操纵杆支架课程设计说明书(DOC)

课程设计说明书题目：设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程

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目 录

1、零 件 的 分 析 (1)

1.1 零件的作用 ..................................................................................................................................... 1 1.2 零件的工艺分析 ............................................................................................................................. 1 2、工 艺 规 程 设 计 (1)

2.1 选择毛坯种类并确定制造方法 ..................................................................................................... 1 2.2 基面的选择 ..................................................................................................................................... 1 2.3选择加工方法 .................................................................................................................................. 2 2.4 制订工艺路线 ................................................................................................................................. 2 2.5 工艺路线的分析 ............................................................................................................................. 2 2.6 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 ..................................................................................................................... 3 2.7工序设计...................................................................................................3 (一)选择加工设备与工艺设备........................................................................4 2.8 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3xΦ11）切削用量及基本时间的确定 .. (8)

（四）工序20（钻mm 192Φ?通孔）切削用量及基本时间的确定 ..................................... 10 （五）工序25（精镗20mm φ孔）切削用量及基本时间的确定 . (12)

3、专用机床夹具设计...................................................................................................14 (一)接受设计任务、明确加工要求......................................................................14 (二)确定定位方案、选择定位方案......................................................................14 (三)确定夹紧方案、设计夹紧结构......................................................................15 (四)确定分度方案、设计分度装备......................................................................15 (五)确定导向方案和选择导向元件............................................................................15 参考文献 (16)

1、零件的分析

1.1 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3XΦ11孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用Φ20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。

1.2 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）2XΦ20孔，

（2）支架底面

（3）36槽

（4）3XΦ11孔

此零件外形较小，图中除2XΦ20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、工艺规程设计

2.1 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HT200，零件年产量为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。

2.2 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54±0.5，所以以2XR20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3XΦ

11孔。

2.3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 1800-2009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。3X Φ11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。2X Φ20的要求较高，根据手册表5-49，先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工。

2.4 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Ⅰ 粗精铣底面A 。 工序Ⅱ 钻底面3X Φ11孔。 工序Ⅲ 铣36槽。 工序Ⅳ 钻铣2X Φ20孔。 工序Ⅴ 检查

2.5 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3X Φ11孔， 36槽，及2X Φ20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Ⅰ 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Ⅱ 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3X Φ11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Ⅲ 以底面及2X Φ11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Ⅳ 以一面两销定位，钻铣2X Φ20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工 工序Ⅴ 终检。

2.6 机械加工余量及毛坯尺寸的确定

（一）确定加工余量

操纵杆支架的材料为HT200，抗拉强度MPa b 200=σ，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F 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 面） 表5-4 0.5

粗铣一次完成 3X Φ11

表5-19

无

钻铰完成

2X Φ20孔

表5-19

无

先用钻头钻孔至Φ

19，再用Φ20镗刀加工

36槽

表5-4

0.5 粗铣一次完成

（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：

零件尺寸/mm

加工余量/mm

毛坯尺寸/mm

12 0.5 12.5 Φ11 0 Φ11 Φ20 0 Φ20 36

1.0

37.0

（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

12.5 0.78 39.0± 39.05.12± 37.0

0.9

45.0±

45.00.37±

（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

2.7工序设计

(一)选择加工设备与工艺设备

1.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，主要取决于现场的设备情况。若零件的加工余量较大，

加工材料又硬，有必要校验机床功率。选择加工设备要考虑加工经济精度。最终选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下：

（1）工序05、10粗铣：XA5032型立式铣床，主要技术参数见表5-13 （2）工序15、20钻孔：Z3025摇臂钻床，主要技术参数见表5-14、 （3）工序25精镗：用CA6140卧式车床。 2.选择夹具

对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，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，需专门设计、制造。

3选择刀具

（1）铣刀 工序05、10中底面A 、36槽采用面铣刀来进行加工。工序05中要求铣削深度为

mm a p 7.0=，工序10要求铣削深度为mm a p 7.0=，铣削宽度均为mm a w 92=。根据表5—15，

选用高速钢镶齿套式面铣刀。由表5-16知所需铣刀直径75-90mm 。查表5-17知，满足加工要求的铣刀直径。，齿数，宽孔径103627,80====Z L D d

（2）钻刀 从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻头完成加工工序。工序15中，采用麻花钻，由表5-19知，选用d=11mm,l=94mm,莫氏圆锥号为2的高速钢锥柄麻花钻作为刀具。工序20中，采用麻花钻，由表5-19知，选用233,19==l mm d ，莫氏圆锥号为2号的高速钢锥柄麻花钻作为刀具。

（3）镗刀 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金工具。加工钢质零件可采用YG 类硬质合金，此处为精镗孔加工采用YG60，刀具参数为主偏角?=45r k ，杆部直径为8mm 的圆形镗刀进行加工。

2.8 确定切削用量及基本工时

(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，MPa b 200=σ，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10z 36L 27D ,80====，齿数，宽孔径d 。根据表

5-26确定铣刀角度，选择前角o

o r o 0o 010501210====βκαγ，螺旋角，主偏角，后角。已

知铣削宽度,92mm a w =铣削背吃刀量mm a p 7.0=。

（1）确定每齿进给量f a 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z mm a f /3.0~2.0=。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。

z mm a f /3.0=

（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f v 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为

min /25~15m ，则所需铣床主轴转速范围是

min /7.63~2.381000r d

v n ==π

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

min /04.15min /1000

60

80m m v =??=

π

工作台每分钟进给量为

min /180min /60103.0mm mm zn a fn v f f =??===

根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取min /150mm v f =，则实际每齿进给量为

z mm zn

v a f f /25.060

10150

=?=

=

（4）校验机床功率 由表5-31和表5-32知，铣削力z F 和铣削功率m P 计算公式如下：

)(0N k n d z

a a a C F Z F wF

qF

uF

w yF

f

xF P F z =

)(10603

kW v

F P z m ?=

式中86.0,0,86.0,72.0,0.1,650======F F F F F v q w u y x C 。所以，铣削梨为

)(8.189080109225.07.065086

.086.072.010N k n

d z

a a a C F Z

F wF

qF

uF

w yF

f

xF P F z =????==

)(47.010

6008

.151.189110603

3kW v F P z m =??=?=

XA5023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

s

m v mm v mm a mm a f f P /25.0min /603.07.0====

2.基本时间m t

根据表5-33知，o

r 90<κ的端铣刀对铣削的基本时间为

f

w m v l l l t 2

1++=

式中，

w l —工件铣削部分长度，单位为mm ；

1l —切入行程长度，单位为mm ，r

P

w a a d d l κtan )(5.02

2

001+

--=； 2l —切出行程长度，单位mm ；

f v —工作台每分钟进给量，单位为mm/min 。

已知mm l mm v w f 92min,/60==。由表5-34查的切入切出行程长度mm l l 2221=+。所以，基本时间为

min 5.160

90

==

m t （二）工序10（粗铣36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，MPa b 200=σ，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10z 36L 27D ,80====，齿数，宽孔径d 。根据表

5-26确定铣刀角度，选择前角o

o r o 0o 010501210====βκαγ，螺旋角，主偏角，后角。已

知铣削宽度,92mm a w =铣削被吃刀量mm a p 7.0=。

（1）确定每吃进给量f a 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z mm a f /3.0~2.0=。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。

z mm a f /3.0=

（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f v 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为

min /25~15m ，则所需铣床主轴转速范围是

min /7.63~2.381000r d

v n ==π

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