1、.课程设计说明书题 目 名 称 课 程 名 称 学 生 姓 名 学 号 专 业 指 导 教 师 机械与能源工程系年 月 日.目 录1.设计任务左支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计2.设计方案及说明第1章 车床左支座零件的分析及毛坯的确定21.1 车床左支座的作用和工艺分析21.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工艺分析31.2 零件毛坯的确定31.2.1 毛坯材料的制造形式及热处理31.2.2 毛坯结构的确定4第2章 车床左支座的加工工艺设计62.1 工艺过程设计中应考虑的主要问题62.1.1 加工方法选择的原则62.1.2 加工阶段的划分62.1.3 加工顺序的安排72.1.4 工
2、序的合理组合82.2 基准的选择82.2.1 粗基准和精基准的具体选择原则82.2.2 选择本题零件的基准92.3 机床左支座的工艺路线分析与制定102.3.1 工序顺序的安排的原则102.3.2 工艺路线分析及制定102.4 机械加工余量132.4.1 影响加工余量的因素132.4.2 机械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的确定132.5 确定切削用量及基本工时162.5.1 工序一 粗铣80H9()mm孔大端端面162.5.2 工序二 粗镗80H9内孔192.5.3 工序三 精铣80H9大端端面20第3章 专用夹具设计233.1 定位基准及定位元件的选择233.2 切削力及夹紧力的计算233
3、.3 定位误差分析与计算243.4 夹具设计及操作的简要说明25致 谢26参考文献27附 录28计算项目计 算 内 容计算结果绪 论一、设计目的毕业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，这次毕业设计也是大学期间最后一项实践性教学环节。通过本次毕业设计，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
4、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
5、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，
6、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
7、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。
8、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
9、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，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。
10、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
11、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
12、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
13、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
14、，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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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、工艺路线方案一工序一：粗镗、精镗孔80H9()mm孔的内圆工序二：粗铣、精铣80H9()mm的大端端面 工序三：镗80H9()mm大端处的
20、245倒角。工序四：钻4-13mm的通孔，锪20mm的沉头螺栓孔。工序五：钻2-10mm的锥销底孔，粗铰、精铰2-10mm的锥销孔。工序六：铣削尺寸为5mm的纵槽。工序七：钻削通孔20mm，扩、铰孔25H7()mm,锪沉头螺栓孔38mm和43mm。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、工艺路线方案二工序一：粗铣、精铣削80H9()mm孔的大端端面。工序二：粗镗、精镗80H9()mm内孔，以及倒245的倒角。工序三：钻削底板上的4-13mm的通孔，锪4-20mm的沉头螺栓孔。工序四：钻削锥销孔
21、2-10mm底孔，铰削锥销孔10mm。工序五：钻削21mm的通孔，扩、铰孔25H7()mm，锪沉头螺栓孔38mm和43mm。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80H9()mm的孔在加工过程中引偏。使80H9()mm的内孔与R55的圆柱的同心度
22、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加工平面再加工孔。本工艺路线可以减小80H9()mm的孔与底座垂直度误差，以及80H9()mm与R55圆柱的同心度，使圆筒的壁厚均匀外，还可以避免工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：工序一：粗铣80H9()mm孔的大端端面，以R5
23、5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4-13mm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
24、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()mm大端端面为基准。选用Z5150立式钻床和专用夹具。工序十一：铣削尺寸为5mm的横槽，以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80H
25、9()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：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
26、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：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=
