操縱桿支架的工藝流程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械加工工藝流程設(shè)計(jì)“操縱桿支架”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程機(jī) 械 加 工工 藝 流 程 設(shè) 計(jì) 題 目： “操縱桿支架”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)老師： 宋淵明 完成日期： 2012年12月20日 目 錄一、 零件的工藝分析21、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析22、零件的技術(shù)要求分析2二、 毛坯的選擇31、毛坯材料和種類的選擇32、毛坯的形狀與尺寸的確定3三、 定位基準(zhǔn)的選擇4 1、精基準(zhǔn)的選擇4 2、粗基準(zhǔn)的選擇4四、 工藝路線的擬訂51、加工

2、方法的選擇52、加工階段的劃分工藝路線6五、 加工余量的確定9六、 工序尺寸及其公差的確定9七、 機(jī)床及工藝裝備的選擇101、機(jī)床的選擇102、夾具的選擇103、刀具的選擇11八、 確定切削用量和時(shí)間定額121、工序：銑底面A 122、工序：鉆底面3-11孔143、工序：精鏜2-20孔174、工序：銑36槽20九、 操縱桿支架零件圖23附錄： 工藝規(guī)程文件一、零件的工藝分析1、 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析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20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

3、不會(huì)引起偏差。2、 零件的技術(shù)要求分析操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11孔此零件外形較小，除2-20孔，公差要求較嚴(yán)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(shí)際，在加工過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)來加工后續(xù)工序。二、毛坯的選擇1、 毛坯材料和種類的選擇毛坯選擇的正確與否，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且對(duì)制造成本也有很大的影響，因此加工零件之前應(yīng)首先選用正確合適的毛坯。灰鑄鐵材料有石墨的存在，灰鑄鐵的力學(xué)性能和消震性能很好；另外，由于灰口鑄鐵含碳量高,接近于共晶成分,故熔點(diǎn)比較低,

4、流動(dòng)性良好,收縮率小,因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件.另外,由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的工藝性能很好。所以，操縱桿支架毛坯材料選用灰鑄鐵，查表選擇牌號(hào)HT200。由于灰鑄鐵不能選用鍛造的方式得到，根據(jù)操縱桿支架的形狀復(fù)雜，故毛坯類型應(yīng)選用鑄造方式得到。2、 毛坯的形狀與尺寸的確定 （1）加工方式的確定根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工方式如下：1）底面（A面）：粗精銑一次加工完成到尺寸。2）3-11：直接在零件上鉆鉸完成。3）2-20孔：先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。4）36槽：粗精銑一次完成。如表1所示加工方式：表1加工表面參考加工方式底面（A面）

5、表5-4粗銑一次完成3-11表5-19鉆鉸完成2-20孔表5-19先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工36槽表5-4粗銑一次完成（2）毛坯基本尺寸的確定 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。如表2所示毛坯尺寸：表2零件尺寸/mm加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm120.70.78110011200020361.41（3）毛坯零件綜合圖的繪制如圖1所示毛坯零件綜合圖：圖1三、定位基準(zhǔn)的選擇在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各表面的加工順序也有很大的影響，另外，粗精基準(zhǔn)

6、的用途不同，在選擇時(shí)所考慮的側(cè)重點(diǎn)也不同。1、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3-11孔。2、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2-R20孔的圓心與底面的距離為54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。四、工藝路線的擬訂零件機(jī)械加工的工藝路線是指零件生產(chǎn)過程中，由毛坯到成品所經(jīng)過的工序先后順序。在擬定工藝路線

7、時(shí)，除了首先考慮定位基準(zhǔn)的選擇外，還應(yīng)當(dāng)考慮各表面加工方法的選擇，工序集中與分散的程度，加工階段的劃分和工序先后順序的安排等問題。 1、 加工方法的選擇加工方法選擇的原則是保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)表面的尺寸精度和Ra值進(jìn)行選擇。同時(shí)考慮工件材料的性質(zhì)、工件的形狀和尺寸、生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)條件和特殊要求。（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(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

8、有鉆、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。3-11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。2-20的要求較高，根據(jù)手冊(cè)表5-48，先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。（3）槽的加工槽的加工方式有銑、磨、電火花等。對(duì)于本支架，要求的精度并不高，再考慮到經(jīng)濟(jì)性的要求，故選用銑床加工。2、 加工階段的劃分工藝路線為保證加工質(zhì)量和合理地使用資源，對(duì)零件上精度要求較高的表面，應(yīng)劃分加工階段來加工，即先安排所有表面的粗加工，再安排半精加工和精加工，必要時(shí)安排光整加工。（1）粗加工階段 主要任務(wù)是盡快切去各表面上的大部分加工余量，要求生產(chǎn)率高，可用大功率、剛度好的機(jī)床和較大的切削用量進(jìn)行加工。（2）半精加工階

9、段 在粗加工的基礎(chǔ)上，可完成一些次要表面的終加工，同時(shí)為主要表面的精加工準(zhǔn)備好基準(zhǔn)。（3）精加工階段 保證達(dá)到零件的圖紙要求，此階段的主要目標(biāo)是保證加工質(zhì)量。（4）光整加工階段 對(duì)于質(zhì)量要求很高（IT6級(jí)以上，表面粗糙度Ra0.2m以下）的表面，還應(yīng)增加光整加工階段，以進(jìn)一步提高尺寸精度和減小表面粗糙獨(dú)。根據(jù)以上要求，并結(jié)合操縱桿支架零件實(shí)際形狀和要求，制定出三條工藝路線：1）工藝路線方案一工序 鉆銑2-20孔。工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 銑36槽。2）工藝路線方案二工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 鉆銑2-20孔。工序 銑36槽。3）工藝路線方案三工序

10、粗精銑底面A。工序 銑36槽。工序 鉆銑2-20孔。工序 鉆底面3-11孔。上述三個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其為基準(zhǔn)，加工出底面，而后以底面為基準(zhǔn)，加工底面3-11孔及36槽。此方案先以毛坯底面為粗基準(zhǔn)，加工出2-20孔，再以2-20孔為基準(zhǔn)加工底面，而后又以底面為基準(zhǔn)，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準(zhǔn)，不利于基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。方案二是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出底面3-11孔，2-20孔及36槽，這種方案基準(zhǔn)統(tǒng)一。次方案先加工出底面，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。方案三是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出36槽及2-2

11、0孔，最后以36槽與20做定位基準(zhǔn)加工3-11孔。方案三也存在與方案一同樣的弊端。因此，我們選用方案二做為最終操縱桿支架的加工路線：如表3所示最優(yōu)加工工藝路線：表3工序加工方式工序粗精銑底面A工序鉆底面3-11孔工序鉆銑2-20孔工序銑36槽本方案是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出底面，3-11孔，及2-20孔，36槽，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，下面是該方案詳細(xì)工序說明：工序 以兩個(gè)R20外毛坯面做為粗基準(zhǔn)，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。工序 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)

12、邊采用輔助支撐，加工底面上3-11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 以底面及2-11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 以一面兩銷定位，鉆銑2-20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工五、 加工余量的確定 加工余量是指某一表面加工過程中應(yīng)切除的金屬層厚度。同一加工表面相鄰兩工序尺寸之差稱為工序余量。而同一表面各工序余量之和稱為總余量，也就是某一表面毛坯尺寸與零件尺寸之差。操縱桿支架的材料為HT200，抗拉強(qiáng)度，采用砂型機(jī)器造型。鑄鋼件采用砂型機(jī)器造型時(shí)，鑄件的尺寸公差為CT8-CT12級(jí)，此處選為CT9級(jí)。由

13、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查得各個(gè)加工表面余量。如表4所示各個(gè)加工表面加工余量：表4加工表面參考加工余量/mm備注底面（A面）表5-40.7粗銑一次完成3-11表5-190鉆鉸完成2-20孔表5-190先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工36槽表5-40.7粗銑一次完成六、工序尺寸及其公差的確定工序尺寸是加工過程中每個(gè)工序應(yīng)保證的加工尺寸，其公差即工序尺寸公差，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。如表5所示工序尺寸：表5工序零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm工序120.712.7工序11011工序20020工序361.43

14、7.4由表5，選用CT7級(jí)查的各鑄件加工尺寸公差。如表6所示各鑄件加工尺寸公差：表6毛坯尺寸/mm公差/mm標(biāo)注結(jié)果12.70.78 37.41七、機(jī)床及工藝裝備的選擇1、機(jī)床的選擇選擇加工設(shè)備即選擇機(jī)床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點(diǎn)，選擇了加工方法，因此機(jī)床的類型也隨之確定。至于機(jī)床的型號(hào)，主要取決于現(xiàn)場的設(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(yàn)機(jī)床功率。初步選擇各工序機(jī)床如下：1） 工序 銑底面A：XK7150數(shù)控銑床2） 工序 加工底面上3-11工藝孔：機(jī)床：Z3040鉆床3） 工序 鉆鏜2-20孔：X53立式銑床4） 工序 加工36槽：X63臥式銑床2、夾具的選

15、擇對(duì)于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機(jī)床家具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本機(jī)械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機(jī)床家具，需專門設(shè)計(jì)、制造。3、刀具的選擇在操縱桿的加工中，采用了銑、鉆、鏜、等多種加工方式，與之相對(duì)應(yīng)，初選刀具的情況如下：1） 工序 銑底面A：采用面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑160。刀片材料P/K，型號(hào)LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。2） 工序 加工底面上3-11工藝孔：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑10.5，鉸刀選取高速鋼機(jī)用鉸刀11H93） 工序 鉆鏜2-20孔：采用鉆鏜的形式，先用19高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用20鏜刀精加工。4）

16、工序 加工36槽：選用銑刀，直徑120,刀片767，加工鑄鐵件。如表7所示各工序機(jī)床和刀具的選擇：表7工序加工方式機(jī)床選擇刀具選擇工序粗精銑底面A立式銑床LZ1282立銑刀160工序鉆底面3-11孔鉆床高速鋼鉆頭10.5高速鋼鉸刀11H9工序鉆銑2-20孔臥式銑床19高速鋼鉆20鏜刀工序銑36槽臥式銑床銑刀120八、確定切削用量和時(shí)間定額1、工序：銑底面A （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）確定每吃進(jìn)給量 根據(jù)表5-13知XA503

17、2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。 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

18、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，銑削力為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，工件銑削部分長度，單位為mm；切入行程長度，單位為mm，；切出行程長度，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度。所以，基本時(shí)間為2、工序: 鉆底面3-11孔(1)切削用量本工序?yàn)殂@3個(gè)

19、11mm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）確定背吃刀量 ，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，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(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

20、-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)Z3025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；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

21、5-57的鉆孔的基本時(shí)間為式中，共建切削部分長度，單位為mm；切入量，單位mm，；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=0.35min3、工序：精鏜2-20孔（注：次工序應(yīng)在鉆2-19之后進(jìn)行）（1）切削用量本工序?yàn)榫M孔，機(jī)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、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）確定背吃刀量 由前述可知精鏜時(shí)雙邊加工余量為

22、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：CA6140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，切削加工長度，單位為mm； 刀具切人長度，單位為mm，； 刀具切入長度，單位為mm，； 單件小批