操纵杆支架机械加工工艺规程制定

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一节序言 2第二节零件分析 21零件的功用分析 2\o"CurrentDocument"2零件的工艺分析 2第三节机械加工工艺规程制定 31确定生产类型 3\o"CurrentDocument"2确定毛坯制造形式 3\o"CurrentDocument"3. 3选择定位基准 3\o"CurrentDocument"3. 4选择加工方法 3\o"CurrentDocument"3. 5制定工艺路线 43. 6确定加工余量及毛坯尺寸 53. 7工序设计 63. 8确定切削用量和基本时间 7\o"CurrentDocument"结论 16\o"CurrentDocument"参考文献 17附图 18

第一节序言机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的《机械制造技术基础》、《互换性与技术测量基础》等知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺学课程设计，我们应该得到下述各方面锻炼：1、 能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。2、 课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。第二节零件分析2.1零件的功用分析本次课程设计的零件是汽车换挡部分的操纵杆支架，它的主要作用是固定操纵杆，使其在行驶过程中牢固可靠。零件上的3-011孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用020的定位销固定在支架上，并且在换挡时依靠利用36槽轨迹不会引起偏差。2.2零件的工艺分析020孔支架底面36槽020孔支架底面36槽011孔(1)(2)(3)(4)此零件外形较小，图中除2-020孔，表面粗超度为Ra3.2um要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，根据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序。第三节机械加工工艺规程制定3.1确定生产类型操纵杆支架材料为灰铸铁，牌号HT200，零件年产量也已达大批生产的水平。3.2确定毛坯制造形式毛坯选择的正确与否，不仅影响产品质量，而且对制造成本也有很大的影响，因此加工零件之前应首先选用正确合适的毛坯。由于灰铸铁不能选用锻造的方式得到，根据操纵杆支架的形状复杂，故毛坯类型应选用铸造方式得到。而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用精铸件，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。3.3选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（1） 粗基准的选择：对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。因为铣底面时要保证54±0.5,所以以2-R20外圆表面为粗基准。（2） 精基准的选择：精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为底面及3-011孔。3.4选择加工方法（1）平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架,底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低，故选择端铣加工方式。孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3-011的孔为工艺孔，所以选用钻床加工的方式。2-011的孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式铣床钻铣加工。槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。36槽的表面粗糙度要求Ra12.5um，公差等级为12级，精度要求较低，故选择粗铣加工方式即可。3.5制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工序1 钻铣2-020孔。工序11 粗精铣底面A。工序111钻底面3-011孔。工序^ 铣36槽。工序V检查工艺路线方案二工序1 粗精铣底面A。工序11钻底面3-011孔。工序111 钻铣2-020孔。工序^ 铣36槽。工序V检查工艺路线方案三工序1 粗精铣底面A。工序11 铣36槽。工序111 钻铣2-020孔。工序^钻底面3-011孔。工序V检查上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-020孔，再以其为基准，加工出底面，而后以底面为基准，加工底面3-011孔及36槽。方案二是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-011孔，2-020孔及36槽，这种方案基准统一。方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出36槽及2-020孔，最后以36槽与020做定位基准加工3-011孔。三种方案相比较，可以看出，方案一中，先以毛坯底面为粗基准，加工出2-020孔，再以2-020孔为基准加工底面，而后又以底面为基准，加工另外两组尺寸，由于中间变换了定位基准，不利于基准统一原则。方案二，先加工出底面，后续加工都已底面定位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。而方案三也存在与方案一同样的弊端。因此，我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线：工序1 以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。工序11 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-011孔，其中2个孔做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工。工序111 以一面两销定位，钻铣2-020孔。工序^ 以底面及2-011孔，一面两销定位，加工36槽。工序V终检。3.6确定加工余量及毛坯尺寸（一）确定加工余量“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW，生产类型为成批生产，采用精铸件毛坯。根据查表知，灰铸铁采用砂型铸造机器造型时，灰铸铁尺寸公差为CT8—CT12级，此处选为CT9级。又根据查表选择加工余量为G级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸查表知各加工表面加工余量如下表所示:加工表面加工余量/mm备注底面2.2粗铣次兀成36的槽2.2粗铣次兀成3-011无钻、铰完成2-020孔无钻、扩、铰、精铰完成（二）确定毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表所示：零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm122.214.2362.231.6①1100①2000（三）确定毛坯尺寸公差各铸件加工尺寸公差如下表所示:毛坯尺寸/mm公差/mm按“对称”标注结果/mm14.21.6±0.814.2±0.831.61.8±0.931.6±0.9（四）绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘制毛坯简图，如附图所示。3.7工序设计（一） 选择加工设备：选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。初步选择各工序机床如下：工序I铣底面：数控铣床工序II加工底面3一①11工艺孔：钻床工序III加工2-①20孔：摇臂钻床工序IV加工36槽：卧式铣床（二） 选择夹具：对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床家具，需专门设计、制造。（三） 选择刀具：在操纵杆的加工中，采用了铣、钻、扩、铰、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：工序I 铣底面：采用面铣刀来进行加工，铣削深度为

ap=2.2mm，通过查表得：面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径＜p160。工序11 加工底面3一①11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径①10.5,铰刀选取高速钢机用铰刀①11H9工序111加工2-020孔：先采用直柄麻花钻完成加工工序，用d=19的高速钢直柄麻花钻钻孔，然后用d=19.5的锥柄扩孔钻，用d=19.75的铰刀铰孔，最后采用d=20的铰刀精铰孔。工序^ 加工36槽：选用可调式三面刃铣刀，直径①120,刀片767,加工铸铁件。选择量具：选择量具的原则是根据被测量对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率高的量具。本零件属于成批生产，一般均采用通用量具，可以用游标卡尺。同时在条件允许的情况下，也可以设计专用量规，以量规的通端和止端测量零件加工的极限偏差，这可以显著的提高测量效率。3.8确定切削用量和基本时间工序I铣底面A加工条件工件材料：HT200,铸件加工要求：粗精铣底面A。机床：数控铣床。刀具：采用面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径0160。刀片材料P/K,型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。计算切削用量毛坯加工余量为2.2mm左右，根据《组合机床切削用量计算》表9[11],Vc选60m/min,f0.袖/r。确定机床主轴转速VX1000nVX1000nnXDc6010003.14160119r/min按机床说明书，与119r/min相近的机床转速为95r/min所以实际切削速度v47.728r/min计算切削工时t4.2min工序口 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-①11工艺孔。加工条件工件材料：HT200,铸件。加工要求：钻铰3-①11孔。机床：Z3040钻床。刀具：钻头选取高速钢钻头，直径①10.5,铰刀选取高速钢机用铰刀①11H9计算切削用量①先用①10.5钻头钻底孔。根据《组合机床切削用量计算》表1[11]选取f0.20mm/r,20m/min所以n1000VnD所以n1000VnD按机床选取n1000203.1410.5606r/min630r/min实际切削速度v20.77m/min②用①11H9铰刀进行铰孔根据《组合机床切削用量计算》表6,选取f0.5mm/r,v6m/min所以v6m/min所以n些nD按机床选取n10006 173.7r/min3.1411200r/min实际切削速度v6.9m/min计算切削工时钻削一孔：t0.72min铰削一孔：t18min总切削时间：0.72x31.8x37.5min工序III(一)先用①19钻头钻底孔

根据《组合机床切削用量计算》表9[11],选取f0.2mm/r,按机床选取n600r/minv40m/min所以nv40m/min所以n峪100040670r/minnD3.1419实际切削速度v35.796m/min计算切削工时加工两个孔所需要的时间为：t=2.9min扩2—①20皿的通孔切削用量及基本时间的确定本工序是扩2—①20mm孔，已知工件材料:HT200,硬度200MPa,铸件。所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=19.5mm,L=238高速钢锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数30，2 118， 50,f12。由表5-49知，当d。20mm时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm,耐用度丁45min01.切削用量aP19.519 aP19.519 0.25nm2 ，故可取ap=0.25mm。ddp2确定进给量f按照加工要求决定进给量。钻头直径do=19.5mm，工件材料为铸钢且b200MP外时，根据表5-50，进给量f取值范围为0.70~0.86mm/r。因为孔的深度与孔的直径相差不多，故无需修正系数来修正。根据Z3025机床标准进给量，查表5-51，选取f0.8mm.匕确定切削速度v根据表5-52的计算公式确定切削速度v—Cv、—k(m/min)TmaXvfyvvtv式中，Cv12，9,ZvO.*0.叫0.钏0.125。因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需对切削速度进行修正，由表5-53得：根据刀具耐用度丁45min，得修正系数、麟；工件材料b200MPa，得修正系数为kMvL°；刀具材料为高速钢，得修正系数ktvL0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数、0.87。所以tvkkkkk1.01.01.00.870.87vTvMvtvxv12.919.50.25 ...v450.1250.250.10.80.25mm冲n=14.22mm/min

100014.22n19.5rmin=232.24rmin根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n250rmin,实际切削速度速为、， 19.52501000 m《'min=15.3m,，'min(4)校验机床功率公式如下：由表(4)校验机床功率公式如下：由表5-55查得转矩T和切削功率七计算fyTk(Nm)Tv(kW)30d00.206,z2.0,y与加工材料有关的修正系数kMTv(kW)30d00.206,z2.0,y与加工材料有关的修正系数kMTkxT数为式中，Ct0.8，1.0L°；与刀具磨钝有关的修正系数kT kMTkxTkVBT，由表5-56得:；与刃磨形状有关的修正系数y0.87因此，总的修正系%1.01.00.870.87所以钻孔时的转矩为%1.01.00.870.87所以钻孔时的转矩为c_d%fyTKT=0.20619.52.00.&.80.87N.m=57N.m切削功率为Tv30d0Z30255715,31.49KW)3019.5Tv30d0Z30255715,31.49KW)3019.5由表5-14知，功率PE 2.2kW。由于所确定的切削用量为

9.5mm.

,

0.8mm/r.

,15.2m/min(n250rmin).基本时间£TT,P196.2Nm，主电机做选择的切削用量可用。最后机床主轴最大转矩TmPE，2.由表5-57得钻孔的基本时间为tLi!mfn

式中，'——工件切削部分长度，单位为mm;dc式中，'——工件切削部分长度，单位为mm;dc9—mCOS2.l(2~4)mm；已知！66mmlf 切入量，单位为mm，lfl1 超出量，单位为mml炎cot"8 3mm9mm，f 2 2l3mm,f0.8mm/r,n250rjmin。所以，加工2个孔所用的基本时间为tm2tm2舞250=0.78min茨2一①20的孔切削用量及基本时间的确定本工序是茨孔，已知工件材料：HT200，硬度163—229HBW，铸件。机床为摇臂钻床，所选用d=19.75、L=238的锥柄高速钢茨刀,查表得其几何参数为k5。1.切削用量 r确定背吃刀量a：Pa 19.75190.125mm确定进给量f:按照加工要求决定进给量。茨刀直径d。19.75mm,工件材料为HT200时，根据表知：茨刀进给选取f0.20mm/r。因为孔的深度与孔的直径相差不多，故无需修正系数来修正。计算和选择切削速度v:C计算公式为：V Cvdozvk式中v-切削适度/(m/min)Tmaxfyvv查表得： c15.6z0.2,x0.1y0.5m0.3ax0.125nmv v v v p根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数、0.87；工件材料b=200MPa,得修正系数为、1.0；刀具材料为高速钢，得修正系数、1.0；与

铰孔切削深度有关的系数kapv1.0；钻孔深度M3d。，得与钻孔深度有关的系数k1.0；钢件状态为热轧的，得钻孔时钢料状态有关的系lv数k1.0；则有：kkkkkkkvTvmvsvtvapvlv所以：v CvkkkkkkkvTvmvsvtvapvlv所以：v Cvd0ZvTmaxvf即：ny100021・7rmin345.7rmind0 20 ' ■根据Z3025机床标准主轴转速，由查表选取n=400r/min,204002512 •4 25.12m/min1000 'yv15,6200-2 1,Cm/min=21.7m..'min450.30.12叔.10.2.5 ,实际切削速度为：v戚75n1000校验机床功率：查表得转矩T查表得转矩T和切削功率?满足要求，故切削用量可以用。2.基本时间t由表得钻孔的基本时间为t』f1

mfn式中，七一工件切削部分长度，单位为mm;f—切入量，单位mm,ifdmCOS3；»—超入量，单位mm,1(2~4)mm:已矢□1=66mm,1Lcos 3二旦cos*3=9mmf2r2 2取13mm1所以，加工2个孔所用基本时间为t=2t2』f1=26693min3.9minm fn0.1400精铰2—①20的孔切削用量及基本时间的确定本工序是茨孔，已知工件材料：HT200，硬度163—229HBW，铸件。机床为摇臂钻床，所选用d=20、L=238的锥柄高速钢茨刀，查表得其几何参数为k5。1.切削用量 r(1)确定背吃刀量a:pa土工2019.750.125mmp2确定进给量f:按照加工要求决定进给量。茨刀直径d20mm,工件材料为HT200时，0根据表知：茨刀进给选取f0.10mm/r。因为孔的深度与孔的直径相差不多，故无需修正系数来修正。计算和选择切削速度v:c计算公式为：V Cvdozvk式中v-切削适度/(m/min)Tmaxfyvv查表得： c15.6z0.2,x0.1y0.5m0.3a 0.125nm根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数、1.0；工件材料b=200MPa,得修正系数为、1.0；刀具材料为高速钢，得修正系数ktv1.0；与茨孔切削深度有关的系数\v1.0；钻孔深度M3d。，得与钻孔深度有关的系数k1.0；钢件状态为热轧的，得钻孔时钢料状态有关的系1v数k1.0；则有：kkkkkkk1.01.01.01.01.01.01.0vTvmvsvtvapvIv

所以：v cvd0v 一15・619・752—1,Qn/min=24.89m/minTOC\o"1-5"\h\zTmaxvfyv450.30.125.10.20.5 ''即：「些100024-89rmin401.35rmind0 19.75根据Z3025机床标准主轴转速，由查表选取n=400r/min，实际切削速度为：v 19.75n19.75n24.8m.-min1000 1000 ；校验机床功率：查表得转矩T和切削功率Pm满足要求，故切削用量可以用。2.基本时间t由表得钻孔的基本时间为t1f】mfn式中，七一工件切削部分长度，单位为mm；l—切入量，单位mm，l d尹cos 3；»—超入量，单位mm,1(2~4)mm:已矢□l=66mm,lLcos 3二旦cos空3=7,56mmf2r2 2取l3mm1所以，加工2个孔所用基本时间为t=2t=2t2lwlfl=2m fn2667.563.