本论文完针对机床“羊角”拨叉加工工艺及φ12D4工序夹具设计。在设计前一部分，主要进行工艺卡填写。首先，分析零件, 选择毛坯。然后设计工艺规程：包括制定工艺路线，选择基准面等, 进行工序设计：包括选择机床，确定加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及计算基本工时等。最后编制工艺文件。
第二阶段，进行夹具设计。纵观整条工艺路线，结合难易程度和夹具本身的特色，选定φ12D4工序进行夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件在该工序中需要达到的各项技术要求，初步拟定工件的定位、夹紧方案；然后，根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设计；最后，校核该夹具的精度。
。
关键词：羊角拨叉；机械加工；工艺；切削；夹具设计
目 录
引 言
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
传统的机械加工手段做为基础，研究其批量的加工生产、工艺的编制及材料的选择等问题，具有一定的经济价值及技术意义。
工装夹具：工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
夹具在其发展大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床—工件—工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。
零件的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计目的在于提高机床羊角拨叉的加工效率。对拨叉的结构特征和工艺进行了仔细分析，确定一套合理、简单、操作方便的加工方案，并能保证零的加工质量。
1 设计任务说明
拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。该零件图纸如下：
图1 机床羊角拨叉零件图
本次设计任务：完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，及图纸绘制等工作，图纸说明如下：
1．毛坯—零件综合图 1张
2．工艺过程卡片 1套
3．夹具装配图 1张
4．夹具体零件图 1张
5．说明书 1份
表1 生产类型的划分
|
生产类型 |
同类零件的年产量/件 |
|
重型零件
（质量>2000kg） |
中型零件
（质量100～2000kg） |
小型零件
（质量<100kg） |
|
单件生产 |
5以下 |
10以下 |
100以下 |
|
成批生产 |
小批生产 |
5～100 |
10～200 |
100～500 |
|
中批生产 |
100～300 |
200～500 |
500～5000 |
|
大批生产 |
300～1000 |
500～5000 |
5000～50000 |
|
大量生产 |
1000以上 |
5000以上 |
50000以上 |
已知零件质量m约为3.0kg，由表1即可确定零件的生产性质。该零件的生产类型为成批生产。
零件的年产纲领(件/年)： N=3000件/年
每台产品中该零件的数量(件/台)：n=1
备品率：a=3%
废品率：b=2%
1．年产量Q=N×n×(1+a)×(1+b)
Q=3000×1×(1+3%)×(1+2%)=3151.8
2．年工作日D=365-52×2-15=246，
3．日产量q=Q/D
q=3151.8/246=12.81
按照零件图纸的设计要求，该零件毛坯的材料为HT200，硬度190-241HB，毛坯种类为铸件。由于零件需加工表面少、精度要求不高、有强肋，且工作条件一般，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产要求。
零件结构简单，因此毛坯结构需与零件结构尽量接近，由于内孔小，所以无法铸出。
在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后，便可绘制毛坯-零件综合图（如图2）。综合图的绘制方法是：
1．以实线表示毛坯表面的轮廓、以点划线画出零件的轮廓；在剖面图上用交叉线表示加工余量，加工余量为3～5mm。
2．标注毛坯尺寸和公差，毛坯的基本尺寸包括机械加工的余量在内。
3．标注机械加工的粗基准符号和有关技术要求。毛坯尺寸是根据工艺规程，机械加工各工序的加工余量与毛坯制造方法能到的精度决定的，因此毛坯图绘制和工艺规程的制订是反复交叉进行的。
图2 机床“羊角”拨叉毛坯零件图
在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。
基准是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。根据基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。设计基准是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的。工艺基准是在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为：定位基准、测量基准、装配基准、调刀基准。
合理选择定位基准是制定工艺过程中要解决的首要问题。基准的选择实际上就是基面的选择问题。在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面（或者毛基面）。在以后各工序的加工中，可以采用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基准面就称为精基准面（或者光基准）
1．分析零件各加工平面、孔、倒角等的位置精度等
2．确定零件的粗、精基准；粗基准的选择 对零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准，而对若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，根据这个基准原则，现取Ф40mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准
精基准的选择 主要应考虑基准重合问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工序五：钻孔φ19.5
工序六；精绞孔φ20D6
工序七：钻孔φ10
工序八：精绞孔φ12D4
工序九：拉C槽5D4
工序十：检查
根据以上资料及路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：
1、延轴线方向长度方向的加工余量及公差 查《工艺手册》表2.2~4取端面长度余量为2.5mm(均为双边加工)。
铣削加工余量为：a)粗铣：1.5mm b)精铣：1mm
2、内孔（Ф20mm）
钻削加工余量为：a)粗钻：3mm b)精铰：0.3mm
3、其他尺寸直接铸造得到。
2.5 确定切削用量及基本工时
1. 加工条件
1) 工件材料：HT200。бb=0.16GPa HBS=190~210，铸件
2) 机床：XD5032立式铣床
3) 刀具；YG8铣刀
2. 切削用量
1) 粗铣A1,A2,B1,B2面
切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=3mm,一次走刀即可完成所需尺寸。
2) 每齿进给量：由《切削手册》可知机床的功为8.7KW，查《切削手册》可得f=0.14~0.24mm/z,由于是对称铣，选较小量f=0.14mm/z
3) 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为（1.0~1.5）mm
查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min
4) 计算切削速度 按《切削手册》表3.27中的公式：
也可以由表3.16
查得
=98mm/s n=439r/min v
f =490mm/s
又根据XD5032
铣床参数，选 n=475r/min v
f =600mm/s，
则实际的切削速度为：
即
=
=92.4m/min,实际进给量为：
即
=
=0.14mm/z
5) 校验机床功率 查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。
最终确定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
3. 算基本工时
公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=12mm,所以L=l+y+Δ=32+12=44mm
故 
=44/600=0.073min
2.5.2 工序三：精铣A1、A2、B1、B2面
1. 切削深度 因切削用量较小，故可以选择ap=1.0mm, 一次走刀即可完成所需尺寸
2. 每齿进给量：由《切削手册》表3.30可知机床的功为7.5KW，查《切削手册》表3.5可得f=0.5~0.7mm/r，由于是对称铣，选较小量f=0.7mm/r
1) 查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为（1.0~1.5）mm
查《切削手册》表3.8, 寿命T=180min
2) 计算切削速度 按《切削手册》表3.27中的公式：
也可以由表3.16
查得
=124mm/s v
f =395mm/min n=494r/min,
根据XA5032
铣床参数，选 n=475r/min v
f =375mm/min ,
则实际的切削速度为
所以
=
=119.3m/min,
实际进给量
所以
=
=0.08mm/z
3) 校验机床功率 查《切削手册》表3.24，Pcc=1.1KW,而机床所提供的功率Pcm为1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校验合格。
最终确定ap=1.0mm nc=475r/min vfc=375mm/min vc=119.3mm/min
3. 计算基本工时
公式中： L=l+y+Δ；根据《切削手册》表3.26，可得 l+Δ=80mm, 所以L=l+y+Δ=32+80=112mm
故
=112/375=0.3min
1. 加工条件
1) 工艺要求：孔径d=17mm, 孔深l=88mm,通孔 ，用乳化液冷却
2) 机床：Z535型立式钻床
3) 刀具：高速钢麻花钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径do=17mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2 选修磨横刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
2. 切削用量
1) 决定进给量f
a) 按加工要求决定进给量 根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度
б
b
200HBS
d
o=17mm
时，f=0.70~0.86mm/r 由于L/d=30/18=1.76<3,故取修正系数K=1
所以f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当бb=190MPa,do=17mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
c)
按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9
，当б
b
210MPa,do
20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.70~0.86mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/r do<=21mm时，轴向力Ff=7260N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=7260N
根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于Ff<Fmax,故f=0.80mm/r可以用。
2) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<=18 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=60min
3) 决定切削速度由《切削手册》表2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=18 mm时，Vt=17m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min
所以
=
=269r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=269r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
4) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，do<=19 mm时
Mc=51.99N.m, 根据Z535钻床说明书,当nc=269r/min，Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min时 Pc=1.7KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=0.80mm/r n=nc=269r/min vc=14.4m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=9mm
故 
=0.18min
2.5.4 工序五：扩Ф19.8mm的孔
1. 加工条件
1) 工艺要求：孔径d=19.8mm, 通孔 ，用乳化液冷却
2) 机床：Z535型立式钻床
3) 刀具：高速钢扩孔钻头
选择高速钢扩孔钻头，其直径do=19.8mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.5 ro=18o ao=10o kr=60o krε=30o β=15o ba1=1mm
2. 切削用量
1) 决定进给量f
a)
按加工要求决定进给量根据《切削手册》表2.10
，当铸铁的强度 б
b
200HBS
d
o=19.8mm
时，f=(0.9~1.1)mm/r由于L/d=30/19.8=1.52 因扩孔之后还须铰孔 ，故取修正系数K=0.7
所以f=(0.9~1.1)x0.7=(0.63~0.77)mm/r
b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当бb=190MPa,do=19.8mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r
c)
按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9
，当б
b
210MPa,d
o
20.5mm,机床进给机构允许的轴向力为11760N（Z535钻床允许的轴向力为15696N（见《工艺设计手册》表4.2-14）时，进给量为1.5mm/r。
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=（0.63~0.77）mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.64mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.64mm/r do<=21mm时，轴向力Ff=6080N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=6080N
根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于Ff<Fmax,故f=0.64mm/r可以用。
2) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<=19.8 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.6~0.9）mm,寿命T=30min
3) 决定切削速度 由《切削手册》表2.30中的公式：
可知f=0.64mm/r时， do=19.8 mm时，Vt=27m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=27x1.0x1.0x1.0x0.85=23m/min
=
=370r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=375r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
4) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，do<=21 mm时
Mc=73.57N.m, 根据Z535钻床说明书,当nc=375r/min，Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.75mm/r vc<=20m/min时 Pc=1.7KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=0.64mm/r n=nc=375r/min vc=23m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm
故 
=0.13min
2.5.5 工序六：精铰Ф20mm的孔
1. 加工条件
1) 工艺要求：孔径d=20mm，通孔
2) 机床 ：Z535型立式钻床
3) 刀具 ：高速钢铰刀
选择高速钢铰刀，其直径do=19.94mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.6 ro=18o ao=10o kr=60o krε=30o β=15o ba1=1mm
2. 切削用量
1) 决定进给量f
根据《切削手册》表2.11
，当铸铁的强度 б
b
170HBS do=20mm
时，f=(1.0~2.0)mm/r
，又由于粗铰之后还要精铰，所以应该选最大的进给量 即 f=2.0mm/r
2) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<=20 mm时，铰刀后刀面最大磨钝量取为（0.4~0.6）mm,寿命T=60min
3) 决定切削速度 由《切削手册》表2.30中的公式
可知，vc=7.7m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=7.7x1.0x1.0x1.0x0.85=6.55mm/min
所以
=
=105r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=140r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
4) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=2.0mm/r，do<=21 mm时
Mc=137.7N.m, 根据Z535钻床说明书,当nc=140r/min，Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=2.0mm/r vc<=10m/min时 Pc=1.7KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=2.0mm/r n=nc=140r/min vc=6.55m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=10mm
故 
=0.14min
2.5.6 工序七：钻Ф10mm的孔
1. 加工条件
1) 工艺要求：孔径d=10mm，通孔 ，用乳化液冷却
2) 机床：Z535型立式钻床
3) 刀具：高速钢麻花钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径do=10mm,钻头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2 选修磨横刃，β=28o αo=10o 2Φ=118o 2Φ1=70o bε=3.5mm b=2mm l=4mm
2. 切削用量
1) 决定进给量f
a) 按加工要求决定进给量 根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度
б
b
200HBS
d
o=18mm
时，f=0.70~0.86mm/r由于L/d=30/18=1.67<3,故取修正系数K=1
所以f=(0.70~0.86)x1=(0.70~0.86)mm/r
b) 按钻头强度决定进给量 根据表2.8，当бb=190MPa,do=12mm,钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
c)
按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9
，当б
b
210MPa,do
20.5mm,
机床进给机构允许的轴向力为11760N
（Z535钻床允许的轴向力为15696N
（见《工艺设计手册》表4.2-14
）时，进给量为1.5mm/r
。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.70~0.86mm/r，根据Z535钻床说明书，选f=0.80mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.80mm/r do<=21mm时，轴向力Ff=7260N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=7260N
根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=15696N，由于Ff<Fmax,故f=0.80mm/r可以用。
5) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<=12 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=60min
6) 决定切削速度由《切削手册》表2.15可知f=0.80mm/r时，双修磨横刃的钻头，do=10 mm时，Vt=17m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=17x1.0x1.0x1.0x0.85=14.4m/min
所以
==255r/min
根据Z535钻床说明书,可考虑选择nc=275r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
7) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=0.8mm/r，do<=19 mm时
Mc=51.99N.m, 根据Z535钻床说明书,当nc=275r/min，Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=20mm f<=0.9mm/r vc<=17.4m/min时 Pc=1.7KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=0.80mm/r n=nc=275r/min vc=14.4m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=9mm
故 
=0.18min
2.5.7工序八：钻Ф12mm的孔
1. 加工条件
1) 工艺要求；孔径do=12mm ,孔深H=32mm, 通孔
2) 机床；Z525立式钻床
3) 刀具： 高速钢麻花钻
选择的高速钢麻花钻的直径为do=12mm
钻头的几何形状为（由《切削手册》表2.7可知
铸铁的强度头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2 选β=30o αo=16o 2Φ=118o 2Φ1=70o
2. 切削用量
1) 决定进给量f
a) 按加工要求决定进给量 根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度
б
b
200HBS
d
o=4mm
时，f=0.18~0.22mm/r由于L/d=32/4=8>3,故取修正系数K=0.8
所以 f=(0.18~0.22)x0.8=(0.144~0.176) mm/r
b)
按钻头强度决定进给量 根据表2.8
，当б
b=190MP
a,d
o<=4.3mm,
钻头强度允许的进给量f=0.5mm/r c)
按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9
，当б
b
210MPa,d
o
10.2mm,
机床进给机构允许的轴向力为8330N
（Z525钻床允许的轴向力为8830N
（见《工艺设计手册》表4.2-14
）时，进给量为1.63mm/r
。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.144~0.176) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.17mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f<=0.17mm/r do<=12mm时，轴向力Ff=1230N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=1230N
根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于Ff<Fmax,故f=0.17mm/r可以用。
c) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=20min
d) 决定切削速度 由《切削手册》表2.15可知f=0.20mm/r时，标准钻头，do=4 mm时，Vt=20m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=20x1.0x1.0x1.0x0.85=17m/min
所以
=
=1354r/min
根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=1360r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
e) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=0.17mm/r，do<=11.1 mm时
Mc=6.18N.m, 根据Z525钻床说明书,当nc=1360r/min时， Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=17.4m/min时 Pc=0.8KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=0.17mm/r n=nc=1360r/min vc=17m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm
故 
=0.15min
2.5.7 工序九：
1. 加工条件
1) 工艺要求；孔径do=5mm ,孔深H=6mm, 通孔
2) 机床；Z525立式钻床
3) 刀具： 高速钢麻花钻
选择的高速钢麻花钻的直径为do=5mm
钻头的几何形状为（由《切削手册》表2.7可知
铸铁的强度头几何形状为：由《切削手册》表2.1及表2.2 选β=30o αo=16o 2Φ=118o 2Φ1=70o
2. 切削用量
1) 决定进给量f
a) 按加工要求决定进给量 根据《切削手册》表2.7，当铸铁的强度
б
b
200HBS
d
o=5mm
时，f=0.27~0.33mm/r由于L/d=6/5=1.2<3,故取修正系数K=1
所以 f=(0.27~0.33)x1=(0.27~0.33) mm/r
b)
按钻头强度决定进给量 根据表2.8
，当б
b=190MP
a,d
o<=5.4mm,
钻头强度允许的进给量f=0.6mm/r c)
按机床进给机构强度决定进给量 根据表2.9
，当б
b
210MPa,d
o
10.2mm,
机床进给机构允许的轴向力为8330N
（Z525钻床允许的轴向力为8830N
（见《工艺设计手册》表4.2-14
）时，进给量为1.63mm/r
。从以上进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=(0.27~0.33) mm/r，根据Z525钻床说明书，选f=0.28mm/r（见《工艺设计手册》表4.2-16），又由《切削手册》表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f<=0.33mm/r do<=12mm时，轴向力Ff=2110N
轴向力的修正系数为1.0，故Ff=2110N
根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=8330N，由于Ff<Fmax,故f=0.28mm/r可以用。
c) 决定钻头的磨钝标准及寿命
由《切削手册》表2.12，当do<= 6 mm时，钻头后刀面最大磨钝量取为（0.5~0.8）mm,寿命T=20min
d) 决定切削速度 由《切削手册》表2.15可知f=0.30mm/r时，标准钻头，do=5 mm时，Vt=16m/min
切削速度的修正系数由《切削手册》表2.31可知
Ktv=1.0 Kmv=1.0 KTv=1.0 Klv=0.85
所以 V=VtxKv=16x1.0x1.0x1.0x0.85=13.6m/min
所以
=
=866r/min
根据Z525钻床说明书,可考虑选择nc=960r/min(见《工艺设计手册》表4.2-15)
e) 检验机床扭转及功率
根据《切削手册》表2.21，当f<=0.33mm/r，do<=11.1 mm时
Mc=10.49N.m, 根据Z525钻床说明书,当nc=960r/min时， Mm> Mc
又根据《切削手册》表2.23，当бb=(170~213)MPa do<=10mm f<=0.53mm/r vc<=15.1m/min时 Pc=1.0KW
所以有M
c< M
m P
c<P
E 故选择的切削用量可用。
即 f=0.28mm/r n=nc=960r/min vc=13.6m/min
3. 计算基本工时
L=l+y+Δ 由《切削手册》表2.29查得y+Δ=2.5mm
故 
=0.03min
2.5 工艺卡的填写
1．切削用量：切削加工过程中所采用的切削速度、切削深度和进给量等工艺参数，又称切削数据。正确选择切削用量，对于保证加工质量、提高加工效率和降低生产成本具有重要意义。2．在填好的工序卡中，摘抄一道典型工序内容。
3．工序卡
机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备，应用广泛。夹具具有三个工作原理：1.使工件在夹具占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面（定位元件上起定位作用的表面）接触、配合或对准实现的。2.夹具对机床应先保证有准确位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几个位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。3.使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工作上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。
夹具在机械加工中能起很多作用，第一保证稳定可靠地达到各项加工精度要求，第二缩短加工工时，提高劳动生产效率，第三降低生产成本，第四减轻工人劳动强度，第五可由较低技术等级的工人进行加工，第六能扩大机床工艺范围。
本此设计选择其中的第三道工序的夹具进行设计。因为第三道工序的两个φ12孔的同轴度不易保证。
本工序是加工两个φ12孔并保证两个孔的同轴度，加工完成应达到图纸的技术要求。
确定夹具的结构方案，主要考虑一下问题：
1. 六点定位原理确定工件的定位方式；
2. 确定刀具的引导方法；
3. 考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构。
对夹具的总体结构，罗列多个方案，从中选取合理的方案。
这样确定的方案，符合定位夹紧的选择原则，能够实现对第三道工序的两个φ12孔的同轴度加工。
1定位：选择工件定位方式，确定工件定位基准面，和夹具定位元件类型。）
2夹紧：4.2.2 切削力及夹紧力的计算
刀具：高速钢细齿圆锯片铣刀 直径直径 d0 =80
齿数 Z=10
又由《切削手册》表3.28
中的公式：
所以 F=25.4N
水平分力：FH=1.1F=27.94N
垂直分力； FV=0.3F=7.62N
又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数
其中 K1为基本安全系数1.5
K2为加工性质系数1.2
K3刀具钝化系数 1.2
K4为切削特点系数（断续切削）1.2
所以 F ′=KFH=27.94x1.5x1.2x1.2x1.2=72.42N
为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为
N（f1+f2）= KFH
其中 f1为螺母与螺杆间的摩擦系数
f2为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数
又查得 f1 和f2为1.6 则
所以 N=22.63N
又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据《机床夹具设计》 第三版表1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23查得：
则 可以提供的夹紧力为：
所以
=3140N
又由《机床夹具设计》 第三版表1-2-24查得 当螺纹的公称直径为12mm时 ，螺栓许用的夹紧力为5690N
由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。（参考图3）
图3 夹具体夹紧机构
夹具装配必须把工件准确的安装在加工位置上，用锥销定位并可靠固定，确保在加工过程中的位置，保证加工出的表面达到加工要求。夹具与各工作面保持一定误差的垂直度与平行度，装配过程中工件不得磕、碰、划伤等。
为提高整个工艺加工的生产效率，保证定位夹紧要求和零件技术要求的前提下，夹具的选择也要有一定的经济性。
1．在夹具设计中，优先采用标准件或推荐的元件，便于夹具元件的更换和修理，避免重复设计、重复制造，缩短更换时间，提高生产效率，且降低了夹具制造、维护成本。
2．减小精加工平面的面积，降低制造成本。
3．采用方便、简单的夹紧装置，减少劳动强度，降低成本，提高效率。
本次设计主要是机械加工工艺规程设计和专用夹具设计。运用基准选择等知识进行机械加工工艺规程设计，运用工件定位、夹紧机构等知识进行夹具设计。经过本次设计，基本掌握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。学会查相关手册、选择使用工艺装备等等。
在设计夹具时，注意提高劳动生产率、避免结构干涉。夹具设计，结构要简单，易操作，成本低。使夹具性价比最佳。本道工序为镗床夹具选择压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，故一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。
本夹具的优点就是结构简单紧凑。
夹具的夹紧力不大，使用手动夹紧。为提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。
由于对知识不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。所以本次设计存在很多不足之处。仍需要进一步研究和实践。
[1]《机械制造技术基础》 机械工业出版社,卢秉恒主编, 2007年
[2]《机械设计》（第八版） 西安工业大学机械原理及机械零件教研室 编著，濮良贵 纪名刚主编。2006年5月
[3]《机械加工工艺师手册》 机械工业出版社, 杨叔子编,2000年
[4]《实用金属切削手册》 机械工业出版社, 陈宏钧主编,2005年1月
[5]《金属机械加工工艺人员手册》, 上海科学技术出版社，赵如福编 1990年
[6]《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民主编 1993年6月
[7]《机械制造工艺学》 机械工业出版社 陈明主编. 2005年8月
[8]《机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册》 哈尔滨工业大学出版社（2版）李旦，王杰等著 2005年2月
[9]《机床夹具》中国劳动社会保障出版社 胡建新 著 2001年5月
Z=50 
tg
L=120mm Q=30N
