机械制造工艺学夹具设计.doc

目 录
序言 1
1 零件分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的工艺分析 3
2工艺规程设计 4
2.1拟定毛坯的制造形式 4
2.2基面的选择 4
2.3制订工艺路线 4
2.3.1工艺路线1 4
2.3.2工艺路线2 5
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定 6
2.5拟定切削用量 8
2.5.1 工序1：粗、精铣25孔下平面 8
2.5.2 工序2：加工孔25到规定尺寸 10
2.5.3 工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台 14
2.5.4 工序4：钻12.7的锥孔 16
2.5.5 工序5：钻M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔 19
2.5.6 工序6：粗精铣M6上端面 22
2.5.7 工序7：钻2-M6，钻螺纹，鍃沉头孔 25
2.6拟定基本工时 27
2.6.1 工序1：粗、精铣25孔下平面 27
2.6.2 工序2：加工孔25到规定尺寸 28
2.6.3 工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台 29
2.6.4 工序4：钻12.7的锥孔 30
2.6.5 工序5：钻M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔 31
2.6.6 工序6：粗精铣M6上端面 33
2.6.7 工序7：钻2-M6，钻螺纹，鍃沉头孔 34
2.3小结 36
3 专用夹具设计 37
3.1定位基准的选择 37
3.2定位元件的设计 37
3.3定位误差分析 39
3.4钻削力与夹紧力的计算 38
3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 40
3.6夹紧装置的设计 43
3.7夹具设计及操作的简要说明 44
3.8小结 45
4 总结 46
参考文献 47
致 谢 48

序 言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了机械设计制造及其自动化的所有大学基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的一门比较重要的课程。本课程设计使一次毕业设计前对所学各课程的一次进一步的综合性的总复习，同样也是一次理论联系实际的训练，因此，其占有举足轻重的地位。
本课程设计重要是关于CA6140杠杆加工工艺及规程及工艺装备设计，其中，对加工M16孔进行夹具设计。
从自身角度出发，我希望可以通过这次课程设计可以对自己所学的知识进行一次大检阅，做到查漏补缺，同时更希望可以锻炼自身的分析问题、解决问题的能力，希望能为机械行业有所作为。
由于本人能力和经验有限，本设计尚有许多局限性之处，恳请各位老师不吝指教。

1 零件的分析

1.1零件的作用
题目给出的零件是CA6140的杠杆。附图：
位于车床制动机构中，重要起制动作用,杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达成制动的目的。它的重要的作用是用来支承、固定的。规定零件的配合要符合规定。

1.2零件的工艺分析
如实体图所示，以下是CA6140杠杆需要加工表面以及加工表面的位置规定。现分析如下：
（1）重要加工面：
1）25孔下表面；
2）钻；
3）钻14阶梯孔、M8螺纹孔；
4）铣锥孔平台，钻锥孔；
5）铣杠杆底面及2—M6螺纹孔端面；
6）钻2—M6螺纹孔。
（2）重要基准面：
1）以45外圆面为基准的加工的孔、杠杆下表面
2）以的孔为中心的加工14阶梯孔、M8螺纹孔、锥孔及Φ锥孔平台、2—M6螺纹孔及其倒角。重要加工面是M8螺纹孔和锥孔平台。
3）位置精度：CA6140杠杆有两处垂直度规定。如下：
① 工件以25孔下表面及45孔外圆面为定位基准，在立式铣床加工25时，要保证其垂直度
② 以 孔及端面和水平面底为定位基准，在立式铣床加工12.7锥孔时，要保证其垂直度。

2工艺规程设计
2.1拟定毛坯的制造形式
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简朴，铸造性能优良。由于采用大批生产，并且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的规定高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。这是从便于铸造和加工工艺过程，并且保证精度还可以提高生产率考虑。
2.2基面的选择
（1）粗基准的选择。本零件按照粗基准的选择原则，选择本零件加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，运用一个V形块支承45圆的外轮廓作重要定位，以限制四个自由度。再以一面定位消除两个自由度，达成完全定位,就可加工25的孔。
（2）精基准的选择。由于基准重合的问题，为了便于装夹，采用25的孔作为精基准。
2.3制订工艺路线
2.3.1工艺路线方案1：
表2.1工艺路线方案一
工序1
粗精铣25孔下表面
工序2
钻、扩、铰孔使尺寸到达mm
工序3
粗精铣宽度为30mm的下平台
工序4
钻12.7的锥孔
工序5
加工M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔
工序6
粗精铣2-M6上端面
工序7
钻2-M6螺纹底孔孔，鍃沉头孔，攻螺纹孔2-M6
工序8
检查
2.3.2工艺路线方案2：
表2.2工艺路线方案二
工序1
粗精铣25孔下表面
工序2
钻、扩、铰孔使尺寸到达mm
工序3
粗精铣宽度为30mm的下平台
工序4
钻12.7的锥孔
工序5
粗精铣2-M6上端面
工序6
钻2-5孔，加工螺纹孔2-M6，鍃沉头孔
工序7
加工M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔
工序8
检查

2.3.3工艺方案的比较与分析：
第二条工艺路线不同于第一条是将工序7“粗精铣2-M6上端面”调到工序5其它的先后顺序均没变化。但是，这样的调动虽然能影响生产效率却对零的尺寸精度和位置精度都没有太大限度的帮助。
以25mm的孔子外轮廓为精基准，先铣下端面，再钻锥孔，保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度，符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面， 再“钻14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线的垂直情况决定钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否重合。显然第二条工艺路线相比第一条导致的误差影响更大。
从提高效率和保证精度这两个前提下，采用第一个方案也比较合抱负。因此，决定采用第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表2.3所示。

表2.3 最终工艺过程
工序1
粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K。
工序2
加工孔25。钻孔25的毛坯到22mm；扩孔22mm到24.7mm；铰孔24.7mm到mm。保证粗糙度是1.6采用立式钻床Z535。采用专用夹具。
工序3
粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。
工序4
钻12.7的锥孔。采用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序5
加工螺纹孔M8，锪钻14阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成10゜。
工序6
粗精铣M6上端面。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。用卧式铣床X52K，使用组合夹具。
工序7
钻2-M6螺纹底孔，攻2-M6螺纹用立式钻床Z535，鍃沉头孔，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具
工序8
检查

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的拟定
杠杆的材料是HT200，硬度：129~222HBS，毛坯的重量约为0.8kg，生产类型为大批生产。采用金属模铸造。
根据上述原始资料及加工工艺，分贝拟定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸如下：
1） 粗精铣杠杆下表面：
保证粗糙度是，参照《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》），选用立式升降台铣床X52K，查表4.2-35拟定工序尺寸及余量为：
铸件厚度：32mm
粗铣： 30.2mm 2Z=1.8mm
精铣： 30mm 2Z=0.2mm
2） 钻孔：
毛坯为实心，不铸出孔。查表2.2-3，孔的精度规定介于IT8～IT9之间，查表2.3-9拟定孔的加工余量分派：
钻孔：22mm
扩孔：24.8mm 2Z=2.8mm
铰孔：mm 2Z=0.2mm
3） 加工宽度为30mm的下表面：
用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的规定，而铣削的精度可以满足，查《工艺手册》4.2-35相应X52K可采用分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是1.5mm。
4） 钻锥孔12.7：
规定加工一半，留下的余量装配时钻铰，仍然采用12的钻头，切削深度是2.5mm。
5） 钻14阶梯孔：
粗糙度规定，查《工艺手册》表2.3-9拟定采用加工余量2mm。采用一次粗加工1.8mm，一次精加工0.2即可达成规定。
6） 加工M8底孔：
加工余量1.2mm。查《工艺手册》表2.3-9和3.1-8拟定采用一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1即可达成规定。
7） 加工2-M6端面：
查《工艺手册》4.2-35相应X52K，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度规定，精加工1mm，可达成规定。
8） 加工2-M6螺纹：
查《工艺手册》2.3-8、2.3-20、3.1-12拟定加工余量分派：
钻孔： 5mm
攻螺纹：M6 2Z=1
鍃沉头孔
说明：由于毛坯及各道工序或工步的加工存在加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，事实上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定零件为大批量生产，所以采用调整法加工，计算最大与最小余量时按调整法加工方式予以拟定。
2.5拟定切削用量
2.5.1 工序1：粗、精铣孔下平面
（1）粗铣孔下平面
1 加工条件：
工件材料： HT200，硬度：129~222HBS，铸造。
机床：X52K立式铣床，查《机械加工工艺师手册》（以下简称《工艺师手册》）
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀，《工艺师手册》表30-25
单边余量：0.9mm
铣削深度：
每齿进给量： ，《工艺师手册》表30-15
铣削速度：取，《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

，《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：
（2）精铣孔下平面
加工条件：
工件材料： HT200，硬度：129~222HBS，铸造。
机床： X52K立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为细齿铣刀，《工艺师手册》）表30-25
精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm
铣削深度：
每齿进给量：，《工艺师手册》表30-25
铣削速度： ，《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速

按照《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：

2.5.2工序2：加工孔25到规定尺寸
工件材料为HT200，硬度129~222HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。选用加工机床为Z535立式钻床（《机械制造工艺学课程设计指导书》第2版，下简称《指导书》），加工工序依次为为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.8mm标准高速钢扩孔钻；铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。
（1）拟定钻削用量
1）拟定进给量
为保证设计可行性，取HT200硬度为大于200进行设计，
，《工艺师手册》表28-10
孔深度比，，故
。
，《工艺手册》表4.2-16，Z535立式钻床
钻头强度所允许是进给量，《工艺师手册》表28-8
机床进给机构允许的轴向力，《工艺手册》4.2.14
允许的进给量，《工艺师手册》表28-9
由于所选进给量远小于及，故所选可用。
2）拟定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率
查表《工艺师手册》28-15，由插入法得：
，
，
进行参数修正。
查《工艺师手册》表28-3：
与材料有关的系数：
与钻孔深度有关的系数：
即有：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床实际切削速度为：

轴向力转矩修正系数：，《工艺师手册》28-5
即有 ：

3）校验机床功率
切削功率为

机床有效功率

即有选择的钻削用量可用。

选用：

（2）拟定扩孔切削用量
1）拟定进给量 ，
～～ ，《工艺师手册》28-31
取=0.57mm/r。
2）拟定切削速度及
取，《工艺师手册》28-31修正系数：

即有：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床
实际切削速度为：

（3）拟定铰孔切削用量
1）拟定进给量
，《工艺师手册》表28-36，采用注4，进给量取最小值。
，《工艺手册》4.2-16，Z535机床
2）拟定切削速度及 ，
取，《工艺师手册》表28-39
得修正系数，《工艺师手册》表28-3

即有 ：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床
实际铰孔速度：

（4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：

钻头直径
d0（mm）
进给速度
f（mm/r）
切削速度
v（m/min）
钻头转速
n（mm/r）
钻孔
22
0.43
195
14
扩孔
24.7
0.57
275
21.3
铰孔
25
1.6
100
7.8

2.5.3工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台
（1）粗铣宽度为30mm的下平台
加工条件：
工件材料： HT200，硬度129~222HBS，铸造。
机床：X52K立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀，《工艺师手册》表30-25
单边余量：6mm
铣削深度：
每齿进给量： 《工艺师手册》表30-15
铣削速度：取。《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

按照《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：
：，《工艺师手册》表2.4-81,
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
（2）精铣宽度为30mm的下平台
加工条件：
工件材料： HT200，硬度：129~222HBS，铸造。
机床： X52K立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为细齿铣刀，《工艺师手册》）表30-25
精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm
铣削深度：
每齿进给量：，《工艺师手册》表30-25
铣削速度： ，《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速

，《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：
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

2.5.4钻12.7的锥孔
工件材料为HT200，硬度129~222HBS。孔的直径为12.7mm，，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，钻孔12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。
（1）拟定钻削用量
1）拟定进给量
，《工艺师手册》表28-10
孔深度比，，

，《工艺手册》表4.2-16，Z535立式钻床
钻头强度所允许是进给量，《工艺师手册》表28-8
机床进给机构允许的轴向力，《工艺手册》4.2.14
允许的进给量，《工艺师手册》表28-9
由于所选进给量远小于及，故所选可用。
2）拟定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率
查表《工艺师手册》28-15，由插入法得：
，
，
进行参数修正。
查《工艺师手册》表28-3：
与材料有关的系数：
与钻孔深度有关的系数：
即有：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床实际切削速度为：

轴向力转矩修正系数：，《工艺师手册》28-5
即有 ：

3）校验机床功率
切削功率为

机床有效功率

即有选择的钻削用量可用。

选用：

（2）拟定扩孔切削用量
1）拟定进给量
～～ ，《工艺师手册》28-31
取=0.57mm/r。
2）拟定切削速度及
取，《工艺师手册》28-31修正系数：

即有：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床
实际切削速度为：

2. 5.5工序5：钻M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔
（1）加工M8底孔
工件材料为HT200，硬度129~222HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。
1）钻7
切削深度：
进给量：，查《机械加工工艺手册》第一卷（以下简称《手册》）表2.4-39
切削速度：取，《手册》表2.4-41
机床主轴转速：
，
，《工艺手册》表4.2-36
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
2）攻M8×1.5的螺纹：
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥
进给量：由于其螺距,因此进给量
切削速度：，《手册》表2.4-105
机床主轴转速：
，取
丝锥回转转速：取
实际切削速度：
（2）锪钻14阶梯孔
工件材料为HT200，硬度：129~222HBS。孔的直径为14mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔14mm小直径端面锪钻。
1）拟定切削用量
拟定进给量:，《工艺师手册》表28-10
孔深度比，

取，《工艺手册》表4.2-16，Z535立式钻床
钻头强度所允许是进给量： 《工艺师手册》表28-8
机床进给机构允许的轴向力：，《工艺手册》表4.2-16，Z535
立式钻床
进给量，《工艺师手册》表28-9。
由于所选进给量远小于及，故所选可用。
2）拟定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率
《工艺师手册》表28-15，由插入法得：
，
，
查《工艺师手册》表28-3：
与材料有关的系数：
与钻孔深度有关的系数：
即有：

取，《工艺手册》4.2-16，Z535机床实际切削速度为：

轴向力转矩修正系数：，《工艺师手》28-5
即有 ：

3）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。

选用：

2.5.6工序6：粗精铣M6上端面
工件材料为HT200，硬度129~222HBS。规定粗糙度，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。立式铣床X52K加工，使用组合夹具。
（1）粗铣M6上端面
加工条件：
工件材料： HT200，硬度129~222HBS，铸造。
机床：X52K立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀，《工艺师手册》表30-25
单边余量：Z=2mm
铣削深度：
每齿进给量： ，《工艺师手册》表30-15
铣削速度：取，《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速：

，《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：
： 《工艺师手册》表2.4-81
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
（2）精铣M6上端面
加工条件：
工件材料： HT200，硬度：129~222HBS，铸造。
机床： X52K立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀，材料：， ，齿数，此为细齿铣刀，《工艺师手册》）表30-25
精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm
铣削深度：
每齿进给量：，《工艺师手册》表30-25
铣削速度： ，《工艺师手册》表30-25
机床主轴转速

按照《工艺手册》表4.2-36
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分钟进给量：
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

2.5.7工序7：钻2-M6，钻螺纹，鍃沉头孔
工件材料为HT200，硬度129~222HBS。孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至5，选用5的麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。鍃沉头孔，选用锪钻，加工刀具为：小径2，1200直柄锥面锪钻，《工艺师手册》表20-29 。
1）钻5
切削深度：
进给量：，查《手册》表2.4-39
切削速度：，查《手册》表2.4-39
机床主轴转速：
，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
2）攻M6×1.5的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥
进给量：由于其螺距,因此进给量
切削速度：，《手册》表2.4-105
机床主轴转速：
，取
丝锥回转转速：取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
3）鍃沉孔：
参考《指导书》P22页“鍃圆柱式沉头孔55”，鍃沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2~1/3，所以：
进给量：：
切削速度：
机床主轴转速：
，取
实际切削速度：=14.4r/min
切削加工时
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
2.6拟定基本工时
2.6.1粗铣、精铣孔下平面
（1）加工条件
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
机床：X525K机床
刀具：硬质合金端铣刀
（2）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1
机动时间：
辅助时间，《工艺手册》表2.5-45
（3）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1
机动时间：
辅助时间，《工艺手册》表2.5-45
（4）铣孔下表面的总工时为：
t=+++=0.21+2.13+0.41+0.41=3.16min
2.6.2钻孔
（1）加工条件：
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
机床：Z535立式钻床
刀具：
钻孔：标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃
扩孔：标准高速钢扩孔钻
铰孔：标准高速铰刀
1） 钻孔工时：
切入长度3mm
切出长度1mm
进给量
机床主轴转速，
铰孔：，，，
=（30+3+1）/0.43×195=0.41min
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
2） 扩孔工时
切入长度3mm
切出长度1mm
进给量，《手册》表2.5-41
机床主轴转速，《手册》表2.5-41
=（30+3+1）/0.57×275=0.22min
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
3） 铰孔工时：
切入长度3mm
切出长度1mm
进给量
机床主轴转速
=（30+3+1）/1.6×100=0.21min
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
4） 总工时：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min

2.6.3粗精铣宽度为30mm的下平台
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
加工规定：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达成粗糙度3.2。
机床：X52K立式铣床
刀具：硬质合金端铣刀YG8
计算切削工时
（1）粗铣宽度为30mm的下平台
进给量f=3mm/z
切削速度0.4m/s
切削深度1.8mm
走刀长度是249mm，查《金属切削手册》6-3、6-9
机床主轴转速为235r/min。
切削工时：=249/(235×3)=0.35min。
铣削的辅助时间《手册》表2.5-45
（2）精铣宽度为30mm的下平台
进给量f=3mm/z
切削速度0.14m/s
切削深度0.2mm
走刀长度是249mm。
机床主轴转速为235r/min，查《金属切削手册》6-3、6-9
切削工时：=249/(235×3)=0.35min
铣削的辅助时间，《手册》表2.5-4
（3）粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时：
t=+++=0.35+0.35+0.41+0.41=1.52min
2.6.4钻锥孔12.7
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
加工规定：粗糙度规定，
机床：Z535立式钻床
刀具：高速钢钻头12，
计算基本工时
（1） 用12扩孔12.7的内表面
进给量f=0.43mm/z
切削速度0.25m/s
切削深度是1.5mm，《金属切削手册》表4-6、4-8
机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。
基本工时：
=2×36/(0.43×195)=0.86min。
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
（2） 用12.7扩孔Φ12.7的内表面
根据参考文献[9]
进给量f=0.57mm/z
切削速度0.20m/s
切削深度是0.5mm，《金属切削手册》表4-6、4-8
机床主轴转速为275r/min
走刀长度是36mm
基本工时：
=2×36/(0.57×275)=0.50 min。
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
（3）总的基本工时：t=+++=0.86+0.50+1.77+1.77=5.4min。
2.6.5钻M8底孔及锪钻14阶梯孔
加工条件：
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
机床：Z535立式钻床
刀具：高速钢钻头7，M8丝锥，14小直径端面锪钻
（1）钻M8底孔的工时：
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：
钻削的辅助时间，《手册》2.5-41
（2）攻M8螺纹的时:
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：
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
（3）锪钻14阶梯的工时
进给量
机床主轴转速，
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：
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
t=+
t=0.19+1.77=1.96min
（4）总工时为： t= + + + + =1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min

2.6.6粗精铣2-M6上端面
工件材料：HT200，硬度129~222HBS，金属模铸造
加工规定：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达成粗糙度3.2。
机床：X52K立式铣床
（1）粗铣2-M6上端面切削工时
刀具：硬质合金端铣刀：， ，齿数8，此为粗齿铣刀。
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1
机动时间：
铣削的辅助时间《手册》表2.5-45
（2）精铣2-M6上端面切削工时
刀具：硬质合金端铣刀：， ，齿数5，此为细齿铣刀。
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：
铣削的辅助时间《手册》2.5-45
（3）总工时：t=+++=0.1+1.05+0.41+0.41=1.97min
2.6.7钻2-M6螺纹孔
（1）钻2－5
用5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，
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：
钻削的辅助时间《手册》表2.5-41
（2）攻M6螺纹
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：
钻削的辅助时间《手册》表2.5-41
（3） 锪钻2-M6沉头孔
刀具：锪钻，加工刀具为：小径2，1200直柄锥面锪钻。
进给量
机床主轴转速，
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：
钻削的辅助时间，《手册》表2.5-41
t3=+
t3=0.02+1.77=1.79min

总工时为：2t=2（++++ t3）=2（0.07+0.05+1.77+1.77+1.79）=10.32min
根据该零件的生产纲量为大批量按5000件/年算。按一年365天，天天总工作时间为8小时。则每个零件所需的额定期间为：t=365×8×60÷5000=35.04min。
根据计算所得的机动时间加上每道工序间的辅助时间。所用是实际时间为：
所以该方案满足生产规定。
2.7小结
机械加工工艺规程是制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献。此工艺规程在产品和零部件进行机械加工过程中起决定性影响。通过工艺设计可以保证产品和部件的质量前提下，合理地运用加工手段，以达成减低成本和提高效率。因此此部分设计相称重要。由于参数的选择设计到设计人员的经验，因此，此部分也是难点所在。
3 专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度。在加工CA6140杠杆零，需要设计专用夹具。
根据任务规定中的设计内容，需要设计加一套钻2-M6螺纹孔（不含螺纹加工）、鍃两螺纹孔上的沉头孔夹具。夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀、鍃钻对工件上的工艺孔进行加工。
3.1定位基准的选择
在加工2-M6螺纹孔工序时，25孔、2-M6螺纹左平面，其中25孔已经加工到规定尺寸。因此选用和25孔及25孔下表面加上宽度为30mm的作为定位基准。选择25孔用一面和短销限制了工件的5个自由度，选择宽度为30mm的下平台定位时，用2-M6螺纹左平面固定挡块限制了1个自由度。。其中一面为25孔下表面，一销为短圆柱销和固定挡块。同时固定挡块可保证钻孔过程中，以减小切削力对工件导致的翻转力矩。
3.2定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是面、销、挡块，其中挡块可以直接在模具体上铸造，然后进行切削加工。因此进行定位元件的设计重要是对短圆柱销行设计
查《机械夹具设计手册》（软件版）（以下简称《夹具手册》）【机床夹具零件部件】——【固定式定位销】，可查得短圆柱销的结构和尺寸，如图3.1所示。

图3.1 短圆柱销

3.3定位误差分析
对零件进行机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。其中，机床夹具是重要加工误差之一。因此使用夹具装夹时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的定位和工件在夹具中的定位有关。为了保证工序的加工精度，必须使工序中各项加工误差之总和不大于该工序所规定的工序公差。
本夹具选用的定位元件定位误差重要为：
销与孔的配合0.05mm（），钻模与销的误差0.02mm（），钻套与衬套0.029mm（），公式查《机床夹具手册》表1.1.7
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可见这种定位方案是可行的。

3.4钻削力与夹紧力的计算
由于本道工序重要完毕工艺孔的钻孔和鍃沉头孔加工，而钻孔所用削力远远大于鍃沉头孔的切削力。因此切削力应以钻削力为准。查《夹具手册》【工程计算器】——【切削力计算公式】——【钻削】：
钻削力
钻削力矩
式中：

本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板重要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。根据《机床夹具设计手册》表1.2.3可知该机构属于单个螺旋夹紧。

3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
2-M6螺纹孔的加工需钻孔和鍃沉头孔才干满足任务规定。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺任务规定：M6螺纹孔分钻、鍃沉头孔两个工步完毕加工。
刀具：钻孔5标准高速钢麻花钻；鍃沉头孔：锪钻，加工刀具为：小径2，大径10，1200直柄锥面锪钻。
《夹具手册》【机床夹具零件部件】——【导向件】——【快换钻套的规格及尺寸】可查得钻套孔径结构如图3.2所示。

图3.2 快换钻套
钻M6孔钻套结构参数如表3.1所示。
表3.1
d
H
D

公称尺寸
允差
5
20
12
+0.018
22
18
10
4
7
7
16
50°
鍃沉头孔孔钻套结构参数如表3.2所示。
表3.2
d
H
D

公称尺寸
允差
10
20
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°

《夹具手册》【机床夹具零件部件】——【导向件】——【钻套的规格及尺寸】查得衬套选用固定衬套其结构如图3. 5所示。

图3.3 固定衬套
其结构参数如表3.3所示。
表3.3
d
H
D
C

公称尺寸
允差
公称尺寸
允差
12
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
《夹具手册》【机床夹具零件部件】——【机床夹具体】——【夹具体座耳尺寸】查得座耳（U型槽）的结构如图3.4所示。

图3.4 U型槽

重要结构尺寸参数如表3.4所示。

表3.4
螺栓直径