《机械制造技术》课程设计作业
班 级： 机计091
姓 名： 刘 盼
学 号： 090115133
日 期： 2011-12-21
河南机电高等专科学校
《机械制造技术》课程设计任务书
题 目：左支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
内 容：（1）毛坯图
（2）机械加工工艺规程卡片
（3）夹具装配总图
（4）夹具零件图
（5）夹具体图
（6）课程设计说明书
原始资料：零件图样 生产纲领 每日班次
生产条件
2011 年 12 月
《机械制造技术》课程设计说明书
设计题目：左支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
设 计 者： 刘盼
指导教师： 曹秋霞
河南机电高等专科学校
摘 要
在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
目 录
摘 要
绪 论 . .........................................................................1
第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定 ...................................2
1.1 车床左支座的作用和工艺分析 ...............................................2
1.1.1 零件的作用 ...........................................................2
1.1.2 零件的工艺分析 .......................................................2
1.2 零件毛坯的确定 ...........................................................3
1.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理 ...........................................3
1.2.2 毛坯结构的确定 .......................................................3
第2章 车床左支座的加工工艺设计 ............................................5
2.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题 ...........................................5
2.1.1 加工方法选择的原则 ...................................................5
2.1.2 加工阶段的划分 .......................................................5
2.1.3 加工顺序的安排 .......................................................6
2.1.4 工序的合理组合 .......................................................7
2.2 基准的选择 ...............................................................7
2.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则 .........................................7
2.2.2 选择本题零件的基准 ...................................................8
2.3 机床左支座的工艺路线分析与制定 ...........................................9
2.3.1 工序顺序的安排的原则 .................................................9
2.3.2 工艺路线分析及制定 ...................................................9
2.4 机械加工余量 ............................................................11
2.4.1 影响加工余量的因素 ..................................................12
2.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定 ............................12
2.5 确定切削用量及基本工时 ..................................................14
2.5.1 工序一 粗铣Ø80H9( 0 0. 087)mm 孔大端端面 .................................14
2.5.2 工序二 粗镗Ø80H9内孔 ...............................................17
2.5.3 工序三 精铣Ø80H9大端端面 ...........................................18
2.5.4 工序四 精镗Ø80H9内孔 ...............................................19
第3章 专用夹具设计 . ........................................................21
3.1 定位基准及定位元件的选择 ................................................21
3.2 切削力及夹紧力的计算 ....................................................21
3.3 定位误差分析与计算 ......................................................22
3.4 夹具设计及操作的简要说明 ................................................23 心得体会 .................................................................... 24 参考文献 .....................................................................25 附 录 . ........................................................................26
绪 论
一、设计目的
课程设计是高等院校学生在学完了大学所有科目，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产实际问题的能力，使学生进一步巩固大学期间所学的有关理论知识，掌握设计方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。
另外，这次课程设计也是大学期间一项实践性教学环节。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：
1. 熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。
2. 通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面) 的能力。
3. 能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。
4. 在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。
二、设计任务
1. 完成左支座零件—毛坯合图及左支座零件图。
2. 完成左支座零件工艺规程设计
3. 完成左支座零件加工工艺卡
4. 机床专用夹具装备总图
5. 撰写设计说明书
第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，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。
在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。
1.1 车床左支座的作用和工艺分析
1.1.1 零件的作用
题目所给的是机床上用的的一个支座. 该零件的主要作用是利用横、纵两个方
0向上的5+mm 的槽. 使尺寸为80mm 的耳孔部有一定的弹性, 并利用耳部的Ø21mm的-2
0. 021孔穿过M20mm 的螺栓一端与Ø25H7(+) 配合的杆件通过旋紧其上的螺母夹紧, 使 0
0. 087装在Ø80H9(+)mm 的心轴定位并夹紧。 0
1.1.2 零件的工艺分析
左支座共有两组加工表面, 它们互相之间有一定的位置要求, 现在分别叙述如下:
0. 087一、以Ø80H9(+) 内孔为中心的加工表面：这一组加工表面包 0
0. 087括:Ø80H9(+)mm 孔的大端面以及大端的内圆倒角，四个Ø13mm的底座通孔和四 0
个Ø20的沉头螺栓孔, 以及两个Ø10的锥销孔, 螺纹M8-H7的底孔以及尺寸为
0. 0870. 0875(0)mm 的纵槽，主要加工表面为Ø80H9(+)mm ，其中Ø80H9(+)mm 的大端端 0 0-2
0. 087面对Ø80H9(+)mm 孔的轴心线有垂直度要求为:0.03mm。 0
+0. 25二、以Ø25H7(0)mm 的孔加工中心的表面：这一组加工表面包括Ø21mm的通
孔和Ø38的沉头螺栓孔以及Ø43的沉头孔, 螺纹M10-7H 的底孔以及尺寸为5(0)mm -2
+0. 25的横槽，主要加工表面为Ø25H7(0)mm 。
由上述分析可知，对于以上两组加工表面, 可以先加工其中一组，然后再借助于专用夹具加工另一组加工表面，并且保证其位置精度。
1.2 零件毛坯的确定
1.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理
一、左支座零件材料为:HT200在机床工作过程中起支撑作用, 所受的动载荷和交变载荷较小. 由于零件的生产类型是中批量生产, 而且零件的轮廓尺寸不大, 故可以采取金属模机械砂型铸造成型，这样有助于提高生产率, 保证加工质量.
灰铸体一般的工作条件：
1. 承受中等载荷的零件。
2. 磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa 。
二、毛坯的热处理
灰铸铁（HT200）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。
1.2.2 毛坯结构的确定
根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的年生产纲领500件/年。
由参考文献可知，其生产类型为中批生产。毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造成型。又由于支座零件Ø80孔需铸出，故还应安放型芯，此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。
由参考文献可知，该种铸件的尺寸公差等级CT 为8～10级，加工余量等级MA 为G 级，故选取尺寸公差等级CT 为10级，加工余量等级MA 为G 级。
铸件的分型面选择通过从基准孔轴线，且与侧面平行的面。浇冒口位置分别位于Ø80孔的上顶面。
由参考文献用查表法确定参考面的总余量如表1-1所示。
由参考文献可知铸件主要尺寸的公差，如表
1-2所示。
第2章 车床左支座的加工工艺设计
2.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题
2.1.1 加工方法选择的原则
（1） 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。
（2） 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。
（3） 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
（4） 加工方法要与生产类型相适应。
（5） 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。
2.1.2 加工阶段的划分
为保证零件加工质量和合理地使用设备、人力，机械加工工艺过程一般可分为一下几个阶段：
1. 粗加工阶段
主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽可能接近成品。因此，此阶段应采取措施尽可能提高生产率。
2. 半精加工阶段
完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备。
3. 精加工阶段
保证各主要表面达到图样的全部技术要求，此阶段的主要目标是保证加工质量。
4. 光整加工阶段
对质量要求很高的表面，应安排光整加工，以进一步提高尺寸精度和减少表面粗糙度。但一般不能用以纠正形状误差和位置误差。
通过划分加工阶段：（1）可以逐步消除粗加工因余量大、切削力大等因素造成的加工误差，保证加工质量。（2）可以合理使用机床设备。（3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好。（4）可以及时发现毛坯缺陷，及时修补或
决定报废，以免因继续盲目加工而造成工时浪费。 2.1.3 加工顺序的安排
零件的加工顺序包括切削加工顺序、热处理先后顺序及辅助工序。在拟定工艺路线时，工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。
一、机械加工顺序的安排原则 1. 基面先行 2. 先主后次 3. 先粗后精 4. 先面后孔
有些表面的最后精加工安排在部装或总装工程中进行，以保证较高的配合精度。
二、热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的位置安排，主要取决于零件材料及热处理的目的。 预热处理的目的是改善材料的切削工艺性能、消除残余应力和为最终热处理作好组织准备。正火和退火常安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的残余应力：调质一般安排在粗加工和半精加工之间进行，为最终热处理作好组织准备：时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中生产的内应力。
最终热处理的目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性及防腐美观等。淬火及渗碳淬火、氰化、氮化等安排在精加工磨削之前进行；由于调质后零件的综合机械性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理，其工序位置安排在精加工之前进行；表面装饰性镀层、发蓝处理，安排在机械加工完毕后进行。
三、辅助工序的安排
辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、到棱边、涂防锈油及平衡等。其中检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的主要措施。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往外车间之前、粗加工结束之后，精加工之前、零件全部加工结束之后，一般均安排检验工序。
2.1.4 工序的合理组合
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：
1. 工序分散原则
工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
2. 工序集中原则
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
一般情况下，单件小批生产中，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。中批及大批大量生产中，多采用工序工序分散的加工原则，生产中可以采用结构简单的专用机床和通用夹具，组织流水线生产。
2.2 基准的选择
2.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则
一、粗基准的选择
粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。一般按下列原则选择：
1. 为保证不加工面与加工面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的表面作为粗基准。
2. 合理分配个加工面的余量。 3. 粗基准应避免重复使用。
4. 选作粗基准的表面应平整，没有注口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。
二、精基准的选择 1. 基准重合原则
应当尽量使定位基准与设计基准相重合，以避免因基准不重合而引起定位误差。
2. 基准统一原则
在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组) 定位基准来定位，称为基准统一原则。
3. 自为基准原则
当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，应选择加工表面作为基准，称为自为基准原则。
4. 互为基准原则
对于相互位置精度要求很高的表面，可以采用基准反复加工的方法，这称为互为基准原则。
5. 便于装夹原则
所选精基准应能保证工件定位准确、稳定，夹紧方便可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。
三、辅助基准的选择
选择辅助基准时应尽可能使工件安装定位方便，便于实现基准统一，便于加工。
2.2.2 选择本题零件的基准
一、粗基准的选择原则
按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面的时候, 应该选取这些不加工的表面为粗基准; 若零件有若干个不加工表面时，则应以其加工表面相互位置要求较高的表面作为粗基准。现取R55的外圆柱表面作为定位基准，消除X,Y 的转
0. 087
动和X,Y 的移动四个自由度, 再用Ø80H9( )mm 的小端端面可以消除Z 周的移动。 0
二、精基准的选择原则
精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算。Ø80孔和A 面既是装配基准，又是设计基准，用它们做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各面和孔的加工也能用它定
位，这样使工艺规程路线遵循了“基准统一”的原则。此外，A 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
由于生产类型为中批生产，故应该采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外还应降低生产成本。
2.3 机床左支座的工艺路线分析与制定
2.3.1 工序顺序的安排的原则
1. 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准。
2. 按“先基准后其他”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。
5. 对于与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。
2.3.2 工艺路线分析及制定 一、工艺路线方案一
0. 087
工序一：粗镗、精镗孔Ø80H9(+)mm 孔的内圆 00. 087工序二：粗铣、精铣Ø80H9(+)mm 的大端端面 00. 087工序三：镗Ø80H9(+)mm 大端处的2×45°倒角。 0
工序四：钻4-Ø13mm的通孔，锪Ø20mm的沉头螺栓孔。
工序五：钻2-Ø10mm的锥销底孔，粗铰、精铰2-Ø10mm的锥销孔。 工序六：铣削尺寸为5mm 的纵槽。
+0. 25工序七：钻削通孔Ø20mm，扩、铰孔Ø25H7(0)mm, 锪沉头螺栓孔Ø38mm和
Ø43mm。
工序九：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。 工序十：铣削尺寸为5mm 的横槽。 工序十一：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十二：终检。
二、工艺路线方案二
0. 087
工序一：粗铣、精铣削Ø80H9(+)mm 孔的大端端面。 0
0. 087工序二：粗镗、精镗Ø80H9(+)mm 内孔，以及倒2×45°的倒角。 0
工序三：钻削底板上的4-Ø13mm的通孔，锪4-Ø20mm的沉头螺栓孔。 工序四：钻削锥销孔2-Ø10mm底孔，铰削锥销孔Ø10mm。
+0. 25工序五：钻削Ø21mm的通孔，扩、铰孔Ø25H7(0)mm ，锪沉头螺栓孔Ø38mm
和Ø43mm。
工序六：铣削尺寸为5mm 的纵槽。
工序七：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。 工序八：铣削尺寸为5mm 的横槽。 工序九：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十：终检。 三、工艺方案分析
工艺方案路线一：本路线是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面来加工孔。这样减少了工件因为多次装夹而带来的误差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因铸造原因引起的圆柱R55mm 的底端不平整，则容易引起
0. 0870. 087
Ø80H9(+)mm 的孔在加工过程中引偏。使Ø80H9(+)mm 的内孔与R55的圆柱的 0 0
同心度受到影响，造成圆筒的局部强度不够而引起废品。工艺路线方案二则是先
0. 087加工平面再加工孔。本工艺路线可以减小Ø80H9(+)mm 的孔与底座垂直度误差， 00. 087以及Ø80H9(+)mm 与R55圆柱的同心度，使圆筒的壁厚均匀外，还可以避免工 0
艺路线一所留下的部分缺陷（即：工艺路线一中的工序六加工后再加工下面的工序的话，会由于工序六降低了工件的刚度，使后面的加工不能保证加工质量和加工要求）。
四、工艺方案的确定
由上述分析，工艺路线二优于工艺路线一，可以选择工艺路线二进行加工，在工艺路线二中也存在问题，粗加工和精加工放在一起也不能保证加工质量和加工要求，所以我们得出如下的工艺路线：
0. 087
工序一：粗铣Ø80H9(+)mm 孔的大端端面，以R55外圆为粗基准，选用X52K 0
立式升降铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序二：粗镗Ø80H9(+)mm 内孔，以孔Ø80H9(+)mm 孔的轴心线为基准， 0 0
选用X620卧式升降铣床和专用夹具。
0. 0870. 087
工序三：精铣Ø80H9(+)mm 孔的大端面，以Ø80H9(+)mm 内圆为基准， 0 0
选用X52K 立式升降台铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序四：精镗Ø80H9(+)mm 内孔，以及Ø80H9(+)mm 大端处的倒角2× 0 0
0. 087
45°，以Ø80H9(+)mm 孔的小端端面为基准。选用T611卧式镗床和专用夹具。 0
0. 087
工序五：钻削4-Ø13mm的通孔，锪沉头螺栓孔4-Ø20mm。以Ø80H9(+)mm 内 0
圆为基准。选用Z5150立式钻床和夹具。
+0. 25工序六：钻削Ø21mm的通孔，扩、铰孔Ø25H7(0)mm ，锪铰Ø36mm的沉头螺
0. 087
栓孔。以Ø80H9(+)mm 孔大端端面为基准，选用Z3080卧式钻床和专用夹具。 0
0. 087
工序七：锪削沉头螺栓孔Ø43mm。以孔Ø80H9(+)mm 的大端端面为基准。选 0
用Z5150立式钻床和专用夹具。
0. 087工序八：钻削M8-H7的螺纹底孔，以Ø80H9(+)mm 内圆为基准。选用Z5150 0
立式钻床和专用夹具。
0. 087工序九：铣削尺寸为5mm 的纵槽。以Ø80H9(+)mm 内圆为基准，选用X62K 0
卧式铣床和专用夹具。
0. 087工序十：钻削M10-H7的螺纹底孔。以Ø80H9(+)mm 大端端面为基准。选用 0
Z5150立式钻床和专用夹具。
0. 087工序十一：铣削尺寸为5mm 的横槽，以Ø80H9(+)mm 大端端面为基准。选 0
用X62K 卧式铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序十二：珩磨Ø80H9(+)mm 的内圆，以孔Ø80H9(+)mm 的大端端面为 0 0
基准。
工序十三：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十四：终检。
2.4 机械加工余量
工艺路线确定以后，就需要安排各个工序的具体加工内容，其中最主要的一项任务就是要确定各个工序的工序尺寸及上下偏差。工序尺寸的确定与工序的加工余量有关。加工余量是指加工过程中从加工表面切去材料层厚度。余量有由工序余量和加工总余量之分。工序余量是同一被加工表面相邻两工序尺寸之差；加工总余量是某一表面毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。
2.4.1 影响加工余量的因素
确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，越小越好。在确定时应该考虑一下因素：
1. 上道工序产生的表面粗糙度和表面缺陷层深度。 2. 上道工序的尺寸公差。
3. 上道工序留下的空间位置误差。 4. 本工序的装夹误差。
2.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定
左支座零件的材料是HT200，抗拉强度为195Mpa-200Mpa ，零件的毛坯质量为6.5kg 。零件的生产类型是中批生产；参考《机械加工工艺简明手册》毛坯的制造方法及其工艺特点，选择左支座零件的毛坯制造类型选择为金属模机械砂型铸造成型。
由上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
0. 087
一、1. Ø80H9(+)mm 大端其加工尺寸为140mm ×140mm 的平面。保证高度尺 0
寸100mm 。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2µm，需要精加工。根据《机械加工工艺简明手册》成批生产铸件机械加工余量等级，可得：金属模机械砂型铸造成型的灰铸铁加工余量等级可取8～10级我们取9级，加工余量MA 取G 级，铸件尺寸公差可得1.8mm 的铸造尺寸公差，可得2.5mm 的加工余量。
0. 087二、 2.Ø80H9(+)mm 孔内表面，其加工长度为100mm ，表面粗糙度值Ra=1.6µm. 0
需要精铰和珩磨。查《机械加工工艺简明手册》铸件尺寸公差可得1.6mm 的铸造尺寸公差，可得2.5mm 的加工余量。
0. 087三、Ø80H9(+)mm 孔大端端面4个螺栓孔。只需要钻底孔和锪沉头孔即可。 0
则加工余量为：
钻削Ø13mm的通孔 双边加工余量2Z ＝13mm 锪沉头孔Ø20mm 双边加工余量2Z ＝7mm
+0. 25四、内表面Ø21mm、Ø25H7(0)mm 、Ø38mm和Ø43mm的加工余量，这些内表面
中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分别为：
1. 钻削Ø21mm的通孔 双边加工余量2Z ＝21mm
+0. 25
2.Ø25H7(0)mm 内表面
（1） Ø21mm扩孔到Ø24.7mm 双边加工余量2Z ＝3.7mm （2） Ø24.7mm铰孔到Ø24.9mm 双边加工余量2Z ＝0.2mm
+0. 25（3） Ø24.9mm珩磨到Ø25H7(0)mm 双边加工余量2Z ＝0.1mm
3.Ø38mm的沉头孔，可以一次性锪成型。 则双边加工余量2Z ＝17mm
4.Ø43mm的沉头孔，也可以一次性加工出来。 则双边加工余量2Z ＝22mm
五、尺寸为5mm 的横、纵两条槽，每一条槽都可以一次性铣削成型，则双边加工余量2Z ＝5mm 。
六、M10-H7和M8-H72个螺纹孔，机加工车间只需要加工螺纹的底孔，攻螺纹的工作可以放在钳工室。则：
1.M10-H7的底孔加工的直径为Ø8.5mm 双边加工余量2Z ＝8.5mm 2.M8-H7的底孔加工的直径为Ø6.8mm 双边加工余量2Z ＝6.8mm
0. 087七、内孔Ø80H9(+)mm 的加工余量计算： 0
0. 0871. 内孔Ø80H9(+)mm 为9级加工精度，铸件的毛坯重量约为6.5Kg 。《机械 0
加工工艺简明手册》铸件机械加工余量可以得到内圆的单边加工余量为Z ＝2.5mm 。机械加工工艺简明手册》铸件公差，可得：IT ＝1.6mm 。
2. 珩磨加工余量：查《机械加工工艺手册》珩磨的加工余量，可得：珩磨的单边加工余量Z ＝0.05mm 。
3. 精镗加工余量：查《机械加工工艺手册》扩孔、镗孔、铰孔的加工余量Z ＝1.5mm ～2.0mm 。查《机械加工工艺手册》卧式镗床的加工公差，可得：IT ＝±0.02mm ～±0.05mm 。这里取±0.02mm 。
4. 粗镗加工余量：除珩磨的加工余量和精镗的加工余量剩下的余量都给粗镗。查《机械加工工艺手册》卧式镗床的加工公差，可得IT ＝±0.1mm ～±0.3mm ，我们这里取±0.1mm 。
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此规定都有加工公差，所以规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上的加工余量有最大及最小之分。
由于本次设计规定的零件为中批生产，应该采用调整法加工。因此在计算最大、最小加工余量时应该按照调整法加工方式予确定。
由此可知：
毛坯的名义尺寸：80-2.5×2＝75mm 毛坯的最大尺寸：75-0.8＝74.2mm 毛坯的最小尺寸：75＋0.8＝75.8mm 粗镗后最小尺寸：80-1.5×2＝77mm 粗镗后最大尺寸：77+0.1＝77.1mm 精镗后最小尺寸：80-0.05×2＝79.9mm 精镗后最大尺寸：79.9＋0.02＝79.92mm
0. 087
珩磨后尺寸与零件图纸尺寸相同，即：Ø80H9(+)mm 0
最后将上述的计算的工序间尺寸及公差整理成下表2-1：
表2-1 Ø80H9( 0
+0. 087
)mm 孔的加工余量计算（单位：mm ）
2.5 确定切削用量及基本工时
0. 087
2.5.1 工序一 粗铣Ø80H9(+)mm 孔大端端面 0
本工序采用计算法确定切削用时
1、数据的确定 加工材料：HT200。
0. 087
加工要求：粗铣孔Ø80H9(+)mm 的大端端面。 0
机床和夹具：X52K 立式升降台铣床专用夹具，用R55mm 的外圆柱面为基准。 刀具： 材料为YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,β＝10°，γα
n
1
＝15°，
＝12°。查《机械加工工艺手册》常用铣刀参考几何角度和镶齿套式面铣刀，
可得以上的参数。并查出铣刀的刀具耐用度为T ＝10800s 。
2、计算切削用量
确定Ø80H9大端端面最大加工余量，已知毛坯长度方向的加工余量Z ＝2.5±0.9mm ，考虑3°的拔模斜度，则毛坯长度方向的加工余量Z ＝7.1mm 。但是实际上此平面还要进行精铣所以不用全部加工，留1.5mm 的加工余量给后面的精加工。因此实际大端端面的加工余量可以按照Z=5.6mm计算。可以分两次加工则每次加工的加工余量Z ＝2.8mm 。铣削的宽度为140mm ，则可以分两次加工，Ø80H9孔的小端端面在铸造时也由留了3°的拔模斜度，所以也留了加工余量Z ＝3mm 。长度方向的加工按照IT ＝12级计算，则取0.4mm 的加工偏差。
确定进给量f ：查《机械加工工艺手册》端铣刀（面铣刀）的进给量，由刀具材料为YG6和铣床功率为7.5KW ，可取：f=0.14～0.24mm/z，这里取0.2mm/z
3、计算切削速度
查《机械加工工艺手册》各种铣削速度及功率的计算公式： v ＝
245⨯d 0
T
0. 32
0. 2
K v
0. 2
a p
0. 15
a f
0. 35
a e
60
0. 68
其中：K v ＝K mv K tv K sv K aev K yv K krv K v K ov ，查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力和切削功率修正系数，可得：K mv ＝1.0，K tv ＝1.0，K sv ＝1.0，K aev ＝1.05，K yv ＝1.0，K krv ＝0.86，K v ＝1.0，K ov ＝0.8，则：K v ＝K mv K tv K sv K aev K yv K krv K v K ov ＝1.0×1.0×1.0×1.05×1.0×0.86×1.0×0.8＝0.7224。则切削速度为：
v ＝
245⨯d 0
T
0. 32
0. 2
0. 2
K v
0. 2
a p
0. 15
a f
0. 35
a e
60
0. 68
＝
245⨯16010800
0. 32
⨯0. 7224
0. 35
2. 8
0. 15
0. 270
0. 2
60
0. 68
＝0.994m/s
＝59.64m/min 4、计算主轴转速
n ＝
1000⨯v
πD
＝V ＝
1000⨯59. 64
π160
＝118.65r/min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与118.65r/min相近的转速有118r/min和150r/min，取118r/min，若取150r/min则速度太大。
则实际切削速度： v 实＝
118⨯π⨯160
1000
＝59.31m/min
5、计算切削工时
查《机械加工工艺手册》铣削机动时间的计算，可得： t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
＝
l +l 1+l 2a f ⨯z ⨯n
⨯i
其中当
a e D
≤0.6时，l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3），这里
a e D
＝0.4375，
则：l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3）＝82mm ，l 2＝2～5mm 取4mm, l ＝140mm 。 f ＝0.2×16×118＝377.6 mm／min 查《机械加工工艺手 册》铣床(立式、卧式、万能) 工作台进给量，可取375mm ／min 。
t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
＝
140+82+4
375
⨯4＝2.411min
6、计算机床切削力
查《机械加工工艺手册》圆周分力 的计算公式，可得：
F z ＝9. 81⨯54. 5⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯d 0k Fz
-1
查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数，可得k Fz ＝1.0，则：
F z ＝9. 81⨯54. 5⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯d 0k Fz
＝9. 81⨯54. 5⨯2. 80. 90. 20. 74701. 0⨯16⨯160-1⨯1. 0 ＝2873.2N
7、机床机加工的验证 （1） 验证机床切削功率
查《机械加工工艺手册》各种铣削切削速度及功率计算公式，可得：
P m ＝167. 9⨯10
-5
⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯n ⨯k Pm
其中：K Pm ＝K mPm K aePm K k rPm K roPm K vPm ，查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数和其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得：K mPm ＝1.0，K aePm ＝0.8，K k rPm ＝1.14，K roPm ＝0.79，K vPm ＝1.0，则：
K Pm ＝K mPm K aePm K k rPm K roPm K vPm K krv ＝1.0×0.8×1.14×0.79×1.0＝0.72048，则机床切削功率为：
P m ＝167. 9⨯10-5⨯2. 80. 9⨯0. 20. 74701. 0⨯16⨯118⨯0. 72048÷60＝2.05KW
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）参数，可得X52K 铣床的电机总功率为9.125KW ，主电机总功率为7.5KW ，所以机床的功率足够可以正常加工。
（2） 验证机床进给系统强度
已知主切削力F z ＝2873.2N 。查《机械加工工艺手册》各种铣刀水平分力、垂直分力、轴向力与圆周分力的比值，可得：a e ＝（0.4～0.8）mm ，a f ＝（0.1～0.2）mm/z，不对称铣刀铣削顺铣，水平分力F L /F Z ＝（0.15～0.3），F V /F Z ＝（0.9～1.0），F X /F Z ＝（0.5～0.55）。则取：F L ＝0.2F Z ＝0.2×2873.2＝574.64N ，
F v ＝0.9F Z ＝0.9×2873.2＝2585.88N ， F x ＝0.5F Z ＝0.5×2873.2＝1436.6N 。
查取机床工作台的摩擦系数μ＝0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作力F
F ＝F L +μ（F Z +F X +F v ）＝574.64+0.1×（2873.2+2585.88+1436.6） ＝574.64＋689.568＝1264.208N
而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为1436.6N ，故机床进给系统可以正常工作。
2.5.2 工序二 粗镗Ø80H9内孔
选用T611卧式镗床核专用夹具。
刀具：材料为W18Cr4V ，B ＝16mm ，H ＝16mm ，L ＝200mm ，l ＝80mm ，d ＝16mm ，K r ＝60°。参考《机械加工工艺手册》镗刀可以得刀以上数据。
确定Ø80H9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量为Z ＝2.5mm ±0.8mm ，考虑3°的拔模斜度，则厚度方向上的最大加工余量是Z ＝8.54mm ，由于
后面要精镗核珩磨则加工余量不必全部加工，留给后面的精镗的加工余量Z ＝1.5mm ，珩磨的加工余量留Z ＝0.05mm 。则加工余量可以按照Z ＝6.94mm ，加工时分两次加工，每次加工的镗削余量为Z ＝3.5mm 。查《机械加工工艺手册》镗刀时的进给量及切削速度，可得进给量f ＝0.35～0.7mm/r，切削速度v ＝0.2～0.4m/s。参考《机械加工工艺手册》卧式镗床主轴进给量，取进给量f ＝0.4mm/r，切削速度v ＝0.3m/s＝18m/min。
则主轴的转速n n ＝
1000⨯v
1000⨯18
πD
＝
π75
＝71.4r/min
查《机械加工工艺手册》卧式镗床的主轴转速，可得与76.4r/min相近的转速有80r/min和64r/min，取80r/min，若取64r/min则速度损失太大。
则实际切削速度: v 实＝
80⨯π⨯751000
＝18.85m/min
计算镗削加工工时： t j ＝
L f n ⨯i ＝
l +l 1+l 2+l 3
f n
⨯i
其中：l 1＝t j ＝
a p tan k r
+(2~3) ；l 2=3~5mm ；l 3=0
。则镗削时间为：
100+5+50. 37⨯80
⨯2＝
11029. 6
⨯2＝7.432min
2.5.3 工序三 精铣Ø80H9大端端面
机床和夹具：X52K 立式升降台铣床专用夹具（类式于长三抓卡盘），以Ø80H9的内孔面为基准。
刀具：材料为YG6，D=160mm，L=45mm，d=50mm，Z=16，β＝10°，γα
n
1
＝15°，
＝12°。查《机械加工工艺手册》常用铣刀参考几何角度和镶齿套式面铣刀。
可得以上的参数。并查出铣刀的刀具耐用度为T ＝10800s 。
铣削深度a p ＝1. 5mm ，铣削宽度为：140mm 可以分两次切削。
去定进给量f ：查《机械加工工艺手册》端铣刀（面铣刀）的进给量，有刀具的材料为YG6和铣床的功率为7.5KW ，可得：进给量分f ＝0.2～0.3mm/z，此处取0.2mm/z。
查《机械加工工艺手册》硬质合金端铣刀（面铣刀）铣削用量可得：v ＝2.47m/s＝148.2m/min。则主轴转速为：
n ＝
1000⨯v
1000⨯148. 2
πD
＝
π⨯160
＝295r/min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与295r/min相近的转速有235r/min和300r/min。取300r/min，若取235r/min。则速度损失太大。
则实际切削速度为 v 实＝
300⨯π⨯160
1000
＝150.8m/min
实际进给量为：
f ＝16×300×0.2＝960mm ／min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）工作台进给量，可取：f 实＝950mm/min。a f ＝
计算铣削工时：
查《机械加工工艺手册》铣削机动时间的计算，可得： t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
95016⨯300
＝0.198mm/z。
其中当
a e D
≤0.6时，l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3），这里
a e D
＝0.4375。则l ＝
140mm ，l 1＝a e 〈D -a e 〉+〈1~3〉＝82mm ；l 2=2~5mm ；取5mm 。
则：t j ＝
2.5.4 工序四 精镗Ø80H9内孔
选用T611卧式镗床和专用夹具，以孔Ø80H9的大端端面为基准。 刀具：参考《机械加工工艺手册》镗刀，可以选择B=12mm,H=16mm,L=80,d=12mm,k r ＝45°。刀具材料为YG8。
确定进给量, 查《机械加工工艺手册》镗刀及切削速度，可得：进给量f ＝0.15～0.25mm ／r ，切削速度v ＝2.04m ／s 。参考《机械加工工艺手册》卧式镗床
l +l 1+l 2
f mz
⨯i ＝
140+82+4
950
⨯2＝0.476min
主轴进给量，取进给量f ＝0.19mm ／r 。
切削速度：
v ＝2.04m ／s ＝122.4m ／min 计算主轴转速： v ＝
1000v
πD
＝v 实＝
1000⨯122. 4
π⨯78. 4
＝497r/min
查《机械加工工艺手册》卧式镗床主轴转速，可得与497r/min相近的转速有400r/min和500r/min，取500r/min。若取400r/min则速度损失太大。
则实际切削速度： v 实＝
500⨯π⨯78. 4
1000
=123.2m/min
计算切削时间：
查《机械加工工艺手册》车削和镗削的机动时间计算，可得： t j ＝
L f n ⨯i ＝
l +l 1+l 2+l 3
f n
a p
⨯i
其中：l ＝100mm ；l 1＝间为：
t j ＝
100+3+50. 19⨯500
tan k r
+(2~3) ＝3mm ；l 2=3~5mm ；l 3=0
。则镗削时
⨯1＝1.14min
其余工步切削用量及基本工时计算从略
第3章 专用夹具设计
本次设计中为左支座设计一台专用夹具，以便在加工过程中提高工作效率、
0. 087
保证加工质量。左支座零件在本次夹具设计为加工Ø80H9(+)mm 孔的大端端面 0
上4个孔螺栓孔的加工专用夹具。专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高。
利用本夹具主要用来钻、锪加工顶面的四孔。加工时除了要满足粗糙度要求
0. 087外，还应满足孔轴线对Ø80H9(+)mm 孔的平行度公差要求。为了保证技术要求， 0
最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
3.1 定位基准及定位元件的选择
0. 087
由零件图可知：根据顶面四孔的轴线与Ø80H9(+)mm 孔的尺寸要求，在对 0
0. 087
孔进行加工前，Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面已按其加工技术要求加工，因此， 00. 087Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面定位精基准（设计基准）来满足其面上四孔加工的 0
尺寸要求。
3.2 切削力及夹紧力的计算
由资料《机床夹具设计手册》可得： 切削力公式：F f =412D 1. 2f
0. 75
K P
式中 D =13mm ，f =0. 3mm /r
查表手册得：
K p =(
HB 190
)
0. 6
=0. 95
即：F f =1980. 69(N )
实际所需夹紧力：《机床夹具设计手册》得：W K =F f ⨯K 安全系数K 可按下式计算：
K =K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6
式中：K 0~K 6为各种因素的安全系数，见参考文献《机床夹具设计手册》可得：
K =1. 2⨯1. 2⨯1. 0⨯1. 2⨯1. 3⨯1. 0⨯1. 0=2. 25
所以W K =K ⋅F f =1980. 69⨯2. 25=4456. 55(N )
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。
取K =2. 25
，μ1=0. 16，μ2=0. 2
螺旋夹紧时产生的夹紧力：
W 0=
QL
'tg ϕ1+γz tg (α+ϕ2)
=5830(N )
式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：
γ'=9. 33，r z =5. 675，ϕ1=90，ϕ2=950'，α=1 36'
其中：L =140(mm )
Q =80(N
由《机床夹具设计手册》得：原动力计算公式：W K =F f ⨯K 由上述计算易得：W 0>>W K 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。
3.3 定位误差分析与计算
0. 087
该夹具以Ø80H9(+) 孔及其大端端面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面 0
间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
孔与面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由《互换性与技术测量》可知：
取m （中等级）即 ：尺寸偏差为15±0. 2、107±0. 3 由《机床夹具设计手册》可得：
(1) 定位误差：定位尺寸公差∆=0. 2mm ，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故∆D . W =0. 2mm
(2) 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即：∆(3) 磨损造成的加工误差：∆
j ∙M
j ∙j
=0
通常不超过0. 005mm
(4) 夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差
的五分之一取。即∆D ∙A =0. 06mm
误差总和：∆j +∆w =0. 265mm
从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
3.4 夹具设计及操作的简要说明
0. 087
本夹具用于在钻床上加工Ø80H9(+)mm 孔的大端端面的螺栓孔。工件以 0
0. 087
Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面为定位基准，在定位销（心轴）和压紧元件以及防 0
转销上实现完全定位。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。如前所述, 在设计夹具时, 应该注意提高劳动率。为此, 在螺母夹紧时采用开口垫圈, 以便装卸。本夹具总体的感觉还比较紧凑。
心得体会
通过这次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。
1. 本次设计是对所学知识的一次综合运用，充分的运用了大学所学的知识，也是对大学所学课程的一个升华过程。
2. 掌握了一般的设计思路和设计的切入点，对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识，培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力，同时提升了运用知识和实际动手的能力。
3. 进一步规范了制图要求，学会运用标准、规范、手册和查阅相关资料的本领。
由于本人水平有限，加之时间短，经验少。文中定有许多不妥甚至错误之处，请老师给予指正和教导，本人表示深深的谢意。同时也要感谢王老师在本次毕业设计中的指导与帮助！
参考文献
[1] 周宏甫主编 .机械制造技术基础[M],北京：高等教育出版社，2007。
[2] 张龙勋主编 .机械制造工艺学课程设计指导书及习题[M], 北京：机械工业出版社，2007。
[3] 郑修本，冯冠大主编 .机械制造工艺学[M], 北京：机械工业出版社，1991。 [4] 许晓旸主编，专用机床设备设计[M]，重庆：重庆大学出版社，2003。 [5] 徐嘉元，曾家驹主编，机械制造工艺学[M]，北京：机械工业出版社，2007。 [6] 孟少龙主编，机械加工工艺手册第1卷[M]，北京：机械工业出版社，1991。 [7] 王凡主编，实用机械制造工艺设计手册[M]，北京：机械工业出版社，2008。 [8] 马贤智主编，机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。 [9] 余光国，马俊，张兴发主编，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。 [10] 李庆寿主编，机械制造工艺装备设计适用手册[M]，银州：宁夏人民出版社，1991。 [11] 吴拓主编，机械制造工艺与机床夹具[M], 北京：机械工业出版社，2006。 [12] 王光斗主编，王春福主编，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2000。
《机械制造技术》课程设计说明书
附 录
附录一：左支座零件—毛坯合图 1张 附录二：左支座零件图 1张 附录三：左支座零件专用夹具装配图 1张 附录四：机械加工工艺规程卡片 1套
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《机械制造技术》课程设计作业
班 级： 机计091
姓 名： 刘 盼
学 号： 090115133
日 期： 2011-12-21
河南机电高等专科学校
《机械制造技术》课程设计任务书
题 目：左支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
内 容：（1）毛坯图
（2）机械加工工艺规程卡片
（3）夹具装配总图
（4）夹具零件图
（5）夹具体图
（6）课程设计说明书
原始资料：零件图样 生产纲领 每日班次
生产条件
2011 年 12 月
《机械制造技术》课程设计说明书
设计题目：左支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
设 计 者： 刘盼
指导教师： 曹秋霞
河南机电高等专科学校
摘 要
在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
目 录
摘 要
绪 论 . .........................................................................1
第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定 ...................................2
1.1 车床左支座的作用和工艺分析 ...............................................2
1.1.1 零件的作用 ...........................................................2
1.1.2 零件的工艺分析 .......................................................2
1.2 零件毛坯的确定 ...........................................................3
1.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理 ...........................................3
1.2.2 毛坯结构的确定 .......................................................3
第2章 车床左支座的加工工艺设计 ............................................5
2.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题 ...........................................5
2.1.1 加工方法选择的原则 ...................................................5
2.1.2 加工阶段的划分 .......................................................5
2.1.3 加工顺序的安排 .......................................................6
2.1.4 工序的合理组合 .......................................................7
2.2 基准的选择 ...............................................................7
2.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则 .........................................7
2.2.2 选择本题零件的基准 ...................................................8
2.3 机床左支座的工艺路线分析与制定 ...........................................9
2.3.1 工序顺序的安排的原则 .................................................9
2.3.2 工艺路线分析及制定 ...................................................9
2.4 机械加工余量 ............................................................11
2.4.1 影响加工余量的因素 ..................................................12
2.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定 ............................12
2.5 确定切削用量及基本工时 ..................................................14
2.5.1 工序一 粗铣Ø80H9( 0 0. 087)mm 孔大端端面 .................................14
2.5.2 工序二 粗镗Ø80H9内孔 ...............................................17
2.5.3 工序三 精铣Ø80H9大端端面 ...........................................18
2.5.4 工序四 精镗Ø80H9内孔 ...............................................19
第3章 专用夹具设计 . ........................................................21
3.1 定位基准及定位元件的选择 ................................................21
3.2 切削力及夹紧力的计算 ....................................................21
3.3 定位误差分析与计算 ......................................................22
3.4 夹具设计及操作的简要说明 ................................................23 心得体会 .................................................................... 24 参考文献 .....................................................................25 附 录 . ........................................................................26
绪 论
一、设计目的
课程设计是高等院校学生在学完了大学所有科目，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产实际问题的能力，使学生进一步巩固大学期间所学的有关理论知识，掌握设计方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。
另外，这次课程设计也是大学期间一项实践性教学环节。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：
1. 熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。
2. 通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面) 的能力。
3. 能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。
4. 在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。
二、设计任务
1. 完成左支座零件—毛坯合图及左支座零件图。
2. 完成左支座零件工艺规程设计
3. 完成左支座零件加工工艺卡
4. 机床专用夹具装备总图
5. 撰写设计说明书
第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，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。
在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。
1.1 车床左支座的作用和工艺分析
1.1.1 零件的作用
题目所给的是机床上用的的一个支座. 该零件的主要作用是利用横、纵两个方
0向上的5+mm 的槽. 使尺寸为80mm 的耳孔部有一定的弹性, 并利用耳部的Ø21mm的-2
0. 021孔穿过M20mm 的螺栓一端与Ø25H7(+) 配合的杆件通过旋紧其上的螺母夹紧, 使 0
0. 087装在Ø80H9(+)mm 的心轴定位并夹紧。 0
1.1.2 零件的工艺分析
左支座共有两组加工表面, 它们互相之间有一定的位置要求, 现在分别叙述如下:
0. 087一、以Ø80H9(+) 内孔为中心的加工表面：这一组加工表面包 0
0. 087括:Ø80H9(+)mm 孔的大端面以及大端的内圆倒角，四个Ø13mm的底座通孔和四 0
个Ø20的沉头螺栓孔, 以及两个Ø10的锥销孔, 螺纹M8-H7的底孔以及尺寸为
0. 0870. 0875(0)mm 的纵槽，主要加工表面为Ø80H9(+)mm ，其中Ø80H9(+)mm 的大端端 0 0-2
0. 087面对Ø80H9(+)mm 孔的轴心线有垂直度要求为:0.03mm。 0
+0. 25二、以Ø25H7(0)mm 的孔加工中心的表面：这一组加工表面包括Ø21mm的通
孔和Ø38的沉头螺栓孔以及Ø43的沉头孔, 螺纹M10-7H 的底孔以及尺寸为5(0)mm -2
+0. 25的横槽，主要加工表面为Ø25H7(0)mm 。
由上述分析可知，对于以上两组加工表面, 可以先加工其中一组，然后再借助于专用夹具加工另一组加工表面，并且保证其位置精度。
1.2 零件毛坯的确定
1.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理
一、左支座零件材料为:HT200在机床工作过程中起支撑作用, 所受的动载荷和交变载荷较小. 由于零件的生产类型是中批量生产, 而且零件的轮廓尺寸不大, 故可以采取金属模机械砂型铸造成型，这样有助于提高生产率, 保证加工质量.
灰铸体一般的工作条件：
1. 承受中等载荷的零件。
2. 磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa 。
二、毛坯的热处理
灰铸铁（HT200）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。
1.2.2 毛坯结构的确定
根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的年生产纲领500件/年。
由参考文献可知，其生产类型为中批生产。毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造成型。又由于支座零件Ø80孔需铸出，故还应安放型芯，此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。
由参考文献可知，该种铸件的尺寸公差等级CT 为8～10级，加工余量等级MA 为G 级，故选取尺寸公差等级CT 为10级，加工余量等级MA 为G 级。
铸件的分型面选择通过从基准孔轴线，且与侧面平行的面。浇冒口位置分别位于Ø80孔的上顶面。
由参考文献用查表法确定参考面的总余量如表1-1所示。
由参考文献可知铸件主要尺寸的公差，如表
1-2所示。
第2章 车床左支座的加工工艺设计
2.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题
2.1.1 加工方法选择的原则
（1） 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。
（2） 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。
（3） 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
（4） 加工方法要与生产类型相适应。
（5） 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。
2.1.2 加工阶段的划分
为保证零件加工质量和合理地使用设备、人力，机械加工工艺过程一般可分为一下几个阶段：
1. 粗加工阶段
主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽可能接近成品。因此，此阶段应采取措施尽可能提高生产率。
2. 半精加工阶段
完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备。
3. 精加工阶段
保证各主要表面达到图样的全部技术要求，此阶段的主要目标是保证加工质量。
4. 光整加工阶段
对质量要求很高的表面，应安排光整加工，以进一步提高尺寸精度和减少表面粗糙度。但一般不能用以纠正形状误差和位置误差。
通过划分加工阶段：（1）可以逐步消除粗加工因余量大、切削力大等因素造成的加工误差，保证加工质量。（2）可以合理使用机床设备。（3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好。（4）可以及时发现毛坯缺陷，及时修补或
决定报废，以免因继续盲目加工而造成工时浪费。 2.1.3 加工顺序的安排
零件的加工顺序包括切削加工顺序、热处理先后顺序及辅助工序。在拟定工艺路线时，工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。
一、机械加工顺序的安排原则 1. 基面先行 2. 先主后次 3. 先粗后精 4. 先面后孔
有些表面的最后精加工安排在部装或总装工程中进行，以保证较高的配合精度。
二、热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的位置安排，主要取决于零件材料及热处理的目的。 预热处理的目的是改善材料的切削工艺性能、消除残余应力和为最终热处理作好组织准备。正火和退火常安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的残余应力：调质一般安排在粗加工和半精加工之间进行，为最终热处理作好组织准备：时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中生产的内应力。
最终热处理的目的是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性及防腐美观等。淬火及渗碳淬火、氰化、氮化等安排在精加工磨削之前进行；由于调质后零件的综合机械性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理，其工序位置安排在精加工之前进行；表面装饰性镀层、发蓝处理，安排在机械加工完毕后进行。
三、辅助工序的安排
辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、到棱边、涂防锈油及平衡等。其中检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的主要措施。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往外车间之前、粗加工结束之后，精加工之前、零件全部加工结束之后，一般均安排检验工序。
2.1.4 工序的合理组合
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：
1. 工序分散原则
工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
2. 工序集中原则
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
一般情况下，单件小批生产中，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。中批及大批大量生产中，多采用工序工序分散的加工原则，生产中可以采用结构简单的专用机床和通用夹具，组织流水线生产。
2.2 基准的选择
2.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则
一、粗基准的选择
粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。一般按下列原则选择：
1. 为保证不加工面与加工面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的表面作为粗基准。
2. 合理分配个加工面的余量。 3. 粗基准应避免重复使用。
4. 选作粗基准的表面应平整，没有注口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。
二、精基准的选择 1. 基准重合原则
应当尽量使定位基准与设计基准相重合，以避免因基准不重合而引起定位误差。
2. 基准统一原则
在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个(或一组) 定位基准来定位，称为基准统一原则。
3. 自为基准原则
当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，应选择加工表面作为基准，称为自为基准原则。
4. 互为基准原则
对于相互位置精度要求很高的表面，可以采用基准反复加工的方法，这称为互为基准原则。
5. 便于装夹原则
所选精基准应能保证工件定位准确、稳定，夹紧方便可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。
三、辅助基准的选择
选择辅助基准时应尽可能使工件安装定位方便，便于实现基准统一，便于加工。
2.2.2 选择本题零件的基准
一、粗基准的选择原则
按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面的时候, 应该选取这些不加工的表面为粗基准; 若零件有若干个不加工表面时，则应以其加工表面相互位置要求较高的表面作为粗基准。现取R55的外圆柱表面作为定位基准，消除X,Y 的转
0. 087
动和X,Y 的移动四个自由度, 再用Ø80H9( )mm 的小端端面可以消除Z 周的移动。 0
二、精基准的选择原则
精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算。Ø80孔和A 面既是装配基准，又是设计基准，用它们做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各面和孔的加工也能用它定
位，这样使工艺规程路线遵循了“基准统一”的原则。此外，A 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
由于生产类型为中批生产，故应该采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外还应降低生产成本。
2.3 机床左支座的工艺路线分析与制定
2.3.1 工序顺序的安排的原则
1. 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准。
2. 按“先基准后其他”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。
5. 对于与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。
2.3.2 工艺路线分析及制定 一、工艺路线方案一
0. 087
工序一：粗镗、精镗孔Ø80H9(+)mm 孔的内圆 00. 087工序二：粗铣、精铣Ø80H9(+)mm 的大端端面 00. 087工序三：镗Ø80H9(+)mm 大端处的2×45°倒角。 0
工序四：钻4-Ø13mm的通孔，锪Ø20mm的沉头螺栓孔。
工序五：钻2-Ø10mm的锥销底孔，粗铰、精铰2-Ø10mm的锥销孔。 工序六：铣削尺寸为5mm 的纵槽。
+0. 25工序七：钻削通孔Ø20mm，扩、铰孔Ø25H7(0)mm, 锪沉头螺栓孔Ø38mm和
Ø43mm。
工序九：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。 工序十：铣削尺寸为5mm 的横槽。 工序十一：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十二：终检。
二、工艺路线方案二
0. 087
工序一：粗铣、精铣削Ø80H9(+)mm 孔的大端端面。 0
0. 087工序二：粗镗、精镗Ø80H9(+)mm 内孔，以及倒2×45°的倒角。 0
工序三：钻削底板上的4-Ø13mm的通孔，锪4-Ø20mm的沉头螺栓孔。 工序四：钻削锥销孔2-Ø10mm底孔，铰削锥销孔Ø10mm。
+0. 25工序五：钻削Ø21mm的通孔，扩、铰孔Ø25H7(0)mm ，锪沉头螺栓孔Ø38mm
和Ø43mm。
工序六：铣削尺寸为5mm 的纵槽。
工序七：钻削M10-H7和M8-H7的螺纹底孔。 工序八：铣削尺寸为5mm 的横槽。 工序九：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十：终检。 三、工艺方案分析
工艺方案路线一：本路线是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面来加工孔。这样减少了工件因为多次装夹而带来的误差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因铸造原因引起的圆柱R55mm 的底端不平整，则容易引起
0. 0870. 087
Ø80H9(+)mm 的孔在加工过程中引偏。使Ø80H9(+)mm 的内孔与R55的圆柱的 0 0
同心度受到影响，造成圆筒的局部强度不够而引起废品。工艺路线方案二则是先
0. 087加工平面再加工孔。本工艺路线可以减小Ø80H9(+)mm 的孔与底座垂直度误差， 00. 087以及Ø80H9(+)mm 与R55圆柱的同心度，使圆筒的壁厚均匀外，还可以避免工 0
艺路线一所留下的部分缺陷（即：工艺路线一中的工序六加工后再加工下面的工序的话，会由于工序六降低了工件的刚度，使后面的加工不能保证加工质量和加工要求）。
四、工艺方案的确定
由上述分析，工艺路线二优于工艺路线一，可以选择工艺路线二进行加工，在工艺路线二中也存在问题，粗加工和精加工放在一起也不能保证加工质量和加工要求，所以我们得出如下的工艺路线：
0. 087
工序一：粗铣Ø80H9(+)mm 孔的大端端面，以R55外圆为粗基准，选用X52K 0
立式升降铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序二：粗镗Ø80H9(+)mm 内孔，以孔Ø80H9(+)mm 孔的轴心线为基准， 0 0
选用X620卧式升降铣床和专用夹具。
0. 0870. 087
工序三：精铣Ø80H9(+)mm 孔的大端面，以Ø80H9(+)mm 内圆为基准， 0 0
选用X52K 立式升降台铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序四：精镗Ø80H9(+)mm 内孔，以及Ø80H9(+)mm 大端处的倒角2× 0 0
0. 087
45°，以Ø80H9(+)mm 孔的小端端面为基准。选用T611卧式镗床和专用夹具。 0
0. 087
工序五：钻削4-Ø13mm的通孔，锪沉头螺栓孔4-Ø20mm。以Ø80H9(+)mm 内 0
圆为基准。选用Z5150立式钻床和夹具。
+0. 25工序六：钻削Ø21mm的通孔，扩、铰孔Ø25H7(0)mm ，锪铰Ø36mm的沉头螺
0. 087
栓孔。以Ø80H9(+)mm 孔大端端面为基准，选用Z3080卧式钻床和专用夹具。 0
0. 087
工序七：锪削沉头螺栓孔Ø43mm。以孔Ø80H9(+)mm 的大端端面为基准。选 0
用Z5150立式钻床和专用夹具。
0. 087工序八：钻削M8-H7的螺纹底孔，以Ø80H9(+)mm 内圆为基准。选用Z5150 0
立式钻床和专用夹具。
0. 087工序九：铣削尺寸为5mm 的纵槽。以Ø80H9(+)mm 内圆为基准，选用X62K 0
卧式铣床和专用夹具。
0. 087工序十：钻削M10-H7的螺纹底孔。以Ø80H9(+)mm 大端端面为基准。选用 0
Z5150立式钻床和专用夹具。
0. 087工序十一：铣削尺寸为5mm 的横槽，以Ø80H9(+)mm 大端端面为基准。选 0
用X62K 卧式铣床和专用夹具。
0. 0870. 087工序十二：珩磨Ø80H9(+)mm 的内圆，以孔Ø80H9(+)mm 的大端端面为 0 0
基准。
工序十三：攻螺纹M10-H7和M8-H7。 工序十四：终检。
2.4 机械加工余量
工艺路线确定以后，就需要安排各个工序的具体加工内容，其中最主要的一项任务就是要确定各个工序的工序尺寸及上下偏差。工序尺寸的确定与工序的加工余量有关。加工余量是指加工过程中从加工表面切去材料层厚度。余量有由工序余量和加工总余量之分。工序余量是同一被加工表面相邻两工序尺寸之差；加工总余量是某一表面毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。
2.4.1 影响加工余量的因素
确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，越小越好。在确定时应该考虑一下因素：
1. 上道工序产生的表面粗糙度和表面缺陷层深度。 2. 上道工序的尺寸公差。
3. 上道工序留下的空间位置误差。 4. 本工序的装夹误差。
2.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定
左支座零件的材料是HT200，抗拉强度为195Mpa-200Mpa ，零件的毛坯质量为6.5kg 。零件的生产类型是中批生产；参考《机械加工工艺简明手册》毛坯的制造方法及其工艺特点，选择左支座零件的毛坯制造类型选择为金属模机械砂型铸造成型。
由上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
0. 087
一、1. Ø80H9(+)mm 大端其加工尺寸为140mm ×140mm 的平面。保证高度尺 0
寸100mm 。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2µm，需要精加工。根据《机械加工工艺简明手册》成批生产铸件机械加工余量等级，可得：金属模机械砂型铸造成型的灰铸铁加工余量等级可取8～10级我们取9级，加工余量MA 取G 级，铸件尺寸公差可得1.8mm 的铸造尺寸公差，可得2.5mm 的加工余量。
0. 087二、 2.Ø80H9(+)mm 孔内表面，其加工长度为100mm ，表面粗糙度值Ra=1.6µm. 0
需要精铰和珩磨。查《机械加工工艺简明手册》铸件尺寸公差可得1.6mm 的铸造尺寸公差，可得2.5mm 的加工余量。
0. 087三、Ø80H9(+)mm 孔大端端面4个螺栓孔。只需要钻底孔和锪沉头孔即可。 0
则加工余量为：
钻削Ø13mm的通孔 双边加工余量2Z ＝13mm 锪沉头孔Ø20mm 双边加工余量2Z ＝7mm
+0. 25四、内表面Ø21mm、Ø25H7(0)mm 、Ø38mm和Ø43mm的加工余量，这些内表面
中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分别为：
1. 钻削Ø21mm的通孔 双边加工余量2Z ＝21mm
+0. 25
2.Ø25H7(0)mm 内表面
（1） Ø21mm扩孔到Ø24.7mm 双边加工余量2Z ＝3.7mm （2） Ø24.7mm铰孔到Ø24.9mm 双边加工余量2Z ＝0.2mm
+0. 25（3） Ø24.9mm珩磨到Ø25H7(0)mm 双边加工余量2Z ＝0.1mm
3.Ø38mm的沉头孔，可以一次性锪成型。 则双边加工余量2Z ＝17mm
4.Ø43mm的沉头孔，也可以一次性加工出来。 则双边加工余量2Z ＝22mm
五、尺寸为5mm 的横、纵两条槽，每一条槽都可以一次性铣削成型，则双边加工余量2Z ＝5mm 。
六、M10-H7和M8-H72个螺纹孔，机加工车间只需要加工螺纹的底孔，攻螺纹的工作可以放在钳工室。则：
1.M10-H7的底孔加工的直径为Ø8.5mm 双边加工余量2Z ＝8.5mm 2.M8-H7的底孔加工的直径为Ø6.8mm 双边加工余量2Z ＝6.8mm
0. 087七、内孔Ø80H9(+)mm 的加工余量计算： 0
0. 0871. 内孔Ø80H9(+)mm 为9级加工精度，铸件的毛坯重量约为6.5Kg 。《机械 0
加工工艺简明手册》铸件机械加工余量可以得到内圆的单边加工余量为Z ＝2.5mm 。机械加工工艺简明手册》铸件公差，可得：IT ＝1.6mm 。
2. 珩磨加工余量：查《机械加工工艺手册》珩磨的加工余量，可得：珩磨的单边加工余量Z ＝0.05mm 。
3. 精镗加工余量：查《机械加工工艺手册》扩孔、镗孔、铰孔的加工余量Z ＝1.5mm ～2.0mm 。查《机械加工工艺手册》卧式镗床的加工公差，可得：IT ＝±0.02mm ～±0.05mm 。这里取±0.02mm 。
4. 粗镗加工余量：除珩磨的加工余量和精镗的加工余量剩下的余量都给粗镗。查《机械加工工艺手册》卧式镗床的加工公差，可得IT ＝±0.1mm ～±0.3mm ，我们这里取±0.1mm 。
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此规定都有加工公差，所以规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上的加工余量有最大及最小之分。
由于本次设计规定的零件为中批生产，应该采用调整法加工。因此在计算最大、最小加工余量时应该按照调整法加工方式予确定。
由此可知：
毛坯的名义尺寸：80-2.5×2＝75mm 毛坯的最大尺寸：75-0.8＝74.2mm 毛坯的最小尺寸：75＋0.8＝75.8mm 粗镗后最小尺寸：80-1.5×2＝77mm 粗镗后最大尺寸：77+0.1＝77.1mm 精镗后最小尺寸：80-0.05×2＝79.9mm 精镗后最大尺寸：79.9＋0.02＝79.92mm
0. 087
珩磨后尺寸与零件图纸尺寸相同，即：Ø80H9(+)mm 0
最后将上述的计算的工序间尺寸及公差整理成下表2-1：
表2-1 Ø80H9( 0
+0. 087
)mm 孔的加工余量计算（单位：mm ）
2.5 确定切削用量及基本工时
0. 087
2.5.1 工序一 粗铣Ø80H9(+)mm 孔大端端面 0
本工序采用计算法确定切削用时
1、数据的确定 加工材料：HT200。
0. 087
加工要求：粗铣孔Ø80H9(+)mm 的大端端面。 0
机床和夹具：X52K 立式升降台铣床专用夹具，用R55mm 的外圆柱面为基准。 刀具： 材料为YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,β＝10°，γα
n
1
＝15°，
＝12°。查《机械加工工艺手册》常用铣刀参考几何角度和镶齿套式面铣刀，
可得以上的参数。并查出铣刀的刀具耐用度为T ＝10800s 。
2、计算切削用量
确定Ø80H9大端端面最大加工余量，已知毛坯长度方向的加工余量Z ＝2.5±0.9mm ，考虑3°的拔模斜度，则毛坯长度方向的加工余量Z ＝7.1mm 。但是实际上此平面还要进行精铣所以不用全部加工，留1.5mm 的加工余量给后面的精加工。因此实际大端端面的加工余量可以按照Z=5.6mm计算。可以分两次加工则每次加工的加工余量Z ＝2.8mm 。铣削的宽度为140mm ，则可以分两次加工，Ø80H9孔的小端端面在铸造时也由留了3°的拔模斜度，所以也留了加工余量Z ＝3mm 。长度方向的加工按照IT ＝12级计算，则取0.4mm 的加工偏差。
确定进给量f ：查《机械加工工艺手册》端铣刀（面铣刀）的进给量，由刀具材料为YG6和铣床功率为7.5KW ，可取：f=0.14～0.24mm/z，这里取0.2mm/z
3、计算切削速度
查《机械加工工艺手册》各种铣削速度及功率的计算公式： v ＝
245⨯d 0
T
0. 32
0. 2
K v
0. 2
a p
0. 15
a f
0. 35
a e
60
0. 68
其中：K v ＝K mv K tv K sv K aev K yv K krv K v K ov ，查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力和切削功率修正系数，可得：K mv ＝1.0，K tv ＝1.0，K sv ＝1.0，K aev ＝1.05，K yv ＝1.0，K krv ＝0.86，K v ＝1.0，K ov ＝0.8，则：K v ＝K mv K tv K sv K aev K yv K krv K v K ov ＝1.0×1.0×1.0×1.05×1.0×0.86×1.0×0.8＝0.7224。则切削速度为：
v ＝
245⨯d 0
T
0. 32
0. 2
0. 2
K v
0. 2
a p
0. 15
a f
0. 35
a e
60
0. 68
＝
245⨯16010800
0. 32
⨯0. 7224
0. 35
2. 8
0. 15
0. 270
0. 2
60
0. 68
＝0.994m/s
＝59.64m/min 4、计算主轴转速
n ＝
1000⨯v
πD
＝V ＝
1000⨯59. 64
π160
＝118.65r/min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与118.65r/min相近的转速有118r/min和150r/min，取118r/min，若取150r/min则速度太大。
则实际切削速度： v 实＝
118⨯π⨯160
1000
＝59.31m/min
5、计算切削工时
查《机械加工工艺手册》铣削机动时间的计算，可得： t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
＝
l +l 1+l 2a f ⨯z ⨯n
⨯i
其中当
a e D
≤0.6时，l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3），这里
a e D
＝0.4375，
则：l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3）＝82mm ，l 2＝2～5mm 取4mm, l ＝140mm 。 f ＝0.2×16×118＝377.6 mm／min 查《机械加工工艺手 册》铣床(立式、卧式、万能) 工作台进给量，可取375mm ／min 。
t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
＝
140+82+4
375
⨯4＝2.411min
6、计算机床切削力
查《机械加工工艺手册》圆周分力 的计算公式，可得：
F z ＝9. 81⨯54. 5⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯d 0k Fz
-1
查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数，可得k Fz ＝1.0，则：
F z ＝9. 81⨯54. 5⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯d 0k Fz
＝9. 81⨯54. 5⨯2. 80. 90. 20. 74701. 0⨯16⨯160-1⨯1. 0 ＝2873.2N
7、机床机加工的验证 （1） 验证机床切削功率
查《机械加工工艺手册》各种铣削切削速度及功率计算公式，可得：
P m ＝167. 9⨯10
-5
⨯a p
0. 9
a f
0. 74
a e
1. 0
⨯z ⨯n ⨯k Pm
其中：K Pm ＝K mPm K aePm K k rPm K roPm K vPm ，查《机械加工工艺手册》工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数和其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得：K mPm ＝1.0，K aePm ＝0.8，K k rPm ＝1.14，K roPm ＝0.79，K vPm ＝1.0，则：
K Pm ＝K mPm K aePm K k rPm K roPm K vPm K krv ＝1.0×0.8×1.14×0.79×1.0＝0.72048，则机床切削功率为：
P m ＝167. 9⨯10-5⨯2. 80. 9⨯0. 20. 74701. 0⨯16⨯118⨯0. 72048÷60＝2.05KW
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）参数，可得X52K 铣床的电机总功率为9.125KW ，主电机总功率为7.5KW ，所以机床的功率足够可以正常加工。
（2） 验证机床进给系统强度
已知主切削力F z ＝2873.2N 。查《机械加工工艺手册》各种铣刀水平分力、垂直分力、轴向力与圆周分力的比值，可得：a e ＝（0.4～0.8）mm ，a f ＝（0.1～0.2）mm/z，不对称铣刀铣削顺铣，水平分力F L /F Z ＝（0.15～0.3），F V /F Z ＝（0.9～1.0），F X /F Z ＝（0.5～0.55）。则取：F L ＝0.2F Z ＝0.2×2873.2＝574.64N ，
F v ＝0.9F Z ＝0.9×2873.2＝2585.88N ， F x ＝0.5F Z ＝0.5×2873.2＝1436.6N 。
查取机床工作台的摩擦系数μ＝0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作力F
F ＝F L +μ（F Z +F X +F v ）＝574.64+0.1×（2873.2+2585.88+1436.6） ＝574.64＋689.568＝1264.208N
而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为1436.6N ，故机床进给系统可以正常工作。
2.5.2 工序二 粗镗Ø80H9内孔
选用T611卧式镗床核专用夹具。
刀具：材料为W18Cr4V ，B ＝16mm ，H ＝16mm ，L ＝200mm ，l ＝80mm ，d ＝16mm ，K r ＝60°。参考《机械加工工艺手册》镗刀可以得刀以上数据。
确定Ø80H9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量为Z ＝2.5mm ±0.8mm ，考虑3°的拔模斜度，则厚度方向上的最大加工余量是Z ＝8.54mm ，由于
后面要精镗核珩磨则加工余量不必全部加工，留给后面的精镗的加工余量Z ＝1.5mm ，珩磨的加工余量留Z ＝0.05mm 。则加工余量可以按照Z ＝6.94mm ，加工时分两次加工，每次加工的镗削余量为Z ＝3.5mm 。查《机械加工工艺手册》镗刀时的进给量及切削速度，可得进给量f ＝0.35～0.7mm/r，切削速度v ＝0.2～0.4m/s。参考《机械加工工艺手册》卧式镗床主轴进给量，取进给量f ＝0.4mm/r，切削速度v ＝0.3m/s＝18m/min。
则主轴的转速n n ＝
1000⨯v
1000⨯18
πD
＝
π75
＝71.4r/min
查《机械加工工艺手册》卧式镗床的主轴转速，可得与76.4r/min相近的转速有80r/min和64r/min，取80r/min，若取64r/min则速度损失太大。
则实际切削速度: v 实＝
80⨯π⨯751000
＝18.85m/min
计算镗削加工工时： t j ＝
L f n ⨯i ＝
l +l 1+l 2+l 3
f n
⨯i
其中：l 1＝t j ＝
a p tan k r
+(2~3) ；l 2=3~5mm ；l 3=0
。则镗削时间为：
100+5+50. 37⨯80
⨯2＝
11029. 6
⨯2＝7.432min
2.5.3 工序三 精铣Ø80H9大端端面
机床和夹具：X52K 立式升降台铣床专用夹具（类式于长三抓卡盘），以Ø80H9的内孔面为基准。
刀具：材料为YG6，D=160mm，L=45mm，d=50mm，Z=16，β＝10°，γα
n
1
＝15°，
＝12°。查《机械加工工艺手册》常用铣刀参考几何角度和镶齿套式面铣刀。
可得以上的参数。并查出铣刀的刀具耐用度为T ＝10800s 。
铣削深度a p ＝1. 5mm ，铣削宽度为：140mm 可以分两次切削。
去定进给量f ：查《机械加工工艺手册》端铣刀（面铣刀）的进给量，有刀具的材料为YG6和铣床的功率为7.5KW ，可得：进给量分f ＝0.2～0.3mm/z，此处取0.2mm/z。
查《机械加工工艺手册》硬质合金端铣刀（面铣刀）铣削用量可得：v ＝2.47m/s＝148.2m/min。则主轴转速为：
n ＝
1000⨯v
1000⨯148. 2
πD
＝
π⨯160
＝295r/min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）主轴转速，与295r/min相近的转速有235r/min和300r/min。取300r/min，若取235r/min。则速度损失太大。
则实际切削速度为 v 实＝
300⨯π⨯160
1000
＝150.8m/min
实际进给量为：
f ＝16×300×0.2＝960mm ／min
查《机械加工工艺手册》铣床（立式、卧式、万能）工作台进给量，可取：f 实＝950mm/min。a f ＝
计算铣削工时：
查《机械加工工艺手册》铣削机动时间的计算，可得： t j ＝
l +l 1+l 2
f mz
⨯i
95016⨯300
＝0.198mm/z。
其中当
a e D
≤0.6时，l 1＝a e 〈D -a e 〉+（1～3），这里
a e D
＝0.4375。则l ＝
140mm ，l 1＝a e 〈D -a e 〉+〈1~3〉＝82mm ；l 2=2~5mm ；取5mm 。
则：t j ＝
2.5.4 工序四 精镗Ø80H9内孔
选用T611卧式镗床和专用夹具，以孔Ø80H9的大端端面为基准。 刀具：参考《机械加工工艺手册》镗刀，可以选择B=12mm,H=16mm,L=80,d=12mm,k r ＝45°。刀具材料为YG8。
确定进给量, 查《机械加工工艺手册》镗刀及切削速度，可得：进给量f ＝0.15～0.25mm ／r ，切削速度v ＝2.04m ／s 。参考《机械加工工艺手册》卧式镗床
l +l 1+l 2
f mz
⨯i ＝
140+82+4
950
⨯2＝0.476min
主轴进给量，取进给量f ＝0.19mm ／r 。
切削速度：
v ＝2.04m ／s ＝122.4m ／min 计算主轴转速： v ＝
1000v
πD
＝v 实＝
1000⨯122. 4
π⨯78. 4
＝497r/min
查《机械加工工艺手册》卧式镗床主轴转速，可得与497r/min相近的转速有400r/min和500r/min，取500r/min。若取400r/min则速度损失太大。
则实际切削速度： v 实＝
500⨯π⨯78. 4
1000
=123.2m/min
计算切削时间：
查《机械加工工艺手册》车削和镗削的机动时间计算，可得： t j ＝
L f n ⨯i ＝
l +l 1+l 2+l 3
f n
a p
⨯i
其中：l ＝100mm ；l 1＝间为：
t j ＝
100+3+50. 19⨯500
tan k r
+(2~3) ＝3mm ；l 2=3~5mm ；l 3=0
。则镗削时
⨯1＝1.14min
其余工步切削用量及基本工时计算从略
第3章 专用夹具设计
本次设计中为左支座设计一台专用夹具，以便在加工过程中提高工作效率、
0. 087
保证加工质量。左支座零件在本次夹具设计为加工Ø80H9(+)mm 孔的大端端面 0
上4个孔螺栓孔的加工专用夹具。专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高。
利用本夹具主要用来钻、锪加工顶面的四孔。加工时除了要满足粗糙度要求
0. 087外，还应满足孔轴线对Ø80H9(+)mm 孔的平行度公差要求。为了保证技术要求， 0
最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。
3.1 定位基准及定位元件的选择
0. 087
由零件图可知：根据顶面四孔的轴线与Ø80H9(+)mm 孔的尺寸要求，在对 0
0. 087
孔进行加工前，Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面已按其加工技术要求加工，因此， 00. 087Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面定位精基准（设计基准）来满足其面上四孔加工的 0
尺寸要求。
3.2 切削力及夹紧力的计算
由资料《机床夹具设计手册》可得： 切削力公式：F f =412D 1. 2f
0. 75
K P
式中 D =13mm ，f =0. 3mm /r
查表手册得：
K p =(
HB 190
)
0. 6
=0. 95
即：F f =1980. 69(N )
实际所需夹紧力：《机床夹具设计手册》得：W K =F f ⨯K 安全系数K 可按下式计算：
K =K 0K 1K 2K 3K 4K 5K 6
式中：K 0~K 6为各种因素的安全系数，见参考文献《机床夹具设计手册》可得：
K =1. 2⨯1. 2⨯1. 0⨯1. 2⨯1. 3⨯1. 0⨯1. 0=2. 25
所以W K =K ⋅F f =1980. 69⨯2. 25=4456. 55(N )
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。
取K =2. 25
，μ1=0. 16，μ2=0. 2
螺旋夹紧时产生的夹紧力：
W 0=
QL
'tg ϕ1+γz tg (α+ϕ2)
=5830(N )
式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：
γ'=9. 33，r z =5. 675，ϕ1=90，ϕ2=950'，α=1 36'
其中：L =140(mm )
Q =80(N
由《机床夹具设计手册》得：原动力计算公式：W K =F f ⨯K 由上述计算易得：W 0>>W K 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。
3.3 定位误差分析与计算
0. 087
该夹具以Ø80H9(+) 孔及其大端端面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面 0
间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
孔与面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由《互换性与技术测量》可知：
取m （中等级）即 ：尺寸偏差为15±0. 2、107±0. 3 由《机床夹具设计手册》可得：
(1) 定位误差：定位尺寸公差∆=0. 2mm ，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故∆D . W =0. 2mm
(2) 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即：∆(3) 磨损造成的加工误差：∆
j ∙M
j ∙j
=0
通常不超过0. 005mm
(4) 夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差
的五分之一取。即∆D ∙A =0. 06mm
误差总和：∆j +∆w =0. 265mm
从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
3.4 夹具设计及操作的简要说明
0. 087
本夹具用于在钻床上加工Ø80H9(+)mm 孔的大端端面的螺栓孔。工件以 0
0. 087
Ø80H9(+)mm 孔及其大端端面为定位基准，在定位销（心轴）和压紧元件以及防 0
转销上实现完全定位。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。如前所述, 在设计夹具时, 应该注意提高劳动率。为此, 在螺母夹紧时采用开口垫圈, 以便装卸。本夹具总体的感觉还比较紧凑。
心得体会
通过这次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。
1. 本次设计是对所学知识的一次综合运用，充分的运用了大学所学的知识，也是对大学所学课程的一个升华过程。
2. 掌握了一般的设计思路和设计的切入点，对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识，培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力，同时提升了运用知识和实际动手的能力。
3. 进一步规范了制图要求，学会运用标准、规范、手册和查阅相关资料的本领。
由于本人水平有限，加之时间短，经验少。文中定有许多不妥甚至错误之处，请老师给予指正和教导，本人表示深深的谢意。同时也要感谢王老师在本次毕业设计中的指导与帮助！
参考文献
[1] 周宏甫主编 .机械制造技术基础[M],北京：高等教育出版社，2007。
[2] 张龙勋主编 .机械制造工艺学课程设计指导书及习题[M], 北京：机械工业出版社，2007。
[3] 郑修本，冯冠大主编 .机械制造工艺学[M], 北京：机械工业出版社，1991。 [4] 许晓旸主编，专用机床设备设计[M]，重庆：重庆大学出版社，2003。 [5] 徐嘉元，曾家驹主编，机械制造工艺学[M]，北京：机械工业出版社，2007。 [6] 孟少龙主编，机械加工工艺手册第1卷[M]，北京：机械工业出版社，1991。 [7] 王凡主编，实用机械制造工艺设计手册[M]，北京：机械工业出版社，2008。 [8] 马贤智主编，机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。 [9] 余光国，马俊，张兴发主编，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。 [10] 李庆寿主编，机械制造工艺装备设计适用手册[M]，银州：宁夏人民出版社，1991。 [11] 吴拓主编，机械制造工艺与机床夹具[M], 北京：机械工业出版社，2006。 [12] 王光斗主编，王春福主编，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2000。
《机械制造技术》课程设计说明书
附 录
附录一：左支座零件—毛坯合图 1张 附录二：左支座零件图 1张 附录三：左支座零件专用夹具装配图 1张 附录四：机械加工工艺规程卡片 1套
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