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外文翻譯
譯文題目 一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
塞西爾
美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)方法。對于一個(gè)給定的工件，這種夾具設(shè)計(jì)方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過使用一種定位設(shè)計(jì)方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計(jì)
1. 動(dòng)機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)與制造間的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計(jì)的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。
夾具設(shè)計(jì)方法的研究已成為國內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計(jì)中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計(jì)。Bidanda [4]描述了一個(gè)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時(shí)用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工?？涤袨榈仍赱2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計(jì)原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)報(bào)告了[1,3,9,12-23]。可以在[21,24]中找到夾具設(shè)計(jì)相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對夾具設(shè)計(jì)任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動(dòng)測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點(diǎn)的測定。
2. 夾具設(shè)計(jì)的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計(jì)方法。通常對較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計(jì)中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個(gè)是夾具設(shè)計(jì)中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計(jì)的定位相契合。不過，整體定位及設(shè)計(jì)方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設(shè)計(jì)（為此夾具設(shè)計(jì)有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計(jì)等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計(jì)方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個(gè)特定的部分加工操作安全。通過引導(dǎo)對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動(dòng)的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計(jì)方法必須在整體夾具設(shè)計(jì)方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計(jì)的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行。本文對所描述夾具設(shè)計(jì)的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計(jì)與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個(gè)工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計(jì)的輸入
輸入包括對特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個(gè)相應(yīng)的功能。
（2）夾具設(shè)計(jì)的方法
圖一是自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)主要步驟總結(jié)圖。對這些步驟概述如下：
第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個(gè)夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計(jì)算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個(gè)方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個(gè)法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計(jì)算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個(gè)帶夾子可以作為一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動(dòng)在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來自一個(gè)系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個(gè)自動(dòng)化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計(jì)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個(gè)螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計(jì)應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計(jì)算為等于{格A1 /（65％），}（因?yàn)槁萁z的地方可能會(huì)發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計(jì)算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個(gè)二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個(gè)不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個(gè)tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個(gè)fci面。
(b) 檢查每個(gè)FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時(shí)，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔ⅲ@在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個(gè)箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個(gè)負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個(gè)正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計(jì)的相交測試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個(gè)以上的長方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個(gè)。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測試。
:
5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動(dòng)確定該配置文件的交集。每一個(gè)輸入的資料組成一個(gè)封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個(gè)正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個(gè)負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動(dòng)檢測兩個(gè)面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計(jì)算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計(jì)算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計(jì)算R1 =H(x1, y1)。接著，計(jì)算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個(gè)也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個(gè)盲孔。起初，完成定位設(shè)計(jì)。定位器的（或主要定位器）是一個(gè)基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個(gè)輔助定位器也被使用，這是一個(gè)V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計(jì)方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計(jì)如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個(gè)好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對在一個(gè)夾具設(shè)計(jì)方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)方面的討論。
設(shè)計(jì)定位器，規(guī)范零件設(shè)計(jì)，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動(dòng)化步驟。
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 1頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
10
粗銑拔叉頭左右兩端面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
2
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
描圖
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
/（r/min）
切削速度
/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量/mm
進(jìn)給次數(shù)
1
粗銑A面Ra25，控制尺寸50mm
端銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
160
40.2
0.2
3
1
底圖號
2
粗銑B面Ra25，控制尺寸
端銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
160
40.2
0.2
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 2頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
20
鉆孔、鉸孔
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式鉆床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描圖
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
描校
1
鉆孔mm，倒角C1，至A面46mm，
復(fù)合鉆頭、游標(biāo)卡尺
19.22
0.15
4.5
1
2
粗鉸mm，Ra12.5
錐柄機(jī)用鉸刀
23.62
0.8
2.4
1
底圖號
3
精鉸mm，Ra6.3
錐柄機(jī)用鉸刀
0.5
0.1
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 3頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
30
粗銑撥叉頭側(cè)面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
粗銑拔叉頭側(cè)面，控制尺寸
高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺
380
50.00
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共 13頁
第 4頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
40
粗車拔叉腳槽底內(nèi)表面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備型號
同時(shí)加工件數(shù)
臥式車床
4
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描圖
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
/（r/min）
切削速度
/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量/mm
進(jìn)給次數(shù)
1
粗車B面，控制尺寸
端面車刀、游標(biāo)卡尺
3150
227.49
0.4
3
1
描校
2
粗車C面，控制尺寸
端面車刀、游標(biāo)卡尺
2400
75.4
0.4
7
1
3
粗車A面，，控制尺寸
端面車刀、游標(biāo)卡尺
3150
227.49
0.4
3
1
底圖號
4
粗車D面，，控制尺寸
端面車刀、游標(biāo)卡尺
2400
75.4
0.4
7
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共 13頁
第5頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
50
銑叉爪口內(nèi)表面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
2
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
描圖
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
/（r/min）
切削速度
/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量/mm
進(jìn)給次數(shù)
1
粗銑內(nèi)圓，控制尺寸
端面銑刀、卡尺
2200
69.1
0.1
3
1
底圖號
2
粗銑外圓，控制尺寸
端面銑刀、卡尺
2000
62.8
0.1
6
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 6頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
60
粗銑叉爪口內(nèi)表面?zhèn)让?
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
粗銑叉爪口內(nèi)表面?zhèn)让?，控制尺?
端面銑刀、游標(biāo)卡尺
1880
59.0
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 7頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
70
粗銑操縱槽內(nèi)側(cè)面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
粗車操縱槽內(nèi)側(cè)面，分別控制尺寸
鍵槽銑刀、卡規(guī)、深度游標(biāo)卡尺
130
6.12
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共 13頁
第 8頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
80
粗銑槽底部分內(nèi)表面內(nèi)側(cè)兩端面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式銑床
2
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
描圖
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
/（r/min）
切削速度
/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量/mm
進(jìn)給次數(shù)
1
粗銑A面，控制尺寸
端面銑刀、游標(biāo)卡尺
1024
3.22
0.1
3
1
底圖號
2
粗銑B面，控制尺寸
端面銑刀、游標(biāo)卡尺
1024
3.22
0.1
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
(日期)
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 9頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
90
鉆孔
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式鉆床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
鉆孔、倒圓
復(fù)合鉆頭、卡尺、塞規(guī)
140
3.82
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第10頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
100
鉆孔
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
立式鉆床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
鉆孔
麻花鉆、游標(biāo)卡尺
140
5.28
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第12頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
110
磨削撥叉角內(nèi)表面
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
平面磨床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
磨削拔叉角內(nèi)表面
砂輪、游標(biāo)卡尺
2240
70.33
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13 頁
第 13頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
120
磨削撥叉頭孔
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
內(nèi)圓磨床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
磨削拔叉頭孔
砂輪、游標(biāo)卡尺
280
10.56
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
描圖
機(jī)械加工
工序卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒擋拔叉
共13頁
第 14頁
車間
工序號
工序名
材料牌號
130
磨削銷釘孔
ZG310-570
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每坯可制件數(shù)
每臺件數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
設(shè)備編號
同時(shí)加工件數(shù)
內(nèi)圓磨床
1
夾具編號
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號
工位器具名稱
描校
工步號
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）
切削速度/（m/min）
進(jìn)給量
/（mm/r）
背吃刀量
/mm
進(jìn)給次數(shù)
底圖號
1
磨削銷釘孔
砂輪、游標(biāo)卡尺
280
7.65
0.15
3
1
設(shè)計(jì)
（日期）
審核
（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化
（日期）
會(huì)簽
（日期）
裝訂號
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽字
日期
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號
零件圖號
產(chǎn)品名稱
零件名稱
倒檔撥叉零件
共
1
頁
第
1
頁
材 料 牌 號
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
每 臺 件 數(shù)
備 注
工序號
工序名稱
工序目的
車
間
工
段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
1
毛坯退火
消除內(nèi)應(yīng)力改善機(jī)械加工性能
2
車端面
得到相應(yīng)精度的平整表面
車床
3
鉆孔拉孔
拉孔精度最高
鉆床和拉床
4
車端面和倒角
得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)
車床
5
粗銑腳面
使表面平整
銑床
6
精銑開檔
得到高精度開檔
銑床
7
銑槽
得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)
銑床
8
鉆孔
得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)
鉆床
9
精銑腳面
達(dá)到要求精度
銑床
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
標(biāo)記
更改文件號
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號
簽 字
日 期
目 錄
一、序言 - 2 -
二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 - 2 -
1 零件的作用 - 2 -
2 零件的工藝分析 - 2 -
3 零件的生產(chǎn)類型 - 3 -
三、毛坯的選擇與設(shè)計(jì) - 4 -
1 選擇毛坯 - 4 -
2 確定機(jī)械加工余量 - 4 -
3 設(shè)計(jì)毛坯圖 - 5 -
四、加工方法和工藝路線的設(shè)計(jì) - 6 -
1 定位基準(zhǔn)的選擇 - 6 -
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 - 6 -
（2）精基準(zhǔn)的選擇 - 7 -
2 零件表面加工方法的選擇 - 7 -
3 制訂工藝路線 - 8 -
五、工序設(shè)計(jì) - 10 -
1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 - 10 -
（1）選擇機(jī)床 - 10 -
（3）選擇量具 - 11 -
2 確定工序尺寸 - 11 -
（1）φ24端面加工余量 - 11 -
（2）鉆13、擴(kuò)14H9孔 - 12 -
（3）面加工余量 - 12 -
（3）鉆孔 - 13 -
六、確定切削用量及基本時(shí)間 - 13 -
1工序3 - 13 -
2 工序4 - 14 -
2.1確定鉆φ13mm孔的切削用量。 - 14 -
2.2確定擴(kuò)φ14H9孔的切削用量。 - 14 -
2.3基本時(shí)間 - 14 -
3工序6 - 15 -
3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量 - 15 -
3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量 - 15 -
3.3確定開擋腳面的切削用量 - 16 -
4工序7 - 16 -
5 、工序8 - 17 -
七、夾具設(shè)計(jì) - 17 -
八、設(shè)計(jì)小結(jié) - 18 -
九、參考資料 - 19 -
- 24 -
一、 序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，在老師和同學(xué)的幫助下，我還對夾具，機(jī)床，刀具的的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的了解，不知不覺中我的圖紙分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力都得到了提高，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
在結(jié)束了《機(jī)械制造基礎(chǔ)》及有關(guān)的學(xué)習(xí)后，通過本次的設(shè)計(jì)使我們所學(xué)的知識得到了鞏固和加深，并培養(yǎng)了我們學(xué)會(huì)全面綜合地運(yùn)用所學(xué)知識，去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。
由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望老師多加指教。
二、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1 零件的作用
題目所給的零件為倒擋撥叉，是與操縱機(jī)構(gòu)零件結(jié)合用與撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)輸出軸的倒轉(zhuǎn)。故對配合面、14H13槽以及下?lián)懿嬗芯纫蟆?
2 零件的工藝分析
通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的試圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。
從零件圖上看，該零件是典型的叉架類零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，形位精度要求不算高。為大批量生產(chǎn)的鑄件。其主要加工的有14H9表面粗糙度為Ra6.3um，其軸軸要保證直線度M級0.03；斜腳面尺寸要求公差尺寸為-0.48到0；開擋公差尺寸為0.1到0.2，表面粗糙度為Ra6.3um并保證與14H9軸線的垂直度為0.25；R19面粗糙度為Ra12.5um，表面要求淬火處理，硬度要求為48~53HRC；下爪總長公差尺寸為-1到0；后腳面公差尺寸為0到0.52，前面到軸線尺寸18的公差尺寸為±0.2；孔8.7公差尺寸為0到0.09，其軸線到開擋前腳面的尺寸41.5的公差尺寸為±0.15，孔深32公差尺寸為-1到0；撥叉尺寸要求較高，兩內(nèi)表面歸于孔8.7的對稱度為0.4，內(nèi)表面表面粗糙度為Ra12.5，內(nèi)表面滿足配合14H13公差尺寸為0到0.27，其槽底部分允許呈R3max圓角或2最大長為3的倒角；孔8.7還需锪平直徑為12；孔24端面、開擋內(nèi)R15面、孔8.7內(nèi)表面以及槽14H13底面表面粗糙度為Ra25一般的加工都可獲得。通過分析該零件，其布局合理，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但加工要求比較容易保證，我們通過專用夾具可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。
3 零件的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際可知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)零件是大批量生產(chǎn)的鑄件。
三、毛坯的選擇與設(shè)計(jì)
1 選擇毛坯
該零件材料為ZG310-570，屬于批量生產(chǎn)，而且零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用鑄件成型。
2 確定機(jī)械加工余量
鑄件的尺寸公差按GB/T6414-1999確定，機(jī)械加工余量按GB/T11351-89確定，材料為ZG310-570。由于是大批量且形狀復(fù)雜的零件，所以毛坯選擇砂型鑄造。
根據(jù)GB/T6414-1999查表得尺寸公差CT為8-12級。加工余量等級為F~H。所以，可取CT=9級。查表（GB/T6414）查出各表面的公差數(shù)值。
零件尺寸
公差CT
端面46
2
腳面圓柱面15
1.6
腳面圓柱面19
1.7
兩腳面尺寸6
1.5
14H13槽面尺寸14
1.6
槽底面14
1.6
叉腳開擋尺寸23
1.7
3 設(shè)計(jì)毛坯圖
撥叉毛坯圖尺寸（單位：mm）
零件表面
總余量
毛坯尺寸
公差CT
端面46
2
50
2
腳面圓柱面15
2
13
1.6
腳面圓柱面19
2
17
1.7
兩腳面尺寸6
2
10
1.5
14H13槽面尺寸14
2
10
1.6
槽底面14
2
12
1.6
叉腳開擋尺寸23
2
19
1.7
下圖為該零件的毛坯圖（具體尺寸請看毛坯圖）：
四、加工方法和工藝路線的設(shè)計(jì)
1 定位基準(zhǔn)的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
工件在加工第一道或最初幾道工序時(shí)，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)是粗基準(zhǔn)，該零件選用肋板6的左端面作為粗基準(zhǔn)來加工φ14H9孔。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，以及當(dāng)零件有不加工表面應(yīng)該以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)的原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，加工φ14H9孔，保證其軸線的直線度，并作為以后工序的定位基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
在選精基準(zhǔn)時(shí)采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。
2 零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有內(nèi)孔、倒角、槽、下底面、圓環(huán)面等，材料為ZG310-570。以公差等級和表面粗糙度要求，參考有關(guān)資料，其加工方法選擇如下。
（1）φ24端面:表面粗糙度為Ra25um，可選粗銑即可滿足要求。
（2）φ14H9孔：公差等級為9級，表面粗糙度為Ra6.3um，公差尺寸0到0.043，根據(jù)GB/T1800.3-1998規(guī)定其公差等級按IT9，可以先鉆后擴(kuò)孔來滿足要求。
（3）開擋φ15內(nèi)圓柱面：表面粗糙度為Ra25um，未標(biāo)注公差等級，故粗銑即可滿足要求。
（4）腳面：表面粗糙度Ra6.3um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。
（4）開擋：表面粗糙度為Ra12.5um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。
（5）槽14H13：表面粗糙度為Ra12.5um，公差等級13，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。
（6）槽14H13底面：表面粗糙度為Ra25um，加工方法可采用粗銑即可達(dá)到要求。
（7）孔φ：表面粗糙度Ra25um，公差尺寸為0到0.1，根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT11，采用車孔即可達(dá)到要求。
3 制訂工藝路線
工藝路線的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀，尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)所采用的通用機(jī)床配以專用加工夾具，并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降?，F(xiàn)有工藝路線如下：
工藝路線一
工藝路線二
精鑄退火
精鑄退火
工序
工序
銑端面
車孔
車孔
粗銑腳面
擴(kuò)孔
銑端面
倒角
擴(kuò)孔
粗銑腳面
倒角
銑開擋
銑開擋
銑槽
銑槽
車孔
車孔
精銑腳面
方案的比較選擇：
方案2先銑腳面雖然滿足了先面后孔的原則，但是對于后面工序的基準(zhǔn)選定卻不夠方便，所以不合理，根據(jù)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性級工序內(nèi)容的簡便性可選擇方案一，并制定出詳細(xì)的工序內(nèi)容。
毛坯為精鑄件，拿到毛坯后應(yīng)該先退火處理下，消除掉鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及誤差。并在毛坯車間調(diào)整好毛坯的機(jī)械性能以達(dá)到技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間加工，具體工序如下：
鑄造
熱處理
銑端面
鉆13孔、擴(kuò)14H9孔
倒角
銑腳面、開擋
銑槽
鉆8.7
去毛刺
檢驗(yàn)
根據(jù)工序安排編出機(jī)械加工工序卡，共6張。
五、工序設(shè)計(jì)
1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備
（1）選擇機(jī)床
1-1工序4鉆13孔、擴(kuò)14H9孔、工序5倒角及工序8鉆8.7，工步不多，選用立式鉆床就能滿足要求，本零件外廓尺寸不大，選用Z525立式鉆床。
1-2工序3、6、7是粗銑和精銑，各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式銑床就能滿足要求，選用X62臥式銑床即可。
選擇刀具（參考《指南》）
1-1工序3銑端面
1-2工序4鉆13孔。選擇莫氏錐柄麻花鉆13 GB/T1438.1-1996。其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。
1-3工序4擴(kuò)14H9孔。選擇14 GB/T 1141-1984。其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。
1-4工序5倒角。
1-5工序3、6、7都是銑。銑刀按表5-105選鑲齒三面刃銑刀，直徑為100，孔徑d=27，齒數(shù)z=12。
1-6工序8鉆8.7孔?？讖綖?.7mm無通用刀具，故可制造專用刀具，方便制造及經(jīng)濟(jì)效益，可做成直柄麻花鉆。
（3）選擇量具
本零件為中批量生產(chǎn)，一般盡可能采用通用量具，根據(jù)表面精度、尺寸和形狀等要求，參考有關(guān)手冊資料，選擇量具如下表：
工序
工序名稱
量具
3
銑端面
游標(biāo)卡尺、粗糙塊
4
鉆13孔擴(kuò)、14H9孔
游標(biāo)卡尺、塞規(guī)
5
倒角
游標(biāo)卡尺
6
銑腳面、開擋
游標(biāo)卡尺、粗糙塊
7
銑槽
游標(biāo)卡尺、粗糙塊
8
鉆8.7
游標(biāo)卡尺、塞規(guī)
2 確定工序尺寸
（1）φ24端面加工余量
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗銑
粗銑
粗銑
端面50
4
46
Ra25
（2）鉆13、擴(kuò)14H9孔
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
鉆擴(kuò)孔
車孔
擴(kuò)孔
車孔
擴(kuò)孔
車孔
擴(kuò)孔
13
1
——
Ra6.3
（3）面加工余量
加工表面
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗銑
精銑
粗銑
精銑
粗銑
精銑
R15圓柱面
2
——
15
——
Ra25
——
R19圓柱面
2
——
——
Ra12.5
——
腳面
1.6
0.4
Ra12.5
Ra6.3
14H13槽底面
2
——
10
——
Ra25
——
14H13槽
1.6
0.4
14.4
Ra25
Ra12.5
（3）鉆孔
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
孔
8.7
Ra25
六、確定切削用量及基本時(shí)間
1工序3
切削用量：本工序?yàn)榇周嚩嗣?，已知加工材料為ZG310-570，表面淬火處理后HRC40-50。
確定粗銑端面的切削用量。所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高，選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
2 工序4
切削用量：本工序?yàn)殂@φ13mm、擴(kuò)φ14H9。
2.1確定鉆φ13mm孔的切削用量。
所選刀具為莫氏錐柄麻花鉆，其直徑為13mm，工作長度101mm，莫氏錐度為1號，總長182mm。
確定切削用量=13/2=6.5mm，查表得進(jìn)給量f =0.28mm/r，切削速度v =21m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==514.19r/min,故取n=545r/min，此時(shí)v==22.26m/min。
2.2確定擴(kuò)φ14H9孔的切削用量。
所選刀具為14 GB/T 1141-1984，其直徑為14mm，工作長度108mm，莫氏錐度為1號，總長189mm。
確定切削用量=1/2=0.5mm，查表得進(jìn)給量f =0.45mm/r，切削速度v =60m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==1364.19r/min,故取n=960r/min，此時(shí)v==42.2m/min。
2.3基本時(shí)間
確定鉆φ13mm孔的基本時(shí)間
=
確定擴(kuò)φ14H9孔的基本時(shí)間
=
3工序6
切削用量：本工序是銑腳面、開擋，先粗銑，后半精銑。
3.1確定銑開擋底面圓柱面R15的切削用量
所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
3.2 確定銑開擋底面圓柱面R19的切削用量
所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=12.5um），選擇n=200r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為
。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=200/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
3.3確定開擋腳面的切削用量
所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=6.3um及有垂直度要求），選擇n=250r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=250/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
4工序7
本工序?yàn)殂姴?，先粗銑槽底，再銑槽?
4.1確定槽底面的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=2mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求不高（Ra=25um），選擇n=150r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=150/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
4.2確定槽的切削用量 所選刀具為鑲齒三面刃銑刀。
=4mm,查表得進(jìn)給量f =0.2mm/z，又X62銑床主軸轉(zhuǎn)速30-1500 r/min，精度要求較高（Ra=12.5um且對稱度為0.4），選擇n=220r/min。由前面可知刀具直徑為100mm，則切削速度為。
校核機(jī)床功率： 參考公式
其中 d=100mm z=12 n=220/60r/s kpm=1，解得kw<7.5kw ，故可用。
5 、工序8
本工序?yàn)殂@8.7，并锪平12。
確定鉆8.7孔的切削用量。所選刀具為直柄麻花鉆，其直徑為8.7mm，工作長度80mm，，總長122mm。
確定切削用量=8.7/2=4.35mm，查表得進(jìn)給量f =0.49mm/r，切削速度v =27m/min。則主軸轉(zhuǎn)速n==987.8r/min,故取n=960r/min，此時(shí)v==26.24m/min。
七、夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。下面即為銑床夾具銑叉腳側(cè)面的專用夾具，本夾具將用于X52K立式銑床。
7.1設(shè)計(jì)要求
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
7.2夾具設(shè)計(jì)
7.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。
7.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
7.3 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)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(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)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(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)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(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)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(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)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(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)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(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)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(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。
刀具：銑刀。
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)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(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)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(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
7.4定位誤差的分析
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）同軸度誤差（查表P297）
故，
則.
知此方案可行。
7.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
7.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。
八、設(shè)計(jì)小結(jié)
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)的各科一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，和一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望通過這次設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ).
由于能力有限、時(shí)間有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)
九、參考資料
[1]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南》 秦凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社
[2]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》 王光斗 王春福主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
[3]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 吉衛(wèi)喜 高等教育出版社
[4]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社