135调速器的操纵手柄工艺课程设计.doc

序言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的是135调速器的操纵手柄，属于杠杆类的零件，是机床传动上的一个零件该零件的作用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。（二）零件的工艺分析该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。1)加工10孔的两端面。2)钻10孔，钻孔；3)铣28mm8mm平面，铣16mm8mm槽。4)车24端面、外圆面，钻的孔，扩孔至。5)加工M6端面、钻M6螺纹孔，攻螺纹。由以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛胚的制造形式操纵手柄是一种常用的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢，尺寸较小，形状简单，表面精度要求不高，且由于零件的年产量为4000件，以达中批量生产的水平，故采用模锻成型，以提高生产率、保证加工精度。（二）确定加工余量、毛坯尺寸和公差依据钢质模锻件的公差及机械加工余量GB/T12362-2003确定。1、锻件公差等级：普通级。2、锻件质量：锻件质量0.438Kg。3、形状复杂系数：假设锻件为圆形，根据公式=，求得=0.657Kg，S=0.667。根据S值可知0.63S1，锻件的形状复杂系数为S1。4、锻件材质系数：45钢的材质系数为M1。5、零件表面粗糙度：各表面粗糙度Ra均大于1.6。（三）确定加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查GB/T12362-2003表16，查得单边余量在厚度方向为1.5-2.0mm，水平方向为1.5-2.0mm即各轴向尺寸的单面余量为1.5-2.0mm。锻件10和12的单面余量查GB/T12362-2003表15，余量为2.0mm。18外圆可由锻造直接获得，故无需考虑加工余量。（四）确定毛坯尺寸当表面需粗、半精加工时，可取其较大值。综上，确定毛坯尺寸：零件尺寸单边加工余量锻件尺寸1852187228181.521152171.514.5表2.1毛坯尺寸（五）确定毛坯尺寸公差查(机械工艺手册)表3.1-37得：锻件尺寸偏差锻件尺寸偏差26+0.8-0.422+0.8-0.4R10+0.8-0.417+0.8-0.4R4+0.8-0.4表2.2毛坯尺寸公差（六）设计毛坯图1、确定圆角半径：由所给定图纸获得，未标注圆角半径R2R3。取外圆角半径R3，内圆角半径R2。2、确定锻模斜度：查表10得，模锻斜度=2。3、确定分模位置：由于毛坯属对称轴类锻件，取轴向分模，毛坯的对称面为分模面。4、确定毛坯的热处理方式：钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除锻造的残余应力。毛坯见附图。（七）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。几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。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，为了保证6.5mm的距离，选择本零件的不加工表面13mm加强筋的下表面、18外圆作为粗基准。（2）精基准的选择。主要需要考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时需进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（八）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领确定的情况下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一：工序10：锻造；工序20：热处理；工序30：粗铣10两端面；工序40：钻10孔、倒角145，钻、绞12孔，两端倒角0.545；工序50：粗车右端面、粗车24外圆，倒角345、445；工序60：钻9孔，扩孔至16，倒角0.545；工序70：粗铣28mm8mm上下两面，粗铣槽至尺寸；工序80：粗铣M6螺纹孔端面；工序90：钻M6螺纹孔；工序100：攻螺纹；工序110：去毛刺；工序120：终检，入库。2.工艺路线方案二：工序10：锻造；工序20：热处理；工序30：粗车、精车24外圆面，倒角445；工序40：粗铣、半精铣10两端面；工序50：钻10孔、倒角145；工序60：钻、绞12孔，两端倒角0.545；工序70：粗车右端面，倒角345；工序80：钻9孔，扩、铰孔至16，倒角0.545；工序90：粗铣28mm8mm上下两面；工序100：粗铣槽至尺寸；工序110：粗铣M6螺纹孔端面；工序120：钻M6螺纹孔；工序130：攻螺纹；工序140：去毛刺；工序150：终检，入库。3.工艺方案的比较与分析上述二个工艺方案的特点在于：方案一是先加工10的上下两端面，然后精加工24的外圆，以下端面和24的外圆作为精基准，进行后续加工。而方案二是先加工24的外圆，再加工10的上下两端面，其后的工序与反感一相同。在方案一中，加工下端面的粗基准选择宽为13mm的上端面或下端面，面积较小，不方便装夹，而方案二中，选择不加工的18的外圆为为粗基准，装夹方便、可靠，其后再以精加工后的24外圆为精基准加工12的下端面，加工精度更高。选择方案二。三、工序设计（一）选择加工设备和工艺设备1）选择机床：A.粗车零件。本零件外轮廓尺寸不大，要求精度不高，选用CA6140卧式车床；B.铣平面及铣孔。选择XA5032立式铣床。C.钻孔。选择Z525立式钻床。（二）确定工序尺寸1）12mm的孔：毛坯为实心，而12mm的孔的精度为IT8（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：钻孔：11.8mm，2Z=0.2mm；绞孔：12H8mm。具体工序尺寸见下表。表3.112mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm钻孔11.8IT10Ra12.511.8绞孔0.2IT8Ra6.31212H82）10mm的孔：钻孔：10mm。具体工序尺寸见下表。表3.210mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm钻孔10IT10Ra6.310103）9mm的孔：毛坯为实心，而9mm的孔的精度为IT8（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：钻孔：9mm。具体工序尺寸见下表。表3.39mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm钻孔9IT12Ra12.594）16mm的孔：在9mm孔的基础上进行扩孔，16mm孔的精度为IT11（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：扩孔：16H11mm。具体工序尺寸见下表。表3.416mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm扩孔7IT11Ra6.3165）24mm的外圆：24mm外圆的要求加工的精度等级为IT9（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.524mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm粗车外圆1.5IT10Ra12.524.5精车外圆0.5IT9Ra12.5246）铣长度为28mm的平面：长为28mm平面要求的加工精度等级为IT10（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.6铣长为28mm平面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm粗铣平面1IT12Ra12.512.5半精铣平面0.5IT10Ra6.311.57）铣R4的槽：R4槽的要求加工的精度等级为IT12（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.7铣R4槽工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm铣R4槽16IT12Ra12.516168）铣10的通孔端面：10的通孔端面要求加工后表面粗糙度为Ra6.3（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.8铣10通孔端面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm粗铣下端面1IT12Ra12.520半精铣下端面0.5IT9Ra6.319.5粗铣上端面1IT12Ra12.518.5半精铣上端面0.5IT9Ra12.5189）铣M61螺孔端面：M61螺孔端面要求加工后表面粗糙度为Ra6.3（GB/T1800.12009表1），确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.9铣M61螺孔端面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm粗铣端面1IT12Ra12.515.5半精铣端面0.5IT9Ra6.31510）钻M61螺孔：M61螺孔无特殊要求，采用钻孔的加工方法就能保证，确定工序尺寸及余量（查机械加工工艺手册表3-2.10）：具体工序尺寸见下表。表3.10钻M61螺孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间经济精度/工序间表面粗糙度/工序间尺寸/mm尺寸公差/mm钻M61螺纹孔2.5IT11Ra12.55（三）确定切削用量(1)加工24外圆由于24外圆要求加工精度为IT9，所以需要分两次走刀，粗车加工余量为1.5mm，精车加工余量为0.5mm。1)粗车选择刀具车刀选择机夹可转位外圆车刀，由于CA6140中心高为200mm（CA6140使用手册），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度4.5mm。粗车带外皮的锻件毛坯，可选择YT5牌号硬质合金（GB2075-87）。查车刀几何形状表，选择车刀前刀面为型（卷屑槽带倒棱形），=60，=10,=6，=12=0，=0.5mm，=-10，车刀寿命取为60min。选择切削用量背吃刀量：由于粗加工余量为1.5mm，所以=1.5mm进给量：粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径2040mm时，选择进给量=0.30.5mm/r，按CA6140车床说明书取=0.48mm/r，切削速度，按按切削手册，切削速度的计算公式为，其中=291，修正系数查表得：，故1.180.65110.80.92=0.56主轴转速(r/min)根据CA6140车床说明书，选取主轴转速为(r/min)，此时切削速度(mm/r)校验机床功率：主切削力，其中：，1，则有(N)切削时消耗的功率(Kw)，而机床的最大功率为7.5Kw，故功率足够，可以正常加工。最终确定粗车的切削用量为：=1.5mm，=0.48mm/r，r/min2)精车24外圆选择刀具车刀形状、刀杆尺寸和刀片厚度与粗车厚度相同。精车选择刀牌号为YT15（GB2075-87），查车刀几何形状表，选择车刀前刀面为型（平面型），车刀几何形状为：=30，=5,=8，=12=0，=1mm，车刀寿命选择60min。选择切削用量背吃刀量：由于精加工余量为0.5mm，所以=0.5mm进给量：精车钢料、表面粗糙度Ra6.3m、50m/min(预计)、刀尖圆弧半径=1mm时，选择进给量=0.450.6mm/r，按CA6140车床说明书取=0.56mm/r，切削速度，按按切削手册，当=560620，1.65mm/r，切削速度，切削修正系数为1，故切削速度主轴转速(r/min)根据CA6140车床说明书，选取主轴转速为(r/min)，此时切削速度(mm/r)校验机床功率：主切削力，其中：，1，则有(N)切削时消耗的功率(Kw)，而机床的最大功率为7.5Kw，故功率足够，可以正常加工。最终确定粗车的切削用量为：=0.5mm，=0.56mm/r，r/min。(2)粗车24端面选择刀具车刀形状、刀杆尺寸和刀片厚度与粗车外圆时均相同。粗车选择刀牌号为YT5（GB2075-87），查车刀几何形状表，选择车刀前刀面为型（卷屑槽带倒棱型），车刀几何形状为：=90，=10,=6，=10=0，=0.5mm，=-10，车刀寿命选择60min。选择切削用量背吃刀量：由于粗车就能达到图纸上的粗糙度和精度要求，所以一次走刀切除全部毛坯余量，背吃刀量为=2mm进给量：粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径2040mm时，选择进给量=0.30.5mm/r，按CA6140车床说明书取=0.3mm/r，切削速度，按按切削手册，切削速度的计算公式为，其中=291，修正系数查表得：，故1.180.6511.240.80.842=0.64主轴转速(r/min)根据CA6140车床说明书，选取主轴转速为(r/min)，此时切削速度(mm/r)校验机床功率：主切削力，其中：，1，则有(N)切削时消耗的功率(Kw)，而机床的最大功率为7.5Kw，故功率足够，可以正常加工。最终确定粗车的切削用量为：=2mm，=0.3mm/r，r/min(3)工序40切削用量的确定本工序为粗、半精铣10mm两端面。加工材料材料45钢，=670MPa，锻件。工件尺寸工件长20mm，宽度。加工要求用硬质合金立铣刀，双边加工余量h=4mm，冷却液冷却机床XA5032型立铣床。1)选择刀具根据（切削用量简明手册）表1.2选择YT15硬质合金刀片。根据表3.1铣削深度ap4mm、宽度时，端铣刀直径择d0=80mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=3（表3.13）。铣刀几何形状（表3.2）：由于800MPa，故选择Kr=30，Kre=25，Kr=5，0=8，0=10，s=-15，0=-52)选择切削用量决定铣削深度ap由于加工余量不大，需要进行粗铣和半精铣。故一个端面分2次走刀，则粗铣：ap=1mm半精铣：ap=0.5mm决定每齿进给量fz采用不对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw（表3.30，XA5032型立铣说明书）时，fz=0.090.1