喜歡這套資料就充值下載吧。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。下載后都有，請放心下載，文件全都包含在內(nèi)，有疑問咨詢QQ:1064457796
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 Ⅱ 頁 共 Ⅱ 頁
目 錄
1 引言 1
1.1 機械制造加工工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展 1
1.2 CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程 2
2 CA6140車床后托架的加工工藝設計 3
2.1 CA6140車床后托架的結構特點和技術要求 3
2.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理 3
2.2.1 毛坯材料及熱處理 3
2.2.2 毛坯的結構確定 4
2.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題 5
2.3.1 加工方法選擇的原則 5
2.3.2 加工階段的劃分 5
2.3.3 工序的合理組合 6
2.3.4 加工順序的安排 6
2.4 CA6140車床后托架的機械加工工藝過程分析 8
2.4.1 CA6140車床后托架零件圖分析 8
2.4.2 CA6140車床后托架的加工工藝的路線 8
2.5 CA6140車床后托架的工序設計 13
2.5.1 工序基準的選擇 14
2.5.2 工序尺寸的確定 14
2.5.3 加工余量的確定 16
2.5.4 確定各工序的加工設備和工藝裝備 17
2.5.5 確定切削用量及工時定額 18
3 專用夾具設計 28
3.1 銑平面夾具設計 28
3.1.1 研究原始資料 28
3.1.2 定位基準的選擇 28
3.1.3 切削力及夾緊分析計算 28
3.1.4 誤差分析與計算 30
3.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 30
3.2 鉆三杠孔夾具設計 31
3.2.1 研究原始資料 31
3.2.2 定位基準的選擇 31
3.2.3 切削力及夾緊力的計算 31
3.2.4 誤差分析與計算 32
3.2.5 夾具設計及操作的簡要說明 33
3.3 鉆底孔夾具設計 33
3.3.1 研究原始資料 33
3.3.2 定位基準的選擇 34
3.3.3 切削力及夾緊力的計算 34
3.3.4 誤差分析與計算 35
3.3.5 夾具設計及操作的簡要說明 35
結束語 36
致謝 37
參考文獻 38
本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 40 頁 共 38 頁
1 引言
1.1 機械制造加工工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展
從國內(nèi)外機械制造工藝的技術水平來看發(fā)展較迅速，出現(xiàn)了很多新型的加工工藝技術。如制造自動化：
（1） 在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：代替人的體力勞動；代替或輔助人的腦力勞動；制造系統(tǒng)中人、機及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。
（2） 在功能方面，制造自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是制造自動化功能目標體系的一部分。制造自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。
（3） 在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過程。
近年來，機械制造工藝有著飛速的發(fā)展。比如，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程。因為特種加工的微觀物理過程非常復雜，往往涉及電磁場、熱力學、流體力學、電化學等諸多領域，其加工機理的理論研究極其困難,通常很難用簡單的解析式來表達。近年來，雖然各國學者采用各種理論對不同的特種加工技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方 法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應用，但還缺乏系統(tǒng)性[1]。
受其限制，目前特種加工的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化，例如，電火花成形電極的沉入式加工工藝，它在占電火花成形機床總數(shù)95%以上的非數(shù)控電火花成形加工機床和較大尺寸的模具型腔加工中得到廣泛應用。雖然已有學者對其CAD、CAPP和CAM原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系統(tǒng)問世。通常只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成復雜電極的三維型面數(shù)據(jù)。隨著模糊 數(shù)學、神經(jīng)元網(wǎng)絡及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術的成熟發(fā)展，人們開始嘗試利用這一技術 來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經(jīng)濟性等實驗模型，并得到了初步 的成果。因此，通過實驗建模，將典型加工實例和加工經(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特 種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎[2]。
1.2 CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程
為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產(chǎn)的指導性技術文件，學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。要制定CA1640車床加工工藝路線。
(1) 我們必須仔細了解后托架零件結構，認真分析其零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用AutoCAD軟件的能力。
(2) 制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,不僅讓我們更為全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,而且讓我們知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 這對以前學習過的知識的復習,也是以后工作的一個鋪墊。
(3) 在這個設計過程中,我們還必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產(chǎn)率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產(chǎn)率和減輕工韌動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點。
2 CA6140車床后托架的加工工藝設計
機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。
在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結構、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。
對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實可行。因此，必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。
2.1 CA6140車床后托架的結構特點和技術要求
由零件圖2.1可得：CA6140車床后托架是鑄造件，從整體形狀來看類似長方體。根據(jù)要求主要是加工孔和底平面。具體特點和技術要求如下：
(1) 精加工孔mm, mm, mm要求達到的精度等級為。粗糙度為um，且以底平面為基準，要求平行度公差為，主要滿足加工孔的位置精度。
(2) 其他各個孔的加工都要以底平面為定位基準。所以，底平面的形位公差要達到設計要求。
(3) mm、mm粗糙度為mm；mm為錐孔，且粗糙度為um。
(4) 其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。
2.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理
2.2.1 毛坯材料及熱處理
毛坯材料：
灰鑄鐵（HT150），由資料[4]《機械加工工藝手冊》表4-71，可得力學性能：
表2.1 灰鑄鐵（HT150）的性能參數(shù)
牌號
鑄件壁厚
最小抗拉強度
硬度
鑄件硬度范圍
金相組織
HT150
2.5-10
10-20
20-30
30-50
175
145
130
120
H175
150-200
鐵素體+珠光體
灰鑄體一般的工作條件：
(1) 承受中等載荷的零件。
(2) 磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。
毛坯的熱處理：
灰鑄鐵（HT150）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應力集中也大；因此，使石墨片得到細化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶穑瑏硐T鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工。
2.2.2 毛坯的結構確定
毛坯的結構工藝要求：
CA6140車床后托架為鑄造件，對毛坯的結構工藝有一定要求：
(1) 鑄件的壁厚應和合適，均勻，不得有突然變化。
(2) 鑄造圓角要適當，不得有尖角。
(3) 鑄件結構要盡量簡化，并要有和合理的起模斜度，以減少分型面、芯子、并便于起模。
(4) 加強肋的厚度和分布要合理，以免冷卻時鑄件變形或產(chǎn)生裂紋。
(5) 鑄件的選材要合理，應有較好的可鑄性。
毛坯形狀、尺寸確定的要求：
設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到：
(1) 各加工面的幾何形狀應盡量簡單。
(2) 工藝基準以設計基準相一致。
(3) 便于裝夾、加工和檢查。
(4) 結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類、形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖[3～5]。
2.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題
2.3.1 加工方法選擇的原則
(1) 所選加工方法應考慮每種加工方法的經(jīng)濟、精度要求相適應。
(2) 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。
(3) 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。
(4) 加工方法要與生產(chǎn)類型相適應。
(5) 所選加工方法企業(yè)現(xiàn)有設備條件和工人技術水平相適應。
2.3.2 加工階段的劃分
按照加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分為三個加工階段：
(1) 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為，粗糙度為um。
(2) 半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為。表面粗糙度為um。
(3) 精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。
精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為um。
(4) 光整加工階段
對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為,表面粗糙度為um。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
2.3.3 工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：
(1) 工序分散原則
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。
(2) 工序集中原則
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
2.3.4 加工順序的安排
零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則：見下表
表2.2 加工工序安排原則
工序類別
工序
安排原則
機械加工
1. 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準加工提供找正基準。
2. 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準面。
3. 在重要表面加工前應對精基準進行修正。
4. 按“先主后次，先粗后精”的順序。
5. 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應安 排在主要表面加工之后加工。
熱處理
退火與正火
毛坯預備性熱處理，應安排在機械加工之前進行。
時效
為消除殘余應力，對于尺寸大結構復雜的鑄件，需在粗加工前、后各安排時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或則粗加工后安排時效處理；對于精度高的鑄件，在半精加工前、后各安排一次時效處理。
淬火
淬火后工件硬度提高，應安排在精加工階段的磨削加工前進行。
滲碳
滲碳易產(chǎn)生變形，應安排在精加工前。
滲氮
一般安排在工藝過程的后部、該表面的最終加工之前。
輔助工序
中間檢驗
一般安排在粗加工全部結束之后，精加工之前；花費工時較多和重要工序的前后。
特種檢驗
熒光檢驗、磁力探傷主要用于表面質(zhì)量的檢驗，通常安排在精加工階段。熒光如用于檢驗毛坯的裂紋，則安排在加工前。
表面處理
電鍍、涂層、發(fā)藍等表面處理工序一般安排在工序的最后進行。
2.4 CA6140車床后托架的機械加工工藝過程分析
2.4.1 CA6140車床后托架零件圖分析
圖2.1 CA6140車床后托架零件圖
由圖2.1可知：
(1) 該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。
(2) 要求加工mm、 mm、mm的精度等級為，粗糙度um，且要求與底平面的平行度公差為。
(3) 要求精加工底平面粗糙度um，平面度公差為。
(4) 要求加工mm、mm粗糙度為。
(5) mm是錐孔，要求精鉸加工，粗糙度um。
(6) 對于mm孔口進行锪平加工。
(7) 加工螺紋孔。
2.4.2 CA6140車床后托架的加工工藝的路線
擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。在擬定時應充分調(diào)查研究，多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。
采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度以及需留的加工余量。
表2.3 加工表面參考參數(shù)
加工
表面
加工方法
表面
粗糙度Ra
表面光潔度
公差等級
公差
等級
加工
余量
說 明
外
圓
粗 車
半精車
精 車
細 車
粗 磨
精 磨
研 磨
12.5
6.3
1.6
0.8
1.0
0.4
0.1
1～3
4～5
6～7
7～8
6～7
8～9
10～14
IT12～IT11
IT10～IT9
IT8～IT7
IT6～IT5
IT8～IT7
IT6～IT5
IT6～IT5
11～10
10～8
8～7
7～6
7
6
4～5
1～5
0.5～1.60
0.2～0.5
0.1～0.25
0.2～0.85
0.06
0.1～0.03
指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量
內(nèi)
孔
鉆 孔
擴 孔
粗 鏜
半精鏜
精 鏜
細 鏜
粗 鉸
精 鉸
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
6.3
1.6
0.8
0.2
3.2
1.6
1.6
0.2
0.1
1～3
4～5
2～4
5～6
6～7
9～10
5～6
6～7
6～7
9～10
10～14
IT13～IT11
IT10～IT9
IT10～IT9
IT9～IT8
IT8～IT7
IT7～IT6
IT8
IT7
IT8
IT7~IT6
IT7~IT6
10
8
9~8
8
7
6
8～7
7～6
7
6
5～4
0.3～0.5
>1.8
1.0～1.8
0.5～0.8
0.1～0.3
0.1～0.55
0.4～0.2
0.2～0.3
0.2～0.5
0.1～0.2
0.01～0.02
指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2
L/d=2～10時,加工誤差增加1.2～2倍
主要工序的加工工藝路線
(1) 根據(jù)孔mm的技術要求[7]，由資料[7]《公差與配合技術手冊》得：
，；
根據(jù)公式；查資料[6]《互換性與技術測量》表1-8得：
精度等級為。
同理可得：
孔mm精度等級為。
孔mm精度等級為[7]。
由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表2.3可得孔的加工工藝路線為：
鉆——粗鉸——精鉸
(2) 根據(jù)孔mm、mm粗糙度為，查資料[7]《公差與配合技術手冊》得：與有一定的線性關系：
即：
查《公差與配合技術手冊》表，取um
由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表2.3可得孔的加工工藝路線為：
鉆孔——擴孔
(3) 孔mm錐孔粗糙度為um
由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表2.3可得孔的加工工藝路線為：
粗鉸——精鉸
(4) 底平面A粗糙度為um
由上述的技術要求（粗糙度和精度等級），選擇合理、經(jīng)濟的加工方式，查表2.3可得孔的加工工藝路線為：
粗銑——精銑——細銑
CA6140后托架加工工藝路線的確定：
(1) 加工工藝路線方案
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表2.4：
表2.4 加工工藝路線方案
工序號
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序內(nèi)容
定位基準
工序內(nèi)容
定位基準
010
粗刨底平面
側(cè)面和外圓
粗、精銑底平面
側(cè)面和外圓
020
精銑底平粗
側(cè)面和外圓
鉆、擴孔：
底面和側(cè)面
030
細精銑底
側(cè)面和外圓
粗鉸孔：、、
底面和側(cè)面
040
鉆、擴孔：
底面和側(cè)面
粗銑油槽
底面和側(cè)面
050
粗鉸孔：、、
底面和側(cè)面
精鉸孔：、、
底面和側(cè)面
060
精鉸孔：、、
側(cè)面和兩孔
锪鉆孔：
底面和側(cè)面
070
粗銑油槽
底面和側(cè)面
鉆：、
底面和側(cè)面
080
锪鉆孔：
底面和側(cè)面
擴孔
底面和側(cè)面
090
鉆：、
底面和側(cè)面
精鉸錐孔：
底面和側(cè)面
110
擴孔
底面和側(cè)面
锪鉆孔：、
底面和側(cè)面
120
精鉸錐孔：
底面和側(cè)面
去毛刺
130
锪鉆孔：、
底面和側(cè)面
鉆：、
底面和孔
140
鉆：、
底面和孔
攻螺紋
底面和孔
150
攻螺紋
底面和孔
細精銑底平面
側(cè)面和孔
160
倒角去毛刺
倒角去毛刺
170
檢驗
檢驗
(1) 加工工藝路線方案的論證
(a) 方案Ⅱ中的010和150工序在銑床上加工底平面，主要考慮到被加工表面的不連續(xù)，并且加工表面積不是很大，工件受太大的切削力易變形，不能保證平面的平面度公差。方案Ⅰ比方案Ⅱ銑平面生產(chǎn)效率底，采用銑較經(jīng)濟合理。
(b) 方案Ⅱ在012工序中按排倒角去毛刺，這不僅避免劃傷工人的手，而且給以后的定位及裝配得到可靠的保證。
(c) 方案Ⅱ在010工序中先安排銑底平面，主要是因為底平面是以后工序的主要定位面之一，為提高定位精度。
(d) 方案Ⅱ把細精銑底平面A安排在后工序中，是以免劃傷而影響美觀及裝配質(zhì)量。
(e) 方案Ⅱ符合粗精加工分開原則。
由以上分析：方案Ⅱ為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過程如下表：
表2.5 加工工藝路線
工序號
工 種
工作內(nèi)容
說 明
010
鑄
砂型鑄造
鑄件毛坯尺寸：
長：mm 寬：mm高：mm
020
清砂
除去澆冒口，鋒邊及型砂
030
熱處理
退火
石墨化退火，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（有大量的滲碳體出現(xiàn)），以便于切削加工
040
檢驗
檢驗毛坯
050
銑
粗銑、精銑底平面
工件用專用夾具 裝夾；立式銑床
060
鉆
鉆、擴鉆：
mm
工件用專用夾具 裝夾；搖臂鉆床
070
銑
粗銑油槽
080
鉸
粗、精鉸孔：
mm
工件用專用夾具 裝夾；搖臂鉆床
090
鉆
將孔mm、mm、mm鉆到直徑mm
工件用專用夾具 裝夾；搖臂鉆床
110
擴孔鉆
將mm擴孔到要求尺寸
120
锪孔鉆
锪孔mm、mm
mm到要求尺寸
130
鉸
精鉸錐孔mm
140
鉗
去毛刺
150
鉆
鉆孔、mm
160
攻絲
攻螺紋
170
銑
細精銑底平面
工件用專用夾具 裝夾；立式銑床
180
鉗
倒角去毛刺
190
檢驗
210
入庫
清洗，涂防銹油
2.5 CA6140車床后托架的工序設計
工序設計包括工序基準的選擇、工序尺寸的確定、加工余量的確定、機床的選擇、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇和時間定額的確定。
2.5.1 工序基準的選擇
工序是在工序圖上以標定被加工表面位置尺寸和位置精度的基準。所標定的位置尺寸和位置精度分別稱為工序尺寸和工序技術要求，工序尺寸和工序技術要求的內(nèi)容在加工后應進行測量，測量時所用的基準稱為測量基準。通常工序基準和測量基準重合。
工序基準的選擇應注意以下幾點：
(1) 選設計基準為工序基準時，對工序尺寸的檢驗就是對設計尺寸的檢驗，有利于減少檢驗工作量。
(2) 當本工序中位置精度是由夾具保證而不需要進行試切，應使工序基準與設計基準重合。
(3) 對一次安裝下所加工出來的各個表面，各加工面之間的工序尺寸應與設計尺寸一致。
2.5.2 工序尺寸的確定
孔mm、 mm、mm中心軸線間的尺寸鏈的計算：
(1) 尺寸鏈圖（如圖2.2）
圖2.2 尺寸鏈圖
(2) 的基本尺寸
由公式：=得：mm
(3) 環(huán)公差
（2.1）
（2.2）
(4) 中間偏差
（2.3）
(5) 環(huán)極限偏差
（2.4）
(6) 環(huán)極限尺寸
mm
孔mm、 mm、mm的工序尺寸和公差：
(1) 孔 mm,粗糙度要求為,加工路線為：
鉆——粗鉸——精鉸
查表2.3確定各工序的基本余量為：
鉆：mm 擴鉆：mm 粗鉸：mm 精鉸：
各工序的工序尺寸:
精鉸后：由零件圖可知；
粗鉸后：；
擴鉆后：；
鉆后：；
各工序的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定，標注為：
精鏜后：由零件圖可知；
粗鉸后：按級查資料[6]《互換性與技術測量》表；
可得
擴鉆后：按級查資料[6]《互換性與技術測量》表；
可得
鉆后：
(2) 孔,粗糙度要求為
同理：精鉸后:由零件圖可知
粗鉸后：
擴鉆后：
鉆后：
(3) 孔,粗糙度要求為
同理：精鉸后:由零件圖可知
粗鉸后:
擴鉆后:
鉆后：
2.5.3 加工余量的確定
加工余量、工序尺寸及偏差查資料[4]《機械加工工藝手冊》表6-20，并計算列表如下[8]：
表2.6 加工余量、工序尺寸及偏差確定
序號
加工表面
加工
內(nèi)容
加工余量
表面粗糟度
尺寸及偏差
備注
1
底平面
粗銑
精銑
細精銑
2
鉆
擴鉆
粗鉸
精鉸
3
锪孔
深；
深；
深；
4
鉆孔
深
擴孔
5
鉆孔
深
粗鉸錐 孔
精鉸錐 孔
6
鉆 螺
紋 孔
深
攻絲
7
鉆
深
2.5.4 確定各工序的加工設備和工藝裝備
機床的選用:
查資料[3]《機械加工工藝手冊》可得：
立式銑床，主要用于銑加工。
搖臂鉆床，可用于鉆、擴、鉸及攻絲。
刀具的選用:
查資料[3]《機械加工工藝手冊》可得：
高速鋼端面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度?。?
鉆頭：直柄麻花鉆
直柄短麻花鉆
直柄長麻花鉆
鑄鐵群鉆
直柄擴孔鉆
錐柄擴孔鉆
锪鉆：帶導柱直柄平底锪鉆
鉸刀：硬質(zhì)合金錐柄機用鉸刀
錐鉸刀：公制/莫氏4號錐直柄鉸刀，刀具材料：
其他設備的選用:
夾具：夾具采用專用的銑、鉆夾具。
量具選用：錐柄雙頭塞規(guī)，多用游標卡尺。
輔助設備：銼刀、鉗子等。
2.5.5 確定切削用量及工時定額
銑底平面A的切削用量及工時定額
(1) 粗銑 由資料[3]《機械加工工藝手冊》表2.4-73得：取，，；由銑刀直徑，銑刀齒數(shù) ；則：
主軸轉(zhuǎn)速，則取 （2.5）
實際銑削速度 （2.6）
（2.7）
銑刀切入時取： （2.8）
銑刀切出時?。?
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
根據(jù)資料[2]《機械制造工藝學》表可得：
（2.9）
(2) 精銑 由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，， ；由式1.5得，主軸轉(zhuǎn)速 ，則取
由式2.6得：實際銑削速度
由式2.7得：
同理：由式2.9得：
(3) 細精銑 由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，，；由式1.5得：主軸轉(zhuǎn)速，則取
由式2.6得：實際銑削速度
由式2.7得：
同理：由式2.9得
鉆、擴、鉸、锪孔加工的切削用量及工時定額
(1) 鉆、擴、鉸孔、、的切削用量及工時定額
鉆孔加工：
鉆孔：由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，；由式2.5得：
機床主軸轉(zhuǎn)速，取
由式2.6得：實際切削速度
被切削層長度：
刀具切入長度： （2.10）
刀具切出長度： 取
根據(jù)資料[2]《機械制造工藝學》表可得：
（2.11）
同理：鉆孔
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
，，
根據(jù)式2.11可得：
同理：鉆孔mm
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
，，
根據(jù)式2.11可得：
擴孔加工:
擴孔：由資料[3]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
由式2.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式2.11可得：
同理：擴孔mm
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取，，；
由式2.5得:，取
由式2.6得:
，，
根據(jù)式2.11可得：
同理：擴孔mm
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，；
由式2.5得:，取
由式2.6得:
，，
根據(jù)式2.11可得：
鉸孔加工:
鉸孔：由資料[3]《機械加工藝手冊》表得：；
由式2.5得:，取
由式2.6得:
，
鉸圓柱孔時，由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式2.11可得：
同理：鉸孔mm
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
，
鉸圓柱孔時，由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式2.11可得：
同理：鉸孔
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
，
鉸圓柱孔時，由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：
根據(jù)式2.11可得：
(2) 加工孔、、、、的切削用量及工時定額
將、、、鉆到直徑
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表查得：進給量,切削速度，切削深度；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
被切削層長度：
由式2.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式2.11可得：
擴孔：
擴孔由資料[3]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取， ，切削深度；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
被切削層長度：
由式2.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式2.11可得：
鉸錐孔：
鉸錐孔由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：，，切削深度；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
，取， （2.12）
根據(jù)式2.11可得：
锪孔（、、）：
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度；則
孔：，，；取，
；則由式2.11得：
孔：，，；取，
；則由式2.11得：
孔：，，；取，
；則由式2.11得：
锪孔加工總的基本時間：
鉆：
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，切削深度；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
被切削層長度：
由式2.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式2.11可得：
(3) 加工螺紋孔的切削用量及工時定額
鉆螺紋孔：
由資料[3]《機械加工工藝手冊》表得：進給量,切削速度，切削深度；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
被切削層長度：
由式2.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式2.11可得：
攻絲：
根據(jù)查表：螺距，，；
由式2.5得：，取
由式2.6得：
根據(jù)式2.11可得：
由以上計算可得總的基本時間：
技術時間定額除了基本時間以外，還包括輔助時間、服務時間、休息及自然需要時間、準備終結時間所組成。
(1) 輔助時間
輔助時間主要包括卸載工件，開停機床，改變切削用量和測量工件等所用的時間。
(2) 服務時間
(3) 休息及自然需要時間
(4) 準備終結時間
將上述所列的各項時間組合起來，可得到各種定額時間：
工序時間：
單件時間:
單件計算時間：
其中：N——零件批量（件）
3 專用夾具設計
機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，在整個加工構成中，夾具不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設計合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。各種專用夾具的設計質(zhì)量，將直接影響被加工零件的精度要求，在機械加工工藝過程中起到重要的作用。
在設計的過程當中，應深入生產(chǎn)實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進技術，制定出合理的設計方案，在進行具體設計。
3.1 銑平面夾具設計
3.1.1 研究原始資料
利用本夾具主要用來粗銑底平面，該底平面對孔、、的中心線要滿足尺寸要求以及平行度要求。在粗銑此底平面時，其他都是未加工表面。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.1.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：粗銑平面對孔、、的中心線和軸線有尺寸要求及平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用V形塊定心自動找到中心線，這種定位在結構上簡單易操作。
采用V形塊定心平面定位的方式，保證平面加工的技術要求。同時，應加一側(cè)面定位支承來限制一個沿軸移動的自由度。
3.1.3 切削力及夾緊分析計算
刀具材料：（高速鋼端面銑刀）
刀具有關幾何參數(shù)：
由資料[10]《機床夾具設計手冊》表1-2-9得銑削切削力的計算公式[10]：
（3.1）
查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
對于灰鑄鐵： 取 ， 即
由式3.1得：
由資料[9]《金屬切削刀具》表1-2可得：
垂直切削力 ：（對稱銑削） （3.2）
背向力： （3.3）
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
（3.4）
安全系數(shù)K可按下式計算：
（3.5）
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見資料[10]《機床夾具設計手冊》表可得：
由式3.4得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：
（3.6）
式中參數(shù)由資料[10]《機床夾具設計手冊》可查得：
其中：
由式3.6得：螺旋夾緊力
易得：
經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
3.1.4 誤差分析與計算
該夾具以平面定位V形塊定心，V形塊定心元件中心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
（3.7）
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
（3.8）
由資料[10]《機床夾具設計手冊》可得：
(1) 平面定位V形塊定心的定位誤差：
(2) 夾緊誤差： （3.9）
其中接觸變形位移值：
（3.10）
由式3.9得：
(3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過
(4) 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求[10]。
3.1.5 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，支承釘和V形塊采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整。
3.2 鉆三杠孔夾具設計
3.2.1 研究原始資料
利用本夾具主要用來鉆、鉸加工孔、、。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔軸線對底平面的平行度公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：孔、、的軸線與底平面有平行度公差要求，在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）來滿足平行度公差要求。
孔、、的軸線間有位置公差，選擇左端面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線間的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側(cè)面來限制六個自由度。
3.2.3 切削力及夾緊力的計算
由資料[10]《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力公式： （3.11）
式中
查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
即由式3.11得：
切削扭矩公式： （3.12）
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值[8,9]。
由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
（3.13）
取，， 即：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按式3.6計算：
式中參數(shù)由資料[10]《機床夾具設計手冊》可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖3.1如下：
圖3.1 受力簡圖
由資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：原動力計算公式
（3.13）
即：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構工作是可靠的[17-18]。
3.2.4 誤差分析與計算
該夾具以底平面、側(cè)面和蓋板平面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差[11]。
孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由資料[6]《互換性與技術測量》表可知：
?。ㄖ械燃墸┘矗撼叽缙顬?
由資料[10]《機床夾具設計手冊》可得：
(1) 定位誤差（兩個垂直平面定位）：
(2) 夾緊誤差： 其中接觸變形位移值： （3.15）
(3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過
(4) 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.2.5 夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的三杠孔。工件以底平面、側(cè)面和蓋板平面為定位基準，在支承釘和止推板上實現(xiàn)完全定位。為工件裝夾可靠，采用了輔助支承。
如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用[12]。
3.3 鉆底孔夾具設計
3.3.1 研究原始資料
利用本夾具主要用來鉆加工孔、、。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足孔的位置公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.3.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準（設計基準）。選擇左端面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔的位置公差要求。工件定位用底平面和兩個側(cè)面來限制六個自由度。
3.3.3 切削力及夾緊力的計算
由資料[10]《機床夾具設計手冊》查表可得：
切削力由式3.11得：
式中
查資料[10]《機床夾具設計手冊》表得：
即：
切削扭矩由式3.12得：
即：
實際所需夾緊力：由式3.13得：
取，，
即：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力由式3.6得：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件。受力簡圖3.2如下：
圖3.2 受力簡圖
由表得：原動力計算由式3.14得，
即：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
3.3.4 誤差分析與計算
該夾具以底面、側(cè)面和頂面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
孔與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由資料[6]《互換性與技術測量》表可知：
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、
由資料[10]《機床夾具設計手冊》可得：
(1) 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
(2) 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：
(3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過
(4) 夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求[13～16]。
3.3.5 夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在搖臂鉆床上加工后托架的底孔、錐孔。工件以底平面、側(cè)面和頂端為定位基準，在支承釘和支承板上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構夾緊工件。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。
結束語
關于CA6140車床后托架的加工工藝及夾具設計，經(jīng)過4個月的努力，已經(jīng)基本完成，現(xiàn)總結如下：
（1） 通過本次的畢業(yè)設計，使我能夠?qū)镜闹R做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、銑鉆夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。
（2） 掌握了一般的設計思路和設計的切入點，對機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計有了個全面的認識，培養(yǎng)了正確的設計思路和分析解決問題的能力，同時提升了運用知識和實際動手的能力。
（3） 進一步規(guī)范了制圖要求，學會運用標準、規(guī)范、手冊和查閱相關資料本
領。
（4） 我國機械行業(yè)還有很大的發(fā)展空間，需要我們的不斷努力。
由于本人水平有限，文中肯定存在很多不妥和錯誤之處。請各位老師給予指正和教導。
致 謝
本畢業(yè)設計是在指導老師張少文的指導下完成的，衷心感謝張老師的悉心指導以及在生活上給予的關心和幫助。張老師以淵博的學識、高度的責任感使我不僅在學術上受益匪淺，而且言傳身教，以其高尚的人格教導了我做人的道理。在此畢業(yè)設計完成之際，瑾向張老師表示最衷心的感謝！
同時，我深深感謝我們機械工程系的領導和老師，我在思維方法、學習態(tài)度和工作作風方面得到的進步都受益于您們的指導和影響；對我能順利完成畢業(yè)設計給予了很大的幫助。
在課題的研究和設計過程中，得到了同學的無私幫助，在此對他們表示衷心的感謝。
最后感謝學院這么多年來對我的大力栽培。
參 考 文 獻
[1] 于駿一．典型零件制造工藝[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1989.
[2] 王季琨,沈中偉,劉錫珍．機械制造工藝學[M]．天津：天津大學出版社，2004.
[3] 孟少龍．機械加工工藝手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1991.
[4] 李洪．機械加工工藝手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1990.
[5] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組．金屬機械加工工藝人員手冊[M]．上海：上?？茖W技術出版社，1997.
[6] 莫雨松,李碩根等．互換性與技術測量[M]．北京：中國計量出版社，1988.
[7] 方昆凡．公差與配合技術手冊[M]．北京：北京出版社，1984.
[8] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．北京：中國標準出版社，1994.
[9] 上海金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海：上海科學技術出版社，1984.
[10] 東北重型機械學院,洛陽農(nóng)業(yè)機械學院,長春汽車廠工人大學．機床夾具設計手冊[M]．上海：上海科學技術出版社，1980.
[11] 余光國,馬俊,張興發(fā)．機床夾具設計[M]．重慶：重慶大學出版社，1995.
[12] 東北重型機械學院等．機床夾具設計手冊[M]．上海：上海科學技術出版社，1979.
[13] 劉文劍,曹天河,趙維．夾具工程師手冊[M]．哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987.
[14] 貴州工學院機械制造工藝教研室．機床夾具結構圖冊[M]．貴陽：貴州人民出版社，1983.
[15] 孫已德．機床夾具圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1984.
[16] 成大先．機械設計手冊單行本連接與緊固[M]．北京，化學工業(yè)出版社，2004.
[17] John L.Feirer. Machine Tool Metal working [M].New York: Springer Press, 1973.
[18] Peter.Hydraulic control System-Design [M]. New York: Springer Press, 1981.