序言

機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的所有基礎課；技

術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的I。這是我們在進行畢業(yè)設計之

前對所學課程的一次深入的綜合性的總復習。也是一次理論聯絡實際

的訓練，因此，它在我們大學四年生活中占有重要的地位。

由于能力所限，設計尚有許多局限性之處，懇請各位老師給與請

教。

§1零件分析

1.1零件的作用

后托架在CA6140車床床身的J尾部，三個孔分別裝絲杠、光杠、

轉向開關，起加強固定作用；在040mm與030.2mm之間的I孔為毛線

孔，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。

1.2零件的工藝分析

由零件圖可得后托架重要加工底面，側面三孔，頂面四孔，以及

左視圖上的螺紋孔。

（1）以底面為重要加工的表面，有底面的銃加工，其底面的粗糙

度規(guī)定是網=L6,平面度公差規(guī)定是0.03。

⑵精加工孔040產叫娟°2產叫絲5.5產物規(guī)定抵達的精

度等級為IT7?ITS°粗糙度為網=1.6.，040才必.以底平面為基準，

規(guī)定平行度公差為。07,洶.2產叫025.5/%加以孔040產.為基

準，規(guī)定平行度公差為0.08,姆°2-2.，絲5.5/%所以底平面為基

準，規(guī)定平行度公差為007。

(3)以頂面為主加工面的四個孔，分別是以2-例3和2一四0為一

組的階梯空，這組孔日勺表面粗糙度規(guī)定是依0,Ra=6.3,以及以2-。13

和2-例0日勺階梯孔，其中2-例。是裝配較孔，其中2-a3孔日勺表面粗糙

度規(guī)定是Rz50,RK3,2-例。是裝配較孔日勺表面粗糙度的規(guī)定是

Ra=6.30

(4)鉆06的孔，鉆05的孔在攻螺紋M6。

(5)其他未注規(guī)定日勺加工表面為不清除材料加工。

1.3確定零件的生產類型

依設計題目可知，產品的年產量為5000件，每臺產品中該零件

數量為1件/臺；結合生產實際，備品率。和廢品率夕分別為16%和

2%,零件年產

N=5000(1+0.16+0.02)=5900件/年

現通過估算，該零件質量約3.08kg,查表2.2可知，該零件屬

于輕型零件。根據生產類型與生產大綱的關系，查表2.3可知，該零

件的I生產類型為大批生產。

§2確定毛坯類型繪制毛坯圖

2.1確定毛坯的制造形式

零件的材料為HT200,由于零件形狀規(guī)范，可以直接用金屬鑄造

工藝措施，加工5000件，屬于大批量生產。

2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工加工余量

1.鑄件尺寸公差等級

“CA6140車床后托架”；零件材料為HT200,硬度190?210HB,

毛坯重量3.08kg,生產類型為大批量，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不

能鑄造和沖壓，但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良，故選用鑄

造，查《機械制造工藝設計簡要手冊》表1.3-3選用金屬型鑄造。

查《機械制造技術基礎課程設計》表2.8可知加工余量等級為CT7一

CT9O

2.鑄件機械加工余量

加工余量由精到粗分為A、B、C、D、E、F、G、H、J和K共10

級，對成批和大量生產的鑄件加工余量查《機械制造技術基礎課程設

計》表2.8可知，取加工余量等級為F。加工余量查《機械制造技術

基礎課程設計》表2.10

表1各加工表面總余量

基本尺寸加工余量

序號加工余量/mm選擇過程闡明

/mm等級

雙側加工余量孔小J加工余量等級比底面的加工余量等級低一級即E

1040產E

二分之一2級，鑄造尺寸為3（）-2X2=</86mm查（機械制造技術

基礎課程設計）表2.7尺寸公差為1.8（小36±0.9）mm

雙邊加工，鑄造尺寸為35+2.5=37.5mm查（機械制造

235±0.07F單側余量2.5技術基礎課程設計）表2.7尺寸公差為1.6

（37.5±0.8）mm

3.毛坯圖

圖1毛坯圖

§3工藝規(guī)程設計

3.1基面時選擇

基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得對的I與

合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝

過程中問題百出，更有甚者，還會導致零件大批報廢，使生產無法正

常進行。

1、粗基準的選擇：對于一般的孔類零件，以孔作為粗基準完全

合理，但對本零件來說，孔。40。'mm為鑄造孔，不易作為精基準，

故我們可以考慮以頂面加一種可調支撐作為粗基準，以此基準把底面

120X60mm先加工出來，由于此頂面只限制了X、Y、Z的轉動和Z時

移動4個自由度，故可以考慮選左端面為第二基準面，此二面可以限

制6個自由度，抵達完全定位。

2、精基準時選擇：重要應考慮到基準重疊問題。當設計基準與

工序基準不重疊時，應盡量進行尺寸計算。

3.2制定工藝路線

制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件日勺幾何形狀、尺寸精度及位

置精度等技術規(guī)定能得到合理的保證。在用生產大綱確定為中批量生

產的條件下，可以考慮用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集

中來提高生產率，但同步也要保證質量。除此之外，還要考慮到經濟

效果，在實際生產中還要考慮加工的設備，以盡量使成本降到最低。

1、工藝方案一：

工序10：粗、精銃底面，保證尺寸120X60mm；

工序20：鉆兩個013mm日勺孔；鉆兩個銷孔010mm；惚兩個沉

頭孔020mm；

工序30：鉆孔038mm；鉆孔028mm；鉆孔。23.5mm；車忽平孔

o25.5mm端面；

工序40：擴孔039.5mm；擴孔。29.5mm；擴孔。29.5mm；

工序50：半精鏈040mm；030mm；025mm；

工序60：精像孔040nlm；o30.2mm；025.5mm；

工序70：鉆螺紋孔05.1mm；鉆深孔06mm；

工序80：攻螺紋孔M6；

工序90：加工油槽，去毛刺；

工序100：按圖紙規(guī)定檢查；

2、工藝方案二：

工序10：鉆孔038mm；鉆孔028mm；鉆孔。23.5mm；車忽平孔

025.5mm端面；

工序20：擴孔039.5mm；擴孔029.5mm；擴孔。29.5mm；

工序30：粗、精銃底面，保證尺寸120義60mm；

工序40：鉆兩個013mm的J孔；鉆兩個銷孔010mln；車忽兩個沉

頭孔020mm

工序50：半精鏈040mm；030mm；025mm；

工序60：精鑲孔040mm；030.2mm；025.5mm；

工序70：鉆螺紋孔05.1mm；鉆深孔06mm:

工序80：攻螺紋孔M6；

工序90：加工油槽，去毛刺；

工序100：按圖紙規(guī)定檢查；

3、工藝方案的比較分析：

以上兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工以底

面為中心的表面，再以此為基準加工3個孔及其他有關W、J孔;

方案二卻恰恰相反，先加工3個孔，再以孔定位加工底面。

根據后托架的作用和兩個方案的比較分析，由于。40叫

030.2mm,。25.5mm這三個孔的軸線平行度規(guī)定較高。因此，

選用底面為基準時，加工孔的精度一定的越高越好。因此，

方案二的工序不太合適，我們采用方案一時大體次序。通過

度析，方案一時加工次序是先粗加工、精加工一組表面，再

粗加工、精加工此外一組平面。這看上去大體是合理的，但

仔細推敲后，發(fā)現仍然有不太符合工藝原則，現將改善的工

藝過程詳細分析如下：

工序10

粗銃后托架底面A經濟精度等級為IT11,控制尺寸到

36-o-^mm,后來托架左側支承板定位，限制3個自由度,右邊外圓采用

V形塊，限制2個自由度，以及后托架傾斜面的一支承來，限制1個

自由度定位夾緊，V形塊定位夾緊。

工序20

以底面為基準，粗鏈孔經濟精度等級為IT11,控制尺寸到

°39.7卅6mm,底面限制3個自由度，側面兩個支承釘限制兩個自由

度，左側一支承釘限制1個自由度，工件右側外圓用V形塊定位夾緊。

工序30

鉆擴粗較孔經濟精度等級分為IT12,控制尺寸到"30.12

臚'mm,。25.44尸mm,以。39.7臚6nlm的孔為基準，以帶有軸肩的

長銷限制5個自由度，在有一底面支承釘靠近左側腳來限制1個自由

度，再以活動V形塊定位夾緊。

工序40

半精銃底面A經濟精度等級為IT8控制尺寸到35.72

‘。。39mm,同工序10限制其自由度，定位夾緊。

工序50

半精像孔經濟精度等級為IT9,控制尺寸到039.93,畋口血，同

工序20限制自由度，定位夾緊。

工序60

半粗較孔經濟精度等級分為IT9,控制尺寸到“29.82o°°52mm,

“25.24產2mm的孔,同工序30限制自由度，定位夾緊。

工序70

加工"42mm的面，惚平，同工序30限制自由度，定位夾緊。

工序80

加工孔010mm,013mm,mm,020mm的I孔，以。40mm

帶有軸肩的長銷限制5個自由度，再加以025.5mm的孔內一菱形銷

限制1個自由度，在外圓外側采用活動V形塊，定位夾緊。

工序90

加工螺紋孔05mni,。6叫攻螺紋M6,以底面限制3個自由度,

側面兩個支承釘限制2個自由度，再加一種左側支承釘限制一種自由

度，在外圓外側采用活動V形塊，定位夾緊。

工序100

拉油槽，拉削寬度為3mm。

工序110

中檢

工序120

精銃底面A經濟精度等級為IT7,控制尺寸到35±O.O7mm,同工

序10限制其自由度，定位夾緊。

工序130

精健孔經濟精度等級為IT7,控制尺寸到0407必mm,同工序

20限制自由度，定位夾緊。

工序140

精—孔經濟精度等級為IT7,控制尺寸到。30.2丁必mm,

“25.5＞如mnb同工序30限制自由度，定位夾緊。

工序150

入庫清洗，涂防銹油。

工序160

終檢

3.3選擇加工設備和工藝設備

表2加工設備和工藝設備

工序號工序內容加工設備工藝裝備

專用夾具、端銃刀、

10X53立式銃床

粗銃底面游標卡尺

選用專用鏡床夾具、

20粗鑲孔。39.7^,6mnT68臥式鑲床

鎮(zhèn)刀、游標卡尺

鉆、擴、粗較孔。3。.12Q°-25mm,專用鉆床夾具、麻花

30Z535立式鉆床鉆、擴孔鉆、較刀、

。25.44ymm內徑千分尺

專用夾具、端銃刀、

40半精銃底面362.0391nmX53立式銃床

0游標卡尺

選用專用鏤床夾具、

50半精鎮(zhèn)孔°39.93Q0062mmT68臥式鐐床

鎮(zhèn)刀、游標卡尺

半粗錢孔029.82；0052mm,

專用鉆床夾具、錢刀、

60Z535立式鉆床

內徑千分尺

“25.24；0052

專用鉆床夾具、鉤鉆、

70Z535立式鉆床

銳平042的面游標卡尺

加工孔，2x010mmRa,2x013mm,專用鉆床夾具、麻花

80Z535立式鉆床鉆、擴孔鉆、內徑千

020mm分尺

鉆孔至5mm,攻絲M6,鉆孔至專用鉆床夾具、麻花

90Z535立式鉆床鉆、機用絲錐、內徑

°6mm千分尺

100拉油槽，拉削寬度為3mm拉床

110中枝

專用夾具、端銃刀、

120精銃底面35±0.07mmX53立式銃床

游標卡尺

選用專用鋪床夾具、

130精鋒孔。40丁必mmT68臥式鏤床

鎮(zhèn)刀、游標卡尺

精較孔到。30.2J0025mm,專用鉆床夾具、較刀、

140Z535立式鉆床

025.5J0021mm內徑千分尺

150清理

160終檢

3.4鑄件重要加工表面的加工余量確定

查《機械制造技術基礎課程設計》表2.8可知加工余量等級為

CT7-CT9,取加工余量等級為F,加工余量查《機械制造技術基礎課

程設計》表2.10

(1)尺寸規(guī)定為35土0.07,粗糙度為L6um,因此需要的加工環(huán)節(jié)

為粗銃-半精銃-精銃《加工工藝設計手冊》。

粗銃的加工余量，。

半精銃股I加工余量，z=l-l.5mmo

精銃的加工余量，z=0.6-0.8o

因此毛坯的零件加工余量之間。

(2)底座表面長度方向的加工余量及公差，

因其兩端引起兩端都與非工表面連接，故鑄造件毛坯的I外表面其長度

可取120mm。

(3)三杠孔的加工余量

零件中日勺三杠孔中。25.5,030.2采用鉆、擴、較加工，040采用鏤

加工。原則公差數值表可知：由原則公差數值表可知①40日勺孔精度

為IT7,①30.2的孔精度為IT7。

40孔附加工工序：

鉆孔039.7mm

半像孔”9.93mm

精較。40±0.025mm

中30.2孔肚|加工工序：

鉆孔"28mm

擴孔^30mm

粗錢。30.12mm

半精較029.82mm

精錢030.2mm

中25.5孔附加工工序：

鉆孔024mm

擴孔。25.3mm

粗錢025.44mm

半粗錢^25.24mm

精較：。25.5+-0.05

(4)固定螺釘孔和定位銷底孔的加工余量：

鉆孔：按小頭直徑鉆出中10的孔

擴孔：削銷圓錐孔，2-①13和2-中20孔代J力口工工序

擴孔出2-①13和2-①20的I階梯孔

(5)中5和M6孔時加工余量：

。5孔：鉆孔6mm

M6孔：鉆孔6mm

(6)用公制粗牙機用絲錐攻螺紋。

3.5確定工序尺寸、切削用量、公差及基本工時

工序10：粗銃托架底面

機床：立式銃床X53

刀具：硬質合金端銃刀（面銃刀）材料：叱D=63mm齒數

Z=6

銃削深度詢：%=3〃un

每齒進給量町：《切削用量簡要手冊》表3.1取與=°」8〃W2/Z銃削速

度V：參照參照文獻《機械制造技術基礎課程設計》表2.4-81,取

V=1.2m/s

機床主軸轉速〃:

1000V1000X1.2X60

n=----=-?-3-6-3-.9-7-r-/-m-in

成o3.14x63

n=370/7min式（1.1）

V，=也=3.14x63x370,74.2,/min

實際銃削速度V'10001000式

(1.2)

?Vf

進給量丹=々/為=0/8x6x370/60=6.66/m?/s式（1.3）

工作臺每分進給量，:工=匕=666〃"〃/s=399-6〃”?/min

%：根據參照文獻《機械加工工藝手冊》表2.4-81,4=60制〃

被切削層長度/：由毛坯尺寸可知:76.7

刀具切入長度R

/.=0.5(0-河—靖)+(1?3)

式（1.4）

=0.5(63-^632-602)+(1?3)=24.98mm

取4=25""〃

刀具切出長度/2：取［=25

走刀次數為1

區(qū)&76+25+2.26ml"

399.6

機動時間卬：式（L5）

工序90鉆孔較螺紋孔

（1）.鉆的

切削深度與：盤=3〃5

根據參照文獻《切削用量簡要手冊》表3.1查得：進給量

f=0.22~0.28mm/r,切削速度V=O.36m/s,

機床主軸轉速〃，由式（1.1）有：

1000V1000x0.36x60

n------=-------------41147/7min

兀d3.14x6取〃=1200〃min

3.14x6x1200

U冠M工24/n/min

實際切削速度由式（1.2）有:10001000

被切削層長度/：/=.9〃如

=￡ctgk「+(1~2)=gctg\20°+2?1\mm

刀具切入長度R由式（1.8）有:

刀具切出長度￡，2=1~乙”取乙=3.

7]=L+卜%==o22min

加工基本時間萬，由式（1.5）有：…0?22X1200

⑵.鉆M6螺孔

切削深度與：%=2.6〃〃〃

進給量/：根據參照文獻《機械加工工藝手冊》表2.4-39,

f=0.22~0.28相機/r,取/=0.25"〃"/r

切削速度V：參照參照文獻《機械加工工藝手冊》表2.4-41,取

V=0.36/w/5

機床主軸轉速〃，由式（1.1）有:

1000V1000x0.36x60

n=------?1322/7min

叫3.14x5.2取〃=1300r/min

nd.n3.14x5.2x1300

V=-----=-?--0--.-3-5-m-/--s------

實際切削速度V',由式（1.2）有:10001000x60

被切削層長度,：，=17〃加

刀具切入長度乙，由式（L8）有：

D52

/j=—ctgkr+（1~2）=c，gl20°+2a1.5tnm

刀具切出長度￡，2=。

走刀次數為1

/+/,+/17+1.5八?.

t：=——!——2=-----------?0.06nun

機動時間仇由式（1.5）有：60.25x1300

機床：組合攻絲機

刀具：高速鋼機動絲錐

進給量九由于其螺距。二1刈〃，因此進給量/=1〃加”

切削速度丫：參照參照文獻《切削用量簡要手冊》表3.1,取

V=0.115w/.y=6.9/w/min

機床主軸轉速〃，由式（1.1）有:

I000V1000X6.9

?366.24r/min

3.14x6取〃=350/7min

絲錐回轉轉速〃。：取乙=350廠/min

丫,_7idQn_3.14x6x350

--?6m/min

實際切削速度V',由式（1.2）有:10001000

被切削層長度/：，=25加”

刀具切入長度R4=（1-XL

刀具切出長度4：/2=（2-3）/=3xl=3^

走刀次數為1

機動時間。，由式（1.5）有：

/+/1+/,1+1,4*/25+3+325+3+3

?----------1----------x0.08min

fa九1x3501x350

§4機床夾具設計實例子（鉆4小孔夾具）

4.1問題時提出

運用本夾具重要用來鉆、錢加工頂面的四孔，其中包括鉆頂面四

孔（其中包括鉆孔4一例°加九和擴孔2一例3加，較孔2一例0加九，以及孔

2一婷0,例3〃而）。加工時除了要滿足粗糙度規(guī)定外，還應滿足孔軸線

對底平面的平行度公差規(guī)定。為了保證技術規(guī)定，最關鍵是找到定位

基準。同步，應考慮怎樣提高勞動生產率和減少勞動強度。

4.2定位基準的選擇

由零件圖可知：頂面四孔日勺軸線與左側面和后側面日勺尺寸規(guī)定規(guī)

定，在對孔進行加工前，底平面進行了銃加工，后側面也是一直都不

加工日勺側面，因此，選后側面和左側面為定位精基準（設計基準）來

滿足CA6140機床后托架頂面四孔加工的尺寸規(guī)定。

由零件圖可以懂得，圖中對孔的附加工沒有位置公差規(guī)定，因此

我們選擇左側面和后側面為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔軸線和

兩個側面的尺寸規(guī)定。工件定位用底面和兩個側面來限制5個自由

度。

4.3切削力及夾緊力的計算

機床：立式鉆床Z535

計算公式一二

由于加工材料為灰鑄鐵，查表可得則CF=410do=10ZF=1.2

y/0.75代入上式可得F/=870.3N

因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。

安全系數K二&K2K3K4

其中：6為基本安全系數1.5

舄為加工性質系數1」

/為刀具鈍化系數1.1

儲為斷續(xù)切削系數1.1

因此F=KF廣1680N

由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具構造簡樸、操作

以便，決定選用偏心輪夾緊機構。

偏心輪的夾緊力為

W二—浮--\N

+2同

如取轉軸至夾緊力P的回轉半徑P=」一，5=5=cp,

cos%

tg^=f=0.15,力臂L=(2-2.5)D,tga,七2=2*9=］，則得特定

DD147

的狀況夾緊力為

W=(9^11)QN

假如手動作用力為150N,則可查表日勺1900N

卬。?心

因此采用該夾緊機構工作是可靠的。

4.4定位誤差分析

該夾具以底面、側面和左側面為定位基準，規(guī)定保證孔軸線與左

側面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工規(guī)定，必須使工序中誤差總

和等于或不不小于該工序所規(guī)定的工序公差。

孔與左側面為線性尺寸一般公差。根據國標日勺規(guī)定，由參照文獻［15］

《互換性與技術測量》表「25可知：

取小(中等級)即：尺寸偏差為15±0.2、107±0.3

由［16］《機床夾具設計手冊》可得：

⑴、定位誤差：定位尺寸公差△=。?2〃加，在加工尺寸方向上的投影,

這里的I方向與加工方向一致。即：故金w=0-2〃楙

⑵、夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小。即：

⑶、磨損導致的加工誤差：A?M一般不超過0.005加〃？

⑷、夾具相對刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件對應尺

寸公差的五分之一取。即金“=0??的

誤差邙和.△/+△卬=0.265mm<0.5"〃〃

從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度規(guī)定。

4.5偏心輪夾緊機構

從理論上說，圓偏心把下半部分整個輪廓曲線上的任何一點都可

以用來夾緊工件。相稱于偏心輪轉過180"夾緊總行程為2倍的偏心

距。但實際上為防止松夾和咬死，常取圓周上的圓弧，即相稱于

圓偏心輪轉角為60〃-90〃所對的圓弧作為工作段。

如圖§4.8偏心輪，偏心輪AB工作段為當手柄逆時針轉動時，以A

抵達最大極限尺寸日勺工件，以B點夾緊最小極限尺寸的工件。

圖2偏心輪工作行程圖

4.6夾具設計及操作的簡要闡明