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1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題 目： 設(shè)計(jì)“操縱桿支架”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 學(xué)生姓名： 沈杰 班 級(jí)： 090826 學(xué) 號(hào)： 12 指導(dǎo)老師： 程廣振 完成日期： 2012年9月13日 14

2、 目 錄 1、零 件 的 分 析 1 1.1 零件的作用 1 1.2 零件的工藝分析 1 2、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì) 1 2.1 選擇毛坯種類并確定制造方法 1 2.2 基面的選擇 1 2.3選擇加工方法 2 2.4 制訂工藝路線 2 2.5 工藝路線的分析 2 2.6 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 3 （一）確定加工余量 3 （三）確定毛坯基本尺寸 3 （四）繪制毛坯簡(jiǎn)圖 3 2.7 確定切削用量及基本工時(shí) 4 （一）工序05（粗銑底面A）切削用量及基本時(shí)間的確定 4 （二）工序10（粗銑36槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 6 （三）工序15（

3、鉆3xΦ11）切削用量及基本時(shí)間的確定 8 （四）工序20（鉆通孔）切削用量及基本時(shí)間的確定 10 （五）工序25（精鏜孔）切削用量及基本時(shí)間的確定 12 參考文獻(xiàn) 14 1、零 件 的 分 析 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是汽車換擋部分的操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿，使其在行駛過(guò)程中牢固可靠。零件上的3-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用Φ20的定位銷固定在支架上，并且在換擋時(shí)依靠利用36槽軌跡不會(huì)引起偏差。 1.2 零件的工藝分析 操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下： （1）2

4、-Φ20孔， （2）支架底面 （3）36槽 （4）3-Φ11孔 此零件外形較小，圖中除2-Φ20孔，公差要求較嚴(yán)格外，其它加工面公差要求較低，并且無(wú)位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在加工過(guò)程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利用工藝基準(zhǔn)來(lái)加工后續(xù)工序。 2、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì) 2.1 選擇毛坯種類并確定制造方法 操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號(hào)HT150，零件年產(chǎn)量為10000件，已達(dá)大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 2.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正

5、確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇： 對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)于有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做粗基準(zhǔn)。因?yàn)殂姷酌鏁r(shí)要保證540.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇： 精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時(shí)，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面及3-Φ11孔。 2.3選擇加工方法 （1）平

6、面的加工 平面加工的方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。由于本零件對(duì)所加工表面粗糙度要求都不高。由表5-11，根據(jù)GB/T 1804-2000規(guī)定，選用中等級(jí)（m），相當(dāng)于IT13級(jí)，故可考慮粗車或粗端銑，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用端銑加工方式。 （2）孔的加工 孔的加工方式有鉆、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。3-Φ11為工藝孔，加工時(shí)按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。2-Φ20的要求較高，根據(jù)手冊(cè)表5-48，先用鉆頭鉆孔至Φ19，再用Φ20鏜刀加工。 2.4 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)

7、的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能 性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案 工序Ⅰ 粗精銑底面A。 工序Ⅱ 鉆底面3-Φ11孔。 工序Ⅲ 銑36槽。 工序Ⅳ 鉆銑2-Φ20孔。 工序Ⅴ 檢查 2.5 工藝路線的分析 本方案是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出底面3-Φ11孔， 36槽，及2-Φ20孔，這種方案基準(zhǔn)統(tǒng)一。先加工出底面，后續(xù)加工都已底面定位，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。因此，我們選用本方案做為操縱桿支架的加工路線： 工序Ⅰ 以兩個(gè)R20外毛坯面做為粗基

8、準(zhǔn)，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅱ 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11孔，其中2個(gè)孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床及專用鉆模。 工序Ⅲ 以底面及2-Φ11孔，一面兩銷定位，加工36槽。選用X63臥式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅳ 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工 工序Ⅴ 終檢。 2.6 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 （一）確定加工余量 操縱桿支架的材料為HT200，抗拉強(qiáng)度，采用砂型機(jī)器造型，且為批量生產(chǎn)。由表5-2知，鑄鋼件采用砂型機(jī)器造型時(shí)，鑄件的尺寸

9、公差為CT8-CT12級(jí)，此處選為CT9級(jí)。由表5-3選擇加工余量為H級(jí)，根據(jù)機(jī)械加工后鑄件的最大輪廓尺寸由表5-4可查得個(gè)加工表面余量如下表： 表1-1 加工表面 參考 加工余量/mm 備注 底面（A面） 表5-4 0.7 粗銑一次完成 3-Φ11 表5-19 無(wú) 鉆鉸完成 2-Φ20孔 表5-19 無(wú) 先用鉆頭鉆孔至Φ19，再用Φ20鏜刀加工 36槽 表5-4 0.7 粗銑一次完成 （二）確定毛坯基本尺寸 加工表面的的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應(yīng)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

10、/mm 加工余量/mm 毛坯尺寸/mm 12 0.7 12.7 Φ11 0 Φ11 Φ20 0 Φ20 36 1.4 37.4 （三）確定毛坯基本尺寸 由表5-1，選用CT7級(jí)查的各鑄件加工尺寸公差如表3-3所示： 表3-3 毛坯尺寸/mm 公差/mm 標(biāo)注 結(jié)果 12.7 0.78 37.4 1 （四）繪制毛坯簡(jiǎn)圖 根據(jù)以上內(nèi)容及砂型鑄件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定，繪制毛坯簡(jiǎn)圖，如圖3-1： 如圖3-1 毛坯簡(jiǎn)圖 2.7 確定切削用量及基本工時(shí) (一) 工序05（粗銑底面A）切削用量及基本時(shí)

11、間的確定 1.切削用量 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200，，機(jī)床為XA5032型立式銑床，所選刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數(shù)。根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角。已知銑削寬度銑削被吃刀量。 （1）確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-24知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進(jìn)給量。 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=8

12、0mm時(shí)，經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。 （3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 根據(jù)XA5032機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min,則實(shí)際銑削速度為 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下：

13、 式中。所以，銑削梨為 XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為 2.基本時(shí)間 根據(jù)表5-33知，的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為 式中， —工件銑削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入行程長(zhǎng)度，單位為mm，； —切出行程長(zhǎng)度，單位mm； —工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。 已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以，基本時(shí)間為 （二）工序10（粗銑36槽）切削用量及基本時(shí)間的確定 1.切削用量 本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200，，機(jī)床為XA5032型立式銑床，所選刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其

14、參數(shù)。根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角。已知銑削寬度銑削被吃刀量。 （1）確定每吃進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機(jī)功率為7.5kw,查表5-24知當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時(shí)，其每齒進(jìn)給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進(jìn)給量。 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用時(shí)度 根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時(shí)，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=80mm時(shí)，經(jīng)插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的總切削時(shí)間。 （

15、3）確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 根據(jù)XA5032機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min,則實(shí)際銑削速度為 工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為 根據(jù)表5-13中工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)縱向進(jìn)給量，選取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計(jì)算公式如下： 式中。所以，銑削梨為 XA5023銑床主電機(jī)功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為 2.基本時(shí)間 根據(jù)表

16、5-33知，的端銑刀對(duì)銑削的基本時(shí)間為 式中， —工件銑削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入行程長(zhǎng)度，單位為mm，； —切出行程長(zhǎng)度，單位mm； —工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。 已知。由表5-34查的切入切出行程長(zhǎng)度。所以，基本時(shí)間為 （三）工序15（鉆3xΦ11）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@3個(gè)Φ11mm的孔，所選用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)表5-19知選取d=11mm,l=94mm,莫氏圓錐號(hào)為2的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)由表5-49知，當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8mm，耐用度T=45min。 1.

17、 切削用量 （1） 確定背吃刀梁鉆孔時(shí)，，故可取=5mm。 （2） 確定進(jìn)給量按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料為HT200SH時(shí)，根據(jù)表5-50，鉆頭進(jìn)給范圍mm/r.根據(jù)表5-51，選取。因?yàn)榭椎纳疃扰c孔的直徑相差不多，故無(wú)需修正系數(shù)來(lái)修正。 （3） 確定切削速度v 根據(jù)表5-52的計(jì)算公式 式中，。因本例的加工的條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故對(duì)切削速度進(jìn)行修正，由表5-53得：根據(jù)刀具耐磨度T=45min，得修正系數(shù)k;工件材料=200MPa，得修正系數(shù)為；刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)；鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，得修正系數(shù)。所以 根據(jù)Z30

18、25機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取n=315m/min,實(shí)際轉(zhuǎn)速為： （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-55，查的轉(zhuǎn)矩T和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，由表5-56得：與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)灰鑄鐵無(wú)；與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)；與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)矩為 切削功率為 由表5-14知，Z3025機(jī)床主軸的最大轉(zhuǎn)矩 ，主電機(jī)功率。由于 ，故選用的切削用量可以用。最后確定的切削用量為 =5mm 2.基本時(shí)間 由表5-57的鉆孔的基本時(shí)間為 式中，—共建切削部分長(zhǎng)度，單位為mm； —切入量，單位mm

19、，； —超入量，單位mm, : 已知=14mm, ==5.83mm 所以，加工3個(gè)空所用基本時(shí)間為 =3=3=0.35min （四）工序20（鉆通孔）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)殂@2個(gè)通孔，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)表5-19知選取，莫氏圓錐號(hào)為2號(hào)的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。根據(jù)表5-48選擇的麻花鉆參數(shù)。由表5-49知，當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為,耐用度 1. 切削用量 （1）確定背吃刀量 鉆孔時(shí)，。 （2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料為 鑄鋼且時(shí)，根據(jù)表5-50，進(jìn)給量取值范圍為0.70~0.86mm/r。由于

20、鉆孔后不用絲錐攻螺紋，以及鉆孔深度小于直徑，不用乘修正系數(shù)。根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量，查表5-51，選取 。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-52的計(jì)算公式確定切削速度 式中，。因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需對(duì)切削速度進(jìn)行修正，由表5-53得：根據(jù)道具耐用度，得修正系數(shù)；工件材料，得修正系數(shù)為；道具材料為高速鋼，得修正系數(shù)；鉆頭為標(biāo)準(zhǔn)刃磨形狀，得修正系數(shù)。所以 根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為 （4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-55，查得轉(zhuǎn)矩和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-56得：與加工材料有關(guān)的修

21、正系數(shù);與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)；與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)。因此，總的修正系數(shù)為 所以鉆孔時(shí)的轉(zhuǎn)矩為 切削功率為 由表5-14知，Z3025機(jī)床主軸最大轉(zhuǎn)矩，主電機(jī)功率。由于，做選擇的切削用量可用。最后所確定的切削用量為 ； ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-57得鉆孔的基本時(shí)間為 式中，——工件切削部分長(zhǎng)度，單位為mm; ——切入量，單位為mm，； ——超出量，單位為mm，； 已知，，，，。所以，加工2個(gè)孔所用的基本時(shí)間為 （五）工序25（精鏜孔）切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榫M孔，機(jī)床采用最常用的CA6140臥式車床，

22、采用YG60硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑鏜刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為8mm的圓形鏜刀。由表5-40知，鏜刀合理耐用度為。 1. 切削用量 （1）確定背吃刀量 由前述可知精鏜時(shí)雙邊加工余量為1mm,精鏜后孔直徑為，故單邊余量為0.5mm，即。 （2）確定進(jìn)給量 對(duì)于精加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機(jī)床的進(jìn)給量值，選取。 （3）確定切削速度 根據(jù)表5-43的計(jì)算公式確定切削速度 式中，，因本例的加工條件與該公式應(yīng)用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對(duì)鏜

23、削速度進(jìn)行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為；根據(jù)工件材料，得修正系數(shù)為；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修正系數(shù)為，刀具材料為YG60，得修正系數(shù)；主偏角，經(jīng)插值得修正系數(shù)。所以 查表5-44，根據(jù)CA6140機(jī)床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇，則實(shí)際切削速度為 （4）檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計(jì)算公式如下： 式中，，，由表5-32得：與 刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)，與工件材料有關(guān)的修正系數(shù)，鏜孔相對(duì)于外圓縱車時(shí)的修正系數(shù)，與主偏角相關(guān)的修正系數(shù)；與前角有關(guān)的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以，切削力為 切削功率為 根據(jù)表5-46知：CA

24、6140機(jī)床主電機(jī)功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為 ； 。 2. 基本時(shí)間 由表5-47得鏜孔的基本時(shí)間為 式中，——切削加工長(zhǎng)度，單位為mm； ——刀具切人長(zhǎng)度，單位為mm，； ——刀具切入長(zhǎng)度，單位為mm，； ——單件小批量生產(chǎn)時(shí)的試切附加長(zhǎng)度，單位為mm； ——進(jìn)給次數(shù)。 已知，，，，，，。所以，基本時(shí)間為 參考文獻(xiàn) [1] 王棟主編，《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [2] 王先逵主編，《機(jī)械制造工藝學(xué)》，第二版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [3] 王先逵，《機(jī)械制造工藝學(xué)手冊(cè)》，第二版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [4] 王蘭美主編，《畫法幾何及工程制圖》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [5] 成大先主編，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第五版，北京：化工工業(yè)出版社，2007