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沈陽理工大學應用技術學院課程設計任務書
班級： 081015 姓名：王芹 學號：01
課程名稱: 機械制造裝備設計
題 目：CA6140車床后托架三杠孔加工夾具設計
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
主要內(nèi)容及要求：
1、根據(jù)所給的零件草圖，畫出零件工作圖。
2、完成工件的專用夾具總裝配工作圖。
3、完成專用夾具部分零件工作圖。
4、編寫設計計算說明書。
5、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1張；設計計算說明書15頁。
主要參考資料：夾具設計手冊、夾具設計圖冊、機械零件設計手冊。
進度安排： 1、1-2天完成工件工作圖繪制及夾具設計方案。
2、3-6天完成夾具總裝配圖設計。
3、7-10天完成專用夾具部分零件圖及設計計算說明書編寫。
課程設計指導教師： 張 福 2010 年 6 月 20 日
教研室主任： 趙艷紅 2010 年 6 月 20 日
《機械制造裝備設計》課程設計計劃書
一、課程設計目的
1、本課程設計是《機械制造裝備設計》課程的延續(xù)，通過設計實踐，進一步掌握機械制造裝備設計的一般方法。
2、培養(yǎng)學生綜合運用機械制圖、機械設計基礎、金屬材料及熱處理、機械制造結構工藝等相關知識，培養(yǎng)工程設計的能力。
3、培養(yǎng)學生使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。
4、提高學生技術總結及編制技術文件的能力。
5、為畢業(yè)設計打下良好的基礎。
二、課程設計題目
CA6140車床后托架三杠孔加工的夾具設計
三、課程設計的內(nèi)容與基本要求
（一）內(nèi)容
1、完成車床后托架工件的三杠孔專用夾具總裝配圖。
2、完成加工三杠孔專用夾具部分零件工作圖。
3、編寫設計計算說明書。
4、總工作量要求：總圖量為：0#圖紙1張；設計計算說明書15頁。
（二）基本要求
1、課程設計必須獨立的進行，每人必須完成總工作量要求。
2、根據(jù)設計題目，完成規(guī)定的設計內(nèi)容和工作量要求。
3、正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準規(guī)定。
4、設計計算說明書力求用工程術語，簡明扼要，計算合理、準確，表達清晰，文字通順簡練，字跡工整。
四、進度安排
1、1-2天完成零件工作圖繪制及夾具設計方案。
2、3-6天完成夾具總裝配圖設計。
3、7-10天完成專用夾具部分零件圖及設計計算說明書。
課程設計指導教師：張 福 2010 年 6 月 20日
教研室主任： 趙艷紅 2010 年 6 月 20 日
沈陽理工大學應用技術學院機械制造裝備課程設計說明書
摘 要
機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段。本課題研究CA6140車床后托架加工工藝規(guī)程。首先通過對零件圖的分析，了解工件的結構形式，明確了具體的技術要求，從而對工件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。
機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，在整個機械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。
本課題在設計的過程當中，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。
關鍵詞 產(chǎn)品設計，后托架，加工工藝，夾具
目 錄
前言 .....................................................................................................................................3Ⅰ
1 CA6140車床后托架的加工工藝設計..........................................................................4
1.1 CA6140車床后托架的結構特點和技術要求....................................................................4
1.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理......................................................................4
1.2.1 毛坯材料及熱處理.....................................................................................................4
1.2.2 毛坯的結構確定..........................................................................................................5
1.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題....................................................................................6
1.3.1 加工方法選擇的原則..................................................................................................6
1.3.2 加工階段的劃分..........................................................................................................6
1.3.3 工序的合理組合..........................................................................................................6
1.3.4 加工順序的安排..........................................................................................................7
1.4 CA6140車床后托架的機械加工工藝過程分析...............................................................8
1.4.1 零件的用途..................................................................................................................8
1.4.2 CA6140車床后托架零件圖分析.................................................................................8
1.4.3 確定零件的生產(chǎn)類型..................................................................................................9
1.4.4 CA6140車床后托架的加工工藝路線.........................................................................9
1.5 CA6140車床后托架的工序設計.........................................................................................13
1.5.1 工序基準的選擇........................................................................................................13
1.5.2 工序尺寸的確定........................................................................................................13
1.5.3確定各工序的加工設備和工藝裝備.........................................................................20
1.5.4 確定切削用量及工時定額........................................................................................21
2 專用夾具設計..............................................................................................................33
2.1 鉆三杠孔夾具設計...............................................................................................................33
2.1.1研究原始質料.............................................................................................................33
2.1.2 定位基準的選擇........................................................................................................33
2.1.3 定位元件的選擇........................................................................................................33
2.1.4 導向元件的選擇........................................................................................................33
2.1.5 切削力及夾緊力的計算............................................................................................34
2.1.6 定位誤差分析與計算................................................................................................35
2.1.7 夾具設計及操作的簡要說明....................................................................................35
結 論................................................................................................................................37
參考文獻............................................................................................................................38
前言
機械制造技術基礎是機械設計制造及其自動化（或機械工程及自動化）專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課。
機械設計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對機械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機械設計。
在機械制造廠的生產(chǎn)過程中,用來安裝工件使之固定在正確位置上,完成其切削加工 、檢驗、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機床夾具、檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。
機床夾具的作用可歸納為以下四個方面：
1.保證加工精度 機床夾具可準確確定工件、刀具和機床之間的相對位置，可以保證加工精度。
2.提高生產(chǎn)效率 機床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時間。
3.減少勞動強度 采用機械、氣動、液動等夾緊機構，可以減輕工人的勞動強度。
4.擴大機床的工藝范圍 利用機床夾具，可使機床的加工范圍擴大，例如在臥式車床刀架處安裝鏜孔夾具，可對箱體孔進行鏜孔加工。
機械制造裝備設計課程設計是機械設計中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學生較為全面的機械設計訓練。其目的在于：
1.培養(yǎng)學生綜合運用機械設計基礎以及其他先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課設訓練可以鞏固、加深有關機械課設方面的理論知識。
2.學習和掌握一般機械設計的基本方法和步驟。培養(yǎng)獨立設計能力，為以后的專業(yè)課程及畢業(yè)設計打好基礎，做好準備。
3.使學生具有運用標準、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關設計資料的能力。
我國的裝備制造業(yè)盡管已有一定的基礎，規(guī)模也不小，實力較其它發(fā)展中國家雄厚。但畢竟技術基礎薄弱，滯后于制造業(yè)發(fā)展的需要。我們要以高度的使命感和責任感，采取更加有效的措施，克服發(fā)展中存在的問題，把我國從一個制造業(yè)大國建設成為一個制造強國，成為世界級制造業(yè)基礎地之一。
1 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。
1.1 CA6140車床后托架的結構特點和技術要求
由零件圖1-1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, , 要求達到的精度等級為。粗糙度為，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 、粗糙度為；為錐孔，且粗糙度為。
④ 其余未注要求的加工表面為不去除材料加工。
1.2 CA6140車床后托架的材料、毛坯和熱處理
1.2.1 毛坯材料及熱處理
毛坯材料
灰鑄鐵（HT200）
灰鑄鐵屬于脆性材料，抗拉強度和彈性模量均比鋼低，塑性和韌性近于零。因為灰鑄鐵的顯微組織由金屬基體（珠光體）和片狀石墨組成。石墨的強度、硬度、塑性極低，對基體起著割裂作用，減少了承載的有效面積，石墨的尖角處還會引起應力集中。
灰鑄鐵一般的工作條件：
① 承受較大載荷的零件。
② 磨檫面間的單位面積壓力不大于300KPa。
毛坯的熱處理
灰鑄鐵（HT200）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。可采用石墨化退火，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。
1.2.2 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，可據(jù)此繪出毛坯圖。
圖1.1 CA6140車床后托架毛坯圖
1.3 工藝過程設計中應考慮的主要問題
1.3.1 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。
1.3.2 加工階段的劃分
按照加工性質和作用的不同，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余的金屬，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。
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。
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。
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。
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。
1.3.3 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)。
1.3.4 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1.1 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
1.4 CA6140車床后托架的機械加工工藝過程分析
1.4.1 零件的用途
本課題所設計的零件是CA6140車床后托架。它的工作位置位于CA6140車床床身的尾部。運用于當加工超出床身長度的細長桿零件時，來支撐工件的機床附件，對工件和車床零部件剛度起加強固定作用，以提高車床加工的精度。通常半自動機床使用較多。該零件是專用件，其中零件主要有三杠孔分別裝光杠、絲杠和操縱杠。零件上的毛線孔，主要用于導通油路；旁路的螺紋孔是連接油蓋的；正面的四個孔將后托架固定于車床尾部。該零件的主要工作面是底面和側面的三孔，是我們加工過程中重點加工工對象。
1.4.2 CA6140車床后托架零件圖分析
圖1.2 CA6140車床后托架零件圖
由圖1-1可知：
①該零件為鑄件，材料為灰鑄鐵，重量為。
②要求加工、 、的精度等級為，粗糙度，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，平面度公差為。
④要求加工、粗糙度為。
⑤是錐孔，要求裝配精鉸加工，粗糙度。
⑥對于孔口進行锪平加工。
⑦加工螺紋孔。
1.4.3 確定零件的生產(chǎn)類型
已知CA6140后托架的生產(chǎn)綱領為10000件/年，又后托架的質量為3.05kg查機械制造技術基礎課程設計指導教程表1-3，可知后托架為輕型零件。由生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領查表1-4 ，可知CA6140后托架生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
1.4.4 CA6140車床后托架的加工工藝路線
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
主要工序的加工工藝路線
① 根據(jù)孔的技術要求，由資料《互換性與測量技術基礎》得：
，；
根據(jù)公式；查資料《互換性與測量技術基礎》表2-4得：
精度等級為。
同理可得：
孔精度等級為。
孔精度等級為。
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1.3可得孔的加工工藝路線為：
擴鉆——粗鉸——精鉸
② 根據(jù)孔、粗糙度為，
查資料《互換性與測量技術基礎》可得精度等級為IT12
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《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7可得孔的加工工藝路線為：
鉆孔
③ 孔錐孔粗糙度為但該孔為裝配鉸孔，可以先不加工。
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《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7可得孔的加工工藝路線為：
鉆孔
④ 底平面A粗糙度為
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《機械制造技術課程設計指導教程》表1-8可得孔的加工工藝路線為：
粗銑——半精銑——精銑
根據(jù)后托架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，粗定加工件各表面的加工方案。
如下表：
表1.2 各表面加工方案
加工表面
尺寸精度
表面粗糙度Ra/um
加工方案
備注
后托架底平面
IT7
1.6
粗銑—半精銑—精銑
0.03
孔
IT8
1.6
擴鉆—粗鉸—精鉸
∥
100:0.07
A
100:0.08
B
孔
IT7
孔
IT7
油槽
IT12
Rz50
鑄造
锪孔
IT12
锪鉆孔
、通孔
IT12
Rz50
鉆孔
锪孔、
IT12
Rz50
锪鉆孔
螺紋孔
IT12
鉆孔、攻絲
孔
IT12
Rz50
鉆孔
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：
表1.3 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
粗銑底平面
側面和外圓
粗、半精銑底平面
側面和外圓
020
半精銑底平粗
側面和外圓
擴鉆孔：
、
底面和側面
030
精銑底平
側面和外圓
锪鉆孔：
底面和側面
040
鉆、擴孔：
、
底面和側面
鉆：
底面和側面
050
粗、精鉸孔：、、
底面和側面
鉆孔
底面和側面
060
锪鉆孔：
底面和側面
锪鉆孔：、
底面和側面
070
鉆：、
底面和側面
去毛刺
080
擴孔
底面和側面
鉆：、
底面和孔、、
090
锪鉆孔：、
底面和側面
攻螺紋
底面和孔、、
100
鉆：、
底面和孔
精銑底平面
側面和孔
110
攻螺紋
底面和孔
粗鉸、精鉸孔：、、
底面和側面
120
倒角去毛刺
倒角去毛刺
130
檢驗
檢驗
② 加工工藝路線方案的論證
a.方案Ⅱ中的010和100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070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1.4 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： 寬： 高：
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、半精銑底平面
工件用專用銑夾具裝夾；
專用銑床
060
鉆
擴鉆孔：
工件用專用鉆夾具裝夾；
搖臂鉆床
070
锪孔鉆
锪孔
工件用專用鉆夾具裝夾；
搖臂鉆床
080
鉆
將孔鉆到要求尺寸
工件用專用鉆夾具裝夾；
搖臂鉆床
090
鉆
將鉆孔到要求尺寸
100
锪孔鉆
锪孔
到要求尺寸
110
鉆
鉆孔、
120
攻絲
攻螺紋
130
鉗
去毛刺
140
銑
細精銑底平面
工件用專用銑夾具裝夾；
立式銑床
150
鉸
粗、精鉸孔：
工件用專用鉆夾具裝夾；
搖臂鉆床
160
鉗
倒角去毛刺
170
檢驗
180
入庫
清洗，涂防銹油
1.5 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。
1.5.1 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。
1.5.2 工序尺寸的確定
后托架底面加工余量的計算，底面與三杠孔（，，）的中心線的尺寸為。根據(jù)工序要求，底面加工分粗、半精、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻《機械加工工藝手冊》表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-8得，所達到精度，，由表2-40得，,粗銑平面時厚度偏差取0.25mm
半精銑：由參考文獻《機械加工工藝手冊》表2.3-59，其余量值規(guī)定為，由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-8得，所達到精度，，由表2-40得，,半精銑平面時厚度偏差取。
精銑：由參考文獻《機械加工工藝手冊》表2.3-59，其余量值規(guī)定為，由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-8得，所達到精度，，由表2-40得，半精銑平面時厚度偏差取。
由《機械制造技術課程設計指導教程》表2-1得，鑄件尺寸公差等級選用CT9，再由機械制造技術基礎課程設計查表2-3可得鑄件尺寸公差為其中：
（1）毛坯的基本尺寸為：
（2）毛坯最小尺寸為：
（3）毛坯最大尺寸為：
（4）粗銑后尺寸為：40.5-3=37.5mm
（5）半精銑后尺寸為 37.5-1.5=36.0mm
（6）精銑后尺寸為36-1=35mm
其加工尺寸之間的關系如下圖
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側面三孔（，，）的中心線的尺寸為。
主視圖上的三杠孔的偏差及加工余量計算
根據(jù)工序要求，側面三孔的加工分為鉆、擴、粗鉸，精鉸 四個工序完成并參照參考文獻《機械加工工藝手冊》表2.3-59和參考文獻《互換性與技術測量》表1-8，可以查得：
1、孔：
（1）、擴的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（2）、 粗鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（3）、 精鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
加工余量的計算： 擴孔，, 參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為；
粗鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為 ；
精鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為
計算得直徑為毛坯的基本尺寸為：
又，鑄件尺寸公差等級選用CT9，由機械制造技術基礎課程設計查表2-3可得鑄件尺寸公差為其相關尺寸計算如下：
（1）孔毛坯基本尺寸為：
（2）毛坯最大尺寸為：；
（3）毛坯最小尺寸為：；
（4）擴孔的工序尺寸為：
（5）粗鉸的工序尺寸為：
（6）精鉸的工序尺寸為：
精鉸后尺寸是，滿足零件圖尺寸要求、表面粗糙度
其加工尺寸之間的關系如下圖：
2、孔
（1）、擴的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（2）、 粗鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（3）、 精鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
加工余量的計算：擴孔，, 參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為；
粗鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為；
精鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為
計算得直徑為毛坯的基本尺寸為：
又，鑄件尺寸公差等級選用CT9，由機械制造技術基礎課程設計查表2-3可得鑄件尺寸公差為其相關尺寸計算如下：
（1）孔毛坯基本尺寸為：
（2）毛坯最大尺寸為：；
（3）毛坯最小尺寸為：；
（4）擴孔的工序尺寸為：
（5）粗鉸的工序尺寸為：
（6）精鉸的工序尺寸為：
精鉸后尺寸是，滿足零件圖尺寸要求、表面粗糙度
其加工尺寸之間的關系如下圖：
3、孔
（1）、擴的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，
表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（2）、 粗鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
（3）、 精鉸的精度等級：由《機械制造技術課程設計指導教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是
加工余量的計算：擴孔，, 參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為；
粗鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為；
精鉸孔，參照《機械制造技術課程設計指導教程》表2-28，其余量值為
計算得直徑毛坯的基本尺寸為：
又，鑄件尺寸公差等級選用CT9，由《機械制造技術基礎課程設計》查表2-3可得鑄件尺寸公差為其相關尺寸計算如下：
（1）孔毛坯基本尺寸為：
（2）毛坯最大尺寸為：；
（3）毛坯最小尺寸為：；
（4）擴孔的工序尺寸為：
（5）粗鉸的工序尺寸為：
（6）精鉸的工序尺寸為：
精鉸后尺寸是，滿足零件圖尺寸要求、表面粗糙度
其加工尺寸之間的關系如下圖：
1.5.3確定各工序的加工設備和工藝裝備
機床的選用
查資料《機械加工工藝師手冊》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《機械加工工藝師手冊》可得：
高速鋼套式面銑刀，銑刀材料：，刀具的角度取：
鉆頭：直柄麻花鉆
直柄短麻花鉆
直柄長麻花鉆
錐柄擴孔鉆
锪鉆：帶導柱直柄平底锪鉆
鉸刀：硬質合金錐柄機用鉸刀
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，內(nèi)徑千分尺
輔助設備：銼刀、鉗子等
1.5.4 確定切削用量及工時定額
工序50: 銑底平面A的切削用量及工時定額
粗銑后托架底面
（1）銑削量的確定：由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》查表2-35可知取
（2）每齒進給量，根據(jù)參考《機械制造技術基礎課程設計》查表5-7，按機床功率為5~10kW，工件—夾具系統(tǒng)為中等剛度條件選取，該工序的每齒進給量。
（3）銑削速度的計算：參考《機械制造技術基礎課程設計》由表5—9，按的條件選取，銑削速度，由公式
其中為機床主軸轉速，計算得：
，參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程》由表4—15得，取轉速，計算實際銑削速度
切削時間的計算
由零件圖可知底面銑削寬度為，，被切削層長度：
刀具切入長度為 ，其刀具直徑為,起計算如下：
取 刀具切出長度：取 且
走刀次數(shù)為2，
機動時間：
半精銑后托架底面
（1）銑削量的確定：由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》查表2-36可知取
（2）每齒進給量，根據(jù)參考《機械制造技術基礎課程設計》由表5--9得，取，
（3）銑削速度的計算：參考《機械制造技術基礎課程設計》由表5—9，取
機床主軸轉速，
，參考《機械制造技術基礎課程設計》由表4—15得，取轉速
實際銑削速度，由式：
切削時間的計算
由零件圖可知底面銑削寬度為，，被切削層長度：
刀具切入長度為 ，其刀具直徑為,起計算如下：
取 刀具切出長度：取 且
走刀次數(shù)為2，
機動時間：
精銑后托架底面
（1）銑削量的確定：由《機械制造技術基礎課程設計指導教程》查表2-36可知取
（2）每齒進給量，根據(jù)參考《機械制造技術基礎課程設計》由表5--9得，取，
（3）銑削速度的計算：參考《機械制造技術基礎課程設計》由表5—9，取
機床主軸轉速，
，參考《機械制造技術基礎課程設計》由表4—15得，取轉速
實際銑削速度，由式：
切削時間的計算
由零件圖可知底面銑削寬度為，，被切削層長度：
刀具切入長度為 ，其刀具直徑為,起計算如下：
取 刀具切出長度：取 且
走刀次數(shù)為2，
機動時間：
擴、鉸、锪孔加工的切削用量及工時定額
①擴鉆、鉸孔、、的切削用量及工時定額
擴鉆孔加工
擴孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-23，取， ，背吃刀量，；
由式得，，取
由式得，
被切削層長度：
刀具切入長度： 式1.10
刀具切出長度： 取
根據(jù)資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41可得
式1.11
同理：擴孔
由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-23，取， ，；
由式得，，取
由式得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
同理：擴孔
由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-23，取， ，；
由式得，，取
由式得，
，，
根據(jù)式1.11可得：
鉸孔加工
粗鉸孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：；
由式得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
精鉸孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：；
由式得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：粗鉸孔
由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：，；
由式得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
精鉸孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：；
由式得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
同理：粗鉸孔
由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：，；
由式1.5得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
精鉸孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-31得：；
由式得，，取
由式得，
，
鉸圓柱孔時，資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-41得：
根據(jù)式1.11可得：
② 加工孔、、、、的切削用量及工時定額
將鉆到直徑
由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-22查得：給進量,切削速度，切削深度；
由式得，，取
由式得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
加工另一個孔時由于平面不一樣，故加工的被切削層長度不一樣
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
鉆孔
鉆孔由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-22，給進量,切削速度，切削深度；
由式得，，取
由式得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
同上另一孔
锪孔（、、）
孔：由資料《機械制造技術基礎課程設計》表5-32：進給量,切削速度；
由式得，，取
由式得，
查數(shù)據(jù)，，；，；
則由式1.11得，
孔：參照上面的計算得:，，；取，,
；則由式1.11得，
孔：，，；取，,
；則由式1.11得，
鉆
由資料得：進給量,切削速度，切削深度；
由式得，，取
由式得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11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《機械制造技術基礎課程設計》表5-37進給量,切削速度，切削深度；
由式得，，取
由式得，
被切削層長度：
由式1.10得：
刀具切出長度： 取
根據(jù)式1.11可得：
攻絲
根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計》表5-38查表：螺距，，；
由式得，，取
由式得，
根據(jù)式1.11可得：
由以上計算可得總的基本時間t等于所有工序基本時間的總和。
時間定額是指在一定的生產(chǎn)條件下規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時間。除了基本時間t以外，還包括布置工作時間時間t、服務時間t、休息及生理需要時間t、準備終結時間t所組成。
輔助時間為實現(xiàn)基本工藝工作所做的各種輔助動作所消耗的時間主要包括裝卸工件，開停機床，改變切削用量和測量工件等所用的時間。根據(jù)文獻《機械制造技術基礎課程設計》第五章第二節(jié)所述，輔助時間t與基本時間t之間的關系為t=（0.15~0.2）t，取則各工步的輔助時間為t=0.2 t各工步的時間均可按此式算出。由于篇幅有限這里就沒有一一進行運算。
除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于后托架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可以忽略不計；布置工作地時間t是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理時間t是作業(yè)時間的2%~4%，故均取3%，則各工序的其他時間（t+ t）可按關系式（3%+3%）×（t+ t）計算。
2 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。
2.1 鉆三杠孔夾具設計
2.1.1研究原始質料
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。
2.1.2 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面來限制六個自由度。其中底平面用兩個球頭支承釘和一個輔助支承限制Z軸的移動和Y軸的轉動，一個側面用四個平頭支承釘限制Z軸、X軸的轉動和Y軸的移動，同時另一個側面用止推板限制X軸的移動。
2.1.3 定位元件的選擇
工件在夾具中定位時，根據(jù)工件的結構特點和工序加工要求選擇的定位基準有各種形式，如平面、內(nèi)孔、外圓、圓錐面和型面等。根據(jù)其形狀不同，選擇不同的定位元件。鉆三桿孔夾具設計選擇的是平面。根據(jù)資料《機械制造技術基礎課程設計》底面的定位可選擇兩個球頭支承釘（B型、d=16mm）和一個輔助支承，兩個側面分別用四個平頭支承釘（ A型、d=8mm）和一個止推板來定位。
2.1.4 導向元件的選擇
鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套。鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。按鉆套的結構和使用情況，可分為固定式、可換式、快換式和特殊鉆套。因為本夾具是鉆三桿孔夾具，本工序要求對被加工孔依次進行鉆、擴、鉸等三個工步的加工，
最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件。
該鉆套已標準化，可查資料《機械制造技術基礎課程設計》表9-10對三桿孔的快換鉆套進行選擇 ：孔可選擇d=26mm，D=35mm 孔可選擇
d=31mm，D=48mm 孔可選擇d=40mm，D=70mm
這里對鉆套的排屑間隙也做一下簡單的說明。以孔的鉆套為例。
該零件為灰鑄鐵，加工灰鑄鐵時排屑間隙h=（0.3~0.7）d， h=0.7d=28
如下圖所示
2.1.5 切削力及夾緊力的計算
由資料《機械加工工藝師手冊》查表17-16可得：
切削力公式： 式（2.11）
式中
查資料《機械加工工藝師手冊》表17-17得：
即由式2.11得：
切削扭矩公式 ： 式（2.12）
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。
由資料《機械加工工藝師手冊》表17-20得：
式（2.13）
取，， 即：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下式計算：
式中參數(shù)由資料《機械加工工藝師手冊》表17-25，17-26可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
通過上面的分析可知實際需要的夾緊力大于理論需要的夾緊力。
因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
2.1.6 定位誤差分析與計算
該夾具以底平面、側面和蓋板平面為定位基準，要求保證孔軸線與左側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。
定位誤差由基準不重合誤差△和定位副制造部準確誤差△兩部分組成，定位誤差的大小事兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和。
△=△+△
加工三桿孔時，工件以后托架底平面作為定位基準，定位基準與工序基準相重合，所以△= 0，故定位誤差小于加工誤差。所以該定位方案是符合加工條件的。
2.1.7 夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工后托架的三杠孔。工件以底平面、側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。
該夾具的裝配圖如下：
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。
結論
在這次歷時兩個禮拜的課程設計中，發(fā)現(xiàn)自己在理論與實踐中有很多的不足，自己知識中存在著很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論到實踐的能力還急需提高。讓我認識到了仔細認真的重要性。
這次課程設計讓我們更能注意到細枝末節(jié)。這次課設使我對機床夾具設計有了更深刻的理解，特別使其中的技術要求。同時感覺到了細節(jié)的重要