目 录
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工艺分析 …………………………………………2
二. 工艺规程设计…………………………………………………3
2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………3
2.2基面的选择 ………………………………………………3
2.3制定工艺路线 ……………………………………………5
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………7
2.5确定切削用量及基本工时 ………………………………8
三 夹具设计 ……………………………………………………15
3.1问题的提出………………………………………………15
3.2定位基准的选择…………………………………………16
3.3切削力及夹紧力计算……………………………………17
3.4定位误差分析……………………………………………19
3.5夹具设计及简要操作说明………………………………20
总 结………………………………………………………………21
参考文献 …………………………………………………………23
序 言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
支架的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
支架的作用，待查
1.2 零件的工艺分析
支架有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。
1：以左右端面为基准的加工面，这组加工面主要是钻2-Φ9孔，锪孔Φ17。
2：以2-Φ9孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及其孔
二. 工艺规程设计
2.1 确定毛坯的制造形式
35钢的可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。
2.2 基面的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取端面作为定位基准，。
精基准的选择应满足以下原则：
（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。
（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。
（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。
（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。
（5）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。
以已经加工好的Φ9孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。
2.3 制定工艺路线
制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。
制定以下两种工艺方案：
方案一
|
1 |
锻造 |
锻造 |
|
2 |
退火 |
退火处理 |
|
3 |
铣 |
铣左端面 |
|
4 |
铣 |
铣右端面 |
|
5 |
钻 |
钻2-Φ9孔，锪孔Φ17 |
|
6 |
铣 |
铣上端面 |
|
7 |
铣 |
铣下端面 |
|
8 |
车 |
车端面，M16螺纹，车4x1.5退刀槽 |
|
9 |
钻 |
钻Φ6.5孔，锪孔Φ10H11 |
|
10 |
钻 |
钻M4螺纹孔 |
|
11 |
检验 |
检验 |
方案二
|
1 |
锻造 |
锻造 |
|
2 |
退火 |
退火处理 |
|
3 |
钻 |
钻2-Φ9孔，锪孔Φ17 |
|
4 |
铣 |
铣左端面 |
|
5 |
铣 |
铣右端面 |
|
6 |
铣 |
铣上端面 |
|
7 |
铣 |
铣下端面 |
|
8 |
车 |
车端面，M16螺纹，车4x1.5退刀槽 |
|
9 |
钻 |
钻Φ6.5孔，锪孔Φ10H11 |
|
10 |
钻 |
钻M4螺纹孔 |
|
11 |
检验 |
检验 |
工艺方案一和方案二的区别在于方案一先铣面，再加工孔，严格遵循了先面后孔的基本原则，而方案二先钻孔再铣面，这样很难保证加工精度要求和位置度要求。综合考虑我们选择方案一。
具体的加工路线如下：
|
1 |
锻造 |
锻造 |
|
2 |
退火 |
退火处理 |
|
3 |
铣 |
铣左端面 |
|
4 |
铣 |
铣右端面 |
|
5 |
钻 |
钻2-Φ9孔，锪孔Φ17 |
|
6 |
铣 |
铣上端面 |
|
7 |
铣 |
铣下端面 |
|
8 |
车 |
车端面，M16螺纹，车4x1.5退刀槽 |
|
9 |
钻 |
钻Φ6.5孔，锪孔Φ10H11 |
|
10 |
钻 |
钻M4螺纹孔 |
|
11 |
检验 |
检验 |
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
支架零件材料为35
生产类型为批量生产，采用锻造毛坯。
1、 不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。
2、 上下端面
由于上下端面要与其他接触面接触，粗糙度要求为3.2，查相关资料知余量留2mm比较合适。
3、孔
毛坯为空心，锻造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm
2.5 确定切削用量及基本工时
工序：铣左端面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,
2. 决定铣削用量
1） 决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
2） 决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。
根据表查出 
，则
按机床标准选取
＝750
当
＝750r/min
时
按机床标准选取
3） 计算工时
工序：钻2-Φ9孔，锪孔Φ17
(1)钻Φ9mm孔
机床：Z525立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9
1)进给量 取f=0.13mm/r
2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)确定机床主轴转速
ns=
=
1194r/min
与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取
=1450r/min
。
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t
=
i ;其中l=60mm;
=4mm;
=3mm;
t
工步二：锪孔 Φ18mm孔
根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为
式中的
、
——加工实心孔进的切削用量
.
现已知
=0.36mm/r (
《切削手册》)表2.7
=42.25m/min (
《切削手册》)表2.13
1) 给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r
2) 削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min.
3) 定机床主轴转速
ns=
=
271.8r/min
与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取
=275r/min
。
所以实际切削速度
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t
=
i ;其中l=4mm;
=6mm;
=0mm;
工序：铣上端面
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,
2. 决定铣削用量
4） 决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
5） 决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。
根据表查出 
，则
按机床标准选取
＝1450
当
＝1450r/min
时
按机床标准选取
6） 计算工时
切削工时：l=75
，
，则机动工时为
工序：车端面，M16螺纹，车4x1.5退刀槽
1) 切削深度 单边余量为Z=2mm
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r
3) 计算切削速度
其中：
=342,
=0.15,
=0.35, m=0.2
。修正系数
见《切削手册》表1.28,
即
=1.44 ,
=0.8 ,
=1.04 ,
=0.81 ,
=0.97
。
所以 
1.44
0.8
1.04
0.81
0.97=89m/min
4) 确定机床主轴转速
ns=
=
753r/min
与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取
=750r/min
。
5) 切削工时，
t
=
i ;其中l=25mm;
=4mm;
=0mm;
工序：钻M4螺纹孔
⑴钻孔
： 选用
高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按机床选取
基本工时： 
min
⑵攻螺纹M4mm：
选择M4mm高速钢机用丝锥
按机床选取
基本工时：
三、 夹具设计
在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。
在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。
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。
由指导老师的分配第5道工序的钻2-Φ9孔的钻床夹具。
3.1问题的提出
本夹具主要用于钻2-Φ9孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。
3.2定位基准的选择
机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。
1. 设计基准
在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。
2. 工艺基准
零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。
（1）装配基准
装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。
（2）测量基准
测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。
（3）工序基准
在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。
（4）定位基准
工件定位时所采用的基准，称为定位基准。
需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。
本道工序加工2-Φ9孔，精度不高，因此我们采用已加工好的端面定位，采用支承钉和挡销定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位即可以满足要求。
3.3切削力和夹紧力的计算
在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。
确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。
1. 夹紧力方向的确定
（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面
（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致
2. 夹紧力作用点的选择
（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。
（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形
（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位
3. 夹紧力大小的估算
（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。
（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。
（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。
（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力
由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得：
钻削力 
式（5-2）
钻削力矩 
式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。
3.4定位误差分析
本工序选用的工件在支承钉和挡销上定位，挡销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。
式中 
——定位副间的最小配合间隙（mm）；
——工件圆孔直径公差（mm）；
——定位销外圆直径公差（mm）。
挡销水平放置时定位分析图
采用支承钉和挡销定位即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产
总 结
这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。
这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。
回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。
这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！
参 考 文 献
1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年
2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年
3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年
4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年
5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月
6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年
，
，
，
。
，
，
，则机动工时为
=
=
=
=
=0.355min)
=
=
=
=
=0.072(min)
，
，
，
。
=
=
=
i=
x2=0.966(min)
等于工件螺纹的螺距
，即
