移动手柄设计

1、机械工艺课程设计机（械手设）计说明书 目录序言一零件的分析1零件 的作用2零件 的工艺分析二工艺规程设计1确定毛坯制造方式2基准的选择3制定工艺路线4加工余量，工序，毛坯尺寸确定5确定切削用量及基本尺寸三夹具设计1问题的提出2夹具的设计3参考资料序言 机械制造工艺为课程设计是我们在学完了大家所有课程后进行的，这是我们对以前所学知识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。 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练。希望在设计中锻炼自己分析问题解决问题的能力。 由于能力所限。设计尚有许多不足之处。希望老师您多多指教，并且希望自己能在以后的设计工作

2、中少出错误。不断提高设计水平。一零件 的分析1零件的作用题目所给的零件是C620车床进给箱上的移动手柚。它位于进给箱的外部。零件 上有¢42 ¢32两孔之间有滑动齿轮并与传达室动轴相联，主轴经交换齿轮进入进给箱，通过滑动齿轮和塔形齿轮啮合使光杠和线杠获得不同的转速度。2零件 的工艺分析移动手柄这个零件从零件图上可以看出它一共有两组加工表面，现将这两组加工表面分析如下：A以¢53和¢32及¢20孔为中心的加工表面包括距离为85MM的两侧面，¢20D ¢42D¢32D的孔和¢42窝以及距离为35的宽面B以另一

3、端¢20D孔为中心的加工表面包括¢20D孔及孔的一个端面。由此可分析出对于这两组加工表面，我们可先加工第一组表面然后借助于专用夹具进行别一组表面的加工，并保证位置精度要示。二工艺规程高计（一）确定毛坯的制造型式零件的材料为HT20-40。因此应当先用铸 件。由于零件的年产量为2000-3000件。以达到了中批量生产的水平，而且零件轮廓尺寸不等到可采用铸造成形。这从提高生产率，保证加工精度来考虑也是应当的。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。基面的选择的正确与合理可以使加工质量得到保证生产率得到提出高，否则将会使生产无法正常进行。粗基准的选择：按照有关粗

4、基准的选择原则.即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个加工表面，则应以与加工面要求相对位置较高的不加工面作为粗基准。对于精基谁而言，应考虑基谁重合的问题，当设计基谁与工序基谁不重合时，应该进行尺寸换算，对于移动手柄而言，精基谁的选择是较重要的。选择加工后的一个侧面为精基准，可以限制三个自由度，再用两个形铁做为定位基准，形铁的对中性非常好，而且基准转换误差小，定三个自由度，如工艺卡上的工序可加工¢，¢两孔，及¢孔和¢窝。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，是应该使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在

5、生产纲领已确定为中批生产的条件下，可考虑使工序集中来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线的方案（）工艺路线一工序：车距离为¢的两侧面：钻，扩，铰，¢孔，¢孔，¢窝：铣宽口：钻，扩，铰，¢同心孔，及另一端¢孔：铣¢孔的端面：刀具校正：钻¢油孔，及螺丝孔：铣油沟：去飞边及毛刺：油漆（）工艺路线二工序：铣端面：钻，扩，铰，¢孔，¢孔，¢窝：铣宽口：钻，扩，铰，另一端¢孔：钻，扩，铰，¢同心孔：铣¢孔的端面：刀具校正:钻

6、2;油孔，及螺丝孔:铣油沟：去飞边及毛刺：油漆工艺方案的比较与分析上述两道工序的相同点是在加工完¢孔后再铣孔的端面，这样是不合理的，由于钻孔以前，孔的端面还是有毛边，这样钻出的孔精度不能得到保证，因此应铣完端面后再加工孔，因此应将铣端面的工序提前，另外在同一工序中可以同时加工端面和，因此工序（一）中的可取部分同工序（二）的可取部分综合得工序（三）。工序（三）：铣端面和：钻，扩，铰，¢孔，¢孔，镗¢窝：铣宽口：钻，扩，铰，¢同心孔另一端¢孔：铣¢孔的端面钻，扩，铰，另一端¢孔：钻，扩，铰，另一端¢孔：刀具校

7、正:钻¢油孔，及螺丝孔:铣油沟：去飞边及毛刺：油漆此工序的安排从定位，平紧等方面来考虑可以算是合理，但更合理的应该将加工¢，¢及¢和¢的窝。安排到一个工序中，这样这道工序对夹具的定位要求较高，设计一个合理的专用夹具，会使这些步骤在一个工序中完成。这样最终的工艺方案如下：工序：铣端面和：钻，扩，铰，¢孔，¢孔，镗¢窝：铣宽口：钻，扩，铰，¢同心孔另一端¢孔：铣¢孔的端面钻，扩，铰，另一端¢孔：钻，扩，铰，另一端¢孔：刀具校正:钻¢油孔，及螺丝孔:铣油沟：去飞

8、边及毛刺：油漆（详见工艺卡）四机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“移动手柄”零件材料是。硬度。生产类型为中批量生产，采用铸造成形。根据上述原始资料及加工工艺。分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：两端面，距离为由表得孔¢毛坯为实心，不冲击也，孔精度为表参考手册表，确定加工余量为表钻孔：¢镗孔：¢.7粗铰：¢。.23MM 精铰：¢。MM 2Z。孔¢钻孔：¢扩孔：¢扩孔：¢。镗孔；¢。¢孔钻孔：扩孔：。精铰¢。铣孔的端面貌一新粗铣：。精铣：。计算法确定宽

9、口余量 铸件毛坯余量z。表空间偏差表铸造毛坯公差表 粗铣余量加工精度过，公差。加工表面粗糙度：剩余空间公差：。 半精铣余量。加工精度最后将上面由手册中查得的各项数据填入下表按“机械制造工艺设计手册”第页所规定步骤，计算各工序的极根尺寸及余量值填入下表：内平面加工工序及步骤 余量组成计算余量Z（min）(m )计算尺（m）公差T（m）极限尺寸（mm）余量极限值(mm)RzT缺P最大最小最大最小铣平面计算尺寸35铸造毛坯8002453002200032023002粗铣平面1001001512212*226634552503483455478453半精铣平面25250031132*226635343

10、503435023045 铸造毛坯尺寸31。02（五）确定切削用量基本工时 工序：铣端面A ，B1加工条件： 工件材料：HT20-40 铸件 加工要求：12.5m 机床：卧式铣床2切削用量的计算；Ap=4mm F=0.3mm/z V=1.5m/s 表3-13 Ns=3.18r/s=190r/min V=1.48m/s 3切削工时：=85 1=10mm 2=2mm m=23.83s(0.39mm) : 钻.扩，铰，¢20D孔 钻扩铰¢32D孔¢42D孔 锪钻¢42窝 1） 钻孔¢18mm 用高速钢钻头 机床Z550 f=0.84*0.5=0.42

11、mm/r f=0.42m/r 表4-5 V=0.45m/s Ns=1000*0.45/3.14*18=7.96r/s 表3-42 按机床取 Nw=500r/min=8.33r/s 表4-5 实际速度 V=0.47m/s 切削工时： =85mm 2=2.5mm 1=11mm Tm=28S (0.47min) 2) 扩孔 ¢19。8 用¢19.8扩孔钻 f=.8*0.5=0.4mm/r 取f=0.4mm/r ns=7.2r/s=434.2r/min 按机床：nw=500r/min=8.33r/s 实际 V=0.52m/s 切削工时：=85mm 1=14mm 2=3mm Tm=3

12、0s=0.5min3)粗铰 ¢19.94mm F=0.78-0.5=0.39mm/r V=0.45m/s Ns=7319r/s (431r/min) 表3-42 按机床取： Nw=500r/min (8.33r/s) 实际 V=0.52m/s 切削工时： =5mm 1=14mm2=3mm Tm=31s (0.52min)4)精铰 ¢20H7 F=0.74-0.5=0.37mm/r V=0.45m/s Ns=7.16r/s =429.9r/min 按机床取： Nw=500r/min 18.33r/s 实际V=0.52m/s 切削工时： =85mm 1= 14mm 2=3mm

13、Tm=33s (0.55min)5) 钻孔¢30 mm 高速钢钻头 F=0.8mm/r v=0.45m/s 表3-38 Ns=4.78r/s 按机床取nw=5.08r/s=305r/min 摇臂钻床 实际切削速度V =0.47m/s 表7-1 切削工时 =85mm 1=10mm 2=2mm tm=23.86s (0.39min)6）扩孔¢31。7D，¢38D 特制组合钻 F=0.3mm/r 刀杆 ¢20mm 伸出量 100mm V=1.4*80%=1.12m/s Ns=11.2r/s (674r/min) 按机床取： Nw =10.6r/s (610r/

14、min) 实际切削速度 V=1.12m/s 切削工时： =85mm 1=2.5mm 2=3mm tm=28.45s (0.47min) 7)粗铰 ¢31.93mm,¢41.7mm F=1.5mm/r V=0.75mm/s Ns=7.48r/s (448r/min) 按机床取： Nw=7.6r/s (460r/min) 实际速度 V=0.76r/s 切削工时：=85mm 1=2mm 2=8mm tm=8.33s =0.14min 8)精铰 ¢32.075mm ¢40mm F=0.4min/r V=0.58m/s Ns=4.39r/s (264r/min)

15、按机床取： Nw= 305r/s ( 508r/s) 实际速度 V=0.67r/s 切削工时：=66mm 1=3mm 2=3mm tm=35.43s (0.59min) 铣35宽口 用硬质合金端面盘铣 刀 D=150 E=10 B=6 1 粗铣 Af=0.3mm/E 表3-28 V=1.5m/s 表3-30 s=3.18r/s=190r/min 按机床取： Nw=190r/min (3.16r/s) 实际切削速度 V=1.48m/s 切削工时： =35mm 1=25.4mm 2=3mm fm=6.69s =0.11min 2半精铣 Af=0.3mm/E V=1.5m/s s=3.18r/s=1

16、90r/min 按机床取： Nw=190r/min (3.16r/s) 实际切削速度 V=1.48m/s 切削工时： =35mm 1=8.1mm 2=3mm fm= 7.29mm (0.12min) 铣另一端¢20孔端面 采用高速圆柱铣刀 dw=40mm Z-121. 粗铣： Af=0.3mm/E 表3-28 V=0.3m/s 表3-30 s=2.38r/s (143.3r/min) 按机床取： Nw=150r/min (2.56r/s) 实际切削速度 V=0.34m/s 切削工时： =34mm 1=14mm 2=3mm fm=5.6s =0.99min2 半精铣： Af=0.1mm

17、/E 表3-28 V=0.3m/s 表3-30 s=2.38r/s=143.3r/min 按机床取： Nw=150r/min (2.52r/s) 实际切削速度 V=0.32m/s 切削工时： =34mm 1=5.04mm 2=3mm fm=14.9s =0.23min 钻，扩，铰，¢20D的孔 （另一端） 切削用量用工序，切削工时不同。 1钻孔¢18mmF=0.4mm/r V=0.45mm/s s Ns=7.96r/s (477r/min) 按机床取： Nw=8.2r/s (500r/min) 实际速度 V=0.47r/s 切削工时：=35mm 1=10.5mm 2=2.5

18、mm tm=14.5s =0.24min 2 扩孔¢19.8mmF=0.4mm/r V=0.45mm/s s Ns=434.2r/min (477r/min) 按机床取： Nw=500r/s (500r/min) 实际速度 V=0.52m/s 切削工时：=35mm 1=14.5mm 2=2.9mm tm=15.6s =0.26min3 粗铰 ¢19.94mmF=0.4mm/r V=0.45mm/s Ns=7.9r/s (431r/min) 按机床取： Nw=2.2r/s (150r/min) 实际速度 V=0.52r/s 切削工时：=35mm 1=14.5mm 2=3.0m

19、m tm=16.0s =0.27min4 精铰 ¢20H7F=0.37mm/r V=0.45mm/s Ns=7.86r/s (429r/min) 按机床取： Nw=8.2r/s (500r/min) 实际速度 V=0.52r/s 切削工时：=35mm 1=14.0mm 2=3.0mm tm=16.8s =0.28min 刀具校正 钻4-¢5.2孔 攻M6丝 台式钻床 Z515 1钻孔¢5.2mmF=0.3*0.5=0.15mm/r 表4-5 V=0.45mm/s s 表3-42 Ns=28.66r/s (1719r/min) 按机床取： Nw=35.8r/s (2

20、150r/min) 实际速度 V=0.56r/s 切削工时： a孔=53mm 1=2.5mm 2=4mm tm=11.s =10.18min/r b孔=32mm 1=2.5mm 2=4mm tm=7.2s =0.128min/r C孔=18mm 1=4.0mm 2=2.5mm tm=4.5s =0.088min/r 铣油沟： 本工序采用计算方法： 用细齿直柄立铣刀： D=4min L=40mm =10mm d=8mm E=12mm F=0.12mm/z Ae=4mm 表3-28 Ap=15mm 表3-29 V=32.5m/min =0.54m/s Ns=43r/s 选取机床X5072 Nw=2

21、720r/min 实际 V=0.56m/s 切削功率 Fz=9。81Cfz*Ae*Af*d*Ap*Z 表3-25 =4451 Pm=418kw 各工序切削力及切削功率计算一切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。切削力来源于三个方面：克服被加工材料对弹性变形的抗力；克服被加工材料对塑性变形的抗力；克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。 切削力的来

22、源上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr(国标为F)。为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx(国标为Ff)、Fy(国标为Fp)和Fz(国标为Fc)三个分力。在车削时：Fz切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。Fx进给力、轴向力或走刀力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力。Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。Fy切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。 切削力的合力和分力消耗

23、在切削过程中的功率称为切削功率Pm(国标为Po)。切削功率为力Fz和Fx所消耗的功率之和，因Fy方向没有位移，所以不消耗功率。于是Pm=(FzV+Fxnwf/1000)×10-3 其中：Pm切削功率（KW）；Fz切削力（N）；V切削速度（m/s）；Fx进给力（N）；nw工件转速（r/s）；f进给量（mm/s）。式中等号右侧的第二项是消耗在进给运动中的功率，它相对于F所消耗的功率来说，一般很小(<1%2%)，可以略去不计，于是 Pm=FzV×10-3 按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率(PE)以便选择机床电动机时，还应考虑到机床传动效率。PE Pm/m式中：

24、m机床的传动效率，一般取为0.750.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。工序： 铣端面 A B Fz=9.81Cfz*Ae*Af*d*Ap*Z =16266N Pm=Fz*V*0.01=5.03KW工序：（一） 钻¢18mm孔M=225.63*1.8*0.4*0.01=26.3NPm=2*3.14*26.3*8.33*0.01=1.38KW (二) 扩¢19.8mmM=225.63*1.8*0.4*0.01=31.5NPm=2*3.14*31.5*8.33*0.01=1.64KW(三) 粗铰 ¢19.98mmM=255.63*19.94*0.4*0.01=

25、31.5MPm=2.3.14*29.8*8.33*0.01=1.56KW(四) 精铰 ¢20M=30NPm=2*3.14*30*8.33*0.01=1.6KW(五) 钻孔¢30mmM=Cm*d*F*km*0.01=225.63*30*0.8*0.01=120.89N Pm=2*3.14*120.89*5.08*0.01=3.86KW(六) 扩孔 ¢31.7mmM=9.81Cfz*Ae*Af*d*Ap*Z =310.65NPm= Fz*V*0.01=3.29KW(七) 粗铰¢31.93mmM= Cm*d*F*km*0.01=255NPM=2*3.14*25

26、5*7.6*0.01=10.73KW(八) 精铰 ¢32DM= Cm*d*F*km*0.01=225.63*32*1.1*0.01=176.3NPm=2*3.14*176.3*8*0.01=8.8KW(九) 锪孔¢42窝Fz=9.81Cfz*Ae*Af*d*V =9.8*92*4.9*1*0.255 =1791NPm=Fz*V*0.01=1791*0.82*0.01=1.46KW(十) 精铰¢42mm孔Fz=9.81Cfz*Ae*Af*d*V =9.18*92*0.15*0.3*1 =68N Pm=Fz*V*0.01=68*0.67*0.01=0.01KW工序 ：

27、铣35宽口 Fz=9.8*92*35*0.83*0.2*0.65*150*0.83*3.78-10 =3549N Pm=Fz*v*0.01=3549*1.5*0.01=5.32KW工序 ： 铣¢20孔端面 Fz=9.81Cfz*Ae*Af*d*Ap*Z =9.81*92*34*0.83*0.3*0.65*40*0.83*3.75*12 =1622N Pm=Fz*V*0.01=16226*0.31*0.01=5.03KW工序 ：（一） 钻¢18mm M=n*25.63*1.8*1.9*0.4*0.8*0.01 =26.3nm Pm=2*3.14*26.3*8.33*0.01=

28、1.38KW（二） 扩19.8mm M=225.63*19.8*1.9*0.4*0.8*0.01=31.5nm Pm=2*3.14*31.5*8.33*0.01=1.64KW（三） 粗铰¢19.94mm M=255.63*19.94*1.19*0.4*0.8*0.01=29.8nm Pm=2*3.14*29.8*8.33*0.01*1.56KW（四） 精铰¢20 M=30nm Pm=2*3.14*30*8.33*0.01=1.6KW工序 ： 钻4-¢5.2的孔 M6攻丝 M=225.63*4.8*1.9*0.15*0.8*0.01 = 0.9nm Pm=2*3.1

29、4*0.9*35.8*0.01=0.2KW 三夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，设计工序的专用夹具-钻孔¢20D及¢32D孔¢42D及¢42窝的夹具。为了提高效率，选用摇臂钻床，摇臂钻的钻夹可以随时换。面此件年生产纲领为2000件不适用组合机床。 1问题的提出：利用夹具是为了在道工序中完成¢20及¢42,¢36。孔及¢42窝的加工而夹具的设计目的是为了保证各孔的位置精度。尺寸公差，因此定们准确，减小基准转换代来的误差，位置度是主要要求。 2夹具的设计

30、1） 定位基准的选择。 由于零件图可知，¢20的孔同¢42的孔的两孔间有尺寸及位置要求。而且两¢20的孔有同轴度的要求，¢32D与¢42D也有同轴度要求，此时通过工序只有两端面A，B被加工过而其它表面均是铸造出的毛面，若基准选择还好，则由基准转换来的误差会很大，因此选择已加工过的端面A做为定位基准可以限制三个自由度。 别外因为毛坯一端外形圆，圆的半径为45另外也有两¢20的孔的外端也是圆，是否可以用上此外圆然后再用V形铁定位，便可以取得最佳定位方案。 定位方案 这种定位方案选择其中，一端面A定三个自由度，一V形铁定两个自由度，此时仍然可以转动。这样在柄部定一位，这样就可以限制住工件的六个自己度，但是此种定位，由于手柄部用平面定位，而柄部此时为铸件，如果由于铸造过程中出现一点误差，就会对两孔的位置精度有很大最响，经过反复恩考，反复修改。选定如工序所示的定位。2） 切削力及夹紧力的计算 刀具是组合刀具