正确CA6140后托架课程设计说明书

序言

工机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次

理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从

事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节

约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生

产安全、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。然而夹具又是制造系统的重要组

成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好

的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，

还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成

本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求, 企业对夹具的设计及制造提出了

更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。

夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与

人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于

完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要

用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性

能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床

的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。

在夹具设计过程中，对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题, 设计人员一

般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题

如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。

我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和

内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和

定位外圆分为两体时无此问题, 。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如

果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角, 则必须清根, 如果零件定位孔孔口倒角

较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R 。端面与外圆定

位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等) 加工的夹具时，

会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀

或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超

过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的

系列产品零件夹具时，为了降低生产成本, 提高夹具的利用率，往往会把夹具设

计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。

随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，

使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，

必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还

处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、

可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环

保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。

一、 零件的分析

（一） 零件的作用

CA6140车床后托架在卧式机床上，当采用双向引导刀具时，且有较高的精

度要求时. 刀具和主轴之间采用浮动卡头连接，在动力头退回原位，刀具又已退

离夹具刀套的情况下，必须采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证在

下一次工作循环中，刀具能顺利得重新进入刀套，托架的结构形式同活动钻模版

相似，但其作用仅在于支撑刀杆而不作为刀具的导向，托架不起直接保证加工精

度的作用，但他却直接保证机床能顺利正常的工作。

（二） 零件的工艺分析

CA6140车床后托架如图所示

图1 CA6140后托架零件图

C A6140车床托架可分为四个加工工序，他们之间有一定的位置要求。

1. 托架底座 粗糙度1.6um ，平面度003。

2. 三杆孔 一个直径40的孔及其宽度为3的圆孔。

一个直径30.2的孔。

一个直径25.5的孔及其孔端面。

3. R 8 的两吊耳：一个M6的螺纹孔和直径6的孔

4. 托架的2-Ф10锥孔低孔，2-Ф13孔及其2-Ф20的沉头孔个加工部位存在

着位置要求。

（三）设计托架时的注意事项

托架应有足够的支撑刚性，尤其在托架的轮廓尺寸的大，承托的刀具数量多，

重量大的情况下，更应该注意采用必要的措施来加强托架的支撑刚性，如可增加

刀杆的直径，或其数量，采用刀杆与主轴向的连接而不与前盖连接，并适当增加

其连接长度，用拉杆是刀杆与主轴箱相连，在托架下部设置支撑钉或滚轮等措施，

并注意，只有中小型托架采用空心导向。

二 、 工艺规程设计

（一） 确定毛坯的制造形式

零件材料为灰铸铁，硬度HT200，考虑到机床在工作过程当不经常加速，承

受交变载荷以及冲击载荷较小，因此应该选用金属模机械砂型铸造，又因为是批

量生产，而且零件的尺寸不大结构对称，故可以用铸造，既保证工作的可靠性又

提高了劳动生产率。

(二) 基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以

使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更

有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行

（1）粗基面的选择。 按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面时，

应以这些不加工表面作粗基准，当零件有若干个不加工表面时，则应该以与加工

表面要求相对位置度较高的不加工表面为粗基准， 对于一般的轴类零件以外圆

作为粗基准是完全合理的，现在选取ø40mm的外圆作表面和底面为加工右平面的

粗基准，利用一组共两个V 形块支撑外圆轮廓作为定位面，消除X 和Y 方向以及

绕他们旋转的四个自由度，然后再利用支撑板支撑ø40mm的底面，用以消除Z

方向以及绕他旋转的两个自由度，最终达到完全定位。

（2）精基准的选择。主要考虑设计基准与工序基准的重合问题，当设计基准

与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

（三） 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是以零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技

术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为批量生产的条件下，可以考虑采用

专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效果，

以便使生产成本尽量下降。

工艺路线一

工序错误！未找到引用源。 三次钻托架三杠孔，分别扩，铰空Ф40、

Ф30.2 、Ф25.5 和锪22端面。

工序错误！未找到引用源。 四次钻固定螺钉底孔和定位销底孔，扩2-

Ф13，锪沉头孔2-Ф20，Ф13

工序错误！未找到引用源。 钻Ф6及M8底孔。

工序错误！未找到引用源。 攻螺纹M6。

工序错误！未找到引用源。 以三杠孔为基准精铣托架底面，以达到位

置要求。

工序错误！未找到引用源。 检查

工艺路线二

工序错误！未找到引用源。 粗精铣托架底面

工序错误！未找到引用源。 粗，半精，精镗Ф40 、 Ф30.2 、 Ф25.5

工序错误！未找到引用源。 钻顶面四孔2-Ф10，2-Ф20，2-Ф13。

工序错误！未找到引用源。 钻Ф6及M6孔 攻螺纹M6。

工序错误！未找到引用源。 去毛刺，检查

工艺方案的比较与分析

上述两个工艺方案的相同点在于都是以先面后孔为加工顺序，方案二是加工

三杠孔加工完毕后，直接以三杠孔为基准，精加工托架底面，然后再以精铣厚的

底面做为基准加工其他的孔，而方案一是以粗铣面为基面，完成所有孔的加工后，

在精铣底面，两相对比，可以看出，因为加工孔全部在摇臂钻床上完成，古方案

一工序相对比较集中，但并未减少装夹次数。钉孔，定位销、螺纹孔的加工精度

不高，而方案二，就解决了上述存在的问题，可得到精度较高的零件。

（四）具体加工路线如下

工序错误！未找到引用源。 粗精托架底面，利用侧面和外圆定位 工序Ⅱ 粗镗三杠孔，底面和侧面定位

工序Ⅲ 半精镗三杠孔，底面和侧面定位

工序Ⅳ 精镗三杠孔，底面和侧面定位 工序Ⅴ 将孔2-φ13、2-φ10、2-φ20钻到直径d =10mm ，工件用专用夹具装

夹

工序Ⅵ 扩2-Ф13、锪沉头孔2-Ф20、Ф13 ，铰锥孔 2-φ10 工序Ⅶ 钻Ф6

工序Ⅷ 攻螺纹M6

工序Ⅸ 倒角，去毛刺，检查

(五) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 及M8底孔

“CA6140车床后托架”零件材料为灰铸铁，硬度200，毛坯重量约3.05千

克，生产类型为批量生产，采用金属模机械砂型铸造。

根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸

及毛坯尺寸如下：

1. 尺寸要求为35+-0.07，粗糙度为1.6um ，因此需要的加工步骤为粗铣-

精铣《加工工艺设计手册》。

粗铣的加工余量，z=2. 7~3. 4mm 。

精铣的加工余量z =1mm。

所以毛坯的零件加工余量z=4mm之间。

2. 底座表面长度方向的加工余量及公差，

因其两端引起两端都与非工表面连接，故铸造件毛坯的外表面其长度可取120mm 。

1. 三杠空的加工余量

零件中的三杠孔采用钻、扩、铰加工。

标准公差数值表可知：由标准公差数值表可知Ф40的孔精度为IT7，Ф30.2的孔精度为IT11-IT12。

Φ40孔的加工工序：

粗镗的精度等级：IT =12，表面粗糙度Ra =15um ，尺寸偏差是0. 25mm 半精镗的精度等级：IT =10，表面粗糙度Ra =2. 5um ，尺寸偏差是0. 1mm 精镗的精度等级：IT =7，表面粗糙度Ra =1. 6um ，尺寸偏差是0. 025 Φ30.2孔的加工工序：

粗镗的精度等级：IT =12，表面粗糙度Ra =15um ，尺寸偏差是0. 21mm 半精镗的精度等级：IT =10，表面粗糙度Ra =2. 5um ，尺寸偏差是0. 084mm

精镗的精度等级：IT =7，表面粗糙度Ra =1. 6um ，尺寸偏差是0. 021mm Φ25.5孔的加工工序：

粗镗的精度等级：IT =12，表面粗糙度Ra =15um ，尺寸偏差是0. 21mm 半精镗的精度等级：IT =10，表面粗糙度Ra =2. 5um ，尺寸偏差是0. 084mm 精镗的精度等级：IT =7，表面粗糙度Ra =1. 6um ，尺寸偏差是0. 021mm 铸件毛坯的基本尺寸分别为：

. 3φ25. 50

0孔毛坯基本尺寸为φ：25. 5-2-1. 2-0. 8=21. 5mm ；

φ30. 2+0. 2孔毛坯基本尺寸为φ：30. 2-2-1. 2-0. 8=26. 2mm ；

φ40+0. 025孔毛坯基本尺寸为φ：40-2-1. 2-0. 8=36mm

2. 固定螺钉孔和定位销底孔的加工余量：

钻孔：按小头直径钻出Φ10的孔

铰孔：削销圆锥孔，2-Φ13和2-Φ20孔的加工

工序

粗锪出2-Φ13和2-Φ20的阶梯孔

3. Φ6和M6孔时加工余量：

Φ5孔：钻孔6mm

M6孔： 钻孔6mm

4. 用公制粗牙机用丝锥攻螺纹。

（六）确定切削用量及其基本工时

工序Ⅰ：粗铣托架底面

1.8 确定切削用量及基本工时（机动时间）

1.8.1 工序1：粗、精铣底面

机床：双立轴圆工作台铣床X 52K

刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：YG 6 D =63mm 齿数Z =6 ⑴．粗铣

铣削深度a p ：a p =3mm

每齿进给量a f ：根据《机械加工工艺手册》，取a f =0. 18mm /Z 铣削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =1. 2m /s

机床主轴转速n ：

n =1000V 1000⨯1. 2⨯60n =370r /min 实际铣削=≈363. 97r /min ，πd 03. 14⨯63

速度V '：V '=πd 0n

1000=3. 14⨯63⨯370≈1. 22m /s 1000⨯60

l =76mm

刀具切入长度l 1：

l 1=0. 5(D -D 2-a ε2) +(1~3) =0. 5(63-632-602) +(1~3) =24. 98mm

取l 1=25mm

l 2=2mm

t j 1=l +l 1+l 276+25+2=≈0. 26min f m 399. 6

⑵．精铣：

铣削深度a p ：a p =1. 5mm

每齿进给量a f ：根据《机械加工工艺手册》取a f =0. 15mm /Z 铣削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =1. 5m /s

机床主轴转速n ，由式（1.1）有：

n =1000V 1000⨯1. 5⨯60=≈454. 96r /min ，n =460r /min πd 03. 14⨯63

l =76mm

l 1=D =63mm

l 2=2mm

t j 2=l +l 1+l 276+63+2=≈0. 33min f m 414

本工序机动时间t j =t j 1+t j 2=0. 26+0. 33=0. 59min

1.8.2 工序2 粗、半精、精镗CA6140侧面三杠孔

机床：卧式镗床T 68

刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：YT 5

⑴．粗镗φ25. 5+0. 3孔

切削深度a p ：a p =2mm ，毛坯孔径d 0=21. 5mm 。 进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 35mm /r 。

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》取v=40m/min 机床主轴转速n ：

n =1000V 1000⨯40=≈600r /min ， πd 03. 14⨯21. 5

被切削层长度l ：l =60mm

刀具切入长度l 1：l 1=a p

tgk r +(2~3) =2+2≈5. 4mm tg 30︒

刀具切出长度l 2：l 2=3~5mm 取l 2=4mm

t j 1=l +l 1+l 260+5. 4+4=⨯1≈0. 33min f m 210

⑵．粗镗φ30. 2+0. 2mm 孔

切削深度a p ：a p =2mm ，毛坯孔径d 0=26. 2mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 45mm /r 。

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =40m /min 机床主轴转速n ：n =1000V 1000⨯40 =≈500r /min πd 03. 14⨯26. 2 机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+5. 4+4=⨯1≈0. 31min f m 225

⑶．粗镗φ40+0. 025孔

切削深度a p ：a p =2mm ，毛坯孔径d 0=36mm 。

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 5mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =40m /min 机床主轴转速n ：

n =1000V 1000⨯40=≈450r /min ， πd 03. 14⨯36

机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+5. 4+4=⨯1≈0. 31min f m 225

⑷．半精镗φ25. 5+0. 03孔

切削深度a p ：a p =1. 2mm ，粗镗后孔径d 0=23. 5mm 进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，f =0. 35mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取：V =60m /min 机床主轴转速n ，由式

n =1000V 1000⨯60=≈800r /min ， πd 03. 14⨯23. 5

被切削层长度l ：l =60mm

刀具切入长度l 1，由式：l 1=a p

tgk r +(2~3) =1. 2+2≈4mm tg 30︒

刀具切出长度l 2：l 2=3~5mm 取l 2=4mm

机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+4+4=⨯1≈0. 24min f m 270

⑸．半精镗φ30. 2+0. 02孔

切削深度a p =1. 2mm ，粗镗后孔径d 0=28. 2mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 35mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取：V =60m /min 机床主轴转速n 有：

n =1000V 1000⨯60=≈700r /min πd 03. 14⨯28. 2

机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+4+4=⨯1≈0. 28min f m 245

⑹．半精镗φ40+0. 025孔

切削深度a p ：a p =1. 2mm ，粗镗后孔径d 0=38mm 进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 42mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =60m /min 机床主轴转速n ： ，取n =

1000V 1000⨯60=≈500r /min πd 03. 14⨯38

机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+4+4=⨯1≈0. 32min f m 84

⑺．精镗φ25. 5+0. 03孔

切削深度a p ：a p =0. 8mm ，半精镗后孔径d 0=24. 7mm 进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 28mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =50m /min 机床主轴转速n ，由式：

n =1000V 1000⨯50=≈650r /min πd 03. 14⨯24. 7

工作台每分钟进给量f m ：f m =fn =0. 28⨯650=182mm /min

被切削层长度l ：l =60mm

刀具切入长度l 1：l 1=a p

tgk r +(2~3) =0. 8+2≈3. 5mm tg 30︒

刀具切出长度l 2：l 2=3~5mm 取l 2=4mm

机动时间t j 1：t j 1=l +l 1+l 260+3. 5+4=≈0. 37min f m 182

⑻．精镗φ30. 2+0. 02孔

切削深度a p ：a p =0. 8mm ，半精镗后孔径d 0=29. 4mm 进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 3mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =50m /min 机床主轴转速n 有：

n =1000V 1000⨯50=≈542r /min πd 03. 14⨯29. 4

机动时间t j 1：t j 1=

l +l 1+l 260+3. 5+4

=⨯1≈0. 41min f m 163

⑼．精镗φ40+0. 025孔

切削深度a p ：a p =0. 8mm ，半精镗后孔径d 0=39. 2mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，刀杆伸出长度取200mm ，切削深度为2mm 。因此确定进给量f =0. 35mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =50m /min 机床主轴转速n ：

n =

1000V 1000⨯50

=≈400r /min ， πd 03. 14⨯39. 2

机动时间t j 1：t j 1=

l +l 1+l 260+3. 5+4

=⨯1≈0. 48min f m 140

本工序所用的机动时间t j ：

t j =0. 37+0. 31+0. 31+0. 24+0. 28+0. 32+0. 37+0. 41+0. 48=3. 09min 工序3：钻顶面四孔

钻顶面四孔（其中包括钻孔2-φ13，2-φ10和扩孔2-φ13，铰孔2-φ10，以及锪孔2-φ20，φ13

机床：Z 3025

刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84）

公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料：YG 5 ⑴．钻孔2-φ13，以及2-φ10的锥孔

钻孔2-φ13时先采取的是钻到2-φ10再扩到2-φ13，所以D =10mm ，另外的两个2-φ10锥孔也先钻到2-φ10。

切削深度a p ：a p =5mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，取f =0. 3mm /r 切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =40m /min 机床主轴转速n ）有：

n =

1000v 1000⨯40

=≈1300r /min πd 3. 14⨯10

被切削层长度l ：l =60mm 刀具切入长度l 1：

l 1=

D 10

ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2=4. 8mm ≈5mm 22

刀具切出长度l 2：l 2=1~4mm 取l 2=3mm

机动时间t j 2：t j 2=⑵．扩孔2-φ13

钻孔2-φ13时先采取的是钻到2-φ10再扩到2-φ13，所以D =13mm ，

d 1=10

L 18+18+67+67+4⨯5+4⨯3

=≈0. 53min fn 0. 33⨯1273

切削深度a p ：a p =1. 5mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册，取f =0. 4mm /r 切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =50m /min 机床主轴转速n ：

n =

1000v 1000⨯50=≈1300r /min πD 3. 14⨯13

被切削层长度l ：l =60mm 刀具切入长度l 1有：

l 1=

D -d 113-10

ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2=2. 86mm ≈3mm 22

2：l 2=1~4mm 取l 2=3mm

机动时间t j 2：t j 2=⑶．锪孔2-φ20

切削深度a p ：a p =3. 5mm ，D =20mm

根据《机械加工工艺手册》：进给量f =0. 5mm /r , 切削速度

V =0. 2~0. 41m /s ；取V =55m /min

L 67+18+2⨯3+2⨯3

=≈0. 2min fn 0. 39⨯1300

机床主轴转速n ：

n =

1000V 1000⨯55=≈900r /min πD 3. 14⨯20

被切削层长度l ：l =12mm 刀具切入长度l 1：l 1=

D -d 020-13

ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2≈4. 02mm 22

刀具切出长度l 2：l 2=1~4mm 取l 2=3mm 走刀次数为2 机动时间t j 4：

t j 4=2⨯

l +l 1+l 212+6+2⨯4. 02+2⨯3=≈0. 13min nf 0. 15⨯900

⑷．锪孔φ13

切削深度a p ：a p =3mm ，D =13mm

根据《机械加工工艺手册》：进给量f =0. 5mm /r , 切削V =50m /min 机床主轴转速n ：

n =

1000V 1000⨯50=≈1250r /min πD 3. 14⨯13

被切削层长度l ：l =40mm 刀具切入长度l 1有：l 1=

D -d 013-10

ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2≈2. 87mm 22

2：l 2=1~4mm 取l 2=3mm 机动时间t j 4：t j 4=

l +l 1+l 247+2. 87+3

=≈0. 1min nf 0. 5⨯1250

t j =0. 1+0. 13+0. 5+0. 2=0. 93min

⑸．铰孔2-φ10

切削深度a p ：a p =0. 25mm ，D =10mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，f =1. 0~2. 0mm /r 取f =2. 0mm /r 切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =0. 32m /s 机床主轴转速n 有：

n =

1000V 1000⨯0. 32⨯60

=≈600r /min πD 3. 14⨯10

机动时间t j 4：t j 4=

L 20+6+2⨯2. 14+2⨯3

=≈0. 03min nf 2⨯600

t j =0. 1+0. 13+0. 5+0. 2+0. 03=0. 96min

1.8.4 工序4：钻侧面两孔

6的孔和M 6的螺纹孔） 钻侧面两孔（其中包括钻φ　

机床：

6 ⑴．钻φ　

切削深度a p ：a p =3mm

根据《机械加工工艺手册》：进给量f =0. 22~0. 28mm /r , 切削速度

V =0. 36m /s ，

机床主轴转速n ，由式：

1000V 1000⨯0. 36⨯60=≈1147r /min ，取n =1200r /min πd 3. 14⨯6

πDn 3. 14⨯6⨯1200

=≈0. 38m /s 实际切削速度V '，由式（1.2）有：V '=

10001000⨯60

n =

被切削层长度l ：l =44. 9mm

刀具切入长度l 1有：l 1=

D 6

ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2≈11mm 22

刀具切出长度l 2：l 2=1~4mm 取l 2=3mm 加工基本时间Tj 有： Tj =⑵．钻M 　6螺孔

切削深度a p ：a p =2. 6mm

进给量f ：根据《机械加工工艺手册》，f =0. 22~0. 28mm /r ，取

f =0. 25mm /r

L +l 1+l 244. 9+11+3

==0. 22min f ⋅n 0. 22⨯1200

切削速度V 《机械加工工艺手册》，取V =0. 36m /s 机床主轴转速n 有：

n =

1000V 1000⨯0. 36⨯60

=≈1322r /min ，取n =1300r /min πd 03. 14⨯5. 2

实际切削速度V '，：V '=

πd 0n

1000

=

3. 14⨯5. 2⨯1300

≈0. 35m /s

1000⨯60

被切削层长度l ：l =17mm 刀具切入长度l 1：l 1=

D 5. 2ctgk r +(1~2) =ctg 120︒+2≈1. 5mm 22

刀具切出长度l 2：l 2=0 走刀次数为1 机动时间t j ：t j =

l +l 1+l 217+1. 5

=≈0. 06min fn 0. 25⨯1300

③、攻M 6螺纹孔 机床：组合攻丝机 刀具：高速钢机动丝锥

进给量f ：由于其螺距p =1mm , 因此进给量f =1mm /r

切削速度V ：参照《机械加工工艺手册》，取V =0. 115m /s =6. 9m /min 机床主轴转速n ，有：

n =

1000V 1000⨯6. 9

=≈366. 24r /min ，取n =350r /min πd 03. 14⨯6

丝锥回转转速n 0：取n n =350r /min 实际切削速度V '有：V '=

πd 0n

1000

=

3. 14⨯6⨯350

≈0. 109m /s

1000⨯60

被切削层长度l ：l =25mm

刀具切入长度l 1：l 1=(1~3) f =3⨯1=3mm 刀具切出长度l 2：l 2=(2~3) f =3⨯1=3mm 机动时间t j ：t j =

l +l 1+l 2l +l 1+l 225+3+325+3+3

+=+≈0. 08min fn fn 01⨯3501⨯350

钻顶面四孔的机动时间t j ：

t j =0. 87+0. 5+0. 76+0. 7+0. 03+0. 22+0. 06+0. 08=3. 22min

这些工序的加工机动时间的总和是t j ：

t j =0. 59+3. 09+0. 96+3. 22=7. 86min

第二章 夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量降低劳动强度，需设计专用夹具。 1 研究原始质料

利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔，其中包括钻顶面四孔（其中包括钻孔4-φ10mm 和扩孔2-φ13mm ，铰孔2-φ10mm ，以及锪孔2-φ20，。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φ13m m ）

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 定位基准的选择 由零件图可知：顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求，在对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不加工的侧面，因此，选后侧面和做侧面面为定位精基准（设计基准）来满足CA6140机床后托架顶面四孔加工的尺寸要求。

由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。 3 切削力及夹紧力的计算

由资料《机床夹具设计手册》可得：

切削力公式：F f =412D 1. 2f 0. 75K P 式中 D =10mm f =0. 3mm /r 查得：K p =(

HB 0. 6

) =0. 95 190

即：F f =1980. 69(N )

实际所需夹紧力：由《机床夹具设计手册》得：W K =F f ⨯K 安全系数K 可按下式计算有：：

K =K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6

式中：K 0~K 6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》可得： K =1. 2⨯1. 2⨯1. 0⨯1. 2⨯1. 3⨯1. 0⨯1. 0=2. 25 所以 W K =K ⋅F f =1980. 69⨯2. 25=4456. 55(N )

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。

取K =2. 25，μ1=0. 16，μ2=0. 2 螺旋夹紧时产生的夹紧力有： W 0=QL '(N )

tg ϕ1+γz tg (α+ϕ2) =5830

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 工件受力分析图

由表1-2-26得：原动力计算由式 W 0=W K ⋅

l 1⋅ L η0

'W L η即：W K =00 M Q =W 0⋅

=5830⨯169⨯0. =9954. 28(N )

l 11971⋅=5830⨯⨯=6. 93(N ⋅m ) L η01690. 98

'

由上述计算易得：M Q >>M W K >>W K

因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

4 误差分析与计算

该夹具以底面、两侧面为定位基准，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《互换性与技术测量》可知：

取m （中等级）即 ：尺寸偏差为15±0. 2、107±0. 3 由《机床夹具设计手册》可得：

⑴、定位误差：定位尺寸公差∆=0. 2mm ，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∆D . W =0. 2mm

⑵、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： ∆j ∙j =0 ⑶、磨损造成的加工误差：∆j ∙M 通常不超过0. 005mm

⑷、夹具相对刀具位置误差：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∆D ∙A =0. 06mm

误差总和：∆j +∆w =0. 265mm

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

本夹具用于在钻床上加工后托架的底孔、锥孔。工件以底平面、两侧面为定位基准，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。

设计总结

课程设计是一门综合性很强的课程，也是最重要的一门课程，我们在毕业设计中做的是车床后托架的夹具，虽然这学期曾学过夹具这方面的知识，但对于实际的应用，操作和设计都理解的不够透彻，通过这次设计加深了对夹具的了解，而且通过设计使我了解了自身的不足之处。以下是我对自己这次设计的一些总结：

第一，课程设计是一门综合的课程设计，它综合了专业课中的学到的很多专

业知识，例如《机械制图》、《机械制造》、《互换性与测量技术》等等一系列的专业知识。由这次设计把三年来所学的大部分专业知识作了一个回顾和重新的学习。而且学习到了许多新的知识，特别是AUTO-CAD 软件的操作使用和制图的应用，使自己的知识又有了进一步的提高。

第二，课程设计是一个小组一个课题，需要自己在指导老师的指导下独立完成，这其中就涉及到找查资料、课题设计、绘图、制作说明书等等一系列看似繁琐却很重要的工作，从无到有一点一滴的完成设计，从中就可以体现出自己那方面还可以，哪方面还比较欠缺，也能反映出以前自己意识不到的不足和缺点，进而在设计中加以改进。

第三，在这次设计中感触最深的就是做好一份设计甚至是一份工作都需要大家之间的团结合作。过去几年没有做过这种的正规的设计，基本上自己可以独立的完成，这样不仅加深了同学们之间的沟通互相弥补了个人身上的不足，并且为能更好的完成设计一起努力。通过这次的设计。让我们意识到只有大家一起合作、努力、互相帮助，才能将工作做的更好。

第四，通过这次毕业设计，让我们受益匪浅，从中学习到了许多课本上和课本外的东西，改善和弥补了自身的不足，也更能体会到了团队合作的重要性，给即将迈入社会和踏上工作岗位的我上了重要的一课。

参考文献

1、《金属切削机床》. 大连理工大学. 戴曙主编. 机械工业出版社

2、《机床设计图册》. 华东纺织工业学院 哈尔滨工业大学主编. 上海科学技术出版社

3、《金属切削机床概论》. 吉林大学. 贾亚洲主编. 机械工业出版社

4、《机械制造工艺学》. 赵志修主编. 机械工业出版社

5、《互换性与测量技术基础》. 廖念钊主编. 中国计量出版社

6、《画法几何及机械制图》. 朱冬梅 朱北澜主编. 高等教育出版社

7、《机床夹具设计》. 余光国 马俊 张法光主编. 重庆大学出版社

8、《机床夹具设计》. 肖继德 陈宁平主编. 机械工业出版社

9、《AUTOCAD.Mechanical 2006中文版实用教程》. 窦忠强 张苏华主编. 清华大学出版社

10、《机械制造工艺学课程设计指导书》. 哈尔滨工业大学. 赵家齐主编. 机械工业出版社

11、《机械制造工艺简明手册》. 哈尔滨工业大学. 李益明主编. 机械工业出版社

12、《UG NX5制图应用教程》. 张俊华 应华 熊晓萍主编. 清华大学出版社

13、《计算机会图》. 烟台大学机电汽车工程学院工程图学学科组编

14、《UG NX5 机械设计典型事例》. 郭圣路等主编. 电子工业出版社

15、《机械加工工艺手册》. 孟少龙主编. 机械工业出版社