KST1015叉杆的加工工艺及钻Ф30孔夹具设计

KST1015叉杆的加工工艺及钻30孔夹具设计摘要现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为相关企业生存和发展的必要条件。夹具行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，这一行业呈现了新的发展趋势。本次设计对KST1015叉杆的加工工艺及钻削30圆柱孔进行研究。、首先对零件进行分析，然后选择毛坯制造形式，制订工艺路线，确定机械加工余量、切削用量等。对于专用夹具的设计，首要的任务是想好设计方案，根据所设计的方案确定定位面，限制每个定位元件的自由度，使其达到设计要求。为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做的尽可能敞开，因为夹紧机构元件和加工面之间应保持一定的安全距离，以防止夹具与钻套、刃具在加工过程中发生干涉。通过本次设计提升了我独立分析与解决机械制造的实际课题的能力，并且在计算机CAD、三维制图、资料检索等方面也得到了锻炼与提高。关键词：夹具、KST1015、叉杆、钻削、30AbstractThe modern machining industry has undergone profound structural changes, and the design and improvement of process tooling has become a necessary condition for the survival and development of related enterprises. As a traditional and vigorous industry, fixture industry has made rapid progress in recent decades. In the new economic era, this industry presents a new development trend.This design studies the processing technology of KST1015 fork rod and drilling 30 cylindrical holes. Firstly, the parts are analyzed, then the blank manufacturing form is selected, the technological route is worked out, and the machining allowance and cutting parameters are determined. For the design of special fixture, the first task is to design a good design scheme, according to the design scheme to determine the positioning surface, limiting the freedom of each positioning element, so that it can meet the design requirements. In order to ensure that the workpiece needs to be fully exposed in this process, the fixture should be as open as possible, because the clamping mechanism elements and the machining surface should be kept a certain distance between the safety, to prevent the clamp and drill sleeve, cutting tools in the process of interference.Through this design, I have improved my ability to analyze and solve the practical problems of mechanical manufacturing independently, and have also been trained and improved in computer CAD, three-dimensional mapping, information retrieval and other aspects.Key words: jig, KST1015, fork rod, drilling, 30I目 录摘要IAbstractII1 零件的工艺性分析11.1 零件的组成表面、技术要求及形位公差分析11.1.1零件的组成表面分析11.1.2零件的技术要求分析11.1.3零件的形位公差分析11.2 零件的作用11.3 零件的工艺性审查21.4 确定零件的生产类型32 拟定零件工艺路线及确定毛坯42.1 选择定位基准42.1.1粗基准的选择42.1.2精基准的选择42.2 工序顺序的安排原则42.3 制定工艺路线52.3.1工艺路线方案152.3.2工艺路线方案252.3.3工艺路线的分析、确定62.4 零件毛坯的确定62.5 机床、夹具、刀具及量具的确定72.6 零件加工余量的确定82.7 切削用量及时间定额的计算93 钻削30圆柱孔专用夹具设计243.1 机床夹具的介绍243.2 问题的提出243.3 选择定位方案和定位元件243.4 选择夹紧方案和夹紧元件263.5 夹具体的设计263.6 导向装置选择273.7 切削力计算273.8 夹紧力计算273.9 定位误差分析28结论29致谢30参考文献31II1 零件的工艺性分析1.1 零件的组成表面、技术要求及形位公差分析1.1.1零件的组成表面分析1、40方向M12螺纹孔所在螺纹面；2、15圆柱孔及30X4台阶孔所在表面及端面；3、R45、R55、R52.5、R35所在圆弧表面及端面；4、尺寸60所在前后两端面及表面；5、30圆柱孔所在圆柱表面；6、尺寸18所在前后端面及表面，尺寸13连接板所在前后端面及表面；7、宽度为7，高度为39.3加强筋所在表面及端面；8、圆角R18、铸造斜度23，铸造圆角R3R5所在表面及端面；9、角度为130两斜面所在表面及端面。1.1.2零件的技术要求分析1、5圆柱孔及30X4台阶孔所在表面及端面，其表面粗糙度公差为12.5um；2、130对称两斜面所在端面，其表面粗糙度公差为6.3um；3、R35圆弧所在端面，其表面粗糙度公差为3.2um；4、尺寸60所在前后两端面，其表面粗糙度公差为12.5um；5、尺寸18所在前后两端面，其表面粗糙度公差为3.2um；6、30圆柱孔所在表面，其表面粗糙度公差为3.2um；7、其余未注表面粗糙度公差的表面，均采用不去除材料的方法获得。1.1.3零件的形位公差分析1、15圆柱孔所在轴线相对于“30圆柱孔所在轴线”的垂直度公差为0.1；2、尺寸60所在前端面相对于“30圆柱孔所在轴线”的垂直度公差为0.05；3、尺寸18所在前后两端面相对于“30圆柱孔所在轴线”的垂直度公差为0.15。1.2 零件的作用题目所给的零件是叉杆，它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。另外，本次设计的叉杆其零件材料为QT450-10，对其材料进行如下介绍：1、材料简介球墨铸铁是碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。2、适用范围为铁素体型球墨铸铁，韧性和塑性较高。低温时，韧性向脆性转变，但低温冲击值较高，且有一定的抗温度急性变和耐蚀性。用途较广，在农机中用于铧犁、犁柱、差速器壳等；通用机械中用作阀体、高低压气缸等；还用于输电线路的钢帽等。3、力学性能抗拉强度b(MPa)：450条件屈服强度0.2(MPa)：310伸长率(%)：10硬度：160210HB1.3 零件的工艺性审查审查叉杆的工艺性分析零件图（见下图1-1为零件三维实体图及CAD零件图）可知，该叉杆形状、结构比较简单，通过铸造毛坯可以得到基本形状，减少了加工工序，又节约了材料。除了孔及相应端面以外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床等机床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济的方法保质保量的加工出来。由此可以见，该零件的工艺性较好。图1-1 零件三维实体图及CAD零件图1.4 确定零件的生产类型零件的生产类型是企生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。已知此叉杆零件的生产纲领为5000件/年，叉杆属于轻型零件，查机械制造技术基础课程设计指导书，可确定该零件生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。322 拟定零件工艺路线及确定毛坯2.1 选择定位基准2.1.1粗基准的选择对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工面与加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。因此，选择54外圆柱面作为粗基准。2.1.2精基准的选择精基准的选择原则有：1、基准重合原则应该尽可能选用零件的设计基准作为定位基准，以免产生基准不重合误差。 2、基准统一原则应该尽可能选用统一的精基准定位加工各个表面，以保证各个表面之间的相互位置精度。3、自为基准原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均匀，应该选择加工表面本身作为精基准。4、互为基准原则有些相互位置精度要求较高的表面，可采用互为基准反复加工的方法保证。综上所述，所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。本零件选30内孔作为精基准。2.2 工序顺序的安排原则1、遵循“先基准后其他”原则。2、遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。3、遵循“先主后次”原则，先加工主要表面。4、遵循“先面后孔”原则。2.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。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，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造技术基础课程设计指导书，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：2.3.1工艺路线方案1工序1：铣削60前端面；工序2：铣削60后端面；工序3：钻削30圆柱孔；工序4：铣削18前端面；工序5：铣削18后端面；工序6：铣削R35圆弧端面；工序7：铣削130上斜面；工序8：铣削130下斜面；工序9：钻削15圆柱孔及30台阶孔；工序10：钻削M12螺纹孔；工序11：倒角。2.3.2工艺路线方案2工序1：铣削60前端面；工序2：铣削60后端面；工序3：铣削18前端面；工序4：铣削18后端面；工序5：铣削R35圆弧端面；工序6：铣削130上斜面；工序7：铣削130下斜面；工序8：钻削30圆柱孔；工序9：钻削15圆柱孔及30台阶孔；工序10：钻削M12螺纹孔；工序11：倒角。2.3.3工艺路线的分析、确定工艺方案1：采用先加工大的平面，而后对30圆柱孔进行加工，并且以加工后30圆柱孔为主要定位基准，加工后面的平面、圆柱孔、沉头孔以及螺纹孔，这样设计的工艺路线满足加工工序集中和分散的原则，符合大批量生产的要求，尺寸公差，定位精度都能够满足要求。工艺方案2：采用先铣削后钻削的方法进行加工，满足工序集中的原则。但通过对零件图的分析，能够知道以30圆柱孔作为定位基准的形位公差要求较多，这样加工出来的零件其尺寸精度和形位公差要求不能够得到相应的保证。通过上面对2种工艺方案的分析，决定采用方案1作为本次加工零件的工艺方案。2.4 零件毛坯的确定机械加工中毛坯的种类很多，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等，同一种毛坯又有可能有不同的制造方法。最常用的毛坯是铸件和锻件。选择零件材料为QT450-10（上面已对其进行详细概述）。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为CT-10。具体结构见图2-1毛坯图：图2-1 叉杆毛坯图2.5 机床、夹具、刀具及量具的确定工序1：铣削60前端面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序2：铣削60后端面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序3：钻削30圆柱孔；选用Z3040摇臂钻床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为麻花钻、扩孔钻、铰孔钻，测量的工具为游标卡尺。工序4：铣削18前端面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序5：铣削18后端面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序6：铣削R35圆弧端面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序7：铣削130上斜面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序8：铣削130下斜面；将选用X52K立式铣床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为端面铣刀，测量的工具为游标卡尺。工序9：钻削15圆柱孔及30台阶孔；选用Z3040摇臂钻床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为麻花钻、扩孔钻、铰孔钻、沉头钻，测量的工具为游标卡尺。工序10：钻削M12螺纹孔；选用Z3040摇臂钻床进行加工，待加工件装夹在专用夹具上，加工的刀具为麻花钻、丝锥钻，测量的工具为游标卡尺和螺纹量规。工序11：倒角。2.6 零件加工余量的确定工序1：铣削60前端面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序2：铣削60后端面；依据相关加工资料，决定其加工余量为1mm。工序3：钻削30圆柱孔；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序4：铣削18前端面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序5：铣削18后端面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序6：铣削R35圆弧端面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序7：铣削130上斜面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序8：铣削130下斜面；依据相关加工资料，决定其加工余量为3mm。工序9：钻削15圆柱孔及30台阶孔；依据零件的毛坯图，能够看出15圆柱孔及30台阶孔采用实心铸造的方式获得，因此其加工余量为7.5mm。工序10：钻削M12螺纹孔；依据零件的毛坯图，能够看出15圆柱孔及30台阶孔采用实心铸造的方式获得，因此其加工余量为6mm。工序11：倒角。2.7 切削用量及时间定额的计算工序1：铣削60前端面；（1）切削深度3mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=54，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序2：铣削60后端面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=54，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序3：钻削30圆柱孔；工步1：钻削30圆柱孔底孔；（1）采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=59，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：扩削30圆柱孔；（1）采用的扩孔钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=59，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步3：铰削30圆柱孔；（1）采用的铰孔钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=59，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序4：铣削18前端面；工步1：粗铣18前端面；（1）切削深度1.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：半精铣18前端面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.25mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=90m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步3：精铣18前端面；（1）切削深度0.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.3mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=100m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序5：铣削18后端面；工步1：粗铣18后端面；（1）切削深度1.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：半精铣18后端面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.25mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=90m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步3：精铣18后端面；（1）切削深度0.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.3mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=100m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=94，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序6：铣削R35圆弧端面；工步1：粗铣R35圆弧端面；（1）切削深度1.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：半精铣R35圆弧端面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.25mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=90m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步3：精铣R35圆弧端面；（1）切削深度0.5mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.3mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=100m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序7：铣削130上斜面；工步1：粗铣130上斜面；（1）切削深度2mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：半精铣130上斜面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.25mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=90m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序8：铣削130下斜面；工步1：粗铣130下斜面；（1）切削深度2mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.2mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=80m/min。主轴转速，查询资料知n=300r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：半精铣130下斜面；（1）切削深度1mm；（2）通过查询相关手册，取f=0.25mm/r。（3）明确切削的速度工件材料为QT450-10，查询手册，取=90m/min。算一下主轴转动速度，查询资料知n=375r/min，得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=18，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序9：钻削15圆柱孔及30台阶孔；工步1：钻削15圆柱孔底孔；（1）采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=54，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：扩削15圆柱孔；（1）采用的扩孔钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=54，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步3：铰削15圆柱孔；加工方法和计算步骤，与工步1基本一样在此不再累赘。工步4：钻削30台阶孔；加工方法和计算步骤，与工步1基本一样在此不再累赘。工序10：钻削M12螺纹孔；工步1：钻削M12螺纹孔底孔；（1）采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=12，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工步2：钻削M12螺纹孔；（1）采用的丝锥钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：。（2）根据相关设计资料和设计指南取（3）切削速度的确定取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；得（4）基本时间根据切削资料，其基本时间为： 式中：l=12，则（5）辅助时间根据切削资料，其辅助时间为： 式中：，则工序11：倒角。3 钻削30圆柱孔专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计钻30圆柱孔夹具。本夹具将用于Z3040摇臂钻床，刀具为高速钢麻花钻。3.1 机床夹具的介绍夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有只能感等生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。3.2 问题的提出本夹具主要用来钻30圆柱孔，在加工时应保证孔的尺寸要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.3 选择定位方案和定位元件本次定位其主要定位面采用尺寸60前端面和54外圆柱面。采用60前端面和夹具体上端面凸台接触，这样能够限制3个方向自由度。利用54外圆柱面和V型定位块进行定位，限制2个方向的自由度。最后利用加强筋端面和工件插销进行定位，限制1个方向的自由度。本次定位中采用的定位元件有：夹具体、V型定位块、工件插销。图3-1为夹具三维及装配图。图3-1 夹具三维及装配图3.4 选择夹紧方案和夹紧元件利用内六角螺栓、夹紧套、过渡板、六角螺母、方头螺栓、上下夹紧盘，完成上下方向的夹紧。利用左右夹紧块、方头螺栓、夹紧座完成左右方向辅助夹紧。本次夹紧方案中采用的夹紧元件有：内六角螺栓1个、夹紧套1个、过渡板1个、六角螺母1个、方头螺栓2个、上下夹紧盘1个、左右夹紧块1个、夹紧座1个。3.5 夹具体的设计夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。夹具体上表面与零件54外圆接触的部位做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。夹具体的三维和零件图见下面的图3-2。图3-2 夹具体三维和零件图3.6 导向装置选择本工序30圆柱孔加工的精度要求较高，采用一次装夹完成钻，扩，铰，3个工步的加工，故此夹具采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件。3.7 切削力计算钻削30圆柱孔加工机床：Z3040立式钻床；钻削力计算公式：其中P钻削力；T钻削的深度,26mm；S进给量, 0.1mm；D钻头直径, 30mm；HB布氏硬度，取210HBS。3.8 夹紧力计算。其中：为基本安全系数，取1.5；为加工性质系数，取1.1；为刀具钝化系数，取1.1；为继续切削系数，取1.1；为夹紧力稳定系数，取1.3；为手动夹紧手柄位置系数，取1.0。所以=2.6实际夹紧力应为：。其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，所以取螺栓预紧力。选M10方头螺栓，材料为45#钢。则，小于45#钢的许用拉应力，故可用M10方头螺栓夹紧工件。3.9 定位误差分析1、定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V型定位块，在加工时要保证夹具定位块的位置要求。2、计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。3、钻套外径与衬套孔的最大间隙为：4、衬套外径与钻模座孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.5mm。结论通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。课程设计体现了之前所学的大部分知识，也检验了我的综合素质和实际能力。同时也跨出了我的工程师之路的第一步。在设计中我遇到不少难以解决的问题，比如：夹具的设计问题、CAD的绘图问题以及说明书的编写问题。通过对这些问题的认识，我知道自己的一些薄弱环节；也通过解决这些问题，我更进一步的对所学专业知识的巩固加深。所谓“温故而知新”，在这些知识的基础上还明白了许多课本所未涉及的知识，令人振奋！这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并能结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计零件的工艺规程的能力和学到了夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，培养了我的熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步培养了我的识图、制图、图表和编写技术文件等基本技能，为未来从事的工作打下良好的基础。致谢通过老师的耐心指导和我的不懈努力我终于完成了课程设计。在这次课程设计中，我将在课堂上所学到的相关的科学知识都运用到设计里面，又一次的巩固了所学内容，甚感欣慰。在完成这一设计的过程中，我遇到了许多困难。面对它们，我并没有心灰意冷，而是查资料、寻找别人的帮助。在老师的指导和同学的帮助下，我一个个的解决了它们，获得了最后胜利。在这里，对帮助我完成这次课程设计的指导老师和同学表示真诚的谢意。在此特别感谢指导老师：这几周来他们不断的引导我、教导我，让我在这次课程设计中学到了很多知识！对于我不懂的问题，只要我提出他们就毫不吝啬的、不厌其烦地帮我解决，老师这几周来付出了辛勤汗水，换来了我在这次设计中所学到知识！我会谨记老师的教诲。总之，没有你们的帮助，我很难完成这次设计，再一次表示我对你们最真诚的谢意。参考文献1 王先逵主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062 崇凯主编. 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M.北京：机械工业出版社，20046 徐学林主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，20077 吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，20068 余光国、马俊主编.机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，19959 程绪琦主编.AutoCAD2008中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.410 杨叔子主编.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001.811 邓文英主编.金属工艺学 上册M.北京：高等教育出版社，200112 邓文英主编.金属工艺学 下册M.北京：高等教育出版社，200113 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1994.7