t-12拖拉机副变摇臂机械加工工艺介绍

目录序言 2零件的分析 2毛坯设计 3工艺规程设计 4量具选择 15夹具设计 16总结 19参考文献 19T12拖拉机副变摇臂机械加工工艺序言机械制造技术课程设计是我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。就我个人来说，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为能胜任今后在工作岗位打下一个良好的基础。由于能力有限，本设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。本次课程设计的内容包括：1. 毛坯设计-画出毛坯工艺简图;2. 机械加工工艺设计-制定出零件的机械加工工艺规程；3. 家具设计-完成指定工序（f10H7孔加工工序）的夹具设计设计；4. 整理说明书-对工艺设计夹具设计的详细说明；一、零件的分析（一）零件的作用分析：我们选择设计的零件是T-12拖拉机副变速摇臂，主要作用是通过键与操纵杆相连接来传递力，拨动滑移齿轮的位置，从而实现不同速度之间的变换。下端的孔则是与轴相连接，是整个工艺能够实现转动。M8的螺纹孔则是需要与螺栓相连接以防止键滑出键槽。零件的主要加工面是孔的外端面，孔，轴外圆，螺纹孔，台阶和键槽的位置。（二）零件的工艺分析 T-12拖拉机副变速摇臂的结构比较简单但有一定的公差和位置公差要求。主要加工个位置有：（1）34mm和18mm（下面）所在圆柱的左端面、右端面（2）18mm圆柱包括：外表面、切削槽、M8的螺纹孔（3）钻10H8的孔，且该空与34的圆柱中心线的平行度为0.004,孔10H8左端面倒角（4）铣削16X5的半圆键槽且以34mm和18mm（下面）所在圆的中心线对称，对称度为0.05mm。二、毛坯设计1.毛坯的类型选择 该零件的材料为QT400-15，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，故毛坯可用铸造成型。2.加工余量的选择 铸件为保证其加工面尺寸和零件精度，应有加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工时又被切去得金属层厚度，称为机械加工余量，简称加工余量。加工余量过大，浪费金属和加工工时；过小，降低刀具寿命，不能完全去除铸件表面的缺陷，达不到设计的要求。 根据铸件为成批量生产公差等级在CT3-CT13之间，选择CT11且基本尺寸在4063mm之间，所以选择公差等级为CT11，查表212 铸件尺寸公差值为4mm. 由表215 由于成批量加工与铸件尺寸公差配套使用的铸件要求的机械加工余量（RMA）等级 因选用砂型铸造手工造型又为QT400-15，所以得出在FH之间，选用H等级。3. .分型面的选择 分型面是指两半铸型相互接触的表面。选择分型面的原则“四少两便”，即：少用砂芯、少用活块、少用三箱、少用分型面、便于清理、便于合箱。 根据选择原则：注意减轻铸件清理和机械加工考虑到打磨飞翅的难易程度较高。摇臂是小铸件，不易打磨且外圆轮廓尺寸较大所以选择34圆柱和18（下面）圆柱的左端面为分型面。4.拔模斜度 为了方便起模，在摸样、芯盒的出模方向留有一定的斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度称为拔模斜度。 起模应在铸件上没有结构斜度的、垂直于分型面的表面上使用。取拔模斜度为3度。5.铸件的收缩率 定义：K=（模样工作面的尺寸铸件尺寸）/模样工作面的尺寸X100%根据已知条件查表217查的铸件的收缩率为1%受阻收缩率为0.7%6.铸件尺寸的确定（1）18mm（下面）圆柱长的基本尺寸是12mm，其加工余量为2.5mm故计算出其毛坯名义尺寸是12+22.5=19mm，其尺寸偏差为0.0215mm。（2）34mm圆柱长的基本尺寸是14mm，其加工余量为2.5mm，故计算出其毛坯名义尺寸是14+22.5=19mm，其尺寸偏差为0.026mm。（3）轴外圆表面的基本零件尺寸是18mm，其加工余量为2.5mm，故计算出其毛坯名义尺寸是18+22.5=23mm，其尺寸偏差为0.0215mm。（4）18mm（上面）的圆柱与34圆柱右端面相连且34的右端面有一定的加工余量所以18mm（上面）的圆柱只需右端面加上加工余量，为40.4 0.1mm。7.毛坯工艺简图见附图一三、工艺设计（一）制订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。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑万能机床配以专用夹具，并尽量设计的工序集中来提高生产效率。除此以外，还还应考虑经济效果，尽量使成本下降。1）定位基准的选择原则：1.粗基准的选择选择 粗基准的出发点是合理分配加工余量，注重保证加工面与非加工面的相互位置精度。注意以下原则： （1）为保证工件上不加工表面与加工表面之间的位置精度要求，应选择不加工表面为粗基准。 （2）为保证工件上某最重要表面的加工余量均匀，应选择该表面做为粗基准。 （3）粗基准应尽量避免重复使用，使同一尺寸方向上一般只允许使用一次。 （4）应尽量选择平整、光滑。尺寸较大、无飞边、无浇口的表面作为粗基准，确保定位准确、夹紧可靠。2.精基准的选择原则 精基准选择的出发点是保证加工精度要求，同时要考虑是工件装夹方便、夹具结构简单。具体原则如下：（1）基准重合。尽可能选择设计基准作为精基准，以免由于基准不重合而引起加工误差，尤其是在最后的精加工时，更应遵循这一原则。（2）基准统一。尽可能的选择统一的精基准加工工件的各个表面，以保证各加工表面的相互位置精度，避免粗基准变换所产生的加工误差，有利于简化工艺规程的制定和夹具的结构。（3）互为基准。当两个表面相互位置精度要求很高时，可以相互作为精基准，反复多次进行加工。（4）自为基准。当某些精加工表面要求的余量小而均匀时，可以选择该加工表面本身作为精基准。方案的选择方案一1. 铣34mm圆柱和18mm圆柱所在的左端面；以18圆柱面外毛坯表面和34右侧凸台表面为基准，打中心孔。2. 粗车18mm轴右端面和其外圆表面，34mm圆柱右端面，粗车10mm右端面，粗车18mm外圆柱面3. 精车18mm轴外圆表面，精车34mm右侧凸台，倒角，切槽。4. 钻，铰10H8mm孔并加工倒角。5. 铣键槽6. 钻螺纹孔并加工倒角，然后攻丝。方案二1. 对铣18mm圆柱和34mm圆柱两端面，打中心孔。2. 粗车18mm轴外圆表面，粗车34mm圆柱右端面，最后粗车10mm圆柱右端面倒角，切槽。3. 铣键槽4. 钻9.8mm孔，铰10mm孔，锉倒角。5. 钻6.8mm螺纹孔，锉倒角，并攻丝。方案三1. 对铣18mm圆柱和34mm圆柱两端面，打中心孔。2. 粗车18mm圆柱右端面，10mm孔右端面，粗车34mm圆柱右端面，粗车18mm轴外圆表面。3. 精车18mm轴外圆表面，精车34mm右侧凸台，倒角，切槽。4. 钻，铰10H8mm孔并加工倒角。5. 铣键槽5*16.6. 钻螺纹孔并倒角，然后攻丝。工艺方案的比较与分析对比方案一方案二发现，方案一中先车34mm孔右侧凸台，再车10mm右端面，当车34mm孔右侧端面凸台退刀时，有可能会打刀。工序三先车18mm轴外圆表面，再车34mm右侧凸台，则圆柱面粗糙度不能保证。方案二中铣34mm圆柱和18mm圆柱两端面，由于两侧不对称，则铣削时受力不平衡，工序三中键槽有对称度要求，则应先钻10mm孔。因此最终选择方案三。综上，加工方案为：1. 对铣18mm和34mm圆柱两表面，打中心孔；2. 粗车18mm圆柱右端面，10mm孔右端面，粗车34mm圆柱右侧凸台，再车18mm轴外圆表面；3. 精车18mm轴外圆表面，精车34mm右侧凸台，倒角，切槽；4. 钻，铰10H8mm孔并加工倒角；5. 铣键槽5X16；6. 钻螺纹孔并倒角，然后攻丝；（三）工序工艺设计铣34mm圆柱左端面和18mm圆柱左端面加工条件工件材料：QT40015，金属模机械砂型铸造成型，b400Mpa 15%HBS=130180HBS。加工要求：铣34mm圆柱左端面和18mm圆柱所在的左端面，保证工序尺寸560.095mm。机床：选用X5030A型号，其工作台台面尺寸（宽X高）350mmX1150mm，主轴端面至工作台台面距离40-410mm，主轴转速范围35-1600r/min，级数12，表面粗糙Ra2.5m，电动功率：4KW 【9】214刀具：刀片材料：选用硬质合金铣刀 9P527选用圆柱铣刀，D=50mm，d=22mm 细齿8 10量具：游标卡尺b切削用量粗铣IT11-13，Ra5-20um，一次走刀即可达到零件要求。其加工余量Z=2.50.095mm，背吃刀量ap=2.5mm 4P24根据机床功率4KW5KW选用进给量fz=0.25/z，取fz=0.25mm/z（2）P416。根据硬质合金钢铣刀选用切削速度Vc=25m/min 1P135主轴转速nw=1000Vc/D=1000X25/3.14X50=159.2r/min，故选取nw=200r/min。所以实际切削速度Vc=Dn/1000=3.14X50X200/1000=31.4 m /min切削工时：I=50+34/2+18/2=76mm Tm=76（200x0.25X8）=0.19min工序图1：2，钻两端中心孔中心孔型号 GB/145-85钻轴转速n=380r/min f=0.05mm/rT=5/(380*0.05)=0.26min3，a粗车18mm右端面 量具：游标卡尺，150mm，专用夹具 b 粗车18mm（下面）右端面 c 粗车34mm右端面 d 粗车18mm外圆a粗车18mm右端面加工条件： 机床 选取c6132型号车床 1P456 刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133刀具：外圆车刀。刀片材料：YG6；刀杆尺寸1625，=15，Kr=45,0=12,E=0.5mm。切断刀。刀片材料：高速钢W18Cr4V；A型，a=2.5mm,B=20mm，H=20mm，L=150mm。量具：游标卡尺，0150mm。1 车外圆18mm加工条件： 机床 选取c6132型号车床 1P456 刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量： 1）查表得T=0.21,8p257,所以粗车加工余量Z=20.1058P257，Z=1mm（4）P130。最大1.5-2mm分两次走刀；n=560r/min,f=0.3mm/r第一次走刀ap1=1.5mm；第二次走刀ap2=0.5mm。2）进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.5mm/r 1P10823）切削速度 v=114m/min 1P10854）N=1000v/d=1000*114/（3.14*23）=1600r/min 取1600r/min所以切削速度Vc=116m/min所用工时约为Tm=23/（1600*0.5）=0.0143min 所以走两次刀 所以T=0.028min2，粗车下面18mm右端面加工条件： 选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1）T=0.21 所以车削加工余量Z=20.105分两次走刀Z1=1.5mm Z2=1mm 2）进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.5mm/ 1P1082 3）切削速度V=114m/min 1P1085 4）N=1000v/（d）=1000*114/（3.14*59*2）=320r/min 取360r/min所以实际切削速度Vc=119m/minTm=18/（360*0.5）=0.1125min，所以走两次刀所以t=2tm=0.225min。3.车34mm右端面，加工条件： 选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1）T=0.21，8p257，所以车削加工余量Z2=0.105 经分析一次走刀即可Z=2mm 4PI30背吃刀量ap=2mm 2）进给量f=0.4-0.5mm/r 3）切削速度v=114m/min 4N=1000/（d）=1000*114/（3.14*34）=1140r/min取1140r/min 所以实际切削速度Vc=121m/min。Tm=5.5/（1140*0.5）=0.0096min4车10mm孔右端面加工余量Z=2mm，分两次走刀，每次走刀=1.0mm，n=560r/min,f=0.3mm/r。算工时L=12,T=0.14min，手动进给。5.粗车18mm外圆加工条件： 选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1）办精工外圆加工余量z=1.0mm-1.3mm粗车加工余量Z=1.5mm-2.0mm取Z=1.5mm 4P130 Es=-0,020 Ts=0.21ei=es-Ts=-0.32 8P257-258背吃刀量ap=1.5mm2)进给量f=0.4-0.5mm/r 取f=0.4mm/r 1P10823）切削速度V=114/min 1P10854）N=1000V/（d）=1000*114/（3.14*23）=1600r/min所以实际切削速度Vc=116m/minTm=39.5/（1600*0.5）=0.05min确定尺寸l=39.5mm工序图: 6，半精加工34mm右端面 ，18外圆A半精车34mm右端面加工条件：选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1）加工余量Z=0.5mm 选IT10 4P22T=0.10 切削余量Z=0.50.05 8P257背吃刀量ap=0.5mm2）进给量f=0.15-0、25mm/r 取f=0.2mm/r 1P10823）切削速度V=165m/min 1P10824）N=1000v/（d）=1000*165/（3.14*34）=1600r/min所以实际切削速度Vc=171m/minTm=5.5/（1600*0.2）=0.0172min7.半精车18mm外圆加工条件：选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1）经分析半精工车一次走刀粗糙度即可达到3.2要求z=1mm Es=-0.020 Ts=0.033 3 切削加工余量Z=1，背吃刀量ap=1mm2）进给量f=0.15-0.25mm/r 取f=0.25mm/r 1P10823）切削速度B=115m/min4）N=1000v/（d）=1000*115/（3.14*20）=1900r/min所以实际切削速度Vc=119m/minTm=40/1900*0.25=0.084倒角 1*45切槽加工条件：选取车床刀具 选取硬质合金钢 05R2525 L=140 I=20 0=15 0=12 Kr=90 10P133切削用量：1.背吃刀量ap=2.5mm 2.进给量f=0.11-0.14mm/r 9p880 3.切削速度v=100m/min 1p1085 4. N=1000v/（d）=1000*101/（3.14*18）=1800r/min所以实际切削速度Vc=102m/minTm=2.2（18000.14）=0.0087工序图:9.钻9.8mm孔 锪倒角 铰10mm孔钻床：（复合型）轻型圆柱立式钻床ZQ5035最大钻孔直径35mm，主轴转速12级，范围552390r/min，主轴行程160mm，专用夹具。刀具：1）直柄阶梯麻花钻 d1=9.8mm d2=11mm d3=16.5 顶角1183 10P176-178 2）选用直柄机用铰刀（GB/T 1132-1984） 10A H8 d1=10mm L=133mm 1=38mm 11=2.5mm 12=46mm a=ap=10 f=0.10-0.15mm/r 齿数为 f=6主轴转速 nw=1000Vc=18m/min切削工时L=12mmTm=12（0.15600）=0.17min工序图如下: 10.铣键槽516mm铣床：选用X5030A型号，其工作台台面尺寸350mm1150mm，主轴端面至工作台台面距离40-410mm，主轴转速范围35-1600r/min，级数12。刀具：刀片材料，根据GB1112-81，选用高速钢直柄键槽铣刀 9p676前角=5，=20，kr=12，螺旋角=1525，d=5mm，d1=5，l=8mm，L=40mm，齿数为2 9P664切削用量：加工余量z=3mm，分为粗铣和半精铣，第一次走刀背吃刀量ap=2mm，第二次ap=1mm1）粗铣键槽第一次走刀背吃刀量ap=2mm1，选进给量fz=0.2mm/z 2P4162，切削速度Vc=15-20m/min，取Vc=15m/min 1P11353，主轴转速nw=1000Vc/D=100015/3.145=1000r/min，所以实际切削速度Vc=15.7m/min切削工时：Tm1=15.5（0.221000）=0.04min2）半精铣键槽（刀具等加工条件同上）1，第二次走背吃刀量ap=1mm2，选进给量fz=0.2mm/z 2P4163，切削速度Vc=15-20m/min，取Vc=15m/min 1P1135，主轴转速nw=1000Vc/D=100020/3.145=1300r/min，所以实际切削速度Vc=20m/min切削工时：Tm2=15（0.121000）=0.06min综上，总工时为Tm=Tm1+Tm2=0.04+0.06=0.10min工序图: 11钻6.8mm孔，锪145倒角，攻M8螺纹孔钻床：（复合型）轻型圆柱立式钻床ZQ5035最大钻孔直径35mm，主轴转速12级，范围552390r/min，主轴行程160mm，专用夹具。刀具：1）选用直柄阶梯麻花钻6.8*21.0mm，d1=6.8mm，d2=9mm，l=125mm，ll=81mm l2=21mm（GB/T6139-1997） 2）选用细柄机用丝锥，粗牙M8X1.25（GB/T3464.1-1994），丝锥前角Y0=5，f=1.25mm/r，Z=20，L=40mm 1P980 3）切削用量切削速度Vc=18m/min f=0.2mm/r 1P1264主轴转速nw=1000Vc/D=1000*18/3.14*6.8=843r/min，选取nw=900r/min。所以实际切削速度Vc=19m/min。切削工时：l=20mmTm=20/（0.2*900）=0.11min。工序图如下：四 量具选择a.孔直径为10mm，es=0.033 ei=0 选用外径千分尺，最小分度值为0.001；b.直径为18mm es=-0.020 ei=-0.053 选用内侧千分尺，最小分度值为0.001;c.轴长40mm，es=0.5 ei=0.3 分差T=0.2 安全于都A=0.018 不确定度Ul=0.016选择测量范围为0-100分度值为0.01的深度百分尺;d.两轴线距离为50mm，es=+0.2 ei=-0.2 公差T=0.4 安全愈度A=0.032T=0.4*d*fKf=0.4*9.8*0.2？0.7*0.93=11.6N.m套筒顶部与工件当量摩擦半径r=2（R3-r3）/3（R2-r2）=10.57mm通过精力平衡计算最小夹紧力Fn所以T1=Fnr即Fn=Tl/r=28.4/10.57*10 =2686.8N加紧机构采用螺旋夹紧W=QL/d/2tan（+）+r tan2 7P292Q=80N L=200mm螺纹中茎d=15mm螺纹生角=2.48 螺母处摩擦角1=8.83螺纹杆端部与工件处摩擦角2=2.48W=16000/1.96=8163N因为Fn=1686.88163N符合要求。（三）夹具精度演算1验算中心距500.2mm影响因素：Ul=0.029 选择测量范围0-125分度值为0.02的游标卡尺。五夹具设计（一）夹具的功能1)保证加工精度。工件通过夹具进行安装，包含了两层意义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样可以保证工件表面的位置精度，且精度稳定。2）提高生产率。3）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。（二）正确设计和使用定位元件，夹紧设置。本夹具主要是用来钻直径为10mm的孔，这个孔轴线与轴中心线有一定的平行度公差0.04mm，所以提高一定的精度要求。由于出了孔外只有键槽，螺纹孔没有加工没其他的端面，外圆精度都已到达标准要求。定位方案为：（1） 以18mm的轴为定位基准,采用套筒进行定位，限制了X轴、Y轴的移动及绕该轴的转动。（2） 套筒与直径为34mm的右端面限制Z轴移动。（3） 用一个活动V型块限制工件绕Z轴的转动。 夹紧机构采用夹板螺旋夹紧装置，夹紧动力采用手动，钻孔处外加一个辅助支撑凸台防防止受力不均匀造成变形对工件的加工精度造成影响。（三）正确计算夹紧力，合理布置夹紧力位置及方向。 夹紧力作用在34mm外圆和18mm外圆之间的肋板上端面，由平面压板压紧。刀具：直柄阶梯麻花钻d=9.8mm，顶角1183。1.切削力：轴向力已知f=0.2Fz=419dfK=1802N 其中安全系数K=K1K2K3K4则K1=1.7、 K2=1.2 、K3=1.2 、 K4=1则K=1.7X1.2X1.2X1.2X1=2.448则最小轴向钻削力为F1=2.448X1802=4441N该力由套筒和辅助支撑产生的约束力抵消。2.钻9.8孔时产生的转矩（1）定位误差：主要是定位轴18f8与套筒18G8的间隙产生的最大为18f818G8max=0.033+0.043=0.076mm（2）钻模板陪衬套中心与定位销中心距之差，装配图标注尺寸为540.04mm误差为0.08mm（3）钻套与陪衬套配合间隙，钻套（15es=0.18 ei=0.007）衬套（15es=0.034 ei=0.016）1p657 最大间隙为0.027mm。（4）钻套内孔与外圆的同轴度误差 （5）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e=（H/2+h+B）maxH（H=H+h=16+10=26 h=10mm B=12mm 钻套9.8mm（es=0.028 ei=0.013）=直柄阶梯麻花钻钻孔部分直径公差h9 10P7169.8mm es=0 ei=-0.036 ，所以max=0.028+0.035=0.064mme=（26/2+10+12）0.06426=0.086mm由于上述各项都按最大误差计算，而实际误差不可能全部出现最大值，各误差方向也不可能