棒哥设计QQ 29467473
哈 尔 滨 理 工 大 学
课 程 设 计
题 目：制定CA6140车床法兰盘的加工工艺，设计铣Φ100端面的铣床夹具
姓 名：
班 级： 机械08-11
学 号：
指导教师：
系 主 任：
2011年 9 月 24 日
目 录
1零件的分析...................................1
1.1零件的作用.........................................1
1.2零件的工艺分析.....................................1
2工艺规程设计.................................2
2.1确定毛坯的制造形式.................................2
2.2基面的选择.........................................2
2.3制定工艺路线.......................................2
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.............4
2.5确立切削用量及基本工时.............................4
3夹具设计.....................................9
3.1问题的提出.........................................9
3.2分析资料..........................................10
3.3确定结构方案......................................10
3.4设计制定夹具主要技术条件..........................10
3.5定位误差分析......................................11
3.6夹具设计及操作的简要说明..........................11
4参考文献....................................12
5附录........................................12
1 零 件 的 分 析
1.1零件的作用
题目所给定的零件是CA6140车床上的法兰盘（见附图1）， 法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。
1.2 零件的工艺分析
法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ20为中心 ,包括:两个Φmm的端面, 尺寸为Φmm的圆柱面,两个Φ90mm的端面及上面的4个Φ9mm的透孔. Φmm的外圆柱面及上面的Φ6mm的销孔, Φ90mm端面上距离中心线分别为34mm和24mm的两个平面.
这组加工表面是以Φ20mm为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面.
2 工 艺 规 程 设 计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，由于零件年产量为1000件，已达到中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。
2.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
1）粗基准的选择
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取Φ45外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。
2）精基准的选择
主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。
2.3制定工艺路线
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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
一.工艺路线方案一
工序 1 粗铣Φ20孔两端面
工序 2 钻、粗铰孔Φ20
工序 3 粗铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序 4 精铣Φ20孔两端的端面
工序 5 精绞Φ20的孔
工序 6 粗车Φ45、Φ90、Φ100的外圆，粗车B面与Φ90的右端面
工序 7 半精车Φ45、Φ90、 Φ100的外圆，半精车B面与Φ90的端面，对Φ100、Φ90、Φ45的圆柱面倒角，倒Φ45两端的过度圆弧，车退刀槽，车Φ20内孔两端的倒角
工序 8 精车Φ100外圆面，精车B面，精车Φ90的右端面，精车Φ45的圆柱面
工序 9 精铣Φ90外圆柱面上平行于轴线的两个平面
工序 10 钻4-Φ9透孔
工序 11 钻Φ4孔，钻铰Φ6的销孔
工序 12 磨Φ45、Φ100的外圆
工序 13 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序 14 磨B面
工序 15 刻字划线
工序 16 Φ100外圆无光镀铬
工序 17 检查入库
二 .工艺方案二
工序 1 粗车Φ100mm端面，粗车Φ100mm外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面
工序 3 钻粗绞Φ20的内孔
工序 4 半精车Φ100的端面及外圆面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，对Φ100、Φ90的外圆柱面进行倒角，车Φ45两端的过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序 5 半精车Φ45的端面及外圆柱面，车Φ20孔的右端倒角，车Φ45的倒角，车3*2的退刀槽
工序 6 精车Φ100的端面及外圆面，精车B面
工序 7 精车Φ45端面及外圆柱面
工序 8 精绞Φ20的孔
工序 9 钻4—Φ9透孔
工序 10 钻Φ4孔，钻绞Φ6孔
工序 11 铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 12 磨B面
工序 13 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序 14 划线刻字
工序 15 Φ100外圆无光镀铬
工序 16 检查
三.工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：方案一 采用同时铣削加工两个端面，可以提高效率，而方案二采用车削端面，可以保证精度，方案一的效率虽高但精度不能保证，应把保证精度放在首位，故选用方案二车削两端面。由于各端面及外圆柱面都与Φ20轴线有公差保证，所以加工各端面及外圆柱面时应尽量选用Φ20孔为定位基准。经过比较修改后的具体工艺过程如下:
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面,粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
工序 3 钻、扩、粗铰Φ20的孔
工序 4 钻Φ4孔，再钻Φ6孔
工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45的倒角，车Φ20内孔的右端倒角
工序 7 精车Φ100的端面及外圆，精车B面
工序 8 精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
工序 9 精绞Φ20的孔
工序 10 磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序 11 钻4—Φ9透孔
工序 12 铣Φ90mm圆柱面上的两个平面
工序 13 磨B面
工序 14 磨Φ90mm外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序 15 划线刻字
工序 16 Φ100mm外圆无光镀铬
工序 17 检查
以上加工方案大致看来还是合理的.但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,主要表现在工序Ⅳ钻Φ4mm孔，再钻Φ6mm孔由于在设计夹用夹具时要以Φ90mm圆柱面上的一个平面来定位,所以应把铣Φ90mm圆柱面上的两个平面这一道工序放在钻Φ4孔，再钻Φ6mm孔工序前. 并且工序 Ⅲ与工序 Ⅴ序可并为一个工序,否则就有点繁琐.
因此最后确定的加工工艺路线如下：
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
工序 3 钻、扩、粗绞Φ20的孔
工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角
工序 7 精车Φ100的端面及外圆，精车B面
工序 8 精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
工序 9 精绞Φ20的孔
工序 10 精铣Φ90圆柱面上的两个平面
工序 11 钻、绞 4-Φ9的孔
工序 12 钻Φ4孔，钻、绞Φ6孔
工序 13 磨Φ100、Φ45的外圆柱面
工序 14 磨B面
工序 15 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
工序 16 刻线刻字
工序 17 镀铬
工序 18 检测入库
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。
2.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“法兰盘”零件材料为HT200，硬度200HBS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。
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下：
1.Φmm外圆表面
此外圆表面为IT6级，参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差
精车外圆0.6450.017Φ
半精车外圆1.445.60.1Φ
粗车外圆347+0.3Φ
毛坯5500.5Φ
2.外圆表面Φmm
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差
精车外圆0.6100-0。46Φ
半精车外圆1.4100．6
粗车外圆4102
毛坯61060.8Φ
3．B面中外圆柱面
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差
精磨外圆0.245-0.6Φ
粗磨外圆0.845.2
半精车外圆146
粗车247
毛坯601061Φ1
4．孔Φ20mm
参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及公差
铰孔0.220+0.045Φ20
扩孔0.919.8+0.1Φ19.8
钻孔918+0.6Φ18
毛坯10
5. Φmm的端面
1）按照《工艺手册》表6-28，铸件重量为2.8kg，Φmm端面的单边加工余量为2.0～3.0，取Z=2.0mm，铸件的公差按照表6-28，材质系数取，复杂系数取，则铸件的偏差为；
2）精车余量：单边为0.2mm（见《实用机械加工工艺手册》中表3.2-2），精车公差既为零件公差-0.08；
3）半精车余量：单边为0.6mm（见《实用机械加工工艺手册》中表11-27），半精车公差的加工精度为IT9，因此可以知道本工序的加工公差为-0.12mm；
4）粗车余量：粗车的公差余量（单边）为Z=2.0-0.2-0.6=1.2mm；
粗车公差：现在规定本工步（粗车）的加工精度为IT11级，因此，可以知道本工序的加工公差为-0.32mm，由于毛坯及以后各道工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实就是含义上的加工余量，实际上，加工余量有最大的加工余量及最小加工余量之分；
Φmm端面的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见下图：
由图可以知道：
毛坯名义尺寸为：94+2=96（mm）
毛坯的最大尺寸：96+0.7=96.7（mm）
毛坯的最小尺寸：96-0.8=95.2（mm）
粗车后最大尺寸：94+1.2=95.2（mm）
粗车后最小尺寸：95.2-0.32=94.88（mm）
半精车后最大尺寸：94+0.6=94.6（mm）
半精车后最小尺寸：94.6-0.12=94.48（mm）
精车后尺寸为94mm
加工余量计算表
工序 加工尺寸 及公差铸造毛坯粗车半精车精车
加工前尺寸最大96.795.294.6
最小95.294.8894.48
加工后尺寸最大96.795.294.694.04
最小95.294.8894.4893.96
加工余量
加工公差-0.32-0.12-0.08
法兰盘的铸件毛坯图见附图
2.5确定切削用量及基本工时
工序 1 粗车Φ100端面及外圆柱面，粗车B面，粗车Φ90的外圆柱面
1.加工条件
工件材料：HT200 δb=220MPa 模铸
加工要求：车削Φ100mm端面及外圆柱面，粗车B面
机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2．计算切削用量
(1) 粗车Φ100mm端面
1) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+0..8 -0。7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm
2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm
>3~5mm,以及工件直径为100时，f =0.7~1.0mm/r
按CA6140车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r
3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)
(m/min)
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)
4)确定机的主轴转速
ns== 504r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。
所以实际切削速度v=110r/min/。
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
L==40mm , =2mm, =0, =0
tm===0.098(min)
(2) 粗车Φ100mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度
1) 切削深度，单边余量Z=2mm,分二次切除。
2) 进给量， 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r
3)计算切削速度 ＝132m/min
4)确定机床主轴转速
ns== 420r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8)与420r/min相近的机床转速为480r/min
现选取480r/min
所以实际切削速度 ==
5) 检验机床功率 主切削力按《切削手册》表1.29所示公式计算
＝
其中 ＝2985，＝1.0，＝0.65，＝-0.15，
===0.63
=0.61
=29851.00.51500.630.89=1122.4(N)
切削时消耗功率＝＝＝2.81(KW)
由《实用机械加工工艺手册》表7-4中CA6140机床说明书可知，CA6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。
6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力＝1122.4N.径向切削力按《切削手册》表1.29所示公式计算
＝
其中 ＝1940，＝0.9，＝0.6，＝-0.3，
===0.59
=0.5
所以 =19401.50.51500.590.5=203(N)
而轴向切削力 ＝
其中 ＝2880，＝1.0，＝0.5，＝-0.4，
===0.34
=1.17
轴向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(N)
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=+μ(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5N
而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530N(见《切削手册》表1.30)故机床进给系统可正常工作。
7)切削工时 t=
其中l=10mm =4mm =2mm
所以 t=＝0.1min
(3)粗车B面
1) 切削深度。单边余量Z==30mm.分15次切除
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.9mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=126m/min
4) 确定机的主轴转速
ns== 378r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与378r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=30mm
t=i=15=1.25(min)
工序 2 粗车Φ45端面及外圆柱面，粗车Φ90的端面
机床：CA6140卧式车床
刀具：采用刀片的材料为YT15，刀杆尺寸1625mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
(1) 粗车Φmm端面
1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm
2) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=187m/min
3) 确定机床主轴转速
ns== 553r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=25mm; =4mm; =2mm;
t=i=x1=0.06(min)
(2) 粗车Φmm外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次切除。
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 753r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm;
t=i=x2=0.09(min)
(3) 粗车Φ90mm端面
1) 切削深度 单边余量为Z=1.2mm 一次切除。
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=122m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 431r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与431r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l==22.5mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.07(min)
工序 3 钻、扩Φ20的孔
(1) 钻Φ18mm孔
机床：Z525立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.
1)进给量 根据《切削手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ18时，取f=0.3mm/r
2)切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=35m/min.
3)确定机床主轴转速
ns== 619.2r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。
所以实际切削速度
==
4)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm;
t= ==0.63(min)
(2) Φ19.8mm孔
根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为
式中的、——加工实心孔进的切削用量.
现已知
=0.36mm/r (《切削手册》)表2.7
=42.25m/min (《切削手册》)表2.13
1) 给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r
2) 削速度 v=0.4×42.25=16.9m/min.
3) 定机床主轴转速
ns== 271.8r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。
所以实际切削速度
==
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm;
t= ==0.78(min)
工序 4 粗铣Φ90圆柱面上的两个平面
(1) 铣距中心线34mm的平面。
机床：组合机床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.
铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40
1) 削深度 2=10mm 所以有=5mm
2) 给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=115min/s. 即V=6.9m/min
4) 定机床主轴转速
ns== 21.97r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。
所以实际切削速度
==
当=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为
=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)
查机床说明书有=60(mm/min)
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t===1.5(min)
t==0.75(min)
铣两次的总时间为t=1.5+0.75=2.25min
(2) 粗铣距中心线24mm的平面。
机床：组合机床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-64选用硬质合金三面刃铣刀YT15.
铣刀寿命T=180min,D/Z=100/10,B=40/
1) 切削深度 4=20mm 所以有=5mm
2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119得,进给量f=0.2~0.35mm/齿 按机床行选取f=0.3mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=115min/s. 即V=6.9m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 21.97r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与21.97r/min相近的机床转速为22.5r/min。现选取=22.5r/min。
所以实际切削速度
==
当=22.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为
=fZ=0.31022.5=67.5(mm/min)
查机床说明书有=60(mm/min)
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t===1.5(min)
铣4次的总时间为4t=4x1.5 =6min
工序 5 半精车Φ100的端面及外圆柱面，半精车B面，半精车Φ90的外圆柱面，车Φ100、Φ90外圆柱面上的倒角，车Φ45两端过渡圆弧，车Φ20孔的左端倒角
(1) 半精车Φ100mm端面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f＝0.5mm/r
机床主轴转速＝480r/min
所以切削工时 tm==＝0.44（min）
(2) 半精车Φ100mm外圆柱面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略
进给量f 根据《机械加工工艺手册》表2.4-2 取f=0.2mm/r
主轴转速 n=480r/min
所以切削工时 t==0.17min
(3) 半精车B面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f＝0.5mm/r
机床主轴转速＝400r/min
t=i ;其中l=30mm
t=i=15=2.25(min)
工序 6 半精车Φ45的端面及外圆柱面，半精车Φ90的端面，车3*2退刀槽，车Φ45圆柱面两端的倒角，车Φ20 内孔的右端倒角
(1) 半精车Φmm端面
1) 切削深度 单边余量Z=1.2mm
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=187m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 553r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与553r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。
所以实际切削速度
==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l=25mm; =4mm; =2mm;
t=i=1=0.26(min)
(2) 半精车Φmm外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=96m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 578r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与578r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。
所以实际切削速度
==
5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.37(min)
(3) 半精车Φ90mm端面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.7mm 一次切除。
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=134m/min
4)确定机床主轴转速
ns== 458r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8,与458r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l==22.5mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.28(min)
工序 7 精车Φ100的端面及外圆，精车B面
(1) 精车Φ100mm端面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f＝0.2mm/r
机床主轴转速＝480r/min
所以切削工时 tm==＝0.44（min）
(2)精车Φ100mm外圆柱面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外都相同，故其余在此省略
进给量f 根据《机械加工工艺手册》表2.4-2 取f=0.2mm/r
主轴转速 n=480r/min
所以切削工时 t==0.33 min
(3) 精车B面
粗精加工的切削用量除了进给量和切削深度外其它都相同，故在此省略。
进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》表2.4-2.取f＝0.2mm/r
机床主轴转速＝480r/min
t=i ;其中l=30mm
t=i=15=4.7min
工序 8 精车Φ45的外圆，精车Φ90的端面
(1) 精车Φmm外圆柱面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=96m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 585r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。
所以实际切削速度
==
5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=41mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.75(min)
(2) 精车Φ90mm端面
1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 一次切除。
2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
3) 计算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以
1.440.81.040.810.97=134m/min
4)确定机床主轴转速
ns== 458r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8,与458r/min相近的机床转速为480r/min。现选取=480r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l==22.5mm; =4mm; =0mm;
t=i==0.31(min)
工序 9 精绞Φ20的孔
(1) 绞孔至ΦΦ20mm
1) 进给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r
2) 削速度 按切削手册选取v=0.4×48.25=19.3m/min.
3) 定机床主轴转速
ns== 298.3r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-2),与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。
所以实际切削速度
==
4) 工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=91mm; =7mm; =3mm;
t= ==0.73(min)
工序 10 精铣Φ90圆柱面上的两个平面
(1) 精铣上两平面
1) 切削深度 查《机械加工工艺师手册》表10-119,取=1mm
2) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表10-118与表10-119 按机床行选取f=0.2mm/齿
3) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=190min/s. 即V=11.4m/min
4) 确定机床主轴转速
ns== 36.3r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表6-39),与36.3r/min相近的机床转速为37.5r/min。现选取=37.5r/min。
所以实际切削速度
==
当=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为
=fZ=0.21037.5=75(mm/min)
查机床说明书有=80(mm/min)
5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t===1.125(min)
铣2次的总时间为2t=21.125=2.25min
工序 11 钻、绞 4-Φ9的孔
(1) 4-Φ9mm孔
机床：Z525立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9.
1) 给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=30m/min.
3) 定机床主轴转速
ns== 1061r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1061r/min相近的机床转速为1012r/min。现选取=1012r/min。
所以实际切削速度
==
5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=8mm; =4mm; =3mm;
t= ==0.11(min)
由于有四个孔所以切削工时为4 t=0.44min
工序 12 钻Φ4孔，扩Φ6孔
(1)钻Φ4mm孔
机床：Z525立式钻床
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ4.
1)进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r
2)切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=24~34m/min. 取V=30m/min
3)确定机床主轴转速
ns== 2388r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。
所以实际切削速度==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
t=i ;其中l=13mm; =4mm; =3mm;
t= ==0.08(min)
(2) 扩Φ6mm孔
刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ6.
1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 切削速度 根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得
V=24~34m/min. 取V=30m/min
3) 确定机床主轴转速
ns== 1592r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。
所以实际切削速度
==
5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
t=i ;其中l=7mm; =4mm; =3mm;
t= ==0.07(min)
工序 13 磨Φ100、Φ45的外圆柱面
(1) 磨Φ100mm外圆柱面
机床 MQ1350A轻型外圆磨床
1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料
A46KV6P 35040127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 ＝18m/min
纵向进给量 ＝0.5B＝20mm(双行程)
切削深度 ＝0.0157mm/st
3)切削工时
式中 D---被加工直径
b----加工宽度
Z--单边加工余量
K---系数
V---工作台移动速度
--工作台往返一次砂轮轴向进给量
--工作台往返一次砂轮径向进给量
＝0.55(min)
(2) 磨Φ45mm外圆柱面
机床 MQ1350A轻型外圆磨床
1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料
A46KV6P 35040127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 ＝18m/min
纵向进给量 ＝0.5B＝20mm(双行程)
切削深度 ＝0.0157mm/st
3)切削工时
式中 D---被加工直径
b----加工宽度
Z--单边加工余量
K---系数
V---工作台移动速度
--工作台往返一次砂轮轴向进给量
--工作台往返一次砂轮径向进给量
＝0.3(min)
工序 14 磨B面
(1) 磨B面
机床 MQ1350A轻型外圆磨床
1) 选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料
A46KV6P 350×40×127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127
2) 切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有
工件速度 ＝18m/min
纵向进给量 ＝0.5B＝20mm(双行程)
切削深度 ＝0.0157mm/st
3) 切削工时
式中 D---被加工直径
b----加工宽度
Z--单边加工余量
K---系数
V---工作台移动速度
--工作台往返一次砂轮轴向进给量
--工作台往返一次砂轮径向进给量
＝2.5(min)
工序 15 磨Φ90外圆柱面上距离轴线24mm的平面
机床 MQ1350A轻型外圆磨床
1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料
A46KV6P 35040127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x127
2)切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有
砂轮轮速n=1500r/min (见机床说明书) v=27.5m/s
工件速度 ＝10m/min
轴向进给量 ＝0.5B＝20mm(双行程)
切削深度 ＝0.015mm/st
3)切削工时
式中 D---被加工直径
b----加工宽度
Z--单边加工余量
K---系数
V---工作台移动速度
--工作台往返一次砂轮轴向进给量
--工作台往返一次砂轮径向进给量
＝0.53(min)
最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺综合卡片，见所附卡片。
3 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，需要设计专用夹具。
经过与指导老师协商，决定设计工序—铣100平面的夹具。本夹具将用于组合机床，对工件对铣加工，刀具为镶齿三面刃铣刀。
3.1 问题的提出
本夹具主要用来距中心线100平面，此平面的形位公差和表面要求均较高，无特殊要求，且加工此平面时Φmm 轴的外端面及Φ20孔的内表面都已加工出来，可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。
3.2夹具设计
3.2.1 定位基准的选择
由零件图可知，待加工平面对Φ20的轴线有平行度要求，对Φ100的底端面有垂直度要求，其设计基准为Φ20孔的中心线。本设计选用以Φ20孔的内表面和Φ的底端面为主要定位基面，另选用Φ100mm的上端面作为辅助定位基准。为了降低生产成本，本设计选择采用螺纹夹紧的方式。
3.2.2切削力及夹紧力计算
刀具：镶齿三面刃铣刀 d=Φ80mm
由《机械制造工艺设计手册》P 可查得
铣削扭矩 M
切向力
切削功率 Pm=2πM·n·10(kw)
式中：
C=558.6
x=1
y=0.8
d=80
k=0.9
f=0.13
n=1450
所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有：
=19.65(N·m)
=491.35(N)
Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw)
因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(N·m)
F=491.35x2=982.7N
Pm=178.97x2=357.94(kw)
如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。
螺旋夹紧机构不公结构简单、容易制造，而且由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长升角又小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都很大，是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。
根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件
FL=
F=
式中 F——夹紧力(N)
F——作用力(N)
L——作用力臂(mm)
d——螺杆直径
α——螺纹升角
——螺纹处摩擦角.
——螺杆端部与工件间的摩擦角.
——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)
所以有F==
==3075.73N
显然 F=3075.73N>982.7N=F
故本夹具可安全工作。
3.2.3 定位误差分析
夹具的主要定位元件为支撑板和定位销。支撑板尺寸与公差都是选取的标准件，其公差由标准件决定，并且在夹具装配后的技术要求统一磨，支撑板的定为表面与夹具体底面平行度误差不超过0.02；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的 垂直度误差不超过0.02。
夹具的主要定位元件为短定位销限制了两个自由度,另一端面限制三个自由度,绕铣刀轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。
3.2.4 夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。但由于本夹具是应用于组合机床上，两铣刀同时工作的对铣加工，夹具尺寸不能很大，如果采用机动夹紧，夹具势必过于复杂和庞大，本夹具为了提高生产率和降低生产成本，考虑简单、经济、实用, 减轻工人劳动强度，采用螺旋夹紧机构,操作非常简单,先拧松夹紧螺母,稍旋转弯头压板，将工件放置在夹具支撑板上，由定位销定位,再将压板旋转复位，拧紧螺母达到夹紧要求即进行铣削加工.本工序采用的是专用的组合机床，高速钢镶齿三面刃铣刀来铣侧端面，因而不需要很大的夹紧力，而且可以采用长柄扳手，只需拧松两个夹紧螺母即可，因而工人的劳动强度不大。
参考文献
１、徐嘉元，曾家驹主编《机械制造工艺学》机械工业出版社 97.8
２、联合编写组编《机械设计手册》化学工业出版社 87.12
３、赵家齐：《机械制造工艺学课程设计指导书》，机工版
４、哈尔滨工业大学李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》，机工版，2005年7月第一版
５、王启平主编《机床夹具设计》哈工大出版社 85.12
６、东北重型机械学院主编《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社 80.1
７、孟少安主编《机械加工工艺手册》机械工业出版社 91.9
８、徐灏主编《机械设计手册》机械工业出版社 91.9
９、《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》 （教材）
10、孙丽媛主编，《机械制造工艺及用夹具设计指导》，冶金工业出版社2002
11、《机械加工工艺师手册》
12、《机械零件设计手册》
13、《机床夹具设计图册》
QQ 29467473
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