设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程设计说明书

课 程 设 计 说 明 书题 目： 设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程设计 姓 名： 班 级： 机自 学 号： 指导老师： （高级工程师） 完成日期： 年 月 日 16目 录1、零 件 的 分 析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析12、工 艺 规 程 设 计12.1 选择毛坯种类并确定制造方法12.2 基面的选择12.3选择加工方法22.4 制订工艺路线22.5 工艺路线的分析22.6 机械加工余量及毛坯尺寸的确定3（一）确定加工余量3（三）确定毛坯基本尺寸3（四）绘制毛坯简图32.7 确定切削用量及基本工时4（一）工序05（粗铣底面A）切削用量及基本时间的确定4（二）工序10（粗铣36槽）切削用量及基本时间的确定6（三）工序15（钻3x11）切削用量及基本时间的确定8（四）工序20（钻通孔）切削用量及基本时间的确定10（五）工序25（精镗孔）切削用量及基本时间的确定12参考文献141、零 件 的 分 析1.1 零件的作用题目所给定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3-11孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用20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。1.2 零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11孔此零件外形较小，图中除2-20孔，公差要求较严格外，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。2、工 艺 规 程 设 计2.1 选择毛坯种类并确定制造方法操纵杆支架材料为灰铁件，牌号HT150，零件年产量为10000件，已达大批生产的水平，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。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（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540.5，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3-11孔。2.3选择加工方法（1）平面的加工平面加工的方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。由于本零件对所加工表面粗糙度要求都不高。由表5-11，根据GB/T 1804-2000规定，选用中等级（m），相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，根据零件的结构特点，选用端铣加工方式。（2）孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。3-11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。2-20的要求较高，根据手册表5-48，先用钻头钻孔至19，再用20镗刀加工。2.4 制订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。工艺路线方案工序 粗精铣底面A。工序 钻底面3-11孔。工序 铣36槽。工序 钻铣2-20孔。工序 检查2.5 工艺路线的分析本方案是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-11孔， 36槽，及2-20孔，这种方案基准统一。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。因此，我们选用本方案做为操纵杆支架的加工路线：工序 以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-11孔，其中2个孔做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工。选用Z3040钻床及专用钻模。工序 以底面及2-11孔，一面两销定位，加工36槽。选用X63卧式铣床及专用夹具加工。工序 以一面两销定位，钻铣2-20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工工序 终检。2.6 机械加工余量及毛坯尺寸的确定（一）确定加工余量 操纵杆支架的材料为HT200，抗拉强度，采用砂型机器造型，且为批量生产。由表5-2知，铸钢件采用砂型机器造型时，铸件的尺寸公差为CT8-CT12级，此处选为CT9级。由表5-3选择加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由表5-4可查得个加工表面余量如下表：表1-1加工表面参考加工余量/mm备注底面（A面）表5-4 0.7粗铣一次完成3-11表5-19无钻铰完成 2-20孔表5-19无先用钻头钻孔至19，再用20镗刀加工36槽表5-40.7粗铣一次完成（二）确定毛坯基本尺寸 加工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可，所得毛坯尺寸如表3-2所示：表3-2零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm120.712.71101120020361.437.4（三）确定毛坯基本尺寸由表5-1，选用CT7级查的各铸件加工尺寸公差如表3-3所示：表3-3毛坯尺寸/mm公差/mm标注结果12.70.78 37.41（四）绘制毛坯简图根据以上内容及砂型铸件的有关标准与规定，绘制毛坯简图，如图3-1：如图3-1 毛坯简图2.7 确定切削用量及基本工时(一) 工序05（粗铣底面A）切削用量及基本时间的确定 1.切削用量 本道工序是粗铣端面，已知加工材料为HT200，机床为XA5032型立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角。已知铣削宽度铣削被吃刀量。 （1）确定每齿进给量 根据表5-13知XA5032型立式铣床的主电机功率为7.5kw,查表5-24知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铸铁时，其每齿进给量。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量。 （2）选择铣刀磨钝标准和耐用时度 根据表5-28，用高速钢镶齿端铣刀粗加工铸剑时，选择铣刀后刀面磨损极限值为2.0mm，查表5-29知铣刀直径d=80mm时，经插值的端铣刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝的标准所经历的总切削时间。 （3）确定切削速度和工作台每分钟进给量 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为，则所需铣床主轴转速范围是 根据XA5032机床的标准主轴转速，由表5-13选取n=60r/min,则实际铣削速度为 工作台每分钟进给量为 根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取，则实际每齿进给量为 （4）校验机床功率 由表5-31和表5-32知，铣削力和铣削功率计算公式如下： 式中。所以，铣削梨为XA5023铣床主电机功率为7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为2.基本时间根据表5-33知，的端铣刀对铣削的基本时间为式中，工件铣削部分长度，单位为mm；切入行程长度，单位为mm，；切出行程长度，单位mm；工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以，基本时间为（二）工序10（粗铣36槽）切削用量及基本时间的确定1.切削用量 本道工序是粗铣端面，已知加工材料为HT200，机床为XA5032型立式铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角。已知铣削宽度铣削被吃刀量。 （1）确定每吃进给量 根据表5-13知XA5032型立式铣床的主电机功率为7.5kw,查表5-24知当工艺系统刚性中等、镶齿端铣刀加工铸铁时，其每齿进给量。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较小，故选择最大的每齿进给量。 （2）选择铣刀磨钝标准和耐用时度 根据表5-28，用高速钢镶齿端铣刀粗加工铸剑时，选择铣刀后刀面磨损极限值为2.0mm，查表5-29知铣刀直径d=80mm时，经插值的端铣刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝的标准所经历的总切削时间。 （3）确定切削速度和工作台每分钟进给量 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为，则所需铣床主轴转速范围是 根据XA5032机床的标准主轴转速，由表5-13选取n=60r/min,则实际铣削速度为 工作台每分钟进给量为 根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取，则实际每齿进给量为 （4）校验机床功率 由表5-31和表5-32知，铣削力和铣削功率计算公式如下： 式中。所以，铣削梨为XA5023铣床主电机功率为7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为2.基本时间根据表5-33知，的端铣刀对铣削的基本时间为式中，工件铣削部分长度，单位为mm；切入行程长度，单位为mm，；切出行程长度，单位mm；工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以，基本时间为（三）工序15（钻3x11）切削用量及基本时间的确定 本工序为钻3个11mm的孔，所选用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d=11mm,l=94mm,莫氏圆锥号为2的高速钢锥柄麻花钻作为刀具。根据表5-48选择的麻花钻参数由表5-49知，当时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm，耐用度T=45min。1. 切削用量（1） 确定背吃刀梁钻孔时，故可取=5mm。（2） 确定进给量按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为HT200SH时，根据表5-50，钻头进给范围mm/r.根据表5-51，选取。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。（3） 确定切削速度v 根据表5-52的计算公式式中，。因本例的加工的条件与该公式应用条件不完全相同，故对切削速度进行修正，由表5-53得：根据刀具耐磨度T=45min，得修正系数k;工件材料=200MPa，得修正系数为；刀具材料为高速钢，得修正系数；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以 根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n=315m/min,实际转速为：（4）校验机床功率 由表5-55，查的转矩T和切削功率计算公式如下：式中，由表5-56得：与加工材料有关的修正系数灰铸铁无；与刃磨形状有关的修正系数；与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知，Z3025机床主轴的最大转矩，主电机功率。由于 ，故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =5mm 2.基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为式中，共建切削部分长度，单位为mm；切入量，单位mm，；超入量，单位mm, :已知=14mm, =5.83mm所以，加工3个空所用基本时间为=3=3=0.35min（四）工序20（钻通孔）切削用量及基本时间的确定本工序为钻2个通孔，所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取，莫氏圆锥号为2号的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。由表5-49知，当时，选择钻头后刀面磨损极限值为,耐用度1. 切削用量（1）确定背吃刀量 钻孔时，。（2）确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为铸钢且时，根据表5-50，进给量取值范围为0.700.86mm/r。由于钻孔后不用丝锥攻螺纹，以及钻孔深度小于直径，不用乘修正系数。根据Z3025机床标准进给量，查表5-51，选取 。（3）确定切削速度 根据表5-52的计算公式确定切削速度式中，。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：根据道具耐用度，得修正系数；工件材料，得修正系数为；道具材料为高速钢，得修正系数；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取，实际转速为（4）校验机床功率 由表5-55，查得转矩和切削功率计算公式如下：式中，由表5-56得：与加工材料有关的修正系数;与刃磨形状有关的修正系数；与刀具磨钝有关的修正系数。因此，总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知，Z3025机床主轴最大转矩，主电机功率。由于，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为；。2. 基本时间由表5-57得钻孔的基本时间为式中，工件切削部分长度，单位为mm; 切入量，单位为mm，； 超出量，单位为mm，；已知，。所以，加工2个孔所用的基本时间为（五）工序25（精镗孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精镗孔，机床采用最常用的CA6140卧式车床，采用YG60硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径镗刀加工。由表5-39知，选用杆部直径为8mm的圆形镗刀。由表5-40知，镗刀合理耐用度为。1. 切削用量（1）确定背吃刀量 由前述可知精镗时双边加工余量为1mm,精镗后孔直径为，故单边余量为0.5mm，即。（2）确定进给量 对于精加工，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度式中，因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32对镗削速度进行修正：根据刀具耐用度T=60min，得修正系数为；根据工件材料，得修正系数为；根据毛坯表面状态得修正系数为，刀具材料为YG60，得修正系数；主偏角，经插值得修正系数。所以查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择，则实际切削速度为（4）检验机床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率计算公式如下：式中，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数，与工件材料有关的修正系数，镗孔相对于外圆纵车时的修正系数，与主偏角相关的修正系数；与前角有关的修正系数。因此总的修正系数为所以，切削力为切削功率为根据表5-46知：CA6140机床主电机功率，因，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为；。2. 基本时间由表5-47得镗孔的基本时间为式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切人长度，单位为mm，； 刀具切入长度，单位为mm，； 单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm； 进给次数。已知，。所以，基本时间为参考文献1 王栋主编，机械制造工艺学课程设计指导书，北京：机械工业出版社，20102 王先逵主编，机械制造工艺学，第二版，北京：机械工业出版社，20063 王先逵，机械制造工艺学手册，第二版，北京：机械工业出版社，20074 王兰美主编，画法几何及工程制图，北京：机械工业出版社，20025 成大先主编，机械设计手册，第五版，北京：化工工业出版社，2007 .附录7.1清单表3-5材料清单综合布线系统设备配置清单及报价7.2平面布置图