%85%B7/_blank"刀具和機床加工運動間的相對正確位置。在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。1．機床夾具的主要功能機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。（1）定位

確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夾緊

工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。2．機床夾具的特殊功能機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。（1）對刀

調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。（2）導向

如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。1.3夾具設計調查分析龔志堅等人研究的《50型裝載機變速箱箱體關鍵加工工序的夾具設計》通過研究50型裝載機變速箱箱體的設計，得到以下的分析結果“依據50型裝載機變速箱體數控化批量加工的要求，在分析箱體的結構特點和加工技術要求的基礎上，提出了關鍵加工工序夾具的結構方案，并通過在加工精度、結構設計等方面的分析優化，確定了最佳的設計方案。對夾具的定位元件、夾緊裝置進行了詳細設計，保證了夾具滿足加工技術要求及夾緊的可靠性。詳細介紹了夾具在機床上的安裝校正過程”。李文斐研究的《變速箱體機械加工規程及鉆側面(后)螺釘孔機夾具設計》，文中主要提到“一般來說，箱體零件的主要加工表面是平面和孔系。與保證孔系加工精度相比，保證平面加工精度更容易。為了保證孔系的精度，孔平面加工分為粗加工和精加工兩個階段。參考選擇以輸入軸和箱體輸出軸的支撐孔為粗參考，頂面和兩個工藝孔為細參考。主要的加工工序是先用支撐孔系統定位頂面，然后用頂面和支撐孔系統加工工藝孔。在后續過程中，除個別過程外，其他平面和平面由頂面和工藝孔加工。支撐孔系統采用坐標法處理。在整個加工過程中使用組合機。該夾具配有專用夾具。夾緊方式多為氣動夾緊，夾緊可靠。該機構可以自鎖。因此，生產效率高。適用于大批量、管道加工，能滿足設計要求”。黃艷等人研究的《變速箱體雙工位鉆鏜專用夾具設計》文中主要提到“變速箱體被加工孔系多，同軸度要求高，跨距大，在傳統工藝上加工過程中需要多次裝夾和更換刀具，在臥式鏜銑加工中心上加工成本高的情況，設計了一種可以在立式加工中心上對變速箱體進行快速加工的雙工位旋轉專用夾具。通過對變速箱體的加工工藝分析，采用完全定位的方案，并對定位誤差進行分析和控制，采用液壓夾緊和翻轉，并計算切削力和夾緊力，設計了相應的液壓系統。該夾具可以使工件在立式加工中心上實現一次裝夾完成上下兩面的加工，滿足了企業生產要求，提高了生產效率和經濟效益”。鐘春明等人研究的《減速箱箱體加工工藝及夾具設計》文字提到““在零件加工產業中心，有關機械減速結構與夾具優化達標狀況，將直接影響后續工作流程的交接力度。在相對科學的工藝編制流程之下，涉及材質消耗數量與生產均衡條件將得到順利延展。機床夾具在機械制造工序中具有不可替代的重要疏通地位，其將人工勞動強度有力規避，同時保證產品制備質量，所以他在設計變速箱體加工工藝進行夾具結構匹配，保證高精度的制孔條件，并充分考慮內部結構公差的影響狀況”。張軍等人研究的《180箱體零件的加工工藝與夾具設計的分析》文字提到“體零件在加工是需要進行機械加工工藝路線的制定、定位基準的選擇、箱體重要表面的加工工藝分析等，夾具設計的合理性成為保證箱體類零件精度的關鍵”。徐躍增.等人研究的《箱體零件數控加工路線研究》“針對箱體類零件的特點,探討了箱體零件加工工藝路線的確定原則和程序;闡述了箱體類零件的特征型面描述方法;建立了不同特征的加工方法匹配規則庫,實現了零件特征要素加工方法的決策;同時研究了零件一次裝夾的優化問題,建立了數學模型。實現箱體零件特征要素加工方法的決策和工步排序,最終得到了箱體零件在加工中心上的最優工藝路線。對傳統工藝過程進行優化具有非常重要的工程實用價值”。第二章分析CA1340車床杠桿的結構2.1CA1340杠桿的作用題目所給的零件是CA1340自動車床上的杠桿，自動車床是一種高性能，高精度，低噪音的\t"/item/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E8%BD%A6%E5%BA%8A/_blank"走刀式自動車床，是通過凸輪來控制加工程序的自動加工\t"/item/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E8%BD%A6%E5%BA%8A/_blank"機床。另外也有一些數控自動車床與氣動自動車床以及走心式自動車床，其基本核心是可以經過一定設置與調教后可以長時間自動加工同一種產品。適合銅、鋁、鐵、塑料等精密零件加工制造，適用于儀表、鐘表、汽車、摩托、自行車、眼鏡、文具、五金衛浴、電子零件、接插件、電腦、手機、機電、軍工等行業成批加工小零件，特別是較為復雜的\t"/item/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E8%BD%A6%E5%BA%8A/_blank"零件。它位于自動車床的自動機構中，與靈活器配合使用，起制動的作用。圖2-1CA1340車床杠桿零件圖2.2CA1340杠桿的工藝性分析杠桿共有三組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現分述如下：1、以Φ6H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：兩個Φ6H7mm的孔，粗糙度為Ra1.6；尺寸為20mm且與兩個孔Φ6H7mm相垂直的四個平面，粗糙度為Ra6.3。其中，主要加工表面為兩個Φ6H7mm的孔。2、以Φ20H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：一個Φ20H7mm的孔及其倒角，粗糙度為Ra1.6；兩個與Φ20H7mm孔垂直的平面，粗糙度為Ra3.2；一個中心軸線與Φ20H7mm孔中心軸線平行且相距8mm的圓弧油槽；還有一個與Φ20H7mm孔垂直的油孔Φ4mm，并锪沉頭孔。其中，Φ20H7mm孔及兩端面為主要加工面。3、以Φ8H7mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：兩個Φ8H7mm的孔，Ra1.6；一個槽和一個M4mm的螺紋孔。其中，主要加工表面為Φ8H7mm孔。這三組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：（1）Φ6H7mm孔與Φ20H7mm孔具有平行度，公差為0.06mm。（2）Φ8H7mm孔與Φ6H7mm孔具有平行度，公差為0.08mm。由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它們為精準加工其它表面，并且可以保證加工面之間的位置精度要求。另外，該零件結構簡單，工藝性好。2.2設計思路CA1340車床杠桿零件的機械加工工藝分析和夾具設計，首先都要把CA1340車床杠桿的零件圖紙完整的分析，繪制一遍三維圖，在繪制一遍平面圖，兩次制圖可以清楚的知道零件的的每一個尺寸，每一個表面粗糙度值，每一個尺寸公差值，每一個視圖所代表的含義都有了最清晰的認識。確定知道零件的結構之后，大致安排這個零件的機械制造方式為銑床加工和鉆床加工，基本可以確定CA1340車床杠桿毛坯的制造方式為鑄造毛坯，所以要參考一些關于鑄造毛坯的文獻和計算公式，計算出鑄造的毛坯余量，確定機械加工工藝基準從而確定出加工設備和工具。在繪制三維圖的時候，腦海里面已經有了關于這個零件的基本結構，主要加工的位置是面和孔，所以需要設計銑床夾具和鉆孔夾具。銑床夾具可以使用V塊定位，鉆床夾具可以使用一面兩銷定位，這些基本的認識都是通過分析零件圖得到的，所以第一章對零件的分析非常重要，可以更加深入了解圖紙的結構。對于我來說這個零件還是比較復雜的，首先我把零件圖繪制出來之后，開始思考零件的加工工藝和加工工序安排，參考了很多已經加工好的文獻，最終決定使用數控加工方法來把這個零件加工出來，相對于普通設備加工，數控機床加工有比較強大的優勢，主要是數控機床的加工是現在加工方式的一個主要主流，數控加工主要是由代碼控制，加工起來比較簡單，加工精度也比較高，不容易產生廢品，最重要的是數控機床可以把每一個軸，倒角等特征一次性加工出來，這樣對保證零件的同軸度有一個很好的作用。第三章CA1340杠桿工藝規程設計3.1確定毛坯的制造形式常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素：1）依據零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。2）

依據零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結構簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。3）

依據生產類型確定毛坯。大批大量生產中，應選用制造精度與生產率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產則采用設備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現有生產能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。零件的材料為球墨鑄鐵QT45-5。考慮到零件結構簡單，工藝性好，在工作過程中受力不大及沒有經常承受交變載荷，因此，應該選用鑄件。由于零件年產量為4000件，以達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12kg以下，故可采用機械造型中的金屬模鑄造。這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。金屬鑄造俗稱硬模鑄造，是用金屬材料制造鑄件，并在重力下將熔融金屬澆入鑄型獲得鑄件的工藝方法。由于一副金屬型可以澆注幾百次至幾萬次，故金屬型鑄造又稱為永久型鑄造。圖3-1CA1340車床杠桿毛坯圖3.2制定工藝路線3.2.1確定各表面的加工方法機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝流程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統的流程。機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E5%B7%A5%E8%89%BA/_blank"鉗工，\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E5%B7%A5%E8%89%BA/_blank"銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數據了，比如\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E5%B7%A5%E8%89%BA/_blank"粗糙度要達到多少，公差要達到多少。技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱\t"/item/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E5%B7%A5%E8%89%BA/_blank"工藝規程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。一般表面的加工方式是車削加工，銑削加工和鉆削加工等，本次設計也不例外，主要是車削加工，鉆削加工和銑削加工，本次加工將使用銑削加工和鉆削加工完成。3.2.2定位基準的選擇精基準的選擇原則精基準的選擇應從保證零件加工精度出發，同時考慮裝夾方便、夾具結構簡單。選擇精基準一般應考慮如下原則：1．“基準重合”原則為了較容易地獲得加工表面對其設計基準的相對位置精度要求，應選擇加工表面的設計基準為其定位基準。這一原則稱為基準重合原則。如果加工表面的設計基準與定位基準不重合，則會增大定位誤差，其產生的原因及計算方法在下節討論。2．“基準統一”原則當工件以某一組精基準定位可以比較方便地加工其它表面時，應盡可能在多數工序中采用此組精基準定位，這就是“基準統一”原則。例如軸類零件大多數工序都以中心孔為定位基準；齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪內孔及端面為定位基準。采用“基準統一”原則可減少工裝設計制造的費用，提高生產率，并可避免因基準轉換所造成的誤差。3．“自為基準”原則當工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應選擇加工表面本身作為定位基準，這就是“自為基準”原則。例如磨削床身導軌面時，就以床身導軌面作為定位基準。如圖3-38所示。此時床腳平面只是起一個支承平面的作用，它并非是定位基準面。此外，用浮動鉸刀鉸孔、用拉刀拉孔、用無心磨床磨外圓等，均為自為基準的實例。4．“互為基準”原則為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準反復加工的原則。根據該杠桿的技術要求和裝配要求，選擇杠桿Φ20H7孔和其左端面為精基準。零件圖上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統一”原則，杠桿叉軸孔Φ20H7的軸線是設計基準，選用其做精基準定位加工杠桿叉頭兩端面和孔Φ20H7，實現了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的平行度要求。選用該叉軸孔Φ20H7左端面作為精基準同樣遵循了“基準重合”的原則，因為該杠桿在軸向方向上的尺寸多以該端面做設計基準；另外，由于該杠桿零件強度較差，受力易產生彎曲變形，為了避免在機械加工中產生夾緊變形，根據夾緊力應垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則，夾緊力的作用點不能作用在叉桿上。選用叉軸孔Φ20H7左端面作精基準，夾緊可作用在叉軸孔Φ20H7右端面上，夾緊穩定可靠。3.3工藝路線方案的分析與比較制定工藝路線的出發點，應該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。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工作集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。1、工藝路線方案一工序1粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。工序2粗銑、半精銑Φ6H7mm孔的四個端面及Φ20H7mm孔端面B，精銑端面B。工序3鉆Φ4油孔、锪Φ8mm沉頭孔。工序4同時鉆Φ6mm，Φ8mm孔和R3mm圓弧油槽。工序5粗鉸Φ6mm，Φ8mm，Φ20mm三孔。工序6锪Φ20H7mm孔兩端倒角。工序7粗銑、精銑槽。工序8鉆M4螺紋底孔。工序9攻M4螺紋孔。工序10精鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。工序11終檢。2、工藝方案二工序1粗銑、半精銑、精銑Φ20H7mm孔端面A。工序2粗銑、半精銑、精銑Φ6H7mm孔的四個端面及Φ20H7mm孔的B端面。工序3鉆R3mm圓弧油槽。工序4同時鉆Φ6H7mm，Φ8H7mm兩孔和擴Φ20H7mm孔。工序5粗鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。工序6精鉸Φ6H7mm，Φ8H7mm，Φ20H7mm三孔。工序7锪Φ20H7mm孔兩端倒角。工序8鉆Φ4mm油孔，锪Φ8mm沉頭孔。工序9鉆M4mm螺紋底孔。工序10攻M4mm螺紋孔。工序11粗銑、精銑槽。工序12終檢。上述兩個方案都沒有安裝先面后孔，先重要后不重要的加工基準原則進行設計，所以在前面兩種方案的基礎上，重新設計如下：工序1砂型鑄造工序2時效處理工序3非加工表面噴漆工序4銑φ20內孔端面，長度尺寸82mm工序5銑另外一段的φ20內孔端面，保證長度尺寸80mm工序6銑φ20圓柱的兩側內端面，到尺寸要求工序7銑φ20圓柱的兩側外端面，到尺寸要求工序8中心鉆定位，鉆鉸φ20的通孔工序9中心鉆定位，鉆鉸φ8的通孔工序10中心鉆定位，鉆鉸φ6的通孔（左面）工序11中心鉆定位，鉆鉸φ6的通孔（右面）工序12鉆2xM4螺紋內徑，攻絲M4工序13中心鉆定位，鉆φ4的通孔，锪90°斜面工序14插削加工R3圓弧槽，到尺寸要求工序15去除加工毛刺工序16按照零件圖進行零件檢驗3.4選擇機床設備及工藝設備3.4.1主要加工設備本次設計選擇Z3025搖臂鉆床，搖臂鉆床是一種搖臂可繞立柱回轉和升降，通常主軸箱在搖臂上作水平移動的鉆床。在立式鉆床上加工孔時，刀具與工件的對中是通過工件的移動來實現的，則對一些大而重的工件顯然是非常不方便的；而搖臂鉆床能用移動刀具軸的位置來對中，這就給在單件及小批生產中，加工大而重工件上的孔帶來了很大的方便。它也可以稱為搖臂鉆。是一種孔加工設備，可以用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。按機床夾緊結構分類，搖臂鉆可以分為液壓搖臂鉆床和機械搖臂鉆床。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。搖臂鉆床廣泛應用于單件和中小批生產中，加工體積和重量較大的工件的孔。搖臂鉆床加工范圍廣，可用來鉆削大型工件的各種螺釘孔、螺紋底孔和油孔等。搖臂鉆床用于加工笨重工件或多孔工件上的中小型孔，主要由底座、立柱、搖臂、主軸箱、主軸工件臺等組成。搖臂鉆床工作時，搖臂可繞立柱旋轉，主軸箱可在搖臂上做徑向移動。這樣可使鉆頭對準每一個被加工孔的軸線，以便進行孔加工。使用較靈活。一般工件鉆孔時，常將工件裝夾在工作臺上。大型工件加工時，可將工件裝夾在鉆床底座上。根據工件高度的不同，在松開鎖緊裝置后，搖臂可沿立柱做上、下移動，使主軸箱及鉆頭處于恰當的高度位置。搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。內立柱固定在底座的一端，在它的外面套有外立柱，外立柱可繞內立柱回轉360度。搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱做上下移動。由于絲桿與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，因此搖臂不能繞外立柱轉動，只能與外立柱一起繞內立柱回轉。主軸箱是一個復合部件，由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構、進給和變速機構、機床的操作機構等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上，可以通過手輪操作，使其在水平導軌上沿搖臂移動。X51立式銑床，立式銑床與臥式銑床相比較，主要區別是主軸垂直布置，除了主軸布置不同以外，工作臺可以上下升降，立式銑床用的銑刀相對靈活一些，適用范圍較廣。可使用立銑刀、機夾刀盤、鉆頭等。可銑鍵槽、銑平面、鏜孔等。臥式銑床也可使用上面各種刀具，但不如立銑方便，主要是可使用掛架增強刀具（主要是三面刃銑刀、片狀銑刀等）強度。可銑槽、銑平面、切斷等。臥式銑床一般都帶立銑頭，雖然這個立銑頭功能和剛性不如立式銑床強大，但足以應付立銑加工。這使得臥式銑床總體功能比立式銑床強大。立式銑床沒有此特點，不能加工適合臥銑的工件。生產率要比臥式銑床高。產品用途：適用于加工各種零部件的平面、斜面、溝槽、孔等，是機械制造、模具、\t"/item/%E7%AB%8B%E5%BC%8F%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"儀器、儀表、汽車、摩托車等行業的理想加工設備節省設備投資。但是由于立銑的零活多，這種臥式銑床+立銑頭的方式，實際上是天天掛著立銑頭，當立銑用，反而不如立式銑床更適合。臥銑多用于\t"/item/%E7%AB%8B%E5%BC%8F%E9%93%A3%E5%BA%8A/_blank"齒輪，花鍵，開槽，切割等加工，立式銑床除多用于平面加工方面外，平面有高低曲直幾何形狀的工件，如模具類，立銑可大顯身手。3.4.2刀具的選擇銑刀通常有圓柱銑刀，面銑刀，立銑刀，鋸片銑刀，角度銑刀等，主要是加工零件的端面，鍵槽和曲面等特征，在加工時刀具會高速旋轉，利用刀刃加工零件，鉆削加工時會使用麻花鉆，鉸刀等刀具。本次加工需要使用到D50面銑刀，D20立銑刀，D6立銑刀，A3中心鉆，Φ19.8麻花鉆，Φ20鉸刀，Φ7.8麻花鉆，Φ8鉸刀，Φ5.8麻花鉆，Φ6鉸刀，Φ3.3麻花鉆，Φ4絲錐，Φ4麻花鉆，錐度麻花鉆，量具選擇內徑百分表，游標卡尺和內孔塞規。3.5確定切削用量粗切削用量：“三要素”是指刀具在切削過程中的運動參數。“三要素”是指：切削速度，進給量，背吃刀量。選擇切削用量時考慮的因素：(1)切削加工生產率在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關系，即其中任一參數增大一倍，都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當任一參數增大時，其它二參數必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素獲得最佳組合，此時的高生產率才是合理的。(2)刀具壽命切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為v、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發，在確定切削用量時，首先應采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。(3)加工表面粗糙度精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑制生產率提高的主要因素。在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關系，即其中任一參數增大一倍，都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當任一參數增大時，其它二參數必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素獲得最佳組合，此時的高生產率才是合理的。

切削用量的合理選擇直接影響到零件的表面質量以及加工效率，因此切削用量的選擇是數控加工工藝編制過程中不可缺少的一部分，通常為了保證加工的表面質量，一般留有0.2mm~0.5mm的精加工余量。根據此零件的刀具材料、零件材料和機床性能通過表1-3推薦表得知：1-3常用切削用量推薦表工件材料粗加工精加工切削速度（mm/min）進給量（mm/r）背吃刀量（mm）切削速度（mm/min）進給量（mm/r）背吃刀量（mm）碳鋼2200.2~0.41~32600.10.2~0.4合金鋼1500.2~0.41~31800.10.2~0.4鑄鐵800.2~0.41~31600.10.2~0.4鈦合金400.2~0.41~1.51500.10.2~0.4灰鑄鐵1200.2~0.41~21200.150.2~0.5鋁合金16000.2~0.41~1.516000.10.2~0.5查表計算確定該零件在數控加工過程中的切削用量，最終填寫在表格里面。（1）φ50面銑刀加工時根據查表及經驗，選取Vc=130m/min，f=0.3mm/r，ap=2mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×140）/（3.14×50）]r/min=894r/min取900r/min

進給速度：F=f×n=（0.3×900）mm/min=300mm/min（2）φ20立銑刀粗加工時根據查表及經驗，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×70）/（3.14×20）]r/min=1116r/min取1100r/min

進給速度：F=f×n=（0.3×1100）mm/min=330mm/min精加工時根據查表及經驗，選取Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×80）/（3.14×20）]r/min=1273r/min取1300r/min

進給速度：F=f×n=（0.2×1300）mm/min=260mm/min（3）φ6立銑刀粗加工時根據查表及經驗，選取Vc=15m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×15）/（3.14×6）]r/min=796r/min取800r/min

進給速度：F=f×n=（0.1×800）mm/min=80mm/min精加工時根據查表及經驗，選取Vc=30m/min，f=0.08mm/r，ap=0.5mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×30）/（3.14×6）]r/min=1592r/min取1600r/min

進給速度：F=f×n=（0.08×1600）mm/min=1280mm/min（4）A3中心鉆加工時根據查表及經驗，選取Vc=6m/min，f=0.05mm/r，ap=3mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×6）/（3.14×3）]r/min=636/min取700r/min

進給速度：F=f×n=（0.05×700）mm/min=35mm/min（5）φ7.8麻花鉆（其余麻花鉆鉆孔，參考這個轉速）加工時根據查表及經驗，選取Vc=15m/min，f=0.05mm/r，ap=3mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×15）/（3.14×8）]r/min=597r/min取600r/min

進給速度：F=f×n=（0.05×600）mm/min=30mm/min（6）φ8鉸刀加工時根據查表及經驗，選取Vc=15m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。則：主軸轉速：n=1000Vc/πd

=[（1000×15）/（3.14×8）]r/min=597r/min取600r/min

進給速度：F=f×n=（0.2×600）mm/min=120mm/min3.6切削液的選擇切削液在機床加工中有對刀片冷卻，對工件清洗和防銹的作用，目前市場上使用最多的就是乳化液，首先在機床上面注入50%的乳化液，然后在注入50%的水，進行攪拌。需要注意乳化液不要和皮膚接觸，容易造成過敏等傷害。在加工時開啟乳化液，可以降低刀具溫度，提高加工的表面質量，并且乳化液會沖走鐵削，對零件進行沖洗，乳化液使用一段時間之后就會有細菌侵入，需要及時更換第四章銑床夾具設計4.1夾具的定位零件設計銑槽專用夾具，在加工槽的時候零件的其他結構基本都已經加工完成，設計定位方式參考《現代機床夾具設計及實例》P24表2-3常用定位原件所能約束的自由度，找到一些關于圓柱面的定位方式，比如半圓孔定位，V塊定位，孔的定位主要是定位銷和定位套定位。參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P156表8-7，JB/T8014.2-1999繪制銷。圖4-1一面兩銷定位這樣圖紙雖然繪制出來，是否滿足定位的要求呢，需要進行定位誤差的分析計算，首先需要一個圓柱的定位誤差計算，在《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P172表8-14找到公式一面兩銷定位公式。通過計算確定定位誤差0.021mm，確定工件轉交誤差0.005mm，可以滿足銑面的要求。4.2夾具的夾緊對應圓柱類零件夾緊的裝置有壓板夾緊，半圓孔夾緊等，夾緊方式有手工螺旋夾具和氣動夾緊，本次設計選擇氣動夾緊。計算夾緊力之前，首先計算切削力。切削力公式：式中查表得：即：如果切削力為1000N則需要夾緊力為：1.5F=210N，才能到達一個安全的系數，選擇夾緊類型為氣動夾緊，則通過查氣缸理論出力表。圖4-4氣缸出力表假設在機械加工中工作壓力為0.6MPA，在選擇氣缸的時候，氣缸支架φ25是合理的，凡是為保證安全性能，選擇φ32的氣缸，氣缸使用L板固定在夾具體上，圖4-5氣缸氣缸是引導活塞在缸內進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。空氣在發動機氣缸中通過膨脹將熱能轉化為機械能；氣體在壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"渦輪機、\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"旋轉活塞式發動機等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應用領域：印刷（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"張力控制）、半導體（\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"點焊機、芯片研磨）、自動化控制、機器人等等。4.3對刀裝置本次設計選擇矩形對刀裝置，在銑槽加工時需要選擇矩形對刀塊，這樣方便對刀。4.4夾具體的設計夾具體是夾具的基礎件。在夾具體上,要安裝組成該夾具所需要的各種元件，機構和裝置等。在設計的時候,應該滿足下面的一些基本要求。第一夾具體的剛度和強度要滿足相應的要求。第二是夾具體的設計結構要簡單,具有良好的工藝性。第三是尺寸要穩定。第四是便于排屑。在選擇夾具體的毛坯機構時,應以結構合理性、工藝性、經濟性、標準化的可能性以及工廠的具體條件為依據綜合考慮。本次設計夾具體毛坯為鑄造毛坯，設計毛坯材料HT200，毛坯鑄造之后使用時效處理。使用銑床既可以滿足零件加工要求。圖4-6夾具裝配圖第五章鉆床夾具設計5.1夾具的定位為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。這里討論6點定位中，6個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案．一個物體在空間可以有6個獨立的運動，即沿X、y、Z軸的平移運動，分別記為。X1、Y1、Z1；繞X、y、Z軸的轉動，記為x、y、z，習慣上，把上述6個獨立運動稱作6個自由度．如果采用一定的約束措施，消除物體的6個自由度，則物體被完全定位．例如討論長方體工件時，可以在底面布置3個不共線的約束點，在側面布置2個約束點，在端面布置一個約束點，則底面約束點可以限制X2、Y2、Z23個自由度，側面約束點限制X1、Z12個自由度，端面約束點限制y。這個自由度，就完全限制了長方體工件6個自由度，在鉆孔加工時同樣使用一面兩銷定位。圖5-1一面兩銷定位然后定位件不是直接插在夾具體上的，然后單獨設計一個定位的支撐板。圖5-2支撐板

5.2夾具的夾緊因為設計的是加工多個零件的專用夾具，這樣在夾緊上也要選擇氣動夾緊，這樣更加方便，根據本次材料特性，材料為45#，查相關材料得：本次材料抗拉強度為≧736Mpa，本次參考《現代機床夾具設計實例》P49表3-2鉆削切削力的計算。①、切削力矩：根據公式計算得：(6.3)其中D=4mm，，Kp=1則②、鉆削力計算：(6.4)計算孔的切削力，帶入得：在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內,查《機械制造基礎課程設計指導教程》P187確定K=1.5，參考圖4-4假設工作壓力為0.6MPa，則選擇氣缸內徑為φ50的氣缸是最合理的，可以滿足本次加工5.3導向裝置本次設計選擇是可換鉆套，鉆套固定螺釘固定在鉆模板上。圖5-3鉆模板5.4夾具體的設計夾具體是夾具的基礎件。在夾具體上,要安裝組成該夾具所需要的各種元件，機構和裝置等。在設計的時候,應該滿足下面的一些基本要求。第一夾具體的剛度和強度要滿足相應的要求。第二是夾具體的設計結構要簡單,具有良好的工藝性。第三是尺寸要穩定。第四是便于排屑。在選擇夾具體的毛坯機構時,應以結構合