2013年1月操作手柄(135减速器)---机械制造基础课程设计.doc

机械制造技术基础课程设计题 目： 135调速器操纵手柄 专 业： 工 业 工 程 姓 名： XXXXXX 学 号： XXXXXX 指导教师： XXXXXXXXX 2013 年 1 月 5 日机械制造技术基础课程设计任务书设计题目： 设计“操作手柄”零件的机械加工工艺规程及相关工序专用夹具设计要求： 1.未注明铸造圆角R23 2.去毛刺锐边3.材料45钢设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.设计夹具图（1张） 5.工艺过程综合卡片（一套） 6.课程设计说明书（1份） 原始资料：该零件图样，Q=2000台/年，n=1件/台，每日1班目 录序 言3一、零件的工艺分析及生产类型的确定41.1 零件的作用41.2 零件的艺分析41.3 零件的生产类型4二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图42.1 选择毛坯42.2 确定机械的加工余量、毛坯尺寸和公差42.3 确定机械加工余量52.4 确定毛坯尺寸和尺寸公差52.5 设计毛坯图6三、选择加工方法，制定工艺路线63.1 定位基准的选择63.2 零件表面加工方法的选择63.3 制定工艺路线7四、工序设计71、选择加工机床72、确定工序尺寸8五、确定切削用量10六、参考文献15序 言 技术基础课程设计是我们学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产见习的基础上进行的又一次实践性教学环节。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。本设计的内容是制订操作手柄的加工工艺规程。通过分析从毛坯到成品的机械加工工艺过程，总结其结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。针对操作手柄零件的主要技术要求，选择适当的夹具进行装夹以及设计钻孔用的钻床夹具。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。还有许多设计不足的地方，希望老师多加指教！一、零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的作用 本次课程设计题目给定的零件是操纵手柄（135调速器）， 操纵手柄是种常见的传动件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。1.2 零件的工艺分析 该零件加工表面有面、孔、键槽、螺纹。由图可知：孔12、16、9、键槽以及相关的面都有较高的技术要求。故在加工的过程中应选用合理的基准，确保加工精度。由图分析，可选用右端面为粗基准，加工出孔12并保证一定的精度，再以孔12为精基准，依次精加工右端面及其他结构。最后再以精加工后的右端面和24外表面为基准加工出孔9、16。这符合基准统一、基准重合、互为基准三原则，易于保证各结构之间的位置、精度误差，同时可以减少夹具类型及数量，减少成本。1.3.零件的生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次课程设计题目中，依据设计题目原始资料知道：Q=2000台/年，n=1件/台，每日1班；结合生产实际，备品率和废品率分别取10%和1%。代入公式（2-1）得到该零件的生产纲领：N=2000x1x(1+10%)x(1+1%)=2222件/年操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，根据表2-1可知，该零件的的生产类型为中批量生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1.选择毛坯操纵手柄是种常见的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢，由于零件成批生产，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中不经常变动，只是起支撑作用，受到的冲击力不是很大，只是纵向上受到的压力比较大，并且该零件为中批生产，采用模锻成形生产方法提高生产率，提高零件精度。2.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参照机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节，钢质模锻件的公差及机械加工余量按照GB/T12362-2003确定。要确定毛坯尺寸及机械加工余量，应先确定如下各项因素：锻件的公差等级 由该零件的功用和技术要求确定其锻件公差等级为普通级。锻件质量mf 锻件质量的估算按下列程序进行：零件图基本尺寸 估计机械加工余量 绘制锻件图 估算锻件质量，按此质量查表确定公差和机械加工余量。估算毛坯质量为1.5kg锻件形状复杂系数S 估算毛坯质量为1.5kg最大直径为28mm,长度190mm则=0.917kg S=1.64 属于级锻件材料系数M 由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。零件表面粗糙度 由零件图知，各要求表面粗糙度Ra1.6um2.3确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.7-2.2mm,水平方向为1.7-2.2mm，即锻件各外径的单面余量为1.7-2.2mm，各轴向尺寸的单面余量也为1.7-2.2mm。锻件中心两孔的单面余量按表5-10查得2.0mm2.4.确定毛坯尺寸和尺寸公差各加工表面为查表确定各表面粗糙度Ra1.6um，因此这些毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（由于有的表面只需要粗加工，这时可取所查数据中的小值。当表面需要经过粗加工和半加工时，可取其较大值）。综上所述，确定毛坯尺寸见表1.零件尺寸/mm单面加工余量/mm偏差毛坯尺寸/mm根据1752.01791表5-6、5-92.0281表5-7、5-9182.0221表5-7、5-91.88.4 1表5-6、5-9101.76.6 1表5-6、5-9M61.72.41表5-6、5-9键槽168 1.812.44.41表5-6、5-91.7 5.61表5-7、5-91.712.6 1表5-7、5-92.5.设计毛坯图三、加工工艺过程设计3.1定位基准的选择3.1.1粗基准的选择：车24外圆面，车右端面，以右端面为工序基准、24外圆为定位基准，车18mm、扩孔12mm、10mm并保证一定的精度。3.1.2精基准的选择：根据 基准重合，基准统一，互为基准等原则，以10外圆为定位基准、孔12为工序基准，半精车24mm、铣键槽16mm*8mm及其它结构。再以24外圆为定位基准、孔10mm为工序基准精加工孔12mm3.2零件表面加工方法的选择 174mm右端面，公差等级未注，表面粗糙度未注，直接粗车 24mm公差等级IT10，表面粗糙度Ra=12.5，粗车，半精车 18mm公差等级未注，表面粗糙度未注，直接粗车 左端面8mm，公差等级未注，表面粗糙度未注，粗铣 D端面、螺纹台面公差等级未注，表面粗糙度Ra=6.3，粗铣，半精铣 12孔公差等级IT8，表面粗糙度Ra=6.3，扩孔，铰孔 10孔公差等级未注，表面粗糙度Ra=6.3，扩孔，铰孔 键槽16mm8mm公差等级未注，表面粗糙度未注，粗铣 M6螺纹孔公差等级未注，表面粗糙度未注，丝锥攻螺纹 9孔公差等级IT13，表面粗糙度Ra=12.5，扩孔 16孔公差等级IT11，表面粗糙度Ra=6.3，扩孔，铰孔3.3.制定工艺路线工序：模锻工序：退火，消除内应力工序：车右端面，车24外圆，以右端面为工序基准、24外圆为定位基准车18mm，倒角345、445工序：以24外圆为定位基准，端面上下表面互为工序基准铣D端面到18mm，铣左端面到8mm，螺纹台面至15mm 工序：以右端面为工序基准、24外圆为定位基准，扩孔12，以24外圆为定位基准、孔12为工序基准，扩孔10 工序：以10外圆为定位基准、孔12为工序基准，铣键槽至尺寸工序：以右端面为工序基准、24外圆为定位基准，扩孔9，再扩孔16工序：倒角0.545、145，丝锥攻螺纹工序：去毛刺工序：终检，入库四、工序设计1选择加工机床工序加工机床选择依据，零件形状、大小，经济精度，表面粗糙度要求等工序：模锻工序：退火，消除内应力工序：粗车与半精车，零件要求表面粗糙度Ra=12.5 ，精度IT12即可，零件轮廓尺寸不大，选用车床C1640工序：粗铣与半精铣即可达到精度要求，选用铣床X51工序：孔12表面粗糙度为Ra=6.3，要求相对较高，需扩孔、铰孔，选用摇臂钻床Z525工序：键槽精度要求不高，选用铣床Z525工序：孔技术要求不高，表面粗糙度要求不高，选用车床C1640工序：选用车床C1640工序：钳工去毛刺工序：终检，入库2.确定工序尺寸（1）确定各圆柱面的工序尺寸加工表面工序名称工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度右端面粗车4.0mm174（IT11）Ra12.5车24外圆面粗车2.5mm25.5（IT13）Ra12.5半精车1.5mm24（IT10）Ra25车18外圆面粗车4.0mm18（IT13）Ra12.5加工表面工序名称工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度12孔铰孔0.2mm( IT8)Ra6.3扩孔3.4mm( IT10)Ra12.5加工表面工序名称工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度10孔扩孔3.2mm( IT10)Ra12.5铰孔0.2mm( IT19)Ra6.3键槽16mm8mm铣槽3.6mm168( IT12)Ra12.5加工表面工序名称工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度M6扩孔2.6mmmmRa12.5攻螺纹1mmM6Ra6.39孔扩孔3.4Ra6.316孔粗铰孔0.2Ra6.3扩孔3.2Ra12.5（2）轴向尺寸确定未注公差等级为IT14A0=68-35-16=17mmES1=0.87-0+0.3=1.17mmEI1=0-0.16-0.3=-0.48mm未注公差等级为IT14A1=175-68-80=27mmES1=1-0-0=1mmEI1=0-0.87-0.87=-1.74mm未注公差等级为IT14A1=14-8=6mmES1=0.165-0=0.165mmEI1=-0.165-0.43-=0.595mm五、确定切削用量5.1 车24mm外圆端面（1） 选择刀具和机床机床选择C1640车床即可，根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。他（2） 选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3.5mm。确定进给量根据表1.3，可知，则可取进给量。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。只有径向进给，每分钟进给量按机床选取：= 100r/min，则每分钟进给量： （3-1）检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-2）5.2 车24mm外圆（1） 选择刀具和机床机床选择C1640车床即可，根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。（2）选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3mm。确定进给量根据表1.3，可知，则可取进给量。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。切削速度和每分钟进给量按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度： （3-3）每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-4）5.3 车18mm外圆：（1） 选择刀具和机床机床选择C1640车床即可，根据切削用量简明手册表1.1，选刀杆尺寸，选刀片厚度为4.5mm，根据表1.2，选择YT5硬质合金刀片，根据表1.3，选车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。（2） 选择切削用量 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3mm。确定进给量根据表1.3，可知，则可取进给量。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。切削速度和每分钟进给量按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时（3）倒角倒角3X45，3X45车削完成后，接着倒角即可。5.4 铣D端面至尺寸18 mm （1）选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=80mm的高速钢圆柱铣刀。（2）选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢圆柱铣刀，取= 0.15mm/r。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=80mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =80mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z， （3-5）各修正系数：，则 （3-6） （3-7） 按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：每分钟进给量： （3-8）检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-9）5.5 铣键槽所在平面（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=20mm的高速钢立铣刀。（2） 选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3.25mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢立铣刀，取= 0.12mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=20mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =20mm，z = 8，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，则 按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时5.6 铣16X8mm槽（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=8mm的高速钢圆柱铣刀。（2） 选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 4mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢圆柱铣刀，取= 0.12mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，由铣刀直径=8mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =20mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，则 按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 （3-10）5.7 铣M6端面（1） 选择刀具和机床机床选择X51立式铣床即可，根据切削用量简明手册表3.1，选择=80mm的高速钢圆柱铣刀。（2）选择铣削用量铣削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 3.5mm。 每齿进给量查切削用量简明手册，当使用高速钢圆柱铣刀，取= 0.15mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径=80mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 180min。铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16， =80mm，z = 6，7.5mm，0.24mm/z，各修正系数：，则 按机床选取：= 100r/min，则实际切削速度：每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在HBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时5.8 12 mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.18，选择11.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量进给量f由切削用量简明手册表2.10得扩孔11.8mm孔时的进给量，并由机械制造工艺设计简明手册表4.216取，根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.80mm/r，25mm时，轴向力=6080N。轴向力的修正系数均为1.0，故=6080N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N，由于， 故 f = 0.72mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据f = 0.72mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，扩孔钻扩孔时的切削速度，由切削表2.15得故： （3-11）根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 11.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.4mm，故刀具磨钝寿命T =75min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f =.072mm/r，=8960r/min，=2.52m/min。计算基本工时 （3-12）5.9 铰孔12：（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.117，选择12高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f查阅切削用量简明手册表2.11及表2.24，并根据机床说明书取。由工艺表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=6 (m/min)根据Z525立式钻床说明书选取：，所以，确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 12mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。因此，所选择的切削用量：f =1.22mm/r，= r/min，= 2.56m/min。计算基本工时（3）倒角倒角0.5X45，绞孔完成后，接着倒角即可。5.10 10的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择9.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f根据切削用量简明手册表2.7，取f = 0.47 mm/r 0.57mm/r，查阅机械制造工艺设计简明手册表4.2-16，故取f = 0.43mm/r。根据切削用量简明手册表2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.51mm/r，25mm时，轴向力= 4270N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 4270N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N，由于，故 f = 0.43mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2.15，根据f = 0.43mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为1.2mm，故刀具磨钝寿命T =75min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，所选择的切削用量是可以采用的，即：f = 0.43mm/r，=195r/min，= 6m/min。计算基本工时5.11 铰孔10：（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.117，选择10高速钢锥柄机用铰刀，机床选择Z525立式钻床。（2） 选择切削用量进给量f查阅切削用量简明手册表2.11及表2.24，并根据机床说明书取。根据表4.216，得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=6 (m/min)根据Z525立式钻床说明书选取：，则确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.9mm，故刀具磨钝寿命T =75min。因此，所选择的切削用量：f =1.22mm/r，= r/min，=6.13m/min。计算基本工时（3）倒角倒1X45，绞孔完成后，接着倒角即可。5.12 9 mm的孔 （1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表3.16，选择8.8mm硬质合金锥柄麻花钻，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量进给量f查阅机械制造工艺设计简明手册表4.2-16，查得。根据切削用量简明手册表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.28mm/r，12mm时，轴向力= 1230N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 1230N。根据Z525立式钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N， 由于，故f =0.28mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2-15，根据f = 0.28mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=16m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)根据Z525立式钻床说明书，可以考虑选择选取：，所以，确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 8.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，2.23，P= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，所选择的切削用量是可以采用的，即f = 0.28mm/r，=578.7r/min，=15.10m/min。计算基本工时5.13 绞孔9mm：（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册表2.11，选择9mm的高速钢绞刀，机床选择Z525立式钻床。（2）选择切削用量进给量f查阅机械制造工艺设计简明手册表4.215查得。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)根据Z525立式钻床说明书选取：n=195r/min，所以，确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.6mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。因此，所选择的切