大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：车床C6132A支架机械加工工艺及夹具设计
层 次： 专科起点本科
专 业： 机械设计制造及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年5月30日
本文对车床支架的加工工艺规程进行了分析和设计，通过对零件的分析，确定了毛坯尺寸和加工余量，并合理选择了各个加工工序中的定位基准。接着制订了合理的加工工艺方案，在拟定工艺路线的同时，也确定了各个工序所采用的机床、刀具、辅助设备及工艺装备，通过计算得到每一道工序的切削用量和加工工时。
关键词：机械加工；工艺；切削；夹具设计；工时
目 录
世界上制造技术比较强的国家都是非常重视工艺的，众所周之，德国、日本、美国、英国等国家的制造工艺比较发达，产品质量上乘。产品质量是一个综合性的问题，与设计、工艺技术、管理和人员等多个因素有关，但与工艺技术的关系最为密切。工艺是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段， 是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据， 也是企业上品种、上质量、上水平、加速产品更新、提高经济效益的技术保证。工艺是制造技术的灵魂、核心和关键。机械制造工艺技术是先进制造技术的重要组成部分也是最具有活力的部分。产品从设计变为现实是必须通过加工工艺才能完成，加工工艺是设计和制造的桥梁，设计的可行性往往受到工艺的制约，因此工艺方法和水平是十分重要的[1]。
我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济各部门的技术进步、技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的产业包括农业、重工业、轻工业以及其它产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。“以质量求发展，以效益求生存”，在保证零件加工质量的前提下，提高生产效率，降低生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方面方向之一[2]。
在实际生产中，机床夹具的效率一直是制约产品生产快速发展的瓶颈，如何解决机床夹具设计中存在的问题，成为机床夹具设计面临的一大课题。由于机床夹具的优劣，决定着机产品标准件的质量和制作精度，机床夹具设计对产品的质量有着非常重要的现实意义。夹具是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证加工精度，降低生产成本，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本在当今激烈的市场竞争和企业信息化的形势下，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。
本次设计任务需完成毛坯选择、编排加工工艺、工装夹具设计、撰写产品说明书，以及图纸绘制等工作，图纸说明如下：
1．毛坯—零件综合图 1张
2．夹具装配图 1张
3．说明书 1份
2 设计任务说明
该零件来自C6132A车床的三杠支架，它位于车床的尾部主要作用是支承丝杠，光杠和操纵杆，相应的孔位要同轴和平行，使溜板箱纵向移动无阻尼现象，保证加工的精度。
1． 零件作用：本零件作为支架用。
2． 零件材料：本零件材料为HT20-40。
3． 零件热处理要求：由于本零件为铸件，需要进行时效处理。
4． 零件技术要求：
本零件需加工的表面为：A面、C面、F面、D面、E面、L孔、B孔、G孔、H孔。其中L孔，B孔不但本身尺寸精度、表面粗糙度有较高要求，而且位置精度也有一定要求。（详细见工件零件图）
5． 零件结构特点：对称性较好。
6． 加工出该工件所用的加工方法主要有：铣削加工，钻、锪、扩、铰削加工。
7． 零件设计基准：分析得知，其设计基准是A面、C面。
1、生产纲领3000件/每年
2、批量的确定及生产间隔期：
加工余量的大小不仅直接影响毛坯尺寸，而且影响到工艺装备(如锻模、夹具等)的尺寸，设备的调整，切削用量的选择，材料消耗工艺定额和加工工时定额等。如果余量留大了，既浪费材料又浪费工时、工具和动力；如果留小了，由于加工过程中的应力变形和热变形等影响，可能会由于余量不足而导致工件报废，因此，在设计工艺规程时确定合理的加工余量是十分重要的。
机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差，称为毛坯余量，加工余量的大小，取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差值。
毛坯余量的确定：根据毛坯的铸造精度，铸件最大尺寸，该面的公称尺寸，及该面在砂箱中所处的位置，可由《金属机械加工工艺手册》中查出。
但在本次设计中，毛坯余量由各工序切削余量计算出。每道工序中切去金属的厚度就是该道工序的加工余量。加工余量的确定可由《机械加工余量手册》中查出，其选用原则为：
1)应有充分的加工余量，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度；
2)决定加工余量时应考虑到零件的热处理时引起的变形，否则可能产生废品；
3)决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形；
4)决定加工余量时应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量也越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力，内应力等引起的变形的可能性也增加；
5)在考虑上述各项后，尽量采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。
加工余量应包括：上工序的表面粗糙度(Ra)、上工序的表面破坏层(Da)、上工序的尺寸公差(Ta)、需要单独考虑的误差(ρa)、本工序的安装误差(εb)。
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以提高加工质量，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批作废，生产无法正常进行。
3.3.1 粗基准选择原则
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
本次工艺规程中，根据粗基准的选择原则，以N面、J平面为粗基准，加工底面A、C1面、C2面、F面。
3.3.2 精基准选择原则
（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
（3）．互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
（4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
本次工艺规程中，根据精基准的选择原则，以底面A、C1面为精基准，加工G孔、H孔等。
(1)工序的集中与分散
确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则[9]：
一般情况下，小、中批量生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和夹具组织流水线生产。
(2)加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：
a)粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra80~100μm。
b)半精加工阶段
半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25μm。
c)精加工阶段
精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25μm。
d)光整加工阶段
对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。
在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。
3.5.1工具、刀具及夹具的选择
一）机床的选择（见《金属机械加工工艺人员手册》P522）
1 机床的加工规格范围应与零件的外部形状，尺寸相适应。
2 机床的精度应与工序要求的加工精度相适应
3 机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。大批量生产尽量选用生产率高的专用机床，组合机床或自动机床。
4 机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡。
按照加工过程中每道工序的有效功率，选择工序Ⅰ、工序Ⅱ的加工机床为：X5032型立式升降台铣床。
工序Ⅲ、工序Ⅳ、工序Ⅴ的加工机床为：Z525立式钻床。
二）刀具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P802）
刀具的选择也包括刀具的类型，构造和材料的选择，主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料形状、生产率和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的专用刀具。
本工艺中铣削的工序都采用YG类硬质合金刀具。YG类硬质合金刀具的韧性较好，但切削韧性材料时耐磨性和耐热性较差。所以，目前YG类硬质合金适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用牌号有：YG3、YG6、YG8等，其中数字表示Go的含量。
铣刀直径的选择：
D=(1.4～1.6)ae
D-----铣刀直径
ae---铣削宽度
工序Ⅰ
D=1.4×ae=1.4×88=123
考虑到机床功率，切削力矩，铣削效率的影响，
选D=100,细齿，齿数Z=10，YG8硬质合金面铣刀
工序Ⅱ
Ⅱ-1-1，Ⅱ-1-2
D=1.4×ae=1.4×140=196
选D=160, 中齿，齿数Z=10，YG8硬质合金面铣刀
Ⅱ-1-3至Ⅱ-1-8
选D=100，中齿，齿数Z=6 ，YG8硬质合金面铣刀，
孔加工中刀具的选择主要根据被加工孔的直径大小来选择。
三）夹具的选择（《金属机械加工工艺人员手册》P630）
正确设计和使用夹具，对保证加工质量和提高生产效率、扩大机床使用范围既减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。具体情况见后面的夹具设计部分。
四）量具的选择
1 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。
2 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。
3 量具的类型应与被测表面的性质（孔或外圆尺寸还是形状位置值）、生产类型、生产方式相适应。
4 按量具的极限尺寸选择量仪时应保证：T*K
T—被测尺寸的公差值（mm）
K—测量精度系数
—测量工具和测量方法的极限误差
测量精度系数表3-1
被测尺寸的精度等级 | IT5 | IT6 | IT7 | IT8 | IT9 |
K | 0.325 | 0.30 | 0.275 | 0.25 | 0.20 |
3.5.2 加工面尺寸的确定
1. 工序Ⅰ
宽： B=4+65+38/2=88mm
长： L=140+140+20=300mm（20—两个工位间的距离）
查《金属机械加工工艺人员手册》，
切入： L1=25mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 300+25+3 =328 mm
2. 工序Ⅱ
Ⅱ-1-1
宽： B=140mm
长： L=30mm
切入： L1=2mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2=30+2+3= 35 mm
Ⅱ-1-2
宽： B=（140-110）/2 +21=36mm
长： L=30mm
切入： L1=4mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2=30+4+3 = 37 mm
Ⅱ-1-3
宽： B=140-36-18=86 mm
长： L=30mm
切入： L1=25mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 30+25+3 = 58 mm
3. 工序Ⅲ
Ⅲ-1-1
直径： d=11mm
长： L=20mm
切入： L1=5mm
超出： L2=2mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 20+5+2 = 27 mm
Ⅲ-1-2
直径： d=17mm
长： L=11mm
切入： L1=2mm
超出： L2=1mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 11+2+1 = 14 mm
4. 工序Ⅳ
Ⅳ-1-1
直径： d=18mm
长： L=80mm
切入： L1=7mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 80+7+3 = 90 mm
Ⅳ-1-2
直径： d=19.8mm
长： L=80mm
切入： L1=2mm
超出： L2=1mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 80+2+1 = 83 mm
Ⅳ-1-3
直径： d=20mm
长： L=80mm
切入： L1=2mm
超出： L2=1mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 80+2+1 = 83 mm
5. 工序Ⅴ
Ⅴ-1-1
直径： d=17mm
长： L=30mm
切入： L1=7mm
超出： L2=3mm
计算长度： L计=L+L1+L2= 30+7+3 = 40 mm
Ⅴ-1-2
直径： d=17.85mm
长： L=30mm
切入： L1=2mm
超出： L2=1mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 30+2+1 = 33 mm
Ⅴ-1-3
直径： d=18mm
长： L=30mm
切入： L1=2mm
超出： L2=1mm
计算长度： L计= L+ L1+ L2= 30+2+1 = 33 mm
3.5.3 切削用量的确定
正确的选择切削用量，对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。切削用量的选择与下列因素有关：
1生产率
2加工质量（主要指表面光洁度）
3切削力所引起的机床―夹具―工件―刀具工艺系统的弹性变形
4工艺系统的振动
5刀具的耐用度，v越大，耐用度越低
选用原则：
a. 先尽量选取大的ap值
b. 其次尽量取大的s值
c. 最后取合适的v值
（一）切深ap的选择
一般平面的加工分为粗加工—半精加工—精加工的切深一般等于它的加工余量，而粗加工在留有精加工余量外，应尽量取较大的切深，以一次加工切削其加工余量的为最佳。在本次设计中所有的切深均等于其加工余量，其走刀次数也因而全部为一次走刀。
（二）进给量s的确定
