课程设计CA6140车床后托架加工工艺和夹具设计

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1、目 录摘 要 1 CA6140车床后托架的加工工艺设计31.1 CA6140车床后托架的结构特点和技术要求31.2 CA6140车床后托架的材料、毛坯和热处理31.2.1 毛坯材料及热处理31.2.2 毛坯的结构确定41.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题41.3.1 加工方法选择的原则41.3.2 加工阶段的划分41.3.3 工序的合理组合51.3.4 加工顺序的安排51.4 CA6140车床后托架的机械加工工艺过程分析51.4.1 CA6140车床后托架零件图分析51.4.2 CA6140车床后托架的加工工艺的路线71.5 CA6140车床后托架的工序设计121.5.1 工序基准的选择12

2、1.5.2 工序尺寸的确定121.5.3 加工余量的确定141.5.4 确定各工序的加工设备和工艺装备151.5.5 确定切削用量及工时定额162 专用夹具设计262.1 铣平面夹具设计262.1.1 研究原始质料262.1.2 定位基准的选择26 切削力及夹紧分析计算262.1.4 误差分析与计算272.1.5 夹具设计及操作的简要说明282.2 钻三杠孔夹具设计282.2.1 研究原始质料282.2.2 定位基准的选择292.2.3 切削力及夹紧力的计算292.2.4 误差分析与计算302.2.5 夹具设计及操作的简要说明312.3 钻底孔夹具设计312.3.1 研究原始质料312.3.2

3、 定位基准的选择312.3.3 切削力及夹紧力的计算312.3.4 误差分析与计算322.3.5 夹具设计及操作的简要说明33结 论34参考文献351 CA6140车床后托架的加工工艺设计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，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此

4、，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。1.1 CA6140车床后托架的结构特点和技术要求由零件图1-1可得：CA6140车床后托架是铸造件，从整体形状来看类似长方体。根据要求主要是加工孔和底平面。具体特点和技术要求如下： 精加工孔, , 要求达到的精度等级为。粗糙度为，且以底平面

5、为基准，要求平行度公差为，主要满足加工孔的位置精度。 其他各个孔的加工都要以底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。 、粗糙度为；为锥孔，且粗糙度为。 其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。1.2 CA6140车床后托架的材料、毛坯和热处理 毛坯材料及热处理毛坯材料灰铸铁（HT150），由资料2机械加工工艺手册表4-71，可得力学性能：表1.1灰铸铁（HT150）的性能参数牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度铸件硬度范围金相组织HT1502.5-1010-2020-3030-50175145130120H175150-200铁素体+珠光体灰铸体一般的工作条件： 承受中等载荷的零件。

6、磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa。毛坯的热处理灰铸铁（HT150）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。 毛坯的结构确定毛坯的结构工艺要求CA6140车床后托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，不得有尖角。 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。 加强肋的厚度和分

7、布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。1.3 工艺过

8、程设计中应考虑的主要问题 加工方法选择的原则 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要与生产类型相适应。 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 加工阶段的划分按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，

9、以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为，粗糙度为。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。 光整加工阶段对某

10、些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为,表面粗糙度为。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管

11、理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：见下表表1.2 加工工序安排

12、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要求的次要表面应安排在主要表面加工之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则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

13、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1.4 CA6140车床后托架的机械加工工艺过程分析1.4.1 CA6140车床后托架零件图分析图1.1 CA6140车床后托架零件图由图1-1可知：该零件为铸件，材料为灰铸铁，重量为。要求加工、 、的精度等级为，粗糙度，且要求与底平面的平行度公差为。要求精

14、加工底平面粗糙度，平面度公差为。要求加工、粗糙度为。是锥孔，要求精铰加工，粗糙度。对于孔口进行锪平加工。加工螺纹孔。1.4.2 CA6140车床后托架的加工工艺的路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究，多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 表1.3 (参考参数)加工表面 加工方法表面粗糙度Ra表面光洁度公差等级公差等级加工余量说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨12.56.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT

15、7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50

16、.80.10.30.10.550.40.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/d2L/d=210时,加工误差增加1.22倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣细刨,细铣粗 磨半精磨精 磨研 磨12.56.30.81.60.80.80.11346786779791014IT14IT11IT10IT9IT6IT9IT7IT6IT7IT6IT511910986867575520.92.30.20.30.160.050.030.030.010.03指平面最大尺寸500以下的铸件的平面余量主要工序的加工工艺路线 根据孔的技术要求，由资料7公差与配合技术手册得：

17、，；根据公式；查资料6互换性与技术测量表1-8得：精度等级为。同理可得：孔精度等级为。孔精度等级为。由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：钻粗铰精铰 根据孔、粗糙度为，查资料7公差与配合技术手册得：与有一定的线性关系：即：查公差与配合技术手册表，取由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：钻孔扩孔 孔锥孔粗糙度为由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：粗铰精铰 底平面A粗糙度为由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理

18、、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为：粗铣精铣细铣CA6140后托架加工工艺路线的确定 加工工艺路线方案在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表：表1.4 加工工艺路线方案工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗刨底平面侧面和外圆粗、精铣底平面侧面和外圆020精铣底平粗侧面和外圆钻、扩孔：、底面和侧面030细精铣底平 侧面和外圆粗铰孔：、底面和侧面040钻、扩孔：、 底面和侧面粗铣油槽底面和侧面050粗铰孔：、 底面和侧面精铰孔：、底面和

19、侧面060精铰孔：、 侧面和两孔锪钻孔：底面和侧面070粗铣油槽底面和侧面钻：、底面和侧面080锪钻孔：底面和侧面扩孔底面和侧面090钻：、底面和侧面精铰锥孔：底面和侧面110扩孔底面和侧面锪钻孔：、底面和侧面120精铰锥孔：底面和侧面去毛刺130锪钻孔：、底面和侧面钻：、底面和孔140钻：、底面和孔攻螺纹底面和孔150攻螺纹底面和孔细精铣底平面侧面和孔160倒角去毛刺倒角去毛刺170检验检验 加工工艺路线方案的论证a.方案中的010和150工序在铣床上加工底平面，主要考虑到被加工表面的不连续，并且加工表面积不是很大，工件受太大的切削力易变形，不能保证平面的平面度公差。方案比方案铣平面生产效率

20、底，采用铣较经济合理。b.方案在012工序中按排倒角去毛刺，这不仅避免划伤工人的手，而且给以后的定位及装配得到可靠的保证。c.方案在010工序中先安排铣底平面，主要是因为底平面是以后工序的主要定位面之一，为提高定位精度。d.方案把细精铣底平面A安排在后工序中，是以免划伤而影响美观及装配质量。e.方案符合粗精加工分开原则。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表：表1.5 加工工艺路线工序号工 种工作内容说 明010铸砂型铸造铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高： 020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有

21、大量的渗碳体出现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床060钻钻、扩钻：工件用专用夹具装夹；摇臂钻床070铣粗铣油槽080铰粗、精铰孔：工件用专用夹具装夹；摇臂钻床090钻将孔、钻到直径工件用专用夹具装夹；摇臂钻床110扩孔钻将扩孔到要求尺寸120锪孔钻锪孔、到要求尺寸130铰精铰锥孔140钳去毛刺150钻钻孔、160攻丝攻螺纹170铣细精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床180钳倒角去毛刺190检验210入库清洗，涂防锈油1.5 CA6140车床后托架的工序设计工序设计包括工序基准的选择、工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备

22、的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。1.5.1 工序基准的选择工序是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。工序基准的选择应注意以下几点： 选设计基准为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切，应使工序基准与设计基准重合。 对一次安装下所加工出来的各个表面，各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。1.5.2 工序尺寸的确定孔、 、中心轴线

23、间的尺寸链的计算 尺寸链图（如图1.2） 图1.2尺寸链图 的基本尺寸由公式：=得： 环公差 式（1.1） 式（1.2） 中间偏差 式（1.3） 环极限偏差 式（1.4） 环极限尺寸 孔、 、的工序尺寸和公差 孔 ,粗糙度要求为,加工路线为: 钻粗铰精铰查表1.3确定各工序的基本余量为:钻: 扩钻: 粗铰: 精铰: 各工序的工序尺寸:精铰后:由零件图可知；粗铰后:；扩钻后:；钻后：；各工序的公差按加工方法的经济精度确定，标注为：精镗后:由零件图可知；粗铰后:按级查资料6互换性与技术测量表；可得扩钻后:按级查资料6互换性与技术测量表；可得钻后： 孔,粗糙度要求为同理：精铰后:由零件图可知粗铰后:

24、 扩钻后: 钻后： 孔,粗糙度要求为同理：精铰后:由零件图可知粗铰后: 扩钻后: 钻后：1.5.3 加工余量的确定加工余量、工序尺寸及偏差查资料2机械加工工艺手册表6-20，并计算列表如下：表1.6 加工余量、工序尺寸及偏差确定序号加工表面加工内容加工余量表面粗糟度尺寸及偏差备注1底平面粗铣精铣细精铣2钻扩钻粗铰精铰3 锪孔深；深；深；4钻孔深扩孔5钻孔深粗铰锥孔精铰锥孔6钻螺纹孔深攻丝7钻深1.5.4 确定各工序的加工设备和工艺装备机床的选用查资料1机械加工工艺手册可得：立式铣床，主要用于铣加工。 摇臂钻床，可用于钻、扩、铰及攻丝。刀具的选用 查资料1机械加工工艺手册可得：高速钢端面铣刀，铣

25、刀材料：，刀具的角度取： 钻头：直柄麻花钻 直柄短麻花钻 直柄长麻花钻 铸铁群钻 直柄扩孔钻 锥柄扩孔钻 锪钻：带导柱直柄平底锪钻 铰刀：硬质合金锥柄机用铰刀 锥铰刀：公制/莫氏4号锥直柄铰刀，刀具材料：其他设备的选用 夹具：夹具采用专用的铣、钻夹具 量具选用：锥柄双头塞规，多用游标卡尺 辅助设备：锉刀、钳子等1.5.5 确定切削用量及工时定额铣底平面A的切削用量及工时定额 粗铣 由资料1机械加工工艺手册表2.4-73得：取，；由铣刀直径，铣刀齿数 ；则：主轴转速 ，则取 式（1.5）实际铣削速度 式（1.6） 式（1.7）铣刀切入时取： 式（1.8）铣刀切出时取：被切削层长度：由毛坯尺寸可知

26、根据资料5机械制造工艺学表可得： 式（1.9） 精铣 由资料1机械加工工艺手册表得：， ；由式1.5得，主轴转速 ，则取由式1.6得，实际铣削速度由式1.7得，同理：由式1.9得 细精铣 由资料1机械加工工艺手册表得：， ；由式1.5，主轴转速 ，则取由式1.6得，实际铣削速度由式1.7得， 同理：由式1.9得 钻、扩、铰、锪孔加工的切削用量及工时定额 钻、扩、铰孔、的切削用量及工时定额钻孔加工钻孔：由资料1机械加工工艺手册表得：进给量,切削速度，；由式1.5得，机床主轴转速，取由式1.6得，实际切削速度 被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.10）刀具切出长度： 取 根据资料5机械制造工艺学

27、表可得 式（1.11）同理：钻孔由资料1机械加工工艺手册表得： ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得 同理：钻孔由资料1机械加工工艺手册表得：，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得 扩孔加工扩孔：由资料1机械加工工艺手册表2.4-52，取， ，切削深度，；由式1.5得，取由式1.6得， 由式1.10得，刀具切出长度： 取根据式1.11可得：同理：扩孔由资料1机械加工工艺手册表2.4-52，取， ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：同理：扩孔由资料1机械加工工艺手册表2.4-52，取， ，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：铰孔加工

28、铰孔：由资料1机械加工工艺手册表得：； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料1机械加工工艺手册表得：根据式1.11可得：同理：铰孔由资料1机械加工工艺手册表得：，； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料1机械加工工艺手册表得：根据式1.11可得：同理：铰孔由资料1机械加工工艺手册表得：，； 由式1.5得，取由式1.6得， ，铰圆柱孔时，由资料1机械加工工艺手册表得：根据式1.11可得： 加工孔、的切削用量及工时定额将、钻到直径由资料1机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度：

29、取 根据式1.11可得： 扩孔扩孔由资料1机械加工工艺手册表2.4-52，取， ，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取根据式1.11可得： 铰锥孔铰锥孔由资料1机械加工工艺手册表得：，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得，取， 式（1.12）根据式1.11可得：锪孔（、）由资料1机械加工工艺手册表得：进给量,切削速度；则孔：，；取，；则由式1.11得，孔：，；取，；则由式1.11得，孔：，；取，；则由式1.11得，锪孔加工总的基本时间 ：钻由资料1机械加工工艺手册表得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得， 被切削层长

30、度：由式1.10得：刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 加工螺纹孔的切削用量及工时定额钻螺纹孔由资料1机械加工工艺手册表得：进给量,切削速度，切削深度；由式1.5得，取由式1.6得，被切削层长度：由式1.10得：刀具切出长度： 取根据式1.11可得：攻丝根据查表：螺距，；由式1.5得，取由式1.6得，根据式1.11可得：由以上计算可得总的基本时间 技术时间定额除了基本时间以外，还包括辅助时间、服务时间、休息及自然需要时间、准备终结时间所组成。 辅助时间辅助时间主要包括卸载工件，开停机床，改变切削用量和测量工件等所用的时间。 服务时间 休息及自然需要时间 准备终结时间将上述所列的各项时间组

31、合起来，可得到各种定额时间：工序时间：单件时间: 单件计算时间：其中：N零件批量（件）2 专用夹具设计机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理的夹具，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量，将直接影响被加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起到重要的作用。在设计的过程当中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，在进行具体设计。2.1 铣平面夹具设计2.1.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗铣底平面，该底平面对孔、的中心线要满足尺寸要求以及平行度要求。在粗铣

32、此底平面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.1.2 定位基准的选择由零件图可知：粗铣平面对孔、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轴移动的自由度。2.1.3 切削力及夹紧分析计算刀具材料：（高速钢端面铣刀） 刀具有关几何参数： 由资料10机床夹具设计手册表1-2-9得，铣削切削力的计算公式： 式（2.1）查资

33、料10机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： 取 ， 即由式2.1得，由资料9金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） 式（2.2）背向力： 式（2.3）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： 式（2.4）安全系数K可按下式计算： 式（2.5）式中：为各种因素的安全系数，见资料10机床夹具设计手册表可得： 由式2.4得 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：

34、 式（2.6）式中参数由资料10机床夹具设计手册可查得： 其中： 由式2.6得，螺旋夹紧力： 易得：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。2.1.4 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。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。 式（2.7）与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 式（2.8）由资料10机床夹具设计手册可得：平面定位V形块定心的定位误差 ：夹紧误差 ： 式（2.9）其中接触变形位移值： 式（2.10）由式2.9得，磨损造成的加工误差：通常不超过夹具相对刀

35、具位置误差：取误差总和：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。2.1.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，支承钉和V形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。2.2 钻三杠孔夹具设计2.2.1 研究原始质料利用本

36、夹具主要用来钻、铰加工孔、。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2.2 定位基准的选择由零件图可知：孔、的轴线与底平面有平行度公差要求，在对孔进行加工前，底平面进行了粗铣加工。因此，选底平面为定位精基准（设计基准）来满足平行度公差要求。孔、的轴线间有位置公差，选择左端面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线间的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。2.2.3 切削力及夹紧力的计算由资料10机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.11）式中 查资料

37、10机床夹具设计手册表得： 即由式2.11得：切削扭矩公式 ： 式（2.12）即：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。 由资料10机床夹具设计手册表得： 式（2.13） 取， 即：螺旋夹紧时产生的夹紧力按式2.6计算：式中参数由资料10机床夹具设计手册可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件。受力简图如下： 图2.1 受力简图由资料10机床夹具设计手册表得：原动力计算公式 式（2.14）即： 由上述计算易得： 因此采用该夹

38、紧机构工作是可靠的。2.2.4 误差分析与计算该夹具以底平面、侧面和盖板平面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。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。孔轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料6互换性与技术测量表可知：取（中等级）即 ：尺寸偏差为由资料10机床夹具设计手册可得： 定位误差（两个垂直平面定位）： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 式（2.15） 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。2.2.5 夹

39、具设计及操作的简要说明本夹具用于在摇臂钻床上加工后托架的三杠孔。工件以底平面、侧面和盖板平面为定位基准，在支承钉和止推板上实现完全定位。为工件装夹可靠，采用了辅助支承。如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。2.3 钻底孔夹具设计2.3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来钻加工孔、。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔的位置公差要求。为了保证技术要求，最关键

40、是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.3.2 定位基准的选择由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗铣加工。因此，选底平面为定位精基准（设计基准）。选择左端面为定位基准来设计钻模，从而满足孔的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。2.3.3 切削力及夹紧力的计算由资料10机床夹具设计手册查表可得：切削力由式2.11得： 式中 查资料10机床夹具设计手册表得： 即：切削扭矩由式2.12得： 即：实际所需夹紧力：由式2.13得： 取，即：螺旋夹紧时产生的夹紧力由式2.6得：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件。受力简图如下：图2.

41、2 受力简图由表得：原动力计算由式 2.14得，即： 由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2.3.4 误差分析与计算该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。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。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料6互换性与技术测量表可知：取（中等级）即 ：尺寸偏差为、由资料10机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误

42、差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和：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。2.3.5 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在摇臂钻床上加工后托架的底孔、锥孔。工件以底平面、侧面和顶端为定位基准，在支承钉和支承板上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。结 论通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。参考文献1 孟少龙

43、机械加工工艺手册第1卷M北京：机械工业出版社，19912 李洪机械加工工艺手册M北京：机械工业出版社，19903金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册M上海：上海科学技术出版社，19974 于骏一典型零件制造工艺M北京：机械工业出版社，19895 王季琨、沈中伟、刘锡珍机械制造工艺学M天津：天津大学出版社，20046 莫雨松、李硕根等互换性与技术测量M中国计量出版社，19887 方昆凡公差与配合技术手册M北京：北京出版社，19848 马贤智机械加工余量与公差手册M北京：中国标准出版社，19949 上海金属切削技术协会金属切削手册M上海：上海科学技术出版社，198410 东北重型机械学院、洛阳农业机械学院、长春汽车厂工人大学机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，198011 余光国、马俊、张兴发机床夹具设计M重庆：重庆大学出版社，199512 东北重型机械学院等机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，1979。13 刘文剑、曹天河、赵维夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，198714 贵州工学院机械制造工艺教研室机床夹具结构图册M贵阳：贵州人民出版社，198315 孙已德机床夹具图册M北京：机械工业出版社，198416 成大先机械设计手册单行本连接与紧固M北京，化学工业出版社，2004