操縱桿支架課程設(shè)計

機械制造工藝學課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計“操縱桿支架”零件的機械

加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件）設(shè)計者：馬鵬指導老師:遼寧科技大學2013年3月13日

遼寧科技大學機械制造工藝學課程設(shè)計任務書題目：設(shè)計“操縱桿支架”零件的機械加工工

藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件）TOC\o"1-5"\h\z內(nèi)容：1、零件圖1張2、毛坯圖1張3、機械加工工藝過程綜合卡1份\o"CurrentDocument"片課程設(shè)計說明書1份班學指導級：機制生：馬鵬班學指導老王更師：柱教研室主王更TOC\o"1-5"\h\z第一章零件分析11.1、零件的作用11-2、零件的工藝分析1第二章機械加工工藝規(guī)程制定12.1、確定毛坯的制造形式2.2、基準面的選擇2.3、選擇加工方法22.4、制定工藝路線22.5、確定加工余量及毛胚尺寸——32.6、工序設(shè)計2.1、確定毛坯的制造形式2.2、基準面的選擇2.7、確定切削用量和基本時間參考文獻21第一章零件的分析一、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，使其在行駛過程中牢固可靠。零件上的3-^11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用e20的定位銷固定在支架上，并且在換擋時依靠利用36槽軌跡不會引起偏差。二、零件的工藝分析操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下：2-e20孔，支架底面36槽3-饑1孑L此零件外形較小，圖中除2-^20孔，公差要求較嚴格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準，并制定出工藝公差，利用工藝基準來加工后續(xù)工序。對支架零件圖進行工藝審核后，可知零件圖試圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。第二章工藝規(guī)程設(shè)計一、確定毛坯的制造形式操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號HT200,因為零件的輪廓尺寸不大，毛坯的形狀與零件的形狀應盡量接近，且從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，故可米用精鑄件。二、基面的選擇定位基準的選擇是工藝規(guī)程制定中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確合理地選擇定位基準，可以確保加工質(zhì)量、縮短工藝過程、簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。（1）粗基準的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準。因為銑底面時要保證54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準。（2）精基準的選擇：精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統(tǒng)一等問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為底面及3-eii孔。三、選擇加工方法1、平面的加工平面加工的方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。由于本零件對所加工表面粗糙度要求都不高。由表5-11,根據(jù)GB/T1804-2000規(guī)定，選用中等級（m）,相當于IT13級，故可考慮粗車或粗端銑，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，選用端銑加工方式。2、孔的加工孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。3-^11為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆皎完成。2-?20的要求較高，根據(jù)手冊表5-48，先用鉆頭鉆孔至?19，再用?20鏜刀加工。四、制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當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)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。故采用如下加工工藝：工序1粗銑底面A。工序||鉆底面3-^11孔。工序川銑36槽。工序2鉆鏜2-①20孔。工序V去毛刺、清洗、檢查五、確定加工余量及毛坯尺寸石角定加工全量/,.\H/tj/JH—I——J、.—I—.操縱桿支架的材料為HT200，抗拉強度b200MPa，采用砂型機器造型，且為批量生產(chǎn)。由表5-2知，鑄鋼件采用砂型機器造型時，鑄件的尺寸公差為CT8-CT12級，此處選為CT9級。由表5-3選擇加工余量為H級，根據(jù)機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸由表5-4可查得個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表5-40.7粗銑一次完成"?*'一,一3-①11表5-19無鉆鉸完成2-①20孔表5-19無先用鉆頭鉆孔至①19，再用①20鏜刀加工36槽表5-40.7粗冼一次完成二）確定毛坯基本尺寸0.8加工表面的的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應加工余量即可，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/mm120.712.7

饑10①11①200①20361.437.4（三）確定毛坯基本尺寸由表5-1，選用CT7級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標注結(jié)果12.70.780.3912.70.3937.410.537.40.5（四）繪制毛坯簡圖根據(jù)以上內(nèi)容及砂型鑄件的有關(guān)標準與規(guī)定，繪制毛坯簡圖,如圖3-1:

如圖3-1毛坯簡圖六、工序設(shè)計(一)選擇加工設(shè)備與工藝裝備選擇加工設(shè)備選擇加工設(shè)備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，選擇了加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場設(shè)備情況。若零件加工余量較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。根據(jù)以上內(nèi)容和考慮零件經(jīng)濟度與零件表面設(shè)計相適應，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故選定各工序機床如下:工序05粗銑底面A銑床XA5032型立式Z3025搖臂鉆XA5032型立式工序10XA5032型立式Z3025搖臂鉆XA5032型立式工序15粗銑36槽銑床工序20鉆219mm通孔工序25精鏜20mm孔選擇夾具對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專Z3025搖臂鉆床用機床夾具。在保證加工質(zhì)CA6140臥式車床量、操作方便、滿足高效率的前提下，亦可部分采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機床夾具，專門設(shè)、制造。選擇刀具根據(jù)加工工藝需要刀具的選擇情況如下：工序05粗銑底面A高速鋼鑲齒套式面銑刀工序10鉆3xe11YG60硬質(zhì)合金刀具工序15粗銑36槽高速鋼鑲齒套式面銑刀工序20鉆219mm通孔高速鋼錐柄麻花鉆工序25精鏜20mm孔高速鋼錐柄麻花鉆在刀具選擇過程中盡量選擇通用刀具。在中批生產(chǎn)中，不排除在某些工序中使用專用刀具，但專用刀具需要專門定做，詳細的內(nèi)容可參閱《金屬切削刀具》等教材及相關(guān)資料。選擇量具選擇量具的原則是根據(jù)被測對象的要求，在滿足測量精度的前提下，盡量選用操作方便、測量效率搞的量具。量具由通用量具和各種專業(yè)量具，其種類的選擇主要應考慮被測尺寸的性質(zhì)，如內(nèi)徑、外徑、深度、角度、幾何形狀等以及被測工件的特點，如工件的形狀、大小、精度、生產(chǎn)類型等。本零件屬于成批生產(chǎn)，一般采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一種按計量器具的不確定度選擇。一般根據(jù)被測對象的公差帶寬度先查得相應的安全裕度A和計量器具的不確定度允許值u1(U10.9a)，然后在量具手冊中選擇一種不確定度等于或小于少的量具；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇

下面以粗鏜孔20mm為例選擇量具。孑L20mm的尺寸公差下面以粗鏜孔20mm為例選擇量具。孑L20mm的尺寸公差（二）確定工序尺寸因為本零件表面對加工要求較低，只需要粗加工工序就能保證設(shè)計要求，將設(shè)計尺寸作為工序尺寸即可，上下標注也按設(shè)計規(guī)定。七、確定切削用量和基本時間（一）工序05（粗銑底面A）切削用量及基本時間的確定1.切削用量本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200,200MPa,機床為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)d80,孔徑D27，寬L36，齒數(shù)z10。根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角010，后角012，主偏角r50，螺旋角10。已知銑削寬度aw92mm,銑削被吃刀量ap0.7mm。（1）確定每齒進給量af根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機功率為7.5kw,查表5-24知當工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量af0.2~0.3mm/z。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給量。af0.3mm/z（2）選擇銑刀磨鈍標準和耐用時度根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時，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，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到磨鈍的標準所經(jīng)歷的總切削時間。（3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量vf查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是n1000V38.2~63.7r/mind根據(jù)XA5032機床的標準主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min,則實際銑削速度為8060vm/min15.08m/min1000工作臺每分鐘進給量為180mm/min選取v150mm/min,fvffnafzn180mm/min選取v150mm/min,f則實際每齒進給量為根據(jù)表5-13中工作臺標準縱向進給量,f，eL0.mm/Zzn10604）校驗機床功率由表5-31和表5-32知，銑削力Fz和銑削功率匕計算公式如下：則實際每齒進給量為xFyFuFCFaPafFzqr^k&(n)060103式中Cv650,xF1.0,yF0.72,uF0.86,wF0,qF0.86。所以,銑削梨為

xFyFuFCFaPaf'FxFyFuFCFaPaf'FzqFwFd0nkFz10.720.86106500.70.250.861891.0(N)180°"92Fzv60103XA5023銑床主電機功率為1891.115.0860100.48(kW)37.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為ap0.7mmaf0.3mmvf60mm/minv0.25m/s2.基本時間t根據(jù)表5-33知,90的端銑刀對銑削的基本時間為otmvf式中，l問一工件銑削部分長度，單位為mm；l1—切入行程長度，單位為mm，l10-5（d0d02aw）a，r；tanl2—切出行程長度，單位mm；vf—工作臺每分鐘進給量，單位為mm/min。已知vf60mm/min,lw92mm。由表5-34查的切入切出行程長度l1l222mm。所以，基本時間為600tm1.5min（二）工序15（鉆3x^11）切削用量及基本時間的確定本工序為鉆3個011mm的孔，所選用機床為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選擇的麻花鉆參30,2118,50,f12。由表5-49知，當d020mm時，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8mm，耐用度T=45min。1-切削用量1）確定背吃刀梁ap鉆孔時，ap1105.5mm，故可取ap=5mm。2）確定進給量f按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑d011mm,工件材料為HT200SH時，根據(jù)表5-50，鉆頭進給范圍0.52~0.64mm/r.根據(jù)表5-51，選取f0.63mm/r。因為孔的深度與孔的直徑相差不多，故無需修正系數(shù)來修正。3）確定切削速度v根據(jù)表5-52的計算公式vcdk（m/min）Tm」PX0Vfyvv工q9.4,z0.25,x0,y0.4,m0.125,a5mm。因本例的加中,VVVvP工的條件與該公式應用條件不完全相同，故對切削速度進行修正，由表5-53得：根據(jù)刀具耐磨度T=45min，得修正系數(shù)kkTv1.0；工件材料b=200MPa，得修正系數(shù)為kMv1;刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)ktv1.0;鉆頭為標準刃磨形狀，得修正系數(shù)。所以kvkTvkMvksvktvkxvklv1.01.01.01.00.871.00.87Cdvv9.4110.40.87m/min16.71m/minTOC\o"1-5"\h\zv0zvmXvkTaPfv0125005Pyvv0.12500.54550.63n1000vm/min100016.71m/min483.79m/mind0110.87m/min16.71m/min根據(jù)Z3025機床標準主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取n=315m/min,實際轉(zhuǎn)速為:11315vm/min10.88m/min1000校驗機床功率由表5-55,查的轉(zhuǎn)矩T和切削功率Pm計算公式如下:TCdfk(Nm)T0zTyTTPTv(kW)m30d0式中，CT0.206,Zt2.0,yT0.8，kTkxTkVBT,由表5-56得:與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)灰鑄鐵無；與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)kxT1.0；與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)kVTB0.87。因此總的修正系數(shù)為kTkxTkVBT100870-87所以鉆孔時的轉(zhuǎn)矩為TCtd0fyTk20206110.630.878.61(Nm)

yTI22切削功率為PTv8.6110.88m0.28(kW)m30d03011由表5-14知，Z3025機床主軸的最大轉(zhuǎn)矩Tm196.2Nm,主電機功率PE2.2kw。由于TTm,PmPE，故選用的切削用可以用。最后確定的切削用量為ap=5mmf0.63mm/rv10.88m/min2.基本時間tm由表5-57的鉆孔的基本時間為?fLfn式中，lw—共建切削部分長度，單位為mm；lf一切入量，單位mm,l1一超入量，單位=14mm,lfdcosr3；2mm,i1(2~4）mm：已知lw3=5.83mm11118cos22tm=3t3lwffltm=3t3lwfflII1=30.63315三）工序10（粗銑36槽）切削用量及基本時間的確定本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200,本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200,b200MPa,機床為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)d80,孔徑D27，寬L36，齒數(shù)z10。根據(jù)表5-26確定銑刀角度，選擇前角010,后角012,主偏角r50,螺旋角10。已知銑削寬度aw92mm,銑削被吃刀量ap0.7mm。確定每吃進給量af根據(jù)表5-13知XA5032型立式銑床的主電機功率為7.5kw,查表5-24知當工藝系統(tǒng)剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量af0.2~0.3mm/z。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給量。af0.3mm/z選擇銑刀磨鈍標準和耐用時度根據(jù)表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時，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，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到磨鈍的標準所經(jīng)歷的總切削時間。(3)確定切削速度和工作臺每分鐘進給量vf查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為15~25m/min，則所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是n1000V38.2~63.7r/mind根據(jù)XA5032機床的標準主軸轉(zhuǎn)速，由表5-13選取n=60r/min,則實際銑削速度為8060vm/min15.08m/min工作臺每分鐘進給量為vfnazn0.31060mm/min180mm/min根據(jù)表5-13中工作臺標準縱向進給量，選取v150mm/min,f

則實際每齒進給量為afvfi500.25mm/zzn1060f則實際每齒進給量為4）校驗機床功率由表5-31和表5-32知，銑削力fz和銑削功率匕計算公式如下:FzCFxFyFuFafwqFwFd0nwZwkFz(N)式中C650,x1.0,yFzCFxFyFuFafwqFwFd0nwZwkFz(N)式中C650,x1.0,yvFF銑削梨為xFyFuFF"(kW)601030.72,uF0.86,wF0,qF0.86。所以，10.720.86Fz10.726500.70.25d0qFnwF0.860.86800.8692101891.0(N)XA5023銑床主電機功率為7.5kW。3故選用切削用量合適。最后的切削用量為ap0.7mmaf0.3mmvf60mm/minv0.25m/s2.基本時間tm根據(jù)表5-33知，「90。的端銑刀對銑削的基本時間為ty，12mV

f式中，w—工件銑削部分長度，單位為mm；—切入行程長度，單位為mm,l10.5（d0d02aw2）ap；

tanrl2—切出行程長度，單位mm；vf—工作臺每分鐘進給量，單位為mm/min。已知vf60mm/min,lw92mm。由表5-34查的切入切出彳丁程長度11l222mm。所以，基本時間為90t2t23minm60（四）工序20（鉆219mm通孔）切削用量及基本時間的確定本工序為鉆2個19mm通孔，所用機床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)表5-19知選取d19mm,l根據(jù)表5-19知選取d19mm,l233錐號為2號的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具根據(jù)表5-48選擇的麻30,2118,50,f12。由表5-49知，當d020mm時，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8mm，耐用度T45min。1.切削用量（1）確定背吃刀量a.鉆孔時，氣190mm9.5mm。pp

2（2）確定進給量f按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑d019mm,工件材料為鑄鋼且b200MPa時，根據(jù)表5-50,進給量f取值范圍為0.70~0.86mm/r。由于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機床標準進給量，查表5-51，選取f0.8mm/確定切削速度v根據(jù)表5-52的計算公式確定切削速度vmx:vk?(m/min)Taf式C9.4,z0.25,x0,y0.4,m0.125。因本例的加工條件與中v，v，v，，v，該公式應用條件不完全相同，故需對切削速度進行修正，由表xv5-53得：根據(jù)道具耐用度t45min，得修正系數(shù)k“1.0；工件材料b200MPa，得修正系數(shù)為kMv1.0；道具材料為高速鋼，得修正系數(shù)ktv1.0；鉆頭為標準刃磨形狀，得修正系數(shù)k0.87。xvk匕匕kk1.01.01.00.870.870.259419nQ"7e/E；gdQ/E；g/12w0.40.87m/min13.33m/min459.50.8竺10001333r/min217.6r/minn%1"根據(jù)Z3025機床標準主軸轉(zhuǎn)速，由表5-54選取n200r/min，實際轉(zhuǎn)速為19200vm/min11.9m/min1000校驗機床功率由表5-55,查得轉(zhuǎn)矩t和切削功率Pm計算公式如下:TCTd0fkT(Nm)Tv

Pm(kW)30d0式中，CT0.206,zT2.0,yT0.8，kTkMTkxTkVBT，由表5-56得：與加工材料有關(guān)的修正系數(shù)kMT1.0;與刃磨形狀有關(guān)的修正系數(shù)、1.0；與刀具磨鈍有關(guān)的修正系數(shù)k傾0.87。因此，總的修正系數(shù)為kT1.01.00.870.87所以鉆孔時的轉(zhuǎn)矩為切削功率為T0.206190.80.87Nm54.12Nm2.00.854.1211.9PmkW1.13kW3019

m由表5-14知，Z3025機床主軸最大轉(zhuǎn)矩Tm196.2Nm,主電機功率PE2.2kW。由于TTm,PmPE，做選擇的切削用量可用。最后所確定的切削用量為ap9.5mm；f0.8mm/r；v11.9m/min(n200r/min)。2.基本時間tm由表5-57得鉆孔的基本時間為式中，lw|W|fl1t?fn工件切削部分長度，單位為mm;切入量，單位為mm,|fdcosr2；m2l1超出量，單位為mm,|1（2~4）mm；已知lw15mm,20cot1183mm9mm，13mm,0.8mm/r,W22_n200r/min。所以，加工2個孔所用的基本時間為t2t21593min0.3375min0.8200（五）工序25（精鏜20mm孔）切削用量及基本時間的確定本工序為精鏜20mm孑L，機床采用最常用的CA6140臥式車床，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、由表5-知，鏜表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數(shù)為主偏角r45、前由表5-知，鏜010、刃傾角s5、刀尖圓弧半徑r0.8mm鏜刀加工。39知，選用桿部直徑為8mm的圓形鏜刀。由表5-40刀合理耐用度為T60min。1.切削用量（1）確定背吃刀量ap由前述可知精鏜時雙邊加工余量為1mm,精鏜后孔直徑為20mm，故單邊余量為0.5mm，即ap0.5mm。（2）確定進給量f對于精加工，根據(jù)表5-42，按照CA6140機床的進給量值，選取f0.08mm/r。（3）確定切削速度v根據(jù)表5-43的計算公式確定切削速度vmCxkv（m/min）Ta*vvf%VTafp式中，Cv189.8,xv0.15,yv0.2,m0.2，因本例的加工條件與該公式應用條件不完全相同，故需根據(jù)表5-32對鏜削速度進行修正：根據(jù)刀具耐用度T=60min，得修正系數(shù)為kT1.0；根據(jù)工件材料b200MPa，得修正系數(shù)為kM1.0；根據(jù)毛坯表面狀態(tài)得修v正系數(shù)為ksv0.8,刀具材料為YG60，得修正系數(shù)ktv0.8；主偏角r45，經(jīng)插值得修正系數(shù)kv1.0。所以r

189.8v1.01.00.80.81.0/min94.2m/min600.50.10.20.15021000v100094.2nr/min1499.2r/mind20查表5-44,根據(jù)CA6140機床上的主軸轉(zhuǎn)速選擇n1120r/min，則189.8v1.01.00.80.81.