机械制造工艺学课程设计任务书
课题: 设计“数控车床刀架”的机械加工工艺及工艺装置
内容：1.机械加工工艺过程卡 1份
2.机械加工工序卡 1
3.加工φ32H7工序专用夹具设计总图
4.绘制课题零件图 1
5.设计说明书 1
6.定位误差分析 1份 份 份 份 份 1
目 录
设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（1）
课程设计正文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）
序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（4）
加工零件二维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
一、零件的分析
1.零件的作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
2.刀架的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
3.零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
二、工艺规程设计
1.确定毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（6）
2.基面的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（6）
3.确定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（7）
4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定„„„„„„„„„„„„„„„„（8）
三、专用夹具设计
1.设计主旨„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（8）
2.夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.1定位和定位装置的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.2夹紧方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.3夹具体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.5夹具精度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
课程设计心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（13）
参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（14）
序 言
机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹
具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学
生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行
工艺及结构的设计，也为以后搞好进行一次预备训练。
其目的在于：
（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热
处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理
与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，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的工艺规程的能力。
（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理
和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设
计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的
能力。
（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本
技能。
对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理
论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际
问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望
能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率
提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器
制造业相对落后的局面探索可能的途径。
就我个人而言，我希望通过本次课程设计来发现自己的专业上的
问题及相关知识的不足，并锻炼自己解决问题的能力，为今后从事相
关工作打下基础。
由于时间及水平有限，缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正！
一、零件的分析
1. 零件的作用
题目给定的是车床刀架，刀架是主要用来装载切削的各种刀具的，
也可用来装夹钻头和丝锥，当用于镗床时，刀架用来控制镗杆的位置。
2.刀架的工作原理
题中给定的是车床刀架，它与刀架电动机相连接，刀架电动机转动
时与蜗杆配套的涡轮转动，涡轮与刀架内的丝杆为一体，螺母与刀架
为一体，当丝杆转动时会上升，丝杆的上升后会使丝杆上端的压板上
升松开刀架，开始换刀。完成换刀后丝杆下降，丝杆上端的压板随着
丝杆一起下降，完成刀具的夹紧。
3.零件的工艺分析
加工刀架上的φ32H7mm孔，小批量生产。根据工艺规程，在加工
φ32H7mm之前，需要给工件定位则定位孔之间有一定位置关系如
下 ：
(1)底板上4个底孔Φ11深12沉头Φ16深8的孔这四个孔中，有两
个孔要作为Φ32H7孔的定位孔（如下图所示），1、4孔没有做过多
的尺寸精度要求，故可采用钻模板，由于2、3要作为Φ32H7孔的宽
度方向的定位基准，故2、3孔应该保证其粗糙度为3，2的要求，查
阅夹具设计手册可知应该采用精度为IT10.3的钻，钻Φ10.3的孔，
为达到孔的粗糙度要求应该使用精度为Φ11H8的铰刀进行精铰得到
底孔，注意的是在绞孔是要为Φ32H7的孔留加工余量。
(2)Φ16孔的加工 Φ16深8的孔位于Φ11孔的上方且与其同轴，
故采用锪孔的方式得到Φ16深8的沉头孔。
二、工艺规程设计
1.确定毛坯的制造形式
由于零件为车床刀架在工作中受到的冲击相对较大，故采用45钢。
考虑到刀架在工作中要受到撞击和频繁转动，表面要受到较大的冲击
载荷，因此可以使用铸造或锻造，考虑到刀架属于小批量生产，且锻
造造价昂贵，故采用铸造，铸造同时可以保证其表面强度，且铸件在
铸造完成后还要进行退火处理，改善刀架的塑性和刚度，使刀架材料
的化学成分均匀化，去除残余应力。提高生产力，减轻劳动强度。考
虑到刀架表面的粗糙度要求，故在铸造时适当留有加工余量。
2.基面的选择
(1)由于基面A有粗糙度的要求，为保证其粗糙度为1.6，所以选B面
为粗基准对A面进行精加工，保证A面的粗糙度为1.6，然后以A
面为精基准对B面进行精加工，保证A、B面间的距离为20mm.
(2)由于Φ32H7孔与基准面A有高度55±0.02的要求，故选取A面
为Φ3H7孔高度方向的加工基准平面，以2、3孔作为其宽度方向的
定位孔。
(3)工件厚度为60，工件C、D均有粗糙度为6.3的要求，故这两个面
的加工均以基准加工，即先以D为粗基准加工C面，使C面的粗糙
度为6.3 ，让后以C面为精基准加工D面，是D面的粗糙度为6.3，
且C、D间的距离为60。
(4)Φ8H8的孔位于Φ32H7孔之上，则用Φ32H7孔作为其定位基准，
采用短圆柱销限制其沿X和Z轴的自由度，使用底面的2、3孔作为
其限位基准进行加工。（定位如下简图）
销
销
3.制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位
置精度等
技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑
采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案：
工序1：铸造成型（铸造车间）
工序2：正火（热处理车间）
工序3：粗车、半精车、精车以D面为粗基准，精车A面保证尺
寸55±0.02mm.
工序4：粗车（以A面为基准，粗加工两侧面）
工序5：以A面为基准粗镗2-ø6达到粗糙度3.2
工序6：粗镗四个定位沉头ø11H8小孔达到粗糙度6.3
工序7：粗镗、半精镗、精镗ø32H7粗糙度达到1.6
工序8：粗镗ø8H8达到粗糙度6.3
工序9：到圆角R3
工序10：终检
工序11：入库（对孔和两定位孔上黄油）
4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定
查阅《工艺手册》可知一般余量为2mm~2.5mm，故取用2mm。毛坯
图如下所示（工件为双点画线，余量为实线）
三、专用夹具设计
1.设计主旨
为了提高劳动效率及生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常
需要设计专用夹具。
经过与知道老师的协商，决定采用角铁式车床夹具对刀架进行装
夹。
由于在装夹刀架毛坯时需要在角铁式夹具夹具体上钻孔来达到刀
架毛坯的装夹和定位，由于夹具体造价昂贵，钻孔时若不能达到精度，
刀架毛坯将不能被正确和精确装夹。故经过思考和与知道老师的讨
论，决定在角铁式夹具上安放一块支撑快将刀架毛坯安放于支撑块
上，在支撑块上钻孔将能避免损坏角铁式车床夹具。
2.夹具设计
2.1定位和定位装置的设计
根据加工要求和基准重合原则，应以工作台底端面A和2*φ11mm，
φ2*11H8柱面定位，定位元件采用一面、一圆柱销和一菱销轴。为
了贯彻基准重合原则，工件用A面在固定支承板上定位，限制三个自
由度；用φ11mm的圆孔与φ11H8mm的圆孔配合，限制两个自由度。
2.2夹紧方案
因是小批生产，不必采用复杂的动力装置。为使夹紧可靠，采用压
板夹压在工件顶两面端。工件装卸时，采用螺旋夹紧机构，可从上方
拧开螺母，拿开压板便可。
2.3夹具体设计
由于该工件是回转面定位，很难采用自动定心装置，于是采用圆孔
定位元件，夹具体必然设计成角铁状。
2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求的标注
(1)最大外形轮廓尺寸Sl: φ250mm和长度210mm。
(2)影响工件定位精度的尺寸和公差Sd:两定位销的中心距89.44mm
±0.04,φ320.025
0mm轴线到底端固定支承板的距离55±0.02mm。
0.027(3)影响夹具精度的尺寸和公差Sj: 圆柱销与工件孔φ110mm的配
合尺寸φ11H8/g6及菱销的直径φ11H8/g7。
2.5夹具精度分析
本工序的主要加工要求是：φ32H7mm孔轴线至底端的距离为55±
0.02mm，φ32H7mm的孔轴线至孔φ11的孔轴线的距离为40±0.05mm,
φ32H7mm孔轴线与孔φ11mm的轴心线的垂直度为0.15，φ32H7孔
的轴线与底端的平行度为0.01。
如下图所示;
(1)两定位孔中心距L及两定位销中心距。 L=80240289.44mm Lmax=.1240.1289.57mm Lmin=79.9239.9289.31mm
所以L=89.440.13mm
两定位销的中心距的基本尺寸应等于工件两定位销的的平均尺寸，其
公差一般为:δ定=（1/3-1/5）δ工件
取l=89.440.04mm
(2)确定圆柱销直径d1
圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的工件的最小极限
尺寸，其公差带一般取g6或h7。
0.006则圆柱销的直径φ11g6（φ11
0.017）mm ,
(3)确定菱行销的尺寸b
查表1-3，b=4
(4)菱行销的直径。
a=(δLd+δld)/2=2*(0.13+0.04)/2=0.17mm
X2min=2ab/D2min=2*0.17*4/11=0.12mm
所以 d2max=D2min-Xmin=(11-0.12)=10.88mm
确定菱行销的公差等级。菱行销直径的公差等级一般取IT6或IT7，
0.006因为IT7=0.018mm所以d2=φ11
0.024mm
(5)计算圆柱销与菱销与孔的最大配合间隙、
圆柱销X1max=0.027+0.017=0.044mm
菱行销X2max=0.027+0.024=0.051mm
(6)单向移动转动角Δα
用夹具公式知：TanΔα =X1max*LD=0.044+0.051/2*89.44=0.00053
0.0025(7)加工φ320的定位基面为A面，工序基准为A面。定位基准和
工序基准重合，故ΔB=0
由于定位基准和限位基准不重合，孔的限位基准为其轴心线，根据表1-7，ΔY=X2max+L3TanΔα=0.051+2*89.44*0.00053=0.146mm 所以ΔD=ΔB+ΔY=0.146mm
(8）夹具的平衡
对于角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的震动和主轴轴承的磨损。对低速切削的车床夹具只需进行静平衡验算。对高速车削的车床夹具考虑离心力的影响，估算如下：
首先根据工件和夹具不平衡部分合成质量的重心A确定平衡块的中心B，计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量mj,然后根据平衡条件确定平衡块的质量mp.
假设合成质量mj集中在重心A处，OA=R，轴向尺寸为L，转动时产生的离心力Fj的近似计算公式为
Fj0.01mjRn2
由离心力引起的力矩Mj=FjL
设平衡块的质量mp集中在b处，OB=r，轴向尺寸为l，则平衡块引起的离心力Fp为
Fp0.01mprn2
由Fp引起的力矩Mp为
Mp=Fpl
在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式 Mj=Mp
即 0.01mjRn2L=0.01mprn2l
化简后得 Mp=m
减重孔的大小可依据同上方法确定。
为弥补估算法的误差，平衡块上应开有径向槽或环形槽，以便夹具装
配时调整其位置。 (9)安装误差ΔA
ΔA=(X1max+X2max)=0.067mm
2
2
(10)夹具误差ΔJ
夹具误差为限位基面与孔轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸
0.0250.027
55±0.01mm的公差0.02mm，φ320mm孔轴线与定位圆φ110mm
的轴心线的平行度为0.15mm。 (11)加工方法误差ΔG
车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具ΔG=k/3=0.1/3=0.033mm.
夹具的总加工误差为ΞΔ=（ΔD2+ΔJ2+ΔA2+ΔG2）1/2=0.078mm 精度储备 Jc=（0.1-0.078）=0.022mm 故此方案可取。 具体计算列于下表中：
表 刀架孔夹具的加工精度计算 （mm）
经计算，该夹具有一定的精度储备，能满足加工尺寸的精度要求。
课程设计心得体会
由于理论知识的不足再加上没有什么设计经验，一开始的时候手忙
脚乱不知道从何入手在老师的指导下和同学的热情帮助下使我有了信心。现在想想其实课程设计没那么简单，其实正像老师说得一样机械课程设计没那么简单你想copy或者你想自己胡乱蒙两个数据上去蒙骗老师都不行，因为你每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已克服，但小错误在所难免不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步一步都走过来了并最终完成了我的任务。
课程设计是我们专业的一个综合实践和测评，也是对我们即将接触的毕业设计和今后从事相关工作的一种能力的培养。“有志者事竞成”这是我在这次课程设计中体会最深的一句话，确实我们如果有一颗必胜的信念什么艰难险阻都会被战胜。
十几天的课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些技能外的其他东西，领略到别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切体会到人与人之间的那种相互协作调和的机制。并使我深深体会到，干任何事情都必须耐心，细致。课程设计中，许多计算都会把我搞的焦头烂额，甚至让我心烦意乱。在绘制夹具总装图时，眼看快要完成了，可是在一颗螺钉绘制时绘制有误，修改时用力过猛，将图纸擦破，但还是坚持耐心的完成。
短短的十几天的课程设计让我发现自己在专业知识上的欠缺与不足，同时我又学到了很多以前不懂的知识也锻炼了自己独立解决问题
的能力。
最后，我要感谢老师和帮助过我的同学们！
参考资料
1．《机床夹具设计》肖继德 主编 机械工业出版社，2000.5 2．《机械制造工艺与机床夹具》吴拓 主编 机械工业出版社，2010 3. 《公差测量与配合技术》刘华 主编
人民邮电出版社，2007.9
机械制造工艺学课程设计任务书
课题: 设计“数控车床刀架”的机械加工工艺及工艺装置
内容：1.机械加工工艺过程卡 1份
2.机械加工工序卡 1
3.加工φ32H7工序专用夹具设计总图
4.绘制课题零件图 1
5.设计说明书 1
6.定位误差分析 1份 份 份 份 份 1
目 录
设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（1）
课程设计正文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）
序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（4）
加工零件二维图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
一、零件的分析
1.零件的作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
2.刀架的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
3.零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（5）
二、工艺规程设计
1.确定毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（6）
2.基面的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（6）
3.确定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（7）
4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定„„„„„„„„„„„„„„„„（8）
三、专用夹具设计
1.设计主旨„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（8）
2.夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.1定位和定位装置的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.2夹紧方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.3夹具体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求„„„„„„„„„„„„„„（9）
2.5夹具精度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（9）
课程设计心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（13）
参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（14）
序 言
机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹
具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学
生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行
工艺及结构的设计，也为以后搞好进行一次预备训练。
其目的在于：
（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热
处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理
与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，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的工艺规程的能力。
（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理
和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设
计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的
能力。
（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本
技能。
对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理
论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际
问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望
能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率
提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器
制造业相对落后的局面探索可能的途径。
就我个人而言，我希望通过本次课程设计来发现自己的专业上的
问题及相关知识的不足，并锻炼自己解决问题的能力，为今后从事相
关工作打下基础。
由于时间及水平有限，缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正！
一、零件的分析
1. 零件的作用
题目给定的是车床刀架，刀架是主要用来装载切削的各种刀具的，
也可用来装夹钻头和丝锥，当用于镗床时，刀架用来控制镗杆的位置。
2.刀架的工作原理
题中给定的是车床刀架，它与刀架电动机相连接，刀架电动机转动
时与蜗杆配套的涡轮转动，涡轮与刀架内的丝杆为一体，螺母与刀架
为一体，当丝杆转动时会上升，丝杆的上升后会使丝杆上端的压板上
升松开刀架，开始换刀。完成换刀后丝杆下降，丝杆上端的压板随着
丝杆一起下降，完成刀具的夹紧。
3.零件的工艺分析
加工刀架上的φ32H7mm孔，小批量生产。根据工艺规程，在加工
φ32H7mm之前，需要给工件定位则定位孔之间有一定位置关系如
下 ：
(1)底板上4个底孔Φ11深12沉头Φ16深8的孔这四个孔中，有两
个孔要作为Φ32H7孔的定位孔（如下图所示），1、4孔没有做过多
的尺寸精度要求，故可采用钻模板，由于2、3要作为Φ32H7孔的宽
度方向的定位基准，故2、3孔应该保证其粗糙度为3，2的要求，查
阅夹具设计手册可知应该采用精度为IT10.3的钻，钻Φ10.3的孔，
为达到孔的粗糙度要求应该使用精度为Φ11H8的铰刀进行精铰得到
底孔，注意的是在绞孔是要为Φ32H7的孔留加工余量。
(2)Φ16孔的加工 Φ16深8的孔位于Φ11孔的上方且与其同轴，
故采用锪孔的方式得到Φ16深8的沉头孔。
二、工艺规程设计
1.确定毛坯的制造形式
由于零件为车床刀架在工作中受到的冲击相对较大，故采用45钢。
考虑到刀架在工作中要受到撞击和频繁转动，表面要受到较大的冲击
载荷，因此可以使用铸造或锻造，考虑到刀架属于小批量生产，且锻
造造价昂贵，故采用铸造，铸造同时可以保证其表面强度，且铸件在
铸造完成后还要进行退火处理，改善刀架的塑性和刚度，使刀架材料
的化学成分均匀化，去除残余应力。提高生产力，减轻劳动强度。考
虑到刀架表面的粗糙度要求，故在铸造时适当留有加工余量。
2.基面的选择
(1)由于基面A有粗糙度的要求，为保证其粗糙度为1.6，所以选B面
为粗基准对A面进行精加工，保证A面的粗糙度为1.6，然后以A
面为精基准对B面进行精加工，保证A、B面间的距离为20mm.
(2)由于Φ32H7孔与基准面A有高度55±0.02的要求，故选取A面
为Φ3H7孔高度方向的加工基准平面，以2、3孔作为其宽度方向的
定位孔。
(3)工件厚度为60，工件C、D均有粗糙度为6.3的要求，故这两个面
的加工均以基准加工，即先以D为粗基准加工C面，使C面的粗糙
度为6.3 ，让后以C面为精基准加工D面，是D面的粗糙度为6.3，
且C、D间的距离为60。
(4)Φ8H8的孔位于Φ32H7孔之上，则用Φ32H7孔作为其定位基准，
采用短圆柱销限制其沿X和Z轴的自由度，使用底面的2、3孔作为
其限位基准进行加工。（定位如下简图）
销
销
3.制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位
置精度等
技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑
采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案：
工序1：铸造成型（铸造车间）
工序2：正火（热处理车间）
工序3：粗车、半精车、精车以D面为粗基准，精车A面保证尺
寸55±0.02mm.
工序4：粗车（以A面为基准，粗加工两侧面）
工序5：以A面为基准粗镗2-ø6达到粗糙度3.2
工序6：粗镗四个定位沉头ø11H8小孔达到粗糙度6.3
工序7：粗镗、半精镗、精镗ø32H7粗糙度达到1.6
工序8：粗镗ø8H8达到粗糙度6.3
工序9：到圆角R3
工序10：终检
工序11：入库（对孔和两定位孔上黄油）
4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定
查阅《工艺手册》可知一般余量为2mm~2.5mm，故取用2mm。毛坯
图如下所示（工件为双点画线，余量为实线）
三、专用夹具设计
1.设计主旨
为了提高劳动效率及生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常
需要设计专用夹具。
经过与知道老师的协商，决定采用角铁式车床夹具对刀架进行装
夹。
由于在装夹刀架毛坯时需要在角铁式夹具夹具体上钻孔来达到刀
架毛坯的装夹和定位，由于夹具体造价昂贵，钻孔时若不能达到精度，
刀架毛坯将不能被正确和精确装夹。故经过思考和与知道老师的讨
论，决定在角铁式夹具上安放一块支撑快将刀架毛坯安放于支撑块
上，在支撑块上钻孔将能避免损坏角铁式车床夹具。
2.夹具设计
2.1定位和定位装置的设计
根据加工要求和基准重合原则，应以工作台底端面A和2*φ11mm，
φ2*11H8柱面定位，定位元件采用一面、一圆柱销和一菱销轴。为
了贯彻基准重合原则，工件用A面在固定支承板上定位，限制三个自
由度；用φ11mm的圆孔与φ11H8mm的圆孔配合，限制两个自由度。
2.2夹紧方案
因是小批生产，不必采用复杂的动力装置。为使夹紧可靠，采用压
板夹压在工件顶两面端。工件装卸时，采用螺旋夹紧机构，可从上方
拧开螺母，拿开压板便可。
2.3夹具体设计
由于该工件是回转面定位，很难采用自动定心装置，于是采用圆孔
定位元件，夹具体必然设计成角铁状。
2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求的标注
(1)最大外形轮廓尺寸Sl: φ250mm和长度210mm。
(2)影响工件定位精度的尺寸和公差Sd:两定位销的中心距89.44mm
±0.04,φ320.025
0mm轴线到底端固定支承板的距离55±0.02mm。
0.027(3)影响夹具精度的尺寸和公差Sj: 圆柱销与工件孔φ110mm的配
合尺寸φ11H8/g6及菱销的直径φ11H8/g7。
2.5夹具精度分析
本工序的主要加工要求是：φ32H7mm孔轴线至底端的距离为55±
0.02mm，φ32H7mm的孔轴线至孔φ11的孔轴线的距离为40±0.05mm,
φ32H7mm孔轴线与孔φ11mm的轴心线的垂直度为0.15，φ32H7孔
的轴线与底端的平行度为0.01。
如下图所示;
(1)两定位孔中心距L及两定位销中心距。 L=80240289.44mm Lmax=.1240.1289.57mm Lmin=79.9239.9289.31mm
所以L=89.440.13mm
两定位销的中心距的基本尺寸应等于工件两定位销的的平均尺寸，其
公差一般为:δ定=（1/3-1/5）δ工件
取l=89.440.04mm
(2)确定圆柱销直径d1
圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的工件的最小极限
尺寸，其公差带一般取g6或h7。
0.006则圆柱销的直径φ11g6（φ11
0.017）mm ,
(3)确定菱行销的尺寸b
查表1-3，b=4
(4)菱行销的直径。
a=(δLd+δld)/2=2*(0.13+0.04)/2=0.17mm
X2min=2ab/D2min=2*0.17*4/11=0.12mm
所以 d2max=D2min-Xmin=(11-0.12)=10.88mm
确定菱行销的公差等级。菱行销直径的公差等级一般取IT6或IT7，
0.006因为IT7=0.018mm所以d2=φ11
0.024mm
(5)计算圆柱销与菱销与孔的最大配合间隙、
圆柱销X1max=0.027+0.017=0.044mm
菱行销X2max=0.027+0.024=0.051mm
(6)单向移动转动角Δα
用夹具公式知：TanΔα =X1max*LD=0.044+0.051/2*89.44=0.00053
0.0025(7)加工φ320的定位基面为A面，工序基准为A面。定位基准和
工序基准重合，故ΔB=0
由于定位基准和限位基准不重合，孔的限位基准为其轴心线，根据表1-7，ΔY=X2max+L3TanΔα=0.051+2*89.44*0.00053=0.146mm 所以ΔD=ΔB+ΔY=0.146mm
(8）夹具的平衡
对于角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的震动和主轴轴承的磨损。对低速切削的车床夹具只需进行静平衡验算。对高速车削的车床夹具考虑离心力的影响，估算如下：
首先根据工件和夹具不平衡部分合成质量的重心A确定平衡块的中心B，计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量mj,然后根据平衡条件确定平衡块的质量mp.
假设合成质量mj集中在重心A处，OA=R，轴向尺寸为L，转动时产生的离心力Fj的近似计算公式为
Fj0.01mjRn2
由离心力引起的力矩Mj=FjL
设平衡块的质量mp集中在b处，OB=r，轴向尺寸为l，则平衡块引起的离心力Fp为
Fp0.01mprn2
由Fp引起的力矩Mp为
Mp=Fpl
在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式 Mj=Mp
即 0.01mjRn2L=0.01mprn2l
化简后得 Mp=m
减重孔的大小可依据同上方法确定。
为弥补估算法的误差，平衡块上应开有径向槽或环形槽，以便夹具装
配时调整其位置。 (9)安装误差ΔA
ΔA=(X1max+X2max)=0.067mm
2
2
(10)夹具误差ΔJ
夹具误差为限位基面与孔轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸
0.0250.027
55±0.01mm的公差0.02mm，φ320mm孔轴线与定位圆φ110mm
的轴心线的平行度为0.15mm。 (11)加工方法误差ΔG
车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具ΔG=k/3=0.1/3=0.033mm.
夹具的总加工误差为ΞΔ=（ΔD2+ΔJ2+ΔA2+ΔG2）1/2=0.078mm 精度储备 Jc=（0.1-0.078）=0.022mm 故此方案可取。 具体计算列于下表中：
表 刀架孔夹具的加工精度计算 （mm）
经计算，该夹具有一定的精度储备，能满足加工尺寸的精度要求。
课程设计心得体会
由于理论知识的不足再加上没有什么设计经验，一开始的时候手忙
脚乱不知道从何入手在老师的指导下和同学的热情帮助下使我有了信心。现在想想其实课程设计没那么简单，其实正像老师说得一样机械课程设计没那么简单你想copy或者你想自己胡乱蒙两个数据上去蒙骗老师都不行，因为你每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已克服，但小错误在所难免不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步一步都走过来了并最终完成了我的任务。
课程设计是我们专业的一个综合实践和测评，也是对我们即将接触的毕业设计和今后从事相关工作的一种能力的培养。“有志者事竞成”这是我在这次课程设计中体会最深的一句话，确实我们如果有一颗必胜的信念什么艰难险阻都会被战胜。
十几天的课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些技能外的其他东西，领略到别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切体会到人与人之间的那种相互协作调和的机制。并使我深深体会到，干任何事情都必须耐心，细致。课程设计中，许多计算都会把我搞的焦头烂额，甚至让我心烦意乱。在绘制夹具总装图时，眼看快要完成了，可是在一颗螺钉绘制时绘制有误，修改时用力过猛，将图纸擦破，但还是坚持耐心的完成。
短短的十几天的课程设计让我发现自己在专业知识上的欠缺与不足，同时我又学到了很多以前不懂的知识也锻炼了自己独立解决问题
的能力。
最后，我要感谢老师和帮助过我的同学们！
参考资料
1．《机床夹具设计》肖继德 主编 机械工业出版社，2000.5 2．《机械制造工艺与机床夹具》吴拓 主编 机械工业出版社，2010 3. 《公差测量与配合技术》刘华 主编
人民邮电出版社，2007.9