连杆零件机械加工工艺规程及夹具毕业设计论文

三江学院
本科生毕业设计（论文）题目连杆零件机械加工工艺规程及夹具设计
高职院（系）机械制造及其自动化专业
学生姓名宋家锋学号 G*********
指导教师陈本德职称高工
指导教师工作单位三江学院
起讫日期 2012.12.17～2013.4.5
摘要
本课题研究CA6140车床后托架加工工艺规程。

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。

工艺规程是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。

如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺规程。

该机床加工范围广，适用于车削内外圆柱面，圆锥面以及旋转面。

各种公制英制，模数和径节螺纹等，所以其结构复杂，而且自动化程度低，适用于单间小批量生产。

在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直
接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率。

这是整个设计的重点,也是一个难点。

在设计这个课题的过程中，根据生产实际，进行调查研究，制定合理的方案，依据方案再具体设计。

关键词：机床托架；加工工艺；夹具；设计
ABSTRACT
This topic studies the CA6140 lathe the bracket processing technological process. He machine-finishing craft realizes the product design, guaranteed the product quality, saves the energy, reduces the consumption the important method. It means using machining operation to change the blank’s shape, size, relative position, and quality to make the blank become the qualified product. Processing technology is the basis for workers. Such as rough production,mechanical operations, heat-treatment, assembling are all called processing procedure.
All of these process are quite important during the designing, such as lying down technical schedule,resolving of dimension, conforming machining allowance, labor time standard calculation. According to these designing, we learn more about work piece process and confirming of finish size. Moreover, we know that the confirming of technological line and finishing allowance must based on the machine tool. During the designing we still need to consider the install and fastening motion of workpiece. Because the rightness install will affect the workpieces’accuracy and working hours. All in all, it is both important and difficult point of this design.
When designing this topic, penetrates the production reality, conducts the investigation and study, formulates the reasonable design proposal, is carrying on the concrete designing .
Key words: latter bracket ，processing craft，jig，design
目录
第一章零件的分析
1.1CA6140车床后托架的用途 (1)
1.2计算生产纲领，确定生产类型 (1)
1.3零件的工艺分析 (1)
第二章工艺规程的设计
2.1确定毛坯的制造形式 (2)
2.2毛坯的结构工艺要求 (2)
2.3毛坯形状、尺寸确定的要求 (2)
2.4毛坯的尺寸公差和机械加工余量的确定 (2)
2.5基准的选择 (3)
2.6工序顺序的安排 (3)
2.7制定工艺路线 (4)
2.8确定切削用量及基本公式 (6)
第三章夹具设计
3.1定位基准的选择 (17)
3.2定位误差分析 (17)
结束语 (20)
致谢 (21)
主要参考文献 (22)
第一章 零件的分析
1.1CA6140车床后托架的用途
后托架在CA6140车床床身的尾部，三个孔分别装丝杠、光杠、转向开关，作用是加强固定；在ø40mm 和ø30.2mm 之间的孔为毛线孔，其作用为导通油路；旁路的螺纹孔用来连接油盖；正面的四个孔将后托架固定在车床尾部。

1.2计算生产纲领，确定生产类型
零件图上为CA6140车床上的后托架,生产量为2000件,该产品属于轻型机械,根据表1-3生产类型与生产纲领等的关系,可确定其生产类型为中批生产。

1.3零件的工艺分析
CA6140车床后托架共有两组表面，他们之间有一定的位置要求。

现叙述如下：
1. 以ø40mm 的孔为中心的加工表面：这一组加工表面分别为ø40025.00+mm,
ø30.22.00+mm 及ø25.503.00+mm 的孔，两沉头孔为ø20mm，两装配铰孔ø13mm，
深孔为ø6mm，螺纹为M6，两销孔。

其中,主要加工表面为ø40025.00+mm ，
ø30.22.00+mm 及ø25.53.00+mm 的三个孔。

2. 以底面120×60mm 为中心的加工表面:这一组加工表面包括底面120×
60mm 和锪平面。

这两组加工表面之间的位置要求,主要是:
a.ø40025.00+mm 孔的轴线与底面的平行度为100:0.07
b.ø30.22.00+mm 孔的轴线与底面的平行度为100:0.07
c.ø30.22.00+mm 孔的轴线与底面的平行度为100:0.07
d.下底面的平面度误差为0.03;
e.毛线孔的中心线与底面的尺寸误差为±0.07;
由此分析可得,对于这两组加工表面而言,可先加工其中一组表面,之后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。

第二章 工艺规程的设计
2.1确定毛坯的制造形式
后托架是车床CA6140的后托起部分，该零件材料为HT200，考虑到机床运行时经常使主轴正转与反转，此时转向开关、丝杆、光杆也进行正转与反转的连续或瞬时运动。

扭矩最大，强度不高因此使用铸件，由于零件的年产量为2000件，已达到中批量生产水平，并且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用砂型铸造，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是比较合理的。

2.2毛坯的结构工艺要求
车床托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：
1.铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。

2.铸造圆角要适当，不得有尖角。

3.铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。

4.加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。

5.铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。

2.3毛坯形状、尺寸确定的要求
设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：
1.各加工面的几何形状应尽量简单。

2.工艺基准以设计基准相一致。

3.便于装夹、加工和检查。

4.结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。

2.4毛坯的尺寸公差和机械加工余量的确定
CA6140车床后托架零件材料为HT200，硬度为200HBS ，毛坯余量为3.05kg ，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如下：
1. 底面（120×60mm ）
因为其表面粗糙度比较高，所以要粗、精铣底面，其加工余量Z=2mm 。

2. 其余各铸造孔加工余量如下：
零件尺寸 单边 毛坯
ø 40025.00 mm 1.5mm ø37mm
3.其余各孔由于直径较小，故只能为实心孔，其毛坯不能铸造出孔，参照《机
械加工工艺手册》后确定：
Ø25.5mm 孔----------钻孔到ø23.5mm ，扩孔到ø24.7mm ；
半精镗到ø24.9mm ，精镗到ø25.5mm ；
Ø30.2mm 孔----------钻孔到ø28mm,扩孔到29.3mm ；
半精镗到ø29.8mm ，精镗到ø30.2mm ；
Ø40mm 孔------------扩孔到ø38.7mm ；
半精镗到ø39.6mm ，精镗到ø40mm ；
2.5基准的选择
基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一，正确合理地选择基准，能够提高生产率，使得生产质量得到必要的保证。

否则在加工工艺过程中会问题百出，出现大量的次品，甚至无法进行正常的生产加工。

2.5.1粗基准的选择
对于一般的孔类零件，完全可以以孔座位基准，但对于这个零件，孔
ø40025.00 mm 是铸造孔，不适合作为精基准，所以我们可以考虑在顶面加一个可调支撑作为粗基准，以这个基准把底面120×60mm 加工出来。

因为这个顶面只限制了X 、Y 、Z 的转动和Z 的移动四个自由度，所以我们可以选择左端面作为第二个基准面，这两个面可以限制六个自由度，达到完全定位。

2.5.2精基准的选择
精基准的选择主要应该考虑基准重合问题，在设计基准与工序基准不重合时，应当尽量进行尺寸计算。

这在后面会有专门的计算。

2.6工序顺序的安排
零件的加工过程一般包括机械加工工序、热处理工序、以及辅助工序。

在安排加工顺序时需遵守以下原则：
工序类别 工序 安排原则
机械加工 1、对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，
先安排划线工序，为精基准加工提
供找正基准
2、按“先基准后其他”的顺序，首先
加工精基准面
3、在重要表面加工前应对精基准进行
修正
4、按“先主后次，先粗后精”的顺序
5、对于与主要表面有位置精度的次要
表面应安排在主要表面加工后加
工
热处理 退火与正火 毛坯预备性热处理，应安排在机械加
工之前进行
时效为消除残余应力，对于尺寸大结构复
杂的铸件，
需在粗加工前、后各安排时效处理；
对于一般铸
件在铸造后或粗加工后安排时效处
理；对于精度
高的铸件，在半精加工前、后各安排
一次时效处
理
淬火淬火后工件硬度提高，应安排在精加
工阶段的磨
削加工前进行
渗碳渗碳易产生变形，应安排在精加工前
渗氮一般安排在工艺过程的后部、该表面
的最终加工
之前
辅助工序中间检验一般安排在粗加工全部结束之后，精
加工之前；
花费工时较多和重要工序的前后
特种检验荧光检验、磁力探伤主要用于表面质
量的检验，
通常安排在精加工阶段。

荧光如用于
检验毛坯的
裂纹，则安排在加工前
表面处理电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一
般安排在工
序的最后进行
2.7制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，是为了使零件的尺寸及位置精度、几何形状等技要得到合理的保证。

在用生产纲领确定为中批量生产的条件下，可以选择使用万能性机床配以专用夹具。

期间要注意尽量使工序集中来提高生产率，当然，同时也要保证生产质量。

另外，我们也要考虑经济效益，在实际生产过程中还要考虑加工的设备，尽量降低成本。

2.7.1工艺方案一
工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；
工序20:钻两个ø13mm的孔，钻两个ø10mm的销控，锪两个ø20mm的沉头孔；工序30：钻孔ø38mm,钻孔ø28mm，钻孔ø23.5mm，锪平孔ø25.5mm端面；
工序40：扩孔ø39.5mm，扩孔ø29.5mm，扩孔ø29.5mm；
工序50：半精镗孔ø40mm，ø30mm, ø25mm；
工序60：精镗孔ø40mm, ø30.2mm, ø25.5mm；
工序70：钻螺纹孔ø5.1mm,钻深孔ø6mm；
工序80：攻螺纹孔M6；
工序90：加工油槽，去毛刺；
工序100：按图纸要求检验；
2.7.2工艺方案二
工序10：钻孔ø38mm；钻孔ø28mm；钻孔ø23.5mm；锪平孔ø25.5mm端面；
工序20：扩孔ø39.5mm；扩孔ø29.5mm;扩孔ø29.5mm；
工序30：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；
工序40：钻两个ø13mm的孔；钻两个销孔ø10mm；锪两个沉头孔ø20mm；
工序50：半精镗ø40mm,ø30mm, ø25mm；
工序60：精镗孔ø40mm，ø30.2mm, ø25.5mm；
工序70：钻螺纹孔ø5.1mm,钻深孔ø6mm；
工序80：攻螺纹孔M6；
工序90：加工油槽，去毛刺；
工序100：按图纸要求检验；
2.7.3工艺方案的比较分析
以上两个工艺方案的特点是：方案一是先加工以底面为中心的表面，再以此为基准加工三个孔及其他相关孔；而方案二是先加工三个孔，再以孔定位加工底面。

根据后托架作用和两个方案的比较分析，由于ø40m m, ø30.2mm, ø25.5mm这三个孔的轴线平行度要求较高。

因此,选用底面为基准时,加工孔的精度越高越好。

因此，方案二的工序不太合适，我们采用方案一的大致顺序。

经过分析，方案一的加工顺序是先粗加工、精加工一组表面，再粗加工、精加工另外一组平面。

这看上去大致是合理的，但仔细推敲后，发现仍然有不太符合工艺原则，现将改进的工艺过程具体分析如下：
工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；
工序20：钻两个ø13mm的孔，钻两个ø10mm的销孔，锪两个ø20m m的沉头；工工序30：钻孔ø38mm,钻孔ø28mm，钻孔ø23.5mm，锪平孔ø25.5mm端面；
工序40：扩孔ø39.5mm，扩孔ø29.5mm ，扩孔ø29.5mm；
工序50：钻螺纹孔ø5.1mm,钻深孔ø6mm；
工序60：攻螺纹孔M6；
工序70：半精镗ø40mm, ø30mm, ø25mm；
工序80：加工油槽；
工序90：精镗孔ø40mm，ø30.2mm, ø25.5mm；
工序100：去毛刺；
工序110：按图纸要求检验；
2.8确定切削用量及基本公式
工序10：粗、精铣底面：
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm ，台阶高18mm ；
机床：X6132型铣床；
刀具：根据《金属切削手册》表6-4可知：选高速钢圆柱型铣刀
根据《金属切削手册》表6-7可知：选铣刀直径d=100mm
查的铣刀齿数Z=14；
2. 确定铣削深度：
参考《金属切削手册》确定粗加工的铣削深度a p =2.5mm ，精加工的
铣削深度a p =0.5mm ；
3．确定每齿进给量：
参考《机械加工工艺手册》，取粗铣时的每齿进给量f z =0.15(mm/z)，
精铣时的每转进给量f=0.8（mm/z ）；
4. 确定主轴转速：
参考《实用金属切削加工工艺手册》表8-4，取粗铣时的主轴转速为
150r/min ，精铣时的主轴转速为190r/min ；
5.计算铣削速度：
之前已经确定铣刀直径d=100mm 和主轴转速（粗铣刀时为300r/mm ）。

所以，相应的铣削速度分别为：
粗铣时：v=
1000dn ∏=100015010014.3⨯⨯=47.1（m/min ） 精铣时：v=1000dn ∏=1000
19010014.3⨯⨯=60(m/min) 6.校核机床功率（只需粗加工）：
由手册查的功率：
Pm=92.4×105d 14.0a 86.0e
f 72.0z a p ZnK pm ; 取 Z=14，n=150/60=2.5r/s, a e =60, a p =2.5mm,
f z =0.15mm/z 而K pm =K v •K FZ 由手册查得K v =1,K FZ =1,故K pm =1,所
以：
Pm=92.4×105-×10014.0×6086.0×0.1572.0×2.5×14×2.5×1=1.32KW 其所耗功率远小于机床功率，故可用。

7.计算基本工时：
参考《机械加工工艺手册》确定切入和切出的行程长度l 1+l 2=10mm ，
而工件的长度为lm=120mm,因此铣刀的工作行程是l=10+120=130mm 。

所
以基本工时为：
粗铣时：T 基本=
nf l l l 21++=1501415.0130⨯⨯=0.14(m/min) 精铣时：T 基本=nf l l l 21++=150
8.0130⨯=10.8（m/min ） 工序20：钻四个定位孔（2- ø10mm 和2- ø13mm ）；锪两个ø20mm，深2mm 沉头
孔；
工步1：钻两个ø13mm 孔；
1. 加工条件:
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求:钻锥度孔ø10mm ,保证零件图上的精度要求；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：钻头直径13mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.3mm/r
3. 确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度
v c =30m/min;
4. 计算转速：
n=D v 1000∏=13
14.3301000⨯⨯=795.9r/min,按机床实际转速取n=750r/min ； 5. 计算基本时间： T 基本=
nf l l l 21++=3.07504720⨯++=0.14min 工步2：钻两个ø10mm 的孔
1. 加工条件：
加工需求：钻锥度孔ø10mm，保证零件图上的精度要求；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径10mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2mm/r ；
3. 确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6,取切削速度
v c =30m/min ；
4.计算转速:
n=D v ∏1000=10
14.3301000⨯⨯=955.4r/min,按机床实际转速取n=1000r/min ； 5.计算基本时间： T 基本=min 3.02.010********=⨯++=++nf l l l
工步3：锪两个沉头孔ø20mm，深12mm ；
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：锪孔ø20mm；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径20mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.3mm/r ；
3. 确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度
v c =30m/min ；
4. 计算转速:
n=min /47720
14.3301000v 1000r D =⨯⨯=∏,按机床世纪转速取n=500r/min ； 5.计算基本时间： T 基本=
m in 16.03.050005.1112l 21=⨯++=++nf l l 工序30：钻孔到ø28mm，ø23.5mm，锪平ø25.5mm 端面，深2mm ；
工步1：钻孔到ø28mm
1.加工条件：
加工需求：钻孔ø28mm；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径28mm ；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.4mm/r
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度
v c =28m/min ；
4.计算转速: n=min /r
5.31828
14.32810001000=⨯⨯=∏D v ,按机床实际转速取n=320r/min ； 5.计算基本时间： T 基本=
m in 62.04.0320415602l 1=⨯++=++nf l l 工步2：钻孔到ø23.5mm；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：钻孔ø23.5mm；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径23.5mm ；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.4mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度v c =28m/min;
4.计算转速： n=min /
5.3795
.2314.3281000v 1000r D =⨯⨯=∏,按车床实际转速n=380r/min 5.计算基本时间： T 基本=
m in 54.04.03804186021=⨯++=++nf l l l 工步3：锪平ø25.5mm 端面；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：锪平ø25.5mm 端面；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢90度锪钻，锪钻直径25.5mm ；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.4mm/r ；
3.确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6,取切削速度v c =28mm/min
4.计算转速: n=min /7.3495
.2514.3281000v 1000r D =⨯⨯=∏,按车床实际转速取n=350r/min 5.计算基本时间： T=
min 1.04.035005.21221=⨯++=++nf l l l 工序40：扩孔到ø38.7mm，ø29.5mm，ø24.5mm；
工步1：扩孔到ø38.7mm ；
1. 加工条件：
工件材料:HT200,σb =200HBS,铸造；
加工需求：扩孔ø39.5mm；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径38.7mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6,取进给量f=0.5mm/r ；
3. 根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度
v c =26mm/min ；
4. 计算转速： n=min /63.2097
.3814.3261000v 1000r D =⨯⨯=∏按机床实际转速取n=210r/min 5. 计算基本时间： T 基本=
min 63.05.021045.26021=⨯++=++nf l l l 工步2：扩孔到ø29.5mm：
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：扩孔ø29.5mm；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径29.5mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.6mm/r ；3. 确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6,取切削速度v c =32m/min ；
4.计算转速： n=min /r
5.3455
.2914.3321000v 1000=⨯⨯=∏D 按机床实际转速取n=350r/min ； 5.计算基本时间： T 基本=
min 32.06.035045.26021=⨯++=++nf l l l
工步3：扩孔到ø24.5mm：
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：扩孔ø24.5mm；
机床：Z575型钻床；
刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径24.5mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.4r/min ；3. 确定切削速度:
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6,取切削速度v c =28m/min ；
4.计算转速：n=min /r 97.3635
.2414.3281000v 1000=⨯⨯=∏D 按机床实际转速取n=350r/min ； 5.计算基本时间：T 基本=
min 46.04.036045.26021=⨯++=++nf l l l
工序50：钻螺纹孔ø5.2mm，钻深孔ø6mm；
工步1：钻螺纹孔ø5.2mm：
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：钻孔ø5.1mm；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径5.2mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.15mm/r ；
3. 确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度v c = 30m/ min ；
4.计算转速：n=min /r 18612
.514.3301000v 1000=⨯⨯=∏D ，按机床实际转速取n=1600r/min ； 5. 计算基本时间：T 基本=
min 14.015.01600442521=⨯++=++nf l l l 工步2：钻深孔ø6mm：
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：钻孔ø6mm ；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径6mm ；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度v c =38m/min ；
4. 计算转速：n=min /r 98.20166
14.3381000v 1000=⨯⨯=∏D ，按机床实际转速取n=1800r/min ； 5. 计算基本时间：T 基本=
min 29.02.0180045.49521=⨯++=++nf l l l 工序60：攻螺纹孔M6：
1. 加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：攻螺纹孔M6；
机床：Z5125A 型钻床；
刀具：高速钢麻花钻，钻头直径6mm ；
2. 确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2mm/r ；
3. 确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度v c =38m/min ；
4.计算转速：n=min /r 98.20166
14.3381000v 1000=⨯⨯=∏D ，按机床实际转速取n=1800r/min ； 5. 计算基本时间：T 基本=
min 10.02.01800442521=⨯++=++nf l l l 工序70：半精镗到ø39.7mm，ø30mm，ø25.3mm；
工步1：半精镗到ø39.7mm；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：半精镗到ø39.7mm；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.37mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =48m/min ；
4.计算转速： n=min /r 3857
.3914.3481000v 1000=⨯⨯=∏D ，按机床实际转速取n=400r/min ； 5.计算基本时间： T 基本=
min 45.037.0400426021=⨯++=++nf l l l 工步2：半精镗到ø30mm：
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：半精镗到ø30mm ；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13mm/r ；
3. 确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =48m/min ；
4. 计算转速：
n=min /r 6.50930
14.3481000v 1000=⨯⨯=∏D ，按机床实际转速取n=500r/min ；
5. 计算基本时间：
T 基本=min 0.113
.0500426021=⨯++=++nf l l l 工步3：半精镗到ø25.3mm；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：半精镗到ø25.3mm ；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =50m/min ；
4.计算转速： n=min /r 4.6293
.2514.3501000v 1000=⨯⨯=∏D ， 按机床实际转速取n=630r/min ；
5.计算基本时间：
T 基本=min 81.013
.0630426021=⨯++=++nf l l l 工序80：精镗到ø40mm，ø30.2mm，ø25.5mm；
工步1：精镗到ø40mm；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：半精镗到ø40mm ；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.37mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =48m/min ；
4.计算转速：
n=min /r 2.38240
14.3481000v 1000=⨯⨯=∏D ， 按机床实际转速取n=400r/min ；
5.计算基本时间：
T 基本=min 45.037
.0400426021=⨯++=++nf l l l 工步2：精镗到ø30.2mm；
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：精镗到ø30.2mm ；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =48m/min ；
4.计算转速： n=min /r 2.5062
.3014.3481000v 1000=⨯⨯=∏D ， 按机床实际转速取n=500r/min ；
5. 计算基本时间：
T 基本=min 0.113
.0500426021=⨯++=++nf l l l 工步3：精镗到ø25.3mm：
1.加工条件：
工件材料：HT200，σb =200HBS ，铸造；
加工需求：精镗到ø25.5mm ；
机床：T68镗床；
刀具：硬质合金镗刀；
2.确定切削进给量：
根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13mm/r ；
3.确定切削速度：
根据《实用金属切削加工工艺手册》中，取切削速度v c =50m/min ；
4.计算转速： n=min /r
5.6245
.2514.3501000v 1000=⨯⨯=∏D ，
按机床实际转速取n=630r/min；
5.计算基本时间：
T
基本=min
81
.0
13
.0
630
4
2
60
2
1=
⨯
+
+
=
+
+
nf
l
l
l
第三章 夹具设计
3.1定位基准的选择
从夹具零件图中我们了解到，三个孔的轴线与底面的距离有要求，底面已经精加工。

因此，以底面为定位精基准。

3.2定位误差分析
3.2.1定位元件尺寸及公差的确定
夹具的两个定位元件为支撑板和定位心轴，查《夹具设计手册》可知，镗床夹具的误差是工件表面误差的1/2左右。

考虑到实际情况，我们取1/3，故支撑板的平行度要求为0.02，定位心轴的轴线与底面的公差为±0.02mm 。

因此后拖架底面的最大倾斜距离为 0.04mm ，而最小为-0.04mm 。

由此可一起最大转角为： tana 00067.0120
08.0204.0==⨯l ,所以a ≈0.212°即大间隙满足零件的精度要求。

3.2.2计算ø40mm ，ø30.2mm 及ø25.5mm 三孔间的平行度误差
由零件图可知：粗铣平面对孔ø40、ø30.2、ø25.5的中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求，其设计基准为孔的中心线。

为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用V 形块定心自动找到中心线，这种定位在结构上简单易操作。

采用V 形块定心平面定位的方式，保证平面加工的技术要求。

同时，应加一侧面定位支承来限制一个沿Y 轴移动的自由度。

零件ø40mm 孔与回转镗模的内径的最大间隙为△m ax =0.025-0=0.025mm ，回转镗模的孔长为50mm ，则由上述间隙引起的最大倾角为
50
025.0，即为镗孔的最大平行度误差。

因为三孔的平行度公差为100：0.07和100：0.08，显然夹具的50025.0=0.5:100,<0.7:100<0.8:100,因此上述平行度误差是允许的。

3.2.3切削力及夹紧分析计算
刀具材料：V C W r 418（高速钢端面铣刀）
刀具有关几何参数：00015~10=γ 00012~8=∂ 008~5=n α 0025~15=β mm D 63= 8=Z z mm a f /25.0= mm a p 0.2=
由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式：
P z p p C zK B D f a C F 9.01.172.01.1-=
查参考文献[16]《机床夹具设计手册》表1021--得：294=p C
对于灰铸铁：55.0)190(HB K p =
取175=HB ， 即
96.0=p K 所以 )
(69.64096.08606325.00.22949.01.172.01.1N F C =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=- 由参考文献[17]《金属切削刀具》表1-2可得：
垂直切削力 ：)(62.5769.0N F F C CN ==（对称铣削）
背向力：)(38.35255.0N F F C P ==
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。

最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。

即：
F K W K ⋅=
安全系数K 可按下式计算：
6543210K K K K K K K K =
式中：60~K K 为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表121--可得： 25.20.10.13.12.10.12.12.1=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=K
所以
)(55.144125.269.640N F K W C K =⨯=⋅= )(62.129725.272.576N F K W CN K =⨯=⋅=
)(86.79225.238.352N F K W P K =⨯=⋅=
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：
)(210ϕαγϕγ++'=tg tg QL W z
式中参数由参考文献[16]《机床夹具设计手册》可查得：
0='γ 912'= α 0592'=' ϕ
其中：)(60mm L = )(25N Q =
螺旋夹紧力：
)(08.19230N W = 易得：
K W W >0 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可
靠的。

3.2.4误差分析与计算
该夹具以平面定位V 形块定心，V 形块定心元件中心线与平面规定的尺寸公
差为07.037±。

为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

g w j δ≤∆+∆
与机床夹具有关的加工误差j ∆，一般可用下式表示：
M j j j W D A D Z W j •••••∆+∆+∆+∆+∆=∆
由参考文献[16]《机床夹具设计手册》可得：
⑴、平面定位V 形块定心的定位误差 ：
0=∆•W D ⑵、夹紧误差 ：αcos )(min max y y j j -=∆•
其中接触变形位移值：
mm l N c HB k R k n Z HB aZ RaZ y 004.0)62.19)((1=++=∆
mm y j j 0036.0cos =∆=∆•α
⑶、磨损造成的加工误差：M j •∆通常不超过mm 005.0
⑷、夹具相对刀具位置误差：A D •∆取mm 01.0
误差总和：mm mm w j 07.00522.0<=∆+∆
从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

3.2.5夹具设计及操作的简要说明：
就像之前所讲的，在设计夹具时，应考虑提高劳动生产率。

因此，应首先考虑于机动夹紧，而不采用手动夹紧。

但是该零件用机动夹紧过于浪费，从经济上考虑应该用手动夹紧：方便、简单、易于操作。

由于是精加工，镗削余量十分小，镗削力自然就小。

因此，更适合采用手动夹紧。

经过陈老师的耐心指导，以及相关工具书的查阅，本夹具总的感觉还是比较紧凑的。

通过这次的毕业设计，对于之前所学的专业知识又进行了一次巩固与应用。

同时，通过所做的这些让我了解到了一些工艺人员平时所做的工艺工作，学会了查图表，资料，手册等工具。

并且通过实例，对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。

但是在这次的设计过程中依然遇到了许多的问题。

幸而在老师，同学的指导帮助和自己的努力下得以将这些问题一一解决。

对于我个人而言，希望这次的设计能够对今后工作起到一定的帮助。

这次的毕业设计让我意识到，就算是在理论知识方面，我也依旧有很多很多不熟悉、不理解的知识需要我去进一步的探索与学习。

而在实际动手方面我更是欠缺经验与动手能力。

所以在今后工作中，我会更加虚心努力的去学习以充实自己。