设计 推动架 零件机械加工工艺规程

1 推动架的工艺分析及生产类型的确定
1.1 推动架的作用
该零件为B6050刨床推动架，是牛头刨床进给机构中的零件（如
附图1），Φ32+0.027
0孔安装在进给丝杠轴，靠近Φ32+0.027
孔左端处装
一棘轮。

在棘轮上方即为Φ16
0+0.033孔装棘轮。

Φ16
+0.033孔通过销与杠
连接。

把从电动机创来的旋转运动，通过偏心轮杠杆使零件绕Φ32+0.027
轴心线摆动。

同时，棘轮拨动棘轮，使丝杠转动，实现工作台自动进给。

（附图1 零件图）
1.2推动架的技术要求
推动架的技术要求见表1.1
表1.1 推动架技术要求
加工表面偏差
mm 公差及精度等
级
粗糙度 Ra
µm
形位公差/mm
φ27的端面IT13 12.5 0.1 A
φ16的孔+0.029
IT6-IT9 3.2
φ50的外圆端面IT7-IT9 6.3
φ32的孔+0.027
IT7-IT8 6.3
φ35的两端面IT13 25
φ16的孔+0.029
IT6-IT9 3.2
1.3推动架工艺分析
分析可知本零件材料为灰口铸铁，HT200。

该零件具有较高的强度，耐磨性，耐热性，减震性，适应于承受较大的应力，要求耐磨的零件。

刨床推动架具有两组工作表面，他们之间有一定的位置要求。

由零件图可知，φ32+0.027 0、φ16+0.019 0孔的中心线是主要的设计基准和加工基准。

该零件的主要加工面可分为两组：
1.φ32mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：φ32mm的两个端面及孔和倒角，φ16mm 的两个端面及孔和倒角。

2.以φ16mm孔为加工表面
这一组加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及内孔φ10mm、M8-6H 的内螺纹，φ6mm的孔及120°倒角2mm的沟槽。

这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：
1.φ32mm孔内与φ16mm中心线垂直度公差为0.10；
2.φ32mm孔端面与φ16mm中心线的距离为12mm。

由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。

由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置
精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

另外考虑到零件的精度不高可以在普通机床上加工。

2 确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
根据零件差资料知：零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.72kg。

生产类型为中小批量，可采用金属型铸造毛坯。

由于φ32mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。

此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
零件基本尺寸在100—160之间，由表2-1可知，差得该铸件的尺寸公差等级CT为8～10级。

由表2-5可知，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。

表2.1用查表法确定各加工表面的总余量
加工表面基本
尺寸加工余
量等级
加工余
量数值
说明
φ27的端面92 H 4.0 顶面降一级，单侧加工φ16的孔φ16 H 3.0 底面，孔降一级，双侧加
工
φ50的外圆端
面
45 G 2.5 双侧加工（取下行值）φ32的孔φ32 H 3.0 孔降一级，双侧加工
φ35的两端面20 G 2.5 双侧加工（取下行值）φ16的孔φ16 H 3.0 孔降一级，双侧加工
表3.2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：
主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT φ27的端面92 4.0 96 3.2
φ16的孔φ16 6 φ10 2.2
φ50的外圆端
面
45 5 50 2.8
φ32的孔φ32 6.0 φ26 2.6
φ35的两端面20 5 25 2.4
φ16的孔φ16 6 φ10 2.2
2.3绘制推动架毛胚的铸造简图
由表2.1所得结果，绘制毛坯简图如图2.2所示。

（图2.2 零件的毛坯图）
3、拟定推动架工艺路线
3.1、定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

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，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

3.1.1 精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。

选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。

采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。

为使基准统一，先选择φ32的孔和φ16的孔作为精基准
3.1.2 粗基准的选择
对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，B6065刨床推动架以外圆作为粗基准。

3.2各面、孔加工方法的确定
根据推动架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3.1：
表3.1 推动架各表面加工方案
主要加工表面尺寸精度等级粗糙度加工方案备注
φ27的端面IT13 12.5 粗铣表1-8
φ16的孔IT6-IT9 3.2 钻-扩-铰-表1-9
φ50的外圆端面IT7-IT9 6.3 粗铣-精铣表1-8
φ32的孔IT7-IT8 6.3 钻-扩-铰表1-9
φ35的两端面IT13 25 粗铣表1-8
φ16的孔IT6-IT9 3.2 钻-扩-铰表1-9
φ6的孔IT11-IT12 25 钻表1-9
6.3 钻螺纹表1-10
φ8螺纹孔（公差带
5H-7H）
宽6mm的槽IT11-IT13 12.5 粗铣表1-8
拉沟槽R325 拉
3.3加工阶段的划分
该推动架的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成面加工和孔加工两个阶段。

加工过程中，首先加工面，然后加工各空，最后加工各细节部分（攻丝、拉槽等）
3.4工序的集中与分散
该零件选用工序集中原则安排推动架的加工工序。

该推动架的生产类型是中、小批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排
3.51机械加工工序
遵循“先基准后其他”原则、“先粗后精”原则、“先主后次”原则、“先面后孔”原则。

制定机械加工工序如下：
工序I 铣φ32mm孔的端面
工序II 铣φ16mm孔的端面
工序III 铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面
工序IV 铣深9.5mm宽6mm的槽
工序V 铣φ10mm孔和φ16mm的基准面
工序VI 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。

选用Z535立式钻床加工工序VII 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。

用Z535立式钻床加工
工序VIII 钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45度。

选用Z525立式钻床工序Ⅸ钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。

选用Z525立式钻床加工工序Ⅹ钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。

选用Z525立式钻床加工
工序Ⅺ拉沟槽R3
3.52热处理工序
加工之前进行时效处理。

3.53辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该推动架工序的安排顺序为：热处理（时效处理）——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次
要表面加工——主要表面精加工。

3.6确定加工路线
在综合考虑上述工序安排的原则基础上，由表 3.2列出推动架的工艺路线
工序号工序名称机床设备刀具量具
1 热处理（时
效处理）
2 铣Φ32mm孔
的端面X52K立式升
降铣床
立铣刀
游标卡尺
3 铣Φ16mm孔
的端面
X52K立铣立铣刀游标卡尺
4 铣Φ32mm和
Φ16mm孔在
同一基准上的两个端面X52K立铣立铣刀
游标卡尺
5 铣Φ10mm和
Φ16mm孔的两个端面X62W万能铣立铣刀
游标卡尺
6 铣深9.5mm，
宽6mm的槽
X52K立铣立铣刀游标卡尺7 钻、扩、铰
Φ32mm孔，倒角45°Z535立钻
麻花钻、套
式扩孔钻、
套式铰刀
内径千分尺
8 钻Φ10mm，
半精铰，精铰Φ16mm的孔，倒角45 Z535立钻
麻花钻、直
柄机用铰刀
内径千分尺
9 钻，半精铰，
精铰Φ16mm 孔，倒角45°Z525立钻
麻花钻、直
柄机用铰刀
内径千分尺
10 钻螺纹孔Φ
6mm，攻丝M8-6H Z525立钻
麻花钻、机
用丝锥
内径千分尺
螺纹塞规
11 钻Φ6mm的
孔，锪120°倒角Z525立钻
麻花钻、高
速钢莫氏锥
锪钻
内径千分尺
12 拉沟槽R3 L515A 拉刀内径千分尺
13 清洗清洗机
14 终检卡尺、塞规、
百分表
4 机床设备及工艺装备的选用
4.1机床设备的选用
在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。

所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合机床”。

主要以由表3.2给出。

4.2工艺装备的选用
工艺装配主要包括刀具、夹具和量具。

在工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。

刀具、量具以在3.2给出。

该零件的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。

5 加工余量、工序尺寸和公差的确定
此处只对对第七道工序进行相关计算。

毛坯为空心，通孔，孔内要求尺寸精度等级介于IT7~IT8之间，由表2-8可查得工序尺寸及余量：
钻孔：Φ30 2z=1.75mm
扩孔: Φ31.75 2z=1.8mm
粗铰孔：Φ31.93 2z=0.07mm
精铰：Φ32 H7
由表1-20可以依次确定精度等级为：精铰：IT7;粗铰：IT10;扩孔：IT10钻：IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.025mm; 粗铰：0.1mm; 扩孔：0.1mm;钻：0.25mm。

以上均为孔的上偏差，下偏差均为零。

6 切削用量、时间定额的计算
6.1切削用量的计算
计算工序VI —钻、扩、铰φ32mm 。

6.11 钻孔工步
1）背刀吃量аp 的选择定аp=4.0mm 。

2）进给量的确定 由表5-22，选取该工步得进量f=0.5mm/r 。

3）切削速度的计算 由表5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=20m/min 选取。

由公式n=1000v/πd 可求得该工序钻头钻速n=212r/min, 根据表4-9查Z535型立式钻床得主轴转速，取转速n=195r/min 。

再将此转速代入公式v=n πd/1000=18.4m/min 。

6.12扩孔工步 1）背吃刀量的确定
取双边被迟到量аp=1.75mm 。

2）进给量的确定
由表5-23和表4-7，选取该工步的每转的进给量f =0.90mm/r 。

3）切削速度的计算
由查手册表2.4-53（P562），按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度可以取为18m/min 。

由公式（5-1） 1000/n v d π=可求得该工序钻头转速n =179.1r/min,参照表4-6所列Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n =195r/min 。

再将此转速带入公式（5-1），可求出该工序的实
际钻削速度/1000v n d π==195r/min ⨯π⨯31.75mm/1000=19.4m/min 。

6.13粗铰工步
1)背吃刀量的确定
取双面被吃刀量аp=1.8mm 。

进给量的确定
2)由表5-23和表4-7，选取该工步的每转的进给量f =0.90mm/r 。

3)切削速度的计算
由查手册表2.4-53（P562），按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度可以取为4m/min 。

由公式（5-1） 1000/n v d π=可求得该工序钻头转速n =40.0r/min,参照表4-6所列Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n =68r/min 。

再将此转速带入公式（5-1），可求出该工序的实际
钻削速度/1000v n d π==68r/min ⨯π⨯31.93mm/1000=6.8m/min 。

6.14精铰工步
1) 背吃刀量的确定
取双面被吃刀量аp=0.07mm 。

2) 进给量的确定
由表5-31和表4-7，选取该工步的每转进给量f =0.90mm/r 。

3) 切削速度的计算
由表5-31，按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度v 可以取为3m/min 。

由公式（5-1） 1000/n v d π=可求得该工序钻头转速
n =30.0r/min,参照表4-6所列Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n =68r/min 。

再将此转速带入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削
速度/1000v n d π==68r/min ⨯π⨯32mm/1000=6.8m/min 。

6.2时间定额的计算
6.21基本时间j t 的计算 1）钻孔工步
根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式12t=/()/L fn l l l fn =++ 求得。

l =50, 1
1
cot
(1~2)
2
r
D d l
κ
-=+=2.4，22l =; f=0.5mm/r;n=195r/min 。

则
该工步的基本时间t=(50+2.4+2)/0.5mm/r / 195r/min=30.4s 2）扩孔工步
根据表5-41，本工序时间可由公式j
12()/L f n l f n
t l l ==++求得。

式中
l =50mm ；2l =2~4mm ；1
1
cot
(1~2)
2
r
D d l
κ
-=
+，取r κ= 54︒
，1l =
2.4mm ；
2
l
=4mm ；
0.90/f mm r =；n=195r/min 。

将上述结果带入公式，则该工序的基本时
间t=(50+2.4+4)/0.9mm/r / 195r/min=17.5s 3）粗铰工步
根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式j 12()/L fn l fn
t l l ==++求得。

式中1
l
、2
l
由表5-42按r
κ
=15︒
、аp=(D-d)/2=0.09条件查得
1l =0.37mm ；2l =15mm ；而l =50mm ；0.90/f mm r =；n=68r/min 。

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间t=(50+0.37+15)/0.9mm/r / 68r/min=64.2s 。

4）精铰工步
根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式j
12()/L f n l f n t l l ==++求得。

式中1l 、2
l 由表5-42按r κ=15︒、аp=(D-d)/2=0.035条件查得1l =0.19mm ；2l =13mm ；而l =50mm ；0.90/f mm r =；n=68r/min 。

将上述结果代入公式，则该工序的基本时间t=(50+0.19+13)/0.9mm/r / 68r/min=62.0s 。

6.22辅助时间f t 的计算
根据第五章第二节所述，辅助时间f t 与基本时间j t 之间的关系为f t =(0.15~0.2)j t ，该零件取f t =0.15j t ,则该工序的辅助时间为： 工序VI 钻孔工步的辅助时间：f t =0.15⨯30.4=4.5s ；
工序VI 扩孔孔工步的辅助时间：f t =0.15⨯17.5=2.6s ；
工序VI 粗铰孔工步的辅助时间：f t =0.15⨯64.2=9.6s ；
工序VI 精铰工步的辅助时间：f t =0.15⨯62.2=9.3s ；
6.23其他时间的计算
除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。

由于该推动架的生产类型大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工作地时间b t 是作业时间的2%~7%，休息与生理需要时间x t 是作业时间的2%~4%,本工件均取3%，则各工序的其他时间（b t +x t ）可按关系式（3%+3%）⨯（j t +f t ）计算，他们分别为：
工序VI 钻孔工步的其他时间：b t +x t =6%⨯（30.4+4.5）=2.1s ； 工序VI 扩孔孔工步的其他时间：b t +x t =6%⨯（17.5+2.6）=1.2s ；
工序VI 粗铰孔工步的其他时间：b t +x t =6%⨯（59.2+9.6）=4.2s ； 工序VI 精铰工步的其他时间：b t +x t =6%⨯（57.1+9.3）=4.0s ；
6.24单件时间dj t 的计算
工序VI 的单件时间dj t 为三个工步单价时间的和，其中
钻孔工步dj t 粗镗=30.4+4.5+2.1=37s ；
扩孔工步dj t 粗镗=17.5+2.6+1.2=21.3s ；
粗铰工步dj t 精镗=59.2+9.6+4.2=73s ；
精铰工步d j t 铰=57.1+9.3+4.0=70.4s ；
因此，工序VI 的单件时间
dj t =dj t 粗镗+dj t 精镗+dj t 铰=37+21.3+73+70.4=201.7s 。

将上述零件的工艺规程设计的结果，填入工艺文件。

7 夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

根据老师给定的题目，设计工序VI —钻、扩、铰Φ32孔。

本专用夹具将用于Z525立式钻床的加工。

刀具为麻花钻、套式机用铰刀等，制造夹具体毛坯的材料为HT200。

通过铸造得到。

7.1问题的提出
本夹具主要用来工序VI —钻、扩、铰Φ32孔。

由于工序较多，工艺要求相对较高，加工相对复杂。

本夹具的设计工程中应主要考虑如何定位，使用六点定位原理限制六个自由度。

同时由于加工过程中受力较大，受力方向较多，还应考虑如何才能实现很好的夹紧，以便进行相应的机械加工。

其次还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

本专用夹具将用于Z525立式钻床的加工。

7.2夹具设计
7.21 定位方案
工件以Φ50外圆及端面为定位基准，采用V 型块与平面组合定位方案。

其中平面限制工件三个自由度，V 型块限制两个自由度。

定位后只有Z 轴的转动无法限制，但是由于本工件夹紧部分为圆柱形，因此无需对该自由度进行限制。

综上，该定位方案可行。

7.22 夹紧机构
采用螺旋推动V 型块夹紧机构，通过拧紧右端C 型固定手柄压紧螺钉，推动活动V 型块压紧工件实现夹紧。

同时辅助以U 型压板，进行辅助夹紧。

7.23 夹具与机床联接元件
采用两个标准定为键，固定在夹具体底面同一条直线位置的键槽中，用于确定机床夹具相对于机床进给方向的正确位置。

要保证定位键的宽度与机床工作台T 型槽相匹配的要求。

定位键可以承受一定的铣削扭矩，减轻夹紧螺栓、夹具体与机床的负荷，加强夹具加工过程的稳定性。

7.24 定位误差分析
定位元件尺寸及公差的确定。

夹具的主要定位元件为三个支承钉和一个V 形块，定为基准与工序基准相重合，所以基准不重合误差△b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。

由表2-3铸件尺寸公差，基准位移误差为
mm j 4.12/8.2==∆。

所以定位误差mm b j d 4.1=+=∆∆∆。

7.25切削力及夹紧力的计算
各工序中，钻孔过程受力最大，所以只计算该工序切削力即可。

钻孔切削力：查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得钻削力计算公式：
HB D S P 6.09.06.70∙∙∙=
式中 P ───钻削力
t ───钻削深度, 45mm
S ───每转进给量, 0.5mm
D ───麻花钻直径, Φ30mm
HB ───布氏硬度，140HBS
所以 HB D S P 6.09.06.70∙∙∙=
=968（N ）
钻孔的扭矩：HB S D M 6.094.02014.0∙∙∙=
式中 S ───每转进给量, 0.5mm
D ───麻花钻直径, Φ30mm
HB ───布氏硬度，140HBS
HB S D M 6.094.02014.0∙∙∙=
=232×0.014×25.094.0×1406
.0
=1840(N ·M)
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。

8设计体会
很快结束了两周左右的课程设计阶段。

期间，在老师的的辛勤指导下，取得了一定的成绩，课程设计是《机械制造基础》课程的一个重要环节。

本次设计通过理论与实践的结合，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

这次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。

第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

回顾起此次推动架的课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。

我觉得这次设计最重要的是让我懂得了团队精神的重要性。

在本次设计过程中，如果我们没有一个很好的团队互助，许多问题仍然将是问题，但是，很“遗憾”我们进行了很好的合作。

很多自己想了很久没有结果的问题，在大家的帮助下很快就可以解决掉。

我深刻的感觉到团队合作的重要性。

另外，还要特别感谢我们的指导老师和授课老师。

在这次设计过程中如果没有他们的细心的帮助、辛勤的指导、孜孜不倦的教诲，可以说我们不可能这么顺利的完成本次设计！
9参考文献
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