转向臂零件的机械加工工艺规程设计

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 转向臂零件的工艺规程设计 指导教师： 职称: 职称: 20*年1月4日 中北大学课程设计任务书 2009/2010 学年第 1 学期学 院： 专 业： 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 起 迄 日 期：20*年1月4日20*年1月23日 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 20* 年1月 4日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理；机械设计、互换性与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 （2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：本次设计要求编制一个中等复杂程度零件（不少于10道工序，见附图）的机械加工工艺规程，并设计其中一道工序的专用夹具，绘制相关图纸，撰写设计说明书。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 具体内容如下： （1）根据零件图，确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析。 （2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。 （3）拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。 （4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片。 （5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图12张。 （6）撰写设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，填写工艺卡片、工序卡片。2专用夹具设计。设计某道工序的专用夹具。3撰写课程设计说明书一份（A4纸）。 4主要参考文献：1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.122张龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，2006.13孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.94艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社5李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社，2000.107 李云，机械制造及设备指导手册. 北京:机械工业出版社，1997.85设计成果形式及要求：提供课程设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求；被加工零件的零件图1张；毛坯图1张；夹具装配图1套；夹具主要零件图（通常为夹具体）1张；机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片1套。6工作计划及进度：2010年1月4日1月6日 分析研究被加工零件，画零件图； 1月7日1月10日 工艺设计：选择加工方案、确定工艺路线，画毛坯图，填写工艺卡片；1月11日1月18日 夹具设计，画夹具装配图及夹具主要零件图；1月19日1月21日 编写课程设计说明书1月22日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日目 录一、生产类型的确定6二、零件的分析61、零件的作用62、零件的工艺分析6三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图71、求最大轮廓尺寸72、选取公差等级CT73、求铸件尺寸公差74、求机械加工余量等级75、求RMA（要求的机械加工余量）76、求毛坯基本尺寸77、画毛坯图（见A3图纸）8四、工艺路线拟定81、定位基准的选择82、拟定加工方法和加工方案8五、选择加工设备及刀具、夹具、量具91、选择加工设备与工艺设备102、确定工序尺寸11六、确定切削用量及基本时间111、工序号02：112、工序号03：133、工序号04：144、工序号05：175、工序号06：176、工序号07：18七、心得体会19八、参考文献19一、 生产类型的确定由原始资料可知是中批量生产类型。二、 零件的分析1、零件的作用据资料所示，该转向臂的作用和方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮的转向角度。2、零件的工艺分析由零件图可知：16、9.3的孔中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：21、 以16mm孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括：铣26mm单侧端面、钻16mm的孔、倒角145、钻8.5mm的孔。22、 以9.3mm孔的中心线加工表面 这一组加工表面包括：铣20mm两端面、钻9.3mm的孔、锪16mm的沉头。概括：由于16、9.3的孔中心线位置精度不高，又16mm内孔的精度比9.3mm内孔的精度较高。所以由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁（KT35-10）,中批量生产。按机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节可确定：1、求最大轮廓尺寸 长133.5mm、宽48.9mm、高49.15mm 故最大轮廓尺寸为133.5mm。2、选取公差等级CT 由表5-1，铸造方法按机械造型、铸件材料按可锻铸铁，得CT范围812级。取为10级。3、求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级CT=10级，查表5-3得：公差带相对于基本尺寸对称分布。4、求机械加工余量等级 查表5-5，得机械加工余量等级范围为EG，取为F级。5、求RMA（要求的机械加工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表5-4查最大轮廓尺寸为133.5mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1.5mm。6、求毛坯基本尺寸依零件图可知：16、9.3、8.5孔径较小，铸成实心。 A面属单侧加工，由式（5-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、C面属两侧加工，由式（5-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+21.5+2.6/2=30.3mm 根据数据可得：转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（3-1）表（3-1）项目A面B、C面16孔9.3孔8.5孔公差等级CT1010加工面基本尺寸3226铸件尺寸公差2.82.6机械加工余量等级FFRMA1.51.5毛坯基本尺寸34.930.30007、画毛坯图（见A3图纸）四、工艺路线拟定 1、定位基准的选择 粗基准：为保证工件重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。为互为基准，以20mm端面为粗基准。即B、C面。精基准：精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使两孔互为基准，选16的孔作为精基准。2、拟定加工方法和加工方案21、工艺路线：、铣16mm孔的端面，即26mm圆柱A面、铣9.3mm孔的两端面，即20mm圆柱B、C面、钻、扩、粗铰、精铰孔16mm，倒角145、钻8.5mm孔、钻9.3mm孔、刮平B、C面16mm，两端入体1mm22、确定工艺过程方案见下表（4-1）表（4-1）工序号工序内容简要说明01正货处理145204HBS改善材料加工性能02铣26mm圆柱A面先加工面03铣20mm圆柱B、C面04钻、扩、粗铰、精铰孔16mm，倒角145后加工孔05钻孔8.5mm06钻孔9.3mm07刮平B、C面16mm，两端入体1mm08去毛刺09终检五、选择加工设备及刀具、夹具、量具由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成.1、选择加工设备与工艺设备11、选择机床，根据不同的工序选择机床工序号02：铣26mm圆柱A面。因为工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择X62卧铣铣床。 工序号03：铣20mm圆柱B、C面。因为互为基准，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择X62卧铣铣床。工序号04：钻、扩、粗铰、精铰孔16mm，倒角145。选用Z535立式钻床。 工序号05、06：钻孔8.5mm、9.3mm。由于内孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性钻通孔达到加工要求。故选Z525立式钻床。 工序号07：刮平B、C面16mm，两端入体1mm。粗糙度要求不高，宜采用Z525立式钻床。12、选择夹具本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。专用夹具见附图。13、选择刀具，根据不同的工序选择刀具、铣刀：根据资料查表5-103：选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径：d=80mm,齿数Z=10mm。查金属机械加工手册表14-64，得铣刀几何参数：Kr=60，=1215、钻、扩、粗、精铰孔16mm，倒角145。选用麻花钻等专用刀具。刮平面16mm，选用专用锪刀。14选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：、选择加工面的量具根据资料：查表5-108得，用分度值为0.02mm的三用游标长尺测量，测量范围0mm150mm，公称规格为1500.02。、选择加工孔的量具根据资料：由于孔的加工精度要求不同，分别有IT7-IT8、IT12-IT13、大于IT13。所以选择分度值0.01mm，测量范围分别为25mm50mm、25mm50mm、5mm30mm的内径千分尺。2、确定工序尺寸21、面的加工（所有面）、A面：根据加工长度为34.9mm，毛坯余量为2.9mm。查表5-49：单侧加工的量为1.9mm。经粗加工后的加工余量为1.0mm，再加工的量为1.0mm即可。、B、C面：根据加工长度为30.3mm，毛坯余量为4.3mm。查表5-49：两侧加工的量为1.65mm。经粗加工后的加工余量为1.0mm，两侧再加工的量为0.5mm即可。22、孔的加工、16mm的孔毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于IT7-IT8之间。查表5-15、5-42得： 钻孔：15mm 2Z=0.95mm 扩孔：15.85mm 2Z=0.1mm 粗铰：15.95mm 2Z=0.05mm 精铰：16mm、8.5mm的孔毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于IT12-IT13之间。查表5-15得：钻孔8.5mm即可。、9.3mm的孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求大于IT13。查表5-15得： 钻孔9.3mm即可。六、确定切削用量及基本时间 1、工序号02： 本工序为铣26mm端面。已知工件材料为可锻铸铁（KT35-10），选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径：d=80mm,齿数Z=10mm，Kr=60。且已知铣削宽度a=26mm。铣削深度a=2.9mm，选用机床X62卧式铣床。、确定每齿进给量f根据已知资料所知：X62卧式铣床功率为7.5KW。查表5-146得：硬质合金牌号YG8的每齿进给量为0.20.29mm/z。取f=0.2、选择铣刀磨损标准及耐用度查表5-148得：铣刀后刀面的最大磨损量为1.5mm。铣刀直径d=80mm、耐用度T=180 min、确定切削速度Vc和每齿进给量f根据资料所知：取f=0.20mm/z 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min查表2-17.有C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0则由表2-17的公式算得Vc=173.930 m/minnc=173.931000/3.1480=692.4 r/min根据查表5-75选取X62卧式铣床的主轴转速n=750r/min=12.5r/s V=3.148012.5/1000=3.14 m/s 工作台每分钟进给量为f=0.201060=120 mm/min 查表5-76，选f=118 mm/min 则实际的每齿进给量f=118/1060=0.197 mm/z、检查机床功率 根据资料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=26mm、a=2.9mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 计算F=135.5 N P=135.53.14/1000=0.425 KW 7.5 KW可知机床功率能够满足要求、基本时间 查表2-28：(d对称铣削) T=(l+l+l)/ f Kr=60 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min查表2-17.有C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0则由表2-17的公式算得Vc=194.379 m/minnc=194.3791000/3.1480=773.80 r/min根据查表5-75选取X62卧式铣床的主轴转速n=750r/min=12.5r/s V=3.148012.5/1000=3.14 m/s 工作台每分钟进给量为f=0.201060=120 mm/min 查表5-76，选f=118 mm/min 则实际的每齿进给量f=118/1060=0.197 mm/z、检查机床功率 根据资料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=20mm、a=2.15mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 计算F=75.4 N P=75.43.14/1000=0.237 KW 7.5 KW可知机床功率能够满足要求、基本时间（两端加工） 查表2-28：(d对称铣削) T=2(l+l+l)/ f Kr=6090 且式中l=20mm、l=13mm、l=2mm、f=118 mm/min T=2（20+13+2）/118=0.59 min=35.4 s 取T=36 s 每端走刀2次：T=236=72 s 3、工序号04： 本工序为钻16mm深32mm的孔。包括：钻、扩、粗铰、精铰孔、倒角145。根据资料选用Z535立式钻床加工，选标准高速钢直柄机用铰刀：r=0、=15、Kr=45。 、钻孔：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-127得：f=0.610.75 mm/r 由表5-66取得f=0.72 mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=16.4、z=0.22、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15mm a=7.5mm 按公式计算： Vc =22.061 m/min nc=22.0611000/3.1415=468.4 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=400 r/min=6.67 r/s 则V=3.14156.67/1000=0.314 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= l=5mm,f=0.72 mm/r、n=6.67r/s 则T=（32+5+5）/0.726.67=8.75s 取T=9s、扩孔：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-128得：f=0.91.1 mm/r 由表5-66取得f=0.96 mm/r 选择扩孔钻磨损标准及耐用度 查表5-130：扩孔钻后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=30min。确定切削速度V 查表2-13得：C=27.9、z=0.2、x=0.1、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15.85mm a=0.425mm 按公式计算： Vc =34.964 m/min nc=34.9641000/3.1415.85=702.5 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=750 r/min=12.5 r/s 则V=3.1415.8512.5/1000=0.622 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0.96 mm/r、n=12.5r/s 则T=（32+2+3）/0.9612.5=3.1 s 取T=4s、粗铰：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-129得：f=1.53.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=15.95mm a=0.05mm按公式计算： Vc =12.611 m/min nc=12.6111000/3.1415.95=251.8 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=275 r/min=4.58 r/s 则V=3.1415.954.58/1000=0.229 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、l= 2mm、查表2-27取l=13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 则T=（32+2+13）/1.604.58=6.4 s 取T=7s、精铰：确定进给量f 因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5-129得：f=1.53.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r 选择铰刀磨损标准及耐用度 查表5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。确定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=16mm a=0.025mm按公式计算： Vc =13.491 m/min nc=13.4911000/3.1416=268.5 r/min根据查表5-65选取Z535立式钻床的主轴转速n=275 r/min=4.58 r/s 则V=3.14164.58/1000=0.230 m/s钻孔基本时间 T=(l+l+l)/ fn 式中l=32mm、取l= 2mm、l=4mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 则T=（32+2+4）/1.604.58=5.2 s 取T=6s 、倒角145 4、工序号05： 本工序为钻8.5mm深8mm的孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f 由于孔径和深度较小，宜采用手动进给可达到加工要求。参考值取f=0.28 mm/r选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=8.5mm、则T=35min。确定切削速度V、n查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=8.5mm a=4.25mm f=0.28mm/r 按公式计算： Vc =29.9 m/min nc=29.91000/3.148.5=1120 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=960 r/min=16 r/s 则V=3.148.516/1000=0.427 m/s基本时间 钻8.5mm深8mm的通孔:T=(l+l+l)/ fn 式中l=8mm、取l= l=4mm,f=0.28 mm/r、n=16r/s T=（8+4+4）/0.2816=3.6s 取T=4s5、工序号06： 本工序为钻9.3mm深26mm的孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻,一次加工通孔可以满足加工要求：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f 由于深度较大，宜采用自动进给可达到加工要求。查表5-127：f=0.470.57mm/r 。由表5-66，按Z525选取f=0.48 mm/r选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=9.3mm、则T=35min。确定切削速度V、n查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=9.3mm a=4.65mm f=0.48mm/r 按公式计算： Vc =24.656 m/min nc=24.6561000/3.149.3=844.33 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=680 r/min=11.33 r/s 则V=3.149.31.33/1000=0.33 m/s基本时间 钻9.3mm深26mm的通孔:T=(l+l+l)/ fn 式中l=26mm、取l=5mm、 l=4mm,f=0.48 mm/r、n=11.33r/s T=（26+5+4）/0.4811.33=6.4s 取T=7s6、工序号07： 本工序为刮平16mm深1mm的沉头孔。根据资料选用Z525立式钻床加工，选标准高速钢带导柱直柄平底锪钻,一次加工通孔可以满足加工要求：d=8.5mm、Kr=45。确定进给量f由于深度较小，采用手动进给。选择钻头磨损标准及耐用度 查表5-130：钻头后刀面的最大磨损量为0.8mm。钻头直径d=16mm、则T=60 min。确定切削速度V、n查表5-140、5-66：按Z525 暂取f=0.13mm/r 查得Vc =1225 m/min取Vc =18 m/min nc=181000/3.1416=358.28 r/min根据查表5-65选取Z525立式钻床的主轴转速n=272 r/min=4.53 r/s 则V=3.14164.53/1000=0.228 m/s刮平两端基本时间 T=2(l+l)/ fn 式中l=1mm、取l=1mm，f=0.13 mm/r、n=4.53r/s T=2（1+1）/0.134.53=6.8s 取T=7s七、心得体会根据转向臂工艺规程及夹具设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了图纸所提出的技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。在设计过程中须做到谨慎、有理可依的风格，同时依据夹具设计原理和相关资料可以了解到该设计中的夹具设计也是合理可行的，该夹具确保了工件的加工质量，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高了生产率，降低了制造成本。因此，可知此次设计是成功的。八、参考文献 机械制造技术课程设计指导北京理工大学出版社，2009.8机械制造工艺学机械工业出版社，2006.1金属机械加工上海科学技术出版社（第四版），2006.10机械工程材料机械工业出版社，2002.2互换性与测量技术国防工业出版社，2003.10