毕业设计（论文）-机床后托架的夹具设计与分析.doc

题 目：车床后托架加工工艺及夹具设计姓 名：班级学号：指导教师： 毕 业 论 文（设 计）用 纸摘 要随着科学技术的进步和生产的发展，国民经济各部门要求机械工业不断提供先进技术装备和研究新的产品品种，这就促使机械工业的生产形势发生了显著的变化。原来以通用夹具为主的传统生产技术准备工作的方式，就远远不能适应当前机械工业所面临的新形势。这就提出了多品种小批量生产的夹具设计和研究的课题。首先介绍了零件的作用，对零件进行工艺分析。然后进行工艺规程设计，包括确定毛坯的制造形式、基面选择、制定工艺路线、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸、确定切削用量及基本工时等。最后再进行了三种专用夹具的设计，一套是铣平面夹具设计，一套是镗孔夹具设计，另一套是钻顶面四孔的夹具设计。关键词：车床后托架；加工工艺设计；专用夹具设计；定位；夹紧佳木斯大学教务处 第 ii 页毕 业 论 文（设 计）用 纸abstractalong with the progress of the science and technology and the development of the production, the various branches and sectors of the national economy request the mechanical industry unceasingly to provide the vanguard technology equipment and the research attainment product variety, this urged the production situation of the mechanical industry to have a remarkable change. by far, the original way by the unit clamp primarily tradition production technology preparatory work, cannot adapt the new situation which the current mechanical industry faces. this proposed the jig design and the research topic of the multi-variety small batch production.first the article introduces the function of the components and carries on the craft analysis to the components. then carries on the technological process design,including determination of the semifinished materials manufacture form, basic plane choice, formulation of the craft route, determination of the machining allowance, working procedure size and semifinished materials size, determination of the cutting specifications and basic man-hour. finally carries on the jig design,a plane is miling fixture design,a set of is boring and fixture design,the other one is the top four hole drilling of fixture design. keywords ：lathe bracket after ; processing technology design ; special jig design ; fixed position ; clamp毕 业 论 文（设 计）用 纸目 录摘 要iabstractii第 1 章绪论31.1国内外夹具发展现状31.2夹具的作用3第 2 章ca6140机床后托架加工工艺设计62.1ca6140机床后托架的工艺分析及工艺要求62.2ca6140车床后托架的加工工艺过程72.3确定各表面加工方案82.3.1在选择各表面加工方法时，应考虑的因素82.3.2平面加工方案的确定82.3.3孔加工方案的确定92.3.4加工工艺路线的方案比较92.4ca6140机床后托架的加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定122.4.1毛坯的结构工艺要求122.4.2ca6140机床后托架的偏差计算132.5确定切削用量及基本工时172.5.1工序1：粗、精铣底面172.5.2工序2：粗、半精、精镗ca6140侧面三杠孔182.5.3工序3：钻顶面四孔262.5.4工序4：钻侧面两孔302.6时间定额计算及生产安排322.6.1粗、精铣底面时间定额计算及生产安排322.6.2镗侧面三杠孔定额计算及生产安排332.6.3钻顶面四孔时间定额计算及生产安排34第 3 章专用夹具设计363.1铣平面夹具设计363.1.1研究原始资料363.1.2定位基准的选择363.1.3切削力及夹紧力计算363.1.4误差分析与计算383.1.5夹具设计及操作的简要说明393.2镗孔夹具设计393.2.1研究原始资料393.2.2定位基准的选择393.2.3切削力及夹紧力的计算403.2.4误差分析与计算423.3钻顶面四孔夹具设计433.3.1研究原始资料433.3.2定位基准的选择433.3.3切削力及夹紧力的计算433.3.4误差分析与计算443.3.5夹具设计及操作的简要说明45结论46参考文献47致 谢49附录150佳木斯大学教务处 第 57 页第 1 章 绪论迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业1。1.1 国内外夹具发展现状研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（fms）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求5：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。（2）能装夹一组具有相似性特征的工件。（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具。（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率。（6）提高机床夹具的标准化程度。1.2 夹具的作用近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如，应用人工智能选择零件的工艺规程6。因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式加工工艺，它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其cad、capp和cam原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的cad/cam系统问世。通常只能采用手工的方法或部分借助于cad造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案7。我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键8。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。目前中国制造业发展迅猛，以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微。夹具是机械加工不可缺少的部件，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、经济的方向发展。第 2 章 ca6140机床后托架加工工艺设计2.1 ca6140机床后托架的工艺分析及工艺要求ca6140机床后托架的是ca6140机床的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但侧面三杠孔和底面的精度要求较高，此外还有顶面的四孔要求加工，但是对精度要求不是很高。后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求等9。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它的加工是非常关键和重要的。图2.1 ca6140机床后托架零件图一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个孔10。（1）以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。（2）另一组加工是侧面的三孔，分别为，其表面粗糙度要求 要求的精度等级分别是，。（3）以顶面为主加工面的四个孔，分别是以和为一组的阶梯空，这组孔的表面粗糙度要求是，以及以和的阶梯孔，其中是装配铰孔，其中孔的表面粗糙度要求是，是装配铰孔的表面粗糙度的要求是。（4）ca6140机床后托架毛坯的选择金属行浇铸，因为生产率很高，所以可以免去每次造型。单边余量一般在，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因为ca6140机床后托架的重量只有3.05kg,而年产量是5000件，由13机械加工工艺手册表2.1-3可知是中批量生产。2.2 ca6140车床后托架的加工工艺过程 由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于ca6140机床后托架来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由上面的一些技术条件分析得知：ca6140后托架的尺寸精度，形状精度以及位置机精度要求都很高，就给加工带来了困难，必须重视。2.3 确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计ca6140机床后托架的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。2.3.1 在选择各表面加工方法时应考虑的因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为it6，表面粗糙度为ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。2.3.2 平面加工方案的确定由参考文献13机械加工工艺手册表2.1-12可以确定，底面的加工方案为底平面：粗铣精铣（），粗糙度为6.30.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。2.3.3 孔加工方案的确定（1）由参考文献11机械加工工艺手册表2.1-11确定，以为孔的表面粗糙度为1.6，则选侧孔（，）的加工顺序为：粗镗精镗。（2）顶面的四个孔采取的加工方法分别是： 因为孔的表面粗糙度的要求都不高，是，所以我们采用一次钻孔的加工方法，的孔选择的加工方法是钻，因为的孔和是一组阶梯孔，所以可以在已经钻了的孔基础上再锪孔钻锪到，而另一组和也是一组阶梯的孔，不同的是的孔是锥孔，因表面粗糙度的要求是，所以全加工的方法是钻扩铰。2.3.4 加工工艺路线的方案比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案12。见表2.1：表2.1加工工艺路线方案比较表工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣底平面侧面和外圆粗、精铣底平面侧面和外圆020精铣底平面 侧面和外圆粗镗孔：、 底面和侧面030钻、扩孔：、 底面和侧面半精镗孔：、底面和侧面040粗铰孔：、 底面和侧面精镗孔：、底面和侧面050精铰孔：、 侧面和两孔粗铣油槽底面和侧面060粗铣油槽底面和侧面钻：、底面和侧面070锪钻孔：底面和侧面扩孔底面和侧面080钻：、底面和侧面精铰锥孔：底面和侧面090扩孔底面和侧面锪钻孔：、底面和侧面100精铰锥孔：底面和侧面去毛刺110锪钻孔：、底面和侧面钻：、底面和孔120钻：、底面和孔攻螺纹底面和孔130攻螺纹底面和孔锪平面140锪平面倒角去毛刺150倒角去毛刺检验160检验加工工艺路线方案的论证：（1）方案在120工序中安排倒角去毛刺，这不仅避免划伤工人的手，而且给以后的定位及装配得到可靠的保证。（2）方案在010工序中先安排铣底平面，主要是因为底平面是以后工序的主要定位面之一，为提高定位精度。（3）方案符合粗精加工分开原则。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案13。具体的工艺过程见表2.2：表2.2 加工工艺过程工序号工 种工作内容说 明010铸造金属型铸造铸件毛坯尺寸：长： 宽： 高：孔：、020清砂除去浇冒口，锋边及型砂030热处理退火石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工040检验检验毛坯050铣粗铣、精铣底平面工件用专用夹具装夹；立式铣床060粗镗粗镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）070铣粗铣油槽080半精镗半精镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）090精镗精镗镗孔：，工件用专用夹具装夹；立式铣镗床（）100钻将孔、钻到直径工件用专用夹具装夹；摇臂钻床110扩孔钻将扩孔到要求尺寸120锪孔钻锪孔、到要求尺寸130铰精铰锥孔140钳去毛刺150钻钻孔、工件用专用夹具装夹；摇臂钻床160攻丝攻螺纹170钳倒角去毛刺180检验190入库清洗，涂防锈油2.4 ca6140机床后托架的加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定ca6140机床后托架的铸造采用的是铸铁制造，其材料是ht200，硬度hb为150-200，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。2.4.1 毛坯的结构工艺要求（1）ca6140车床后托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求14：铸件的壁厚应合适，均匀，不得有突然变化。铸造圆角要适当，不得有尖角。铸件结构要尽量简化，并要有合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。加强筋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求（2）设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：各加工面的几何形状应尽量简单。工艺基准以设计基准相一致。便于装夹、加工和检查。结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本15。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能16。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图17。2.4.2 ca6140机床后托架的偏差计算（1）底平面的偏差及加工余量计算底平面加工余量的计算，计算底平面与孔（，）的中心线的尺寸为。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工18。各工步余量如下：粗铣：由参考文献11机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为，现取。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：由参考文献13机械加工工艺手册表2.3-59，其余量值规定为。铸造毛坯的基本尺寸为，又根据参考文献13机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用it7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为毛坯的名义尺寸为：毛坯最小尺寸为：毛坯最大尺寸为：粗铣后最大尺寸为：粗铣后最小尺寸为：精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与侧面三孔（，）的中心线的尺寸为。(2)正视图上的三孔的偏差及加工余量计算参照参考文献13机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献21互换性与技术测量表1-8，可以查得：孔：粗镗的精度等级：it12，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：it10，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：it7，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是孔粗镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是半精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是精镗的精度等级：，表面粗糙度，尺寸偏差是根据工序要求，侧面三孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗： 孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。半精镗：孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。精镗：孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为；孔，参照13机械加工工艺手册表2.3-48,其余量值为。铸件毛坯的基本尺寸分别为：孔毛坯基本尺寸为：； 孔毛坯基本尺寸为：； 孔毛坯基本尺寸为：。根据参考文献13机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用it7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为：孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：半精镗工序尺寸为：精镗后尺寸是，已达到零件图尺寸要求孔毛坯名义尺寸为：；毛坯最大尺寸为：；毛坯最小尺寸为：；粗镗工序尺寸为：；半精镗工序尺寸为：；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即：孔毛坯名义尺寸为：； 毛坯最大尺寸为：； 毛坯最小尺寸为：； 粗镗工序尺寸为：；半精镗工序尺寸为：；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即：(3)顶面两组孔和，以及另外一组的锥孔和毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为，表面粗糙度要求为。参照参考文献13机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：第一组：和加工该组孔的工艺是：钻扩锪钻孔： 扩孔： （z为单边余量）锪孔： （z为单边余量）第二组：的锥孔和加工该组孔的工艺是：钻锪铰钻孔： 锪孔： （z为单边余量）铰孔： 2.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序1：粗、精铣底面机床：双立轴圆工作台铣床19刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数(1)粗铣铣削深度：每齿进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速：， （2.1）实际铣削速度： （2.2）进给量： （2.3）工作台每分进给量： ：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： （2.4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： （2.5）(2)精铣：铣削深度：每齿进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速，由式（2.1）有：， 实际铣削速度，由式（2.2）有：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：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1。机动时间，由式（2.5）有：本工序机动时间2.5.2 工序2：粗、半精、精镗ca6140侧面三杠孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：(1)粗镗孔切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：工作台每分钟进给量： （2.6）被切削层长度：刀具切入长度： （2.7）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(2)粗镗孔切削深度：，毛坯孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（2.1）有：取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(3)粗镗孔切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(4)半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66， 机床主轴转速，由式（2.1）有，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(5)半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取：机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(6)半精镗孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(7)精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（2.2）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(8)精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.5）有：(9)精镗孔切削深度：，半精镗后孔径进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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13机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速，由式（2.2）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（2.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（2.7）有：本工序所用的机动时间：2.5.3 工序3：钻顶面四孔钻顶面四孔（其中包括钻孔，和扩孔，铰孔，以及锪孔，）机床：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20 刀具材料：(1)钻孔，以及的锥孔钻孔时先采取的是钻到再扩到，所以，另外的两个锥孔也先钻到。切削深度：进给量：根据参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： （2.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： （2.9）(2)扩孔钻孔时先采取的是钻到再扩到，所以，切削深度：进给量：根据参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（2.9）有：(3)锪孔切削深度：，根据参考文献13机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度；取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为2机动时间，由式（2.5）有：(4)锪孔切削深度：，根据参考文献13机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度；取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有： 被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（2.5）有：(5)铰孔切削深度：，进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-58，取切削速度：参照参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-60，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（2.9）有：2.5.4 工序4：钻侧面两孔钻侧面两孔（其中包括钻的孔和的螺纹孔）机床：(1)钻 切削深度：根据参考文献13机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度： 取加工基本时间，由式（2.5）有： (2)钻螺孔切削深度：进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-39，取切削速度：参照参考文献13 机械加工工艺手册表2.4-41，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（2.8）有：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间，由式（2.5）有：(3)攻螺纹孔机床：组合攻丝机刀具：高速钢机动丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速，由式（2.1）有：，取丝锥回转转速：取实际切削速度，由式（2.2）有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间，由式（2.5）有：钻顶面四孔的机动时间： 这些工序的加工机动时间的总和是：2.6 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该ca6140机床后托架的年产量为5000件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于22.8min。参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） （2.10）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： （2.11）其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值2.6.1 粗、精铣底面时间定额计算及生产安排机动时间：辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-48，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。2.6.2 镗侧面三杠孔定额计算及生产安排(1)粗镗侧面的三孔（，）机动时间：辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-39，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。(2)半精镗侧面的三孔（，）机动时间：辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-39，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。（3）精镗侧面的三孔（，）机动时间：辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-39，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可以完成本工序的加工，达到生产要求。2.6.3 钻顶面四孔时间定额计算及生产安排钻顶面四孔（其中包括钻和、扩钻，铰孔以及锪孔和）机动时间： 辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-43，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求钻左侧面两孔（其中包括钻的孔和的螺孔）机动时间：辅助时间：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.5-43，单件时间定额，由式（2.11）有：因此应布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求的螺纹孔攻丝机动时间：辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间为。则：参照钻孔值，取单件时间定额，由式（2.11）有： 因此布置一台机床即可完成本工序的加工，达到生产要求。第 3 章 专用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。在加工ca6140机床后托架零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔夹具及铣底面夹具一套。其中加工侧面的三孔的夹具将用于卧式镗床，而顶面的四孔用到的刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻、铰刀以及锪钻进行加工，侧面两个孔将用两把麻花钻对其进行加工。3.1 铣平面夹具设计3.1.1 研究原始资料利用本夹具主要用来粗铣底平面，该底平面对孔、的中心线要满足尺寸要求以及平行度要求。在粗铣此底平面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。wang等人23基于接触运动学，提出了定位元件与工件接触表面的几何特性。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.1.2 定位基准的选择由图2.1可知：粗铣平面对孔、的中心线和轴线有尺寸要求及平行度要求，孔的中心线为定位基准（设计基准）。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用v形块定心自动找到中心线，这种定位在结构上简单易操作24。xiong等人25进一步对定位系统进行了研究。采用v形块定心平面定位的方式，保证平面加工的技术要求。同时，应加一侧面定位支承来限制一个沿轴移动的自由度。3.1.3 切削力及夹紧力计算刀具材料：（高速钢端面铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献22机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： （3.1）查参考文献22机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： （3.2）取 ， 即所以 由参考文献23金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） （3.3）背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力26。最