机械制造工艺学教材
机械制造专业（本科）
《机械制造工艺学》课程设计
目录
目录 (2)
1 绪论 ................................................. 错误!未定义书签。
2 零件分析 (3)
3 工艺规程设计 (4)
3.1 确定毛坯的制造形成 (4)
3.2 基面的选择 (4)
3.3制定工艺路线 (4)
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 (8)
3.5确定切削用量及基本工时 (11)
4 夹具设计 (26)
4.1 问题的提出 (26)
4.2夹具设计 (26)
5 总结 (31)
参考文献 ............................................. 错误!未定义书签。致谢 .................................................. 错误!未定义书签。
2 零件分析
题目所给的零件是机床尾座体，尾座安装在机床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。
2.1 零件的特点
由图可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下：
1.铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理
φ17H6要求圆度为0.003
2.
φ17H6要求圆柱度0.004
3.
φ17H6与导轨面的平行度为0.005
4.
φ17H6与燕尾面的平行度为0.005
5.
φ17H6的孔轴心线与导轨面的位置度误差为0～0.1
6.
φ17H6的孔与燕尾面的位置度误差不超过0.15
7.
8.各面的粗糙度达到需要的要求
φ17H6的孔需精加工、研配
9.
10.导轨面配刮10～13点/25?25
2.2 零件工艺分析
根据零件图可知、主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产5000件属大批量生产，在加工是为了提高劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具。
3 工艺规程设计
3.1 确定毛坯的制造形成
由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产批量为5000件已达成批生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献查参考文献[2] 《机械加工工艺手册》，以后有计算在此就不重复了。
3.2 基面的选择
基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面的选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择：对于象机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工35的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。
对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此有专门的计算这里就不重复了。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑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。除此果之外，还应当考虑经济效，以便使用生产成本下降。
3.3.1 工艺路线方案一
工序Ⅰ.铣削φ17H 的孔的两端面（粗铣、半精铣） 工序Ⅱ.扩φ17H 的孔。 工序Ⅲ.倒角o
451?
工序Ⅳ.铣削孔φ14的端面、铣削M6的端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、铣工艺面、铣削2?2的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面
工序Ⅴ.铣削φ28的端面 工序Ⅵ.钻φ14的孔、扩孔 工序Ⅶ.镗削φ28的沉降孔 工序Ⅷ.钻M6的孔、攻丝 工序Ⅸ.精加工φ17的孔、研配
工序Ⅹ.精加工导轨面配刮12—13点/25?25。
3.3.2 艺路线方案二
工序Ⅰ.铣削φ17H 的孔的两端面（粗铣、半精铣） 工序Ⅱ.粗刨导轨面 工序Ⅲ.粗刨燕尾面
工序Ⅳ.刨削导轨面的工艺台阶面 工序Ⅴ.铣削2?2的退刀槽 工序Ⅵ.精刨导轨面 工序Ⅶ.精刨燕尾面 工序Ⅷ.扩φ17的孔
工序Ⅸ.铣削
φ14的孔的端面
工序Ⅹ.镗
φ28的孔
工序Ⅺ.研配
φ17的孔
工序Ⅻ.导轨配刮
3.3.3.工艺方案的比较分析
上述两方案的特点在于：方案一是先加工孔，然后以此孔为基准加工其它各处，而方案二是以导轨面为基准加工其它面，可以看出以先加工孔，以孔作为定位基准加工时位置精度较易保证，并且定位装夹等都比较方便，但是方案一中的一次装夹多道工序除了可以选用专用夹具设计的组合机床（但在成批生产是在普通机床上能保证精度的情况下，应尽量不选用专用机床）以外，只能选用多工位万能铣床加工。而目前万能铣床的加工精度还不能加工导轨面的精度要求，因此决定将方案二中的工序ⅡⅢ
ⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ移入方案一，由于铣削时不能很好地加工燕尾处的
75的斜面，
因此在导轨面和燕尾的加工都采用刨削。具体工艺过程如下：工序1.粗铣削
φ17H6的孔的两端面
工序2.精铣削
φ17H6的孔的两端面
工序3.钻
φ17H6的孔
工序4.扩
φ17H6的孔
工序5.惚
o
45
1?的倒角
工序6.粗铣φ
14的孔的端面
工序7.半精铣φ
14的孔的端面
工序8.铣削M6的端面工序9. 粗刨燕尾底面
工序10.粗刨轨面
工序11.铣刨导轨面的工艺面工序12.铣削2?2的退刀槽工序13.精刨燕尾面
工序14.精刨导轨面
工序15.磨燕尾面
工序16.磨导轨面
工序17.钻
φ14的孔
工序18.扩
φ14的孔
工序19.钻M6的螺纹孔
工序20.攻丝
工序21.镗削
φ28的沉降孔
工序22.镗削
17
φ的孔
工序23.镗削
14
φ的孔
工序24.导轨面配刮
工序25.精加工
φ17H6的孔研配
工序26.人工时效
工序27.终检
但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序26，而且考虑工序集中，集中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下：
工序1. 导轨面加工（粗、半精铣削导轨面及刨削导轨面的工艺面、精刨导轨面）工序2.燕尾面加工（粗刨、精刨燕尾面）
工序3. 铣削φ17H6的孔的两端面（粗、精铣）
工序4.孔加工（钻、扩、绞
φ17H6的孔）
工序5. 铣削
φ14的孔的端面
工序6.14的孔加工（φ
14的孔钻、扩）
工序7.铣削M6的端面
工序8.钻孔（钻M6的螺纹孔） 工序9. 惚ο
451? 的倒角
工序10. 磨削（导轨面、燕尾面） 工序11. 镗削（镗削φ28的沉降孔） 工序12. 攻丝 工序13. 导轨面配刮 工序14. 珩磨：mm H 617φ 工序15. 精加工φ17H6的孔研配 工序16. 终检
以上过程详见后面的工艺卡。
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定
“尾座体”零件的材料为HT200，生产类型为成批生产。采用自由的砂型,3级精
度（成批生产）。
根据上述原始质料及加工工艺，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。
3.4.1 孔17φ的端面的
不平度：m R Z μ240=、缺陷度：m
250μ=缺T 查参考资料[4] 《机械制造工艺与
夹具设计指导》。
空间偏差：m 1700ρρ=毛 根据参考资料[4] 《机械制造工艺与夹具
设计指导》
铸造公差：m T μ2200= 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》，按铸件宽度mm b 12=查得的宽度公差
（1）粗铣余量
加工精度：IT12，公差m mm T μ35035.0==查参考资料[4] 《机械制造工艺与夹具设计指导》
加工表面粗糙度：
3
.6αR 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》
铸件的加工余量为mm Y 6.21=， （2）精铣余量
加工精度及表面粗糙度：要求达到m
R μα3.6，公差mm T 005.0=，见图纸要求。
精加工的余量为mm Y 12=。
所以总的加工为
)(221Y Y MA +?= 式（3.1）
mm 3.7)16.2(2=+?=
3.4.2 内孔mm H 717φ
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为6IT ，参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》确定工序尺寸及加工余量为：
钻孔：mm 15φ
扩孔：mm 16φ mm Z 121= 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 精镗：mm 9.16φ mm Z 81.022= 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 细镗：mm 09.16φ mm
Z 08.023= 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指
导》
珩磨：mm H 617φ mm Z 09.024= 查参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 表2.3-51
总的加工余量为：
mm
Z Z Z Z Z 24321=++=+ 。 式（3-2）
3.4.3 燕尾面加工
考虑其加工长度为mm 90，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要进行粗加工、半精加工和精加工。
①粗加工：
加工精度12IT 、铸件粗加工的余量mm Z 0.61=根据参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》。
②半精加工：
加工长度mm B 90=、加工宽度mm 100<，因此半精加工的余量选择
mm
Z 0.1=参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 表2.3-59。
③精加工：
加工长度mm B 90=、加工宽度mm 25<，因此精加工的余量选择mm
Z 012.03=
参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 表2.3-60
总的加工余量
mm
Z Z Z Z 012.7321=++=。 式（3.3）
3.4.4 导轨面刨削加工
考虑其加工长度为mm 138，同样也是和导轨配合，其加工精度要求非常高，因此需要进行粗加工，半精加工和精加工。
①粗加工：
加工精度选择12IT 选择加工余量mm Z 5.5= ②半精加工：
加工长度mm B 138=、加工宽度mm k 100=，因此加工余量选择mm Z 0.1= 。由参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》 表2.3-59
③精加工：
加工长度mm B 138=、加工宽度mm k 90=，因此精加工的余量选择mm Z 022.03=
由参考资料[4]《机械制造工艺与夹具设计指导》表2.3-60
总的加工余量由式3-3得：
mm
Z 522.6=总。
3.4.5 孔14φ的内径表面
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求不太高，参考参考资料[2]《机械加工工艺手册》确定工序加工尺寸及余量为：
钻孔：mm 8.12φ
扩孔：mm 14φ mm Z 2.12= (查参考资料[2] 《机械加工工艺手册》表2.3-48)
7.M6的孔加工
公称直径mm 6，加工前的钻孔直径mm 5 (查参考资料[2] 《机械加工工艺手册》表2.3-71) 因此钻孔的加工余量为：
mm Z 1=。
3.5确定切削用量及基本工时
3.5.1铣削φ17H6的孔的两端面。
1.粗铣： （1）.加工条件
加工要求：铣17φ的孔的端面。 机床：双端面铣床X364
刀具：粗铣端面刀具材料选用YG6，由铣削宽度mm
a e 35=选择
mm
d 600=。查参
考资料[5]《金属切削手册》 表6-4得
（2）.计算切削用量
①若考虑工件的粗糙度，加工余量为
mm
Z
3max
=,
mm
Z
5.2min
= 但实际，由于以
后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按
mm
Z
6.2max
=考虑，分二次加工，
吃刀深度
mm
a
p
3.1=。查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 表2.3-5
②每齿进给量
mm
a
f
18.0=查参考资料[5]《金属切削手册》表6-12得
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》得耐用度s t 3
108.10?=
68
.02
.035
.015
.032.02
.0060245e f
p
v
a a a T k d v =
式（3.4）
s m /335.7603518.03.1)108.10(0
.16024568.02.035.015.015.032.0=???????=
④功率计算
pm
e f
p m znk a a a p 74
.09.05109.167-?= 式（3.5）
kW 3.81043518.03.1109.16774.09.05=??????=-
2.精铣：
（1）.加工条件
加工要求：铣17φ的孔的端面。 机床：双端面铣床X364
刀具：。精铣端面刀具材料选用YG6，
60
0=d 。
①吃刀深度
mm
a
p
1=
②每转进给量)/(5.0r mm f =达到粗糙度要求6.3（▽4）
3.5.2.钻孔（钻φ17H6的孔）（根据钻孔取参考值，参考资料[2]《机械
加工工艺手册》）
r mm f /55.0=
s m v /38.0=
d w
v
n π1000=
式（3.6）
min)
/454(9/564.71614.338
.01000r s r =??=
按机床选取：
m in)
/500(/33.83r s r n w =
考虑其加工长度为mm 80，选择钻床摇臂钻床3025Z 。 切削工时：
mm l 80= mm l 11=，42=l
f
n l l l t w m 2
1++=
式（3.7）
s
86.155.033.834
180?++=
3.5.3.铣削φ14的孔的端面（粗铣φ14的孔的端面、半精铣φ14的
孔的端面）
1.粗铣φ14的孔的端面
（1）.加工条件
加工要求：铣14φ的孔的端面。 机床：端面铣床XE755
刀具：粗铣端面刀具材料选用YG6，mm D 80=,齿数10。 （2）.计算切削用量 1）.粗铣
①若考虑工件的粗糙度，加工余量为
mm
Z
3max
=,
mm
Z
5.2min
= 但实际，由于以
后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按
mm
Z
6.2max
=考虑，分二次加工，
吃刀深度
mm
a
p
3.1=。
②每齿进给量
mm
a
f
18.0= 查资料[1]《机床夹具设计手册》
③计算切削速度查资料[1]《机床夹具设计手册》 耐用度s t 3
108.10?=
s m a a a T k d v e f
p
v
/47.2609625.03.1)108.10(0
.11602456024568.02.035.015.015.032.068
.02
.035
.015
.032.02
.00=??????=
=
④功率计算
kW
znk a a a p pm e f
p m 3.8109.16774
.09.05=?=-
2.半精铣φ14的孔的端面
（1）.加工条件
加工要求：铣14φ的孔的端面。 机床：端面铣床XE755
刀具：。精铣端面刀具材料选用YG6，mm
d 800=。
（2）. 半精铣 ①吃刀深度
mm
a
p
1=
②每转进给量)/(5.0r mm f =达到粗糙度要求。
3.5.
4.铣削M6的端面
加工要求：铣M6的螺纹的端面。 机床：端面铣床XE755
刀具：。铣端面刀具材料选用YG6，mm
d 800=。
铣 ①吃刀深度
mm
a
p
3=
②每转进给量)/(5.0r mm f =就能够达到粗糙度要求。
3.5.5.钻孔（钻φ14的孔、钻M6的螺纹孔）（根据钻孔取参数值，加工工
艺手册）
1.钻φ14的孔
r mm f /0.1=
min)/4.86(/44.1m s m v = w s d v
n π1000=
式（3.8）
min)
/08.1623(/05.271414.344
.11000r s r =??=
按机床选取
m in)
/1600(/7.26r s r n w =
所以实际切削速度
min)
/(425.11000
7
.2617m v =??=
π
切削工时：查参考资料[2]《机械加工工艺手册》。
mm l 11=， mm l 32=
按照式3-7得：
s
f n l l l t w m 15.30
.17.263
18021=?++=++=
2.钻M6的螺纹孔根据钻孔取参数值，查参考资料[2]《机械加工工艺手册》。
r mm f /95.0= min)/51(/85.0m s m v =
由式3-8得 ：
min)/4.3248(/14.54514.385
.010001000r s r d v n w s =??==
π
按机床选取
m in)
/3040(/7.50r s r n w =
所以实际切削速度
min)
/(796.01000
7
.505m v =??=
π
切削工时： 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
mm l 11=，mm l 32=
由式3-7得：
s
f n l l l t w m 33.095
.07.503
11221=?++=++=
3.5.6.扩孔（扩φ17H6的孔）
r mm f /90.0= min)/81(/35.1m s m v =
切削深度： mm
a p 0.1=
由式3-8得：
min)/75.1719(/662.281514.335
.110001000r s r d v n w s =??==
π
按机床选取：
m in)
/1600(/7.26r s r n w =
所以实际切削速度：
min)
/(2576.11000
7
.2615m v =??=
π
切削工时：查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
mm l 11=，mm l 32=
由式3-7得：
s
f n l l l t w m 15.30
.17.263
18021=?++=++=
3.5.7.惚ο451? 的倒角
为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同，
min)/454(/564.7r s r n =
3.5.8.扩孔（扩φ14的孔）
r mm f /90.0= min)/81(/35.1m s m v =
切削深度： mm
a p 0.1=
由式3-8得：
min)/75.1719(/662.281514.335
.110001000r s r d v n w s =??==
π
按机床选取：
m in)
/1600(/7.26r s r n w =
所以实际切削速度：
min)
/(2576.11000
7
.2612m v =??=
π
切削工时： 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
mm l 11=，mm l 32=
由式3-8得：
s
f n l l l t w m 15.30
.17.263
18021=?++=++=
3.5.9.刨削导轨面（粗、半精刨削导轨面及刨削导轨面的工艺面、精刨导轨面）
1.粗刨： （1）.加工条件
加工要求：粗刨导轨面。 机床：端面铣床BE755
刀具：粗铣端面刀具材料选用YG6，
mm
d 1600=。
（2）.计算切削用量
①若考虑工件的粗糙度，加工余量为
mm
Z
3max
=,
mm
Z
5.2min
= 但实际，由于以
后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按
mm
Z
6.2max
=考虑，分二次加工，
吃刀深度
mm
a
p
3.1=。
②每齿进给量：
mm
a
f
18.0= 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 耐用度： s t 3
108.10?= 由3-4得
s m a a a T k d v e f
p
v
/47.2609625.03.1)108.10(0
.11602456024568.02.035.015.015.032.068
.02
.035
.015
.032.02
.00=??????=
=
④功率计算
kW
znk a a a p pm e f
p m 3.8109.16774
.09.05=?=-
2.半精刨削导轨面及铣削导轨面的工艺面
（1）.加工条件
加工要求：半精铣削导轨面及铣削导轨面的工艺面。 机床：端面铣床BE755
刀具：粗铣端面刀具材料选用YG6，160
0=d 。
（2）.计算切削用量
①若考虑工件的粗糙度，加工余量为
mm
Z
3max
=,
mm
Z
5.2min
= 但实际，由于以
后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按mm
Z
6.2max
=考虑，分二次加工，
吃刀深度
mm
a
p
3.1=。
②每齿进给量
mm
a
f
18.0= 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 耐用度
s t 3108.10?=
由3-4得：
s m a a a T k d v e f
p
v
/47.2609625.03.1)108.10(0
.11602456024568.02.035.015.015.032.068
.02
.035
.015
.032.02
.00=??????=
=
④功率计算
kW
znk a a a p pm e f
p m 3.8109.16774
.09.05=?=- 式（3-9）
3.精刨：
加工要求：精刨削导轨面。 机床：端面铣床BE755
刀具：精铣端面刀具材料选用YG6，
60
0=d 。
①吃刀深度
mm
a
p
1=
②每转进给量)/(5.0r mm f =达到粗糙度要求6.3（▽4
4.粗刨燕尾底面
加工要求：铣刨燕尾底面。 机床：端面铣床BE755
刀具：铣端面刀具材料选用YG6，
mm
d 800=。
①吃刀深度
mm
a
p
3=
②每转进给量)/(5.0r mm f =就能够达到粗糙度要求。
3.5.10.铣削2?2的退刀槽
加工要求：铣削2?2的退刀槽。 机床：铣床X525
刀具：。粗齿锯片铣刀，mm D 50=，mm L 0.2=，齿数20。 铣 ①吃刀深度
mm
a
p
2=
②每转进给量)/(5.0r mm f =就能够达到粗糙度要求。
3.5.11.刨削燕尾面（粗刨、精刨燕尾面）
（1）.加工条件
加工要求：刨削燕尾面。 机床：刨床BE755
刀具：。精铣端面刀具材料选用YG6，
mm
d 600=。
1）.粗刨
①若考虑工件的粗糙度，加工余量为
mm
Z
3max
=,
mm
Z
5.2min
= 但实际，由于以
后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按mm
Z
6.2max
=考虑，分二次加工，
吃刀深度mm
a
p
3.1=。
②每齿进给量mm
a
f
18.0= 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》
③计算切削速度 查参考资料[2]《机械加工工艺手册》 耐用度
s t 3108.10?=
由3-8得：
s m a a a T k d v e f
p
v
/47.2609625.03.1)108.10(0
.11602456024568.02.035.015.015.032.068
.02
.035
.015
.032.02
.00=??????=
=
④功率计算
kW
znk a a a p pm e f
p m 3.8109.16774
.09.05=?=-
2）.精铣
①吃刀深度： mm
a
p
1=
②每转进给量： )/(5.0r mm f =达到粗糙度要求6.3（▽4）
3.5.12.镗削（精镗、细镗17φ的孔）
取刀杆直径mm D 12φ=， 刀杆伸出量mm 100。
粗镗：加工余量
mm Z 7214
28=-=
。分两次加工。令mm a p 41=，mm a p 32=，
选用?90硬质合金YT5镗刀。
r mm f /21.0=
精镗：r mm f /15.0=
细镗：取刀杆直径mm D 12φ=， 刀杆伸出量mm 100。 粗镗：加工余量：
mm Z 7214
28=-=
分两次加工。令
mm
a p 41=，
mm
a p 32=，选用?90硬质合金YT5镗刀。
r mm f /21.0=。