前言
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 后盖零件的工艺规程及其钻φ12孔的工装夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 工艺规程简述
机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工
艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。
制订工艺规程的程序：
计算生产纲领，确定生产类型
零件图分析
选择毛坯
制订工艺路线
进行工序设计，选择工艺装备
设计工艺流程，填写工艺流程卡
专用夹具设计
一、计算生产纲领，确定生产类型
计划期内应当生产的产品产量和进度计划为生产纲领。计划期定为1年，所以年生产纲领也就是年产量，零件的生产纲领计算如下：
N=Qn（1+a+b）
其中，Q－产品的年产量，120台/年
n－每台产品中该零件的数量，1件/台
a－备品的百分率，2%
b－废品的百分率，2%
代入数据有：N=120×1×（1+2%+2%）=120×1.04=124.8≈125件
选择小批生产
二、零件图分析
整体尺寸φ120mm×46mm
后盖φ45mm端面，表面粗糙度为Ra6.3μm，加工精度为IT10~IT8
后盖φ120mm端面，表面粗糙度为Ra6.3μm，加工精度为IT10~IT8
后盖φ30mm孔，表面粗糙度为Ra1.6μm，加工精度为IT10～IT8
后盖φ55mm孔，深度5mm，表面粗糙度为Ra12.5μm，加工精度为IT13～IT11
3个φ6mm孔，3个沉孔φ10mm，表面粗糙度为Ra12.5μm，加工精度为IT13～IT11
三、选择毛坯
选用普通灰铸铁HT200，耐磨减震，铸造性能良好，石墨的存在使得铸铁对缺口不敏感，而且价格便宜。HT150抗拉强度比较差，适用于中等载荷，HT250以后为孕育铸铁，价格稍高。铸铁件一般成形方法为砂型铸造，成本最低。因为含碳量高不适合焊接成形，支撑类零件也不需要锻造。
故选择零件材料为HT200，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，从提高生产率和保证加工精度上考虑，选用砂型铸造，能保证铸件的尺寸要求。
四、制订工艺路线
制定工艺路线的出发点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。在成批生产的条件下，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效率。
工艺路线初步拟订如下：粗车左右两端面→粗车两内孔→粗车外圆→扩、铰右侧孔→钻、锪三个沉头孔→钻、铰顶部孔→去毛刺→检验入库。
五、进行工序设计，选择工艺装备
所用设备
机床：车床、钻床、钳工台；
刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀、锪刀、90度外圆车刀、内圆车刀、；
夹具：三爪卡盘、专用夹具、分度头；
量具：游标卡尺、深度游标卡尺、百分表。
确定各主要工序的技术要求及检验方法
端面：端面加工最主要的要求是平面度和表面粗糙度。检测其是否平直，可采用钢尺作工具，严格时则用刀口直尺作透光检查；
外圆柱面：外圆柱面的检测可采用钢尺、游标卡尺、千分尺或百分表等工具，对于批量大、精度较高的工件可用样板测量。
六、设计工艺流程，填写工艺流程卡
工艺流程如下：
铸造成型；
时效处理，消除内应力；
车Φ45mm端面；
粗车Φ120mm端面；粗车φ30mm孔，即先粗车Φ25mm孔至Φ29mm；粗车Φ55mm孔；
粗车Φ120外圆；
扩Φ29mm孔至Φ29.8mm；铰Φ29.8mm孔至Φ30mm
钻3×φ6mm孔；锪3×φ10mm沉头孔至5mm深；
钻Φ10mm孔；扩φ10mm孔至φ12mm深度26mm；
去毛刺、锐边；
检验至图纸要求并入库
制作工艺过程卡如下：
机械加工工艺过程卡 | 产品型号 | | 零（部）件图号 | | 共 1 页 |
产品名称 | 配合件1 | 零（部）件名称 | | 共 1 页 |
材料牌号 | HT200 | 毛坯种类 | 铸件 | 毛坯外形尺寸 | | 每毛坯件数so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q= | 1 | 每台件数 | 1 |
工 序 号 | 工序 名称 | 工 序 内 容 | 车 间 | 工 段 | 设 备 | 工 艺 装 备 | 工 时 |
准 终 | 单 件 |
1 | 备料 | 铸造成型 | 热处理 | | | | | |
2 | 退火 | 时效处理，消除内应力 | 热处理 | | | | | |
3 | 车 | 粗车Φ45mm端面 | 车削 | | 车床 | 三爪卡盘、游标卡尺 | | |
4 | 车 | 粗车Φ120mm端面；粗车Φ30mm、Φ55mm孔 | 车削 | | 车床 | 三爪卡盘、游标卡尺 | | |
5 | 车 | 粗车Φ120mm外圆 | 车削 | | 车床 | 三爪卡盘、游标卡尺 | | |
6 颗粒冷却塔 | 钻 | 扩、铰Φ30 mm孔 | | | 钻床 | 三爪卡盘、游标卡尺 | | |
7 | 钻 | 钻3×Φ6mm孔，锪3×Φ10mm孔 | | | 钻床 | 刮膜棒三爪卡盘、游标卡尺、分度头 | | |
8 | 钻 | 钻、扩Φ12mm孔，孔深26mm | | | 钻床 | 专用夹具、游标卡尺 | | |
9 | 去毛刺 | 去除机械加工所留下的毛刺 | | | 钳工台 | 锉刀 | | 混凝土泵送剂 |
10 | 检验 | 检验至图纸要求并入库 | 质检 | | | | | |
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装订号 | 文件号 | 姓名 | 编制日期 | 会签日期 | 备注 |
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七、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。由指导老师的分配，决定设计工序8：钻、扩Φ12mm孔，孔深26mm的专用夹具。
问题的提出
本夹具主要用于钻、扩Φ12mm孔，孔深26mm，孔的精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率。
定位基准的选择
选择已加工好的Φ30 mm孔、Φ6mm孔及Φ120mm外圆端面作为定位基准，夹紧则是由螺杆、开口垫圈和螺母组成的夹紧机构来完成。
定位误差分析
本夹具的定位元件为圆柱销、菱形销和支承板，与Φ30 mm孔形成配合，查机械工艺设计简明手册可得其定位误差如下：
裤衩裙移动时基准位移误差
①
式中： ——心轴孔的最大偏差
——心轴孔的最小偏差
——心轴定位孔与心轴最小配合间隙
代入式①得： =0.021+0+0.02=0.031
转角误差
②
式中： ——心轴孔的最大偏差
——心轴孔的最小偏差
——心轴定位孔与心轴最小配合间隙
——削边销孔的最大偏差
——削边销孔的最小偏差
——削边销定位孔与削边销最小配合间隙
式中：
则代入式②得：
0.001047
则有 0.06°
切削力的计算与夹紧力分析
钻削力
由于本道工序主要完成钻孔加工，故为钻削力。由《切削手册》得：
钻削力 ③
钻削力矩 ④
式中：=10mm
代入式③和式④可得
夹紧力的计算
按照夹具设计原则合理确定夹紧力的作用点和作用方向之后，即应计算夹紧力的大小。计算夹紧力是一个很复杂的问题，一般只能粗略地估算。因为在加工过程中，工件受到切削力、重力、冲击力、离心力和惯性力等的作用，从理论上讲，夹紧力的作用效果必须与上述作用力(矩)相平衡。但是在不同条件下，上述作用力在平衡系中对工作所起的作用是各不相同的。为了简化夹紧力的计算，通常假设工艺系统是刚性的，切削过程是稳定的，在这些假设条件下，根据切削力实验计算公式求出切削力，然后出加工过程中最不利的瞬时状态，按静力学原理求出夹紧力的大小。夹紧力大小的计算通常表现为夹紧力矩与摩擦力矩的平衡。夹紧力的计算公式为
式中，——在最不利条件下由静力平衡计算求出的夹紧力;
——实际需要的夹紧力，此处与钻削力平衡，为1158.97N;
K——安全系数，一般取K=1.5～3,粗加工取大值，精加工取小值。
代入数据，得
由于此夹具以单个六角螺母对工件进行夹紧，查机床夹具设计手册，表格如下：
故选取螺纹直径M10的六角螺母，其夹紧力F=3550N，由于，同时考虑工件自重，所选夹紧螺母满足需求。
八、夹具简要说明
根据以上描述和计算结果，设计的夹具主体如下：
1 夹具体：
2 支承板；
3 钻模板；
4 圆柱销；
注：
支承板作为第一定位基准，与后盖Φ120端面相配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。
螺栓配合圆柱销Φ30外圆面作为第二定位基准，与后盖Φ30孔相配合限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。
菱形销作为第三定位基准，与后盖φ6mm孔相配合限制一个自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。
钻模位置是通过圆柱销来控制。
钻头中心线的对中是由快换钻套控制。
九、实训总结
所遇问题
本次专用夹具设计中，懵懂之处亦不少，具体而言有以下几方面：一是在夹具设计中所涉猎的知识颇多，如工程制图与机械结构设计等相关方面的知识，然而我个人在这些本该拥有的知识储备上的底蕴却极其不足，过去所学的知识在缺乏复习与应用的情况下随着时间流逝而遗漏了许多，致使在夹具设计上常常需要复习某方面的知识从而严重影响设计进度，
时不时还伴随着回忆起某个知识的恍惚之感；二是对夹具设计了解不深，没有良好的整体思路，在设计过程中常常需要查资料然而却不知从而起，即使到了也需要花费一番功夫去一一对应资料所述为何；三是缺乏对已设计完成的专用夹具进行核验的相关手段或知识，致使无法客观评判所设计夹具是否遗漏或存在不妥之处，如若有又该如何改进。这些手段及知识的缺失使我无法意识到自己在设计上所犯的错误，从而无法在这一领域有所提高；四是在用计算机辅助绘图时对三维绘图软件掌握不深，绘图耗时长且在细节处理上存在不妥之处，无法很好地发挥三维绘图软件所具备的强大功能，因而在夹具设计上只能止步于简单夹具的设计。
