轉(zhuǎn)向搖臂課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、華僑大學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì) 08機(jī)械電子1班 陳校（0811114006） 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：轉(zhuǎn)向搖臂工藝規(guī)程設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械電子1班 屆 別： 08 學(xué) 號(hào)： 0811114006 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2011 年 7 月目錄一、任務(wù)介紹1二、轉(zhuǎn)向搖臂零件圖分析1 三機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)2（一）基準(zhǔn)選擇2（二）擬定工藝過(guò)程2（三）加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定4（四）機(jī)床及刀具的選擇5（五）確定切屑用量5（六）基本工時(shí)及工序工時(shí)的確定5（七）計(jì)算時(shí)間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡(jiǎn)介11（八）工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析12四、小結(jié)13五、參考文獻(xiàn) 13前言

2、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)了畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖、工程力學(xué)、機(jī)械制造工藝學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD/CAM等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，又經(jīng)過(guò)了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行的又一次實(shí)踐性操作，特別強(qiáng)調(diào)對(duì)已學(xué)課程知識(shí)的運(yùn)用，同時(shí)也有對(duì)刀具和切屑的部分知識(shí)的綜合，因此這是我們對(duì)以前所學(xué)各門(mén)課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習(xí)，同時(shí)還要對(duì)相關(guān)課外知識(shí)進(jìn)行查閱和學(xué)習(xí)，也是一次對(duì)我們實(shí)際運(yùn)用知識(shí)、解決問(wèn)題能力的練習(xí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，將會(huì)鞏固對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，并初步學(xué)會(huì)自己完成制定簡(jiǎn)單零件加工工藝規(guī)程。這次工藝規(guī)程課程設(shè)計(jì)，我拿到的題目是“轉(zhuǎn)向搖臂”，其作為汽車(chē)上連接轉(zhuǎn)

3、向器的一個(gè)重要零部件，它可以把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪偏動(dòng)，屬桿類(lèi)零件。希望通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向搖臂的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝學(xué)并掌握簡(jiǎn)單零件的加工工藝設(shè)計(jì)。雖然這是大學(xué)以來(lái)的第二次課程設(shè)計(jì)，但畢竟還是第一次接觸制造工藝設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)掌握、熟悉程度以及綜合運(yùn)用還會(huì)存在問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)有考慮不周全或錯(cuò)誤的地方，望老師多多批評(píng)和指正。一任務(wù)介紹設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向搖臂的機(jī)械加工工藝規(guī)程。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： （1） 繪制零件圖，注意將舊國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并合理補(bǔ)充次要尺寸；（2） 根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析；（3） 設(shè)計(jì)工藝過(guò)程并制定工

4、藝過(guò)程卡，選擇工序加工設(shè)備及工藝裝備，確定各工序切削用量及工序尺寸，并計(jì)算工序的工時(shí)定額；。所有零件的加工按照中等-較大批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)工藝過(guò)程；（4） 對(duì)必要的工序填寫(xiě)工序卡，繪制工序附圖，要保證卡片填寫(xiě)完整。 (5) 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。原始資料：轉(zhuǎn)向搖臂零件圖，生產(chǎn)規(guī)模為中等較大規(guī)模生產(chǎn)。二轉(zhuǎn)向搖臂零件圖分析： 零件工藝分析：轉(zhuǎn)向搖臂零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。轉(zhuǎn)向搖臂是汽車(chē)上一個(gè)重要部件，其作用是把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪偏動(dòng)。結(jié)構(gòu)上來(lái)講，其大端與轉(zhuǎn)向搖臂軸相連，小端與轉(zhuǎn)向拉桿絞接。安裝時(shí)，搖臂與搖臂軸要對(duì)正記號(hào)，以保證從中間向兩邊擺動(dòng)

5、是擺角大致相同。本次設(shè)計(jì)使用的轉(zhuǎn)向搖臂材料為40MnB，即低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼，用于制造截面尺寸較小或載荷較小的零件，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。在大圓端，有內(nèi)嚙合齒輪，要求具有一定的強(qiáng)度，零件輪廓尺寸不大，形狀亦不復(fù)雜，屬中大批量生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。加工機(jī)床部分采用通用機(jī)床，部分采用專(zhuān)用機(jī)床；按零件分類(lèi)，部分布置成流水線，部分布置成機(jī)群式；廣泛采用專(zhuān)用夾具，可調(diào)夾具；按零件產(chǎn)量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用專(zhuān)用刀具和量具；部分采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或?qū)Ｓ脢A具裝夾；有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，用工藝卡管理生產(chǎn)。根據(jù)零件圖可知，零件整體精度要求不高，除左端1:8錐形孔、12的孔及內(nèi)嚙

6、合齒輪外，其他公差等級(jí)都在IT14以下，表面粗糙度方面，零件外表面除12孔兩端平面T5、T6為Ra6.3，粗糙度要求都是Ra12.5，根據(jù)手冊(cè)，模鍛粗糙度就可以達(dá)到這一要求，且精度在IT12-IT14，考慮到毛坯缺陷及定位的需要，對(duì)搖臂大小兩端平面T1、T2、T3、T4進(jìn)行粗銑。對(duì)于左端面圓錐孔D2，由于零件為非回轉(zhuǎn)體零件，所以不能用車(chē)的辦法進(jìn)行加工，并且1:8錐度較大，所以用鉆床進(jìn)行多次加工后，用專(zhuān)用鉸刀加工，表面粗糙度Ra3.2及精度IT10均符合要求。右端齒頂圓表面D1公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度為Ra3.2，根據(jù)手冊(cè)，可通過(guò)鉆孔，擴(kuò)孔，粗鉸，精鉸獲得。其齒，可通過(guò)插齒零件右端縱向與內(nèi)嚙

7、合齒輪相通的槽T7，表面粗糙度要求為Ra12.5，只需用鋸片銑刀粗銑一刀即可。右端12孔表面粗D3糙度要求為Ra6.3，精度等級(jí)為IT12，進(jìn)行鉆孔及鉸孔加工即可得到。三機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（一）選擇定位基準(zhǔn)(1)選擇粗基準(zhǔn) 根據(jù)零件圖的要求以及定位基準(zhǔn)的選擇原則，對(duì)零件而言，盡可能選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干不加工表面的工件，選用要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)；同時(shí)根據(jù)零件毛坯的形式，選擇T4為粗基準(zhǔn)加工T3，以T8為粗基準(zhǔn)加工D1。精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)基準(zhǔn)重合原則、統(tǒng)一基準(zhǔn)原則、基準(zhǔn)重合原則和自為基準(zhǔn)原則：加工T4和T2時(shí)，以已加工的T3面為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工（T3為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）；加

8、工T1，以T2為精基準(zhǔn)；加工D3，以D1和T3為精基準(zhǔn)；加工T5、T7，以D1 為精基準(zhǔn)；加工T6，以D1為精基準(zhǔn)。（二）擬定工藝過(guò)程1. 選擇表面加工方法 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，查手冊(cè)選擇零件主要表面的加工方法與方案如下：T1、T2、T3、T4平面：粗銑（IT12）；T5和T7平面：粗銑（IT12）半精銑（IT10)，表面粗糙度達(dá)到要求的Ra6.326.03齒輪齒頂圓表面D1：鉆孔（IT12）擴(kuò)孔（IT10）粗鉸（IT8）精鉸（IT6）18圓錐內(nèi)孔D2：鉆10通孔（IT12）鉆14孔深度16（IT12）鉸圓錐孔（IT8） 12通孔 D3：鉆孔（IT12）鉸孔（I

9、T8）槽T6表面：粗銑（IT12）齒輪加工：插齒加工2. 確定工藝過(guò)程方案（1）擬定方案 由于各表面加工方法及粗精度已基本確定，現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基準(zhǔn)先行”的原則，初步擬定兩種工藝方案； （2）方案論證 兩個(gè)方案的差別在于第六和第七步，方案二把銑端面的步驟提到前面了，這樣做雖符合“先面后孔”的原則，但是其破壞了“基準(zhǔn)先行”和重要表面先加工的原則，顯然在本題中，左右端面的孔和內(nèi)嚙合齒輪為重要加工表面。而且，如果先加工T6的槽的話(huà)，在加工T5 和T6是，以及D3時(shí)，勢(shì)必會(huì)在刀具的切削力下讓工件右邊半環(huán)發(fā)生形變，使工件不符合要求。綜上所述，取方案為加工方案。方案方案工

10、序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)工序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)010鍛坯010鍛坯020熱處理正火020熱處理正火030清理清除毛刺、飛邊、涂漆030清理清除毛刺、飛邊、涂漆040劃線，劃桿身中心線，左右端孔中心線040劃線，劃桿身中心線，左右端孔中心線050銑T3、T2、T4、T1面T4、T3、T2050銑T3、T2、T4、T1面T4、T3、T2060鉆孔，以基面定位，鉆擴(kuò)D1，D2，倒角T8、D1060銑T5、T7面D1鉸孔，以基面定位，鉸D1、D2D1、D2070銑，銑寬為3的槽T5、T7070銑T5、T7面D1080鉆孔，以基面定位，鉆擴(kuò)D1，D2，倒角T8、D1080鉆孔，以基面定位，鉆D3，倒角T3、

11、D1鉸孔，以基面定位，鉸D1、D2D1、D2鉸孔，以基面定位，鉸D3D3090鉆孔，以基面定位，鉆D3，倒角T3、D1090插齒，對(duì)D1進(jìn)行插齒，加工齒D2鉸孔，以基面定位，鉸D3D3100銑，銑寬為3的槽T5、T7100插齒，對(duì)D1進(jìn)行插齒，加工齒D2110鉗工，去尖角，去毛刺110鉗工，去尖角，去毛刺120檢驗(yàn)，探傷檢查，檢查零件表面裂紋、折皮、疊層等120檢驗(yàn)，探傷檢查，檢查零件表面裂紋、折皮、疊層等130油封入庫(kù)130油封入庫(kù)（3） 加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定結(jié)合轉(zhuǎn)向搖臂尺寸及查閱手冊(cè)、課本等資料得到相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表：加工面最終尺寸公差/粗糙度

12、單邊余量工序尺寸毛坯尺寸26±0.5上端面：無(wú)/Ra12.51.5粗銑29上端面：無(wú)/Ra12.51.5粗銑32上端面：無(wú)/Ra12.51.5粗銑35上端面：無(wú)/Ra12.51.5粗銑26.03齒頂圓IT6120.90.080.035鉆24擴(kuò)25.8粗鉸25.96精鉸26.030大端18±0.05，小端101：8錐形孔IT10/Ra3.2鉆10（通孔）鉆14（深度16）鉸孔1:8錐形孔038前后端面：無(wú)/Ra6.321粗銑40半精銑384412IT12/Ra6.35.50.5鉆11鉸1203前后端面：無(wú)/Ra12.51.5粗銑0（四）機(jī)床及刀具的選擇 綜合考慮所要加工零件的

13、尺寸及要加工表面所要達(dá)到的粗糙度機(jī)床與刀具如下：臥式銑床X61硬質(zhì)合金端面銑刀、鋸片銑刀（GB6120-85）鉆床Z3040高速鋼鉆頭、高速鋼擴(kuò)孔鉆、專(zhuān)用鉸刀、硬質(zhì)合金鉸刀插齒機(jī)A級(jí)圓盤(pán)形插齒刀（五）確定切屑用量根據(jù)工件尺寸和相關(guān)要求，并參考實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)等資料，可得工件尺寸和切屑深度的選擇為： 粗銑每齒進(jìn)給量為0.16mm，半精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為1.0mm；鉆孔進(jìn)給量分別=0.3mm/r ，切削速度V=1.0m/s；擴(kuò)孔進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r ，切屑速度V1=0.22m/s；（六）基本工時(shí)及工序工時(shí)的確定（1）工序5：粗銑四個(gè)平面切屑深度分別為:1.5mm銑平面參數(shù)：每齒進(jìn)給量為a

14、f=0.16mm/r，采用W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6，齒數(shù)為Z=10，直徑D=100mm.刀具壽命180min,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為:f=afZ=1.6mm/r切屑速度為:V=1.0m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:n =191.08r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速n=160 r/min銑削基本時(shí)間i代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：Tj1=11.25sTj2=7.03sT總=（Tj1+Tj2）*2=36.56s（2） 工序6：鉆擴(kuò)鉸D1，鉆鉸D2 鉆D1孔。鉆D2孔，分不同直徑鉆頭進(jìn)行鉆孔，第一次用10鉆頭鉆通孔，第二次用14鉆頭鉆，深度為16。鉆頭直徑分別為：D1=24mm，D2=10mm

15、，D3=14mm刀具壽命都為80Min進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r ，=0.24mm/r切屑速度V1=0.22m/sV2=0.18m/sV3=0.28m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:175.16r/min343.95 r/min=383.17 r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速 200r/min=400 r/min基本時(shí)間:代人相關(guān)數(shù)據(jù)得： Tj1=26s; Tj2=16s; Tj3=8s 對(duì)D1孔擴(kuò)孔。 擴(kuò)孔鉆鉆頭直徑： D1=25.8刀具壽命都為80Min進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r 切屑速度V1=0.22m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:222.19r/min根據(jù)機(jī)床

16、型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速 200r/min 基本時(shí)間:代人相關(guān)數(shù)據(jù)得： Tj1=26s; 對(duì)D1、D2進(jìn)行鉸孔鉆頭直徑分別為：D1=18mm，D2=26.03mm刀具壽命都為80Min進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r ，=0.24mm/r切屑速度V1=0.22m/sV2=0.28m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:161.50r/min297.23 r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速 200r/min=400 r/min基本時(shí)間:代人相關(guān)數(shù)據(jù)得： Tj1=26s; Tj2=16s; （3） 工序7：粗銑，半精銑T5、T7面切屑深度分別為:2mm銑平面參數(shù)：每齒進(jìn)給量為af=0.04mm/r，采用W18

17、Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6，齒數(shù)為Z=10，直徑D=14mm.刀具壽命180min,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為:f=afZ=0.4mm/r切屑速度為:V=0.4m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:n =545.95r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速n=490 r/min銑削基本時(shí)間i代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：Tj1=8.02s切屑深度分別為:1mm銑平面參數(shù)：每齒進(jìn)給量為af=0.04mm/r，采用W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6，齒數(shù)為Z=10，直徑D=14mm.刀具壽命180min,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為:f=afZ=0.4mm/r切屑速度為:V=0.4m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:

18、n =545.95r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速n=490 r/min銑削基本時(shí)間i代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：Tj1=8.02sTj總=（Tj1+Tj2）*2=32.08s（4） 工序8：鉆鉸D3 鉆D3孔。鉆頭直徑為：D3=11mm刀具壽命都為80Min進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r 切屑速度V1=0.22m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:382.17r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速 400r/min基本時(shí)間:代人相關(guān)數(shù)據(jù)得： Tj1=19s; 鉸D3孔。鉸刀直徑為：D3=12mm刀具壽命都為80Min進(jìn)給量分別為 =0.3mm/r 切屑速度V1=0.22m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)

19、可得:350.32r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速 400r/min基本時(shí)間:代人相關(guān)數(shù)據(jù)得： Tj1=19s; （5） 銑T6槽：切屑深度分別為:3mm銑平面參數(shù)：每齒進(jìn)給量為af=0.04mm/r，采用W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼端銑刀,牌號(hào)YG6，齒數(shù)為Z=25，直徑D=100mm.刀具壽命180min,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為:f=afZ=1mm/r切屑速度為:V=1.0m/s轉(zhuǎn)速：nr/min代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:n =191.08r/min根據(jù)機(jī)床型號(hào)，選擇轉(zhuǎn)速n=160 r/min銑削基本時(shí)間i代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：Tj1=6.825s另外要說(shuō)明的是，在計(jì)算基本時(shí)間過(guò)程中，沒(méi)有把刀具的切入長(zhǎng)度和刀具的切

20、出長(zhǎng)度算進(jìn)去。確定工序時(shí)間：把基本加工時(shí)間適當(dāng)寬放，得到工序時(shí)間。通常較大批量加工可以把基本加工時(shí)間寬放20%，即乘以1.2，可以看做工序時(shí)間。T工序=T總*1.2=347s（七）計(jì)算時(shí)間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡(jiǎn)介單件時(shí)間的計(jì)算公式為：由于生產(chǎn)批量為中批量，所以時(shí)間定額為：本次設(shè)計(jì)沒(méi)有具體計(jì)算輔助時(shí)間、布置工作地點(diǎn)時(shí)間和休息和生理需要時(shí)間，在中批量生產(chǎn)中，輔助時(shí)間可按基本時(shí)間的百分比進(jìn)行估算，并在實(shí)際中修改，使之趨于合理?；緯r(shí)間和輔助時(shí)間總和稱(chēng)為操作時(shí)間，布置工作地點(diǎn)時(shí)間一般按操作時(shí)間的2%7%來(lái)計(jì)算，休息和生理需要時(shí)間一般按操作時(shí)間的2%來(lái)計(jì)算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時(shí)間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時(shí)間，應(yīng)從以下三方面著手來(lái)減少時(shí)間定額以提高生產(chǎn)效率：（1）減少輔助時(shí)間和輔助時(shí)間與基本時(shí)間重疊；（2）減少布置工作地點(diǎn)時(shí)間；（3）減少準(zhǔn)備于終結(jié)時(shí)間。（八）工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)最后一般還應(yīng)該對(duì)所設(shè)計(jì)工藝方案進(jìn)行比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為零件（或工序）的全年工藝成本和單