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畢業(yè)設計（論文）任務書
填表時間： （指導教師填表）
學生姓名
課題類型
工程設計
題目
CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計
主要研究
目標
(或研
究內(nèi)容)
1.CA6140機床后托架的加工工藝及夾具設計
2.機械加工工藝過程
3.研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用
課題要求、主要任務及數(shù)量（指圖紙規(guī)格、張數(shù)，說明書頁數(shù)、論文字數(shù)等）
學生需獨立完成不少于3張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設計圖、裝配圖和零件圖，畢業(yè)設計圖紙中至少有一張CAD繪制的圖紙和一張手工繪制的圖紙。所繪圖中圖樣符號、數(shù)字等應嚴格遵守國家制圖標準規(guī)定。論文篇幅約6000~8000字。
進度計劃
（1） 布置任務，收集資料。 1周
（2） 根據(jù)給定的條件，進行結(jié)構(gòu)的原理方案構(gòu)思和擬定。 1周
（3） 原理方案的實現(xiàn)、設計、計算。 2周
（4） 各種機構(gòu)零部件圖紙繪制。 4周
（5） 設計說明書的書寫及出圖。 2周
（6） 準備答辯。 1周
主要參
考文獻
《機床夾具圖冊》 孫已德主編 機械工業(yè)出版社.
. 《機械制造技術(shù)基礎》 趙雪松主編 華中科技大學出版社
. 《機械加工工藝裝備設計手冊》 陳心昭主編 機械工業(yè)出版社
《互換性與技術(shù)測量 》 李碩根主編 中國計量出版社
指導教師簽字： 教研室主任簽字：
年 月 日
洛陽理工學院畢業(yè)（論文）
CA6140機床后托架加工工藝及夾具設計
摘 要
CA6140機床后托架的加工工藝及夾具設計為本課題的研究內(nèi)容，對此研究查閱的大量的資料，CA6140機床后托架零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很復雜，但側(cè)面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有對精度要求不是很高的頂面的四孔要求加工，后托架上的底面和側(cè)面三杠孔的粗糙度要求都是Ra1.6，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面，有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。對于夾具的設計，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時，設計了專用夾具。根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，設計了加工工藝孔夾具及銑底面夾具一套。除此之外，選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式也與零件生產(chǎn)批量大小相適應，夾具結(jié)構(gòu)與零部件應具有足夠的剛度和強度，從而保證了夾具操作方便、夾緊可靠、使用安全、并有合理的裝卸空間。
關(guān)鍵詞：后托架，鏜床夾具，銑床夾具，加工工藝, 鉆床夾具
After CA6140 Iathe Machining Porocess Of The Brackets And Fixture Design
ABSTRACT
After CA6140 lathe machining process of the brackets and fixture design for this topic research contents, the research of the material, or CA6140 machine bracket parts after small in size, shape also is not very complicated structure is complex, but three poles and bottom side of higher accuracy, in addition to the high accuracy is not the top four hole processing, after the tray and underside of three poles hole is Ra1.6 roughness, and so require. Thirdly poles hole centerline and bottom plane, the plane degree of tolerance requirement, etc. Because of its size accuracy, precision and geometry, and the precision and surface quality of the surface of all or part of the machine assembly quality, further influence the performance and working life, so it is very important and significant processing. For fixture design, in order to improve labor productivity, quality guarantee, the reduction of labor intensity. In CA6140 processing machine bracket parts, need after special fixture design. According to the requirement of design content, task design process hole clamp and milling underside fixture. In addition, choose the type and structure types of fixture with parts production batch size must adapt to, fixture structure and component should have enough stiffness and strength, so as to ensure operation is convenient, clamping fixture, the use of safe, reliable and reasonable space of loading and unloading.
KEY WORDS: Brackets after the machine，jig boring machine，milling fixture，process technology，jig drill press
27
目 錄
前 言 1
第1章 CA6140機床后托架加工工藝 3
1.1 毛坯的選擇 3
1.2 CA6140機床后托架的工藝分析 3
1.3 基面的選擇 4
1.3.1 粗基準的選擇 5
1.3.2 精基準的選擇 5
1.4 制定工藝路線 6
1.4.1 工序的合理組合 6
1.4.2 工序的集中與分散 7
1.4.3 加工階段的劃分 8
1.4.4 加工工藝路線的工藝比較 9
1.5 機械加工余量、偏差計算、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11
1.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 11
1.5.2 偏差計算 12
1.6 確定切削用量及基本工時 15
1.6.1 粗、精銑底面 15
1.6.2 粗、半精、精鏜側(cè)面三杠孔 16
1.6.3 鉆頂面四孔 22
1.6.4 鉆側(cè)面兩孔 25
第2章 專用夾具設計 28
2.1 鉆2-13孔夾具設計 33
2.1.1 研究原始材料 33
2.1.2 定位基準的選擇 33
2.1.3 切削力及夾緊力的計算 34
2.1.4 誤差分析與計算 34
2.1.5 夾具設計及操作的簡要說明 35
結(jié) 論 35
謝 辭 36
參考文獻 37
外文資料翻譯 38
前 言
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。本課題的研究內(nèi)容為CA6140車床后托架的加工工藝及夾具設計，對此課題查閱了大量資料，機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術(shù)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(shù)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。
確定CA6140機床后托架加工工藝規(guī)程，關(guān)鍵是工序的劃分和定位基準的選擇。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解其箱體零件的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)的技術(shù)要求，對箱體零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如箱體加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意箱體零件各孔系自身精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），箱體零件的尺寸是整個零件加工的關(guān)鍵，必須弄清箱體零件的每一個尺寸。
(1) 工序的劃分
確定加工順序和工序內(nèi)容，安排工序的集中和分散程度，劃分工序階段，這項工作與生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切關(guān)系，具體可以根據(jù)生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設備等。生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序次數(shù)；如批量小時可采用在通用機床上工序集中原則，批量大時即可按工序分散原則，組織流水線生產(chǎn)，也可利用高生產(chǎn)率的通用設備，按工序集中原則組織生產(chǎn)。
(2) 定位基準的選擇
根據(jù)粗基準，精基準的選擇原則；遵循基準統(tǒng)一、基準重合。由零件圖具體分析可得：CA6140機床后托架首先以一個側(cè)面和一個孔為粗基準，對底平面A進行粗加工，再以底平面A為基準加工孔。
夾具設計可能遇到的問題：
工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等等。
工件在夾具中的定位精度，主要與定位基準是否與工序基準重合、定位基準與定位元件的配合狀況等因素有關(guān)，可提高夾具的制造精度，減少配合間隙，就能提高夾具在機床上的定位精度，夾具中出現(xiàn)過定位時，可通過撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重復自由度的能力，增加過定位元件與定位基準的配合間隙等辦法來解決。
夾緊必須可靠，但夾緊力不可過大，以免工件或夾具產(chǎn)生過大變形?？刹捎枚帱c夾緊或在工件鋼性薄弱部位安放適當?shù)妮o助支撐。夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構(gòu)合理,考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析,結(jié)合一些夾具的具體設計事例,查閱相關(guān)的夾具設計資料,聯(lián)系在工廠看到的一些箱體零件加工的夾具來解決這些問題。
CA6140機床后托架鏜、銑、鉆等工序使用的專用夾具，此類夾具的特點是針對性強、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、生產(chǎn)率高。要求對工件定位正確，且滿足定位精度要求。為了解決此問題，首先得了解影響定位精度的因素。然后采取措施解決具體的問題。如定位基準與定位元件的配合狀況和影響定位精度，那么可以提高夾具的制造精度，減小配合間隙就能提高夾具在機床上的定位精度。
第1章 CA6140機床后托架加工工藝
1.1 毛坯的選擇
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件結(jié)構(gòu)選擇毛坯，毛坯的類型一般在零件圖上已有規(guī)定。對于鑄件和鍛件應了解其分模面、澆口、冒口位置和拔模率，以便在選擇定位基準和計算加工余量時有所考慮。如果毛坯是棒料或型材，則按其標準確定尺寸規(guī)格，并決定每批加工件數(shù)。
毛坯的種類和其質(zhì)量對機械加工的質(zhì)量有密切的關(guān)系。同時對提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料、降低成本有很大的影響。CA6140機床后托架毛坯材料為灰鑄鐵（HT150），硬度范圍在150～200HBS，承受中等載荷。采用砂型鑄造方法，由于大批量生產(chǎn)故宜采用實體模樣（金屬模）進行兩箱造型，這不僅簡化了造型和合箱操作，還因型砂緊實度較為均勻，鑄件的表面質(zhì)量得到提高。在切削加工前進行石墨化退火處理，消除鑄件表層和壁厚較薄的部位可能出現(xiàn)的白口組織（大量滲碳體出現(xiàn)）以便進行切削加工。
1.2 CA6140機床后托架的工藝分析
CA6140機床后托架是CA6140機床的一個重要零件，因為其零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很復雜，但側(cè)面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，但是對精度要求不是很高。后托架上的底面和側(cè)面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。
現(xiàn)將加工表面分述如下：
⑴ 以底面為主要加工的表面，有底面的銑加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。
⑵ 另一組加工是側(cè)面的三孔，分別為，，，其表面粗糙度要求 要求的精度等級分別是，，。
圖1-1 CA6140后托架零件圖
⑶ 以頂面為住加工面的四個孔，分別是以和為一組的階梯空，這組孔的表面粗糙度要求是，，以及以和的階梯孔，其中是裝配鉸孔，其中孔的表面粗糙度要求是，，是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。
⑷ CA6140機床后托架毛坯的選擇金屬行澆鑄，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。
單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因為CA6140機床后托架的重量只有3.05kg,而年產(chǎn)量是5000件，由參考文獻[2]表2-3可知是中批量生產(chǎn)。
1.3 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
1.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。
⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
⑸ 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，選擇側(cè)面三孔作為CA6140機床后托架加工粗基準。
1.3.2 精基準的選擇
⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
⑵ 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。
⑶ 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。
自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證CA6140機床后托架在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從CA6140機床后托架零件圖分析可知，它的底平面與側(cè)面三孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也可以用與頂平面的四孔的加工基準。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。
1.4 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的條件下，可以考慮用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。CA6140機床后托架的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。
1.4.1 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(jié)構(gòu)特點、技術(shù)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：
⑴ 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(shù)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。
⑵ 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(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
1.4.2 工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
⑴ 工序集中的特點
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。
⑵ 工序分散的特點
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(shù)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。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
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(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。
1.4.3 加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
⑴ 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IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。
⑵ 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IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm。
⑶ 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IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。
⑷ 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IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。
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。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
1.4.4 加工工藝路線的工藝比較
在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)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1-1 加工工藝路線方案比較
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(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
粗鏜孔：
、
底面和側(cè)面
040
鉆、擴孔：
、
底面和側(cè)面
半精鏜孔：、、
底面和側(cè)面
050
粗鉸孔：、、
底面和側(cè)面
精鏜孔：、、
底面和側(cè)面
060
精鉸孔：、、
側(cè)面和兩孔
粗銑油槽
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
锪平面
160
锪平面
倒角去毛刺
170
倒角去毛刺
檢驗
180
檢驗
加工工藝路線方案的論證：
⑴ 方案Ⅱ在120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。
⑵ 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。
⑶ 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1-2 加工工藝過程表
工序號
工 種
工作內(nèi)容
說 明
010
鑄造
金屬型鑄造
鑄件毛坯尺寸：
長： 寬： 高：
孔：、、
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
粗鏜
粗鏜鏜孔：
，，
工件用專用夾具裝夾；臥式鏜床（）
070
銑
粗銑油槽
080
半精鏜
半精鏜鏜孔：
，，
工件用專用夾具裝夾；臥式鏜床（）
090
精鏜
精鏜鏜孔：
，，
工件用專用夾具裝夾；臥式鏜床（）
100
鉆
將孔、、鉆到直徑
工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床
110
擴孔鉆
將擴孔到要求尺寸
120
锪孔鉆
锪孔、到要求尺寸
130
鉸
精鉸錐孔
140
鉗
去毛刺
150
鉆
鉆孔、
工件用專用夾具裝夾；搖臂鉆床
160
攻絲
攻螺紋
170
鉗
倒角去毛刺
180
檢驗
190
入庫
清洗，涂防銹油
1.5 機械加工余量、偏差計算、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
1.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
CA6140機床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是HT150，硬度HB為150-200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
⑴ CA6140機床后托架為鑄造件，對毛坯的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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
⑵ 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(jié)構(gòu)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。
1.5.2 偏差計算
⑴ 底平面的偏差及加工余量計算
底平面加工余量的計算，計算底平面與孔（，，）的中心線的尺寸為。根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由參考文獻[2]表3-23。其余量值規(guī)定，現(xiàn)取。表3-27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：由參考文獻[2]表2-59，其余量值規(guī)定為。
鑄造毛坯的基本尺寸為，又根據(jù)參考文獻[2]表2-11,鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2-9可得鑄件尺寸公差為
毛坯的名義尺寸為：
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：
粗銑后最大尺寸為：
粗銑后最小尺寸為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即與側(cè)面三孔（，，）的中心線的尺寸為。
⑵ 正視圖上的三孔的偏差及加工余量計算
參照參考文獻[2]表2-59和參考文獻[10]表1-8，可以查得：
孔：
粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
孔
粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
孔
粗鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
半精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
精鏜的精度等級：，表面粗糙度，尺寸偏差是
根據(jù)工序要求，側(cè)面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下：
粗鏜： 孔，參照參考文獻[2]表2-48,其余量值為；
孔余量值為；孔余量值為。
半精鏜：孔余量值為；孔余量值為；
孔余量值為。
精鏜： 孔余量值為；
孔余量值為；
孔余量值為。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：
孔毛坯基本尺寸為：；
孔毛坯基本尺寸為：；
孔毛坯基本尺寸為：。
根據(jù)參考文獻[2]表2-11，鑄件尺寸公差等級選用CT7，再查表2-9可得鑄件尺寸公差分別為：
孔毛坯名義尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
粗鏜工序尺寸為：
半精鏜工序尺寸為：
精鏜后尺寸是，已達到零件圖尺寸要求
孔毛坯名義尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
粗鏜工序尺寸為：；
半精鏜工序尺寸為：
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即：
孔毛坯名義尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
粗鏜工序尺寸為：
半精鏜工序尺寸為：
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即
⑶ 頂面兩組孔和，以及另外一組的錐孔和
毛坯為實心，不沖孔。兩孔精度要求為，表面粗糙度要求為。參照參考文獻[2]表2-47，表2-48。確定工序尺寸及加工余量為：
第一組：和
加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪
鉆孔：
擴孔： （Z為單邊余量）
锪孔：
第二組：的錐孔和
加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸
鉆孔：
锪孔：
鉸孔：
1.6 確定切削用量及基本工時
1.6.1 粗、精銑底面
機床：雙立軸圓工作臺銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： 齒數(shù)
⑴ 粗銑
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-73，取銑削速度：參照參考文獻[2]表2-81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：
， （1-1）
實際銑削速度： （1-2）
進給量： （1-3）
工作臺每分進給量：
：根據(jù)參考文獻[2]表2-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
（1-4）
取
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間： （1-5）
⑵．精銑：
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-73 銑削速度：
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，
實際銑削速度，由式（1-2）有：
進給量，由式（1-3）有：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1。
機動時間，由式（1-5）有：
本工序機動時間
1.6.2 粗、半精、精鏜側(cè)面三杠孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
⑴ 粗鏜孔
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑵ 粗鏜孔
切削深度：，毛坯孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑶ 粗鏜孔
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑷ 半精鏜孔
切削深度：，粗鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，?。?
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑸ 半精鏜孔
切削深度：，粗鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑹ 半精鏜孔
切削深度：，粗鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑺ 精鏜孔
切削深度：，半精鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有： 工作臺每分鐘進給量有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑻ 精鏜孔
切削深度：，半精鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
⑼ 精鏜孔
切削深度：，半精鏜后孔徑
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-66，刀桿伸出長度取，切削深度為。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-66，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機動時間，由式（1-5）有：
本工序所用的機動時間：
1.6.3 鉆頂面四孔
鉆頂面四孔（其中包括鉆孔，和擴孔，鉸孔，以及锪孔，）
機床：
刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101
帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84）
公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料：
⑴ 鉆孔，以及的錐孔
鉆孔時先采取的是鉆到在擴到，所以，另外的兩個錐孔也先鉆到。
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-52，取
切削速度：參照參考文獻[2]表2-53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
⑵ 擴孔
鉆孔時先采取的是鉆到再擴到，所以，
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-52，取
切削速度：參照參考文獻[2]表2-53，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1-5）有：
⑶ 锪孔
切削深度：，
根據(jù)參考文獻[2]表表2-67查得：進給量,切削速度；取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為2
機動時間，由式（1-5）有：
⑷ 锪孔
切削深度：，
根據(jù)參考文獻[2]表2-67查得：進給量,切削速度；取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1-5）有：
⑸ 鉸孔
切削深度：，
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-58，
切削速度：參照參考文獻[2]表2-60，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1-5）有：
1.6.4 鉆側(cè)面兩孔
鉆側(cè)面兩孔（其中包括鉆的孔和的螺紋孔）
機床：
⑴ 鉆
切削深度：
根據(jù)參考文獻[2]表 2-39查得：進給量,切削速度，
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度，由式（1-4）有：
刀具切出長度： 取
加工基本時間，由式（1-5）有：
⑵ 鉆螺孔
切削深度：
進給量：根據(jù)參考文獻[2]表2-39，，取
切削速度：參照參考文獻[2]表2-41，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間，由式（1-5）有：
③ 攻螺紋孔
機床：組合攻絲機
刀具：高速鋼機動絲錐
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照參考文獻[2]表2-105，取
機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1-1）有：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實際切削速度，由式（1-2）有：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機動時間，由（1-5）有：
鉆頂面四孔的機動時間：
這些工序的加工機動時間的總和是：
第2章 專用夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工CA6140機床后托架零件時，需要設計專用夾具。
2.3 鉆孔夾具設計
2.3.1 研究原始材料
利用本夾具主要用來鉆、鉸加工頂面的兩孔，其中包括鉆頂面孔。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(shù)要求，最關(guān)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。
2.3.2 定位基準的選擇
由零件圖可知：頂面孔的軸線與左側(cè)面和后側(cè)面的尺寸要求要求，在對孔進行加工前，底平面進行了銑加工，后側(cè)面也是一直都不加工的側(cè)面，因此，選后側(cè)面和做側(cè)面面為定位精基準（設計基準）來滿足CA6140機床后托架頂面四孔加工的尺寸要求。
由零件圖可以知道，圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇左側(cè)面和后側(cè)面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線和兩個側(cè)面的尺寸要求。工件定位用底面和兩個側(cè)面來限制5個自由度。
2.3.3 切削力及夾緊力的計算
由資料參考文獻[11]查表可得：
切削力公式： （2-17）
式中
查表得：
實際所需夾緊力：由參考文獻[11]表得：
安全系數(shù)K可按下式計算，由（2-4）有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[11]表可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，由參考文獻[11]可查得：
其中：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
2.3.4 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，由參考文獻[10]表可知：
取（中等級）即 ：尺寸偏差為、
由參考文獻[11]可得：
⑴、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
⑵、夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷、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。
2.3.5 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底孔。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(gòu)夾緊工件。該夾緊機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。
49
結(jié) 論
本次的畢業(yè)設計，我圓滿完成了CA6140機床后托架的加工工藝規(guī)程及夾具設計。在整個設計過程中，首先對零件進行了工藝分析，根據(jù)零件的技術(shù)要求，制訂了工藝規(guī)程、確定了加工余量的計算、工藝尺寸計算、定位誤差分析等。并選擇各工序所使用的機床型號、刀具、夾具及量具等計算了切削用量及基本工時。在夾具設計過程中考慮到工件定位是否正確，定位精度是否滿足要求，工件夾緊牢固是否可靠等，設計了CA6140車床后托架專用夾具，確定了夾具的原始材料，定位基準的選擇，并對夾具進行了切削力及夾緊力的計算和誤差分析。從而完成了對CA6140機床后托架的設計。
謝 辭
經(jīng)過幾個月的努力，本次畢業(yè)設計在導師黃桂琴老師的認真指導下，已順利完成。在畢業(yè)論文工作中，黃老師為我提供了許多便利條件和豐富的參考資料，多次啟發(fā)我的思路，解答我的疑問，對這篇論文的完成起到了很大的作用。同時使我在思維方法和學習態(tài)度方面得到了很大改進。在此，向黃老師以及在論文工作中為我提供幫助的同學表示我最誠摯的謝意！
參考文獻
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[16] 王蘭美. 機械制圖. 北京：高等教育出版社，2004
外文資料翻譯
Manufacturing Engineering and Technology—Machining
20.9 MACHINABILITY
The machinability of a material usually defined in terms of four factors:
1、 Surface finish and integrity of the machined part;
2、 Tool life obtained;
3、 Force and power requirements;
4、 Chip control.
Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.
Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.
20.9.1 Machinability Of Steels
Because steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.
Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.
Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.
Leaded Steels. A high percentage of lead in