夹具设计说明书

序言
工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，本次课程设计的课题是CA6140车床法兰盘加工工艺规程及某一工序专用夹具设计，主要内容如下：
首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。

根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。

第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。

根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。

第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。

对于粗加工，还要校核机床功率。

孔的夹具。

先提出设计问题，再选择定位基准，然后最后，设计钻49
开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。

然后把设计的过程整理为图纸。

通过以上的概述，整个设计基本完成。

课程设计是我们对大学三年的学习的一次深入的综合性的总考核，也是一次理论联系实际的训练，这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（CA6140车床法兰盘）的工艺规程的能力和运用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，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

因此，它在我们大学生活中占有重要地位。

就我个人而言，我也希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性心理，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，对未来的工作发展打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

目录
序言 (1)
目录 (2)
一、零件的分析 (3)
1.1零件的作用 (3)
1.2零件的工艺分析 (3)
二、工艺规程设计 (4)
2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状 (4)
2.2基准的选择 (4)
2.3制定工艺路线 (4)
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)
2.5 确定切削用量及基本工时 (7)
三、夹具设计 (25)
3.1定位方案的设计 (25)
3.2定位误差分析与计算 (26)
3.3导向元件设计 (26)
3.4夹紧装置的设计 (27)
3.5夹具结构设计及操作简要说明 (27)
四.方案综合评价与结论 (28)
设计小结 (29)
参考文献 (30)
一、零件的分析
1.1零件的作用
题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘， 主要是用来安装在机床上，
起到导向的作用使机床实现进给运动，零件上精度要求较高的两个平面用以装配，4个孔是用于连接其他机构或零件的。

它位于车床丝杆的末端，主要作用是标明刻度，实现纵向进给。

零件的φ100mm 外圆上标有刻度线，用来对齐调节刻度盘上的刻度值，从而能够直接读出所调整的数值；外圆上钻有底部为φ20 mm 上部为φ20 mm 的定位孔，实现精确定位。

法兰盘中部的通孔则给传递力矩的标明通过，本身没有受到多少力的作用。

该零件年产量为4000件，设其备品率α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+α+β)=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年)，查表可知该产品为中批生产。

1.2零件的工艺分析
法兰盘是一回转体零件,法兰盘共有三组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：
1.以 Φ0.12
0.34100+-mm 外圆为中心的加工表面：
这一组加工表面包括：φ45mm 外圆、端面及倒角；φ100mm 外圆，过度倒圆R5； Φ20内孔及其左端倒角C1.5。

2.以Φ0017.045-外圆为中心的加工表面：
这一组加工表面包括： 端面，Φ90mm 外圆，端面，倒角C1.5；切槽3×2； 内孔的右端倒角C1。

3. 以Φ20045
.00+mm 的孔为中心加工表面：
这一组加工表面包括： φ45mm 外圆，端面； φ100mm 外圆，端面，侧面； φ90mm 外圆； φ45mm 外圆，过度圆角R5；4Xφ9mm 孔和同轴的φ6mm 孔。

它们之间有一定的位置要求，主要是：
（一） 左端面与φ20mm 孔中心轴的跳动度为0.03 ； （二） 右端面与φ20mm 孔中心轴线的跳动度为0.03 ； （三） φ45mm 的外圆与φ20mm 孔的圆跳动公差为0.03 。

经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。

二、工艺规程设计
2.1确定毛坯制造方法，初步确定毛坯形状
零件材料为HT200，由于零件年产量为4200件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

2.2基准的选择
基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

1）粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。

选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。

这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。

对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取外圆柱面和端面作为粗基准。

在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的5个自由度，达到完全定位。

2）精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。

以Φ20mm孔为精基准。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

2.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，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。

在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，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。

1）工艺路线方案一
工序1：粗车φ45mm柱体的右端面，粗车右端面，车槽3×2mm，粗车、半精车外圆，车右端倒角。

工序2：粗车φ100mm柱体左、右端面，粗车φ90mm柱体左端面，半精车φ100mm左、右端面、φ90mm左端面，粗车外圆φ45mm、φ100mm，
半精车外圆φ45mm、φ100mm、φ90mm，车φ100mm柱体的倒角，
半精车φ45mm柱体的过度倒圆。

工序3：精车φ100mm左端面，φ90mm右端面。

工序4：钻、扩、粗铰、精铰孔φ20mm至图样尺寸并车孔左端的倒角
工序5：粗铣、精铣φ900mm柱体的两侧面。

工序6：钻φ4mm孔，扩、铰φ6mm孔
工序7：钻4Xφ9mm透孔。

工序8： 磨削外圆面φ100mm ， φ90mm 。

工序9： 磨削B 面，及φ45mm 外圆面、φ100mm 右端面、φ90mm 左端面。

工序10： B 面抛光。

工序11： φ100mm 外圆刻字刻线。

工序12： φ100mm 外圆无光镀铬。

工序13： 检测入库。

2）工艺路线方案二
工序 1 粗车φ100mm 柱体左端面、外圆，粗车B 面
工序 2 钻中心孔φ18mm ，扩孔φ19.8mm ，粗铰φ19.94mm 、精绞Φ20mm 孔 工序 3 粗车右φ45mm 柱体右端面、外圆，φ90mm 外圆及右端面，
工序 4 半精车φ100mm 左端面、外圆，半精车B 面并倒角C1.5，半精车 φ90mm 外圆，φ20左侧倒角C1
工序 5 半精车右φ45mm 外圆及右端面，倒角C7，半精车φ90mm 右侧面，
切槽3×2mm ，车φ20mm 孔右端倒角C1
工序 6 精车φ100mm 柱体左端面、外圆，精车B 面，车过渡圆角R5 工序 7 粗铣、精铣φ90mm 柱体的两侧面 工序 8 钻4XΦ9mm 透孔
工序 9 钻φ4mm 孔，扩、铰φ6mm 孔 工序 10 磨削B 面
工序 11 磨削外圆面φ100mm 、φ90mm
工序 12 磨削φ90mm 凸台距离轴线24mm 的侧平面 工序 13 金刚石车Φ45mm 外圆、φ90mm 右侧面 工序 14 B 面抛光
工序 15 Φ100mm 划线刻字 工序 16 Φ100mm 外圆无光镀铬 工序 17 检测入库。

3）工艺方案的比较与分析
Φ0
017.045-表面是多次加工的基准，方案一中在加工其外圆表面的同时进行了
导角，工序较为集中，也方便装夹，在一定程度上提高了生产效率。

而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度
放在首位，由于各端面及外圆柱面都与Φ20045
.00+轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用孔Φ20045.00+为定位基准，故选用方案二。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺，参照《实用机械加工工艺手册》分别确定各
2.5 确定切削用量及基本工时
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B 面，粗车Φ90的外圆柱面 1.加工条件
工件材料：HT200 δb=220MPa 砂型铸造 机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm 2,γK =90 ,0γ=15 ,
0α=12 ,εγ=0.5mm 2．计算切削用量 (1) 粗车Φ100mm 端面
1) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+0.8-0.7mm,考虑的模铸拔模斜度，p a =4mm 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm 2，p a >3~5mm,以及工件直径为100时，f =0.7~1.0mm/r
按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r
3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)
v y x p m v
c k f
a T C v v
v
=
(m/min)
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
x x v c 35.015
.02
.05
.04
60342
=
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)
4)确定机的主轴转速 ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯πx1006
.1581000504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与504r/min 相近的机床转速为
480r/min 及600r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度v=110r/min/。

5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

L=
2
20
100-=40mm, 1l =2mm, 2l =0, 3l =0 tm=
f
n l w 321l l l +++=0.94802
40⨯+=0.098(min) (2) 粗车Φ100mm 外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度
1) 切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。

2) 进给量， 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r 3)计算切削速度 v y x p m v c k f
a T C v v
v
=
＝132m/min
4)确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯πx100132
1000420r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8)与420r/min 相近的机床转速为
480r/min 。

现选取480r/min 所以实际切削速度 c v =
1000s
dn π=
min /1501000
480
100πm =⨯⨯
5) 检验机床功率 主切削力c F 按《切削手册》表1.29所示公式计算 c F ＝c c F c
F c F c F n
c y x
p F k v f
a C
其中 c F C ＝2985，c F x ＝1.0，c F y ＝0.65，c F n ＝-0.15， Mp k =F n b
)650
(
σ=65
.0)650
600(
=0.63 kr k =0.61 c F =2985⨯1.0⨯0.565.0⨯15015.0-⨯0.63⨯0.89=1122.4(N) 切削时消耗功率c P ＝
4106x v F c c ＝4
106150
4.1122x x ＝2.81(KW) 由《实用机械加工工艺手册》表7-4中CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min 时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。

6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力c F ＝1122.4N.径向切削力p F 按《切削手册》表1.29所示公式计算p F ＝p p F
Fp
p F
p F n c y x p F k v f
a C
其中 p F C ＝1940，p F x ＝0.9，p F y ＝0.6，p F n ＝-0.3，
Mp k =F n b
)650
(
σ=85
.0)650
220(
=0.59 kr k =0.5 所以 c F =1940⨯1.59.0⨯0.56.0⨯1503.0-⨯0.59⨯0.5=203(N) 而轴向切削力 f F ＝f f F
Ff
f F
f F n c y x p F k v f
a C
其中 f F C ＝2880，f F x ＝1.0，f F y ＝0.5，f F n ＝-0.4，
M k =F n b
)650
(
σ=0
.1)650
220(
=0.34 k k =1.17 轴向切削力 f F =2880⨯1.5⨯0.55.0⨯1504.0-⨯0.34⨯1.17=442(N)
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=f F +μ(c F +p F )=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N(见《切削手册》表1.30)故机床进给系统可正常工作。

7)切削工时： t=
f
n l w 2
1l l ++ 其中l=10mm 1l =4mm 1l =2mm
所以 t=
0.9
4802
410⨯++＝0.1min
(3)粗车B 面
1) 切削深度。

单边余量Z=
2
1
5055--=2mm.分1次切除 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r
3) 计算切削速度 v y x p m v c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.09
.04
60
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=126m/min
4) 确定机的主轴转速 ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯106π126
1000378r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与378r/min 相近的机床转速为400r/min 。

现选取w n =400r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /1331000
400
106πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=30mm t m =
f
n l w 21l l ++i=
0.94002
⨯⨯15=0.83(min) 工序 2 钻、扩、铰Φ20的中心孔 (1) 钻Φ18mm 孔
机床：Z525摇臂钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V . 1)进给量 据《切削手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ18时，取f=0.3mm/r 2)切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得V=35m/min. 3)确定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯18π35
1000619.2r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与619.2r/min 相近的机床转速为555r/min 。

现选取w n =555r/min 。

所以实际切削速度
c v =
1000s
dn π=
min /4.311000
555
18πm =⨯⨯
4)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =10mm;
2l =4mm; t m =
f
n l w 21l l ++ =0.3555105
⨯=0.63(min) (2) Φ19.8mm 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
钻f f )8.1~2.1(= 钻v v )31
~21(=
式中的钻f 、钻v ——加工实心孔进的切削用量。

现已知
钻f =0.36mm/r(《切削手册》)表2.7 钻v =42.25m/min (《切削手册》)表2.13
1) 进给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r
2) 切削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯8.19π9
.161000271.8r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与271.8r/min 相近的机床转速为275r/min 。

现选取w n =275r/min 。

所以实际切削速度
c v =
1000s
dn π=
min /4.171000
275
8.19πm =⨯⨯
4) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =10mm;
2l =4mm; t m =
f
n l w 21l l ++ =0.5275105
⨯=0.78(min) (3) 粗绞孔至Φ19.94mm 、精绞孔至Φ20045
.00+mm
1) 进给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r 2) 削速度 按切削手册选取v=0.4×48.25=19.3m/min. 3) 定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯20π3
.191000298.3r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与298.3r/min 相近的机床转速为275r/min 。

现选取w n =275r/min 。

所以实际切削速度
c v =
1000s dn π=min /2.171000
27520πm =⨯⨯ 4) 工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=91mm; 1l =7mm;
2l =3mm; t m =
f
n l w 21l l ++ =0.5275101
⨯=0.73(min) 工序 3 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90右端面
机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16⨯25mm 2,γK =90 ,0γ=15 ,
0α=12 ,εγ=0.5mm
(1) 粗车Φ0017.045-mm 端面
1) 切削深度。

单边余量Z=1.2mm 2) 计算切削速度 v y x p m v
c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.09
.02
.160
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=187m/min
3) 确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯50π187
1000553r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与553r/min 相近的机床转速为600r/min 。

现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /941000
600
50πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=25mm;
1l =4mm; 2l =2mm; t m =
f
n l w 21l l ++i=600x0.931
x1=0.06(min) (2) 粗车Φ0017.045-mm 外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次切除。

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
v y x p m v
c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.08
.02
.260
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=89m/min
4) 确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v = ≈πx5089
1000x 753r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与753r/min 相近的机床转速为750r/min 。

现选取w n =750r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /75.1171000
750
50πm x =⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=41mm;
1l =4mm; 2l =0mm; t m =
f
n l w 21l l ++i=0.875045
⨯x2=0.09(min) (3) 粗车Φ90mm 端面
1) 切削深度 单边余量为Z=1.2mm 一次切除。

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
v y x p m v c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.08
.02
.160
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=122m/min
4) 确定机床主轴转速ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯90π122
1000431r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与431r/min 相近的机床转速为480r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /1351000
480
90πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t m =
f
n l w 21l l ++i ;其中l=245
90-=22.5mm; 1l =4mm; 2l =0mm;
t m =
f
n l w 21l l ++i=0.84804
5.22⨯+=0.07(min) 工序 4 半精车Φ100端面及外圆柱面，半精车B 面，半精车Φ90外圆柱
面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角C1.5，车Φ20孔左端倒角C1 (1) 半精车Φ100mm 端面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。

进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f ＝0.5mm/r 机床主轴转速w n ＝480r/min 所以切削工时 tm=
f
n l w 321l l l +++=0.54802
40⨯+＝0.44（min ） (2) 半精车Φ100mm 外圆柱面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略 进给量f 根据《机械加工工艺手册》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n w =480r/min 所以切削工时 t m =f
n l w 2
1l l ++=0.17min (3) 半精车B 面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。

进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f ＝0.5mm/r 机床主轴转速w n ＝400r/min t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=30mm t m =
f
n l w 21l l ++i=
0.540030
⨯⨯15=2.25(min) 工序 5 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3X2退刀槽，
车Φ45圆柱面右端的倒角C7，车Φ20 内孔的右端倒角C1 (1) 半精车Φ0017.045-mm 端面
1) 切削深度 单边余量Z=1.2mm
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度 v y x p m v c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以 v
c v 35.015
.02
.02
.02
.160
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=187m/min
4) 确定机床主轴转速ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯πx50187
1000553r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与553r/min 相近的机床转速为600r/min 。

现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度 c v =
1000s
dn π=
min /1181000
600
50πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=25mm; 1l =4mm; 2l =2mm; t m =
f
n l w 21l l ++i=
0.260031
⨯⨯1=0.26(min) (2) 半精车Φ0017.045-mm 外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度v y x p m v c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》
表 1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.02
.02
.160
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=96m/min
4) 确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯50π96
1000578r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与578r/min 相近的机床转速为600r/min 。

现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /941000
600
50πm =⨯⨯
5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=41mm; 1l =4mm; 2l =0mm; t m =
f
n l w 21l l ++i=0.260045
⨯=0.37(min) (3) 半精车Φ90mm 端面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm 一次切除。

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度
v y x p m v
c k f
a T C v v
v
=
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v
c v 35.015
.02
.02
.03
.060
342
⨯⨯=
⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=134m/min
4)确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯90π134
1000458r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8,与458r/min 相近的机床转速为480r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /1351000
480
90πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 21l l ++i ;其中l=245
90-=22.5mm;
1l =4mm; 2l =0mm; t m =
f
n l w 21l l ++i=0.24804
5.22⨯+=0.28(min) 工序 6 精车Φ100的端面及外圆，精车B 面，车过渡圆角R5
(1) 精车Φ100mm 端面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。

进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f ＝0.2mm/r 机床主轴转速w n ＝480r/min 所以切削工时 tm=
f
n l w 321l l l +++=0.24802
40⨯+＝0.44（min ） (2)精车Φ100mm 外圆柱面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略
进给量f 根据《机械加工工艺手册》表2.4-2 取f=0.2mm/r 主轴转速 n w =480r/min 所以切削工时 t m =f
n l w 2
1l l ++=0.33 min (3) 精车B 面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。

进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f ＝0.2mm/r 机床主轴转速w n ＝480r/min t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=30mm t m =
f
n l w 21l l ++i=
0.248030
⨯⨯15=4.7min
工序 7 粗、精铣Φ90圆柱面上的两个平面 (1) 粗铣距中心线34mm 的平面。

机床：X63铣床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15.
铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40 1) 削深度 2p a =10mm 所以有p a =5mm
2) 给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=115min/s. 即V=6.9m/min
4) 定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯100π9
.6100021.97r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min 相近的机床转速为22.5r/min 。

现选取w n =22.5r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /1.71000
5
.22100πm =⨯⨯
当w n =22.5r/min 时，工作台的每分钟进给量m f 应为
m f =fZ w n =0.3⨯10⨯22.5=67.5(mm/min)， 查机床说明书有m f =60(mm/min)
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t 1m =
m
21f l l l ++=6090=1.5(min) t 2m =6045
=0.75(min) 铣两次的总时间为t m =1.5+0.75=2.25min (2) 粗铣距中心线24mm 的平面。

机床：X63铣床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金镶齿套面铣刀YT15.
铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40/ 1) 切削深度 4p a =20mm 所以有p a =5mm
2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=115min/s. 即V=6.9m/min
4) 确定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯100π9
.6100021.97r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min 相近的机床转速为22.5r/min 。

现选取w n =22.5r/min 。

所以实际切削速度
c v =
1000s
dn π=
min /1.71000
5
.22100πm =⨯⨯
当w n =22.5r/min 时，工作台的每分钟进给量m f 应为
m f =fZ w n =0.3⨯10⨯22.5=67.5(mm/min) 查机床说明书有m f =60(mm/min)
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t m =
m
21f l l l ++=6090
=1.5(min) 铣4次的总时间为4t m =4x1.5 =6min (3) 精铣上两平面
1) 切削深度 查《机械加工工艺师手册》表10-119,取p a =1mm
2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119 按机床行选取f=0.2mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=190min/s. 即V=11.4m/min
4) 确定机床主轴转速ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯100π4
.11100036.3r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与36.3r/min 相近的机床转速为37.5r/min 。

现选取w n =37.5r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /8.111000
5
.37100πm =⨯⨯
当w n =37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量m f 应为
m f =fZ w n =0.2⨯10⨯37.5=75(mm/min) 查机床说明书有m f =80(mm/min)
5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
m
21f l l l ++=8090
=1.125(min) 铣2次的总时间为2t m =21.125=2.25min 工序 8 钻、绞 4XΦ9mm 透孔
(1) 4X Φ9mm 孔
机床：Z525立式摇臂钻床
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 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r 2) 削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得V=30m/min. 3) 定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯9π30
10001061r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1061r/min 相近的机床转速为1012r/min 。

现选取w n =1012r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /6.281000
1012
9πm =⨯⨯
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=8mm; 1l =4mm;
2l =3mm;t m =
f
n l w 21l l ++ =0.13101215
⨯=0.11(min) 由于有四个孔所以切削工时为4 t m =0.44min 工序 9 钻Φ4孔，扩Φ6孔
(1)钻Φ4mm 孔
机床：Z525立式摇臂钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ4. 1)进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r 2)切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns=
W
πd 1000c v = ≈⨯⨯4π30
10002388r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与2388r/min 相近的机床转速为2012r/min 。

现选取w n =2012r/min 。

所以实际切削速度c v =
1000s
dn π=
min /3.251000
2012
4πm =⨯⨯
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =
f
n l w 2
1l l ++i ;其中l=13mm;
1l =4mm; 2l =3mm; t m =
f
n l w 21l l ++ =0.13201220
⨯=0.08(min) (2) 扩Φ6mm 孔
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6. 1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r 2) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=24~34m/min. 取V=30m/min
3) 确定机床主轴转速
ns=
W
πd 1000c v =
≈⨯⨯6π30
10001592r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1592r/min 相近的机床转速为1592r/min 。

现选取w n =1426r/min 。

所以实际切削速度c v =1000s dn π=
min /8.26100014266πm =⨯⨯ 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 t m =f
n l w 21l l ++i ;其中l=7mm; 1l =4mm; 2l =3mm; t m =f
n l w 21l l ++ =0.13142614⨯=0.07(min) 工序 10 磨削B 面
(1) 磨B 面
机床 M114W 万能外圆磨床
1) 选择砂轮。

见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P 350×40×127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127
2) 切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 w v ＝18m/min 切削深度 r f ＝0.0157mm/st
纵向进给量 a f ＝0.5B ＝20mm(双行程)
3) 切削工时 r
a b f vf k DbZ t 10002π= 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Z b --单边加工余量
K---系数 V---工作台移动速度
a f --工作台往返一次砂轮轴向进给量
a f --工作台往返一次砂轮径向进给量
0157
.022********.115.091452⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πt ＝2.5(min) 工序 11 磨Φ100、Φ90的外圆柱面
(1) 磨Φ100mm 外圆柱面
机床 M114W 万能外圆磨床
1)选择砂轮。

见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P 350⨯40⨯127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 w v ＝18m/min 切削深度r f ＝0.0157mm/st
纵向进给量 a f ＝0.5B ＝20mm(双行程)
3)切削工时 r
a b f vf k DbZ t 10002π= 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Z b --单边加工余量
K---系数 V---工作台移动速度
a f --工作台往返一次砂轮轴向进给量
a f --工作台往返一次砂轮径向进给量
0157
.022********.115.09902⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πt ＝0.55(min) (2) 磨Φ90mm 外圆柱面
机床 M114W 万能外圆磨床
1)选择砂轮。

见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P 350⨯40⨯127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 w v ＝18m/min 切削深度 r f ＝0.0157mm/st
纵向进给量 a f ＝0.5B ＝20mm(双行程)
3)切削工时 r
a b f vf k DbZ t 10002π= 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Z b --单边加工余量
K---系数 V---工作台移动速度
a f --工作台往返一次砂轮轴向进给量
a f --工作台往返一次砂轮径向进给量
0157
.022********.115.09502⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
πt ＝0.3(min) 工序 12 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm 的平面 机床 M114W 万能外圆磨床
1)选择砂轮。

见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P 350⨯40⨯127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》表33-42有
砂轮轮速n 砂=1500r/min (见机床说明书) v 砂=27.5m/s
工件速度 w v ＝10m/min 切削深度 r f ＝0.015mm/st
轴向进给量 a f ＝0.5B ＝20mm(双行程)
3)切削工时 r
a b f vf k DbZ t 10002π= 式中 D---被加工直径 b----加工宽度 Z b --单边加工余量
K---系数 V---工作台移动速度
a f --工作台往返一次砂轮轴向进给量
a f --工作台往返一次砂轮径向进给量
0157
.022********.115.08902⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
πt ＝0.53(min) 工序 13 金刚石精车Φ45的外圆，精车Φ90的右测面 (1) 精车Φ0
017.045-mm 外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度 v y x p m v
c k f a T C v v v =
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表 1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以 v c v 35.015.02.01.03.060342
⨯⨯=⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=96m/min
4) 确定机床主轴转速 ns=W
πd 1000c v = ≈⨯⨯50π961000585r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8),与585r/min 相近的机床转速为600r/min 。

现选取w n =600r/min 。

所以实际切削速度c v =1000s dn π=
min /94100060050πm =⨯⨯ 5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =f
n l w 21l l ++i ;其中l=41mm; 1l =4mm;
2l =0mm; t m =f
n l w 21l l ++i=0.160045⨯=0.75(min) (2) 精车Φ90mm 端面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 一次切除。

2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
v y x p m v
c k f a T C v v v =
其中：v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。

修正系数v k 见《切削手册》表1.28,即 Mv k =1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k =0.81 , Bv k =0.97。

所以
v c v 35.015.02.02.03.060342
⨯⨯=⨯1.44⨯0.8⨯1.04⨯0.81⨯0.97=134m/min
4)确定机床主轴转速 ns=W
πd 1000c v = ≈⨯⨯90π1341000458r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表 4.2-8,与458r/min 相近的机床转速为480r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度c v =1000s dn π=
min /135100048090πm =⨯⨯ 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t m =f
n l w 21l l ++i ;其中l=24590-=22.5mm; 1l =4mm; 2l =0mm; t m =
f n l w 21l l ++i=0.248045.22⨯+=0.31(min) 最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺综合卡片，见所附卡片。

三、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。

∅孔的夹具。

本夹具将用于Z525钻床，对工件对钻经杨老师指定，决定设计4-9
加工，刀具为高速钢直柄麻花钻Φ9，专用夹具。

机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率；扩大
-∅孔属于轴向孔，且在圆周分布上是非均机床的使用范围，实现一机多能。

49
布的，所以用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。

考虑到法兰盘零件属于中批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和提高劳动生产率。

3.1定位方案的设计
本夹具的定位方案如下图所示，采用短圆柱销和平面定位，同时运用支承板来快速找正工件在夹具体中的位置。

短圆柱销限制的自由度为：,x y。

x y z
平面限制的自由度为：,,
支承板限制的自由度为：,z
综上，该定位方案限制了工件的6个自由度，较好的满足零件加工要求，定位合理。