机械制造技术基础课程设计设计135调速器调速杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备

1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：设计“135调速器调速杠杆”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设 计 者：大侠班级学号：04010906*指导教师：李楠江南大学2012年7月5日江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“135调速器调速杠杆”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：0401090*学 生：大 侠 指

2、导 老 师： 李 楠 系（教研室） 主任： 2012年7月05日目录一、零件的工艺分析及生产类型的确定1二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3三、选择加工方法，制定工艺路线6四、工序设计8五、确定切削用量及基本时间12六 夹具设计25七、总结26八、参考文献26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

3、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 题目所给的零件是调速杠杆，主要作用是用于连接调速器，对侧面加工要求低，对下孔的的加工精度要求比较高，尤其是12mm的孔有粗糙度的要求高，加工有困难。 图1-1.1 图1-1.1为零件实体图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。但下表面的精度较高。要进行精铣才能达到粗糙度要求。 该零件属于杆类零件，它的侧面都是直接锻造出来的，在加工时很方便，但要同时保证孔的平行度和垂直度比较困难，但毛坯基本确定位置，

4、所以简单了许多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，备品率和废品率分别取10%和1%。代入公式n=qn(1+)(1+)得该零件生产纲领 n=40001（1+10%）（1+1%）=4444件/年零件质量为0.25kg,查表2-1得其属轻型零件，生产类型为中批生产。二 选择毛坯及热处理、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1. 选择毛坯该零件的材料为30钢，考虑到零件的强度要求较高、形状比较简单，因此应该采用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为4444件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上

5、考虑，也是应该的。2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见机械制造技术基础课程设计指南（崇凯 主编，李楠 副主编2010版）第五章第一节，钢质模锻件的公差及机械加工余量按gb/t 12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。锻件公差等级 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 根据零件成品质量，估算为。锻件形状复杂系数 该锻件为非圆形锻件，长，宽，假设最大厚度，则由公式（5-5）由于0.204介于0.16和0.32之间，故该零件的形状复杂系数属于级。锻件材质系数 由于该零件材料为30钢，是碳的质量分数小于的碳素钢，故该锻件的材质系

6、数属于级零件的表面粗糙度 由于该零件图可知，该零件各加工表面为。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1.52.0mm,水平方向亦为1.52.0mm，即锻件的各个加工余量均为1.52.0mm。4.确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度。分析本零件，各加工表面的粗糙度为，因此各加工表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。孔、由于孔较小，不锻出，均由加工得到。综上所述，确定毛坯尺寸见表1-1表1-1 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸零件尺寸单面加工余量缎件尺寸5.确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系

7、数、形状复杂系数从表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允许偏差见表1-2。表1-2 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸允许偏差锻件尺寸偏差根据表5-76.设计毛坯图 确定圆角半径 锻件的外圆角半径按表格5-12确定。本锻件的各个部分为1,故均按表中第一行中的数值。为简化起见，本锻件圆角取相同数值，结果为考虑到加工余量只有2，故取以保证各表面的加工余量。确定模锻斜度 本锻件 由于上下模膛相等，根据计算，查表5-11，外模斜度，考虑到零件的结构较小，加工余量等取确定分模位置 由于毛坯是杠类零件，应采取沿杠长方向分模，这样可以使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现模锻过程中的错移，选择沿杠长方向上下对称面为分

8、模面，分模线为不对称弯曲线，属于不对称弯曲分模范线。确定毛坯的热处理方式 钢质杠杆毛坯经缎造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。图1-2为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杠杆，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”的原则。具体而言，即选孔作为精基准，及杠杆一端面作为精基准。分析零件可知，孔作为精基准应先加工，应选外圆及一端面作为粗基准。2.零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有端面、内孔杠杆两侧面等，材料为30钢。

9、以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。两端面，公差等级为it12，表面粗糙度为根据表5-16选择粗车即可。 内孔 公差等级为it7表面粗糙度为，孔径1520mm根据表5-15选择 钻-粗铰-精铰。内孔 未标注公差尺寸，根据gb1800-79规定其公差等级为it14，表面粗糙度为根据表5-15选择 粗镗即可。杠杆两侧面表面粗糙度，尺寸为，公差等级为it9级，根据表5-16选择 粗铣-精铣。20槽和凸块 表面粗糙度为根据表5-6选择 粗铣即可。、内孔，公差等级it9，表面粗糙度查表5-30得其平行度和垂直度公差等级为it1011，根据表5-15和表5-24选择 钻-铰

10、即可。3.制定工艺路线 按照先加工基准面再以先粗后精的原则，该零件的加工可以按下述工艺路线进行。工序：以处外圆及右端面定位粗车左端面、倒角；再以左面为基准加工右端面、倒角。工序：以外圆为基准钻-粗铰-精铰孔，粗镗孔、倒角。工序：以杠杆左表面为基准粗铣-精铣长杆右表面，再以右表面为基准粗铣-精铣左表面（互为基准）。工序：以杠杆左表面和轴线为基准钻-铰、内孔、倒角。工序：以外圆及左端面为基准粗铣槽20、粗铣凸台表面。工序：钳工去毛刺。工序：终检。四工序设计1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。工序是粗车。工序工步不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求

11、。本零件外圆长度精度要求不高，选用最常用的ca6140型卧式车床（表5-55）。工序是钻-粗铰-精铰、粗镗、倒角，为了加工方便，结合零件外形，选择ca6140型卧式车床。工序铣侧面。从加工的要求及尺寸的大小考虑，选择x51型立式铣床较合适（表5-71）。工序钻孔。从加工要求来看，选择z550型立式钻床比较合适（表5-64）。工序铣槽和凸台。根据加工要求和尺寸，选择x51型立式铣床。（表5-71）（2）选择夹具本零件除钻-铰、内孔以及杠杆左右表面需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。车床使用三角自定心卡盘。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。车床一般选择硬质合金车刀和镗刀。加工钢制零件

12、采用yt类硬质合金，粗加工选择yt5。钻刀选择相应大小的钻刀即可。铣刀选择镶齿盘铣刀即可（表2-17）。（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。厚度采用测量读数值为0.01mm的千分尺、槽和凸块的测量采用读数值为0.02的游标卡尺进行测量。孔径采用530mm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）。2.确定工序尺寸（1）确定圆长度尺寸 零件尺寸，锻件尺寸，（2）确定孔的尺寸工序：钻,扩,粗铰，精铰，12孔工序名称工序间余量工序间工序间尺寸工序间经济精度表面粗糙度尺

13、寸、公差表面粗糙度精铰0.05h73212ra3.2粗铰0.1h86.311.9511.95ra6.3钻孔11.85h1212.511.8511.85ra12.5锻造0工序: 钻，铰,倒角6的孔工序名称工序间余量工序间工序间尺寸工序间经济精度/mm表面粗糙度尺寸、公差表面粗糙度粗铰0.2h96.366.3钻孔5.8h1212.512.5锻造0工序: 钻，铰,倒角8的孔工序名称工序间余量工序间工序间尺寸工序间经济精度表面粗糙度尺寸、公差表面粗糙度粗铰0.2h1012.58812.5钻孔7.8h1212.57.87.825锻造0(2)确定轴向工序尺寸确定工序一尺寸 由工序1加工方法得a1= a2=

14、由题可知a2为封闭环又因为：封闭环基本尺寸： 上偏差: 下偏差: 则 粗加工按尺寸链进行。五确定切削用量及基本时间切削用量包括被吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、，再确定。1. 工序切削用量及基本时间的确定。（1）切削用量 本工序为粗车。已知加工材料为30钢，（机械加工工艺手册 第二版 第一卷 工艺基础卷 主编 王先逵 p2-58 表2.1-84），锻件，有外皮；机床为ca6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 确定粗车外圆端面的切削用量。所选刀具为yt5硬质合金车刀。根据表5-112，由于ca6140车床的中心高度为200mm（表5-55），故选择刀杆尺寸，刀片厚度为4.

15、5mm。根据表5-113，选择选择车刀几何形状为卷屑到棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。.确定被吃刀量 粗车单边余量为2mm,显然。.确定进给量 根据表5-114，在粗车钢料、刀杆尺寸为、工件直径为2040mm时，按ca6140车床的进给量（表5-57），选择。确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验。根据表5-55，ca6140车床进给机构允许的进给力。根据表5-123，当钢料，、（预计）时，进给力的修正系数为，故实际进给力为，所选的进给量可用。.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀的刀面最大磨损量取为1mm,车刀耐用度。.确定切削速度

16、根据表5-120，当用yt15硬质合金车刀加工，时，切削速度。切削速度的修正系数 ，（表2-9），故按ca6140车床的转速（表5-56），选择，则实际切削速度。.校验机床功率 由表5-125，当、hbs=166277、时，切削功率的修正系数为，（表2-9），故实际切削时的功率为。根据表5-59，当时，机床主轴允许功率。,故所选切削用量可在ca6140车床进行。最后确定的切削用量为，（2）基本时间粗车左端面时间。根据表2-24，车端面基本时间为， ，粗车右端面。由于左右端面形状尺寸一样，故基本时间确定工序的基本时间2工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量。 钻孔 采用莫氏锥柄麻花钻，d=1

17、2，l1=101,l=182莫氏圆锥号1.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-127查取。 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=30min。.确定切削速度由表钻头钻30钢时的切削速度为修正系数， ， 由表5-55取ca6140的主轴转速为。.校验机床效率由p31表2-15公式钻孔时的功率为 ，,代入求得，。ca6140型车床的功率为7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , 。粗铰.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故

18、.确定进给量由表5-127查取。.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=30min。.确定切削速度v由表钻头钻30钢时的切削速度为由本工序采用ca6140卧式车床，查表取转速,故实际铣削速度 精铰.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-127查取。.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=30min。.确定切削速度v由表钻头钻30钢时的切削速度为由本工序采用ca6140型卧式车床，查表取转速,故实际铣削速

19、度 粗镗确定粗镗mm孔的切削用量。所选刀具为yt5硬质合金、杆部直径为8mm的机夹单刃镗刀（机械加工工艺师手册 杨叔子 主编，p652表20-77和表20-78）。. 确定被吃刀量 双边余量为0.65mm，显然单边余量。.确定进给量 根据表5-115，当粗镗钢料、镗刀直径为8mm、镗刀伸出长度为80mm时，按ca6140车床的进给量（表5-57），选择。切削速度查得，则 由于本工序采用ca6140型卧式车床，由表5-56得，故实际切削速度为 （2）基本时间确定钻孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中，则该工步的基本时间为确定粗铰孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中

20、，（表2-27），则该工步的基本时间为确定精铰孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中，（表2-27），则该工步的基本时间为确定粗镗孔的基本时间。根据表2-24，车镗孔的基本时间式中，则确定工序的基本时间：3工序切削用量及基本时间的确定 （1）粗铣左右端面该工序分为两工步，先以右端面为基准粗铣左端面，以左端面为基准粗铣右端面，因为这两个工步是在一台机床上经一次走刀完成的，因此他们的切削速度和进给量是一样的，只有背吃刀量不同，而本题中背吃刀量也是相同的。 .背吃刀量 由上文中的工序尺寸得，背吃刀量 .进给量x51型立式铣床功率为4.5kw，查得高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机床，

21、工件，夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量 .铣削速度由于本工序采用高速钢镶齿铣刀，,齿数。查表高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度则 由本工序采用x51型立式铣床，查表取转速,故实际铣削速度 当时，工作台的每分钟进给量应为 也可根据表差的机床进给量为(2)精铣左右端面 .背吃刀量 .进给量 本工序的表面粗糙度，查表的高速钢套式面铣刀精铣平面进给量。每转进给量取为,故每齿进给量为。.铣削速度由于本工序采用高速钢镶齿铣刀，,齿数。查表高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度则由本工序采用x51型立式铣床，查表取转速,故实际铣削速度 当时，工作台的每分钟进给量应为 也可根据表查得机床进给

22、量为。4工序切削用量及基本时间的确定一.确定切削用量 (1)钻孔 采用莫氏锥柄麻花钻，d=6，l1=57,l=138莫氏圆锥号1（表5-84）.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-127查取。确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验iii.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=25min。iv确定切削速度v由表5-131钻头钻30钢时的切削速度为修正系数， ， ， 由表5-65取z550的主轴转速为v校验机床效率由p31表2-15公式钻孔时的功率为 ，,代入求得，z55

23、0型钻床的功率为7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , (2)粗铰.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-136查取。.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏锥柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=25min。.确定切削速度v由表5-136钻头钻30钢时的切削速度为由本工序采用z550立式钻床，查表取转速,故实际铣削速度 (2)钻孔 采用莫氏锥柄麻花钻，d=8，l1=75,l=156莫氏圆锥号1.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-127查取。确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行

24、校验iii.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=25min。iv确定切削速度v由表5-131钻头钻30钢时的切削速度为修正系数， ， ， 由表5-65取z550的主轴转速为v校验机床效率由p31表2-15公式钻孔时的功率为 ，,代入求得，z550型钻床的功率为7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , (2)粗铰.确定背吃刀量由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故.确定进给量由表5-136查取。.选择刀具磨钝标准及耐用度 由p190表5-130得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命t=25min。.确定切削速度v由表5-136钻头钻30钢时的切削速度为由本工序采用z550立式钻床，查表取转速,故实际铣削速度 二 基本时间（1）钻孔基本时间确定钻孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中，则该工步的基本时间为确定粗铰孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中，（表2-27），则该工步的基本时间为（2）钻孔基本时间确定钻孔的基本时间。根据表2-26，车钻孔的基本时间为式中，则该工步的基本时间为