操纵杆支架机械加工工艺操作说明书.pdf

课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书题题目：目：设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程目目录录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219mm通孔）切削用量及基本时间的确定.10（五）工序 25（精镗20mm孔）切削用量及基本时间的确定.12参考文献.141 1、零、零 件件 的的 分分 析析1.11.1 零件的作用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。1.21.2 零件的工艺分析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 2、工、工 艺艺 规规 程程 设设 计计2.12.1 选择毛坯种类并确定制造方法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。2.22.2 基面的选择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。2.32.3 选择加工方法选择加工方法（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。2.42.4 制订工艺路线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2.52.5 工艺路线的分析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。2.62.6 机械加工余量及毛坯尺寸的确定机械加工余量及毛坯尺寸的确定（一）确定加工余量（一）确定加工余量操纵杆支架的材料为HT200，抗拉强度b 200MPa，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加工表面底面（A面）3-11参考表5-4表5-19加工余量/mm备注粗铣一次完成钻铰完成先用钻头钻孔至无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（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/mm12112036加工余量/mm0.7001.4毛坯尺寸/mm12.7112037.40.7无2-20孔表5-19（三）确定毛坯基本尺寸（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/mm12.737.4公差/mm0.781标注结果0.390.512.70.3937.40.5（四）绘制毛坯简图（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2.72.7 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时(一一)工序工序 0505（粗铣底面（粗铣底面 A A）切削用量及基本时间的确定）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，b 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d 80,孔径D 27，宽L 36，齿数z 10。根据表oooo5-26 确定铣刀角度，选择前角010，后角012，主偏角r 50，螺旋角10。已知铣削宽度aw92mm,铣削被吃刀量ap 0.7mm。（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af 0.2 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。af 0.3mm/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1000vn 38.2 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v 工作台每分钟进给量为80601000m/min 15.04m/minvffnafzn0.31060mm/min180mm/min根据表 5-13 中工作台标准纵向进给量，选取vf150mm/min，则实际每齿进给量为afvfzn150 0.25mm/z1060（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Pm计算公式如下：FzCFaPafqFxFyFawzuFd0nPmwFkFZ(N)Fzv(kW)60103式中Cv 650,xF1.0,yF 0.72,uF 0.86,wF 0,qF 0.86。所以，铣削梨为FzCFaPafqFxFyFawzuFd0nwFkFZ6500.710.250.72920.86101890.8(N)800.86PmFzv1891.115.08 0.47(kW)3360106010XA5023 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aP 0.7mmaf 0.3mmvf 60mm/minv 0.25m/s2.基本时间tm根据表 5-33 知，r 90的端铣刀对铣削的基本时间为otm式中，lwl1l2vflw工件铣削部分长度，单位为mm；l1切入行程长度，单位为mm，l1 0.5(d0d0 aw)22aP；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vf 60mm/min,lw 92mm。由表 5-34 查的切入切出行程长度l1l2 22mm。所以，基本时间为tm901.5min60（二）工序（二）工序 1010（粗铣（粗铣 3636 槽）切削用量及基本时间的确定槽）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，b 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d 80,孔径D 27，宽L 36，齿数z 10。根据表oooo5-26 确定铣刀角度，选择前角010，后角012，主偏角r 50，螺旋角10。已知铣削宽度aw92mm,铣削被吃刀量ap 0.7mm。（1）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af 0.2 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。af 0.3mm/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1000vn 38.2 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v 工作台每分钟进给量为80601000m/min 15.07m/minvffnafzn0.31060mm/min180mm/min根据表 5-13 中工作台标准纵向进给量，选取vf150mm/min，则实际每齿进给量为afvfzn150 0.25mm/z1060（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Pm计算公式如下：FzCFaPafqFxFyFawzuFd0nwFPmkFZ(N)Fzv(kW)36010式中Cv 650,xF1.0,yF 0.72,uF 0.86,wF 0,qF 0.86。所以，铣削梨为FzCFaPafqFxFyFawzuFd0nwFkFZ6500.710.250.72920.86101891.0(N)0.8680PmFzv1891.115.08 0.48(kW)6010360103XA5023 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aP 0.7mmaf 0.3mmvf 60mm/minv 0.25m/s2.基本时间tm根据表 5-33 知，r 90的端铣刀对铣削的基本时间为otm式中，lwl1l2vflw工件铣削部分长度，单位为mm；l1切入行程长度，单位为mm，l1 0.5(d0d0 aw)22aP；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vf 60mm/min,lw 92mm。由表 5-34 查的切入切出行程长度l1l2 22mm。所以，基本时间为t 2tm 290 3min60（三）工序（三）工序 1515（钻（钻 3x3x1111）切削用量及基本时间的确定）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d0 20mm时，选择钻头后刀面磨损极 30o,2118o,50o,f12o。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，aP110 5.5mm，故可取aP=5mm。2（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f 0.62mm/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v CVd0T aPmXVZVfyvkv(m/min)x式中，CV 9.4,zv 0.25,xv 0,yv 0.4,m 0.125,ap 5mm。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 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kvkTvkMvksvktvkxvklv1.01.01.01.00.871.0 0.87v CVd0TmaPn XVZVfyv9.4110.4kv0.12500.87m/min 16.71m/min0.5455 0.631000v100016.71m/min m/min 483.79m/mind011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：v 113151000m/min 10.85m/min（4）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：T CTd0fPmzTyTkT(N m)Tv(kW)30d0式中，CT 0.206,ZT 2.0,yT 0.8，kT kxTkVBT,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kVTB 0.87。因此总的修正系数为kT kxTkVBT1.00.87 0.87所以钻孔时的转矩为T CTd0f切削功率为zTyTkT 0.2061120.6320.87 8.59(N m)Tv8.5910.88 0.28(kW)30d03011Pm由表 5-14 知，Z3025 机床主轴的最大转矩Tm196.2Nm，主电机功率PE 2.2kw。由于T Tm,Pm PE，故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为aP=5mmf 0.63mm/rv 10.88m/min2.基本时间tm由表 5-57 的钻孔的基本时间为tlwlfl1fn式中，lw共建切削部分长度，单位为mm；lf切入量，单位 mm，lfdmcosr3；2l1超入量，单位 mm,l1(2 4)mm:已知lw=14mm,dm11118o3=5.83mmlfcosr3=lfcos222l1 3mm所以，加工 3 个空所用基本时间为tm=3t 3lwlfl1fn=3145.833=0.35min0.63315（四）工序（四）工序 2020（钻（钻219mm通孔）切削用量及基本时间的确定通孔）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d 19mm,l 233，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 30,2118,50,f12。由表 5-49 知，当d0 20mm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）确定背吃刀量ap钻孔时，ap190mm 9.5mm。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b 200MPa时，根据表5-50，进给量f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f 0.8mm/r。（3）确定切削速度v根据表 5-52 的计算公式确定切削速度Cvd0zvv mxvT apfyvkv(m/min)式中，Cv 9.4,zv 0.25,xv 0,yv 0.4,m 0.125。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T 45min，得修正系数kTv1.0；工件材料b 200MPa，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kxv 0.87。所以kv kTvkMvktvkxv1.01.01.00.87 0.879.4190.25v 0.1250.87m/min 13.33m/min459.500.80.4n 1000v100013.33r/min 217.6r/mind019.5根据 Z3025 机床标准主轴转速，由表5-54 选取n 200r/min，实际转速为v 192001000m/min 11.9m/min（4）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：T CTd0zTfyTkT(N m)PmTv(kW)30d0式中，CT 0.206,zT 2.0,yT 0.8，kT kMTkxTkVBT，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kxT1.0；与刀具磨钝有关的修正系数kVBT 0.87。因此，总的修正系数为kT1.01.00.87 0.87所以钻孔时的转矩为T 0.206192.00.80.80.87N m 54.12N m切削功率为Pm54.1211.9kW 1.13kW3019由表 5-14 知，Z3025 机床主轴最大转矩Tm196.2Nm，主电机功率PE 2.2kW。由于T Tm,Pm PE，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为ap 9.5mm；f 0.8mm/r；v 11.9m/min(n 200r/min)。2.基本时间tm由表 5-57 得钻孔的基本时间为 tm式中，lw工件切削部分长度，单位为mm;lf切入量，单位为mm，lflwlfl1fndmcosr 2；2l1超出量，单位为 mm，l1(2 4)mm；已 知lw15mm，lf20118cot3mm 9mm，l1 3mm，f 0.8mm/r，22n 200r/min。所以，加工 2 个孔所用的基本时间为1593 2tm 2tmmin 0.3375min0.8200（五）工序（五）工序 2525（精镗（精镗20mm孔）切削用量及基本时间的确定孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精镗20mm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r 45、前角010、刃倾角s 5、刀尖圆弧半径r 0.8mm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T 60min。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ap 0.5mm。（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f 0.08mm/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v CvxvTmapfyvkv(m/min)式中，Cv189.8,xv0.15,yv0.2,m 0.2，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kTv1.0；根据工件材料b200MPa，得修正系数为kMv1.0；根据毛坯表面状态得修正系数为ksv 0.8，刀具材料为 YG60，得修正系数ktv0.8；主偏角r 45，经插值得修正系数krv1.0。所以189.81.01.00.80.81.0/min 94.2m/min600.20.50.150.10.21000v100094.2n r/min 1499.2r/mind20查表 5-44，根据 CA6140 机床上的主轴转速选择n 1120r/min，则实际切削速度为nd112020v r/min 70.37r/min10001000v（4）检验机床功率由表 5-45，查得切削力Fz和切削功率Pm计算公式如下：xFzFzCFzapfyFzvnFzkFz(N)PmFzv(kW)36010式中，CFz900,xFz1.0,yFz0.75,nFz0，kFz kTFzkMFzkgFzk0Fz，由表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFv1.0，与工件材料有关的修正系数kMFz1.0，镗孔相对于外圆纵车时的修正 系数kgFz1.0，与主偏 角相关的 修正系数krFz1.0；与前角有关 的修正系 数k0Fz1.0。因此总的修正系数为kFv1.01.01.01.01.0 1.0所以，切削力为Fz 9000.51.00.080.7570.3701.0N 67.7N切削功率为Pm67.770.37kW 0.08kW36010根据表 5-46 知：CA6140 机床主电机功率Pm7.5kW，因Pm PE，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap 0.5mm;f 0.08mm/r；v 70.37m/min(n 1120r/min)。2.基本时间tm由表 5-47 得镗孔的基本时间为tm式中，l切削加工长度，单位为mm；l l1l2l3ifnl1刀具切人长度，单位为mm，l1aptanr(2 3)；l2刀具切入长度，单位为mm，l2(3 5)mm；l3单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm；i进给次数。已知l 15mm，l10.52.5mm 3mm，l2 4mm，l3 0，i 1，f 0.08mm/r，tan45n 1120r/min。所以，基本时间为15340tmmin 0.25min0.081120参考文献参考文献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