操纵杆支架课程设计

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“操纵杆支架”零件的机械

加工工艺规程及工艺装备（年产量为4000件）设计者：马鹏指导老师:辽宁科技大学2013年3月13日

辽宁科技大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“操纵杆支架”零件的机械加工工

艺规程及工艺装备（年产量为4000件）TOC\o"1-5"\h\z内容：1、零件图1张2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程综合卡1份\o"CurrentDocument"片课程设计说明书1份班学指导级：机制生：马鹏班学指导老王更师：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、零件的工艺分析1第二章机械加工工艺规程制定12.1、确定毛坯的制造形式2.2、基准面的选择2.3、选择加工方法22.4、制定工艺路线22.5、确定加工余量及毛胚尺寸——32.6、工序设计2.1、确定毛坯的制造形式2.2、基准面的选择2.7、确定切削用量和基本时间参考文献21第一章零件的分析一、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e20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。二、零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：2-e20孔，支架底面36槽3-饥1孑L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。对支架零件图进行工艺审核后，可知零件图试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。第二章工艺规程设计一、确定毛坯的制造形式操纵杆支架材料为灰铁件，牌号HT200,因为零件的轮廓尺寸不大，毛坯的形状与零件的形状应尽量接近，且从提高生产率、保证加工精度上考虑，故可米用精铸件。二、基面的选择定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（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54±0.5，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-eii孔。三、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/T1804-2000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，直接在零件上钻皎完成。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。四、制定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。故采用如下加工工艺：工序1粗铣底面A。工序||钻底面3-^11孔。工序川铣36槽。工序2钻镗2-①20孔。工序V去毛刺、清洗、检查五、确定加工余量及毛坯尺寸石角定加工全量/,.\H/tj/JH—I——J、.—I—.操纵杆支架的材料为HT200，抗拉强度b200MPa，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表5-40.7粗铣一次完成"・*'一,一3-①11表5-19无钻铰完成2-①20孔表5-19无先用钻头钻孔至①19，再用①20镗刀加工36槽表5-40.7粗冼一次完成二）确定毛坯基本尺寸0.8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/mm120.712.7

饥10①11①200①20361.437.4（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12.70.780.3912.70.3937.410.537.40.5（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毛坯简图六、工序设计(一)选择加工设备与工艺装备选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。根据以上内容和考虑零件经济度与零件表面设计相适应，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故选定各工序机床如下:工序05粗铣底面A铣床XA5032型立式Z3025摇臂钻XA5032型立式工序10XA5032型立式Z3025摇臂钻XA5032型立式工序15粗铣36槽铣床工序20钻219mm通孔工序25精镗20mm孔选择夹具对于成批生产的零件，大多采用专Z3025摇臂钻床用机床夹具。在保证加工质CA6140卧式车床量、操作方便、满足高效率的前提下，亦可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具，专门设、制造。选择刀具根据加工工艺需要刀具的选择情况如下：工序05粗铣底面A高速钢镶齿套式面铣刀工序10钻3xe11YG60硬质合金刀具工序15粗铣36槽高速钢镶齿套式面铣刀工序20钻219mm通孔高速钢锥柄麻花钻工序25精镗20mm孔高速钢锥柄麻花钻在刀具选择过程中尽量选择通用刀具。在中批生产中，不排除在某些工序中使用专用刀具，但专用刀具需要专门定做，详细的内容可参阅《金属切削刀具》等教材及相关资料。选择量具选择量具的原则是根据被测对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率搞的量具。量具由通用量具和各种专业量具，其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质，如内径、外径、深度、角度、几何形状等以及被测工件的特点，如工件的形状、大小、精度、生产类型等。本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：一种按计量器具的不确定度选择。一般根据被测对象的公差带宽度先查得相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值u1(U10.9a)，然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于少的量具；二是按计量器具的测量方法极限误差选择

下面以粗镗孔20mm为例选择量具。孑L20mm的尺寸公差下面以粗镗孔20mm为例选择量具。孑L20mm的尺寸公差（二）确定工序尺寸因为本零件表面对加工要求较低，只需要粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下标注也按设计规定。七、确定切削用量和基本时间（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HT200,200MPa,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d80,孔径D27，宽L36，齿数z10。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角010，后角012，主偏角r50，螺旋角10。已知铣削宽度aw92mm,铣削被吃刀量ap0.7mm。（1）确定每齿进给量af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af0.2~0.3mm/z。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。af0.3mm/z（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vf查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为15-25m/min，则所需铣床主轴转速范围是n1000V38.2~63.7r/mind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8060vm/min15.08m/min1000工作台每分钟进给量为180mm/min选取v150mm/min,fvffnafzn180mm/min选取v150mm/min,f则实际每齿进给量为根据表5-13中工作台标准纵向进给量,f，eL0.mm/Zzn10604）校验机床功率由表5-31和表5-32知，铣削力Fz和铣削功率匕计算公式如下：则实际每齿进给量为xFyFuFCFaPafFzqr^k&(n)060103式中Cv650,xF1.0,yF0.72,uF0.86,wF0,qF0.86。所以,铣削梨为

xFyFuFCFaPaf'FxFyFuFCFaPaf'FzqFwFd0nkFz10.720.86106500.70.250.861891.0(N)180°"92Fzv60103XA5023铣床主电机功率为1891.115.0860100.48(kW)37.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用量为ap0.7mmaf0.3mmvf60mm/minv0.25m/s2.基本时间t根据表5-33知,90的端铣刀对铣削的基本时间为otmvf式中，l问一工件铣削部分长度，单位为mm；l1—切入行程长度，单位为mm，l10-5（d0d02aw）a，r；tanl2—切出行程长度，单位mm；vf—工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知vf60mm/min,lw92mm。由表5-34查的切入切出行程长度l1l222mm。所以，基本时间为600tm1.5min（二）工序15（钻3x^11）切削用量及基本时间的确定本工序为钻3个011mm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选择的麻花钻参30,2118,50,f12。由表5-49知，当d020mm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ap钻孔时，ap1105.5mm，故可取ap=5mm。2）确定进给量f按照加工要求决定进给量。钻头直径d011mm,工件材料为HT200SH时，根据表5-50，钻头进给范围0.52~0.64mm/r.根据表5-51，选取f0.63mm/r。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kkTv1.0；工件材料b=200MPa，得修正系数为kMv1;刀具材料为高速钢，得修正系数ktv1.0;钻头为标准刃磨形状，得修正系数。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根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n=315m/min,实际转速为:11315vm/min10.88m/min1000校验机床功率由表5-55,查的转矩T和切削功率Pm计算公式如下:TCdfk(Nm)T0zTyTTPTv(kW)m30d0式中，CT0.206,Zt2.0,yT0.8，kTkxTkVBT,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kxT1.0；与刀具磨钝有关的修正系数kVTB0.87。因此总的修正系数为kTkxTkVBT100870-87所以钻孔时的转矩为TCtd0fyTk20206110.630.878.61(Nm)

yTI22切削功率为PTv8.6110.88m0.28(kW)m30d03011由表5-14知，Z3025机床主轴的最大转矩Tm196.2Nm,主电机功率PE2.2kw。由于TTm,PmPE，故选用的切削用可以用。最后确定的切削用量为ap=5mmf0.63mm/rv10.88m/min2.基本时间tm由表5-57的钻孔的基本时间为♦fLfn式中，lw—共建切削部分长度，单位为mm；lf一切入量，单位mm,l1一超入量，单位=14mm,lfdcosr3；2mm,i1(2~4）mm：已知lw3=5.83mm11118cos22tm=3t3lwffltm=3t3lwfflII1=30.63315三）工序10（粗铣36槽）切削用量及基本时间的确定本道工序是粗铣端面，已知加工材料为HT200,本道工序是粗铣端面，已知加工材料为HT200,b200MPa,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d80,孔径D27，宽L36，齿数z10。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角010,后角012,主偏角r50,螺旋角10。已知铣削宽度aw92mm,铣削被吃刀量ap0.7mm。确定每吃进给量af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af0.2~0.3mm/z。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。af0.3mm/z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vf查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为15~25m/min，则所需铣床主轴转速范围是n1000V38.2~63.7r/mind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8060vm/min15.08m/min工作台每分钟进给量为vfnazn0.31060mm/min180mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取v150mm/min,f

则实际每齿进给量为afvfi500.25mm/zzn1060f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fz和铣削功率匕计算公式如下:FzCFxFyFuFafwqFwFd0nwZwkFz(N)式中C650,x1.0,yFzCFxFyFuFafwqFwFd0nwZwkFz(N)式中C650,x1.0,yvFF铣削梨为xFyFuFF"(kW)601030.72,uF0.86,wF0,qF0.86。所以，10.720.86Fz10.726500.70.25d0qFnwF0.860.86800.8692101891.0(N)XA5023铣床主电机功率为7.5kW。3故选用切削用量合适。最后的切削用量为ap0.7mmaf0.3mmvf60mm/minv0.25m/s2.基本时间tm根据表5-33知，「90。的端铣刀对铣削的基本时间为ty，12mV

f式中，w—工件铣削部分长度，单位为mm；—切入行程长度，单位为mm,l10.5（d0d02aw2）ap；

tanrl2—切出行程长度，单位mm；vf—工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知vf60mm/min,lw92mm。由表5-34查的切入切出彳丁程长度11l222mm。所以，基本时间为90t2t23minm60（四）工序20（钻219mm通孔）切削用量及基本时间的确定本工序为钻2个19mm通孔，所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取d19mm,l根据表5-19知选取d19mm,l233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30,2118,50,f12。由表5-49知，当d020mm时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm，耐用度T45min。1.切削用量（1）确定背吃刀量a.钻孔时，气190mm9.5mm。pp

2（2）确定进给量f按照加工要求决定进给量。钻头直径d019mm,工件材料为铸钢且b200MPa时，根据表5-50,进给量f取值范围为0.70~0.86mm/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f0.8mm/确定切削速度v根据表5-52的计算公式确定切削速度vmx:vk?(m/min)Taf式C9.4,z0.25,x0,y0.4,m0.125。因本例的加工条件与中v，v，v，，v，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xv5-53得：根据道具耐用度t45min，得修正系数k“1.0；工件材料b200MPa，得修正系数为kMv1.0；道具材料为高速钢，得修正系数ktv1.0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数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"根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取n200r/min，实际转速为19200vm/min11.9m/min1000校验机床功率由表5-55,查得转矩t和切削功率Pm计算公式如下:TCTd0fkT(Nm)Tv

Pm(kW)30d0式中，CT0.206,zT2.0,yT0.8，kTkMTkxTkVBT，由表5-56得：与加工材料有关的修正系数kMT1.0;与刃磨形状有关的修正系数、1.0；与刀具磨钝有关的修正系数k倾0.87。因此，总的修正系数为kT1.01.00.870.87所以钻孔时的转矩为切削功率为T0.206190.80.87Nm54.12Nm2.00.854.1211.9PmkW1.13kW3019

m由表5-14知，Z3025机床主轴最大转矩Tm196.2Nm,主电机功率PE2.2kW。由于TTm,PmPE，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为ap9.5mm；f0.8mm/r；v11.9m/min(n200r/min)。2.基本时间tm由表5-57得钻孔的基本时间为式中，lw|W|fl1t„fn工件切削部分长度，单位为mm;切入量，单位为mm,|fdcosr2；m2l1超出量，单位为mm,|1（2~4）mm；已知lw15mm,20cot1183mm9mm，13mm,0.8mm/r,W22_n200r/min。所以，加工2个孔所用的基本时间为t2t21593min0.3375min0.8200（五）工序25（精镗20mm孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精镗20mm孑L，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、由表5-知，镗表5-36、表5-37、表5-38得刀具参数为主偏角r45、前由表5-知，镗010、刃倾角s5、刀尖圆弧半径r0.8mm镗刀加工。39知，选用杆部直径为8mm的圆形镗刀。由表5-40刀合理耐用度为T60min。1.切削用量（1）确定背吃刀量ap由前述可知精镗时双边加工余量为1mm,精镗后孔直径为20mm，故单边余量为0.5mm，即ap0.5mm。（2）确定进给量f对于精加工，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取f0.08mm/r。（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度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kT1.0；根据工件材料b200MPa，得修正系数为kM1.0；根据毛坯表面状态得修v正系数为ksv0.8,刀具材料为YG60，得修正系数ktv0.8；主偏角r45，经插值得修正系数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,根据CA6140机床上的主轴转速选择n1120r/min，则189.8v1.01.00.80.81.