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基于左支座零件的工藝及工裝設計
1 緒論
1.1 本課題的研究內容和意義
畢業(yè)設計是高等院校學生在學完了大學所有科目，進行了生產實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計主要培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識來分析處理生產實際問題的能力，使學生進一步鞏固大學期間所學的有關理論知識，掌握設計方法，提高獨立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術工作打好基礎。
另外，這次畢業(yè)設計也是大學期間最后一項實踐性教學環(huán)節(jié)。通過本次畢業(yè)設計，應使學生在下述各方面得到鍛煉：
1、培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程的知識，結合生產實習中學到的實踐知識，獨立的分析和解決工藝問題。
2、能夠根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。
3、進一步培養(yǎng)學生的識圖，制圖，運算和編寫技術文件等基本技能。
4、熟練的運用機械制造基礎、機械制造技術和其他有關課程中的基本理論，以及在生產實習中所學到的實踐知識，正確的分析和解決某一個零件在加工中基準的選擇、工藝路線的擬訂以及工件的定位、夾緊，工藝尺寸確定等問題，從而保證零件制造的質量、生產率和經濟性。
5、能比較熟練的查閱和使用各種技術資料，如有關國家標準、手冊、圖冊、規(guī)范等。
6、在設計過程中培養(yǎng)學生嚴謹的工作作風和獨立工作的能力。
1.2 國內外的發(fā)展概況
隨著機械設計自動化的不斷發(fā)展，CAD/CAE/CAM一體化軟件層出不窮。Pro/E也是其中比較出名的一種軟件之一。此類軟件的應用使得左支座零件能夠的得以提高應用。近年來經濟和技術發(fā)展很快，與五六十年代相比，機械制造業(yè)發(fā)生了很大的變化，各種柔性化設備和加工系統(tǒng)，如數控機床、加工中心積極柔性化制造系統(tǒng)等應運而生，而且速度發(fā)展。作為與上述柔性化設備和加工系統(tǒng)相配套使用的工藝裝備，也必須具備高的柔性，以適應循序更換產品的需要。因此，左支座零件除應用在原有場合外，又開辟了新的應用領域。
當今世界正在發(fā)生的深刻變化，對制造業(yè)產生了深刻的影響，制造過程和制造工藝也有了新的內涵。傳統(tǒng)制造業(yè)不斷吸收電子信息、計算機、機械、材料以及現代管理技術等方面的最新技術成果，并將先進的制造技術綜合應用于產品開發(fā)與設計、制造、檢測、管理及營銷服務的制造全過程，實現優(yōu)質、高效、清潔及靈活生產，即實現自動化‘生態(tài)化、信息化生產。21世紀的制造業(yè)呈現出高技術化、信息化、綠色化、極端化、服務增值等特點和趨勢。
1.3 本課題應達到的要求
機械制造工藝學課程設計是在我們大學基礎課，技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們進行課程設計之前對所學課程的一深入的綜合性的連接，也是一次理論聯系實際的訓練。在畢業(yè)設計中，學生應獨立承擔一部分比較完整的設計任務，發(fā)揮學生主觀能動性，創(chuàng)造性和積極性，注重培養(yǎng)學生獨立的工作能力和解決問題的能力。因此，它在我的大學學習生活中占有十分重要的地位。這次設計我們能綜合運用機械制造基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，在老師和同學的幫助下，我對夾具，機床，刀具的的結構和工作原理有了更深的了解，不知不覺中我的圖紙分析、結構設計能力都得到了提高，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。
通過畢業(yè)設計要達到的幾點基本要求：
1 具有工程繪圖能力。
2 具有獨立操作機床、加工相應難度零件的能力。
3 具有進行方案論證，分析比較、制定加工方案和檢驗研究方案的能力。
4 具有獨立調查研究，查閱收集和綜合文獻資料的能力。
5 具有總結提高，撰寫報告、技術總結或設計說明的能力。
37
2 零件的三維造型
對于零件的三維造型，首先需要分析CAD二維零件圖紙，想象出零件空間結構。再根據具體尺寸利用CAD軟件繪制零件三維造型。
圖2.1 左支座零件圖 圖2.2 左支座三維圖
1. 首先草繪一個140x140方框，并將四個角倒圓角，然后拉伸得到如圖2.3所示。
2. 反向拉伸出2個定位銷空和4個沉頭螺栓孔可以得到如圖2.4所示。
圖2.3 草繪方框 圖2.4 底座打孔
3. 另選個表面草繪圖，然后拉伸，得到如圖2.5所示。
4. 另選個表面繪制圓并拉伸，得到如圖2.6所示。
圖2.5 草繪三維圖 圖2.6 圓柱
5. 將圖2.5和2.6合并并打孔，得到如圖2.7所示。
圖2.7 零件耳打孔 圖2.8 反向拉伸出左側沉頭孔
6. 反向拉伸出?43mm右側沉頭孔，得到如圖2.8所示。
7. 反向拉伸出右側?25mm孔和?38mm沉頭孔，得到如圖2.9所示。
8. 將圖2.9和圖2.4合并，得到如圖2.10所示。
圖2.9反向拉伸出右側的孔和沉頭孔 圖2.10兩件組合圖
9. 選擇底座下表面為基準繪制一圓，然后反面拉伸，得到如圖2.11所示。
10.繪出5mm的橫槽和5mm的縱槽，得到如圖2.12所示。
圖2.11反向拉伸出?80mm大孔 圖2.12繪出橫槽和縱槽
11. 將圖2.12攻螺紋M8-7H和M10-7H，得到如圖2.13所示。
12. 利用render(渲染命令) 渲染出具有真實感的零件效果圖。
圖2.13 左支座零件三維圖 圖2.14 左支座零件渲染效果圖
3 車床左支座零件的分析及毛坯的確定
在實際生產中，由于零件的生產類型、材料、結構、形狀、尺寸和技術要求等不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經過一定的工藝過程才能完成其加工。因此，不僅要根據零件的具體要求，結合現場的具體條件，對零件的各組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來。對于某個具體零件，可采用幾種不同的工藝方案進行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產效率和經濟效益來看，可能其中有種方案比較合理且切實可行。因此，必須根據零件的具體要求和可能的加工條件等，擬訂較為合理的工藝過程。
機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度，加工操作，安全生產，技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種，上質量，上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。
3.1 車床左支座的作用和工藝分析
3.1.1 零件的作用
題目所給的零件是機床上的一左支座，它用螺釘通過4×?13mm孔連接于機架上，4×?10mm是定位銷孔，底板4×?20mm大孔是固定支座的沉頭螺栓孔，該零件縱橫兩方向上5mm的槽使80mm耳孔部分有一定的彈性，利用一端帶M20螺紋（穿過于?21mm孔）一端于?25H7配合的桿件通過旋緊，便裝在?80H9孔內的心軸定位并夾牢，松開螺栓后軸桿可轉動或者滑動, 也可利用夾緊程度不同來調節(jié)孔與軸的間隙。
3.1.2 零件的工藝分析
該零件材料為HT200，球墨鑄鐵，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大的壓力，要求耐磨的零件。
左支座共有兩組加工表面,它們互相之間有一定的位置要求,現分別敘述如下:
（一）以?80H9(+00.087)mm內孔為中心的加工表面。加工表面包括: ?80H9(+00.087)mm孔的大端面A面以及大端的內圓倒角，?80H9(+00.087)mm的大端端面有表面粗糙度的要求為：Ra=3.2μm，且對?80H9(+00.087)mm孔的軸心線有垂直度要求為:0.03mm，四個?13mm的底座通孔和四個?20的沉頭螺栓孔,以及兩個?10的錐銷孔,螺紋M8-7H的孔以及5(-02)mm的縱槽，其中主要加工表面為?80H9(+00.087)mm。
（二）以?25H7(+00.021)mm的孔加工中心的表面：這一組加工表面包括?21mm的通孔和?38mm的沉頭螺栓孔以及?43mm的沉頭孔,螺紋M10-7H的底孔以及尺寸為5(-02)mm的橫槽，主要加工表面為?25H7(+00.021)mm。
加工的是Φ10的錐銷孔是1.6um的粗糙度要求。其要求比較高，直徑也比較小，直接鉆不能達到其精度要求，在這里可采取鉆-精鉸的加工方法。
由上述分析可知，對于以上兩組加工表面,可以先加工其中一組，然后再借助于專用夾具加工另一組加工表面，并且保證其位置精度。
3.2 零件毛坯的確定
3.2.1 毛坯材料的制造形式及熱處理
（一）該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據零件的材料，推薦用型材或鑄件，但從經濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鑄件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。故可以采取金屬模機械砂型鑄造成型，這樣有助于提高生產率,保證加工質量。
灰鑄體一般的工作條件：（1）承受中等載荷的零件。（2）磨檫面間的單位面積壓力不大于490KPa。
（二）灰鑄鐵（HT200）中的碳全部或大部分以片狀石墨方式存在鑄鐵中，由于片狀石墨對基體的割裂作用大，引起應力集中也大；因此，使石墨片得到細化，并改善石墨片的分布，可提高鑄鐵的性能?？刹捎檬嘶?，來消除鑄鐵表層和壁厚較薄的部位可能出現的白口組織（有大量的滲碳體出現），以便于切削加工。
3.2.2 毛坯結構的確定
根據零件材料確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的年生產綱領500件/年。由《機械加工工藝手冊》可知，其生產類型為中批生產。毛坯的鑄造方法選用金屬模機械砂型鑄造成型。又由于支座零件?80孔需鑄出，故還應安放型芯，此外，為清除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
由《機械加工工藝手冊》可知，該種鑄件的尺寸公差等級CT為8～10級，加工余量等級MA為G級，故選取尺寸公差等級CT為10級，加工余量等級MA為G級。
鑄件的分型面選擇通過從基準孔軸線，且與側面平行的面。澆冒口位置分別位于?80孔的上頂面。
由《機械加工工藝手冊》用查表法確定參考面的總余量如表3-1所示。
表3-1 各加工表面總余量（單位：mm）
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量
說明
A面
140
G
4.0
底面，單側加工
?80孔
80
H
5.0
孔降1級大側加工
由《機械加工工藝手冊》可知鑄件主要尺寸的公差，如表3-2所示。
表3-2 毛坯主要尺寸及公差（單位：mm）
主要尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
A面中心距尺寸
100
4.0
104
3.2
?80孔
80
5.0
75
1.6
4 左支座的加工工藝設計
4.1 基準的選擇
（1） 粗基準的選擇
① 余量均勻原則
在很多工件上有一些重要的表面，加工這些表面時希望它們被切去均勻的余量。
② 保證不加工面位置正確的原則
工件上若有一些不加工的表面，它們與加工面之間也要求有一個正確的位置關系，這些位置關系有時并不直接標注在圖樣上，但是經過分析從圖面上可以看出來，如果不注意它們，將會影響到零件的美觀甚至零件的使用性能。
③ 粗基準只能有效使用一次的原則
因為粗基準本身都是未經機械加工的毛坯表面，其精度和表面粗糙度都較差，如果在某一個（或幾個）自由度上重復使用粗基準，則不能保證兩次裝夾下工件與機床、刀具的相對位置一致，因而使得兩次裝夾下加工出來的表面之間位置精度降低。
④ 粗基準平整光潔，定位可靠的原則
粗基準雖然是毛坯表面，但應當盡量平整光潔，無飛邊，不應當選毛坯分型面或分模面所在的表面為粗基準。
（2）精基準的選擇
① 基準重合原則
應當盡量使定位基準與設計基準相重合，以避免因基準不重合而引起定位誤差。
② 基準統(tǒng)一原則
在零件加工的整個工藝過程中或者有關的某幾道工序中盡可能采用同一個(或一組)定位基準來定位，稱為基準統(tǒng)一原則。
③ 自為基準原則
當精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，應選擇加工表面作為基準，稱為自為基準原則。
④ 互為基準原則
對于相互位置精度要求很高的表面，可以采用基準反復加工的方法，這稱為互為基準原則。
⑤ 便于裝夾原則
所選精基準應能保證工件定位準確、穩(wěn)定，夾緊方便可靠。精基準應該是精度較高、表面粗糙度較小、支撐面積較大的表面。
精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算。?80孔和A面既是裝配基準，又是設計基準，用它們做精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝規(guī)程路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，A面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。
由于生產類型為中批生產，故應該采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率，除此之外還應降低生產成本。
（3）輔助基準的選擇
選擇輔助基準時應盡可能使工件安裝定位方便，便于實現基準統(tǒng)一，便于加工。
4.2工藝設計過程中應考慮的主要問題
4.2.1 加工方法選擇的原則
（1） 所選加工方法應考慮每種加工方法的經濟、精度要求相適應。
（2） 所選加工方法能確保加工面的幾何形狀精度，表面相互位置精度要求。
（3） 所選加工方法要與零件材料的可加工性相適應。
（4） 加工方法要與生產類型相適應。
（5） 所選加工方法企業(yè)現有設備條件和工人技術水平相適應。
4.2.2 加工階段的劃分
為保證零件加工質量和合理地使用設備、人力，機械加工工藝過程一般可分為一下幾個階段：
（1） 粗加工階段
主要任務是切除毛坯的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上盡可能接近成品。因此，此階段應采取措施盡可能提高生產率。
（2） 半精加工階段
完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做好準備。
（3） 精加工階段
保證各主要表面達到圖樣的全部技術要求，此階段的主要目標是保證加工質量。
（4） 光整加工階段
對質量要求很高的表面，應安排光整加工，以進一步提高尺寸精度和減少表面粗糙度。但一般不能用以糾正形狀誤差和位置誤差。
通過劃分加工階段：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誤差，保證加工質量。② 可以合理使用機床設備。③ 便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合得更好。④ 可以及時發(fā)現毛坯缺陷，及時修補或決定報廢，以免因繼續(xù)盲目加工而造成工時浪費。
4.2.3 加工順序的安排
零件的加工順序包括切削加工順序、熱處理先后順序及輔助工序。在擬定工藝路線時，工藝人員要全面地把切削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。
（一） 機械加工順序的安排原則
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裝或總裝工程中進行，以保證較高的配合精度。
（二）熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝路線中的位置安排，主要取決于零件材料及熱處理的目的。
預熱處理的目的是改善材料的切削工藝性能、消除殘余應力和為最終熱處理作好組織準備。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殘余應力：調質一般安排在粗加工和半精加工之間進行，為最終熱處理作好組織準備：時效處理用以消除毛坯制造和機械加工中生產的內應力。
最終熱處理的目的是提高零件的強度、表面硬度和耐磨性及防腐美觀等。淬火及滲碳淬火、氰化、氮化等安排在精加工磨削之前進行；由于調質后零件的綜合機械性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為最終熱處理，其工序位置安排在精加工之前進行；表面裝飾性鍍層、發(fā)藍處理，安排在機械加工完畢后進行。
（三）輔助工序的安排
輔助工序主要包括：檢驗、清洗、去毛刺、去磁、到棱邊、涂防銹油及平衡等。其中檢驗工序是主要的輔助工序，是保證產品質量的主要措施。除各工序操作者自檢外，在關鍵工序之后、送往外車間之前、粗加工結束之后，精加工之前、零件全部加工結束之后，一般均安排檢驗工序。
4.2.4 工序的合理組合
確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則：
（1） 工序分散原則
工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。
（2） 工序集中原則
工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。
一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。中批及大批大量生產中，多采用工序工序分散的加工原則，生產中可以采用結構簡單的專用機床和通用夾具，組織流水線生產。
4.3 左支承座的工藝路線分析與制定
4.3.1 工序順序的安排的原則
（1） 對于形狀復雜、尺寸較大的毛坯，先安排劃線工序，為精基準加工提供找正基準。
（2） 按“先基準后其他”的順序，首先加工精基準面。
（3） 在重要表面加工前應對精基準進行修正。
（4） 按“先主后次，先粗后精”的順序。
（5） 對于與主要表面有位置精度要求的次要表面應安排在主要表面加工之后加工。
4.3.2 工藝路線分析及制定
（1）工藝路線方案一：
工序一：鑄造。
工序二：時效、退火。
工序三：粗銑、精銑削? 80H9(+00.087)mm孔的大端端面。
工序四：粗鏜、精鏜? 80H9(+00.087) mm內孔，以及倒2×45°的倒角。
工序五：鉆削底板上的4- ?13mm的通孔，锪4-?20mm的沉頭螺栓孔。
工序六：鉆削?21mm的通孔，擴、鉸孔?25H7(+00.021) mm，锪沉頭螺栓孔?38mm 和沉頭孔?43mm。
工序七：銑削尺寸為5mm的縱槽。
工序八：鉆削M10-7H和M8-7H的螺紋底孔。
工序九：銑削尺寸為5mm的橫槽。
工序十：攻螺紋M10-7H和M8-7H。
工序十一：終檢。
（2） 工藝路線方案二
工序一：鑄造。
工序二：時效、退火。
工序三：粗鏜、精鏜孔? 80H9(+00.087) mm孔的內圓。
工序四：粗銑、精銑? 80H9(+00.087) mm的大端端面。
工序五：鏜? 80H9(+00.087) mm大端處的2×45°倒角。
工序六：鉆4-?13mm的通孔，锪? 20mm的沉頭螺栓孔。
工序七：銑削尺寸為5mm的縱槽。
工序八：鉆削通孔? 21mm，擴、鉸孔? 25H7(+00.021) mm,锪沉頭螺栓孔? 38mm 和沉頭孔? 43mm。
工序九：鉆削M10-7H和M8-7H的螺紋底孔。
工序十：銑削尺寸為5mm的橫槽。
工序十一：攻螺紋M10-7H和M8-7H。
工序十二：終檢。
（3） 工藝方案分析
工藝方案路線二：本路線是先加工孔后加工平面，再以加工后的平面來加工孔。這樣減少了工件因為多次裝夾而帶來的誤差。有利于提高零件的加工尺寸精度，但是在工序中如果因鑄造原因引起的圓柱R55mm的底端不平整，則容易引起?80H9(+00.087)mm的孔在加工過程中引偏。使?80H9(+00.087)mm的內孔與R55mm的圓柱的同心度受到影響，造成圓筒的局部強度不夠而引起廢品。工藝路線方案一則是先加工平面再加工孔。本工藝路線可以減小?80H9(+00.087)mm的孔與底座垂直度誤差，以及?80H9(+00.087)mm與R55mm圓柱的同心度，使圓筒的壁厚均勻外，還可以避免工藝路線二所留下的部分缺陷（即：工藝路線二中的工序六加工后再加工下面的工序的話，會由于工序六降低了工件的剛度，使后面的加工不能保證加工質量和加工要求）。
（4） 工藝方案的確定
由上述分析，工藝路線一優(yōu)于工藝路線二，可以選擇工藝路線一進行加工，在工藝路線一中也存在問題，粗加工和精加工放在一起也不能保證加工質量和加工要求，所以我們得出如下的工藝路線：
工藝路線三：
工序一：鑄造。
工序二：時效、退火。
工序三：粗銑?80H9(+00.087)mm孔的大端端面。
工序四：粗鏜?80H9(+00.087) mm內孔。
工序五：精銑?80H9(+00.087) mm孔的大端面。
工序六：精鏜?80H9(+00.087) mm內孔，以及?80H9(+00.087) mm大端處的倒角2×45°。
工序七：鉆削?80H9(+00.087) mm大端的4-?13mm的通孔，锪沉頭螺栓孔4-?20mm。
工序八：鉆削錐銷孔2-?10mm的底孔。
工序九：鉆削通孔?21mm，擴、鉸孔?25H7(+00.021) mm。
工序十：锪削沉頭螺栓孔?43mm和沉頭孔?36mm。
工序十一：銑削尺寸為5mm的縱槽，銑削尺寸為5mm的橫槽。
工序十二：鉆削M8-7H和M10-7H的螺紋底孔。
工序十三：攻螺紋M10-7H和M8-7H。
工序十四：終檢。
看上去此工藝路線已經沒有什么問題了，也可以用了，但是這條工藝路線也存在缺陷，比如說工序四處的加工其基準的選擇和定位都成問題，因為?80H9(+00.087)mm的小端沒有經過加工不能作為基準，而且用芯軸定位的話限制的自由度也不夠，會造成不完全定位或欠定位，會影響加工精度。以及?80H9(+00.087)mm的表面質量要求較高可以留較小的余量給最后的珩磨，以保證表面加工質量。
工藝路線四：
工序一：鑄造。
工序二：時效、退火。
工序三：粗銑?80H9(+00.087)mm孔的大端端面，粗基準為R55外圓，選用X52K立式升降銑床和專用夾具。
工序四：粗鏜?80H9(+00.087)mm內孔，基準為?80H9(+00.087)mm孔的軸心線，選用X620臥式升降銑床和專用夾具。
工序五：精銑?80H9(+00.087)mm孔的大端面，基準為?80H9(+00.087)mm內圓，選用X52K立式升降臺銑床和專用夾具。
工序六：精鏜?80H9(+00.087)mm內孔，以及?80H9(+00.087)mm大端處的倒角2×45°，基準為?80H9(+00.087)mm孔的小端端面，選用T611臥式鏜床和專用夾具。
工序七：鉆削4-?13mm的通孔，锪沉頭螺栓孔4-?20mm，基準為?80H9(+00.087)mm內圓，選用Z5150立式鉆床和夾具。
工序八：鉆削?21mm的通孔，擴、鉸孔?25H7(+00.021)mm，锪鉸?36mm的沉頭螺栓孔，基準為?80H9(+00.087)mm孔大端端面，選用Z3080臥式鉆床和專用夾具。
工序九：锪削沉頭孔?43mm?；鶞蕿榭?80H9(+00.087)mm的大端端面，選用Z5150立式鉆床和專用夾具。
工序十：鉆削M8-7H的螺紋底孔，基準為?80H9(+00.087)mm內圓，選用Z5150立式鉆床和專用夾具。
工序十一：銑削尺寸為5mm的縱槽。基準為?80H9(+00.087)mm內圓，選用X62K臥式銑床和專用夾具。
工序十二：鉆削M10-7H的螺紋底孔?；鶞蕿?80H9(+00.087)mm大端端面，選用Z5150立式鉆床和專用夾具。
工序十三：銑削尺寸為5mm的橫槽，基準為?80H9(+00.087)mm大端端面，選用X62K臥式銑床和專用夾具。
工序十四：珩磨?80H9(+00.087)mm的內圓，基準為孔?80H9(+00.087)mm的大端端面。
工序十五：攻螺紋M10-7H和M8-7H，選用Z5150立式鉆床和專用夾具。
工序十六：終檢。
4.4 機械加工余量
在機械加工過程中，為改變工件的尺寸和形狀而切除的金屬厚度成為加工余量。為完成某一道工序所必須切除的金屬層厚度，稱為工序余量。由毛坯變成成品的過程中，在某加工表面上所切除的金屬層總厚度， 稱為總余量。
4.4.1 影響加工余量的因素
在討論影響加工余量的因素時，應首先研究影響最小加工余量的因素。影響最小加工余量的因素較多，現將主要影響因素分單項介紹如下。（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷層深度（Ra和Da）為了使工件的加工質量逐步提高，一般每到工序都應切到待加工表面以下的正常金屬組織，將上道工序形成的表面粗糙度和缺陷層切掉。（2）前工序形成的形狀誤差和位置誤差（△x和△w）當形狀公差、位置公差和尺寸公差之間的關系是獨立原則時，尺寸公差不控制形位公差。此時，最小加工余量應保證將前工序形成的形狀和位置誤差切掉以上影響因素中的誤差及缺陷，有時會重疊在一起，但為了保證加工質量，可對各項進行簡單疊加，以便徹底切除。
上述各項誤差和缺陷都是前工序形成的，為了能將其全部切除，還要考慮本工序的裝夾誤差的影響。
綜上所述，影響工序加工余量的因素可歸納為下列幾點：
① 前工序的工序尺寸公差
② 前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷層深度
③ 前工序形成的形狀誤差和位置誤差
④ 本工序的裝夾誤差
4.4.2 機械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的確定
左支座零件的材料是HT200，抗拉強度為195Mpa-200Mpa，零件的毛坯質量為6.5kg。零件的生產類型是中批生產；參考《機械加工工藝簡明手冊》李益民編（哈爾濱工業(yè)大學），P8表1.3-1毛坯的制造方法及其工藝特點，選擇“左支座”零件的毛坯制造類型選擇為金屬模機械砂型鑄造成型。
由上述原始資料及加工工藝分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1）?80H9(+00.087)mm大端其加工尺寸為140mm×140mm的平面。保證高度尺寸100mm。此尺寸是自由尺寸表面粗糙度值Ra=3.2μm，需要精加工。根據《機械加工工藝簡明手冊》李益民，P8表1.3-1成批生產鑄件機械加工余量等級，可得：金屬模機械砂型鑄造成型的灰鑄鐵加工余量等級可取8～10級我們取9級，加工余量MA取G級。平面的加工余量，可根據表2.2-4鑄件機械加工余量，可得2.5mm的加工余量。鑄件尺寸公差可得1.8mm的鑄造尺寸公差。
（2）?80H9(+00.087)mm孔內表面，其加工長度為100mm，表面粗糙度值Ra=1.6μm.需要精鉸和珩磨。查《機械加工工藝簡明手冊》李益民，P38表2.2-1鑄件尺寸公差可得1.6mm的鑄造尺寸公差。P39表2.2-4鑄件機械加工余量，可得2.5mm的加工余量。
（3）4個?80H9(+00.087)mm孔大端端面螺栓孔。只需要鉆底孔和锪沉頭孔即可。則加工余量為：
鉆削?13mm的通孔 雙邊加工余量2Z＝13mm
锪沉頭孔?20mm 雙邊加工余量2Z＝7mm
（4）內表面?21mm、?25H7 (+00.021)mm、?38mm和?43mm的加工余量，這些內表面中有些需要多次加工才才能完成。加工余量分別為：
鉆削?21mm的通孔 雙邊加工余量2Z＝21mm
?25H7(+00.021)內表面：
① ?21mm擴孔到?24.7mm 雙邊加工余量2Z＝3.7mm
② ?24.7mm鉸孔到?24.9mm 雙邊加工余量2Z＝0.2mm
③ ?24.9mm珩磨到?25H7(+00.021) mm 雙邊加工余量2Z＝0.1mm
?38mm的沉頭孔，可以一次性锪成型
則雙邊加工余量2Z＝13mm
?43mm的沉頭孔，也可以一次性加工出來
則雙邊加工余量2Z＝22mm
（5）尺寸為5-02mm的縱槽，可以一次性銑削成型。
則雙邊加工余量2Z＝5mm。
尺寸為5-02mm的橫槽，也可以一次性銑削成型。
則雙邊加工余量2Z＝6mm。
（6）M10-7H和M8-7H 2個螺紋孔，機加工車間只需要加工螺紋的底孔，攻螺紋的工作可以放在鉗工室。則：
① M10-7H的底孔加工的直徑為?8.7mm 雙邊加工余量2Z＝8.7mm
攻絲M10-7H 雙邊加工余量2Z＝1.3mm
② M8-7H的底孔加工直徑為?7.2mm 雙邊加工余量2Z＝7.2mm
攻絲M8-7H 雙邊加工余量2Z＝0.8mm
（7）內孔?80H9(+00.087)mm的加工余量計算：
① 內孔?80H9(+00.087)mm為9級加工精度，鑄件的毛坯重量約為6.5Kg?！稒C械加工工藝簡明手冊》李益民，P39表2.2-4鑄件機械加工余量可以得到內圓的單邊加工余量為Z＝2.5 mm。機械加工工藝簡明手冊》李益民，P38表2.2-1鑄件公差，可得：IT＝1.6 mm。
② 珩磨加工余量：查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P496表2.3-51珩磨的加工余量，可得：珩磨的單邊加工余量Z＝0.05mm。
③ 精鏜加工余量：查《機械加工工藝手冊》李洪主編，P495表2.3-48擴孔、鏜孔、鉸孔的加工余量Z＝1.5mm～2.0mm。查《機械加工工藝手冊》孟少農主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得：IT＝±0.02mm～±0.05mm。這里取±0.02mm（入體方向）。
④ 粗鏜加工余量：除珩磨的加工余量和精鏜的加工余量剩下的余量都給粗鏜。查《機械加工工藝手冊》孟少農主編，第2卷P11-45表11.4-2臥式鏜床的加工公差，可得IT＝±0.1mm～±0.3mm，我們這里取±0.1mm（入體方向）。
左支座鑄件毛坯圖見毛坯圖：
由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此規(guī)定都有加工公差，所以規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上的加工余量有最大及最小之分。
由于本次設計規(guī)定的零件為大批大量生產，應該采用調整法加工。因此在計算最大、最小加工余量時應該按照調整法加工方式予確定。由此可知：
毛坯的名義尺寸：80-2.5×2＝75mm
毛坯的最大尺寸：75+0.8＝75.8mm
毛坯的最小尺寸：75-0.8＝74.2mm
粗鏜后最小尺寸：80-1.5×2＝77mm
粗鏜后最大尺寸：77+0.1＝77.1mm
精鏜后最小尺寸：80-0.05×2＝79.9mm
精鏜后最大尺寸：79.9＋0.02＝79.92mm
珩磨后尺寸與零件圖紙尺寸相同，即：?80H9(+00.087)mm
表4-1 ?80H9(+00.087)mm孔的加工余量計算表（單位：mm）
工序
加工尺寸公差
鑄件毛坯
?80H9(+00.087)
mm
粗鏜
精鏜
珩磨
加工前
小
74.2
77
79.8
大
75.8
77.1
79.82
加工后
小
74.2
77
79.8
80
大
75.8
77.1
79.82
80.087
加工余量
（單邊余量）
2.5
大
1.8
1.41
0.1435
小
0.6
1.25
0.1
加工公差（單邊）
1.6/2
0.2/2
0.04/2
0.087/2
4.5 確定切削用量及基本工時
4.5.1 工序一：粗銑?80H9(+00.087) mm孔大端端面
（1）粗銑?80H9(+00.087)mm孔大端端面
本工序采用計算法確定切削用時
① 加工條件：
加工材料：HT200。
加工要求：粗銑孔?80H9(+00.087)mm的大端端面。
機床和夾具：X52K立式升降臺銑床和專用夾具（類式于長三抓卡盤），用R55mm的外圓柱面為基準。
刀具：材料為YG6，D=160mm, L=45mm, d=50mm, Z=16, β＝10°，γ1＝15°，αn＝12°。查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P1076表4.4-2常用銑刀參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀，可得以上的參數，刀具耐用度T＝10800 s。
② 計算切削用量
確定?80H9mm大端端面最大加工余量，已知毛坯長度方向的加工余量Z＝2.5±0.9mm，考慮3°的拔模斜度，則毛坯長度方向的加工余量Z＝7.1mm。但是實際上此平面還要進行精銑所以不用全部加工，留1.5mm的加工余量給后面的精加工。因此實際大端端面的 加工余量可以按照Z=5.6mm計算?？梢苑謨纱渭庸t每次加工的加工余量Z＝2.8mm。銑削的寬度為140mm，則可以分兩次加工，?80H9mm孔的小端端面在鑄造時也由留了3°的拔模斜度，所以也留了加工余量Z＝3mm。長度方向的加工按照IT＝12級計算，則取0.4 mm的加工偏差（入體方向）。
確定進給量f：查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進給量，由刀具材料為YG6和銑床功率為7.5KW，可取：f=0.14～0.24 mm/z，這里取0.2 mm/z
計算切削速度：查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削速度及功率的計算公式：
v＝
其中：Kv＝KmvKtvKsvKaevKyvKkrvKvKov，查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力和切削功率修正系數，可得：
Kmv＝1.0，Ktv＝1.0，Ksv＝1.0，Kaev＝1.05，Kyv＝1.0，Kkrv＝0.86，Kv＝1.0，Kov＝0.8
則：
Kv＝Kmv Ktv Ksv Kaev Kyv Kkrv Kv Kov＝1.0×1.0×1.0×1.05×1.0×0.86×1.0×0.8＝0.7224。
則切削速度為：
V＝＝
＝0.994 m／s ＝59.64 m／min≈1m/s
計算主軸轉速：
n＝＝V＝＝118.65 r／min
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉速，與118.65 r/min相近的轉速有118 r/min和150 r/min，取118 r/min，若取150 r/min則速度太大。
則實際切削速度：
v＝＝59.31m／min≈0.99m/s
計算切削工時：
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機動時間的計算，可得：
t＝＝
其中當≤0.6時，l＝+（1～3），這里＝0.4375，
則：l1＝+（1～3）＝82mm，l2＝2～5mm取4mm。l＝140mm。
fmz＝0.2×16×118＝377.6 mm/min走刀次數i=1。查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.1-75銑床(立式、臥式 、萬能)工作臺進給量，可取375mm/min。
t＝＝＝0.60min
計算機床切削力：查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P624表2.4-97圓周分力Fz的計算公式，可得：
Fz＝9.81×54.5×ap0.9af0.74ae1.0×z×d-01kFz
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版）P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力、切削功率修正系數，可得kFz＝1.0，則：
Fz＝9.81×54.5×ap0.9af0.74ae1.0×z×d-01kFz
＝9.81×54.5×2.80.90.20.74701.0×16×160-1×1.0＝2873.2N
驗證機床切削功率：
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P621表2.4-96各種銑削切
削速度及功率計算公式，可得：
Pm=167.9×10-5 ap0.9af0.74ae1.0×z×n×kPm
其中：KPm=KmPmKaePmKkrPmKroPmKvPm，查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P612表2.4-94工件材料強度、硬度改變時切削速度、切削力、切削功率修正系數和表2.4-95其他使用條件改變時切削速度、切削力及切削功率修正系數，可得：
KmPm＝1.0，KaePm＝0.8，KkrPm＝1.14，KroPm＝0.79，KvPm＝1.0，
則:
KPm=KmPmKaePmKkrPmKroPmKvPmKkrv＝1.0×0.8×1.14×0.79×1.0＝0.72048
則機床切削功率為：
Pm=(167.9×10-5×2.80.9×0.20.74×701.0×16×118×0.72048)/60＝2.05KW
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P903表3.14-73銑床（立式、臥式、萬能）參數，可得X52K銑床的電機總功率為9.125KW，主電機總功率為7.5KW，所以機床的功率足夠可以正常加工。
驗證機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力Fz＝2873.2N。查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P626表2.4-98各種銑刀水平分力、垂直分力、軸向力與圓周分力的比值，可得：ae＝（0.4～0.8）mm/z，af＝（0.1～0.2）mm/z，不對稱銑刀銑削順銑，水平分力FL / Fz＝（0.15～0.3），Fv / Fz＝（0.9～1.0），Fx / Fz＝（0.5～0.55）。則?。?
FL＝0.2 Fz＝0.2×2873.2＝574.64N，
Fv＝0.9 Fz＝0.9×2873.2＝2585.88N，
Fx＝0.5 Fz＝0.5×2873.2＝1436.6N。
查取機床工作臺的摩擦系數μ＝0.1可得切削刀具在縱向進給方向對進給機構的作 力F ：
F＝FL +μ（Fz + Fx + Fv）＝574.64+0.1（2873.2+2585.88+1436.6）
＝574.64＋689.568＝1264.208N
而機床縱向進給機構可以承受的最大縱向力為3530KN，故機床進給系統(tǒng)可以正常工作。
4.5.2 工序二 粗鏜?80H9（+00.087）mm內孔
選用T611臥式鏜床和專用夾具。
刀具：材料為W18Cr4V，B＝16mm,H＝16mm,L＝200mm,l＝80mm,d＝16mm,Kr＝60°。參考《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀可以得刀以上數據。
確定?80H9mm的最大加工余量,已知毛坯厚度方向的加工余量為Z＝2.5mm±0.8mm,考慮3°的拔模斜度，則厚度方向上的最大加工余量是Zmax＝8.54mm，由于后面要精鏜核珩磨則加工余量不必全部加工，留給后面的精鏜的加工余量Z＝1.5mm，珩磨的加工余量留Z＝0.05mm。則加工余量可以按照Z＝6.94mm，加工時分兩次加工，每次加工的鏜削余量為Z＝3.5mm。查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀時的進給量及切削速度，可得進給量f＝0.35～0.7mm/r，切削速度v＝0.2～0.4m/s。參考《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進給量，取進給量f＝0.4mm/r，切削速度v＝0.3 m/s＝18 m/min。
則主軸的轉速n：
n＝ ＝＝71.4 r/min
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床的主軸轉速，可得與76.4 r/min相近的轉速有80 r/min核64 r/min，取80 r/min，若取64 r/min則速度損失太大。
則實際切削速度:
v＝＝18.85 m/min
計算鏜削加工工時：
t＝＝
其中：；l2=3～5mm；l3=0。則鏜削時間為：
t＝＝＝7.432 min
4.5.3 工序三 精銑?80H9（+00.087）mm大端端面
機床和夾具：X52K立式升降臺銑床專用夾具（類式于長三抓卡盤），以?80H9的內孔面為基準。
刀具：材料為YG6，D=160mm,L=45mm,d=50mm,Z=16,β＝10°，γ1＝15°，αn＝12°。查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P表4.4-2常用銑刀
參考幾何角度和表4.4-4鑲齒套式面銑刀?？傻靡陨系膮?。刀具耐用度T＝10800 s
銑削深度ap=1.5mm，銑削寬度為：140mm可以分兩次切削。
去定進給量f：查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P580表2.4-73端銑刀（面銑刀）的進給量，有刀具的材料為YG6和銑床的功率為7.5KW，可得：進給量分f＝0.2～0.3mm/z，此處取0.3mm/z。
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P588表2.4-81硬質合金端銑刀（面銑刀）銑削用量可得：v＝2.47 m/s＝148.2 m/min。則主軸轉速為：
n＝ ＝＝295 r/min
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P905表3.14-74銑床（立式、臥式、萬能）主軸轉速，與295 r/min相近的轉速有235 r/min和300 r/min。取300 r/min，若取235 r/min。則速度損失太大。
則實際切削速度為
v＝＝150.8 m/min
實際進給量為：
f＝16×300×0.2＝960mm/min
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P表3.1-75銑床（立式、臥式、萬能）工作臺進給量，可?。篺實＝950mm/min , af＝＝0.198 mm/z。
計算銑削工時：
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P698表2.5-10銑削機動時間的計算，可得：
t＝
其中當≤0.6時，l1＝+(1～3)，這里 ＝0.4375。
則:
l＝140mm，l1＝+(1～3)＝82mm； l2=2～5mm； 取5mm。
則：
t＝＝＝0.476min
4.5.4 工序四 精鏜?80H9（+00.087）mm內孔
選用T611臥式鏜床和專用夾具（彈簧心軸），以孔?80H9的大端端面為基準。
刀具：參考《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P1064表4.3-63鏜刀，可以選擇B=12mm, H=16mm, L=80, d=12mm, Kr＝45°。刀具材料為YG8。
確定進給量,查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P573表2.4-66鏜刀及切削速度，可得：進給量f＝0.15～0.25 mm/r，切削速度v＝2.04 m/s。參考《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-42臥式鏜床主軸進給量，取進給量f＝0.19 mm/r。
切削速度：
v＝2.04 m/s＝122.4 m/min
計算主軸轉速：
v＝＝v＝＝497 r/min
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P884表3.1-41臥式鏜床主軸轉速，可得與497 r/min相近的轉速有400 r/min和500 r/min，取500 r/min。若取400 r/min則速度損失太大。
則實際切削速度：
v＝=123.2 m／min
計算切削時間：
查《機械加工工藝手冊》李洪主編（北京出版社出版），P674表2.5-3車削和鏜削的機動時間計算，可得：
t＝＝
其中：l＝100mm，：＝3mm；l2=3～5mm；l3=0。
則鏜削時間為：
t＝＝1.14 min
4.5.5 工序五 鉆削4-?13mm的通孔，锪沉頭螺栓孔4-?20mm
選用Z5150立式鉆床和專用夾具，以?80H9(+00.087)mm內圓為基準。
（1）鉆削4-?13mm的通孔
選用Z5150立式鉆床和專用夾具。
刀具：材料為?13mm的YG6硬質合金鉆頭
切削深度ap：ap=6.5mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》，取f=0.3mm/r
切削速度V：參照《機械加工工藝手冊》，取V=0.45m/s
機床主軸轉速n：，取n=700r/min
實際切削速度V，：
被切削層長度l：l=20mm
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2： 取
走刀次數i：i=1
機動時間tj：
（2）锪沉頭螺栓孔4-?20mm
機床：Z5150立式鉆床和專用夾具
刀具：?20mm的高速鋼锪孔鉆
切削深度ap：ap=3.5mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》，取f=0.25mm/r
切削速度V：參照《機械加工工藝手冊》，取V=0.4mm/s
機床主軸轉速n：，取n=400r/min
實際切削速度：
被切削層長度l：
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1～4mm 取l2=3mm
走刀次數i：i=1
機動時間t j：
4.5.6 工序六 鉆削?21mm的通孔，擴、鉸孔?25H7(+00.021)mm，锪削?38mm的沉頭螺栓孔
選用Z5150立式鉆床和專用夾具，以?80H9(+00.087)mm孔大端端面為基準。
（1）鉆削?21mm的通孔
機床：Z5150立式鉆床和專用夾具
刀具：?21mm的高速鋼鉆頭
切削深度ap：ap=10.5mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》，取f=0.25mm/r
切削速度V：參照《機械加工工藝手冊》，取V=0.4m/s
機床主軸轉速n：，取n=400r/min
實際切削速度：
被切削層長度l：
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=1～4mm 取l2 = 3mm
走刀次數i：i=1
機動時間t j：
（2）擴孔?25H7(+00.021)mm
機床：Z5150立式鉆床和專用夾具
刀具：?24.7mm的高速鋼擴孔鉆
切削深度ap：ap=1.85mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》，取f=0.25mm/r
切削速度V：參照《機械加工工藝手冊》，取V=0.4m/s
機床主軸轉速n：，取n=300r/min
實際切削速度：
被切削層長度l：
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=0
走刀次數i：i=1
機動時間t j：
（3）鉸孔?25H7(+00.021)mm
機床：Z5150立式鉆床和專用夾具。
刀具：?25mm的高速鋼鉸刀
切削深度ap：ap=0.15mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》,取f=0.2mm/r
切削速度V：參照《機械加工工藝手冊》，取V=1m/s
機床主軸轉速n：，取n=800r/min
實際切削速度：
被切削層長度l：
刀具切入長度l1：
刀具切出長度l2：l2=0
走刀次數i：i=1
機動時間t j：
（4）锪削?38mm的沉頭螺栓孔
機床：Z5150立式鉆床
刀具：?38mm的高速鋼锪孔鉆
切削深度ap：ap=6.65mm
進給量f：根據《機械加工工藝手冊》，取f=0.2