调速器操纵手柄设计说明书大批量

1、目 录机械制造工艺课程设计任务书 .4 一、序 言 .5二、零件分析 .5 2.1零件的生产纲领及生产类型 52.2 零件的作用 . 52.3 零件的加工工艺分析 5三、选择毛坯，设计毛坯图.63.1选择毛坯 63.2确定毛坯尺寸和公差 63.3设计毛坯图.7四、选择加工方法，制定工艺路线7 4.1定位基准的选择 7 4.2零件表面加工的方法 74.3制定工艺路线 8 五、工序设计 5.1选择加工设备和加工装备.10 5.2确定工序尺寸.11 六、确定切削用量和基本时间.13 七、夹具设计 .19八、总结20参考文献21 1 序 言 设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课

2、之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能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，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，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。2 零

3、件分析2.1 零件的生产纲领及生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在课程设计题目中，操纵手柄的生产纲领为60000件/年。操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于大批生产。2.2 零件的作用课程设计题目给定的零件是135调速器操纵手柄，属于非旋转体的板条形刚质零件，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。2.3 零件的加工工艺分析该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10IT7的孔，钻12

4、IT7的孔，铣16mm8mm的槽。 以10 mm的孔为中心加工表面和孔。钻9IT7，钻16IT7的孔。有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1选择毛坯该零件材料为45钢。一般非旋转体的板条形钢质零件，多为锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件大批量生产，故采用模锻成形。3.2确定加工余量，毛坯尺寸和公差依据钢质膜锻件的公差及机械加工余量GB/T12362-2003确定。1、锻件公差等级：普通级2、锻件质量：零件成品质量0.026Kg，估算为mf=0.

5、028kg。 3、形状复杂系数:假设锻件为圆形，最大直径为26mm，长185mm，所以mn=0.03kg S=mf/mn=0.028/0.03=0.933由于0.933介于0.63和1之间，故零件的形状复杂系数S属S1级。4、锻件材质系数M：45钢的材质系数属M1级。5、零件表面粗糙度：各加工表面Ra均大于1.6微米。3.2.1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59，由此查得单边余量在厚度方向为1.5-2.0mm，水平方向亦为1.5-2.0mm。即锻件各外径的单面余量为1.5-2.0mm，各轴向尺寸的单面余量亦为1.5-2.0mm。锻件10和12的单面余量按表5-1

6、0查得为2.0mm。3.2.2确定毛坯尺寸当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值。综上所述，确定毛坯尺寸：l 零件尺寸单面加工余量锻件尺寸240-0.082261822010281822012283.2.3确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-6、表5-7中查得。本零件允许的偏差如下表：锻件尺寸偏差锻件尺寸偏差26+0.8-0.48+0.8-0.420+0.8-0.418+1.1-0.58+0.8-0.43.3设计毛坯图1、确定圆角半径：锻件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按表5-13确定。本零件各部分的t/IT1，故均按表中第二行数值。因为台阶高

7、度均小于10，所以，外圆角半径取r=2，内圆角半径R=3。2、确定模锻斜度：L/B=177/177=1 IT/B=4/26=0.15,按表5-11，外模锻斜度=5，内模锻斜度加大，取=7。3、确定分模位置：由于毛坯是对称的轴类锻件，取轴向分模，毛坯的对称面为分模面。4、确定毛坯的热处理方式：钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力。4、选择加工方法，制定工艺路线4.1 定位基准的选择 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作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取18的外圆表面作为粗基准。精基

8、准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。以24的外圆及孔12作为精基准。4.2零件表面加工方法的选择：本零件的加工面有外圆、内孔、键槽及平面等，材料为45钢。（1）、24 mm外圆面和18mm外圆面：表面粗糙度均为Ra12.5，粗车即可达到要求。（2）、平面：表面粗糙度均为Ra6.3，需粗铣。（3）、10 mm和16 mm内孔：表面粗糙度均为Ra6.3，公差等级不高，镗孔即可。对于12mm孔，需先粗镗再半精镗。（4）、9 mm内孔:表面粗糙度为Ra12.5，钻孔即可。（5）、键槽：表面粗糙度均为Ra6.3，需粗铣

9、4.3 制订工艺路线生产为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本。（1） 工艺路线方案一：工序10：锻造；工序20；热处理；工序30：铣大端面，铣24外圆面；工序40：钻孔12，10，16，9；工序50：铣键槽；工序60：去毛刺工序70：终检、入库。（2）工艺路线方案二：工序10：锻造；工序20：热处理；工序30：粗车24mm外圆，倒角345 ，粗车18mm，445 ；工序40：铣D端面至尺寸18 mm、铣左端面至尺寸8 mm；工序50：铣平面及键槽至尺寸；工序:60：镗孔12mm，倒角0.545 ；工序70：镗孔10mm，倒角145 ； 工

10、序80：钻孔并扩孔至16 mm，钻孔9 mm；工序90：倒角0.545 ； 工序100：去毛刺；工序110：终检、入库（3）、工艺路线方案三：工序10：锻造；工序20：热处理工序30：粗车24外圆表面工序40：粗车18外圆表面及4x45倒角工序50：粗镗孔12，粗铣尺寸为18的上下两面、11.5的上下两面 工序60：半精镗12的孔及两边0.545的倒角工序70：粗镗10及两边145倒角，粗铣槽8的内表面，钻槽两边R4的半圆槽工序80：粗镗孔16及两边0.545倒角工序90：粗铣端面及345倒角，用丝锥攻螺纹M61-3的螺纹孔工序100：钻孔9工序110：去毛刺工序120：终检、入库（4）工艺方

11、案的分析：上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先集中加工工序，在各个机床上操作的工序都完成后，再进行下一机床的加工，该方案需要经常更换夹具，不经济。方案二则是先加工外圆，再集中某道夹具加工可以加工的面和孔，但所需工步多。方案三则是将加工集中到某一个机床上加工，使用专用夹具，这样有利提高效率，节省成本，定位精度比较高。经比较可知。显然方案三较前两个方案的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。因此，选择加工方案三。5、工序设计5.1选择加工设备和工艺设备（1）、选择机床：a、粗车零件。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用C616A型卧式车床即可达到要求。b、铣平面及镗孔，需要先粗铣后半

12、精铣，选X51立式铣床（2）、选择夹具：本零件工序30用三爪自定心卡盘及心轴配合定位夹紧，其他各工序均用专用夹具。（3）、选择刀具：a、在车床上加工的工序，一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5。b、铣刀，选择=80mm的高速钢镶齿圆柱铣刀c、镗12mm、10mm和16mm孔时，选择10mm高速钢锥柄标准麻花，钻9mm孔时选用深孔钻。5.2确定工序尺寸。1. 12 mm的孔：毛坯为实心，而12 mm的孔的精度为IT8（查表5-30），确定工序尺寸及余量：粗镗孔：11.8mm， 2Z=1.8mm；半精镗孔：12H8 mm， 2Z=0.2mm。 具体工序尺寸见表

13、1。表1 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m半精镗孔0.2IT8Ra3.212Ra3.2粗镗孔1.8IT10Ra6.311.8Ra6.32. 10的孔粗镗孔：10H7mm，2Z = 2mm。 具体工序尺寸见表2。表2 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铰孔0.16IT 9Ra6.3101000.015Ra6.33. 9 mm的孔毛坯为实心，而9 mm的孔的精度为IT8（查表5-30），确定工序尺寸及余量：钻孔：9 mm；具体工序尺

14、寸见表3。表3 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m钻孔9IT12Ra12.599Ra12.54. 16mm的孔16 mm的孔的精度为H8（参考机械制造工艺设计简明手册表2.3-9），确定工序尺寸及余量：镗孔：16IT8 mm具体工序尺寸见表4。表4 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m镗孔16IT12Ra12.51616Ra6.35. 车外圆大端面根据端面的精度要求，确定工序尺寸及余量：车： Z = 2mm； 具体工序尺寸见表5。表5

15、 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m车2IT11Ra12.5175175Ra12.5毛坯IT13Ra25177177Ra256. 车24外圆面根据端面的精度要求，确定工序尺寸及余量：车： Z = 2mm； 具体工序尺寸见表6。表6 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m车2IT11Ra12.52424Ra12.5毛坯IT13Ra252626Ra257. 车18外圆面根据端面的精度要求，确定工序尺寸及余量：车： Z = 2mm； 具体工序

16、尺寸见表7。表7 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m车2IT11Ra12.51818Ra12.5毛坯IT13Ra252020Ra258. 铣16X8mm槽根据槽的精度要求，确定工序尺寸及余量：铣平面；铣16mm槽。具体工序尺寸见表8。表8 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m铣槽2IT8Ra12.51616Ra12.5铣平面12IT10Ra2511.511.5Ra25六、确定切削用量及基本时间1. 工序30切削用量及基本时间的确定。（

17、1） 切削用量：本工序为粗车。加工材料为45钢，b=670MPa，锻件；机床为C616A型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。粗车24mm外圆的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金车刀，根据表5-112，由于C616A车床的中心高为200mm，故选刀杠尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前刀o=12，后角o=6，主偏角r=45，副偏角 为10，刃倾角s=0，刀尖圆弧半径为0.8mm。确定背吃刀量：粗车双边余量为2mm，显然单边余量为 =1mm。确定进给量：根据表5-114，在粗车钢料、刀杠尺寸为16mm25mm 、3mm,工

18、作直径在20-40mm时= 0.3-0.5mm/r。查表5-57选=0.36mm/r。根据表5-55，确定的进给量满足机床进给机构强度的要求，故=0.36mm/r确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命据表5-119，车刀后刀面最大磨损量为1mm，可转位车刀耐用度 T = 30min。切削速度V根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工b=600MPa700MPa钢料、3mm，0.38mm/r时，切削速度V=138m/min。据表2-9得各修正系数：sv=0.8，tv=0.65，kTv=0.81，Tv=1.15，故 V=1380.80.650.811.15=66.8(m/min) n=1000/d=

19、100066.8/(26)=817.8 (r/min)按C616A车床的转速(表5-56)，选择= 475r/min=13.8r/min，则实际切削速度：V=67.8m/min。 检验机床功率由表5-125得，当b=600MPa700MPa、HBS =166277、2mm、0.38mm/r、V=70m/min，Pc=1.7kW。切削功率的修正系数为krPc=1.0，RoPc=kPc=mPc=1.0，TPc=1.13， sPc=0.8，tPc=0.65（表2-9），故实际切削时的功率为Pc=0.72Kw。据查表可得，此切削用量在C616A车床上可行。最后确定切削用量为=1mm，=0.36mm/r

20、，=475r/min，V=67.8m/min（2） 基本时间确定粗车外圆24mm的基本时间。根据表2-24，车外圆基本时间为T=(+1+2+3)i/(fn)=(80+2)/(0.3613.8)=16.5s2、工序40切削用量及基本时间的确定粗车18mm外圆：采用车外圆24mm的刀具加工表面。同确定外圆24mm切削余量方法相同，可得=1mm，=0.3mm/r，= 830r/min，V=67.8m/min确定粗车外圆18mm的基本时间。同上T=(50+2)/(0.3613.8)=10.5s车削完成后，接着倒角即可，倒角345，445。倒角基本时间：T1=Li/(fn)=( 1.5+2+2)/(0.

21、3813.8)=1s。所以工序的基本时间：T=10.5+1+1=12.5s。3、工序50粗镗孔12，粗铣尺寸为18的上下两面、11.5的上下两面。1.粗铣时，所选用的刀具是d=80mm的镶齿圆柱铣刀。据表5-143，选择铣刀的基本形状。由于加工钢料的b在600-700MPa范围内，故选前刀o=15，后角o=12，已知铣削宽度=18mm，铣削深度=1mm。机床选用X51立式铣床。切削用量：确定进给量。根据表5-71，X51型立式铣床的功率为4.5kW，据表5-144，工艺系统刚性为中等，镶齿圆柱铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.100.15mm/z。现取=0.12mm/z。确定车刀磨钝标准及刀具

22、磨钝寿命。据表5-148，用高速钢圆柱铣刀加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径100mm，耐用度T=180min。确定切削速度和每分钟进给量根据表2-17中计算公式：Cv=18,qv=0.45, Xv=0.1,Yv=0.4,Uv=0.3,Pv=0.1,m=0.33,T=180min, =1mm, =0.12mm/z, =18mm,z=14,d=100mm,Kv=1.0。代入公式可得=11.64mm/min，n=37r/min根据表5-72，选择n=65r/min=1.08r/s，则实际切削速度=0.34m/s。工作台每分钟进给量为=0.121460=100.8mm/min根

23、据表5-73，选择=105mm/min，则实际的每齿进给量为=105/(1460)=0.125mm/z。检验机床功率：根据表2-18的计算公式，铣削时的功率为Pc=Fc/1000其中Fc表达式中Cf=650，Xf=0.1，Yf=0.72，Uf=0.86，Wf=0，qf=0.86 代入式中可得Pc=1.8kW。X51铣床的主电动机的功率为4.5kW，所以切削用量可以采用。所以切削用量为 =105mm/min，=0.125mm/r，= 65r/min，V=0.34m/s 基本时间：根据表2-28，圆柱铣刀铣平面的基本时间为T=(+1+2)i/=(18+40+4) 4/105=2.4s2、镗削时，切

24、削用量ap=1.5mm，进给量查表得f=0.2mm/r,切削速度同上，基本工时为tm=8/0.2/6.17=35s所以本工序总时间T=40s。4、工序60半精镗12的孔及两边0.545的倒角：选择刀具和机床：表面粗糙度Ra6.3，需要半精镗。根据表5-98，由4mm，60mm选择直径为12mm的圆形钢镗刀。 切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 0.5mm。每齿进给量根据表5-144，由铣床功率和工艺系统的刚性确定 = 0.12-0.2mm/r。查表5-57选=0.2mm/r。确定车刀磨钝标准及刀具磨钝寿命据表5-148，铣刀后刀面最大磨损量为0.5mm，查表5-149得T

25、=180min。切削速度和每分钟进给量根据金属加工工艺及工装设计中表4-79，由硬质合金材料和高硬度确定，取=15m/min各修正系数： 故 (m/min) (r/min) 按机床选取：= 475r/min，则进给量为：工作台每分钟进给量：检验机床功率根据切削用量简明手册，当工件的硬度在ITBS =174207时，所选择的切削用量是可以采用的。计算基本工时 5、工序70粗镗10及两边145倒角，粗铣槽8的内表面，钻槽两边R4的半圆槽。本工序所用刀具有：YT5硬质合金、直径为10mm的圆形钢镗刀,90直柄锥面锪钻, 直径为8的高速钢麻花钻钻头，W18Cr4V硬质合金钢铣刀镗孔时，选择切削用量进给

26、量f根据表5-64，取f = 0.47 mm/r 0.57mm/r，查表5-66，故取f = 0.43mm/r。根据表5-64，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X51立式铣床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 15696N，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，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X51立式铣床说明书，可以考虑选择选取：，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所

27、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= 23mm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，= 14.08m/min。计算基本工时 tm=（18+4）/(0.2*0.67)+20+15=65s （4-3-7）6、工序80粗镗孔16及两边0.545倒角：镗削切削用量：同工序60的选择相似。切削深度 ap=3.5mm确定进给量 查表得f=0.2mm/r计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n

28、=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。4. 计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min7、工序90粗铣端面及345倒角，用丝锥攻螺纹M61-3的螺纹孔同上：机床：X51立式铣床刀具：YT5硬质合金端铣刀，粗牙普通螺纹用丝锥 铣削切削用量1） 切削深度 ap=3.5mm2） 确定进给量 查表得f=0.2mm/r3） 计算切削速度 按切削

29、手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据XA6132铣床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。计算基本工时TL/ Vf=(72+9)/375=0.235min8、工序100钻孔9 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择=16mm高速钢深孔钻，机床选择Z525立式钻床。 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。切削速度根据切削用量

30、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：，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=10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为06mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。因此，所选择的切削用量：f = 0.8mm/r，= 191.1r/min，= 6.123m/min。计算基本工时 七、夹具设计说明书本夹具是工序是用直径为12mm的圆形钢镗刀镗孔的专用夹具，在X51立式铣床上半精镗12的孔。所设计的夹具装配图及工序简图，有关说明如下：定位方案 工件以10的孔和24的外圆表面为定位基准，采用V型块和有短端面菱形定位销组合定位方案，两个V型块将24的外圆表面定位，限制了2个自由度（X和Y方向上的移动），菱形定位销加短端面限制了1个