机械制造工艺学课程设计左支座机械加工工艺规程及第8工序的钻M87H螺纹底孔专用机床夹具（全套图纸）

1、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。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

2、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

3、 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 确定设计方案193.2 工序8 钻削m8-7h螺纹底孔计算22设计心得24参考文献25附 录26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。

4、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

5、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

6、()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

7、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

8、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，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

9、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 加工阶段的划分此处已删除量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复

10、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

11、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

12、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的转动和x,y的移动四个自由度,再用80h9()mm的小端端面可以消除z周的移动。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

13、计基准与工序基准不重合的时候，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

14、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 工艺路线此处已删除80h9()mm大端端面为基准。选用x62k卧式铣床和专用夹具。工序十二：珩磨80h9()mm的内圆，以孔80h9()mm的大端端面为基准。工序十三：攻螺纹m10-h7和m8-h7。工序十四：珩磨80h9()的内圆工序十五：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

15、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，

16、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

17、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

18、珩磨到25h7()mm 双边加工余量2z0.1mm此处已删除公差，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

19、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）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

20、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

21、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，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

22、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：kkkkkkkkk1.01.01.01.051.00.861.00.8此处已删除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：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

23、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。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

24、.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1436.6n，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，

25、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

26、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此处已删除则实际切削速度为v150.8m/min实际进给

27、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,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f0.150.

28、25mmr，切削速度v2.04ms。参考机械加工工艺手册卧式镗床主轴进给量，取进给量f0.19mmr。切削速度：v2.04ms122.4mmin计算主轴转速：vv497r/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=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的夹具是第八道工序钻m8-7

29、h螺纹底孔夹具，适用于z5150型立式钻床3.1 确定设计方案方案一： 附图1夹具设计方案一 在80左支座中心孔用长定位心轴定位，限制4个自由度，两端用螺母将两块平行板与左支座夹紧，另利用先前工序加工好的m10销孔用可换定位销定位限制转动。 本道工序可以实现定位夹紧，但是夹具体基准面加工量大，且装夹不是很方便，因此不予采用。方案二： 附图2 夹具设计方案二 本方案是用一根短定位心轴与左支座中心孔80配合定位，限制两个自由度，再左支座大断面与夹具体上两凸台基准面配合定位，小端面用开口垫片和螺母拧紧，限制五个自由度，另利用先前工序加工好的m10销孔，在夹具上安装一个手拉式定位销，与销孔配合，限制左

30、支座的旋转。另在夹具体两侧分别有加强筋，不影响工件的安装和拆卸，但能增强夹具体强度。本方案能很好的实线对本道工序的定位夹紧要求，且安装拆卸方便。方案三：此处已删除附图3 夹具设计方案三定位原理图 本方案是利用左支座大端端面和两个10销孔作为定位基准，用轴和螺母拧紧限制三个自由度。两个削边销组合限制三个自由度。左支座底端面与特制的高精度垫块配合保证轴向尺寸精度。较方案二结构有优化，垫块可更换。能够保证精度。因此选用此方案。3.2 工序8 钻削m8-7h螺纹底孔计算 选用专用夹具机床：z5150立式钻床 此处已删除主切削力：查机械加工工艺手册表2.4-41高速钢钻头钻削时切削速度扭矩及轴向 力f=

31、1000n,m=3(3)夹紧力计算 由公式为基本安全系数，取1.5，为计算粗略程度系数，取1.1，为振动系数，取1.1=1510n（4）机床主轴转速 查机械加工工艺手册表2.4-65深孔加工进给量f=0.2mm/r切削速度v=0.283m/s n=(751r/m)按机床选取12.5r/s (750r/m)则实际切削速度v=16.95mm/min（5）切削工时计算 切削工时：考虑其加工长度l=15mm，=5mm，=2mm t=（6） 验证机床切削功率 z5150立式钻床主电动机功率为7.5kw，远大于工序所需功率，所以设计是合理的。（7）误差分析与计算 该夹具左支座大端端面以及2个10销孔作为定位基准，要求保证钻套中心线到垫