操纵杆支架课程设计.doc

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1、 课程设计说明书设计题目：设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺 规程及工艺装备（年产量为4000件）姓 名: 廖 杰学 号: 140803011316班 级: 机制B1403 专 业: 机械设计制造及其自动化学 院: 机电工程学院指导老师： 王 润 琪机电工程学院2017年6月6日湖南应用技术学院机械制造课程设计任务书 题目： “操纵杆支架”零件的机械加工工艺 规程及工艺装备（年产量为4000件） 内容：1、零件图 1张 2、工艺图 8张 3、机械加工工艺过程综合卡片 1份 4、课程设计说明书 1份 班 级： 机制1403 学 生： 廖 杰 指导 老师： 王润琪 机械制造工艺学课程设计成绩单成

2、 绩 评 定 表项目名称平时表现电子文件纸质文件总 评基本要求不迟到；不早退；不缺课；态度认真；勤学好问；克苦钻研；精益求精；独立完成；晚自习；有加班；按时完成。说明书封面；成绩单；任务书；零件工作图；零件三维图；工艺过程卡；零件机械加工工序卡；夹具零件图；设计说明书；文件夹名称。说明书封面1张；成绩单1张；任务书1份；零件工作图1张；零件三维图1张；工艺过程卡1张；零件机械加工工序卡1套；夹具装配图1张；夹具零件图1张；设计说明书1份；说明书手稿。平时表现各项达标满分20；电子文件各项达标且完成质量好满分20。纸质文件各项达标且完成质量好满分60。项目分值20分20分60分100分项目得分成

3、绩等级指导教师签名日期注：成绩分值与成绩等级的对应关系如下：优秀：90分以上（含90分）； 良好：8089分； 中等：7079分；及格：6069分； 不及格：60分以下。机械制造工艺学课程设计任务书班级名称： 机制B1403 ;学号： 140803011316 ；学生姓名： 廖杰 一、课程设计题目 设计“花键轴1”零件的机械加工工艺规程及工艺装备二、技术条件及任务 1. 生产纲领：年产量50000件，大量生产。 2. 绘制零件图样一张（A4），CAD制图，按工作图要求。3. 编制机械加工工艺过程卡1份，CAD制表（A4），打印。4. 编制机械加工工序卡1套，CAD制图（A4），打印。5. 设计

4、其中1道工序的专用夹具，完成装配图1张（A3），手绘；完成夹具体零件图1张，CAD制图（A4），打印。6. 撰写设计说明书1份（A4），打印，6000字以上篇幅。三、设计成果及要求1. 纸质文件要求：将设计资料打印后装订一本，上交指导老师。其具体内容和要求如下表所示。序号上交设计文件（纸质）设计文件内容及要求数量1课程设计说明书封面格式由指导老师提供，学生完善内容并打印，A4。1张2课程设计成绩单格式由指导老师提供，学生完善内容并打印，A4。1张3课程设计任务书由指导老师下达，学生完善内容并打印，A4。1份4绘制零件工作图CAD制图，打印，A4，按零件设计图要求。1张5绘制零件三维图CAD制图

5、打印，A4，按轴测图要求。1张6填写机加工工艺过程卡格式和内容按指导老师要求，打印，A4，宋体小四。1份7填写机械加工工序卡每道工序填工序卡1张，清洗和热处理等可不填，格式按指导老师要求， CAD制图，打印，A4。1套8绘制夹具装配图按夹具装配图要求，标题栏及明细栏按规格，手画，A3。1张9绘制夹具零件图拆画夹具体零件图，按零件图要求，CAD制图，打印A4。1张10编写课程设计说明书6000字以上，打印，宋体小四，提供说明书手稿。1份11整理设计说明书手稿即打印的说明书需提供手稿，将设计草图、表格、分析计算过程等手写，A4，水性笔或铅笔，单独编号整理。1份12装订课程设计说明书装订顺序按序号

6、1.封面，2.成绩单，3.任务书，4.零件工作图，5.零件三维图，6.工艺过程卡，7.工序卡，8.夹具装配图，9.夹具零件图，10.设计说明书，11.说明书手稿。1本 目 录1. 零件的分析-11.1 零件的作用及结构特点-11.2 零件的工艺分析-12.工艺方案的确定-12.1 工件毛坯的确定-12.2 工件基面的选择-12.3 加工方法的选择-22.4 工艺路线的制定-23.工艺参数的确定-23.2 确定毛坯基本尺寸-33.1 加工余量的确定-33.3 绘制毛坯简图-44.主要工序设计-44.1 选择加工设备与工艺装备-44.2 确定工序尺寸-54.3 确定切削用量和基本时间-5参考文献

7、171.零件的分析1.1零件的作用及结构特点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。1.2零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：（1）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。对支架零件图进行工艺

8、审核后，可知零件图试图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。2.工艺方案的确定2.1工件毛坯的确定操纵杆支架材料为灰铁件，牌号HT200，因为零件的轮廓尺寸不大，毛坯的形状与零件的形状应尽量接近，且从提高生产率、保证加工精度上考虑，故可采用精铸件。2.2工件基面的选择 定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（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

9、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。2.3加工方法的选择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。

10、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。2.4工艺路线的制定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。故采用如下加工工艺：工序 粗铣底面A。工序 钻底面3-11孔。工序 铣36槽。工序 钻镗2-20孔。工序 去毛刺、清洗、 检查3.工艺参数的确定3.1加工余量的确定 操纵杆支架的材料为HT2

11、00，抗拉强度，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加工表面参考加工余量/mm备注底面（A面）表5-4 0.7粗铣一次完成3-11表5-19无钻铰完成 2-20孔表5-19无先用钻头钻孔至19，再用20镗刀加工36槽表5-40.7粗铣一次完成 3.2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/mm加工余量/mm毛坯尺寸

12、/mm120.712.71101120020361.437.4毛坯基本尺寸如下由表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12.70.78 37.413.3 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4.主要工序设计4.1选择加工设备与工艺装备4.1.1.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，主要取决于现场设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。根据以上内容和考

13、虑零件经济度与零件表面设计相适应，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故选定各工序机床如下：（1）工序05粗铣底面A XA5032型立式铣床（2）工序10钻3x11 Z3025摇臂钻床（3）工序15粗铣36槽 XA5032型立式铣床（4）工序20钻通孔 Z3025摇臂钻床（5）工序25精镗孔 CA6140卧式车床 4.1.2.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、满足高效率的前提下，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，专门设、制造。4.1.3.选择刀具根据加工工艺需要刀具的选择情况如下：（1）工序05粗铣底面A 高速钢镶齿

14、套式面铣刀（2）工序10钻3x11 YG60硬质合金刀具（3）工序15粗铣36槽 高速钢镶齿套式面铣刀（4）工序20钻通孔 高速钢锥柄麻花钻（5）工序25精镗孔 高速钢锥柄麻花钻在刀具选择过程中尽量选择通用刀具。在中批生产中，不排除在某些工序中使用专用刀具，但专用刀具需要专门定做，详细的内容可参阅金属切削刀具等教材及相关资料。4.1.4.选择量具 选择量具的原则是根据被测对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量选用操作方便、测量效率搞的量具。量具由通用量具和各种专业量具，其种类的选择主要应考虑被测尺寸的性质，如内径、外径、深度、角度、几何形状等以及被测工件的特点，如工件的形状、大小、精度、生产

15、类型等。本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：一种按计量器具的不确定度选择。一般根据被测对象的公差带宽度先查得相应的安全裕度A和计量器具的不确定度允许值(),然后在量具手册中选择一种不确定度等于或小于的量具；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。下面以粗镗孔为例选择量具。孔的尺寸公差T=0.23，选择刻度值为0.01mm的千分表。4.2确定工序尺寸因为本零件表面对加工要求较低，只需要粗加工工序就能保证设计要求，将设计尺寸作为工序尺寸即可，上下标注也按设计规定。4.3确定切削用量和基本时间4.3.1 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

16、铣端面，已知加工材料为HT200，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。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角。已知铣削宽度铣削被吃刀量。 （1）确定每齿进给量 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。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。 （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

17、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 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为，则所需铣床主轴转速范围是 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 工作台每分钟进给量为 根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取，则实际每齿进给量为 （4）校验机床功率 由表5-31和表5-32知，铣削力和铣削功率计算公式如下： 式中。所以，铣削梨为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2.基本时间根据表5-33知，的端铣刀对铣削的基本时间为式中，工件铣削部分

18、长度，单位为mm；切入行程长度，单位为mm，；切出行程长度，单位mm；工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以，基本时间为4.3.2工序15（钻3x11）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） 确定背吃刀梁钻孔时，故可取=5mm。（2） 确定进给量按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件

19、材料为HT200SH时，根据表5-50，钻头进给范围mm/r.根据表5-51，选取。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的计算公式式中，。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k;工件材料=200MPa，得修正系数为；刀具材料为高速钢，得修正系数；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以 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：（4）校验机床功率 由表5-55，查的转矩T和切削功率计算公式如下：式中，由表5-56得：

20、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；与刀具磨钝有关的修正系数。因此总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表5-14知，Z3025机床主轴的最大转矩，主电机功率。由于 ，故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为 =5mm 2.基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为式中，共建切削部分长度，单位为mm；切入量，单位mm，；超入量，单位mm, :已知=14mm, =5.83mm所以，加工3个空所用基本时间为=3=3=0.35min4.3.3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，机床为XA5032型立式

21、铣床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铣刀，其参数。根据表5-26确定铣刀角度，选择前角。已知铣削宽度铣削被吃刀量。 （1）确定每吃进给量 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。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。 （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

22、切削时间。 （3）确定切削速度和工作台每分钟进给量 查表5-30知，高速钢铣刀铣削速度为，则所需铣床主轴转速范围是 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 工作台每分钟进给量为 根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取，则实际每齿进给量为 （4）校验机床功率 由表5-31和表5-32知，铣削力和铣削功率计算公式如下： 式中。所以，铣削梨为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2.基本时间根据表5-33知，的端铣刀对铣削的基本时间为式中，工件铣削部分长度，单位为mm；切入行程长度，单位为mm，；切出行程长度

23、单位mm；工作台每分钟进给量，单位为mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程长度。所以，基本时间为4.3.4 工序20（钻通孔）切削用量及基本时间的确定本工序为钻2个通孔，所用机床为Z3025摇臂钻床。根据表5-19知选取，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。由表5-49知，当时，选择钻头后刀面磨损极限值为,耐用度1. 切削用量（1）确定背吃刀量 钻孔时，。（2）确定进给量 按照加工要求决定进给量。钻头直径，工件材料为铸钢且时，根据表5-50，进给量取值范围为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

24、数。根据Z3025机床标准进给量，查表5-51，选取 。（3）确定切削速度 根据表5-52的计算公式确定切削速度式中，。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，得修正系数；工件材料，得修正系数为；道具材料为高速钢，得修正系数；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取，实际转速为（4）校验机床功率 由表5-55，查得转矩和切削功率计算公式如下：式中，由表5-56得：与加工材料有关的修正系数;与刃磨形状有关的修正系数；与刀具磨钝有关的修正系数。因此，总的修正系数为所以钻孔时的转矩为切削功率为由表

25、5-14知，Z3025机床主轴最大转矩，主电机功率。由于，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为；。2. 基本时间由表5-57得钻孔的基本时间为式中，工件切削部分长度，单位为mm; 切入量，单位为mm，； 超出量，单位为mm，；已知，。所以，加工2个孔所用的基本时间为4.3.5 工序25（精镗孔）切削用量及基本时间的确定本工序为精镗孔，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、前角、刃倾角、刀尖圆弧半径镗刀加工。由表5-39知，选用杆部直径为8mm的圆形镗刀。由表5-40知，镗

26、刀合理耐用度为。1. 切削用量（1）确定背吃刀量 由前述可知精镗时双边加工余量为1mm,精镗后孔直径为，故单边余量为0.5mm，即。（2）确定进给量 对于精加工，根据表5-42，按照CA6140机床的进给量值，选取。（3）确定切削速度 根据表5-43的计算公式确定切削速度式中，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；根据工件材料，得修正系数为；根据毛坯表面状态得修正系数为，刀具材料为YG60，得修正系数；主偏角，经插值得修正系数。所以查表5-44，根据CA6140机床上的主轴转速选择，则实际切削速度为（4）检

27、验机床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率计算公式如下：式中，由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数，与工件材料有关的修正系数，镗孔相对于外圆纵车时的修正系数，与主偏角相关的修正系数；与前角有关的修正系数。因此总的修正系数为所以，切削力为切削功率为根据表5-46知：CA6140机床主电机功率，因，故上述切削用量可用，最后所确定的切削用量为；。2. 基本时间由表5-47得镗孔的基本时间为式中，切削加工长度，单位为mm； 刀具切人长度，单位为mm，； 刀具切入长度，单位为mm，； 单件小批量生产时的试切附加长度，单位为mm； 进给次数。已知，。所以，基本时间为参 考 文 献1 王先逵机械制造工艺学M3版.北京：机械工业出版社,20132 王先逵机械制造工艺学：下册M北京：清华大学出版社，19893 王先逵机械制造工艺学M2版北京：机械工业出版社，20064 于骏一，邹青机械制造技术基础M北京：机械工业出版社，20045 王先逵机械加工工艺手册M2版北京：20076 王光斗，王春福机床夹具设计手册M3版.上海：上海科学技术出版社，1989 7 郑修本机械制造工艺学M3版北京：机械工业出版社，20158 朱建军机械制造技术基础实习教程M北京：机械工业出版社，20129 赵家齐，邵东向机械制造工艺学课程设计说明书M北京：机械工业出版社，2016 第 17 页