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目 錄
摘 要 1
第一章 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2
1.1 零件的用途 2
1.2 零件的技術(shù)要求 3
第二章 確定毛坯種類、繪制毛坯簡圖 4
2.1 毛坯得制造形式 4
2.2 毛坯余量的確定 5
2.3 毛坯尺寸確定 5
第三章 擬定右支撐零件工藝路線 6
3.1 定位基準的選擇 6
3.1.1 精基準的選擇 6
3.1.2 粗基準的選擇 6
3.2 各表面加工方案的確定 6
3.3 工序順序的安排 7
3.3.1 機械加工順序 7
3.3.2 輔助工序 7
3.4 確定工藝路線 7
第四章 切削用量計算 9
第五章 專用夾具設(shè)計 12
5.1夾具定位方案確定 12
5.2 夾具體設(shè)計 13
5.3 夾具定位誤差計算 13
5.4 夾具導(dǎo)向裝置的設(shè)計 14
5.5 夾緊力計算 14
總 結(jié) 19
致謝 20
參 考 文 獻 21
摘 要
本次課設(shè)為“右支撐”零件工藝規(guī)程及鉆孔夾具的設(shè)計。
重點分析”右支撐”零件的工藝分析，根據(jù)工藝分析制定合理的工藝路線，制定詳細的工藝規(guī)程和工序卡；結(jié)合圖紙要求及工藝規(guī)程選用合理的機床及刀具；根據(jù)相關(guān)資料計算各工序切削速度及切削時間；設(shè)計加工鉆孔夾具一套，繪制總裝配圖及相關(guān)定位零件，分析夾具的定位誤差及夾緊力。
關(guān)鍵詞：“右支撐”零件；工藝規(guī)程；切削用量；鉆孔夾具；定位誤差；夾緊力。
第1章 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.1 零件的用途
根據(jù)本次設(shè)計題目“右支撐”零件加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計，根據(jù)本次零件名稱可知本次零件作用起到過渡支撐得作用。具體結(jié)構(gòu)如圖1.1 右支撐零件圖
圖1.1 右支撐零件圖
1.2 零件的技術(shù)要求
根據(jù)圖紙得出：該零件材料為：ZCu10ALFe3；查閱資料知本次零件材料為：鋁青銅材質(zhì)。根據(jù)本次零件圖紙可知本次零件加工部位有外徑加工、孔加工等組成，具體加工表面見下：
1、 零件兩端面加工，要求零件總高度為36mm，粗糙度為Ra=12.5；
2、 零件右端外徑加工，尺寸要求為?50mm，長度為31mm，粗糙度為Ra=3.2；
3、 零件大外經(jīng)加工，尺寸要求為?100mm，長度為5mm，粗糙度為Ra=3.2；
4、 零件孔加工，要求孔徑為?32mm，長度為36mm，粗糙度為Ra=0.8；
5、 零件端面孔4x?7mm（通），根據(jù)零件圖要求嚙合圓直徑為?65mm；
6、 零件端面孔3x?7mm（通），根據(jù)零件圖紙要求嚙合圓為?80mm，孔左端擴孔?13x90°；
7、 根據(jù)本次零件基準為B基準（即孔?32mm），兩外徑相對基準B同心度為0.03mm；
第2章 確定毛坯種類、繪制毛坯簡圖
2.1 毛坯得制造形式
毛坯的種類很多，每一種毛坯又有許多不同的制造方法。常用的毛坯主要有：
（1）軋制件 主要包括各種熱軋和冷拉圓鋼、方鋼、六角鋼等型材。
（2）鑄件 鑄件適用于形狀較復(fù)雜的毛坯。
（3）鍛件 鍛件適用于強度要求高、形狀較簡單的毛坯。
（4）焊接件 焊接件是將型材或板料等焊接成所需的毛坯，簡單方便，生產(chǎn)周期短，但常需經(jīng)過時效處理消除應(yīng)力后才能進行機械加工。
（5）其它毛坯 如沖壓件、粉末冶金和塑料壓制件等。
選擇毛坯時應(yīng)全面考慮下列因素：
（1）零件的材料及力學性能要求
（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小
（4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件
（5）充分考慮利用新技術(shù)、新工藝、新材料的性能
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定，該零件為批量產(chǎn)品，已知該零件材料為ZCu10ALFe3材質(zhì)。工作過程中起到承載支撐作用，且承受一定的傳動扭矩力；且外形規(guī)則，選擇毛坯的制造形式為鑄造，采用模鑄形式制造毛坯。
2.2 毛坯余量的確定
該零件為支撐盤類零件，形狀規(guī)則，已知材料為ZCu10ALFe3，毛坯制造形式為鑄造。根據(jù)《鑄件 尺寸公差及機械加工余量》得：下兩端面余量暫定為2mm；針對零件孔位于零件的中心位置，在零件工作過程中其重要作用，且直徑為?32、?7,mm、擴孔?13x90°mm直徑過小，如采用預(yù)留余量的形式鑄造，恐在鑄造過程中出現(xiàn)偏箱錯箱等產(chǎn)生毛坯料廢現(xiàn)象，所以采用實心鑄造，由后期加工獲得。
2.3 毛坯尺寸確定
綜上所述，決定毛坯尺寸，見下圖 圖2.3毛坯圖：
圖2.3 零件毛坯圖
第三章 擬定右支撐零件工藝路線
3.1 定位基準的選擇
定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后確定粗基準。
3.1.1 精基準的選擇
選定端面及孔直徑?32mm內(nèi)徑面為精基準。
3.1.2 粗基準的選擇
選定連右支撐零件外輪廓為粗基準。
3.2 各表面加工方案的確定
根據(jù)右支撐零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表1-10和表1-11，確定各加工表面方案，如表3.2所示。
表3.2零件各表面加工方案
加工表面
加工尺寸
表面粗糙度
加工方案
備注
兩端面
36/5
12.5/6.3
車
內(nèi)徑
?32
0.8
鉆-粗車-精車
孔
?7
12.5
鉆
孔
?7及擴孔?13x90°
12.5
鉆--擴
3.3 工序順序的安排
3.3.1 機械加工順序
1) 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——兩端面加工。
2) 遵循“先粗后精”原則，對各加工表面都是先安排粗加工工序，再安排半精加工工序，最后安排精加工工序。
3）遵循“先主后次”原則，在完成對基準表面的加工后先加工主要表面——兩端面；
4）遵循“先面后孔·”原則，先加工兩端面---加工孔---外徑。
3.3.2 輔助工序
1) 檢驗工序 ，在全部加工完成后，安排一次成品檢驗工序。
2) 去毛刺清洗，在零件加工完成后安排去毛刺及清洗處理。
3.4 確定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當遵循以質(zhì)量為目的，是產(chǎn)品的尺寸精度、位置精度要求得到合理的保證。生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為批量生產(chǎn)，可考慮專用機床配以專用夾具并盡量使工序集中提高生產(chǎn)效率，除此之外還要考慮加工的經(jīng)濟實用型，以便降低成本。工藝路線如下：
工序10:鑄造，鑄造毛坯；
工序20：車，1、粗車零件右端端面至尺寸，保證尺寸為38.5mm；車內(nèi)端面至尺寸，保證零件厚度為6.5mm；2、車零件外徑至尺寸，保證尺寸為?51mm；3、精車端面至尺寸，保證總高度為38mm；
工序30：車，1、車零件左端面至尺寸，保證零件總高度為37mm；2、鉆孔尺寸，保證孔徑為?30mm（通）；3、粗車孔至尺寸，保證孔徑為?31.5mm（通）；4、精車孔至尺寸，保證孔徑為?32mm（通），粗糙度Ra=0.8；5、車零件大端外徑為?101mm；6、車端面至尺寸，保證總長度為36mm；
工序40：車，1、精車零件外徑尺寸，保證尺寸為100mm，兩端倒角1x45°；2、精車零件外徑至尺寸，保證尺寸為50mm，長度保證31mm，粗糙度均為Ra=3.2；
工序50：鉆，1、鉆孔3x?7mm（通）；2、鉆沉孔至尺寸，保證孔大端孔為13mm，角度為90度；
工序60：清理，去除尖角毛刺、清洗、刷油；
工序70：檢驗，按圖紙要求檢驗各加工尺寸。
第4章 切削用量計算
正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用。
車，車右端面及外徑至尺寸；
設(shè)備選用CA-6140車床；根據(jù)加工方式刀具采用端面車刀、外徑車刀，已知本次為粗加工，預(yù)留0.5mm精加工余量。具體參數(shù)如下：
1、 粗車端面：
切削速度：查刀具資料得：該刀具切削速度為，進給量為：；
主軸轉(zhuǎn)速：；
根據(jù)機床選擇轉(zhuǎn)速為：；
計算實際切削速度;；
計算切削時間：根據(jù)公式得：
；
2、 粗車外徑：
切削速度：查刀具資料得：該刀具切削速度為，進給量為：；
主軸轉(zhuǎn)速：；
根據(jù)機床選擇轉(zhuǎn)速為：；
計算實際切削速度;；
計算切削時間：根據(jù)公式得：
；
3、 精車右端面：
切削速度：查刀具資料得：該刀具切削速度為，進給量為：；
主軸轉(zhuǎn)速：；
根據(jù)機床選擇轉(zhuǎn)速為：；
計算實際切削速度;；
計算切削時間：根據(jù)公式得：
；
車，精車外徑至尺寸；
設(shè)備選用CA-6140車床；根據(jù)加工方式刀具采用外徑車刀，，已知本次為精加工，通過上面工序可知，本次加工余量為0.5mm。具體參數(shù)如下：
切削速度：查刀具資料得：該刀具切削速度為，進給量為：；
主軸轉(zhuǎn)速：；
根據(jù)機床選擇轉(zhuǎn)速為：；
計算實際切削速度;；
計算切削時間：根據(jù)公式得：
。
鉆，鉆鉸孔(通）；
1、 鉆孔?7mm
1、設(shè)備選用Z3040搖臂鉆床；刀具選用直柄硬質(zhì)合金麻花鉆，直徑?7mm；
2、確定進給量
由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》得：進給量f=0.1-0.30mm/r,取f=0.22mm/r,
3、 確定切削速度：
切削速度 ，計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式
根據(jù)機床說明書選取
計算實際且削速度：
4、基本時間t的計算
由 t=L/nf=7（5+5）/0.221360=0.234min
二、擴孔?13x90°
1、機床：Z3040，夾具：專用夾具，刀具：13mm標準刀具
量具：游標卡尺
2、、查《切削用量簡明手冊》表2.25：進給量f=0.5-0.6mm/r,取f=0.5mm/r,切削速度 v=8-20m/min，取n=320r/min,
計算切削速度
v=dn/1000=3.147320/1000=7.03m/min此速度在速度范圍。
3、基本時間t的計算
由 t=L/nf=3(3+5）/0.5320=0.15min。
第5章 專用夾具設(shè)計
為了提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要設(shè)計專用夾具。
按照要求決定設(shè)計工序50：鉆，鉆孔夾具設(shè)計。
5.1夾具定位方案確定
本次夾具設(shè)計為鉆孔夾具設(shè)計，使用設(shè)備為Z3040型搖臂鉆床，加工孔徑為3x?7mm孔，其中3孔擴孔至尺寸，保證大端為?13x90°，根據(jù)圖紙本次孔精度不高，粗糙度為Ra=12.5要求不高，所以采用鉆、擴的方式進行加工，本次夾具設(shè)計夾具設(shè)計采用蓋板式結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件圖紙精度分析，本次夾具定位采用中間孔?32mm定位，并進行中心鎖緊。具體結(jié)構(gòu)如圖5.1 夾具裝配圖：
圖5.1 夾具裝配圖
5.2 夾具體設(shè)計
夾具體在夾具中其支撐及固定其它零件的作用。本次夾具體材料選用HT200材質(zhì)，該材質(zhì)易鑄造，鑄造后經(jīng)過時效處理，易切削、不易變形。如圖5.2 夾具體零件圖：
圖5.2 夾具體零件圖
5.3 夾具定位誤差計算
本次夾具設(shè)計零件采用孔徑?32mm定位，已知本次孔徑誤差為H8，查表得為（+0.039^ 0），上模板與孔定位采用間隙配合，配合精度為H8/h6，根據(jù)公式計算得：
；
即本次夾具誤差為：0.0275mm
5.4 夾具導(dǎo)向裝置的設(shè)計
本次夾具為鉆孔、擴孔夾具，導(dǎo)向裝置為鉆套。本次采用快換式是鉆套，通過中間襯套與夾具體鉆模連接，這樣在更換鉆、鉸套過程中減少了交換的時間，提高了效率。鉆套與鉸套設(shè)計，采用T10A材質(zhì)，原材料調(diào)質(zhì)處理25~32HRC,粗加工后再精心淬火處理，硬度在50~62HRC，后序進行磨削加工，保證同軸度在0.02mm?？鞊Q鉆套結(jié)構(gòu)見下圖：
5.5 夾緊力計算
1、鉆削力計算：
根據(jù)本次材料特性，材料為ZCu10ALFe3，為鋁青銅，查相關(guān)材料得：本次材料抗拉強度為≧540Mpa，根據(jù)本次切削方式可知本次為鉆孔加工，根據(jù)公式計算本次加工受力情況如下：
①、切削力矩：
根據(jù)公式計算得：
其中M為切削力矩（M/N)；
D為鉆頭直徑；
為每轉(zhuǎn)進給速度（mm）；
Kp為修正系數(shù)（查表）；
根據(jù)工藝內(nèi)容已知本次加工孔徑為7mm，即本次鉆頭直徑D=7mm；根據(jù)前章分析切削參數(shù)本次進給速度為0.22mm/r，即本次進給速度為；根據(jù)資料得取修正系數(shù)Kp=1，
即本次計算切削力矩為：
；
②、鉆削力計算：
根據(jù)公式計算得：
鉆削切削力的計算公式如下，進給量
計算孔的切削力，帶入得：
在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)。
其中：-為基本安全系數(shù)，取安全系數(shù)為1.5；
-為加工性質(zhì)系數(shù)，取加工性質(zhì)系數(shù)為1.1；
-為刀具鈍化系數(shù)，取刀具鈍化系數(shù)為1.1；
-為斷續(xù)切削系數(shù)，取斷續(xù)切削系數(shù)為1.1；
所以：
2、 夾緊力計算
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
1、夾緊力作用點的選擇
a. 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。
2、夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：
（1）、結(jié)構(gòu)簡單；
（2）、擴力比大；
（3）、自瑣性能好；
（4）、行程不受限制；
（5）、夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
根據(jù)本次夾緊力與切削力方向，如圖：
根據(jù)上圖可知，本次夾緊力與切削力為方向一致，查閱《現(xiàn)在機床夾具設(shè)計要點》第3章“機床夾具的夾緊機構(gòu)設(shè)計要點，3.2.3節(jié)，表3-4 典型夾緊形式實際所需夾緊力計算中得出，本次無需計算。
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益非淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AutoCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我本次設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1983年
4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
7.機械制造工藝與機床夾具，劉守勇主編，機械工業(yè)出版社出版，2006年
8. Auto CAD 機械繪圖與應(yīng)用 ，王平 主編，機械工業(yè)出版社出版，2015年