机械毕业设计

西安技师学院工业自动化系数控技术专业

实训报告题目：零件的机械加工工艺规程编制和

专用夹具设计

学院：西安技师学院

专业：数控车工

姓名：侯永永

班级：12G数车二班

学号：213

指导老师：赵鹏设计地点：西安技师学院起止日

期：2009年9月至2012年4月

序言

随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来

越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床就可以

满足这一需求，我们有必要来研究他。另外，支架是主要起支

撑作用的构架，承受较大的力，也有定位作用，使零件之间保

持正确的位置。因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性

能，我们有必要对其进行研究。

机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术

基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机

床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，

是我们对

所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实

际

的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重要的地位。

本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并

结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决工艺问

题，初步具备设计一个中等复杂程度零件（支架）的工艺规

程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方

案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、

图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

目录

一、对零件进行工艺分析并画零件图

1.1工件的结构特点•4

1.2工件的工艺分析・4

1.3配合件的零件图5

二、选择毛坯的制造方法并绘制毛坯简图

2.1选择毛坯的制造方式•5

2.2确定毛坯的形状、大小•6

三、制订零件的机械加工工艺路线

3.1确定零件各孔、平面加工方案7

3.2定位基准的选择9

3.3制订工艺路线9

3.4选择各工序机床及工、夹具，刀具，加工余量及工序间尺寸和公差的确

定10

3.5切削用量和时间定额的确定•彳1

3.6机械加工工艺过程卡和工序卡•13

四、机床夹具设计计算和结构设计

4.1确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图・16

4.2工件在夹具中加工的精度分析・20

4.3计算夹紧力・21

4.4画夹具装配图和零件图・22五、参考文献及毕业设计总结•23

一、对零件进行工艺分析并画零件图

1.1支架的作用及结构特点

支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。

在支架高20mm处两个R12mn宽12mnt勺凸出部位之间相隔2mm其中一个上有螺纹孔，

另一个上有通孔，则此处构造比较复杂，且在支架高36mm处有2mm宽的一个缺口，这两部

分刚度比较低。中间有①30mm的孔，属于套类结构，伸出部分为一平台，上有螺纹盲孔，在端部有

倾斜60°的凸出部分，起定位作用，此处应力教集中，强度要好。在平台下面有增强其硬度的肋板。

两个R12mn凸出，2mm宽36mm高处缺口及R10mn凸出部分为复杂结构，其加工存在一定的难

度，要求较高，防止其损坏，需要对其进行必要的热处理。

1.2零件的工艺分析

主要加工表面①30mm中心孔及两端倒角，上、下端面，M6J12螺纹盲孔，右端部倾斜

60°凸出部分中间孔①8mm左端两个凸出部分外侧面及其中间M10螺纹孔和①11孔。

(1)选用灰铸铁HT150,硬度150〜200HB,负荷低，磨损无关重要，变形很小，经过正

火处理。灰铸铁件的牌号和使用范围如表1-1所示。

(2)未标注圆角半径为R3mm

(3)加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。

(4)所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。

(5)上下表面应和中心孔轴线保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm,中心孔内表面表

面粗糙度Raw1.6卩m左端两个凸出部分外表面Raw6.3卩m,右端部倾斜60°凸出部分中间孔内

表面Ra<1.6卩m为较高精度，且①8

0

0.015。

(6)在加工之前进行人工时效热

处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工

阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。

表1-1灰铸铁件的牌号和使用范围

牌号硬度HB

使用范围

工作条件用途举例

HT100

<170

(1)负荷极低

(2)磨损无关重要

(3)变形很小

盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架、坐板、

重锤等形状简单、不重要的零件，这些铸件通

常不经试验即被采用，一般不需要加工，或者

只需经过简单的机械加工。

HT150

150〜200

(1)承受中等载荷的零件

(2)摩擦面间的压力w

490KPa

(1)一般机械制造中的铸件，如支柱、坐板、

齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座、工作台，

齿面不加工的齿轮和链轮，汽车、拖拉机的进

气管，排气管、液压泵进油管等；

(2)薄壁(重量不大)零件，工作压力不大的管

子配件，以及壁厚w30mm的耐磨轴套等；

(3)圆周速度为6〜12m/s的带轮以及其他符

合左列工作条件的零件。

HT200

170〜220

(1)承受较大负荷的零件

(2)摩擦面间的压力〉

490KPa(大于10t的大型

铸件〉1470Kpa)或需经

表面淬火的零件

(3)要求保持气密性以及

韧性的零件

(1)一般机械制造中较为中重要的铸件，如气

缸、齿轮、链轮、棘轮、衬套、金属切削机床

床身、飞轮等；

(2)汽车、拖拉机的汽缸体、汽缸盖、活塞、

制动毂、联轴器盘、飞轮、离合器外壳、分离

器本体、左右半轴壳等；

(3)承受7840KPa以下中等压力的液压缸、

泵体、阀体等；

(4)汽油机和柴油机的活塞环；

(5)圆周速度为12〜20m/s的带轮以及其他

符合左列工作条件的零件。

HT250

190〜240

1.3支架的零件图，见图纸所示。

技术要求：

1未注圆角均为R2〜3;

2、加工表面涂漆；

3、线性未注公差为

GB/T1804-m

二、选择毛坯的制造方式并绘

制毛坯简图

2.1选择毛坯的制造方式

该零件加工要求高，加

工面数量多，并且种类繁多，

有车、磨端面，钻孔、扩孔、攻螺纹、车倒角、钻斜孔等，位置、形状、尺寸精度都各有要求。支架

材料为灰铸铁HT150,硬

度为150〜200HB,承受中等载荷的零件，摩擦面间的压力w490KPa,用于一般机械制造，薄

壁(重量不大)零件，工作压力不大的管子配件以及壁厚w30mm的耐磨轴套等和圆周速度

为6〜12m/s的带轮以及其他符合表1-1中条件的零件。

毛坯种类的确定是和零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直

接相关的，另外还和毛坯的具体生产条件相关。铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。

铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性

能差。

生产纲领为大批量生产，采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，可以使

毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减少切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低

了机械加工成本。金属型铸造就是将熔融的金属浇注到金属模具中，依靠金属自重充满金属

模具型腔而获得的铸件，这种铸件比砂型铸造铸件精度高，表面质量和力学性能好，生产效

率也高，但需要专用的金属型腔模，适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件，综合

上述生产此支架零件选择金属型铸造铸件的方式。

2.2确定毛坯的形状、大小

(1)毛坯的特点，如表2-1所示：

毛坯的特点及使用范围

制造精度加工余量原材料工件尺寸工件形状

适用生产类

型

生产成本

设计

校核

审核

IT11〜13

大

铸铁、铸铜

为主

各种尺寸复杂各种生产较低

(2)铸件F尺寸公差，如表2-2所示:(/m)

铸件基本尺寸公差等级

大于至

11121314

25403.65.079

40634.05.6810

631004.46911

1001605.071012

(3)铸件的机械加工余量，如表2-3所示:(/mm)

尺寸公差等级CT

12

加工余量等级MA

FGHJ

基本尺寸

加工余量数值

大于至

-100

4.04.55.06.0

2.53.03.54.5

100160

5.05.56.57.5

3.54.05.06.0

(4)铸造孔的最小尺寸,如表2-4所示：(/mm)

铸造方法合金种类般最小孔径特殊最小孔径

金属及砂型铸造全部

30

8〜10

(5)机械加工余量，工序尺寸确定

由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有误差，因此所规定的加工余量其实只是名

义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。铸件的机械加工余

量见毛坯的制造表2-3所示，尺寸公差等级为12,加工余量等级MA为G,则可选取毛坯的加工余量有

4.5mm和3.0mm两种数值，及其他分析，确定毛坯的基本尺寸，画出毛坯简图，

如图2-5所示：

图2-5

三、制订零件的机械加工工艺路线

由于零件是大批量生产，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专用刀具、量

具，机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该

支架在工艺设计上采用了组合机床的流水线加工方式。

3.1确定零件各孔、平面的加工方式

（1）孔的加工方式，如表3-1所示：

表3-1孔的加工方案

序号加工方案

经济加工精度等

级（IT）

加工表面粗糙

度Ra/m

适用范围

1

钻

11〜12

12.5

加工未淬火钢及铸铁的实

心毛坯，也可用于加工非

铁金属（但粗糙度稍

高），孔径v20mm

2

钻-铰

8〜93.2〜1.6

3

钻-粗铰-精铰

7〜81.6〜0.8

4

钻-扩

11

12.5〜6.3

加工未淬火钢及铸铁的实

心毛坯，也可用于加工非

铁金属（但粗糙度稍

高），孔径〉20mm

5

钻-扩-铰

8〜93.2〜1.6

6

钻-扩-粗铰-精铰

7

1.6〜0.8

7

钻-扩-机铰-手铰

6〜70.4〜0.1

8

钻-（扩）-拉（或推）

7〜91.6〜0.1

大批量生产的中、小零件

的通孔

由表3-1可以确定支架零件各孔的加工方案如下:

A、加工孔①300

°.

032，要求内表面粗糙度Raw6.3卩m则选择钻-扩-粗铰-精铰的加工

方式；

B加工①11,要求内表面Raw6.3卩m,选择钻-铰的加工方式;

C加工①80

0.015，要求内表面Raw1.6卩m,选择钻-粗铰-精铰的加工方式。

（2）平面的加工方式，如表3-2所示:

表3-2平面的加工方案

序

号

加工方案

经济加工精度等级

（IT）

加工表面粗糙度

Ra/m

适用范围

1

粗车-半精车

8〜96.3〜3.2

端面

2

粗车-半精车-精车

6〜71.6〜0.8

3

粗车-半精车-磨削

7〜90.8〜0.2

4

粗刨（或粗铳）-精刨（或精

铳）

7〜96.3〜1.6

一般加工不淬硬

的平面（端铳表

面粗糙度可较

低）

5

粗刨（或粗铳）-精刨（或精

铳）-刮研

5〜60.8〜0.1

精度要求较咼的

不淬硬平面，批

量较大时，宜米

用宽刃精刨方案

6

粗刨（或粗铳）-精刨（或精

铳）-宽刃精刨

6〜70.8〜0.2

由表3-2可以确定支架零件各面的加工方案如下：

分析零件的各部分技术要求，四处平面加工，精度要求都在表面粗糙度Raw6.3〜1.6

卩m之间，结合零件形状尺寸，选择粗铳-精铳的加工方式。

（3）机械加工的安排原则

1.对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排划线工序，为精

基准加工提供找正基准；

2.按“先基面后其他”的顺序，首先加工精基准面；

3.在重要表面加工前应对精基准进行修正；

4.按“先主后次、先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行精加工、半精加工和

精加工；

5.对于主要表面有位置精度要求的次要表面，应安排在主要表面加工之后加工；

6.一般情况，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行，对于易出现废品的工序，精

加工和光整加工可适当提前。

3.2定位基准的选择

工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的工件上的这些

表面称为定位基准，定位基准分为粗基准和精基准。

1、粗基准的选择

粗基准的选择要重点考虑如何保证各个加工表面都能分配到合理的加工余量，保证加工

面和非加工面的位置、尺寸精度，还同时要为后续工序提供可靠的精基准。

按照有关粗基准的选取原则（即当零件有非加工表面时，应以这些非加工表面作粗基准;

若零件有若干个非加工表面时，则应以和加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗

基准）：①加工D面时，选取①60外表面外圆为粗基准，利用V型块和一紧固螺钉以①60

外圆定位夹紧，以限制四个自由度，再以C面为次要粗基准，限制一个自由度，共限制五个自由

度，可以满足加工要求；②加工M10和①11以R12非加工表面外圆为粗基准；③加工

①8

0

0.015以R10非加工表面外圆为粗基准。

2、精基准的选择

选择精基准时，重点考虑的是减少工件的定位误差，保证零件的加工精度和加工表面之

间的位置精度，同时也要考虑零件的装夹方便、可靠、准确。结合零件形状尺寸大小、装夹定位，取D

面为精基准，较好定位，且定位基准和设计基准重合。

3.3制订工艺路线

拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到

保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺

内容，依据工序的集中和分散程度来划分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和

检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床，组合机床和专

用夹具，并尽量采用工序集中的原则，通过减少工件安装的数量来提高生产率。除此之外，还应尽量

考虑经济精度以便使生产成本尽量下降。

根据以上原则及前文分析，拟定如下工艺路线：

工序

1

铸坯（铸造）

工序

2

热处理（人工时效，

f

降

低

:硬度）

工序

3

以所选基准，划C

D

E面加工线

工序

4

粗铳-精铳D面

工序

5

粗铳-精铳C、E面

工序

6

钻M6J12螺纹底孔

工序

7

攻螺纹M6J12

工序

8

粗铳-精铳F面

工序

9

钻M10螺纹底孔

工序

10

攻螺纹M10

工序

11

粗铳-精铳G面

工序

12

钻-铰①11

工序

13

钻-扩-粗铰-精铰①

>3

0

0.032

0

工序

14

倒角①30

0

0.032孔，C端面处

工序

15

倒角①30

0

0.032孔，D端面处

工序

16

钻-粗铰-精铰①8

0

0.015

工序

17

热处理淬火，提高硬度，

150〜200HB

工序

18

去毛刺

工序

19

终检

工序

20

入库

分析：为了提高效率，尽量减少零件的装夹定位，如同一平面上孔加工在一次装夹就完成加工要

求，使工序集中，节约时间，提高了生产率，按机械加工安排原则，合理的拟定工艺路线。

3.4选择各工序机床及工、夹具，刀具，加工余量及工序间尺寸和公差的确定

(1)工序3，工件固定在平台上，用划线尺划线找正；

(2)工

序4,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铳刀①

225mm量具卡板。D面有3mm加工余量，粗铳2mm留1mm余量，精铳，保证平面度0.05mm

(3)工

序5,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铳刀①

225mm量具卡板。C、E面有4.5mm加工余量，粗铳3.5mm留1mm余量，精铳，相对A基准，保

证其垂直度度0.06mm；

(4)工序6，选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具。

①①5麻花钻，螺旋角3=28°，顶角2KY=118°，后角a。=16°，横刃斜角“=40〜60°，

钻孔深度12mm>5盲孔，M10螺纹底孔，量具卡尺；

②攻螺纹，丝锥M6X1,螺纹量规，攻螺纹机S4012A;

(5)工

序8,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铳刀①

225mm量具卡板。F面有3mm加工余量，粗铳2mm留1mm余量，精铳，相对于B面，保证平行

度0.06mm;

(6)①工序9,选择X6130A万能升降

台铳床，专用夹具，①9扩孔钻(直柄扩孔钻)，扩钻

通孔①9,M10螺纹底孔，量具卡尺；

②攻螺纹，丝锥M10X1,螺纹量规，攻螺纹机S4012A;

(7)工

序11，选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铳刀①

225mm量具卡板。G面有3mm加工余量，粗铳2mm留1mm余量，精铳，相对于B面，保证平行

度0.06mm;

(8)①工序12,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，①10.8扩孔钻(直柄扩孔钻)，量具卡

尺，加工此孔有4mm(双边)余量，留0.2mm精加工；

②铰刀①11H8,铰孔，直柄机用铰刀；

(9)①工序13,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，①29.8扩孔钻(直柄扩

孔钻)，量具卡尺，加工此孔有10mm(双边)余量，留0.2mm精加工；

②粗铰到①29.93，直柄机用铰刀；

③精铰到①30H7,直柄机用铰刀；

(10)工序14、15,倒角①30

0

0.032孔两端面内孔，选用卧式车床C620-1，专用夹具；

(11)工序16,选择X6130A万能升降台铳床，专用夹具，量具卡尺

①①7.8标准麻花钻，钻孔，留0.2mm余量；

②粗铰到①7.96mm,留0.04mm余量，直柄机用铰刀；

③精铰到①8H7,直柄机用铰刀；

3.5切削用量和时间定额的确定

(1)工序4，粗铳-精铳D面，保证总高，fz=0.08mm/齿(参考《切削手册》)，切削速度：参考有

关手册，确定V=0.45m/s。即27m/min,采用高速钢镶齿三面刃铳刀，dw=225mm

齿数z=20,则ns=1000v=100027=38r/min,现采用X6130万能升降台铳床，根据机床ndw兀汉225

使用说明书，取nw=37.5r/min,故实际切削速度为：

V=ndwnw/1000=nX225X37.5/1000=26.5m/min

当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

Fm=fzznw=0.08X20X37.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=60mm/min,故直接选用该值，切削加工时，由于是粗铳-精铳，利

用作图法，可得出行程刀刃口宽20mmL=2xx60mm=360m，则机动加工时间为：Tm=L/fm

20

=360/60min=6min

(2)工序5,粗铳-精铳C、E面，切削用量同上，铳刀行程L=360m叶16x2mm=392mm

则机动加工时间为Tm=L/fm=392/60min=6.53min

(3)工序6,钻M6J12螺纹底孔，即钻①5盲孔，确定进给量f:根据《切削手册》，当材料S

bv800MPad。二①5mml时，f=0.2〜0.6mm/r，由于本零件在加工①5孔时属于低刚度零件，故进

给量应乘系数0.75，贝U

f=(0.2〜0.6)x0.75=0.15〜0.45mm/r

根据X6130机床说明书，取f=0.1mm/r,切削速度，根据《切削手册》，查得切削速度V=18m/min,所

以

Ns=1000V/ndw=1000x18/3.14x5=1145r/min根据机床说明书，取nw=195r/min,故实际切

削速度为

V=ndwnw/1000=nx5x195/1000=3.06m/min切削工时，L=12，则Tm=L/nwf=12/195x

0.1=0.62min

(4)工序7,攻螺纹M6J12,V=0.1m/s=6m/min,即ns=238r/min,按机床选取nw

=195r/min，贝VV=4.9m/min,机动工时：L=12mm则

Tm=2L/nwf=12x2/195x仁0.13min

(5)工序8,粗铳-精铳F面，切削用量同工序4,L=40x2=80mm则机动工时为Tm=L/fm

=80/60min=1.33min

(6)工序9,钻M10螺纹底孔，即扩孔钻①9的钻头对①8的孔进行扩孔，根据有关手册的规

定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取

f=(1.2〜1.8)f钻=(1.2〜1.8)x0.65x0.75=0.585〜0.87mm/r

根据机床说明书，选取f=0.57mm/r,贝U

V=(1/2〜1/3)V钻=(1/2〜1/3)x12=6〜4m/min

则主轴转速为n=51.6〜34r/min,并按机床说明书取nw=68r/min,实际切削速度为：V=n

dwnw/1000=nx37x68/1000=7.9m/min

切削工时，L=12mm,Tm=L/nwf=12/68x0.57=0.31min

(7)工序10,攻螺纹M10,切削用量同工序7,L=12mm则机动工时为：

Tm=L/fm=12/60=0.2min

(8)工序11,粗铳-精铳G面，切削用量同工序8,机动工时为：Tm=1.33min

(9)工序12,钻-铰①11孔

①用①10.8钻头对①8孔进行扩钻，同工序9,切削工时：Tm=0.31min

②①11H8铰刀铰孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc=0.3m/s=18m/min,由此计算

出转速为：

n=1000V/nd=1000*18/n*11=573.25r/min

按机床实际转速取n=500r/min,贝U实际切削速度

Vc=ndn/1000=n*11*500/1000=15.7m/min=0.26m/s切削工时：L=12mmTm=L/nVc

=12/500*0.26=0.09min

(10)工序13,加工①30

0

0.032孔

①用①29.8钻头对①25孔进行扩钻，同工序9，切削工时：L=71，则切削工时：Tm

=L/nwf=71/68x0.57=1.83min

②粗铰-精铰①30孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc=0.3m/s=18m/min,由此计

算出转速为：

n=1000V/nd=1000*18/n*30=191.08r/min

按机床实际转速取n=200r/min,贝U实际切削速度

Vc=ndn/1000=n*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s

切削工时：L=70mmTm=2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min

(11)工序14,①3O

0

0032内孔倒角C1(C端面处)，选卧式车床C620-1，据手册及

机床取fl=0.08mm/r,当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度V=16m/min,则

ns=1000V/nd=1000*16/n*30=159.1r/min按机床说明书取nw=120r/min,则此时切削速度

为：

V=ndnw/1000=11.3m/min

切削工时：L=2mm贝UTm=L/nwf=2/120*0.08=0.21min

(12)工序15,①30

0

0.032内孔倒角C1(D端面处)，同工序14,切削工时：Tm=0.21min

(13)工序16,钻-粗铰-精铰①8

0

°015

①①7.8标准麻花钻钻孔，同工序6,切削工时：L=10mm

Tm=L/nwf=10/195*0.1=0.51min

②粗铰-精铰①8,参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc=0.3m/s=18m/min,由此计算出

转速为：

n=1000V/nd=1000*18/n*8=716.56r/min

按机床实际转速取n=700r/min,贝U实际切削速度

Vc=ndn/1000=n*8*700/1000=17.58m/min=0.29m/s

切削工时：L=10mm,Tm=2L/nVc=2*10/700*0.29=0.1min

3.6机械加工工艺过程卡和工序卡

表3-4支架机械加工工艺主要工序卡

工

序

工

步

工序说

明

机床

夹

具

/、

或

辅

助

工

具

刀具

量

具

/、

走

刀

次

数

切削

深度

mm

进给量

mm/r

主轴转

速r/min

切削速

度

m/min

工时

定额

min

4

1

粗铳D

面，留

1mm余

量

X6130A

专

用

夹

具

/、

高速钢

镶齿三

面刃铳

刀

卡

板

12

60mm/min37.526.5

3

2

精铳D面

113

51

粗铳

C、E

面，留

1mm余

量

X6130A13.53.26

2

精铳

C、E

面

113.26

61

钻M6

J12

螺纹底

孔

X6130A

①5麻

花钻

头

卡

尺

1120.11953.060.62

71

攻螺

纹M6

J12

S4012A

丝锥

M6X1

螺

纹

量

规

11.251954.90.13

8

1

粗铳F

面，留

1mm余

量

X6130A

高速钢

镶齿三

面刃铳

刀

卡

板

12

60mm/min37.526.5

0.67

2

精铳F面

110.67

91

钻M10

螺纹

底孔

X6130A

①9扩

孔钻头

卡

尺

1120.57687.90.31

101

攻螺

纹M10

S4012A

丝锥

M10X

1

螺

纹

量

规

11.251954.90.2

11

1

粗铳G

面，留

1mm余

量

X6130A

高速钢

镶齿三

面刃铳

刀

卡

板

12

60mm/min37.526.5

0.67

2

精铳G

面

110.67

12

1

扩钻

①8孔

X6130A

①

10.8

扩孔

钻头

卡

尺

1120.57687.90.31

2

精加

工铰

孔

①

11H8

铰刀

1121.650015.70.09

13

1

扩钻

①25

孔

X6130A

①

29.8

扩孔

钻头

1710.57687.91.83

2

粗铰到

①

29.93

①

29.93

铰刀

1711.120018.81.12

3

精铰到

①

30H7

①

30H7

1711.12

141

倒角

①30

内孔，

C端面

处

C620-1

成型

刀具

样

板

10.08

12011.3

0.21

151

倒角

①30

内孔，

D端面

处

C620-1

成型

刀具

10.080.21

16

1

用①

7.8钻

头钻孔

X6130A

①7.8

麻花钻

卡

尺

1100.11953.060.51

2

粗铰到

①

7.96

①

7.96

铰刀

110

1.770017.6

0.05

3

精铰到

①

8H7

①8H7

铰刀

1100.05

表3-3支架机械加工工艺过程卡

工序号工序名称工序内容工艺装备

1

铸造铸造

2

热处理人工时效热处理

3

划线以毛坯外形找正划主要加工线钳台

4

铳

以①60外圆和C面为粗基准，粗铳D面，

留1mm余量，精铳

X6130A,专用工装

5

铳

以D面为精基准，粗铳C、E面，留1mm

余量，精铳

X6130A,专用工装

6

钻用①5钻头钻M6J12螺纹底孔

X6130A，专用工装，

钻模

7攻螺纹攻螺纹M6J12S4012A,专用工装

8铳

以D面为精基准，B面为粗基准，粗铳F

面，留1mm余量，精铳

X6130A,专用工装

9

钻用①9钻头扩钻M10螺纹底孔

X6130A，专用工装，

钻模

10

攻螺纹攻螺纹M10S4012A,专用工装

11

铳

以D面为精基准，B面为粗基准，粗铳G

面，留1mm余量，精铳

X6130A,专用工装

12

钻-铰用①10.8钻头扩钻①8孔，精加工铰孔

X6130A，专用工装，

钻模

13

钻-铰

用①29.8钻头扩钻①25孔，粗铰到①

29.93，精铰到①30H7

X6130A，专用工装，

钻模

14

倒角倒角①30内孔，C端面处C620-1,专用工装

15

倒角倒角①30内孔，D端面处C620-1,专用工装

16

钻-铰

用①7.8钻头钻孔，粗铰到①7.96，精

铰到①8H7

X6130A，专用工装，

钻模

17

热处理

淬火，提高硬度，150〜200HB

18

钳工去毛刺钳台

19

终检按图样要求检验各部分尺寸

20

入库涂防锈油，入库

四、机床夹具设计计算和结构设计

经过对支架零件的机械加工工艺规程分析设计，对零件有了全面的认知，选择工序13

钻-扩-粗铰-精铰①30

0

0.032分析，并结合此工序，设计一套专用夹具。

4.1确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图

(1)定位方案

加工①30

0

0.032孔，内孔表面粗糙度Raw1.6卩m以底面D面为精基准，限制三个自由度，以

①11孔轴线为定位基准，限制三个自由度，则对Z轴旋转自由度形成过定位，增大

误差，必须消除过定位。此种情形可选择削边销(棱形销)即可消除过定位，再由夹紧装置即可限制一

个自由度，从而工件处于完全定位状态，进行加工。

削边销尺寸标准如图4-1和表4-2所示：

图4-1

表4-2削边销尺寸

D2

3〜66〜88〜2020〜2525〜3232〜40

>40

b2345668

BD2-0.5D2-1D2-2D2-3D2-4D2-5

(2)导向方案

为了能迅速、准确地确定刀具和夹具的相对位置，钻夹具都应设置引导刀具的元件一钻套，钻

套一般安装在钻模板上，钻模板和夹具体连接，钻套和工件之间留有排屑空间，因

工件批量大且经钻-粗铰-精铰孔工序，加工精度高，所以此处选用固定式钻模，钻套选用快

换钻套，如图4-3所示：

图4-3快换钻套

(3)夹紧方案

由于零件加工工序较简单，定位较容易，工件批量大，选取简单的手动夹紧装置，螺旋

夹紧机构，用于夹紧零件的螺钉选有带手柄的螺冒，便于操作，使工件装卸迅速，方便。由于螺钉和

工件①60外圆接触并施加夹紧力，此处选用圆周线接触。夹紧装置见总装配图所示。

(4)夹具体的设计

结合零件的结构、加工要求及以上分析，初步设计夹具体的结构。

a、采用铸造夹具体的钢套钻孔钻模、定位心轴及钻模板均按装在夹具体上，夹具体底面为安装基

准面，此方案结构紧凑，安装稳定，刚性好，成本低，结构简单，较合理。

b、采用型材夹具体的钻模，夹具体由左侧板、定位心轴、钻模板安装在底座上，夹具体底面

为安装基准面，此方案的夹具体为框架式结构，结构复杂、质量较轻、钻模刚性好，固定钻模板螺钉

受力比较大，易变形，但是由于零件为大批量生产，尽量减少生产成本，此方案不可取。

综合上述，确定采用a方案。

①夹紧装置是紧固螺

钉和V型块组成，其V型块和夹具体连接为一体，V型块及尺寸见

图4-4和表4-5所示：

图4-4

表4-5V型块尺寸

ND

BHlbr

基本尺寸

极限偏差

f7

基本尺寸

极限偏差

f9

25161.5

55

>45〜60

65-Q.030

-0.060

20_0.020

-0.072

②夹具体的设计结构及各部分尺寸见夹具体图纸所示:

(5)夹具总装配图上的公差、技术要求的标注

①活动配合公差选择如表4-7、表4-8所示：

表4-7

配合形式精度要求使用

定位销和工件基准孔

一般要求较高精度

定位元件和工件定位

基准间H7H7H7h6'g6'f6

H6H6H6

h5'g5'f5

表4-8

钻套名称加工方法及配合部位配合种类及公差等级

可换钻套或

快换钻套

外径和衬套

H7H7

g6'f7

钻孔及扩孔刀具切削部分导向

F7G7h6'h6

刀柄或刀杆导向

H7H7

f7'g6

粗铰孔

外径和衬套

H7

g6，

H7忑

内径

G7

h6，

H7

h6

精铰孔

外径和衬套

H6

g5，

H6

h5

内径

G6

h5，

H6

h5

②影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差（SA）

它们主要指夹具安装基面和机床相应配合表面之间的尺寸、公差。夹具体的安装基面和机床的

配合，钻模的安装基面是平面，可不必标注。

③影响夹具精度的尺寸和精度

钻套和定位销之间尺寸40±0.1,V型块的宽度35.8±0.02，为影响夹具体的精度尺寸，误

差在规定范围内。

④夹具总图上应标注的技术要求

夹具总图上无法用符号标注而又必须说明的问题，可作为技术要求用文字写在总图的

空白处。如夹具使用时的操作顺序等。

⑤夹具总图上公差值的确定

夹具总图上标注公差值的原则是在满足工件加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。夹

具总图上标注的第2〜5类尺寸的尺寸公差和位置公差均直接影响工件的加工精度，取

SJ=（1/5〜1/2）Sk

式中：SJ—夹具总图上的尺寸公差或位置公差；

Sk--和SJ相应的工件尺寸公差或位置公差。

当工件批量大、加工精度低时，SJ取小值，因为这样可延长夹具使用寿命，又不增

加夹具制造难度；反之取大值。此夹具总装图尺寸公差、位置公差均取相应工件公差的1/3

左右。对于直接影响工件加工精度的配合尺寸，在确定了配合性质后，应尽量选用优先配合。

工件的加工尺寸未注公差时，工件公差Sk视为IT14〜IT12,夹具上的相应尺寸公差按

IT11〜IT9标注；工件上的位置未注公差时，工件位置公差Sk视为IT9〜IT11,夹具上的相

应尺寸公差按IT7〜IT9标注。

4.2工件在夹具中加工的精度分析

（1）影响加工精度的因素

用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件精度的因素很多。和夹具有关

的因素有定位误差△D对刀误差厶T、夹具在机床上的安装误差△A和夹具制造误差厶J等。

在机械加工工艺系统中，因机床精度、刀具精度、刀具和机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受

热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差厶G上述各项误差均导致刀

具相对工件的位置不准确，而形成总的加工误差7△o

1）定位误差厶D加工尺寸（40_0.1）mm勺定位误差△D=0。对称度0.1mm的定位误差

为工件定位孔和定位心轴配合的最大间隙。工件定位孔的尺寸为①11H7（+阳18）,定位心轴的尺寸

为①11f6（覺鳥；），则

△D=Xmax=（0.018+0.027）mm=0.045mm

2）对刀误差厶T因对刀时刀具相对于对刀块或导向元件的位置不精确而造成的加工误

差，称为对刀误差。钻头和钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。由于钢套壁厚

较薄，可只计算钻头位移引起的误差。钻套导向孔尺寸为①29.8F7（爲56），钻头

尺寸为①29.8打.

016mm尺寸（40±0.1）mm及对称度0.1mm的刀具误差均为钻头和导向孔

的最大间隙。

△T=Xmax=（0.108+0.016）mm=0.124mm

3）夹具的安装误差厶A因夹具上定位元件、对刀或导向元件及安装基面三者间（包括导向元件

和导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。此夹具的安装基面为平

面，因而没有安装误差，△A=0。

4）夹具误差厶J因夹具上定位兀件、对刀或导向兀件及安装基面三者间（包括导向

元件和导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差的大小取

决于夹具零件的加工精度和夹具装配时的调整和修配精度。

影响尺寸（40_0.1）mm的夹具误差为导向孔对安装基面D的垂直度厶J3=0.03mm,

导向孔轴心线到定位端面的尺寸公差厶J2=0.06mm。

影响对称度0.1mm的夹具误差为导向孔对定位心轴的对称度△J2=0.03mm。

5）加工方法误差△G因机床精度、刀具精度、刀具和机床的位置精度、工艺系统的

受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，

又不便于计算，所以在设计夹具时常根据经验为它留出工件公差的1/3。计算时可设△G=

Sk/3

（2）保证加工精度的条件

工件在夹具中加工时，总加工误差a△为上述各项误差之和。由于上述误差均为独

立随机变量，使用概率法叠加。因此，保证工件加工精度的条件为

、△=上述各项误差的平方和的平方根wSk

即工件的总加工误差7△应不大于工件的加工尺寸公差Sk。

为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留

出一定的精度储备量JC。因此将上式改写为：

'△0

当JC》0时，夹具能满足工件的加工要求。JC值的大小还表示了夹具使用寿命的长短

和夹具总图上各项公差SJ确定得是否合理。

钢套钻①29.8mm孔时，加工精度的计算列于表4-9所示：

表4-9

误差名

称

加工要求

(40±0.1)mm

对称度0.1mm

△D

00.045mm

△T

0.124mm0.124mm

△A

00

△J△J2+AJ3=(0.06+0.03)mm△J2=0.03mm

△G

(0.2/3)mm=0.067mm(0.1/3)mm=0.033mm

Z△0.156mm0.0194mm

JC

(0.2-0.156)mm=0.044mm>0(0.1-0.0194)mm=0.0806mm>0

由表4-9可知，该钻模能满足工件的各项精度要求，且有一定的精度储备。

4.3计算夹紧力

（1）由4.1中分析选择点接触式螺旋夹紧机构，计算此夹紧机构的夹紧力。单个螺旋夹

紧产生的夹紧力按下公式计算：

WO=QL/【r'tan$1+rztan（a+©2'）】

（式中WO――单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）;

Q——原始作用力（N;

L——作用力臂（mr）;

r'――螺杆端部和工件间的当量摩擦半径（m）,其值视为螺杆端部的结构形式而定；

$1――螺杆端部和工件间的摩擦角；

$2'――螺旋副的当量摩擦角（°）;

rz---------螺纹中经之半（m）;

a——螺纹升角。）

（2）计算公式中各项的值

①确定原始作用力Q的值：

由于是手动的简单装置，根据经验选择Q=65N。

②确定L的值：

作用力臂即为螺钉上手柄的长度，L取为100mm

③确定r'的值：

由于夹紧装置是圆周线接触式，则螺杆端部和工件间的当量摩擦半径查资料取为6.9，即r'

=6.9。

④确定$1和$2'的值：

螺杆端部和工件间的摩擦角$1和螺旋副的当量摩擦角$2'取值如4-10所示：

表4-10

螺纹形状三角螺纹梯形螺纹方牙螺纹

螺纹牙形半角330°15°0

$2'=arctan(tan

$2/cos3

90°50'8°50'8°32'

注：tan$2=0.15,$2为螺旋副的摩擦角（°）

⑤确定rz和a的值，由表4-11所示：

公称直径/mm螺距P/mm中经之半rz/mm

升角a

12

1.755.4315

2°26'

1.55.513

2°29'

1.255.594

2°2'

15.675

1°36'

14

26.3505

2°52'

1.56.513

2°61'

16.675

1°22'

16

27.3505

2°29'

1.57.513

1°49'

17.675

1°11'

注：a=arctan(nP/2nrz),n为螺纹线数。

(3)计算夹紧力

由(1)和(2)可以计算出夹紧力：

W0=QL/【r'tan$1+rztan(a+2')】

=65X190/【6.9X0.15+7.3505Xtan(2°29'+8°50')】=4928N

4.4画夹具装配图和零件图

夹具装配图和零件图见图纸所示。

48

技术要求：

1、各零件在装配前需去毛刺，表面保持光洁；

2、钻套与定位销之间尺寸40±0.1;

3、V型块宽度35.8±0.02，保持定位精度；

4、夹具体平台平面度0.02;

5、此夹具结构较简单，成本低，适合中大批量生产，为专用夹具。

五、毕业设计总结及参考文献

参考文献

《简明机械加工工艺手册》机械工业出版社，陈宏钧，2007年；

《机床夹具设计手册》国防工业出版社，杨黎明，1996年；

《夹具-非标准夹紧装置》机械工业出版社，HiramE•Grant,1975年;

夹具体-------1人工时效~~|

QTnn

55JJIRC

5

序^名称数量

，材料,

材料

备注

夹具装配图

2

螺钉钻模板C

32010314—校计

备注审核

《机械制图》中国地质大学出版社，王五一，2006年；

《机械制造工艺》高等教育出版社，张绪祥，2007年；

《金属切削机床夹具设计手册》机械工业出版社，浦林祥，1995年；《机床夹具图册》机械工

业出版社，上海机械专科学校，1998年。

毕业设计总结

时光飞逝，为期三个多月的毕业设计已经接近尾声。回首这两个多月的设计过程，感慨万千。

使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！

在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设

计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。

这次设计将我以前学过的机械制造工艺和装备、公差和配合、机械制图、工程材料和热处理工

艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。

在毕业设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机

床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在毕业设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画

图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是

现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际使用中

来了。

在这次毕业设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的

过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存

在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹

具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知

识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

在这次毕业设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计

一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工

的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理

有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且

设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是

要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的

作品。

在这次毕业设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。有收获：

（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。

（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。

（3）学会了，分析问题，解决问题的能力。

不足之处：

（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。

（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积

累经验，进一步改进。

综上所述：这次的毕业设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必

须做到认真、谨慎，时时处处细心。