“CA6140尾座体”加工工艺 规程及专用夹具设计毕业设计

1、河北机电职业技术学院毕业设计（论文）“ca6140尾座体”加工工艺 规程及专用夹具设计 12 届 机械工程 系专 业 机械设计与制造 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2012 年 6 月20 日 摘要 本次设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础以及大部分专业课之后进行的。这是我们离开学校之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有重要地位。在各种主要的课程学习完成之后，这次设计不仅检验了我们的学习质量，还更加巩固了我们在大学三年所学的知识与技能。为了这次设计，我查阅了大量的资料同时也在生产实践中积累了许多机械加工方面的知识。机

2、械自古以来就是解放生产力和发展生产力的基础与重要手段，而好的工艺设计可以为生产提供明确的加工方案，它既可以提高生产的效率又可以保证工件良好的质量，所以工艺设计在机械生产中占据着重要的地位。机械设计制造及其夹具设计是对我们完成大学三年的学习内容后进行的总体的系统的复习，融会贯通三年所学的知识，将理论与实践相结合。这次设计为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工业规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。夹具设计是为了保证产品的质量

3、的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。这次毕业设计，难免会有许多的问题，恳请各位指导教师给予帮助，希望通过这次设计能锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为以后参加工作打下良好的基础。关键字：机床、夹具、机械设计、尾座体、加工工艺目录一、摘要1二、零件的分析3 1尾座体的用途3 2零件的特点3 三、工艺规程的设计4 1确定毛坯的制造形式42基准的选择43制定工艺路线44机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定65确定切削用量及基本工时（关键工序）8 6小结15 四、专用夹具设计161夹具的基本结构及夹具的设计内容162镗直径75专用夹具设计16

4、3镗套、镗模板及夹具体设计174夹具精度分析185夹具设计及操作简要说明186小结19 结束语21 致谢22 参考文献23二、零件的分析1.尾座体的用途 题目所给的零件是机床尾座体，尾座安装在机床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。2.零件的特点由图可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下：1.铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理2. 75h6与底面的平行度为0.005

5、3. 75h6要求圆柱度0.0044. 75h6的孔轴心线与导轨面的位置度误差为00.15. 75h6的孔与底面的位置度误差不超过0.156.尾座两端面与75h6的孔轴心线的垂直度为0.047.各面的粗糙度达到需要的要求8. 25h7与42h7的同轴度为0.029.75h625h7以及42h720h7的孔都需要精加工10. 尾座体底面的平面度为0.04需塞尺检查 三、工艺规程的设计1.确定毛坯的制造形式零件材料为ht200，硬度为170-241hb。考虑到零件的形状，由于零件年产量为5000件，已达到大批大量生产水平，故可以采用金属模铸造。这对提高生产率，保证产品质量有帮助,此外为消除残余应力

6、还应安排人工时效。根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献查参考文献2 机械加工工艺手册。2.基准的选择 (1)粗基准的选择：对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以75的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工的尾座上表面作为粗基准，对尾座底面进行铣削。 (2) 精基准的选择：精度高的基准面a、基准面b和75h6孔两个端面自然就成了精基准,。因为a、b面既是设计及准又是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各面、孔的加工可以以a、b面为基准这符合“基准统一”原

7、则。 考虑到要保证加工余量均匀以及要有较高的形状、位置精度，故要求17h6孔和a、b面互为基准进行加工。3.制订工艺路线 制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批大量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，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，以便使生产成本下降：（1）工艺路线方案一： 工序10：粗铣尾座体右底端面 工序20：粗铣基准面a 工序30：铣60孔底面钻20与22的孔 工序40：粗镗42与25的孔 工序50：粗镗75的孔 工序60：粗铣尾座两端面 工序70：钻25的孔 工序80：锪4

8、5的孔 工序90：钻35的孔 工序100：精铣基准面a 工序110：铰22与20的孔 工序120：精镗42与25的孔 工序130：精镗75的孔 工序140：精铣75孔的两端面 工序150：铰35的孔 工序160：检验 （2）工艺路线方案二： 工序10：粗铣尾座右底端面 工序20：粗铣基准面a 工序30：粗铣75孔的两端面 工序40：粗镗75的孔 工序50：精铣尾座右底端面 工序60：铣60的孔底钻22与20的孔 工序70：粗镗42与25的孔 工序80：钻25与35的孔 工序90：锪45的沉孔 工序100：精铣基准面a 工序110：铰22与20的孔 工序120：精镗42与25的孔 工序130：精

9、镗75的两端面 工序140：精镗75的孔 工序150：铰35的孔 工序160：检验（3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一没有按照先面后孔的加工原则，在镗75的孔时必须先铣75孔的两端面，并且此零件的设计基准是基准面a与基准面b，基准面a上的孔的尺寸基准是尾座体右底端面，由于此零件的毛坯为铸造所以要以尾座体的右底端面为尺寸基准就必须对此面进行精加工这样才能保证基准面a上的孔的位置度。方案二倒是考虑到了机加工的基本原则加工原则“先面后孔、基准先行、先粗后精、先主后次”在此零件图中最主要的两个面是基准面a与基准面b，下来就是标有公差要求的尺寸，其中基准面b与75的通孔要求是最高既

10、有圆柱度要求又有与基准面a有平行度要求并且内孔表面粗糙度达到了it7级。综合看来加工路线方案二可以满足此零件的加工要求但仍需对方案二做出改定以便于更适合此零件的加工，另外考虑到镗75孔的定位方式还要对尾座体两侧面进行精铣。具体加工路线如下：工序10：粗精铣基准面a工序20：粗精铣75孔两端面工序30：粗精铣尾座体右底端面工序40：粗精铣尾座体两侧面工序50：铣55的孔底工序60：粗精镗75孔工序70：粗精镗35的孔工序80：钻22与20的孔工序90：铰20的孔工序100：钻25与42的孔工序110：铰25与42的孔工序120：钻25的孔锪45的沉孔工序130：去除锐边毛刺工序140：检验4 .

11、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得钻、扩、铰孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得 “尾座体”零件材料为ht200，生产类型为小批量生产，采用砂模铸造。根据上述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）尾座体基准面a。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，铸

12、件偏差1.0mm。表面粗糙度ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第414页可知，加工余量为：粗铣：z=2mm，精铣：z=1mm。粗铣削的加工精度it11级，因此偏差0.11。精铣削偏差即为零件偏差： 。 （2）ra=12.5m上表面。精度要求低可不加工或者粗加工。 （3）35h9的孔。ra=3.2m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗镗2z=4mm,精镗2z=1mm。粗镗公差即为零件公差： 0.3mm。 （4）右底端面。ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣z=1.3mm，半精铣z=0.7mm。 （5）

13、锪孔面。ra=12.5m。只要求粗加工。参照切削手册第414页可知，加工余量z=2mm。 （6）圆柱体形左右端面。ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣z=1.mm，半精铣z=0.7mm。 （7）75h6孔。粗镗和精镗。粗镗2z=4mm，精镗2z=1mm。公差+0.019mm（见互换性与测量技术表1-8）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为大批大量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 基准面a与7

14、5h6孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下： 基准面a与75h6孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法) 毛坯名义尺寸：205+3=208（mm） 毛坯最大尺寸：208+1.8=209.8（mm） 毛坯最小尺寸：208-1.8=206.2（mm） 粗铣后最大尺寸：205+0.61=205.61(mm) 粗铣后最小尺寸：205.61-0.22=205.39(mm) 精铣后尺寸即达到205 (mm)。 整理成下表。“尾座体”的毛坯图见附图2。5.确定切削用量及基本工时(关键工序)工序1 粗精铣基准面a （1）粗铣基准面a工件材料： ht200，铸造。机床：x52k立式铣床。查参

15、考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 v铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣基准面a工件材料： ht200，铸造。机床： x52k立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：z=1mm铣削

16、深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为3机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为3机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=3（+）=3（1.11+3.05+1.04 +1.04）=18.72min

17、 工序2：粗精铣76孔两端面工件材料：铸造ht200机床：x63卧式铣床 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：粗铣时 精铣时刀具切出长度：取走刀次数为2根据参考文献9：（110+7+2)/135=0.88min （110+100+2)/135=1.57min根据参考文献5表2.5-

18、45可查得铣削的辅助时间 t=2（+）=2(0.88+1.57+1.04+1.04)=9.06min由于两端面相同故铣削条件也一样因此省略 工序3、4、5，为铣平面可参考上述计算，此处省略工序6：粗精镗75h6的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速： 按照参考文献3表3.1-41取n=800r/min实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.

19、5-37工步辅助时间为：1.86min精镗孔75h6机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min工序7：粗精镗35h9的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此

20、确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗35h9的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时=2.6

21、1+1.02=3.63查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序8：钻22与20的孔工件材料为ht200，孔的直径分别为22mm与20mm，表面粗糙度为、。加工机床为z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：22麻花钻与锪钻孔20mm小直径锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力f、转矩t及切削功率

22、根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查z535机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地， 对与22的孔可参考20的孔选用麻花钻进行加工 工序9：铰20的孔工件材料为ht200，孔的直径20mm，表面粗糙度为。加工机床为z535立式钻床，加工工序铰削，加工刀具为：20h7硬质合金刀。 铰削为精加工并且铰刀为定尺寸道具，所以在进行铰削加工前一定要保证合适的加工余量。 精铰孔 加工余量：0.15mm； 表面粗糙度：ra=0.32

23、5 ； 经济精度：it7； 公差：0.011mm刀具选择：直径为20h7的直柄机用铰刀；材料：yg8；基本参数：d=16.8mm，l=175mm，l=54mm， =14mm（见机械加工工艺设计实用手册表1252）吃刀深度 进给量f=0.5mm/r 主轴转速n=300r/min切削速度v=18m/min（见机械加工工艺设计实用手册表1282）其他工序参考以上计算进行加工工序13：去除锐边毛刺工序14：检验 工件是否存在缺陷以及各部分尺寸是否符合使用要求6.小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其

24、重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，制定机械加工工艺也需要工艺人员对机床以及金属材料的性能有足够的认识与了解这样才能制定出更合理更经济的机械加工方案，由于本人知识以及工作经验的缺乏，工艺规程中尚存在的不合理之处请个位老师批评指正。 四、专用夹具的设计1. 夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度

25、,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计。2.镗直径75孔夹具设计本夹具主要用来镗上平夹具，此孔也是后面作为工艺孔使用，这个工艺孔有尺寸精度要求为

26、+0.03，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第一道工序，加工到本道工序时只完成了尾座体上各表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。1.定位基准的选择由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣箱体的下表面工序的定位基准

27、，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用手动夹紧方式夹紧。2.切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献9得：镗削力 镗削力矩 式中： 本道工序加工工艺孔时，工件的下平面与台价台靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式： 式（3.1）式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（n）； 原始作用力（n）； 作用力臂（mm）； 螺纹

28、升角（）； 螺旋副的当量摩擦角（）。由式（3.1）根据参考文献11表3-7可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：m16螺纹加紧力为10600n3.夹紧元件及动力装置确定由于尾座体为大批大量生产，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。3.镗套、镗模板及夹具体设计工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。故选用镗模板（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及侧面分别靠在

29、夹具支架的定位快，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图如上图所示.4.夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用底面为主要定位基面，故定位误差很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸75mm及表面粗糙度。本道工序最后采用精镗

30、加工，选用标准硬质合金镗刀，直径为75mm，并采用镗模，镗刀导套孔径为该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。影响两工艺孔位置度的因素有：（1）镗模板上装轴承孔的尺寸公差：（2）两镗模的同轴度公差：（3）轴承与镗模配合的最大间隙：（4）镗模的同轴度公差：（5）镗模与镗刀配合的最大间隙： 所以能满足加工要求。5.夹具设计及操作的简要说明镗75孔的夹具如夹具装配图所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；用压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。6.小结对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削

31、加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。结束语通过近两个月的毕业设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学三年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好老师们的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利