目 录
设计任务书
摘 要………………………………………………………………（6） 1 绪 论……………………………………………………………（7）
1.1 本课题的来源、目的及意义……………………………………… （7） 1.2 课题背景………………………………………………………… （8）
2 零件分析…………………………………………………………（9）
2.1零件的作用……………………………………………………… （9） 2.2零件的工艺分析……………………………………………………（9）
3 工艺规程设计………………………………………………… （10）
3.1确定毛坯的制造形式………………………………………………（10）3.2定位基准的选择………………………………………………… （10）3.2.1粗基准的选择………………………………………………… （10）3.2.2精基准的选择………………………………………………… （10）3.3制定加工工艺路线……………………………………………… （10）3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………… （13）3.4.1确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图……………（13）3.4.2确定工序余量, 工序尺寸及其公差……………………………… （14） 3.5确定切削用量及基本工时（机动时间）………………………………（17） 3.5.1工序Ⅳ切削用量及其基本尺寸的确定……………………………（17） 3.5.2 工序Ⅱ切削用量及基本工时确定………………………………（21）3.5.3．工序Ⅶ切削用量及基本时间的确定……………………………（23）3.5.4工序Ⅷ 切削用量及基本工时的确定……………………………（26） 3.5.5 工序Ⅸ切削用量及基本工时的确定…………………………… （31）
4 夹具设计……………………………………………………… （32）
4.1问题的提出………………………………………………………（32）4.2夹具设计…………………………………………………………（32）4.2.1定位基准的选择……………………………………………… （32） 4.2.2夹具结构设计见装配图…………………………………………（33）
5 结论与发展方向…………………………………………………（34）
5.1 本文总结…………………………………………………………（34）5.2 将来提高发展方向……………………………………………… （35）
致 谢…………………………………………………………… （36） 参考文献……………………………………………………………（38）
摘 要
本设计是围绕CA6140方刀架来设计，外形是四方形结构，加工精度要求也是比较高，为了提高生产效率，对每道工序的加工也要合理安排，这样才能降低生产周期。方刀架的作用是装夹刀具，此次设计包括了对方刀架的工艺分析及工装设计。
设计该工件，对其加工工艺进行了分析，整理出了方刀架需要的主要技术要求，并确定毛坯的制造为模锻，在综合了零件的技术要求和基准的选择和加工工艺后确定了三个方案，并选择了更合理的方案。最后确定了毛坯余量，并对其切削用量和加工工时进行了计算。
夹具设计也是必要的设计，本设计对第四道铣端面进行了专用夹具设计。通过问题的提出和零件的重点技术分析来对夹具进行设计方案的确定，方案中包括了定位基准的选择，定位方式及元器件的选择，加紧方式及元器件的选择等内容。然后进行了定位误差的分析，制定夹具的操作说明和夹具的保养和维护。
关键词：车床 方刀架 加工精度 定位 夹紧 加工工艺
1 绪 论
1.1 本课题的来源、目的及意义
在当前制造环境中，过高的加工精度要求已成为困扰零件加工的一个大问题。为此人们也做了大量的工作，由于种种原因至今效果并不明显。随着市场经济逐步建立，我国加入WTO 和市场竞争的日益加剧，社会的发展必须注入新的科技含量，产品结构必须要向精优方向发展，在我国的加工工业行业当中，特别是在数控高速发展的今天，车床刀架的设计以及工艺参数的选择对零件的加工精度有着十分重要的意义，因此研制一个结构优质的刀架及工艺参数对工业的发展有着重要的作用。就目前我国的加工行业的现状而言，刀架方面存在一些不足可大体分为以下几种情况：
1）刀架加工精度不能满足工作要求。
2）在数控发展如日中天的时代，刀架的样式及功能和工艺参数过于老化，不能适应发展的需要。
3）刀架作为车床的主要部分，其旋转及加工不方便，耗时费力，给零件的加工还来许多不便。
基于上述等等原因，我对车床刀架的结构以及部分工艺参数做了一些优化和整理。我将针对普通车床的刀架以及加工过程和刀具、零件及其相配套的工艺参数等数据进行科学整理、归纳和完善。本课题的主要研究目的，一方面是通过对普通车床的研究对刀架及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的刀架一个好的车床和刀架不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获取更大的经济利益；另一方面是有了优质的切削工艺可以使我国的工业在原有的基础上有进一步的提高为我国工业的发展做出一定的贡献，使我国的工业水平，也就是在切削加工方面能够向前进步，也使我国的工业水平能够在世界水平范围内更上一个台阶。
1.2 课题背景
发展优为重要，在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高自动化是当今世我国是一个农业大国，但是工业的飞速发展给我国带来的进步却功不可没，要想一个国家真正的强大起来，必须要有发达的工业基础，在加工行业这个大领域当中，车床加工优为普遍，而一个优质的加工机床以及好的工艺参数对我国工业的界制造业发展的总目标。
作为机床行业的主要用户群——制造业的经营者为了更大的盈利目标，对机床行业不断地提出加工质量稳定、提高生产效率、降低生产成本的要求。作为机床行业首先考虑到的是对现有机床的机种提高速度，减少加工时间，减少辅助时间，以提高生产率，因此机床行业已在高速化上不断提高。而做为车床上的主要辅助元件——刀架，也必须要有相当完善的结构和性能。
就目前的现状而言，我国与国外的工业悬殊在机床设备方面也占一大部分，我国的技术水平与国外相差并不很大，但是加工的产品却没有国外设备所生产的优质，这在设备的加工上存在着过多的误差，正因为如此，国内现在许多厂家都采用国外进口设备，只有这样才能满足加工需求，所以能够研制一个优质的车床及加工工艺参数是我国工业发展的当务之急，而车床刀架方面虽然目前已经相继出现了许多改进和发展，但是还有一部分未能得到满足，例如现在的自动刀架以及同时装夹多把刀具的刀架等等，但是这些都只是暂时性的，也就是说，国外的技术也在不断的向前提升，我国只有付出更多的努力才能与国外相持恒，所以，我们一方面也要在技术方面向前探索，一方面我们也应花费相当的精力去投身于设备当中，只有这两项成果同时相前发展，我国的工业水平才能不断的相前，不致落后。
2、零件分析
2.1零件的作用
题目所给定的零件是机床上的方刀架。其主要作用是稳固、可靠、准确的夹持刀具, 换刀时能够转动。零件的Φ25㎜端面用于准确定位, Φ25㎜孔与轴配合, 用于夹紧.
2.2零件的工艺分析 Φ25
+0.023
㎜端面与Φ25 +00.025㎜孔、Φ360
㎜孔为中心加工的表面
+0.023
+0.03
㎜孔有一定的位置要求。
1.以Φ360
+0.03
这一组加工表面包括: Φ250型槽, Φ250
+0.023
㎜孔的端面，8条边的倒角, 四侧压刀槽, 环
㎜孔及其倒角。
㎜孔为中心加工的表面
+0.010
2.以Φ250
+0.023
这一组加工表面包括: 4-Φ150
㎜孔与9-M12-6H 螺纹孔及其倒角。
3.以两个端面为基准加工的表面 这一组加工表面包括: Φ360的四个侧面。
这三组表面之间有着一定的位置要求, 主要是: (1) Φ250
+0.023
+0.03
㎜端面, Φ250
+0.023
㎜孔端面(互为基准), 零件
㎜孔端面与Φ250
㎜孔与Φ250
+0.023
㎜孔的垂直度公差为0.05㎜。
(2) 4-Φ150
+0.010 +0.023
㎜孔的位置度公差为0.05㎜。
由以上分析可知, 先精确加工出Φ36孔㎜，再以其为基准加工其它表面，可
保证精度要求。
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢，方刀架用于夹持刀具, 工作时受到的力与振动较大, 因此应该选用锻件, 以使金属纤维尽量不被切断, 提高零件力学性能和强度, 保证零件工作安全可靠。由于零件年产量为2500件（中批生产）, 而且零件属于轻型机械, 故可采用模锻成型。这从提高生产率, 保证加工精度上考虑, 也是应该的。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻出。
3.2定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理, 可以使加工质量得到保证, 生产率得到提高。否则, 加工工艺过程中会问题百出, 更有甚者, 还会造成零件大批报废, 使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择
对于本零件而言, 每个表面都要加工, 故无法选取不加工表面为粗基准。由于工艺上的需要, 粗加工阶段就要将Φ360
+0.03
㎜孔加工得很精确, 故以毛坯四个侧
面为粗基准, 螺钉夹紧定位, 以消除x, X,y,Y,z 五个自由度(建立的空间坐标系为:以Φ360
+0.03
㎜内孔轴线和Φ250
+0.023
㎜内孔轴线方向为x 轴, 两个125㎜边分别为y
+0.023
轴、z 轴, 坐标原点为Φ250
+0.023
㎜孔与Φ250
㎜孔端面的交点，X 、Y 为转动) 。
3.2.2精基准的选择
考虑基准重合的原则, 以Φ360
孔与平面保证了位置度。
+0.03
㎜孔作为精基准, 在下一次安装加工出来的
3.3制定加工工艺路线
制定工艺路线的出发点, 应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下, 可以考虑采用效率较高的通用机床配以专用夹具, 并尽量使用工序集中来提高生产率。除此之外, 还要考虑经济效果, 以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗铣Φ360
360
+0.03
+0.03
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜孔至Ф23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ
㎜孔深39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°
工序Ⅴ 铣四方125 0_0.6㎜×1250_0.6㎜, 去毛刺；铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；8条边各倒角1×45°
工序Ⅵ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅶ 车Φ250
+0.023 0
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4㎜, 车环型槽, 镗Φ25
㎜孔至尺寸, 倒角1.5×45°。 工序Ⅷ 钻、铰4-Φ150
+0.010
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10.1㎜ (8
个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
+0.030
㎜至尺寸，扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
工序Ⅸ 磨Φ360
㎜；磨四个侧面.
工序Ⅹ 检验.
+0.03
㎜端面, 保证390-0.3㎜；磨Φ250
+0.023
㎜端面, 保证72-0.12
工艺路线方案二: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗车Φ360
360
+0.03
+0.03
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜孔至Ф23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ
㎜, 孔深Φ39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°；掉头车
底面, 高度留加工余量1至5 ㎜； 车Φ250
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4㎜,
车环型槽, 镗孔至尺寸, 倒角1.5×45°.
工序Ⅴ 铣四方125-0.6㎜×125-0.6㎜, 去毛刺；铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；倒角1×45°,8条边.
工序Ⅵ 钻、铰4-Φ150
(8个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
工序Ⅶ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅷ 磨Φ36㎜端面, 保证39-0.3㎜；磨 Φ250
㎜；磨四个侧面.
工序Ⅸ 检验 工艺路线方案三: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗车Φ360
+0.03 0
+0.03
+0.023
+0.030
+0.010 0
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10.1 ㎜
㎜至尺寸, 扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
㎜端面, 保证72-0.12
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜至Φ23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ36
㎜, 孔深Φ39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°；掉头车底面,
高度留加工余量1∽5 ㎜.
工序Ⅴ 铣四方125-0.6㎜×125-0.6㎜, 去毛刺； 铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；倒角1×45°,8条边.
工序Ⅵ 车Φ250
尺寸, 倒角1.5×45°.
工序Ⅶ 钻、铰4-Φ150
个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
+0.030
+0.010
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4 ㎜, 车环型槽, 镗孔至
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10 ㎜(8
㎜至尺寸, 扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
工序Ⅷ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅸ 磨Φ36㎜端面, 保证39-0.3mm ；磨 Φ250
磨四个侧面.
工序Ⅹ 检验. 工艺方案的比较与分析:
比较可知，“工艺路线方案一”比较合理。镗φ36孔时粗加工、精加工序合并，将φ36孔加工得很精确，这是工艺上的需要。以φ36 ㎜孔为精基准，在一次安装下加工出来孔与端面保证了位置度。Φ250粗、精加工不能在同一台机床上完成。
+0.023
+0.023
mm 端面, 保证72-0.12mm ；
㎜端面技术要求较高，
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
3.4.1确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图：
钢质模锻件的机械加工余量按JB3834-85和JB3835-85确定。确定时，根据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数, 由《工艺手册》中的表2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量) 。孔的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值为单边余量值。
本零件“方刀架”材料为45钢, 硬度为207∽241HBS, 毛坯重量估算约为7kg, 生产类型为中批量生产, 采用在锻锤上合模模锻毛坯, 锻件材质系数为M 1(表2.2-11) 。
1) Φ25㎜端面、Φ36㎜端面毛坯余量：
加工表面形状比较简单，由《工艺设计》中表2.2-10得锻件形状复杂系数为S 1；由锻件重量为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1、由材质系数为M
1
、长度方向尺寸>72㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,
+1.5
取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差为-0.7㎜, 则长度方向毛坯尺寸为77-0.7㎜。
2) 四个侧面(125㎜×125㎜) 毛坯余量:
由毛坯重为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、材质系数为M 1、长
+1.5
度方向尺寸>125㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差 -0.9㎜, 则长度方向毛坯尺寸为130 -0.9
+1.9
+1.9
㎜。
3) 四侧压刀槽毛坯余量:
①Φ36㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:
由毛坯重为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、材质系数为M 1、长度方向尺寸>24㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.2㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差-0.6㎜, 则长度方向毛坯尺寸为26.2-0.6㎜。
② Φ25㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:
同理：由F 1、S 1 、M 1、长度方向尺寸>18㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差-0.6㎜, 则长度方向毛坯尺寸为20.5-0.6㎜。
4) Φ36㎜孔、Φ25㎜孔、9-M12-6H 螺纹孔、4X Φ15㎜孔、Φ85㎜环型槽均为实心, 未冲出孔.
最后, 设计、绘制的方刀架的锻件毛坯图见毛坯图。
+1.4
+1.4
+1.4
+1.4
3.4.2确定工序余量, 工序尺寸及其公差
确定工序(或工步) 尺寸的一般方法是, 由加工表面的最后工序(或工步) 往前推算, 最后工序(或工步) 的工序(或工步) 尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时, 同一表面多次加工的工序(或工步) 尺寸只与工序(或工步) 的加工余量有关。当基准不重合时, 工序(或工步) 尺寸应用工艺尺寸链解算。
前面根据有关资料已查出本零件各加工表面的加工总余量，应将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。
本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线) 已在前面根据有关资料已确定。本零件的各加工表面的各工序(或工步) 的加工余量除粗加工工艺(或工步) 加工余量之外, 其余工序(或工步) 加工余量可根据《工艺手册》表２.3-9、表2.3-12、表2.3-20、表2.3-21等确定, 粗加工工序(或工步) 加工余量不是由表中查出确定, 而为加工总余量(毛坯余量) 减去其余(后续) 工序(或工步) 各加工余
量之和。
本零件各加工表面的工序(或工步) 的经济精度, 表面粗糙度的确定, 除最后工序(或工步) 是按零件图样要求确定外, 其余工序(或工步) 主要是根据《工艺手册》表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-9表1.4-23等来确定公差等级(即IT) 和表面粗糙度。公差等级确定后, 查《工艺手册》表1.4-24得出公差值, 然后按 “入体”原则标注上下偏差。
本零件的各加工表面(除内外圆倒角处) 的工艺路线、工序(或工步) 余量, 工序(或工步) 尺寸及公差表面粗糙度如下表所示(未注单位：㎜)
3.5确定切削用量及基本工时（机动时间）：
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量——背吃刀量αsp 、进给量f 及切削速度v c 。确定方法是先确定切削深度（由工序或工步余量确定切削深度——精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除，在中等功率机床上一次走刀αp 可达8∽10㎜）和进给量（按本工序或公步加工表面粗糙度确定进给量，对粗加工工序或工步， 按加工表面粗糙度初
选进给量后还要校验机床进给机构强度），再确定切削速度。可用查表法或计算法得出切削速度v c ,用公式（1.1-10）换算出查表或计算法所得的转速n c ,根据n c 在选择的机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n 机作为实际的转速, 用公式（1.1-10）再换算出实际的切削速度V 机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 V机、实际进给量f 机和背吃刀量αsp 之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
3.5.1工序Ⅳ切削用量及其基本尺寸的确定：
（1）加工条件：
工件材料：45钢正火，σb =600MPa，硬度为207∽241HBS 。 加工要求：粗铣φ36端面，钻φ25
0. 023
㎜孔至φ23㎜，镗φ36㎜孔至Φ360-0.030
㎜，孔深390-0.8㎜，切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜，孔口倒角1×45°。
机床为立式铣床，工件装夹在铣床夹具体上。 （2）切削用量及基本工时： ①粗铣φ36端面：
1）选择刀具：选择端面铣刀。按《切削手册》表1.1选刀杆尺寸为16㎜×25㎜（宽×高），刀片厚度为4.5㎜；粗铣毛坯（45钢锻件），选择YT5硬件合金刀具材料。
2）确定切削用量：切削用量的确定全部采用查表法。
a ．背吃刀量a sp 的确定：已知端面单边余量为2.1，一次走刀走完，a sp =2.1㎜。
b ．f 的确定：由《切削手册》表1.4，横向进给量取f=0.52mm/r。 c ．选择铣刀磨钝标准及耐用度：由《切削手册》表1.9，取铣刀后面最大磨损量为1㎜，焊接车刀耐用度T=60min。
d ．确定切削速度V c ：由《切削手册》表1.10，V c =138m/m。
由《切削手册》表1.28，V c 的修正系数为：K TV =1.15，K MV =1.0，K SV =0.8，K tv =0.65，K kv =1.24，K krv =0.81。
实际的切削速度为：V C 机=
λn 机d
1000
=
λ⨯305⨯72
1000
=69 m/min。
e ．校验机床功率：铣削时的功率P C 采用查表法。 由《切削手册》表1.24，P C =2.4kw。
由《切削手册》表1.29-2，切削功率修正系数为： K KrPC =0.5，K KrF =0.89，K roPC =KroFC =1.0。
∴实际切削时功率为：P C 实=2.4×0.5×0.89×1=1.07kw。 3）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式：
t =
l 1+l +l 2+l 336+2+5
⨯1=⨯1=0. 27min 。
n 机f 机305+0. 52
②钻φ25孔
1）选择刀具：选择φ23高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》表3.1-6） 2）实际切削速度：V C 机=
λD n 机
1000
=
λ⨯23⨯183
1000
=13. 22m /min 。
3）基本工时：t =
l +l 1+l 272+104
==1. 74(min)。 nf 0. 4+183
（按《工艺手册》表6.2-5公式计算） ③粗镗φ36㎜孔至φ35.7㎜
1）选择陶瓷镗刀，单边余量Z=6.35㎜，一次镗去全部余量， asp =6.35㎜，进给量f=0.4㎜/r。
2）切削速度V c =200m/min。 3）基本工时：t=0.12min。 ④精镗孔至Ф36+0.003㎜
选择YT30镗刀，由于精镗与粗镗在同用一机床上加工，故切削用量（不包括a sp ）及工时均与粗镗相同，a sp =0.15㎜， f机=0.1㎜/r。
n 机=884r/min，V C 机=100m/min，t=0.52min。 ⑤切内槽φ37±0.1㎜×3㎜
1）选用刀具：偏头端面车刀（刀杆16㎜×25㎜）。
2）切削用量：单边余量=1.5㎜，一次走刀切去全部余量，a sp =1.5㎜。
3）基本工时： t=l/(n机f)=3/(1200×0.4)=0.006min。 4)实际切削速度：V C 机=1200×πd/1000=136m/min。
⑥孔口倒角
1) 选择刀具：45°弯头外圆车刀, 刀杆尺寸为16㎜X25㎜,YT15硬质合金刀片。
确定背吃刀量αsp =1㎜, 一次走刀切完。
2）确定进给量:根据《工艺手册》表1.4，进给量f 机=0.4㎜/r。 3）确定切削速度V c :根据《切削手册》表1.10, 切削速度为V c =156㎜. 实际的切削速度为:V机=109m/min。
4）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.05min。
3.5.2 工序Ⅴ切削用量及基本工时确定：
①铣四方125-0。6㎜×125-0。6㎜，去毛刺，R a =6.3μm ，选用X63卧式铣床，使用铣床专用夹具。
1）选择刀具：根据《工艺手册》表3.1-27，选择二把高速钢镶齿三面刃铣刀，同时铣削两侧面。
2）确定铣削深度αsp ：由于单边加工余量z=2.1㎜，故可一次走刀内切完，αsp =2.1㎜。
3）确定每齿进给量f z ：由《切削手册》表3.3，选f z =0.08㎜/z。 4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：由《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.6㎜，根据《切削手册》表3.8，铣刀直径d o =225㎜的高速钢镶齿三面刃铣刀的耐用度T=240min。
5）确定V c ：V c 查=27m/min，实际的切削速度为V c 机=26.5m/min。 6）计算基本工时：t=2.37min。
②铣四侧压刀槽，保证尺寸24。C 面留加工余量0.2～0.3㎜，a e =25 ㎜，Z=2.2 ㎜；选用X63卧式铣床，使用专用铣床夹具。
1）选择刀具：同铣四方。
2）确定铣削深度αsp ：取αsp =2.2㎜。
3）确定每齿进给量f z ：f z =0.08㎜/z。
4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：同铣四方。 5）确定切削速度V c ：V c =27㎜/min，V f =60 ㎜/min。 6）计算基本工时同铣四方，t=2.37min。
③精铣C 面至尺寸18㎜；a e =25 ㎜, Z=0.3 ㎜ 选用X63卧式铣床，使用专用铣床夹具。
1）选择刀具：同铣四方。
2）确定铣削深度αsp ：由于单边加工余量Z=0.3㎜，故可一次走刀内切完，αsp =0.3㎜。
3）确定每齿进给量f z ：由《切削手册》表3.3，f z =1.2㎜/z。
4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：由《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.15㎜，根据《切削手册》表3.8，铣刀直径d o =225㎜的高速钢镶齿三面刃铣刀的耐用度T=240min。
5）确定V c ：V c 查=27m/min，实际的切削速度为V c 机=26.5m/min。 6）计算基本工时：查表6.2—7得，t=0.21min。 4）倒角1×45°，8条边。
3.5.3．工序Ⅶ切削用量及基本时间的确定
1) 加工条件
工件材料：45钢正火，σb =600Mpa,硬度为207∽241HBS 。 加工要求：半精车Φ250
粗镗Φ250
+0.023
+0.023
㎜孔端面，Ra6.3微米；车环型槽, Ra6.3微米；
+0.023
㎜孔,Ra6.3微米, 精镗Φ250㎜孔,Ra3.2微米；车Φ250
+0.023
㎜孔
口倒角1X45°。
机床为C620-1卧式机床；工件装夹在车床专用夹具上。
2) 确定切削用量及基本工时 ①半精车Φ250
+0.023
㎜孔端面
1）选择刀具：选取焊接式45°弯头外圆车刀(参看《工艺手册》表3.1-2) 。半精车Φ250
+0.023
㎜孔端面选取YT15硬质合金刀具材料。
2）确定切削用量：
a. 确定背吃刀量αsp (即切深) ：由于单边余量Z=1㎜, 一次找刀切除，即αsp =1㎜。
b. 确定进给量f ：根据《工艺手册》表1.4，进给量f=0.6∽1.2㎜/r。 参看《切削手册》表1.30横进给量取f 机=0.52㎜/r。
c.选择车刀磨钝标准及耐用度：根据《切削手册》表1.9, 取车刀后面最大磨损量为1㎜, 焊接车刀耐用度为T=60min。
d.确定切削速度V c (采用查表法) ：根据《切削手册》表1.10,V c =156㎜。 实际的切削速度为:V机=145.3m/min。
3) 计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.36min。 ②车环型槽
1) 选择刀具: 选取高速钢车刀。
2) 确定切削用量: 进给量f=0.16∽0.21(㎜/r)。αsp =2㎜。 3) 切削速度V=0.5㎜/S。
4) 计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=1.4 (min)。 ③粗镗Φ250
+0.023
㎜孔：
1）选用YT15镗刀，单边余量Z=0.9㎜, 一次镗去全部余量，αsp =0.9㎜. 进给量f =0.1㎜/r。
2）确定切削速度：V=100m/min。 3）基本工时:t=3.2min。
④精镗Φ250
+0.023
㎜孔：
1）选择刀具：选择YT30 镗刀, 单边余量Z=0.1㎜, 一次镗去全部余量，α
sp
=0.1㎜，进给量f =0.1㎜/r。 2）切削速度：V=100m/min。 3）基本工时:同粗镗t=3.2min。 ⑤车Φ250
+0.023
㎜孔倒角1.5X45°:
1）选择刀具:选用45°弯头外圆车刀, 刀杆尺寸为16㎜×25㎜,YT15硬质
合金刀片。
2）确定背吃刀量：αsp =1.5㎜, 一次走刀切完。
3）确定进给量:根据《工艺手册》表1.4，进给量f=0.3∽0.5㎜/r.参看《切削手册》表1.30, 确定进给量f 机=0.4㎜/r。
4）确定切削速度V c :根据《切削手册》表1.10, 切削速度为V c =156㎜。实际的切削速度为:V机=120m/min。
5）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.54min。
3.5.4工序Ⅷ 切削用量及基本工时的确定
(1)加工条件：
45钢正火，σb =600Mpa,硬度为207∽241HBS.
加工要求：钻4-Φ150+0.010 ㎜孔，Ra12.5微米，铰4-Φ150+0.010 ㎜，Ra12.5
微米；钻8个M12-6H 孔至Φ10.1,Ra12.5微米, 扩8个M12-6H 孔,Ra6.3微米, 攻8个M12-6H 孔螺纹,Ra3.2微米；钻Φ100+0.03 孔，Ra12.5微米，铰Φ100+0.03 孔至尺寸，Ra3.2微米, 攻M12-6H 螺纹,Ra3.2微米。
选用Z3025型摇臂钻床, 使用专用钻床夹具.
(2)确定切削用量及基本工时
①钻、铰4-Φ150
1) 钻4-Φ150
麻花钻
a. 确定进给量f:查《切削手册》表2.7得,f=0.31∽0.37。
由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.16(㎜/r)。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=26m/min。实际切削速度V 机=23.2m/min。
c. 选择磨钝标准及耐用度:根据《切削手册》表2.12, 取最大磨损量为0.8㎜, 刀具耐用度为T=45min。
d. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=1.15min。
+0.010 +0.010 ㎜孔 ㎜孔:查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ14.8 ㎜高速钢锥柄
2) 铰4-Φ150+0.010 ㎜孔:
a. 查《工艺手册》表3.1-17, 选用锥柄机用铰刀(高速钢), L ×l=204㎜X50㎜。
b. 由《切削手册》表2.12得, 最大磨损量0.5㎜, 耐用度 T=40min。 c. 由《切削手册》表2.24, 得 进给量f=0.3 ∽0.5(㎜/r).取f 机=0.4㎜/r。取αsp =0.1㎜,V c =6m/min。
d. 计算基本工时: 查《工艺手册》,t=0.64min。
②钻、扩8个M12-6H 孔, 攻螺纹.
1) 钻8个M12-6H 孔至Φ10.1 : 查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ10.1 ㎜高速钢锥柄麻花钻
a. 确定进给量f:查《切削手册》表2.7得,f=0.125∽0.155㎜/r， 由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.12㎜/r。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=30m/min。实际切削速度为V 机=20r/min。
c. 选择磨钝标准及耐用度:根据《切削手册》表2.12, 取最大磨损量为0.8㎜, 刀具耐用度为T=25min。
d. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=4.02min。
2) 扩8个M12-6H 孔: 查《工艺手册》表3.1-8, 选取Φ11 ㎜高速钢锥柄扩孔钻。查《切削手册》表2.10, 查得f 钻=0.6㎜/r,f机=0.4㎜/r。
由《切削手册》表2.13和表2.14, 查得钻孔的切削速度V 钻=14㎜/min,实际
切削速度V 机 =6.9m/min。
基本工时: t=3min。
3) 攻M12-6H 孔螺纹。
a.选择M12㎜高速钢机用丝锥。
b.选择切削速度:切削速度按有关手册选取V c =8.9m/min,
实际的切削速度V 机=7.4m/min。
c.计算基本工时: t=0.7min。
③钻Φ100+0.03 孔，铰Φ100+0.03 孔至尺寸, 攻螺纹
1) 钻Φ100+0.03 孔: 查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ9㎜高速钢锥柄麻花钻
a. 确定进给量f:f=0.25∽0.31。由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.12
㎜/r。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=30m/min。实际切削速度 V机=28.3m/min。
c. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=0.47min。
2)铰Φ100+0.03 孔至Φ10:
a. 查《工艺手册》表3.1-17, 选用锥柄机用铰刀(高速钢) 。
b. 由《切削手册》表2.12得, 最大磨损量0.5㎜, 耐用度 T=40min。 由《切削手册》表2.24, 得进给量f=0.3 ∽0.5㎜/r。
d. 计算基本工时: 查《工艺手册》6.2-5,t=1.09min。
3)攻M12-6H 孔螺纹。
a. 选择M12㎜高速钢机用丝锥。
b. 选择切削用量:进给量f=1.75㎜/r。
切削速度查《工艺手册》表4.2-15, 实际的切削速度V 机=7.4m/min。
c.计算基本工时:t=0.15min。
3.5.5 工序Ⅸ切削用量及基本工时的确定
磨Φ36㎜端面, 保证39-0。3㎜,Ra0.8㎜；磨Φ2500 +0.023 ㎜端面, 保证72-0。12㎜, 0 Ra0.8㎜；磨四个侧面, Ra0.8㎜。选用M1370平面磨床, 使用专用磨床夹具。
(1)选择砂轮:见《工艺手册》表3.2-1∽表3.2-10磨具选择各表, 结果为WA46KV6P350×40×127. 其含义为:砂轮磨料为白刚玉WA, 粒度为46 , 硬度为中
级1级K, 陶瓷结合剂V,6号组织, 平型砂轮P, 砂轮尺寸为350㎜×40㎜×127㎜(d×B ×D) 。
(2)切削用量的选择: 见《工艺手册》表, 砂轮转速n 砂=1500r/min,则V 砂 #
=27.5m/s。
(3）基本工时:t=3.08min。
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡表和机械加工工序卡表。
4. 夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。 经与指导老师协商，决定设计第Ⅳ道工序铣Ф36的端面夹具。本夹具将用于立式铣床，刀具为端面铣刀。
4.1问题的提出
本夹具用于第Ⅳ道工序，即铣Ф36端面，钻Ф25mm 孔至Ф23mm ，镗Ф36mm 孔到Ф36+0
0.03mm, 切内切槽Ф37±0.1×3mm ，孔口倒角1×45°。设计夹具时，其
表面精度并无技术要求。因此，加工本工序时，主要考虑如何提高劳动生产率、如何选好定位基准以及采取什么夹紧装置、降低劳动强度是设计的重点，而精度不是主要问题。
4.2夹具设计
4.2.1定位基准的选择
由零件图可知，该端面与四侧端面垂直、与Φ36㎜孔中心线垂直，其设计
基准为Φ36㎜孔中心线。为使定位误差为零，应选择以Φ36㎜孔中心定位及四侧定位夹具，还应用螺旋夹紧机构夹紧。
夹具体是夹具的基本件它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状与尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸及加工条件等。在设计夹具体时应满足一下基本要求：
1、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小，质量轻和便于工件装卸。
2、尺寸要稳定且具有一定精度。
3、具有足够强度和刚度。
4、安装稳定牢靠。
5、清理方便。
夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑经济性、结构合理性、标准化、工艺性及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯为铸件夹具体，夹具体的外形尺寸在绘制夹具总图时根据定位元件、工件、夹紧装置及其辅助机构在总体的配置，夹具体的外形尺寸便已经大体确定，然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择端面的结构形状和壁厚尺寸。
夹紧是件装夹过程的重要组成部分，工件定位之后必须通过夹具上夹紧装置将其可靠的固定在正确的位置上，使其在承受工艺力和惯性力的作用位置不发生变化，否则在加工过程中因切削力惯性力的作用发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就不能保证加工要求。夹紧机构的三要素是夹紧力作用点的确定、夹紧力方向的确定、夹紧力大小的确定，
夹紧机构的基本要求如下：
1、夹紧动作迅速，操作方便省力。夹紧时不应损害零件表面质量。
2、结构力求简单，便于制造和维修。
3、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。加紧作用准确，处夹紧状态时应能保持自锁。保证加紧定位的安全可靠。
零件的加工误差实际上是机械加工系统综合误差的反映，它不仅包括夹具的制造误差，还包括刀具误差，机床夹具误差，工件的定位误差，就其误差的组成和误差的可控性来说，夹具的误差就显得较为重要，由于本夹具采用手动夹紧的
方式，故可以不用考虑夹紧力的大小，实际夹紧时可根据情况而定。
4.2.2夹具结构设计见装配图
5 结论与发展方向
5.1 本文总结
机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力，科技水平，生活水准，和国防实力，机械制造业是国发经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的行业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备，机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济现在化的程度，但是光有设备是还不能满足我们的要求的，我们不但要有先进的设备，还要有先进的工艺参数，还要有优质的人才，在我国的切削行业当中，还存在着许多有待我们改进的地方，与传统切削加工相比，高速切削加工具有明显的优越性，其应用前景也十分广阔。但是在加工方面而言，进行高速切削的前
提是要有先进的自动化刀具，有自动化的工艺参数，否则一切都是白费的，本课程虽然只介绍了一本普通车床的方刀架，但是我觉的任何先进的东西都是从底层一步一步慢慢做起的，没有基层的发展就不会有新事物的出现，机械制造工艺的内容极其广泛，它不但包括零件的制造，机械的加工，还有热处理和产品的装配等，由于社会在不断的向前发展，一此先进的技术不断的进入到了机械行业的领域当中，这使得我们机械行业的发展得到了腾飞。
车床方刀架的研究为我们以后来的转位车刀以及一些自动换刀技术做了一些基础性的发展。一方面它使我们懂得了刀架的作用以及一些加工的基本要领，还让我们明白了精度要求对于一个机械加工行业来说是多么的重要，另一方面，它使我们在机械加工，机械制造行业不断的基累经验和知识，能够让我们早日研制出新的产品，实现我们经济的腾飞。在本课程的学习当中，我主要以以下几个方面做为重点，做为研究发展的方向：
1）刀架的作用以及要保证加工零件的精度跟哪些方面有关系 在综合分析切削加工领域知识及信息需求与处理需求的基础上，认真得出了结论，机械加工中，零件的精度并不是一个单一的概念，它和许多因素都存在着或多或少的关系。要想保证零件的精度，首先要有一个高精度的机床，所谓高精度的机床也无非就是存在几个方面的高精度，其中刀架的精度要保证，而要保证刀架的精度就必须要在加工刀具时有精度高的工装和夹具，所以在加工的过程当中，是环环相扣的，不能有一丝的马虎。
2）在机械加工中要不断的提高劳动生产率 众所周知，一个企业，一个国家，要有好的实力要有好的效益就必须不断的提高生产率，所谓劳动生产率也就是在最短时间内做出数量更多的产品，当然这是要在保证生产质量的前提下完成的，提高劳动生产率的方法一是提高功削用量，采用高速切削，当然这只是适用于粗加工的环境当中，如果在精加工当中，也一味的按照这种方法来提高劳动生产率的话，那么零件的粗糙度便不能保证，也就是说零件的质量已经受到了限制。第二种方法是改进工艺方法，创造新的工艺，研制新的产品，这也正是我们研究这次课程的目的，使其能够给以后的发展，以后的发明创造做个开始，打下基础。
5.2 将来提高发展方向
由于时间的限制，作者的工作只能放在方刀架的加工工艺和加工工序课题的
大部分重点内容方面，还存在一些需要提高完善及进一步研究的地方，如怎么样才能在满足质量要求的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本，以优质，高效，低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配，这样的工艺才算是合理的和先进的工艺。
机械制造的课程设计是机械方面提升水平的一个重要环节，通过在学校的学习以及实践教学环节，如生产实习等的训练，使我们能够具备分析和解决工艺技术问题的能力，具体在学生身上表现为以下几个方面：
1）掌握机械制造工艺的基本理论，和夹具设计方法及典型结构，注重建立基本概念和理论的具体运用，学会对复杂零件进行工艺分析和夹具设计的方法。
2）具有制定中等复杂零件的机械加工工艺规程，设计夹具，制定一般产品的装配规程和主管产品工艺的初步能力。
3）树立生产制造系统的观点，了解现代制造技术的新成就，发展方向和一些重要的现在技术，以扩大视野，开阔思路，提高工艺等制造技术水平和增强人才的竞争力及就业能力。
致 谢
时间飞快，转眼将近四个月的毕业设计马上就要结束了。经过本次毕业设计，我又了解到了很多我以前所不知道的东西，我从中学到了很多书本上所没有的那些学不到的东西，这次的毕业设计使我受益匪浅。
我这次毕业设计所设计的题目是CA6140机床方刀架工艺工装设计，其中也涉及到了一些我以前所未接触到过的知识。
在以前的各项设计中，如机械制图、机械设计、专用夹具的设计、工艺工装的设计、刀具、量具等各项设计中，我在各位老师的细心指导下，我们学到了不少专业知识，为我的这次毕业设计打下了良好的基础。但是这次的毕业设计与以往的各项课程设计都有所不同，它是将我们以前学习的各种专业知识汇总起来的一次综合运用，这为我们的将来也为我们走向工作岗位打下了良好的基础，同时也积累了不少的实际经验。
另外，我还要对本次毕业设计辅导的老师李晓静老师表示衷心的感谢，她为我们的讲解和分析我们在设计过程中碰到的那些疑难问题，对我们进行耐心细致的辅导。我们从她的身上学到了很多东西，这并不仅仅是知识，我们学到的更多的是她的那种严谨治学的态度，所有的这些多为我们以后的未来以及走上工作岗位，树立了一面优秀的旗帜。其次，在整个毕业设计的过程中，也有很多的同学给我提出了一些宝贵的意见和建议，在此，我再一次的对他们表示感谢。 本次毕业设计是在我们学完了机械制造专业两年的全部课程之后，一次知识能力综合训练，亦是一次全部而且全面性地针对学生所学知识的检查，通过此设计可以把以前所学的专业知识，和基础知识有机地结合起来，以达到全面能力培养的目的，本次设计一共分为几个设计阶段：
准备阶段：通过实习，实际调研主要了解零件加工的工艺过程，收集有关刀架的技术资料，同时了解该方刀架的功能及加工该零件所采用方法，机床型号，夹具，刀架，通过调研对刀架基本上有一个完整的认识，并达到预期目的。 设计阶段：此阶段主要是对所搜集的技术资料进行整理，画出正规零件工作图，重新编制工艺过程，并设计钻孔所用的专用夹具，在此过程中，认真杳寻资料，做到设计每一步均有根据，确凿可信，满足所要求的技术条件，在较短时间内圆满完成学校所下达的各项任务。
答辩阶段：该阶段是检查验收的阶段，通过答辩检查同学们对知识的掌握运用情况。
在本次的设计过程中，由于我们没有什么设计的经验，所以在老师的帮助下，我对设计有了一个比较清楚的认识，也使我能够把所学的知识成功的运用在设计方面，从另一方面说也使我对机械行业的知识有个更深层次的了解。 总之，通过这次设计，又让我领略到掌握知识与运用知识的重要性，由于我的水平有限，设计过程中存在问题在所难免，望各位老师能够指示，我在此深表感谢！
参考文献
《机械制造技术》 作者：鲁昌国 大连理工大学出版社，2005
《机械制造工艺与机床夹具》 作者：刘守勇 机械工业出版社, 2000 《机床夹具设计》 作者:薛源顺 机械工业出版社，2000
《特种机械加工技术》 作者：刘红普 张晓研 北京理工大学出版社，2009 《AutoCAD 》 作者：刘家平 刘立新 东北师范大学出版社, 2009 《机械制造工艺与夹具》 作者：兰建设 机械工业出版社，2006
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33
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目 录
设计任务书
摘 要………………………………………………………………（6） 1 绪 论……………………………………………………………（7）
1.1 本课题的来源、目的及意义……………………………………… （7） 1.2 课题背景………………………………………………………… （8）
2 零件分析…………………………………………………………（9）
2.1零件的作用……………………………………………………… （9） 2.2零件的工艺分析……………………………………………………（9）
3 工艺规程设计………………………………………………… （10）
3.1确定毛坯的制造形式………………………………………………（10）3.2定位基准的选择………………………………………………… （10）3.2.1粗基准的选择………………………………………………… （10）3.2.2精基准的选择………………………………………………… （10）3.3制定加工工艺路线……………………………………………… （10）3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………… （13）3.4.1确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图……………（13）3.4.2确定工序余量, 工序尺寸及其公差……………………………… （14） 3.5确定切削用量及基本工时（机动时间）………………………………（17） 3.5.1工序Ⅳ切削用量及其基本尺寸的确定……………………………（17） 3.5.2 工序Ⅱ切削用量及基本工时确定………………………………（21）3.5.3．工序Ⅶ切削用量及基本时间的确定……………………………（23）3.5.4工序Ⅷ 切削用量及基本工时的确定……………………………（26） 3.5.5 工序Ⅸ切削用量及基本工时的确定…………………………… （31）
4 夹具设计……………………………………………………… （32）
4.1问题的提出………………………………………………………（32）4.2夹具设计…………………………………………………………（32）4.2.1定位基准的选择……………………………………………… （32） 4.2.2夹具结构设计见装配图…………………………………………（33）
5 结论与发展方向…………………………………………………（34）
5.1 本文总结…………………………………………………………（34）5.2 将来提高发展方向……………………………………………… （35）
致 谢…………………………………………………………… （36） 参考文献……………………………………………………………（38）
摘 要
本设计是围绕CA6140方刀架来设计，外形是四方形结构，加工精度要求也是比较高，为了提高生产效率，对每道工序的加工也要合理安排，这样才能降低生产周期。方刀架的作用是装夹刀具，此次设计包括了对方刀架的工艺分析及工装设计。
设计该工件，对其加工工艺进行了分析，整理出了方刀架需要的主要技术要求，并确定毛坯的制造为模锻，在综合了零件的技术要求和基准的选择和加工工艺后确定了三个方案，并选择了更合理的方案。最后确定了毛坯余量，并对其切削用量和加工工时进行了计算。
夹具设计也是必要的设计，本设计对第四道铣端面进行了专用夹具设计。通过问题的提出和零件的重点技术分析来对夹具进行设计方案的确定，方案中包括了定位基准的选择，定位方式及元器件的选择，加紧方式及元器件的选择等内容。然后进行了定位误差的分析，制定夹具的操作说明和夹具的保养和维护。
关键词：车床 方刀架 加工精度 定位 夹紧 加工工艺
1 绪 论
1.1 本课题的来源、目的及意义
在当前制造环境中，过高的加工精度要求已成为困扰零件加工的一个大问题。为此人们也做了大量的工作，由于种种原因至今效果并不明显。随着市场经济逐步建立，我国加入WTO 和市场竞争的日益加剧，社会的发展必须注入新的科技含量，产品结构必须要向精优方向发展，在我国的加工工业行业当中，特别是在数控高速发展的今天，车床刀架的设计以及工艺参数的选择对零件的加工精度有着十分重要的意义，因此研制一个结构优质的刀架及工艺参数对工业的发展有着重要的作用。就目前我国的加工行业的现状而言，刀架方面存在一些不足可大体分为以下几种情况：
1）刀架加工精度不能满足工作要求。
2）在数控发展如日中天的时代，刀架的样式及功能和工艺参数过于老化，不能适应发展的需要。
3）刀架作为车床的主要部分，其旋转及加工不方便，耗时费力，给零件的加工还来许多不便。
基于上述等等原因，我对车床刀架的结构以及部分工艺参数做了一些优化和整理。我将针对普通车床的刀架以及加工过程和刀具、零件及其相配套的工艺参数等数据进行科学整理、归纳和完善。本课题的主要研究目的，一方面是通过对普通车床的研究对刀架及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的刀架一个好的车床和刀架不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获取更大的经济利益；另一方面是有了优质的切削工艺可以使我国的工业在原有的基础上有进一步的提高为我国工业的发展做出一定的贡献，使我国的工业水平，也就是在切削加工方面能够向前进步，也使我国的工业水平能够在世界水平范围内更上一个台阶。
1.2 课题背景
发展优为重要，在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高自动化是当今世我国是一个农业大国，但是工业的飞速发展给我国带来的进步却功不可没，要想一个国家真正的强大起来，必须要有发达的工业基础，在加工行业这个大领域当中，车床加工优为普遍，而一个优质的加工机床以及好的工艺参数对我国工业的界制造业发展的总目标。
作为机床行业的主要用户群——制造业的经营者为了更大的盈利目标，对机床行业不断地提出加工质量稳定、提高生产效率、降低生产成本的要求。作为机床行业首先考虑到的是对现有机床的机种提高速度，减少加工时间，减少辅助时间，以提高生产率，因此机床行业已在高速化上不断提高。而做为车床上的主要辅助元件——刀架，也必须要有相当完善的结构和性能。
就目前的现状而言，我国与国外的工业悬殊在机床设备方面也占一大部分，我国的技术水平与国外相差并不很大，但是加工的产品却没有国外设备所生产的优质，这在设备的加工上存在着过多的误差，正因为如此，国内现在许多厂家都采用国外进口设备，只有这样才能满足加工需求，所以能够研制一个优质的车床及加工工艺参数是我国工业发展的当务之急，而车床刀架方面虽然目前已经相继出现了许多改进和发展，但是还有一部分未能得到满足，例如现在的自动刀架以及同时装夹多把刀具的刀架等等，但是这些都只是暂时性的，也就是说，国外的技术也在不断的向前提升，我国只有付出更多的努力才能与国外相持恒，所以，我们一方面也要在技术方面向前探索，一方面我们也应花费相当的精力去投身于设备当中，只有这两项成果同时相前发展，我国的工业水平才能不断的相前，不致落后。
2、零件分析
2.1零件的作用
题目所给定的零件是机床上的方刀架。其主要作用是稳固、可靠、准确的夹持刀具, 换刀时能够转动。零件的Φ25㎜端面用于准确定位, Φ25㎜孔与轴配合, 用于夹紧.
2.2零件的工艺分析 Φ25
+0.023
㎜端面与Φ25 +00.025㎜孔、Φ360
㎜孔为中心加工的表面
+0.023
+0.03
㎜孔有一定的位置要求。
1.以Φ360
+0.03
这一组加工表面包括: Φ250型槽, Φ250
+0.023
㎜孔的端面，8条边的倒角, 四侧压刀槽, 环
㎜孔及其倒角。
㎜孔为中心加工的表面
+0.010
2.以Φ250
+0.023
这一组加工表面包括: 4-Φ150
㎜孔与9-M12-6H 螺纹孔及其倒角。
3.以两个端面为基准加工的表面 这一组加工表面包括: Φ360的四个侧面。
这三组表面之间有着一定的位置要求, 主要是: (1) Φ250
+0.023
+0.03
㎜端面, Φ250
+0.023
㎜孔端面(互为基准), 零件
㎜孔端面与Φ250
㎜孔与Φ250
+0.023
㎜孔的垂直度公差为0.05㎜。
(2) 4-Φ150
+0.010 +0.023
㎜孔的位置度公差为0.05㎜。
由以上分析可知, 先精确加工出Φ36孔㎜，再以其为基准加工其它表面，可
保证精度要求。
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢，方刀架用于夹持刀具, 工作时受到的力与振动较大, 因此应该选用锻件, 以使金属纤维尽量不被切断, 提高零件力学性能和强度, 保证零件工作安全可靠。由于零件年产量为2500件（中批生产）, 而且零件属于轻型机械, 故可采用模锻成型。这从提高生产率, 保证加工精度上考虑, 也是应该的。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻出。
3.2定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理, 可以使加工质量得到保证, 生产率得到提高。否则, 加工工艺过程中会问题百出, 更有甚者, 还会造成零件大批报废, 使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择
对于本零件而言, 每个表面都要加工, 故无法选取不加工表面为粗基准。由于工艺上的需要, 粗加工阶段就要将Φ360
+0.03
㎜孔加工得很精确, 故以毛坯四个侧
面为粗基准, 螺钉夹紧定位, 以消除x, X,y,Y,z 五个自由度(建立的空间坐标系为:以Φ360
+0.03
㎜内孔轴线和Φ250
+0.023
㎜内孔轴线方向为x 轴, 两个125㎜边分别为y
+0.023
轴、z 轴, 坐标原点为Φ250
+0.023
㎜孔与Φ250
㎜孔端面的交点，X 、Y 为转动) 。
3.2.2精基准的选择
考虑基准重合的原则, 以Φ360
孔与平面保证了位置度。
+0.03
㎜孔作为精基准, 在下一次安装加工出来的
3.3制定加工工艺路线
制定工艺路线的出发点, 应当是使零件的加工精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下, 可以考虑采用效率较高的通用机床配以专用夹具, 并尽量使用工序集中来提高生产率。除此之外, 还要考虑经济效果, 以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗铣Φ360
360
+0.03
+0.03
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜孔至Ф23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ
㎜孔深39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°
工序Ⅴ 铣四方125 0_0.6㎜×1250_0.6㎜, 去毛刺；铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；8条边各倒角1×45°
工序Ⅵ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅶ 车Φ250
+0.023 0
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4㎜, 车环型槽, 镗Φ25
㎜孔至尺寸, 倒角1.5×45°。 工序Ⅷ 钻、铰4-Φ150
+0.010
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10.1㎜ (8
个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
+0.030
㎜至尺寸，扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
工序Ⅸ 磨Φ360
㎜；磨四个侧面.
工序Ⅹ 检验.
+0.03
㎜端面, 保证390-0.3㎜；磨Φ250
+0.023
㎜端面, 保证72-0.12
工艺路线方案二: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗车Φ360
360
+0.03
+0.03
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜孔至Ф23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ
㎜, 孔深Φ39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°；掉头车
底面, 高度留加工余量1至5 ㎜； 车Φ250
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4㎜,
车环型槽, 镗孔至尺寸, 倒角1.5×45°.
工序Ⅴ 铣四方125-0.6㎜×125-0.6㎜, 去毛刺；铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；倒角1×45°,8条边.
工序Ⅵ 钻、铰4-Φ150
(8个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
工序Ⅶ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅷ 磨Φ36㎜端面, 保证39-0.3㎜；磨 Φ250
㎜；磨四个侧面.
工序Ⅸ 检验 工艺路线方案三: 工序Ⅰ 备料.
工序Ⅱ 模锻, 锻出压力槽. 工序Ⅲ 正火. 工序Ⅳ 粗车Φ360
+0.03 0
+0.03
+0.023
+0.030
+0.010 0
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10.1 ㎜
㎜至尺寸, 扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
㎜端面, 保证72-0.12
㎜端面, 钻Φ250
+0.023
㎜至Φ23㎜, 镗Φ36㎜孔至Φ36
㎜, 孔深Φ39-0.3㎜, 切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜, 孔口倒角1×45°；掉头车底面,
高度留加工余量1∽5 ㎜.
工序Ⅴ 铣四方125-0.6㎜×125-0.6㎜, 去毛刺； 铣四侧压刀槽, 保证尺寸24㎜,C 面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C 面至尺寸18㎜；倒角1×45°,8条边.
工序Ⅵ 车Φ250
尺寸, 倒角1.5×45°.
工序Ⅶ 钻、铰4-Φ150
个) ； 钻、 铰Φ100攻M12-6H 螺纹.
+0.030
+0.010
+0.023
㎜端面, 留加工余量0.3∽0.4 ㎜, 车环型槽, 镗孔至
㎜孔至尺寸； 钻9-M12-6H 小径至Φ10 ㎜(8
㎜至尺寸, 扩M12-6H 螺纹孔的小径, 孔口倒角1×45°；
工序Ⅷ 热处理,C 表面淬火HRC40∽45. 工序Ⅸ 磨Φ36㎜端面, 保证39-0.3mm ；磨 Φ250
磨四个侧面.
工序Ⅹ 检验. 工艺方案的比较与分析:
比较可知，“工艺路线方案一”比较合理。镗φ36孔时粗加工、精加工序合并，将φ36孔加工得很精确，这是工艺上的需要。以φ36 ㎜孔为精基准，在一次安装下加工出来孔与端面保证了位置度。Φ250粗、精加工不能在同一台机床上完成。
+0.023
+0.023
mm 端面, 保证72-0.12mm ；
㎜端面技术要求较高，
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
3.4.1确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图：
钢质模锻件的机械加工余量按JB3834-85和JB3835-85确定。确定时，根据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数, 由《工艺手册》中的表2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量) 。孔的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值为单边余量值。
本零件“方刀架”材料为45钢, 硬度为207∽241HBS, 毛坯重量估算约为7kg, 生产类型为中批量生产, 采用在锻锤上合模模锻毛坯, 锻件材质系数为M 1(表2.2-11) 。
1) Φ25㎜端面、Φ36㎜端面毛坯余量：
加工表面形状比较简单，由《工艺设计》中表2.2-10得锻件形状复杂系数为S 1；由锻件重量为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1、由材质系数为M
1
、长度方向尺寸>72㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,
+1.5
取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差为-0.7㎜, 则长度方向毛坯尺寸为77-0.7㎜。
2) 四个侧面(125㎜×125㎜) 毛坯余量:
由毛坯重为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、材质系数为M 1、长
+1.5
度方向尺寸>125㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差 -0.9㎜, 则长度方向毛坯尺寸为130 -0.9
+1.9
+1.9
㎜。
3) 四侧压刀槽毛坯余量:
①Φ36㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:
由毛坯重为7㎏、加工精度为F 1、形状复杂系数为S 1 、材质系数为M 1、长度方向尺寸>24㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.2㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差-0.6㎜, 则长度方向毛坯尺寸为26.2-0.6㎜。
② Φ25㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:
同理：由F 1、S 1 、M 1、长度方向尺寸>18㎜, 查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜, 取Z=2.5㎜即可。另查表2.2-13得长度方向公差-0.6㎜, 则长度方向毛坯尺寸为20.5-0.6㎜。
4) Φ36㎜孔、Φ25㎜孔、9-M12-6H 螺纹孔、4X Φ15㎜孔、Φ85㎜环型槽均为实心, 未冲出孔.
最后, 设计、绘制的方刀架的锻件毛坯图见毛坯图。
+1.4
+1.4
+1.4
+1.4
3.4.2确定工序余量, 工序尺寸及其公差
确定工序(或工步) 尺寸的一般方法是, 由加工表面的最后工序(或工步) 往前推算, 最后工序(或工步) 的工序(或工步) 尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时, 同一表面多次加工的工序(或工步) 尺寸只与工序(或工步) 的加工余量有关。当基准不重合时, 工序(或工步) 尺寸应用工艺尺寸链解算。
前面根据有关资料已查出本零件各加工表面的加工总余量，应将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。
本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线) 已在前面根据有关资料已确定。本零件的各加工表面的各工序(或工步) 的加工余量除粗加工工艺(或工步) 加工余量之外, 其余工序(或工步) 加工余量可根据《工艺手册》表２.3-9、表2.3-12、表2.3-20、表2.3-21等确定, 粗加工工序(或工步) 加工余量不是由表中查出确定, 而为加工总余量(毛坯余量) 减去其余(后续) 工序(或工步) 各加工余
量之和。
本零件各加工表面的工序(或工步) 的经济精度, 表面粗糙度的确定, 除最后工序(或工步) 是按零件图样要求确定外, 其余工序(或工步) 主要是根据《工艺手册》表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-9表1.4-23等来确定公差等级(即IT) 和表面粗糙度。公差等级确定后, 查《工艺手册》表1.4-24得出公差值, 然后按 “入体”原则标注上下偏差。
本零件的各加工表面(除内外圆倒角处) 的工艺路线、工序(或工步) 余量, 工序(或工步) 尺寸及公差表面粗糙度如下表所示(未注单位：㎜)
3.5确定切削用量及基本工时（机动时间）：
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量——背吃刀量αsp 、进给量f 及切削速度v c 。确定方法是先确定切削深度（由工序或工步余量确定切削深度——精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除，在中等功率机床上一次走刀αp 可达8∽10㎜）和进给量（按本工序或公步加工表面粗糙度确定进给量，对粗加工工序或工步， 按加工表面粗糙度初
选进给量后还要校验机床进给机构强度），再确定切削速度。可用查表法或计算法得出切削速度v c ,用公式（1.1-10）换算出查表或计算法所得的转速n c ,根据n c 在选择的机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n 机作为实际的转速, 用公式（1.1-10）再换算出实际的切削速度V 机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 V机、实际进给量f 机和背吃刀量αsp 之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
3.5.1工序Ⅳ切削用量及其基本尺寸的确定：
（1）加工条件：
工件材料：45钢正火，σb =600MPa，硬度为207∽241HBS 。 加工要求：粗铣φ36端面，钻φ25
0. 023
㎜孔至φ23㎜，镗φ36㎜孔至Φ360-0.030
㎜，孔深390-0.8㎜，切内槽Φ37±0.1㎜×3㎜，孔口倒角1×45°。
机床为立式铣床，工件装夹在铣床夹具体上。 （2）切削用量及基本工时： ①粗铣φ36端面：
1）选择刀具：选择端面铣刀。按《切削手册》表1.1选刀杆尺寸为16㎜×25㎜（宽×高），刀片厚度为4.5㎜；粗铣毛坯（45钢锻件），选择YT5硬件合金刀具材料。
2）确定切削用量：切削用量的确定全部采用查表法。
a ．背吃刀量a sp 的确定：已知端面单边余量为2.1，一次走刀走完，a sp =2.1㎜。
b ．f 的确定：由《切削手册》表1.4，横向进给量取f=0.52mm/r。 c ．选择铣刀磨钝标准及耐用度：由《切削手册》表1.9，取铣刀后面最大磨损量为1㎜，焊接车刀耐用度T=60min。
d ．确定切削速度V c ：由《切削手册》表1.10，V c =138m/m。
由《切削手册》表1.28，V c 的修正系数为：K TV =1.15，K MV =1.0，K SV =0.8，K tv =0.65，K kv =1.24，K krv =0.81。
实际的切削速度为：V C 机=
λn 机d
1000
=
λ⨯305⨯72
1000
=69 m/min。
e ．校验机床功率：铣削时的功率P C 采用查表法。 由《切削手册》表1.24，P C =2.4kw。
由《切削手册》表1.29-2，切削功率修正系数为： K KrPC =0.5，K KrF =0.89，K roPC =KroFC =1.0。
∴实际切削时功率为：P C 实=2.4×0.5×0.89×1=1.07kw。 3）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式：
t =
l 1+l +l 2+l 336+2+5
⨯1=⨯1=0. 27min 。
n 机f 机305+0. 52
②钻φ25孔
1）选择刀具：选择φ23高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》表3.1-6） 2）实际切削速度：V C 机=
λD n 机
1000
=
λ⨯23⨯183
1000
=13. 22m /min 。
3）基本工时：t =
l +l 1+l 272+104
==1. 74(min)。 nf 0. 4+183
（按《工艺手册》表6.2-5公式计算） ③粗镗φ36㎜孔至φ35.7㎜
1）选择陶瓷镗刀，单边余量Z=6.35㎜，一次镗去全部余量， asp =6.35㎜，进给量f=0.4㎜/r。
2）切削速度V c =200m/min。 3）基本工时：t=0.12min。 ④精镗孔至Ф36+0.003㎜
选择YT30镗刀，由于精镗与粗镗在同用一机床上加工，故切削用量（不包括a sp ）及工时均与粗镗相同，a sp =0.15㎜， f机=0.1㎜/r。
n 机=884r/min，V C 机=100m/min，t=0.52min。 ⑤切内槽φ37±0.1㎜×3㎜
1）选用刀具：偏头端面车刀（刀杆16㎜×25㎜）。
2）切削用量：单边余量=1.5㎜，一次走刀切去全部余量，a sp =1.5㎜。
3）基本工时： t=l/(n机f)=3/(1200×0.4)=0.006min。 4)实际切削速度：V C 机=1200×πd/1000=136m/min。
⑥孔口倒角
1) 选择刀具：45°弯头外圆车刀, 刀杆尺寸为16㎜X25㎜,YT15硬质合金刀片。
确定背吃刀量αsp =1㎜, 一次走刀切完。
2）确定进给量:根据《工艺手册》表1.4，进给量f 机=0.4㎜/r。 3）确定切削速度V c :根据《切削手册》表1.10, 切削速度为V c =156㎜. 实际的切削速度为:V机=109m/min。
4）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.05min。
3.5.2 工序Ⅴ切削用量及基本工时确定：
①铣四方125-0。6㎜×125-0。6㎜，去毛刺，R a =6.3μm ，选用X63卧式铣床，使用铣床专用夹具。
1）选择刀具：根据《工艺手册》表3.1-27，选择二把高速钢镶齿三面刃铣刀，同时铣削两侧面。
2）确定铣削深度αsp ：由于单边加工余量z=2.1㎜，故可一次走刀内切完，αsp =2.1㎜。
3）确定每齿进给量f z ：由《切削手册》表3.3，选f z =0.08㎜/z。 4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：由《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.6㎜，根据《切削手册》表3.8，铣刀直径d o =225㎜的高速钢镶齿三面刃铣刀的耐用度T=240min。
5）确定V c ：V c 查=27m/min，实际的切削速度为V c 机=26.5m/min。 6）计算基本工时：t=2.37min。
②铣四侧压刀槽，保证尺寸24。C 面留加工余量0.2～0.3㎜，a e =25 ㎜，Z=2.2 ㎜；选用X63卧式铣床，使用专用铣床夹具。
1）选择刀具：同铣四方。
2）确定铣削深度αsp ：取αsp =2.2㎜。
3）确定每齿进给量f z ：f z =0.08㎜/z。
4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：同铣四方。 5）确定切削速度V c ：V c =27㎜/min，V f =60 ㎜/min。 6）计算基本工时同铣四方，t=2.37min。
③精铣C 面至尺寸18㎜；a e =25 ㎜, Z=0.3 ㎜ 选用X63卧式铣床，使用专用铣床夹具。
1）选择刀具：同铣四方。
2）确定铣削深度αsp ：由于单边加工余量Z=0.3㎜，故可一次走刀内切完，αsp =0.3㎜。
3）确定每齿进给量f z ：由《切削手册》表3.3，f z =1.2㎜/z。
4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：由《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.15㎜，根据《切削手册》表3.8，铣刀直径d o =225㎜的高速钢镶齿三面刃铣刀的耐用度T=240min。
5）确定V c ：V c 查=27m/min，实际的切削速度为V c 机=26.5m/min。 6）计算基本工时：查表6.2—7得，t=0.21min。 4）倒角1×45°，8条边。
3.5.3．工序Ⅶ切削用量及基本时间的确定
1) 加工条件
工件材料：45钢正火，σb =600Mpa,硬度为207∽241HBS 。 加工要求：半精车Φ250
粗镗Φ250
+0.023
+0.023
㎜孔端面，Ra6.3微米；车环型槽, Ra6.3微米；
+0.023
㎜孔,Ra6.3微米, 精镗Φ250㎜孔,Ra3.2微米；车Φ250
+0.023
㎜孔
口倒角1X45°。
机床为C620-1卧式机床；工件装夹在车床专用夹具上。
2) 确定切削用量及基本工时 ①半精车Φ250
+0.023
㎜孔端面
1）选择刀具：选取焊接式45°弯头外圆车刀(参看《工艺手册》表3.1-2) 。半精车Φ250
+0.023
㎜孔端面选取YT15硬质合金刀具材料。
2）确定切削用量：
a. 确定背吃刀量αsp (即切深) ：由于单边余量Z=1㎜, 一次找刀切除，即αsp =1㎜。
b. 确定进给量f ：根据《工艺手册》表1.4，进给量f=0.6∽1.2㎜/r。 参看《切削手册》表1.30横进给量取f 机=0.52㎜/r。
c.选择车刀磨钝标准及耐用度：根据《切削手册》表1.9, 取车刀后面最大磨损量为1㎜, 焊接车刀耐用度为T=60min。
d.确定切削速度V c (采用查表法) ：根据《切削手册》表1.10,V c =156㎜。 实际的切削速度为:V机=145.3m/min。
3) 计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.36min。 ②车环型槽
1) 选择刀具: 选取高速钢车刀。
2) 确定切削用量: 进给量f=0.16∽0.21(㎜/r)。αsp =2㎜。 3) 切削速度V=0.5㎜/S。
4) 计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=1.4 (min)。 ③粗镗Φ250
+0.023
㎜孔：
1）选用YT15镗刀，单边余量Z=0.9㎜, 一次镗去全部余量，αsp =0.9㎜. 进给量f =0.1㎜/r。
2）确定切削速度：V=100m/min。 3）基本工时:t=3.2min。
④精镗Φ250
+0.023
㎜孔：
1）选择刀具：选择YT30 镗刀, 单边余量Z=0.1㎜, 一次镗去全部余量，α
sp
=0.1㎜，进给量f =0.1㎜/r。 2）切削速度：V=100m/min。 3）基本工时:同粗镗t=3.2min。 ⑤车Φ250
+0.023
㎜孔倒角1.5X45°:
1）选择刀具:选用45°弯头外圆车刀, 刀杆尺寸为16㎜×25㎜,YT15硬质
合金刀片。
2）确定背吃刀量：αsp =1.5㎜, 一次走刀切完。
3）确定进给量:根据《工艺手册》表1.4，进给量f=0.3∽0.5㎜/r.参看《切削手册》表1.30, 确定进给量f 机=0.4㎜/r。
4）确定切削速度V c :根据《切削手册》表1.10, 切削速度为V c =156㎜。实际的切削速度为:V机=120m/min。
5）计算基本工时：按《工艺手册》表6.2-1公式计算:t=0.54min。
3.5.4工序Ⅷ 切削用量及基本工时的确定
(1)加工条件：
45钢正火，σb =600Mpa,硬度为207∽241HBS.
加工要求：钻4-Φ150+0.010 ㎜孔，Ra12.5微米，铰4-Φ150+0.010 ㎜，Ra12.5
微米；钻8个M12-6H 孔至Φ10.1,Ra12.5微米, 扩8个M12-6H 孔,Ra6.3微米, 攻8个M12-6H 孔螺纹,Ra3.2微米；钻Φ100+0.03 孔，Ra12.5微米，铰Φ100+0.03 孔至尺寸，Ra3.2微米, 攻M12-6H 螺纹,Ra3.2微米。
选用Z3025型摇臂钻床, 使用专用钻床夹具.
(2)确定切削用量及基本工时
①钻、铰4-Φ150
1) 钻4-Φ150
麻花钻
a. 确定进给量f:查《切削手册》表2.7得,f=0.31∽0.37。
由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.16(㎜/r)。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=26m/min。实际切削速度V 机=23.2m/min。
c. 选择磨钝标准及耐用度:根据《切削手册》表2.12, 取最大磨损量为0.8㎜, 刀具耐用度为T=45min。
d. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=1.15min。
+0.010 +0.010 ㎜孔 ㎜孔:查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ14.8 ㎜高速钢锥柄
2) 铰4-Φ150+0.010 ㎜孔:
a. 查《工艺手册》表3.1-17, 选用锥柄机用铰刀(高速钢), L ×l=204㎜X50㎜。
b. 由《切削手册》表2.12得, 最大磨损量0.5㎜, 耐用度 T=40min。 c. 由《切削手册》表2.24, 得 进给量f=0.3 ∽0.5(㎜/r).取f 机=0.4㎜/r。取αsp =0.1㎜,V c =6m/min。
d. 计算基本工时: 查《工艺手册》,t=0.64min。
②钻、扩8个M12-6H 孔, 攻螺纹.
1) 钻8个M12-6H 孔至Φ10.1 : 查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ10.1 ㎜高速钢锥柄麻花钻
a. 确定进给量f:查《切削手册》表2.7得,f=0.125∽0.155㎜/r， 由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.12㎜/r。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=30m/min。实际切削速度为V 机=20r/min。
c. 选择磨钝标准及耐用度:根据《切削手册》表2.12, 取最大磨损量为0.8㎜, 刀具耐用度为T=25min。
d. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=4.02min。
2) 扩8个M12-6H 孔: 查《工艺手册》表3.1-8, 选取Φ11 ㎜高速钢锥柄扩孔钻。查《切削手册》表2.10, 查得f 钻=0.6㎜/r,f机=0.4㎜/r。
由《切削手册》表2.13和表2.14, 查得钻孔的切削速度V 钻=14㎜/min,实际
切削速度V 机 =6.9m/min。
基本工时: t=3min。
3) 攻M12-6H 孔螺纹。
a.选择M12㎜高速钢机用丝锥。
b.选择切削速度:切削速度按有关手册选取V c =8.9m/min,
实际的切削速度V 机=7.4m/min。
c.计算基本工时: t=0.7min。
③钻Φ100+0.03 孔，铰Φ100+0.03 孔至尺寸, 攻螺纹
1) 钻Φ100+0.03 孔: 查《工艺手册》表3.1-6, 选取Φ9㎜高速钢锥柄麻花钻
a. 确定进给量f:f=0.25∽0.31。由《工艺手册》表4.2-13得, 取f 机=0.12
㎜/r。
b.确定切削速度:根据《切削手册》表2.13及表2.14, 查得切削速度V 查=30m/min。实际切削速度 V机=28.3m/min。
c. 计算基本工时:查《工艺手册》表6.2-5得,t=0.47min。
2)铰Φ100+0.03 孔至Φ10:
a. 查《工艺手册》表3.1-17, 选用锥柄机用铰刀(高速钢) 。
b. 由《切削手册》表2.12得, 最大磨损量0.5㎜, 耐用度 T=40min。 由《切削手册》表2.24, 得进给量f=0.3 ∽0.5㎜/r。
d. 计算基本工时: 查《工艺手册》6.2-5,t=1.09min。
3)攻M12-6H 孔螺纹。
a. 选择M12㎜高速钢机用丝锥。
b. 选择切削用量:进给量f=1.75㎜/r。
切削速度查《工艺手册》表4.2-15, 实际的切削速度V 机=7.4m/min。
c.计算基本工时:t=0.15min。
3.5.5 工序Ⅸ切削用量及基本工时的确定
磨Φ36㎜端面, 保证39-0。3㎜,Ra0.8㎜；磨Φ2500 +0.023 ㎜端面, 保证72-0。12㎜, 0 Ra0.8㎜；磨四个侧面, Ra0.8㎜。选用M1370平面磨床, 使用专用磨床夹具。
(1)选择砂轮:见《工艺手册》表3.2-1∽表3.2-10磨具选择各表, 结果为WA46KV6P350×40×127. 其含义为:砂轮磨料为白刚玉WA, 粒度为46 , 硬度为中
级1级K, 陶瓷结合剂V,6号组织, 平型砂轮P, 砂轮尺寸为350㎜×40㎜×127㎜(d×B ×D) 。
(2)切削用量的选择: 见《工艺手册》表, 砂轮转速n 砂=1500r/min,则V 砂 #
=27.5m/s。
(3）基本工时:t=3.08min。
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡表和机械加工工序卡表。
4. 夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。 经与指导老师协商，决定设计第Ⅳ道工序铣Ф36的端面夹具。本夹具将用于立式铣床，刀具为端面铣刀。
4.1问题的提出
本夹具用于第Ⅳ道工序，即铣Ф36端面，钻Ф25mm 孔至Ф23mm ，镗Ф36mm 孔到Ф36+0
0.03mm, 切内切槽Ф37±0.1×3mm ，孔口倒角1×45°。设计夹具时，其
表面精度并无技术要求。因此，加工本工序时，主要考虑如何提高劳动生产率、如何选好定位基准以及采取什么夹紧装置、降低劳动强度是设计的重点，而精度不是主要问题。
4.2夹具设计
4.2.1定位基准的选择
由零件图可知，该端面与四侧端面垂直、与Φ36㎜孔中心线垂直，其设计
基准为Φ36㎜孔中心线。为使定位误差为零，应选择以Φ36㎜孔中心定位及四侧定位夹具，还应用螺旋夹紧机构夹紧。
夹具体是夹具的基本件它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状与尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸及加工条件等。在设计夹具体时应满足一下基本要求：
1、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小，质量轻和便于工件装卸。
2、尺寸要稳定且具有一定精度。
3、具有足够强度和刚度。
4、安装稳定牢靠。
5、清理方便。
夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑经济性、结构合理性、标准化、工艺性及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯为铸件夹具体，夹具体的外形尺寸在绘制夹具总图时根据定位元件、工件、夹紧装置及其辅助机构在总体的配置，夹具体的外形尺寸便已经大体确定，然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择端面的结构形状和壁厚尺寸。
夹紧是件装夹过程的重要组成部分，工件定位之后必须通过夹具上夹紧装置将其可靠的固定在正确的位置上，使其在承受工艺力和惯性力的作用位置不发生变化，否则在加工过程中因切削力惯性力的作用发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就不能保证加工要求。夹紧机构的三要素是夹紧力作用点的确定、夹紧力方向的确定、夹紧力大小的确定，
夹紧机构的基本要求如下：
1、夹紧动作迅速，操作方便省力。夹紧时不应损害零件表面质量。
2、结构力求简单，便于制造和维修。
3、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。加紧作用准确，处夹紧状态时应能保持自锁。保证加紧定位的安全可靠。
零件的加工误差实际上是机械加工系统综合误差的反映，它不仅包括夹具的制造误差，还包括刀具误差，机床夹具误差，工件的定位误差，就其误差的组成和误差的可控性来说，夹具的误差就显得较为重要，由于本夹具采用手动夹紧的
方式，故可以不用考虑夹紧力的大小，实际夹紧时可根据情况而定。
4.2.2夹具结构设计见装配图
5 结论与发展方向
5.1 本文总结
机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力，科技水平，生活水准，和国防实力，机械制造业是国发经济的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的行业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备，机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济现在化的程度，但是光有设备是还不能满足我们的要求的，我们不但要有先进的设备，还要有先进的工艺参数，还要有优质的人才，在我国的切削行业当中，还存在着许多有待我们改进的地方，与传统切削加工相比，高速切削加工具有明显的优越性，其应用前景也十分广阔。但是在加工方面而言，进行高速切削的前
提是要有先进的自动化刀具，有自动化的工艺参数，否则一切都是白费的，本课程虽然只介绍了一本普通车床的方刀架，但是我觉的任何先进的东西都是从底层一步一步慢慢做起的，没有基层的发展就不会有新事物的出现，机械制造工艺的内容极其广泛，它不但包括零件的制造，机械的加工，还有热处理和产品的装配等，由于社会在不断的向前发展，一此先进的技术不断的进入到了机械行业的领域当中，这使得我们机械行业的发展得到了腾飞。
车床方刀架的研究为我们以后来的转位车刀以及一些自动换刀技术做了一些基础性的发展。一方面它使我们懂得了刀架的作用以及一些加工的基本要领，还让我们明白了精度要求对于一个机械加工行业来说是多么的重要，另一方面，它使我们在机械加工，机械制造行业不断的基累经验和知识，能够让我们早日研制出新的产品，实现我们经济的腾飞。在本课程的学习当中，我主要以以下几个方面做为重点，做为研究发展的方向：
1）刀架的作用以及要保证加工零件的精度跟哪些方面有关系 在综合分析切削加工领域知识及信息需求与处理需求的基础上，认真得出了结论，机械加工中，零件的精度并不是一个单一的概念，它和许多因素都存在着或多或少的关系。要想保证零件的精度，首先要有一个高精度的机床，所谓高精度的机床也无非就是存在几个方面的高精度，其中刀架的精度要保证，而要保证刀架的精度就必须要在加工刀具时有精度高的工装和夹具，所以在加工的过程当中，是环环相扣的，不能有一丝的马虎。
2）在机械加工中要不断的提高劳动生产率 众所周知，一个企业，一个国家，要有好的实力要有好的效益就必须不断的提高生产率，所谓劳动生产率也就是在最短时间内做出数量更多的产品，当然这是要在保证生产质量的前提下完成的，提高劳动生产率的方法一是提高功削用量，采用高速切削，当然这只是适用于粗加工的环境当中，如果在精加工当中，也一味的按照这种方法来提高劳动生产率的话，那么零件的粗糙度便不能保证，也就是说零件的质量已经受到了限制。第二种方法是改进工艺方法，创造新的工艺，研制新的产品，这也正是我们研究这次课程的目的，使其能够给以后的发展，以后的发明创造做个开始，打下基础。
5.2 将来提高发展方向
由于时间的限制，作者的工作只能放在方刀架的加工工艺和加工工序课题的
大部分重点内容方面，还存在一些需要提高完善及进一步研究的地方，如怎么样才能在满足质量要求的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本，以优质，高效，低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配，这样的工艺才算是合理的和先进的工艺。
机械制造的课程设计是机械方面提升水平的一个重要环节，通过在学校的学习以及实践教学环节，如生产实习等的训练，使我们能够具备分析和解决工艺技术问题的能力，具体在学生身上表现为以下几个方面：
1）掌握机械制造工艺的基本理论，和夹具设计方法及典型结构，注重建立基本概念和理论的具体运用，学会对复杂零件进行工艺分析和夹具设计的方法。
2）具有制定中等复杂零件的机械加工工艺规程，设计夹具，制定一般产品的装配规程和主管产品工艺的初步能力。
3）树立生产制造系统的观点，了解现代制造技术的新成就，发展方向和一些重要的现在技术，以扩大视野，开阔思路，提高工艺等制造技术水平和增强人才的竞争力及就业能力。
致 谢
时间飞快，转眼将近四个月的毕业设计马上就要结束了。经过本次毕业设计，我又了解到了很多我以前所不知道的东西，我从中学到了很多书本上所没有的那些学不到的东西，这次的毕业设计使我受益匪浅。
我这次毕业设计所设计的题目是CA6140机床方刀架工艺工装设计，其中也涉及到了一些我以前所未接触到过的知识。
在以前的各项设计中，如机械制图、机械设计、专用夹具的设计、工艺工装的设计、刀具、量具等各项设计中，我在各位老师的细心指导下，我们学到了不少专业知识，为我的这次毕业设计打下了良好的基础。但是这次的毕业设计与以往的各项课程设计都有所不同，它是将我们以前学习的各种专业知识汇总起来的一次综合运用，这为我们的将来也为我们走向工作岗位打下了良好的基础，同时也积累了不少的实际经验。
另外，我还要对本次毕业设计辅导的老师李晓静老师表示衷心的感谢，她为我们的讲解和分析我们在设计过程中碰到的那些疑难问题，对我们进行耐心细致的辅导。我们从她的身上学到了很多东西，这并不仅仅是知识，我们学到的更多的是她的那种严谨治学的态度，所有的这些多为我们以后的未来以及走上工作岗位，树立了一面优秀的旗帜。其次，在整个毕业设计的过程中，也有很多的同学给我提出了一些宝贵的意见和建议，在此，我再一次的对他们表示感谢。 本次毕业设计是在我们学完了机械制造专业两年的全部课程之后，一次知识能力综合训练，亦是一次全部而且全面性地针对学生所学知识的检查，通过此设计可以把以前所学的专业知识，和基础知识有机地结合起来，以达到全面能力培养的目的，本次设计一共分为几个设计阶段：
准备阶段：通过实习，实际调研主要了解零件加工的工艺过程，收集有关刀架的技术资料，同时了解该方刀架的功能及加工该零件所采用方法，机床型号，夹具，刀架，通过调研对刀架基本上有一个完整的认识，并达到预期目的。 设计阶段：此阶段主要是对所搜集的技术资料进行整理，画出正规零件工作图，重新编制工艺过程，并设计钻孔所用的专用夹具，在此过程中，认真杳寻资料，做到设计每一步均有根据，确凿可信，满足所要求的技术条件，在较短时间内圆满完成学校所下达的各项任务。
答辩阶段：该阶段是检查验收的阶段，通过答辩检查同学们对知识的掌握运用情况。
在本次的设计过程中，由于我们没有什么设计的经验，所以在老师的帮助下，我对设计有了一个比较清楚的认识，也使我能够把所学的知识成功的运用在设计方面，从另一方面说也使我对机械行业的知识有个更深层次的了解。 总之，通过这次设计，又让我领略到掌握知识与运用知识的重要性，由于我的水平有限，设计过程中存在问题在所难免，望各位老师能够指示，我在此深表感谢！
参考文献
《机械制造技术》 作者：鲁昌国 大连理工大学出版社，2005
《机械制造工艺与机床夹具》 作者：刘守勇 机械工业出版社, 2000 《机床夹具设计》 作者:薛源顺 机械工业出版社，2000
《特种机械加工技术》 作者：刘红普 张晓研 北京理工大学出版社，2009 《AutoCAD 》 作者：刘家平 刘立新 东北师范大学出版社, 2009 《机械制造工艺与夹具》 作者：兰建设 机械工业出版社，2006
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