转向臂夹具设计说明书.doc

江南大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 阮明伟 学 号： 0401070321 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 题 目： 机械制造技术基础课程设计 转向臂零件的工艺规程及夹具设计 指导教师： 李楠 纪小刚 目 录1、零件的工艺分析及生产类型确定 3 1.1零件的作用 31.2零件的工艺分析3 2、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图3 2.1求最大轮廓尺寸 32.2选取公差等级CT3 2.3求铸件尺寸公差 4 2.4求机械加工余量等级 42.5求RMA 42.6求毛皮尺寸43、选择加工方法，制定工艺路线5 3.1定位基准的选择 63.2拟定加工方法和加工方案6 4、工序设计7 4.1选择加工设备及工艺设备74.2确定工序尺寸7 5确定切削用量及基本时间8 5.1工序号029 5.2工序号0310 5.3工序号0411 5.4工序号05 13 5.5工序号0614 5.6工序号07156、夹具设计167、心得体会17 8、参考文献17 一、零件的工艺分析及生产类型的确定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。二、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）三、选择加工方法，制定工艺路线 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终检四、工序设计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。五、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六、 夹具设计经过与老师协商，决定设计第四道工序的工装卡具。工序四的夹具为钻扩铰16孔的钻夹具2.1问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。2.2卡具设计2.2.1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择孔20和其端面为基准定位，加一个辅助支撑钉来保住其刚度，为使工件完全定位。再使用活动V形块配活压紧螺钉卡紧。2.2.2切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=16.77N使用活动V形块快速卡紧，调节卡紧螺钉进行调节，即可指定可靠的卡紧力。2.2.3定位误差分析本工序采用孔20和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。2.2.4 卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。七总结与体会 通过这次为时两周的课程设计，我认识到自己在学习上的严重不足。虽然很辛苦的完成了设计，但也得到了很多，课本只说了原理，而实践才出真知。闭门造车是不可取的，在设计各个数据时都得找到每个数据的来源，与同学讨论也能得到很多一开始没想到的点子，但是这个设计并不完美，虽然我尽力的改正了一开始的错误，瑕疵却总是存在的。通过这次课程设计，系统性的整合了学过的知识，弥补了自己的短处，并积极的改正错误。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