左臂壳体设计说明书

机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目：设计“左臂壳体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备
设计者：
班级学号：
指导教师：
江南大学
2010年7月8日
江南大学
机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“左臂壳体”零件的机械加工工艺规程及相关工
序的专用夹具
内容：1.被加工零件零件图 1张
2.毛坯图 1张
3.机械加工工艺过程综合卡片 1张
（机械加工工序卡片 1套）
4.夹具设计装配图 1张
5.主要零件图 1张
6.课程设计说明书 1份
原始资料：零件图样，Q=4000台/年，n=1件/台,每日一班
班级学号：
学生：
指导老师：
系（教研室）主任：
2010年7月8日
序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我们能综和运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有很多不足之处，希望各位老师多加指教。

一． 零件的工艺分析及生产类型确定
1．零件的作用
题目所给的零件是左臂壳体，是压缩机等有关机械的一个重要零件，对中间部分加工要求低，对两端的加工精度要求比较高，尤其是左右端面有端面跳动要求，80φ及72φ的孔加工精度要求高，径向跳动有要求，右端80φ和52φ有同轴度要求，端面及外圆还有粗糙度要求，加工有困难。

2.零件工艺分析
通过对该零件的重新绘制，知道原图样的视图基本正确，完整尺寸，公差及技术要求齐全。

但左右两端的加工精度较高。

要进行精加工才能达到要求。

该零件属于轴类回转体零件，它的中间部分是直接铸造出来的，无需加工。

精加工可以保证跳动及粗糙度要求，在车床上一次装夹同时车80φ外圆及镗52φ内孔可以保证同轴度要求，左右两组134φ⨯的孔在钻床上用钻套加工保证位置
度，049.0013.098++F φ和049.0013.098++F φ的孔，精度要求高，需要钻加工后铰，位置可以采用
专用钻套来保证。

3.零件的生产类型
依设计题目知：Q =4000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%。

代入公式N=Qn(1+α)(1+β)得该零件生产纲领 N=4000⨯1⨯（1+10%）⨯（1+1%）=4444件/年
生产类型为中批生产。

零件图
二．选择毛坯及热处理、确定毛坯尺寸、设计毛坯图
1）选择毛坯及毛坯热处理
由于零件的材料为HT200，并且零件结构相对较为复杂，因此采用铸造。

从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。

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。

2）确定机械加工余量、毛坯尺寸
由《铸件尺寸公差与机械加工余量（摘自GB/T 6414-1999）》确定：
1．求最大轮廓尺寸
由零件图计算轮廓尺寸，长243mm ，宽115mm ，高155mm ，故最大轮廓尺寸为243mm 。

2．选取公差等级IT
查表得，铸造方法按金属型铸造、铸件材料按灰铸铁，得公差IT 范围8-10级，取为9级。

3．求铸件尺寸公差
根据加工面的基本尺寸及铸件公差等级IT ，查表得，公差相对基本尺寸对称分布。

4．求机械加工余量等级
查表得，铸造方法按机械造型、铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围D-F 级，取为E 级。

5．求RAM
对所有加工表面取同一数值，查表得，最大轮廓尺寸为243mm ，机械加工等级为E 级，得RAM 为1.4mm 。

6．求毛坯尺寸
80φ外圆及72φ外圆台阶较小宜不铸出。

两组mm 134φ-，mm N 88φ孔，mm F 98φ孔铰小，铸成实心。

mm 04
.001.052++φ的孔属内腔加工，得
R=F-2RAM-CT/2=52-2.8-2.8/2=47.8mm 为了铸造简单，与45φ的孔铸成一样大小，故取直径为45φmm.
长度方向为了铸造方便，不再铸造台阶，故长度方向取为243mm. 3）确定毛坯尺寸
综上所述，确定毛坯尺寸见表1-1
表1-1 左臂壳体毛坯（铸件）尺寸
4）设计毛坯图
毛坯图
三．选择加工方法，制定工艺路线
1.定位基准的选择
本零件是带孔的柱状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”
φ孔和右端面为精基准。

的原则。

具体而言，即选80
以左端面作为粗基准。

2．零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆，内孔，端面，钻孔等，材料为HT200。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下：
（1）80φmm 外圆面，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra6.3um ，径向跳动公差为0.04mm,需要粗车，半精车，精车。

（2）52φmm 的内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra6.3um ，需要粗镗，半精镗，精镗。

（3）右端面的表面粗糙度为Ra6.3um ，端面跳动公差为0.05mm ，需要粗车，半精车，精车。

（4）72φmm 外圆面，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra6.3um ，径向跳动公差为0.04mm ，需要粗车，半精车，精车。

（5）左端面的表面粗糙度为Ra6.3um ，端面跳动公差为0.05mm ，需要粗车，半精车，精车。

（6）左右1mm 的台阶，未注尺寸公差，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um ，粗车即可。

（7）两组134φ⨯的孔，未注尺寸公差，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra25um ，钻即可。

（8）003.0025.088--N φ的孔公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2um ，049
.0013.088++F φ的
孔公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um ，需要钻，铰。

3．制订工艺路线
工序1：粗车80φmm 外圆面，右端面，左边1mm 台阶，倒角，粗镗52φmm 的内孔 工序2：粗车72φmm 外圆面，左端面，右边1mm 台阶，倒角
工序3：半精车80φmm 外圆面，右端面， 倒角，半精镗52φmm 的内孔，精车80φmm
外圆面，右端面， 倒角，精镗52φmm 的内孔
工序4：半精车72φmm 外圆面，右端面， 倒角，精车72φmm 外圆面，右端面， 倒
角
工序5：钻右端134φ⨯的孔，049.0013.098++F φ的孔，铰049
.0013.098++F φ的孔 工序6：钻左端134φ⨯的孔，003.0025.088--N φ的孔，铰003
.0025.088--N φ的孔
工序7：去毛刺 工序8：终检
四．工序设计
一）选择加工设备与工艺装备
1． 选择机床 根据不同的工序选择机床
（1）工序1，2，3，4，5，6是粗车，半精车和精车，选用卧式车床能满足要求。

选用CA6140即可。

（2）工序1，3，4中的粗镗，半精镗和精镗，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。

（3）工序7，8加工孔，可采用专用的钻套和夹具在摇臂钻床上加工，故选Z3025摇臂钻床。

2．选择夹具
本零件车及钻等工序需要专用夹具。

3．选择刀具 根据不同的工序选择刀具。

（1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。

加工铸铁零件采用YG 类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工用YG3，精加工用YG3X 。

为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀。

（2）134φ⨯的孔选用13φ莫氏锥柄麻花钻（GB/T1438.1—1996），一次钻出，
049.0013.098++F φ，003.0025.088--N φ的孔先用7φ莫氏锥柄麻花钻（GB/T1438.1—1996）钻出，
再用8φ的锥柄机用铰刀铰孔。

（GB/T1133—1984） 4．选择量具
本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。

根据零件表面的精度要求、尺寸和形状的特点，参考本书有关资料，选择如下。

外圆采用测量读数值为0.01mm 的千分尺、槽和凸块的测量采用读书值为
0.02的游标卡尺进行测量。

孔径采用50～100mm 的内径千分尺即可（机械制造技术基础课程设计 主编 尹成湖 P161 表4.46）。

二）确定工序尺寸
1．参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.3-59和参考文献[15]《互换性与技术测量》表1-8，可以查得：
003.080-φ外圆：
粗车的精度等级：12=IT ，表面粗糙度um Ra 15=，尺寸偏差是mm 3.0 半精车的精度等级：10=IT ，表面粗糙度um Ra 5.2=，尺寸偏差是mm 12.0 精车的精度等级：7=IT ，表面粗糙度um Ra 6.1=，尺寸偏差是mm 03.0
04.001.052++φ内孔：
粗镗的精度等级：12=IT ，表面粗糙度um Ra 15=，尺寸偏差是mm 3.0 半精镗的精度等级：10=IT ，表面粗糙度um Ra 5.2=，尺寸偏差是mm 12.0 精镗的精度等级：7=IT ，表面粗糙度um Ra 6.1=，尺寸偏差是mm 03.0 右端面：
粗车的精度等级：12=IT ，表面粗糙度um Ra 15=，尺寸偏差是mm 46.0 半精车的精度等级：10=IT ，表面粗糙度um Ra 5.2=，尺寸偏差是mm 185.0 精车的精度等级：7=IT ，表面粗糙度um Ra 6.1=，尺寸偏差是mm 046.0
)(98049
.0013.0++F φ的孔:
五、确定切削用量及基本时间
（1）切削用量的确定 工序7的切削用量的确定 切削用量包括背吃刀量p
a 、进给量f 和切削速度v 。

确定顺序是先确定p a
、f ，
再确定v 。

1．半精加工
003.080-φ 外圆： 1）确定背吃刀量 p
a ，半精车双边余量为2，显然
p
a 为单边余量，mm
a p 1=
2）确定进给量f ，查表5-116，在刀杠尺寸为mm mm 2516⨯，粗糙度
Ra3.2
时，半精车40.0~25.0=f 取3.0=f
3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量为
8.0~6.0取为0.7，转位车刀耐用度m in 30=T 。

4）确定切削速度v 根据表5-121 铸件硬度在219~200，
mm
a p 8.1≤，
42.0≤f ，切削速度m in /114m v =。

切削速度的修正系数为
8.0=sv k ，0.1=tv k ，81.0=Tv k κ，21.1=Tv k ，85
.0=Mv k ，
.1=v k κ，
故，m in /98.750.185.021.181.00.18.0114m v =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
min /5.2911000r d
v
n ==
π 按CA6140车床的转速（表5-56），选择m in /320r n =，则实际切削速度
m in /4.83m v =
2．精加工
03.080-φ外圆： 1）确定背吃刀量
p a ，精车双边余量为1.1，显然p a 为单边余量，mm a p 55.0= 2）确定进给量f ，查表5-116，在刀杠尺寸为mm mm 4530⨯，粗糙度Ra1.6时，精车35.0~20.0=f 取25.0=f
3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量为8.0~6.0取为0.7，转位车刀耐用度m in 30=T 。

4）确定切削速度v 根据表5-121 铸件硬度在219~200，mm a p 8.1≤，42.0≤f ，切削速度m in /128m v =。

切削速度的修正系数为
8.0=sv k ，15.1=tv k ，81.0=Tv k κ，21.1=Tv k ，85.0=Mv k ，0.1=v k κ，
故，m in /1.980.185.021.181.015.18.0128m v =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
min /2.3851000r d
v n ==π 按CA6140车床的转速（表5-56），选择m in /410r n =，则实际切削速度m in /4.104m v =
3. 加工右端面
1）确定背吃刀量
p a ，精车单边余量为1.0，显然p a 为单边余量，mm a p 0.1= 2）确定进给量f ，查表5-114，在刀杠尺寸为mm mm 4025⨯，粗糙度Ra1.6时，精车4.1~0.1=f 取2.1=f
3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量为8.0~6.0取为0.7，转位车刀耐用度m in 30=T 。

4）确定切削速度v 根据表5-121 铸件硬度在219~200，
mm a p 8.1≤，42
.0≤f ，切削速度m in /128m v =。

切削速度的修正系数为
8.0=sv k ，15.1=tv k ，81.0=Tv k κ，21.1=Tv k ，85.0=Mv k ，0.1=v k κ，
故，m in /1.980.185.021.181.015.18.0128m v =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
min /2.3851000r d
v n ==π 按CA6140车床的转速（表5-56），选择m in /410r n =，则实际切削速度m in /4.104m v =
（2）基本时间 工序7基本时间的确定
1.半精车003.080-φ时间。

根据表
2-24，车外圆基本时间为i fn
l l l l i fn L T j 3211+++==，321l l l l L +++=，6=l )32(tan 1--+=r p k a l ，32=l ，03=l ，︒=90r κ，1=i ，r mm f /3.0=，s r n /3.35=
s T j 8.73
.353.05361=⨯++= 取为9s 。

2.精车0
03.080-φ。

根据表2-24，车外圆基本时间为i fn l l l l i fn L T j 3212+++==
，321l l l l L +++=，6=l ， )32(tan 1--+=r p
k a l ，32=l ，03=l ，︒=90r κ，1=i ，
r mm f /3.0=，s r n /38.6=
s T j .283
8.625.05361=⨯++= 取为9s 。

3.半精镗 04.001.052+
+φ内孔时间。

选镗刀的主偏角︒=45r κ，半精镗基本时间为
i fn
l l l l i fn L T j 3213+++==，8=l ， )32(tan 1--+=r p k a l ，32=l ，03=l ，︒=45r κ，1=i ，r mm f /3.0=，s r n /3.35=
s T j 10.33
53.05383=⨯++= 4. 精镗 04.001.052+
+φ内孔时间。

选镗刀的主偏角︒=45r κ，精镗基本时间为
i fn
l l l l i fn L T j 3214+++==，8=l ， )32(tan 1--+=r p k a l ，32=l ，03=l ，︒=45r κ，1=i ，r mm f /25.0=，s r n /3.86=
s T j .49.83
625.05384=⨯++= 取为10s 。

5. 半精车右端面时间。

根据表2-24，车端面基本时间为i fn
l l l l i fn L T j 3215+++==，32112l l l d d L +++-=，80,1101==d d ， )32(tan 1--+=r p
k a l ，32=l ，03=l ，︒=90r k ，1=i ，r mm f /.31=，s r n /3.35=
s T j .553
.35.3153305=⨯++= 6．精车右端面时间。

根据表2-24，车端面基本时间为i fn l l l l i fn L T j 3216+++==，32112
l l l d d L +++-=，80,1101==d d ， )32(tan 1--+=r p k a l ，32=l ，03=l ，︒=90r k ，1=i ，r mm f /.01=，s r n /3.86=
s T j .653
.86.0153305=⨯++= 7.确定工序的基本时间 s T T ji i j 606610109921
=+++++=∑==
六．夹具设计
本夹具是工序7在CA6140车床上加工右端面，镗04.001.052+
+φ，车003.080-φ外圆
是用的专用夹具，有关说明如下：
1.定位方案 工件以左端面及72φ的外圆定位，采用平面与短销定位，其中72φ的外圆即为短销，与定位板19配合使用。

平面限制3个自由度，短销限制2个自由度，共限制5个自由度，轴线回转方向自由度不需限制。

2.夹紧机构 根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足要求。

采用两个V 型块夹紧，V 型块2固定在夹具体上，通过拧紧螺母11使V 型块14向V 型块2
移动，实现夹紧，有效提高了工作效率。

V型块夹紧力主要作用是防止工件在车削力作用下产生的倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可免去夹紧力的计算。

3.夹具与机床连接元件在夹具体上开有沉孔，可以安装在CA6140的过度盘上。

4.夹具体工件的定位元件与夹紧装置通过夹具体连接起来，夹具体上有两个比较大的支撑台，和夹具体铸在一起，整个夹具可以实现定位、夹紧等功能。

5.使用说明安装工件时，松开螺母11，带动V型块14沿径向向外运动，把工件安装在定位板19上，再拧紧螺母11使V型块14向V型块2移动，两个V型块把工件夹紧，然后可以用车刀对工件右端面进行加工。

6.结构特点该夹具结构简单，操作方便，但夹具沿轴向方向比较长，需要质量分布均匀，不然容易产生振动。

两个V型块的夹紧面需要有一定的锥度，加工制作有一定困难。

七、总结
通过本次的毕业设计，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、车床夹具的设计与分析，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。

八、参考文献
[1] 李楠，机械制造技术基础课程设计指南，化学工业出版社，2009
[2] 机床夹具图册，机械工业出版社，1984
[3] 夹具设计手册
[4] 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷，机械工业出版社，1991
[5] 李洪，机械加工工艺手册，机械工业出版社，1990。