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摘 要
CA6140 車床是典型的普通臥式車床，因其設(shè)計成熟合理、性能穩(wěn)定，被大量的應(yīng)用于機械加工領(lǐng)域。其典型的機構(gòu)設(shè)計方案是當(dāng)前數(shù)控車床研制的理想借鑒方案，故而對其零部件制造工藝的研究依然具有現(xiàn)實意義。
本文進行了 CA6140 車床后托架加工工藝與其專用夾具設(shè)計。通過對 CA6140 車床后托架結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求的分析，確定其毛坯及熱處理形式，通過對其加工方法的選擇、加工階段的劃分與加工順序的安排，從而制定其機械加工工藝路線， 并在此基礎(chǔ)上設(shè)計加工工序，包括基準(zhǔn)的選擇、工序尺寸和余量的確定，同時確定各工序的工藝裝備、切削用量以及工時。
專用夾具的設(shè)計包括銑平面夾具設(shè)計、鏜孔夾具設(shè)計和鉆孔夾具設(shè)計。通過研究原始物料，并結(jié)合該道工序的加工特點，選擇定位方式和定位基準(zhǔn)，進而確定定位機構(gòu)，并結(jié)合夾緊力的施與形式，選擇夾緊機構(gòu)及其動力來源，最終確定夾具體結(jié)構(gòu)形式。進而，通過計算切削力和夾緊力以及誤差分析，對設(shè)計進行校核，最終完成零件圖和裝配圖設(shè)計。
關(guān)鍵詞 加工工藝，工藝路線，夾具，定位 ，余量
II
ABSTRACT
CA6140 lathe is a typical ordinary horizontal lathe. Because of its mature design and stable performance, it is widely used in the field of mechanical processing. The typical mechanism design scheme is the ideal reference scheme for the development of numerical control lathe. Therefore, the research on the manufacturing technology of its components is still of practical significance.
This article has carried on the CA6140 lathe rear bracket processing craft and its special clamp design. Through the analysis of the structure and technical requirements of the rear bracket of CA6140 lathe, the blank and heat treatment form are determined. Through the selection of the processing method, the division of the processing stage and the arrangement of the processing order, the machining process is set up, and on this basis, the processing procedure is designed, including the selection of the datum and the working procedure ruler. Determine the size and allowance, and determine the process equipment, cutting parameters and working hours of each process.
The design of special fixture includes milling fixture design, boring fixture design and drilling fixture design. By studying the original material and combining the processing characteristics of the process, the positioning mode and the positioning datum are selected, then the positioning mechanism is determined, and the clamping mechanism and its power source are selected according to the application of the clamping force. Finally, the specific structure of the clamp is determined. Then, by calculating the cutting force and clamping force and error analysis, the design is checked, and finally the parts drawing and assembly drawing design are completed.
Keywords ： Processing technology, process, fixture, location,
allowance
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 1
1. 緒論部分 1
1.1 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計的意義 1
1.2 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計的應(yīng)用價值 1
1.3 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計目前研究的概況和發(fā)展趨勢 2
2. 加工工藝部分 4
2.1 后托架零件分析 4
2.2 后托架的工藝要求 4
2.3 加工工藝過程 5
2.4 確定各表面加工方案 5
2.5 確定定位基準(zhǔn) 6
2.6 工藝路線的擬訂 6
2.7 后托架尺寸的確定 9
2.8 確定切削用量及基本工時 11
2.9 時間定額計算及生產(chǎn)安排 22
3. 專用夾具設(shè)計部分 25
3.1 銑平面夾具設(shè)計 25
3.2 鏜孔夾具設(shè)計 29
3.3 鉆頂面四孔夾具設(shè)計 33
結(jié) 論 36
參考文獻 37
致 謝 38
外文翻譯 39
CA6140 車床后托架加工工藝及專用夾具設(shè)計
緒論部分
1.1 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計的意義
CA6140 車床后托架的加工工藝及夾具設(shè)計為本課題的研究內(nèi)容，對此研究查閱大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質(zhì)成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術(shù)要求加工出來，就得制定復(fù)雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產(chǎn)的指導(dǎo)性技術(shù)文件，學(xué)習(xí)研究制定機械加工工藝規(guī)程。這是對以前學(xué)習(xí)過的知識的復(fù)習(xí),也是對以后工作的一個鋪墊。
1.2 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計的應(yīng)用價值
近年來，雖然各國學(xué)者采用各種理論對不同的特種加工技術(shù)進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，但離定量的實際應(yīng)用尚有一定的距離。然而采用每一種特種加工方法所獲得的加工精度和表面質(zhì)量與加工條件參數(shù)間都有其規(guī)律。因此，目前常采用研究傳統(tǒng)切削加工機理的實驗統(tǒng)計方法來了解特種加工的工藝規(guī)律，以便實際應(yīng)用，但還缺乏系統(tǒng)性。受其限制，目前特種加工的工藝參數(shù)只能憑經(jīng)驗選取，還難以實現(xiàn)最優(yōu)化和自動化。雖然已有學(xué)者對其 CAD、CAPP 和 CAM 原理開展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工藝數(shù)據(jù)的缺乏，仍未有成熟的商品化的 CAD/CAM 系統(tǒng)問世。通常只能采用手工的方法或部分借助于 CAD 造型。隨著模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及專家系統(tǒng)等多種人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，人們開始嘗試?yán)眠@一技術(shù)來建立加工效果和加工條件之間的定量化的精度、效率、經(jīng)濟性等實驗?zāi)Ｐ?，并得到了初步的成果。因此，通過實驗建模， 將典型加工實例和加工經(jīng)驗作為知識存儲起來，建立描述特種加工工藝規(guī)律的可擴展性開放系統(tǒng)的條件已經(jīng)成熟。并為進一步開展特種加工加工工藝過程的計算機模擬，應(yīng)用人工智能選擇零件的工藝規(guī)程和虛擬加工奠定基礎(chǔ)。
同時，在機械加工過程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動的強度，夾具的設(shè)計過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實際，（對工件的圖紙，工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），精心調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術(shù)，制訂出合理的設(shè)計方案。我們都知道減少停工檢修期是提高生產(chǎn)力、使生產(chǎn)能力利用系數(shù)最大化的一項重要因素。然而零件加工過程中的精確定位和裝夾的重復(fù)精度也是改進效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。譬如柔性加工中心的產(chǎn)生就是為了減少產(chǎn)品循環(huán)周期。
38
1.3 后托架的加工工藝及夾具設(shè)計目前研究的概況和發(fā)展趨勢
目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前我國的制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導(dǎo)致改型和生產(chǎn)個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種零件的需求與日俱增，加工設(shè)備和工藝也向著柔性化的方向轉(zhuǎn)變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設(shè)備快速性和適應(yīng)性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產(chǎn)量之間的最佳組合。當(dāng)然，在滿足了柔性的條件下、也有著不同的解決方案，如：模塊化、可變換化、可重新配置化、在線兼容性等?，F(xiàn)在，柔性專機、可重新配置的機床及專用加工中心的組合應(yīng)用，使得發(fā)動機零件的加工變得越來越柔性化，具體情況取決于每個加工項目的產(chǎn)量配額。
在現(xiàn)階段的技術(shù)條件支持下，我國現(xiàn)代機械制造技術(shù)所取得的發(fā)展成效主要體現(xiàn)在柔性制造、虛擬制造、以及敏捷制造這幾個方面。首先，對于現(xiàn)代機械制造技術(shù)中的柔性制造技術(shù)而言，其所指的是：建立在成組技術(shù)的基礎(chǔ)之上，以常規(guī)意義上的數(shù)控機床(可以為不同的類型、以及多臺臺數(shù))以及數(shù)控柔性機床指導(dǎo)單位作為中心。柔性制造技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中，相關(guān)裝置設(shè)備的連接可以通過應(yīng)用自動化物流系統(tǒng)的方式實現(xiàn)。盡管柔性制造技術(shù)同樣屬于自動化制造系統(tǒng)的表現(xiàn)類型之一，但其在生產(chǎn)方式上呈現(xiàn)出了明顯的變批量特點。在現(xiàn)階段的實際工作中，有關(guān)機械制造相關(guān)產(chǎn)品的更新、以及市場動態(tài)性發(fā)展需求的滿足均需要依賴于對柔性制造技術(shù)的應(yīng)用而實現(xiàn)。通過對實際應(yīng)用經(jīng)驗的累積發(fā)現(xiàn)：柔性制造技術(shù)能夠結(jié)合所涉及到對象(多為成組出現(xiàn))，確定相對應(yīng)的工藝過程中，并做出對相關(guān)數(shù)控加工機械及設(shè)備裝置的合理選取。達到對工件成批性生產(chǎn)的目的。更加關(guān)鍵的一點是：在應(yīng)用柔性制造技術(shù)的過程當(dāng)中，能夠同時完成生產(chǎn)管理、以及加工制造這兩個方面的工作，在將其作用于切削加工、沖壓、以及焊接操作的過程中，對于提高生產(chǎn)效益而言有重要作用[1]。其次，對于現(xiàn)代機械制造技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)而言，其所指的是：監(jiān)理在虛擬技術(shù)、仿真技術(shù)的基礎(chǔ)之上， 針對機械產(chǎn)品在設(shè)計制造全過程中的特點進行建模，以計算機為工具，完成對產(chǎn)品設(shè)計制造全過程中的仿真與模擬操作。在機械設(shè)計制造引入虛擬技術(shù)的過程當(dāng)中，能夠?qū)嶋H性的方案措施加以優(yōu)化，確保相關(guān)生產(chǎn)資源能夠得到最為合理的配置，這一點對于控制企業(yè)生產(chǎn)成本，謀求更大綜合競爭實力而言是尤為關(guān)鍵的。與此同時，虛擬制造更是實現(xiàn)機械制造敏捷性的關(guān)鍵途徑之一，能夠使傳統(tǒng)意義上的機械產(chǎn)品設(shè)計制造模式被打破，確保產(chǎn)品制造成本、產(chǎn)品生產(chǎn)精度、產(chǎn)品作業(yè)風(fēng)險、以及產(chǎn)品性能之間的關(guān)系得到最為均衡的處理。不但如此，通過對虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用，還能夠?qū)崟r的以用戶的需求為出發(fā)點，對機械制造產(chǎn)品進行合理的修改，提高設(shè)計制造的針對性[2]。最后，對于現(xiàn)代機械制造技術(shù)中的敏捷技術(shù)而言，其所指的是：建立在精神創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)管理創(chuàng)新、以及管理人員創(chuàng)新基礎(chǔ)
之上，所實現(xiàn)的全新機械設(shè)計制造技術(shù)。通過對基于敏捷技術(shù)的機械設(shè)計制造技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠構(gòu)建一個反應(yīng)機械設(shè)計制造市場發(fā)展的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，確保能夠動態(tài)且可靠的對市場變動情況予以響應(yīng)。結(jié)合實踐工作經(jīng)驗來看，在引入敏捷性機械設(shè)計制造技術(shù)的背景下，使得機械產(chǎn)品的生產(chǎn)速度大大提高、生產(chǎn)成本明顯降低、生產(chǎn)效率同樣得到了合理的優(yōu)化[3]。
但是，我國的機械制造技術(shù)與世界先進水平相比仍然存在較大差距，主要表現(xiàn)為：高端制造技術(shù)跟不上，相關(guān)市場份額小；研發(fā)設(shè)計和創(chuàng)新能力薄弱，核心技術(shù)依賴國外；尚未形成具有較強國際競爭力的專業(yè)化制造能力；高端制造業(yè)的配套能力不足，核心設(shè)備和系統(tǒng)主要依賴進口[4]。
綜觀近幾年的國外高水平論文，會發(fā)現(xiàn)目前機械制造技術(shù)的發(fā)展有 3 大方向：
1) 機械制造的傳統(tǒng)領(lǐng)域與高新技術(shù)正密切結(jié)合，展現(xiàn)出新的面貌；
2) 新的交叉技術(shù)不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了一些新興學(xué)科分支，高端機械制造研究、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展；
3) 隨著機械制造的數(shù)字化、微納化發(fā)展，其數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的支撐日顯重要，其學(xué)科基礎(chǔ)已經(jīng)從“技術(shù)”為主轉(zhuǎn) 為“技術(shù)、科學(xué)”并重。在后工業(yè)化時代，機械制造技術(shù)的研究內(nèi)容領(lǐng)域有了新的拓展，研究手段和方法在不斷創(chuàng)新，它仍然是支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和支柱技術(shù)之一。
CA6140 車床后托架加工工藝
1. 加工工藝部分
2.1 后托架零件分析
從整體上來看，該零件（如圖 2-1）是一個體積適中，使用普通材料的通用件，一般的制造技術(shù)即可完成零件的總體塑形，其中最需要關(guān)注的是正面三杠孔與下底表面兩者粗糙度的加工精度 Ra1.6 。另外，三杠孔的中心線和底面有平面度公差要求。其他表面上也有需-要加工的兩組階梯孔和螺紋孔，起到了將后托架裝配固定在車床上的作用。
2.2 后托架的工藝要求
一個零件從毛坯件到投入使用，再到報廢回收整個過程中，可以說設(shè)計階段的工作決定了其后續(xù)時效的長短。在保證零件于機器中所承擔(dān)職責(zé)的前提下，要使加工條件的可實現(xiàn)性較強。
圖 2-1 CA6140 車床后托架零件
2.2.1 后托架的技術(shù)要求
后托架有四組需要加工表面，他們相互之間有一定的相互位置精度要求：
⑴ 位于主視圖下表面的平面加工，要求達到平面度公差百分之三毫米，
Ra = 1.6 。
⑵ 位于主視圖正面的孔加工，直徑分別為f40 ， f30 ， f26 （從左往右編號為ＡＢＣ號孔） 三孔軸線之間有公差要求± 0.05 內(nèi)表面粗糙度Ra = 1.6 。
這兩組加工表面之間有一定的位置要求，主要是：
○1 以下底面為基準(zhǔn)，ＡＢ兩孔的軸線分別與其的平行度公差為 0.07％；
○2 以下底面為基準(zhǔn)，Ｃ孔中心線與其的平行度誤差為±0.07；
○3 以Ａ孔軸線為基準(zhǔn)，ＢＣ孔軸線與其的平行度公差為 0.08％；
⑶ .位于俯視圖正面的孔加工，以直徑2 - f12 和2 - f18 與以直徑2 - f13
和2 - f10 組成的四個階梯孔，內(nèi)表面粗糙度 Ra = 6.3 。
⑷ 位于側(cè)面的 2×M6 螺紋孔加工
2.2.2 后托架的作用
后支架安裝在 CA6140 車床的尾部，是一個連接件。由頂面四孔將其固定。正面Ａ孔安裝絲杠，Ｂ孔通過光桿，Ｃ孔連接轉(zhuǎn)向開關(guān)。在ＡＢ孔之間的孔參與傳送機油，側(cè)面兩螺紋孔是連接油蓋的。
2.3 加工工藝過程
后托架使用的材料為灰鑄鐵，由于車床是將被加工件安裝固定，通過主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)，同時改變刀具與工件的空間位置進行生產(chǎn)，即安裝在正面三孔中的絲杠、光桿、轉(zhuǎn)向開關(guān)也跟隨主軸旋轉(zhuǎn)，故可使用砂型鑄造制作毛坯（HT200）。
單邊余量一般在
1－3mm 。
2.4 確定各表面加工方案
設(shè)計 CA6140 車床后托架的加工工藝，應(yīng)當(dāng)從加工效率以及經(jīng)濟兩個方面考慮，加工一個符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的零件不可能一蹴而就，我們需要將其分解成不同的流程和步驟。先根據(jù)主要被加工表面的類型，參考以往的加工經(jīng)驗確定加工方法， 考慮到被加工材料的自身性質(zhì)，尤其需要關(guān)注被加工材料的特殊屬性，安排加工設(shè)備，然后通過對比與計算已有的資源與效益最終選定，多快好省的完成生產(chǎn)計劃。
2.4.1 平面的加工
由《機械加工工藝手冊》表 2.1-12 確定，下底面的方案為：先粗銑后精銑
（IT 7 - IT 9 ）以滿足零件圖中的要求Ｒa
2.4.2 孔的加工方案
= 0.8－6.3 ，
⑴．由《機械加工工藝手冊》表 2.1-11 確定，正面三孔f2６0.03 ，f300.02 ，f400.025
方案為：先粗鏜后精鏜。滿足 Ra = 1.6 。
0 0 0
⑵．頂面四孔方案為：采用鉆孔一次，二次加工方法。即先鉆2 - f12 孔， 然后在此基礎(chǔ)上锪到2 - f18 。同理加工另一組2 - f13 和2 - f10 的階梯孔，但由
于2 - f10 孔是裝配錐孔，需要使用鉸刀加工。故先鉆再擴與鉸。
2.5 確定定位基準(zhǔn)
2.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇
⑴ 重要表面區(qū)域均勻，必要時可選擇初加工面，確保后續(xù)過程的進行，減少浪費。
⑵ 應(yīng)該可以選擇具有相對平坦表面和相對較大面積的表面作為粗基準(zhǔn)。
⑶ 在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)只允許使用一次，否則定位誤差太大。
對本零件來說，?40mm 的孔為鑄造孔，加工余量均勻且其與下底面存在位置精度要求，關(guān)系密切，故可以以其為粗基準(zhǔn)聯(lián)合左端面粗精銑下底面。
2.5.2 精基準(zhǔn)的選擇
⑴．在最后的精加工時，為保證精度，將設(shè)計基準(zhǔn)用作定位基準(zhǔn)。
⑵．應(yīng)當(dāng)盡可能減少定位基準(zhǔn)的數(shù)量，最好限制在只有一個。大多數(shù)表面都是在一次裝夾中完成。
⑶．互為基準(zhǔn)。例如車床主軸支撐軸頸與主軸圓錐孔需要較高的同軸度。
對本零件圖來說，后托架下底面適合用作精基準(zhǔn)，首先其自身的表面粗糙度
要求為
Ra = 1.6 ，為此零件之最，同時有平面度公差要求，其次正面三孔以其
為基準(zhǔn)面有位置精度要求，最后以其為精基準(zhǔn)并與其他表面配合，能夠加工多個表面。
2.6 工藝路線的擬訂
2.6.1 工序的合理組合
⑴ 工序分散原則
流程細(xì)化后，一臺機床完成一個步驟。采用通用設(shè)備降低生產(chǎn)成本。每一個工序的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間減少。工人只需短時間培訓(xùn)，即來即用。但需要大量的設(shè)備， 占地巨大，工藝路線冗長，不便管理。
⑵ 工序集中原則
減少工序數(shù)量，同時工件在機床上更換位置的次數(shù)也減少，縮短了加工輔助時間，要求的自動化程度高，節(jié)省場地面積，簡化生產(chǎn)管理，能夠在一次裝夾中完成多個表面的工作。減少通用設(shè)備的使用，必要時需采用效率較高的專用機床。使生產(chǎn)更加快捷。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和夾具帶來的后果無疑會使成本激增。設(shè)備的日常調(diào)整和維護需要時間和精力，延長了生產(chǎn)準(zhǔn)備需要的時間。
一般情況下，對于生產(chǎn)量需求一般的零件，工序集中或分散要根據(jù)實際靈活運用。但目前的情勢來看集中組織生產(chǎn)的優(yōu)勢日益擴大。
2.6.2 加工階段的劃分
在安排加工順序時，要注意后凹槽、倒角等的布置。
⑴ 粗加工階段
去除毛坯大部分多余的部分。粗加工時若發(fā)現(xiàn)毛坯有澆口、冒口、飛邊、毛刺等缺陷及時修整或淘汰。若毛坯余量特別大，表面特別粗糙，則還要安排去皮加工階段。另粗加工比精加工的切削力大，故在校驗計算時一般只核對粗加工時的夾緊力。本零件大部分工序都要經(jīng)歷這一階段。
⑵ 半精加工階段
半精加工是一次承上啟下的階段。一般在熱處理之前進行，為之后的加工準(zhǔn)備足夠的余量。如果工件加工難度系數(shù)一般，可以省略此階段。對于 CA6140 車床后托架來說，只有三杠孔由于尺寸精度要求高需要經(jīng)歷這一階段。
⑶ 精加工階段
精加工工序一般安排在切削加工階段的最后（特殊情況如需要精加工面作為后續(xù)工步的基準(zhǔn)除外）,最大程度的減少加工過程對工件精加工表面的損傷。（例如東方紅－７５型拖拉機連桿的大頭孔，就要在連桿蓋和連桿體裝配好后再進行精鏜）。本零件需要對底面和正面三孔進行精加工。
⑷ 光整加工階段
適用于某些表面質(zhì)量要求特別高的零件加工，對零件的形位精度改善效果不明顯。
切削加工工序之后要通過熱處理工序（消除內(nèi)應(yīng)力）以及其他輔助工序，例如檢驗。
要提高對輔助工序的重視程度，否則會付出意想不到的代價。如未清理的毛刺和鋒利的邊緣使工件無法組裝，工人的安全就會受到威脅；潤滑油道中未去凈的鐵削使機器故障。故需要在檢驗工序之前安排去除毛刺的工序
2.6.3 加工工藝路線方案的比較
擬訂方案如下：
方案一：工序 10：粗、精銑底面，保證尺寸 120×60mm；
工序 20：鉆兩個 ?13mm 的孔；鉆兩個銷孔 ?10mm ；锪兩個沉頭孔
?18mm ；
工序 30：鉆孔 ?38mm ；鉆孔 ?28mm ；鉆孔 ?23.5mm ；锪平孔 ?25.5mm
端面；
工序 40：擴孔 ?38. 7mm；擴孔 ?29.5mm ；
工序 50：半精鏜 ?39.6mm ； ?30mm ； ?25mm ； 工序 60：精鏜孔 ?40mm ； ?30mm ； ?26mm ； 工序 70：鉆螺紋孔 ?5.2mm ；鉆深孔 ?6mm ；
工序 80：攻螺紋孔 M6；
工序 90：去毛刺；
工序 100：按圖紙要求檢驗；
方案二：工序 10：鉆孔 ?38mm ；鉆孔 ?28mm ；鉆孔 ?23.5mm ；锪平孔 ?25.5mm
端面；
工序 20：擴孔 ?39.5mm ；擴孔 ?29. 5mm；擴孔 ?29.5mm ； 工序 30：粗、精銑底面，保證尺寸 120×60mm；
工序 40：鉆兩個 ?13mm 的孔；鉆兩個銷孔 ?10mm ；锪兩個沉頭孔
?20mm
工序 50：半精鏜 ?40mm ； ?30mm ； ?25mm ；
工序 60：精鏜孔 ?40mm ； ?30.2mm ； ?25.5mm ； 工序 70：鉆螺紋孔 ?5.1mm ；鉆深孔 ?6mm ；
工序 80：攻螺紋孔 M6； 工序 90：去毛刺；
工序 100：按圖紙要求檢驗；
兩種方案的特點在于：第一種選擇是粗精加工底面并將其用作加工前三個孔和其他組表面的基準(zhǔn)；第二個計劃是首先處理前三個孔，然后使用這些孔做為加工底面的基準(zhǔn)。
通過對比分析可得：由于正面三孔的軸線的位置精度要求十分嚴(yán)格，同時是本零件最重要的被加工表面，因此選用優(yōu)先粗精銑下底面的想法，后托架加工的第一個工序安排是先以正面 ?40mm 孔與側(cè)面定位粗、精銑下底平面。目的就是加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。但是方案一的加工順序不符合先粗后精的加工順序原則，工序集中程度不高。
現(xiàn)改進如下：
工序 10：粗、精銑底面，保證尺寸 120×60mm；
工序 20：粗鏜孔到 ?38mm ；半精鏜到 ?39.2mm ；精鏜孔到 ?40mm ； 工序 30：粗鏜孔到 ?28.2mm ；粗鏜孔到 ?23.5mm ；
工序 40：半精鏜到 ?29.4mm ；半精鏜到 ?24.7mm ； 工序 50：精鏜孔到 ?30mm ；精鏜孔到 ?26mm ；
工序 60：鉆兩個 ?12mm 的孔；鉆兩個
孔 ?10mm ；锪兩個沉頭孔 ?18mm ； 工序 70：擴孔到 ?13mm ；
工序 80：鉸錐孔 ?10 ；
工序 90：鉆螺紋孔 ?5.2mm ；鉆深孔 ?6mm ； 工序 100：攻螺紋孔 M6；
工序 110：倒角
工序 120：去除毛刺；
工序 130：按圖紙要求檢驗；
2.7 后托架尺寸的確定
2.7.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求
后托架為鑄造件，重量約為 3.05 千克。應(yīng)當(dāng)減少分型面與澆口、冒口、飛邊、毛刺等缺陷，便于起模，還有鑄件的肋需要一定的厚度和恰當(dāng)?shù)姆植迹M可能避免其冷卻后改變形狀，隨著技術(shù)日新月異的發(fā)展，考量新工藝，新技術(shù)，新材料應(yīng)用的可能性。必要時需繪出毛坯圖。從收支的角度去平衡毛坯的初始尺寸與目標(biāo)的接近程度，并不是兩者越接近越經(jīng)濟。
2.7.2 后托架加工余量及工序尺寸的計算
⑴．底面工序尺寸及加工余量
計算底部與正面三孔（
f25.50.03 ，f300.02 ，f 400.025 ）的中心線的尺寸35 ± 0.07 。
0 0 0
根據(jù)工藝路線規(guī)劃，下底面分為粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：由《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2-23。其余量值規(guī)定為2.7 ~ 3.4mm ， 現(xiàn)取3.0mm 。表 3.2-27 粗銑平面的厚度偏差應(yīng)取- 0.28mm。
精銑：由《機械加工工藝手冊》表 2.3-59，其余量值規(guī)定為1.5mm 。
鑄造毛坯的基本尺寸為35 + 3.0 +1.0 = 39 ，又根據(jù)《機械加工工藝手冊》表
2.3-11,鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表 2.3-9 可得鑄件尺寸公差為1.1mm。毛坯的名義尺寸為： 35 + 3.0 +1.0 = 39
毛坯最小尺寸為： 39 - 0.55 = 38.45mm
毛坯最大尺寸為： 39 + 0.55 = 39.55mm
粗銑后最大尺寸為： 35 +1.0 = 36mm
粗銑后最小尺寸為： 36 - 0.28 = 35.72mm
精銑后下底面與正面三孔（f25.50.03 ，f300.02 ，f 400.025 ）的中心線的尺
寸為35 ± 0.07 。符合加工要求。
0 0 0
⑵．三孔工序尺寸及加工余量
0
由《機械加工工藝手冊》表 2.3-59 和《互換性與技術(shù)測量》表 1-8， 可得：孔f25.50.03 ：
粗鏜的精度等級： IT = 12 ，表面粗糙度 Ra = 15um ，尺寸偏差是0.21mm
0
半精鏜的精度等級：IT = 10 ，表面粗糙度 Ra = 2.5um ，尺寸偏差是0.084mm 精鏜的精度等級： IT = 7 ，表面粗糙度 Ra = 1.6um ，尺寸偏差是0.021mm 孔f30.20.02
0
粗鏜的精度等級： IT = 12 ，表面粗糙度 Ra = 15um ，尺寸偏差是0.21mm 半精鏜的精度等級：IT = 10 ，表面粗糙度 Ra = 2.5um ，尺寸偏差是0.084mm 精鏜的精度等級： IT = 7 ，表面粗糙度 Ra = 1.6um ，尺寸偏差是0.021mm 孔f40.20.025
粗鏜的精度等級： IT = 12 ，表面粗糙度 Ra = 15um ，尺寸偏差是0.25mm 半精鏜的精度等級： IT = 10 ，表面粗糙度 Ra = 2.5um ，尺寸偏差是0.1mm 精鏜的精度等級： IT = 7 ，表面粗糙度 Ra = 1.6um ，尺寸偏差是0.025 mm 根據(jù)工序要求，正面三孔的加工分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，
各工序余量如下：
粗鏜：
半精鏜：
精鏜：
f25.50.03 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為2mm ；
0
0
f30.20.02 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為2mm ；
0
f400.025 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為2mm 。
0
f25.50.03 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為1.2mm ；
0
f30.20.02 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為1.2mm ；
0
f400.025 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為1.2mm 。
0
f25.50.03 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為0.8mm ；
0
f30.20.02 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為0.8mm ；
0
f400.025 孔，由《機械加工工藝手冊》表 2.3-48,其余量值為0.8mm 。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：
0
f25.50.03 孔毛坯基本尺寸為f ： 25.5 - 2 -1.2 - 0.8 = 21.5mm ；
0
f30.20.02 孔毛坯基本尺寸為f ： 30.2 - 2 -1.2 - 0.8 = 26.2mm ；
0
f400.025 孔毛坯基本尺寸為f ： 40 - 2 -1.2 - 0.8 = 36mm 。
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.3-11，鑄件尺寸公差等級選用 CT7，再查表2.3-9 可得毛坯尺寸公差分別為： 0.9mm、0.9mm、0.9mm。
0
f25.50.03 孔毛坯名義尺寸為f ： 25.5 - 2 -1.2 - 0.8 = 21.5mm ；
0
毛坯最大尺寸為f ： 21.5 + 0.45 = 21.95mm ； 毛坯最小尺寸為f ： 21.5 - 0.45 = 21.05mm ； 粗鏜工序尺寸為f ：f21.50.21
0
半精鏜工序尺寸為f ：f24.70.084
精鏜后尺寸是f25.50.021，已達到零件圖尺寸要求f25.50.025
0 0
0
f30.20.02 孔毛坯名義尺寸為f ： 30.2 - 2 -1.2 - 0.8 = 26.2mm ；
0
毛坯最大尺寸為f ： 26.2 + 0.45 = 26.65mm ； 毛坯最小尺寸為f ： 26.2 - 0.45 = 25.75mm ； 粗鏜工序尺寸為f ：f28.20.21 ；
0
半精鏜工序尺寸為f ：f29.40.084
0
精鏜后尺寸是已達到零件圖尺寸要求，即f ：f30.20.02
0
f400.025 孔毛坯名義尺寸為f ： 40 - 2 -1.2 - 0.8 = f36mm；
0
毛坯最大尺寸為f ： 36 + 0.45 = 36.45mm； 毛坯最小尺寸為f ： 36 - 0.45 = 35.55mm ； 粗鏜工序尺寸為f ：f380.25
0
半精鏜工序尺寸為f ：f39.20.10
0
精鏜后尺寸已達到零件圖尺寸要求即f400.025
⑶ 頂面兩組階梯孔
兩孔精度要求為 IT1，表面粗糙度要求為Ra6.3 。由《機械加工工藝手冊》表 2.3-47，表 2.3-48。確定零件的工序尺寸及毛坯的加工余量為：
第一組： 2 - f12 和2 - f18
加工該組孔的工藝是：鉆——擴——锪
鉆孔： 擴孔： 锪孔：
f10
f12
f18
2Z = 3mm 2Z = 7 m m
（Z 為單邊余量）
（Z 為單邊余量）
第二組： 2 - f10 的錐孔和2 - f13
加工該組孔的工藝是：鉆——锪——鉸
鉆孔： 锪孔： 鉸孔：
f10
f13
f10
2Z = 4mm
（Z 為單邊余量）
2.8 確定切削用量及基本工時
2.8.1 粗、精銑底面
（1） 加工條件
工件材料：HT200，σ b =200HBS，鑄造；
加工需求：銑削底面，保證寬度為 120 毫米，長度為 280 毫米和臺階高度為
18 毫米；
機床：X6132 型銑床；
刀具：高速鋼圓柱形銑刀，根據(jù)《金屬切削手冊》表 6-4 取銑刀直徑d=100mm， 根據(jù)《金屬切削手冊》表 6-7 查得銑刀齒數(shù) Z=14；
（2） 確定銑削深度
由《金屬切削手冊》可知粗銑銑削深度 a p =2.5mm；精銑銑削深度 a p =0.5mm；
（3） 確定每齒進給量
由《機械加工工藝手冊》取粗加工銑時的每齒進給量 f z =0.15(mm/z)；精加工銑時的每轉(zhuǎn)進給量 f=0.8（mm/r）；
（4） 確定主軸轉(zhuǎn)速
由《實用金屬切削加工工藝手冊》表 8-4，取粗銑時的主軸轉(zhuǎn)速為 150r/min， 精銑時的主軸轉(zhuǎn)速為 190r/min；
（5） 計算銑削速度
銑刀直徑 d=100mm 和主軸轉(zhuǎn)速（粗銑刀時為 150r/mm）。故銑削速度分別為：
v = ? dn = 3.14′100′150 = 47.（1 m / min）
粗銑時：
1000
1000
v = ? dn = 3.14 ′100 ′190 = 60（m / min）
精銑時：
1000
1000
（6） 校核機床功率（只需校核粗加工即可）：
pm = 92.4 ′105 d 0.14a0.86 f 0.72a
ZnK
由手冊查得功率
n = 150 = 2.5r / s
e z p pm ；
取 Z=14， 60
， ae = 60 ，a p =2.5mm， f z = 0.15mm/ z 而
K pm = Kv · K FZ 另 Kv =1， KFZ =1 故 K pm = 1，
pm = 92.4 ′10-5 ′1000.14 ′ 600.86 ′ 0.150.72 ′ 2.5′14 ′ 2.5′1 = 1.32KW
故 所
耗功率遠(yuǎn)小于機床功率，故可用。
（7） 計算基本工時
由《機械加工工藝手冊》（軟件版）可知銑刀切入和切出的行程長度l1 + l2 = 10（mm），另外工件的長度為lm = 120（mm），故銑刀的工作行程為 l = 10 +120 = 130（mm）。所以，基本工時為：
T基本 = l + l1 +l 2
nf
= 130
0.15 ′14 ′150
=
0.41（m/min）（粗銑時）；
T基本 = l + l1 +l 2
nf
2.8.2 鏜三杠孔
= 130 0.8 ′150
=
1.08（m/min）（精銑時）；
機床：臥式鏜床T 68
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料： YT 5
⑴．粗鏜f25.5+0.03 孔
切削深度ap ： ap = 2mm ，毛坯孔徑d0 = 21.5mm 。
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，得刀桿伸出長度取200mm，
切削深度為2mm。因此確定進給量 f = 0.35mm/ r 。
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66 取V = 0.35m / s = 21m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 21
3.14 ′ 21.5
? 311.06r / min ，取n = 300r / min
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 21.5 ′ 300 ? 0.34m / s
1000
1000 ′ 60
工作臺每分鐘進給量 fm ： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
fn = 0.35′ 300 = 105mm/ min
式（2.7）
刀具切入長度l ：l = ap + (2 ~ 3) = 2 + 2 ? 5.4mm
式（2.6）
r
1 1 tgk tg 30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
取l2 = 4mm
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑵．粗鏜f30.2+0.02 mm 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 5.4 + 4 ′1 ? 0.66 min
105
切削深度ap ： ap = 2mm ，毛坯孔徑d0 = 26.2mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為2mm。因此確定進給量 f = 0.45mm/ r 。
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V = 0.35m / s = 21m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有： n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 21
3.14 ′ 26.2
? 255.26r / min
取n = 250r / min
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 26.2 ′ 250 ? 0.34m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有：fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.45′ 250 = 112.5mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 2 + 2 ? 5.4mm
r
1 1 tgk tg 30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
機動時間t j1 ，由式（2.5）有：
取l2 = 4mm
t j1
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 5.4 + 4 ′1 ? 0.62 min
112.5
⑶．粗鏜f40+0.025 孔
切削深度ap ： ap = 2mm ，毛坯孔徑d0 = 36mm 。
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，得刀桿伸出長度取200mm，
切削深度為2mm。因此確定進給量 f = 0.5mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V = 0.4m / s = 24m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 24 ? 212.31r / min ，取n = 250r / min
3.14 ′ 36
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 36 ′ 250 ? 0.47m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.5′ 250 = 125mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 2 + 2 ? 5.4mm
r
1 1 tgk tg 30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
機動時間t j1 ，由式（2.5）有：
取l2 = 4mm
t j1
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 5.4 + 4 ′1 ? 0.56 min
125
⑷．半精鏜f25.5+0.03 孔
切削深度ap ： ap = 1.2mm ，粗鏜后孔徑d0 = 23.5mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，得刀桿伸出長度取200mm，
切削深度為1.2mm 。因此確定進給量 f = 0.35mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，?。篤 = 0.33m / s = 19.8m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′19.8 ? 268.33r / min ，取n = 250r / min
3.14 ′ 23.5
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 23.5 ′ 250 ? 0.31m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.35′ 250 = 87.5mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 1.2
+ 2 ? 4mm
r
1 1 tgk tg30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
取l2 = 4mm
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑸．半精鏜f30.2+0.02 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 4 + 4 ′1 ? 0.77 min
87.5
切削深度ap ： ap = 1.2mm ，粗鏜后孔徑d0 = 28.2mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為1.2mm 。因此確定進給量 f = 0.35mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，?。篤 = 0.34m / s = 20.4m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 20.4 ? 230.38r / min ，取n = 250r / min
3.14 ′ 28.2
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 28.2 ′ 250 ? 0.36m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.35′ 250 = 87.5mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 1.2
+ 2 ? 4mm
r
1 1 tgk tg30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
取l2 = 4mm
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑹．半精鏜f40+0.025 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 4 + 4 ′1 ? 0.77 min
87.5
切削深度ap ： ap = 1.2mm ，粗鏜后孔徑d0 = 38mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為1.2mm 。因此確定進給量 f = 0.42mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V = 0.4m / s = 24m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 24 ? 201.14r / min ，取n = 200r / min
3.14 ′ 38
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 38 ′ 200 ? 0.39m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.42 ′ 200 = 84mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 1.2
+ 2 ? 4mm
r
1 1 tgk tg30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
取l2 = 4mm
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑺．精鏜f25.5+0.03 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 4 + 4 ′1 ? 0.8 min
84
切削深度ap ： ap = 0.8mm ，半精鏜后孔徑d0 = 24.7mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為0.8mm 。因此確定進給量 f = 0.28mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V = 0.3m / s = 18m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（1.2）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′18 3.14 ′ 24.7
? 232.08r / min ，取n = 250r / min
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 24.7 ′ 250 ? 0.32m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.28′ 250 = 70mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 0.8
+ 2 ? 3.5mm
r
1 1 tgk tg 30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm 取l2 = 4mm
行程次數(shù)i ： i = 1
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑻．精鏜f30.2+0.02 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 3.5 + 4 ′1 ? 0.96 min
70
切削深度ap ： ap = 0.8mm ，半精鏜后孔徑d0 = 29.4mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為0.8mm 。因此確定進給量 f = 0.3mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.1）有：
V = 0.34m / s = 20.4m / mni
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 20.4 ? 220.98r / min ，取n = 250r / min
3.14 ′ 29.4
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 29.4 ′ 250 ? 0.38m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.3′ 250 = 75mm/ min
刀具切入長度l ，由式（2.6）有： l = ap + (2 ~ 3) = 0.8
+ 2 ? 3.5mm
r
1 1 tgk tg 30°
刀具切出長度l2 ： l2 = 3 ~ 5mm
行程次數(shù)i ： i = 1
取l2 = 4mm
機動時間t j1 ，由式（2.5）有： t j1
⑼．精鏜f40+0.025 孔
= l + l1 + l2
fm
= 60 + 3.5 + 4 ′1 ? 0.9 min
75
切削深度ap ： ap = 0.8mm ，半精鏜后孔徑d0 = 39.2mm
進給量 f ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，刀桿伸出長度取200mm ，切
削深度為0.8mm 。因此確定進給量 f = 0.35mm/ r
切削速度V ：由《機械加工工藝手冊》表 2.4-66，取V = 0.35m / s = 21m / min
機床主軸轉(zhuǎn)速n ，由式（2.2）有：
n = 1000V
pd0
= 1000 ′ 21
3.14 ′ 39.2
? 170.6r / min ，取n = 200r / min
實際切削速度V ￠ ，由式（2.2）有：V ￠ = pd0 n = 3.14 ′ 29.2 ′ 200 ? 0.31m / s
1000
工作臺每分鐘進給量 fm ，由式（2.7）有： fm =
被切削層長度l ： l = 60mm
1000 ′ 60
fn = 0.35′ 200 =