机械制造工艺学课程设计左支座零件的机械加工工艺规程及第5工序螺栓孔专用机床夹具设计（全套图纸）

1、长沙学院changsha university课程设计设 计 题 目：左支座零件夹具设计 系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 肖炎 班 级：机械三班学号 同 组 者： 指导教师姓名：职称 教授 职称 副教授 最终评定成绩： 长沙学院教务处 二一一年二月制机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计 左支座 零件的机械加工工艺规程及 第 5 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图cad出图，手工图为2号)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，capp出图)（3） 指定工序夹具

2、装配图一张(2或3号图，cad出图可拼接)（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，10页，正文五号字，含插图)（6） 夹具3d装配效果图一张(3或4号图，可渲染)以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 机械三班 学生 指导教师 2012年 07 月 06 日摘 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

3、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。关键词：工艺规程；定位误差；夹紧；加工余量；夹紧力全套完整版设计，加153893706目 录摘 要1第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定11.1 车床左支座的作用和工艺分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工艺分析11.2 零件毛坯的确定21.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理21.2.2 毛坯结构的确定2第2章 车床左支座的加工工艺设计42.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题42.1.1 加工方法选择的原则42.1.2 加工阶段的划分42.1.3 加

4、工顺序的安排52.1.4 工序的合理组合62.2 基准的选择62.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则62.2.2 选择本题零件的基准72.3 机床左支座的工艺路线分析与制定82.3.1 工序顺序的安排的原则82.3.2 工艺路线82.4 机械加工余量92.4.1 影响加工余量的因素92.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定102.5 确定切削用量及基本工时122.5.1 工序一 粗铣80h9()mm孔大端端面122.5.2 工序二 粗镗80h9内孔152.5.3 工序三 精铣80h9大端端面162.5.4 工序四 精镗80h9内孔17第3章 专用夹具设计193.1 定位基准及定位

5、元件的选择193.2 切削力及夹紧力的计算193.3 定位误差分析与计算203.4 夹具设计及操作的简要说明21设计心得22参考文献23附 录24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，

6、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、纵两个方向上的5mm的槽.使尺寸为80mm的耳孔部有一定的弹性,并利用耳部的21mm的孔穿过m20mm的螺栓一端与25h7()配

7、合的杆件通过旋紧其上的螺母夹紧,使装在80h9()mm的心轴定位并夹紧。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,现分别叙述如下:一、以80h9()内孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括:80h9()mm孔的大端面以及大端的内圆倒角，四个13mm的底座通孔和四个20的沉头螺栓孔,以及两个10的锥销孔,螺纹m8-h7的底孔以及尺寸为5()mm的纵槽，主要加工表面为80h9()mm，其中80h9()mm的大端端面对80h9()mm孔的轴心线有垂直度要求为:0.03mm.二、以25h7()mm的孔加工中心的表面：这一组加工表面包括21mm的通孔和38的沉头螺栓

8、孔以及43的沉头孔,螺纹m10-7h的底孔以及尺寸为5()mm的横槽，主要加工表面为25h7()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

9、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80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810级

10、，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80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。表1-1 各加工表面总余量（mm）加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量说明a面140g4.0底面，单侧加工80孔80h5.0孔降1级大侧加工由参考文献可知铸件主要尺寸的公差，如表1-2所示。表1-2 毛坯主要尺寸及公差（mm）主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差cta面中心距尺寸1004.01043.280孔805.0751.6第2章 车床左支座的加工工艺设计2.1 工艺过程设计

11、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

12、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 加工顺序的安排此处已删除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

13、时候，应该进行尺寸换算。80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

14、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 工艺路线工序一：粗铣80h9()mm孔的大端端面，以r55外圆为粗基准，选用x52k立式升降铣床和专用夹具。工序二：粗镗80h9()mm内孔，以孔80h9()mm孔的轴心线为基准，选用x620卧式升降铣床和专用夹具。工序三：精铣80h9()mm孔的大端面，以80h9()mm内圆为基准，选用x52k立式升降台铣床和专用夹具。工序四：精镗80h9()mm内孔，以及80h9()mm大端处的倒角245，以80h9()mm孔的小端端面为基准。选用t611卧式镗床和专用夹具。工序五：钻削4-

15、13mm的通孔，锪沉头螺栓孔4-20mm。以80h9()mm内圆为基准。选用z5150立式钻床和夹具。工序六：钻削21mm的通孔，扩、铰孔25h7()mm，锪铰36mm的沉头螺栓孔。以80h9()mm孔大端端面为基准，选用z3080卧式钻床和专用夹具。工序七：锪削沉头螺栓孔43mm。以孔80h9()mm的大端端面为基准。选用z5150立式钻床和专用夹具。工序八：钻削m8-h7的螺纹底孔，以80h9()mm内圆为基准。选用z5150立式钻床和专用夹具。工序九：铣削尺寸为5mm的纵槽。以80h9()mm内圆为基准，选用x62k卧式铣床和专用夹具。工序十：钻削m10-h7的螺纹底孔。以80h9()m

16、m大端端面为基准。选用z5150立式钻床和专用夹具。此处已删除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：1.80h9()mm大端其加工尺寸为140mm140mm的平面。保证高度尺寸100mm。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值ra=3.2m，需要精加工。根据机械加工工艺简明手册成批

17、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810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。2.80h9()mm孔内表面，其加工长度为100mm，表面粗糙度值ra=1.6m.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。三、80h9()mm孔大端端面4个螺栓孔。只需要钻底孔和锪沉头孔即可。则加工余量为：钻削13mm的通孔 双边加工余量2z13mm锪沉头孔20mm 双边加工余量2z7mm四、内表面21mm、25h7()mm、38mm和43mm的

18、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21mm的通孔 双边加工余量2z21mm2.25h7()mm内表面（1） 21mm扩孔到24.7mm 双边加工余量2z3.7mm（2） 24.7mm铰孔到24.9mm 双边加工余量2z0.2mm（3） 24.9mm珩磨到25h7()mm 双边加工余量2z0.1mm3.38mm的沉头孔，可以一次性锪成型。则双边加工余量2z17mm4.43mm的沉头孔，也可以一次性加工出来。则双边加工余量2z22mm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2z5mm。六、m10-h7和m8-h72个螺纹孔

19、，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8.5mm 双边加工余量2z8.5mm2.m8-h7的底孔加工的直径为6.8mm 双边加工余量2z6.8mm七、内孔80h9()mm的加工余量计算：1.内孔80h9()mm为9级加工精度，铸件的毛坯重量约为6.5kg。机械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z2.5mm。机械加工工艺简明手册铸件公差，可得：it1.6mm。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z0.05mm。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

20、量z1.5mm2.0mm。查机械加工工艺手册卧式镗床的加工公差，可得：it0.02mm0.05mm。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it0.1mm0.3mm，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：80-2.5275mm毛坯的

21、最大尺寸：75-0.874.2mm毛坯的最小尺寸：750.875.8mm粗镗后最小尺寸：80-1.5277mm粗镗后最大尺寸：77+0.177.1mm精镗后最小尺寸：80-0.05279.9mm精镗后最大尺寸：79.90.0279.92mm珩磨后尺寸与零件图纸尺寸相同，即：80h9()mm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 80h9()mm孔的加工余量计算（单位：mm）工序加工尺寸公差铸件毛坯80h9()粗镗精镗珩磨加工前最大74.27779.8最小75.877.179.82加工后最大74.27779.880最小75.877.179.8280.087加工余量（单边余量

22、）2.5最大1.81.410.1435最小0.61.250.1加工公差（单边）1.620.220.0420.08722.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序一 粗铣80h9()mm孔大端端面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。加工要求：粗铣孔80h9()mm的大端端面。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=16,10，15，12。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t10800s。2.计算切削用量

23、确定80h9大端端面最大加工余量，已知毛坯长度方向的加工余量z2.50.9mm，考虑3的拔模斜度，则毛坯长度方向的加工余量z7.1mm。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z2.8mm。铣削的宽度为140mm，则可以分两次加工，80h9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z3mm。长度方向的加工按照it12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

24、，可取：f=0.140.24mm/z，这里取0.2mm/z3.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其中：kkkkkkkkk，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：k1.0，k1.0，k1.0，k1.05，k1.0，k0.86，k1.0，k0.8，则：kkkkkkkkk1.01.01.01.051.00.861.00.80.7224。则切削速度为：v0.994m/s59.64m/min4.计算主轴转速nv118.65r/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/m

25、in和150r/min，取118r/min，若取150r/min则速度太大。则实际切削速度：v59.31m/min5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其中当0.6时，+（13），这里0.4375，则：+（13）82mm，25mm取4mm,140mm。f0.216118377.6 mmmin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375mmmin。t2.411min6.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：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1.0，则：2873.2n7.机床机加工的

26、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：其中：kkkkkk，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：k1.0，k0.8，k1.14，k0.79，k1.0，则：kkkkkkk1.00.81.140.791.00.72048，则机床切削功率为：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2873.2n

27、。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（0.40.8）mm，a（0.10.2）mm/z，不对称铣刀铣削顺铣，水平分力/（0.150.3），/（0.91.0），/（0.50.55）。则取：f0.20.22873.2574.64n，f0.90.92873.22585.88n，f0.50.52873.21436.6n。查取机床工作台的摩擦系数0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作力fff+（f+）574.64+0.1（2873.2+2585.88+1436.6）574.64689.5681264.208n而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为143

28、6.6n，故机床进给系统可以正常工作。2.5.2 工序二 粗镗80h9内孔选用t611卧式镗床核专用夹具。刀具：材料为w18cr4v，b16mm，h16mm，l200mm，l80mm，d16mm，k60。参考机械加工工艺手册镗刀可以得刀以上数据。确定80h9的最大加工余量，已知毛坯厚度方向的加工余量为z2.5mm0.8mm，考虑3的拔模斜度，则厚度方向上的最大加工余量是z8.54mm，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z1.5mm，珩磨的加工余量留z0.05mm。则加工余量可以按照z6.94mm，加工时分两次加工，每次加工的镗削余量为z3.5mm。查机械加工工

29、艺手册镗刀时的进给量及切削速度，可得进给量f0.350.7mm/r，切削速度v0.20.4m/s。参考机械加工工艺手册卧式镗床主轴进给量，取进给量f0.4mm/r，切削速度v0.3m/s18m/min。则主轴的转速nn 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:v18.85m/min计算镗削加工工时：t其中：；mm；。则镗削时间为：t7.432min2.5.3 工序三 精铣80h9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

30、盘），以80h9的内孔面为基准。刀具：材料为yg6，d=160mm，l=45mm，d=50mm，z=16，10，15，12。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t10800s。铣削深度mm，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f0.20.3mm/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：v2.47m/s148.2m/min。则主轴转速为：n295r/min查机械加工工艺手册铣床

31、（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v150.8m/min实际进给量为：f163000.2960mmmin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：f950mm/min。0.198mm/z。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其中当0.6时，+（13），这里0.4375。则140mm，82mm；mm；取5mm。则：t0.476min2.5.4 工序四 精镗80h9内孔选用t611卧式镗床和专用夹具，以孔80h9的大端端

32、面为基准。刀具：参考机械加工工艺手册镗刀，可以选择此处已删除其中：100mm；3mm；mm；。则镗削时间为：t1.14min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、保证加工质量。左支座零件在本次夹具设计为加工80h9()mm孔的大端端面上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外，还应满足孔轴线对80h9()mm孔的平行度公差要求。为了保证技术要求，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由零件图可知：根据顶面四孔的轴线与80h9()mm孔的尺寸要求，在对孔进行加工前，80h9()mm孔及其大端端面已按其加工技术要求加工，因此，80h9()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：此