机械制造技术课程设计-手柄座零件的机械加工工艺规程及工艺装备.doc

全套设计全套设计长沙航空职业技术学院机械制造工程系毕业设计说明书设计课题：“手柄座”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备系 名：机械制造工程系专 业：数控技术姓 名：学 号：26指导老师： 2013年 2月摘要手柄座是位于机床操作机构中，可同时操控离合器和制动器，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下：当手把控制手柄向上扳动时，机床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转;同里，当手把控制手柄向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动被拉紧，使主轴制动。本次设计内容：设计“手柄座“零件的机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出手柄座零件图，手柄座毛坯图，夹具装备图，夹具体零件图。填写机械加工工艺过程综合卡片、机械加工工艺卡片。编制毕业设计说明书关键词： 控制 制动 手柄座make a summaryHandles are located in the machine tool operators, simultaneous manipulation of the clutch and brake, can manipulate both the clutch and brake, while controlling the spindle opening, stop, reverse and brake. Operation process following: Dang hand to control handles up pulled Shi, machine internal of lever to outside moved, is tooth fan to Shun clockwise direction turn, led tooth article axis to right moved, through dial fork makes sliding set right moved, pressure Xia claw shaped swing block of right corner, to makes push lever left moved, so left clutch Manager junction, spindle are go; with in, dang hand to control handles down pulled Shi, push lever right moved, right clutch Manager junction, spindle reverse. When you handle in the neutral position, push the lever in the neutral position, left clutches are not jointed, spindle drive is disconnected, when the tooth axis on the lower section of a raised part of the positive pressure in the brake lever, brake is pulled tight, spindle braking. This design: design handle parts machining process planning and process equipment, and draw out the handle part, handle rough figure, fixture and equipment, and specific parts. Complete machining process integrated cards, write machining processing cards. Preparation of graduation project instructionKey words: control retardation The handle seat 机械制造工艺学毕业设计任务书设计题目： 设计“手柄座”零件的机械加工工艺规程(中批生产）设计内容： 1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制夹具装配图（1张） 4.编写工艺过程卡片(2张)5. 工序卡片（1份） 6.课程设计说明书（1份） 目录设计课题.1摘要.2工艺规程.4序言.7第1章零件分析.8 1.1零件的生产类型及生产纲领.8 1.2零件的作用.8 13零件的工艺分析.8第2章 毛坯的选择.102.1 选择毛坯的类型.102.2 毛坯余量的确定.102.3毛坯草图.11第3章机械加工工艺规程.123.1零件加工表面分析及工艺措施.123.2基准的选择.123.3制订工艺路线.133.4热处理工序安排.183.5加工余量、工序尺寸和公差的确定.183.6设备及其工艺装备确定.203.7切削用量及基本工时的确定.20第4章专用夹具设计.334.1设计主旨.334.2 UG建模.344.3 定位基准的选择.344.4 夹紧方案及其他元件.35附图.42设计总结.43参考文献.44谢词.45 序言 毕业设计对每一位即将毕业的毕业生来说都是非常重要的，它对我们以后走上工作岗位很有帮助。对于我们数控专业来说，以后的工作就是制造和设计零件，夹具。在这里，我以机床的手柄座为例，对它的工艺过程和夹具进行设计。做毕业设计可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用。从而提高分析，解决问题的能力。因此。认真的完成毕业设计是很重要的。根据机械制造工艺规程的制定机械加工余量，机械加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，而且也影响工艺装备的尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择，加工工时的多少。因此，正确的确定机械加工余量，对于节约金属材料，降低刀具损耗，减少工时，从而降低产品制造成本，保证加工质量具有十分重要的意义。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，毕业设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为了特种加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造使用的一种工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、装备夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床常使用的夹具为三爪自定义卡盘、铣床常使用的夹具为平口虎钳，假如零件比较复杂、不规则，就必须设计专用夹具从而才能精确的加工出我们所需要的零件。 第一章 工艺设计说明1 零件分析1.1 零件的生产类型及生产纲领生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次毕业设计题目中，已知该零件的生产类型为中批生产。零件为异形件，结构复杂。1.2零件的作用 题目所给的零件是手柄座。它是实现运动由外部到内部的传递。1.3 零件的工艺分析1 零件图通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全如图下所示： 图1-12 零件的主要组成： 由上图可知零件的构型：上端面，25通孔，10通孔，叉口通槽，5.5通孔，拉键槽，M10螺纹孔3 零件结构工艺： 此零件为异形件，结构形状较复杂，难于装夹，在加工前要先设计好专用夹具。从零件表面可以看出，零件主要构成表面为孔和平面，并且精度要求高，故需要铣床，钻床。2毛坯选择2.1 选择毛坯的类型机械零件常用的毛坯类型有：型材、铸件、锻件、焊接件、压制件、冲压件等几种。 考虑零件在机床操作机构中的作用，同操控离合器和制动器，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。可知零件在工作过程中承受交变载荷及冲击载荷不强。零件又为异形件，结构复杂，加工困难。故选择铸造毛坯，毛坯材料选择HT200，毛坯精度为级。查机械加工工艺手册（表3.1-24 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级）得毛坯公差等级为CT8。铸造方法公 差 等 级 CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金砂型手工造型11-1311-1311-1311-1310-12砂型机器造型及壳型8-108-108-108-108-10金属型7-97-97-97-9低压铸造7-97-97-97-9熔模铸造5-75-75-74-6 表 2-12.2毛坯余量的确定零件的曲面、圆锥面、圆面都为铸造成型，所以只需确定上下端面的毛坯余量，根据表2-11（摘自机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书P39表2-13）可知毛坯的上下端面加工余量分别为4.0和3.0铸件最大尺寸浇注时的位置基本尺寸1级精度2级精度3级精度501201202602605005012012026026050012026026050050080050mm)粗铣余量规定为0.71.0mm，由实用机械加工工艺手册表6-30知粗铣平面其余量规定值为1.0mm，查表6-31知粗铣平面的厚度偏差（5080）为-0.30 -0.46mm.现取-0.35mm。故铸铸造毛坯的基本尺寸为47+2+1.0=50mm 又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故: 毛坯的最小尺寸：50-1.4=48.6mm 毛坯的最大尺寸: 46+1.4=47.4mm 粗铣底面后的最大尺寸：46+1.0=47mm 粗铣底面后的最小尺寸：47-0.35=46.65mm 精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按互换性与设计测量基础表2-3，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8=0.039，按入体原则取值。故精铣后尺寸为46-0.039=45.961mm。 对于小端面(50mm)粗铣余量规定为0.71.0mm，由实用机械加工工艺手册表6-30知粗铣平面其余量规定值为1.0mm，查表6-31知粗铣平面的厚度偏差（30）为-0.25 -0.39mm.现取-0.30mm。故铸铸造毛坯的基本尺寸为43+2+1.0=46mm 又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差为2.8mm。故: 毛坯的最小尺寸：46-1.4=44.6mm 毛坯的最大尺寸: 46+1.4=47.4mm 粗铣底面后的最大尺寸：43+0.7=43.7mm 粗铣底面后的最小尺寸：44-0.30=43.7mm 精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按互换性与设计测量基础表2-3，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8=0.039，按入体原则取值。故精铣后尺寸为43-0.039=42.961mm。2）其他尺寸及其加工余量的确定 其他尺寸包括5个孔，2个槽，1个螺纹孔的基本尺寸，现仅分析只要5个孔的加工余量及尺寸偏差。5个孔均不能铸造出，需要机械加工出来，由于5个孔的表面粗糙度要求均较高。具体工序尺寸和加工余量为： （1）25H8mm孔，Ra=3.2mm 根据机械加工工艺手册表3.2-10 基孔制8级精度(H8)孔的加工，加工该孔的工艺为： 钻一扩一铰 钻孔：23mm； 扩孔：24.8mm； 铰孔：25H8mm； （2） 10H7mm孔，Ra=3.2mm 根据机械加工工艺手册表3.2-9 基孔制7级精度(H7)孔的加工，加工该孔的工艺为： 钻一粗铰一精铰 钻孔：9.8mm； 粗铰：9.96mm； 精铰：10H7mm； （3） 14H7mm孔，Ra=3.2mm 根据机械加工工艺手册表3.2-9 基孔制7级精度(H7)孔的加工，加工该孔的工艺为： 钻一扩一粗铰一精铰 钻孔：13mm； 扩孔：13.85mm； 粗铰：13.95mm； 精铰：14H7mm； （4） 5mm为锥销通孔，Ra=3.2mm 由于零件图纸没有给出具体的公差等级，现也按H7公差等级加工，根据机械加工工艺手册表3.2-9 基孔制7级精度(H7)孔的加工，加工该孔的工艺为： 钻一精铰 钻孔：4.8mm； 精铰：5H7mm； （5）5.5mm孔，Ra=12.5mm； 由于也未给出公差等级，不过其表面粗糙精度要求不高，只需钻削就能达到零件要求，加工该孔的工序为: 钻孔：5.5mm孔由于毛坯及以后每道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量只是名义上的加工余量。实际上加工余量有最大和最少之分。由于本设计规定的零件为中批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。由于各种毛坯在铸造时为了保证铸件刚度都会在铸造出铸造圆角。参照机械制造工艺设计简明手册铸造圆角计算公式表(如下图3.2)，砂型铸造的铸造圆角半径计算公式为：R=1/51/10(A+B)mm=1/5(12+15)5mm算出数值后，应选取与其接近的机械制造业常用的标准尺寸。为便于制造应取统一值。 图3.2 铸造圆角计算公式表3.6设备及其工艺装备确定选择机床x51立式铣床 Z525立式钻床 X6132A型铣床 B5020插床选择夹具夹具有：专用夹具该零件属于中批量生产，一般情况下尽量采用通用量具，根据零件表面的精度要求和形状特点，选用游标卡尺、内径百分尺（精度0.02mm）3.7切削用量及基本工时的确定 切削用量包括背吃刀量、进给量f和切削速度V。切削用量的选择标准是：在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，充分发挥刀具切削性能，保证刀具寿命并充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率。它包括单个要素：切削速度，进给量、背吃刀量。切削速度Vc是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。 1) 工序30、40的切削用量及基本工时的确定：大端面、45mm圆柱小端面。（1）大端面、45mm圆柱小端面： 查数控加工工艺表1-2 选择铣刀的材料为高速钢,选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） fz =0.15mm/z （见实用机械加工工艺手册表11.90）do =50mm，T=1800min（切削手册表3.7和切削手册表3.8）Vc查=25m/min（实用机械加工工艺手册表11.94） n查=1000 Vc查/d0=1000x25/ x50=166.7(r/min)按机床选取n机=180r/min 实际切削速度： Vc机=n机dn=x160x50/1000=25.12(mm/min) 工作台每分钟进给量：Vf=fz n机=0.15x6x160=144(mm/min) 铣床工作台进给量：Vf横向=150mm/min 基本工时：t=45+18/150=0.42(min)大端面、45mm圆柱小端面： 加工余量为Z=1mm 切削速度为Vc=30m/min n查=200r/min 选用主轴转速为n机=210r/min 工作台进给量： Vf=fz Zn机=0.15x6x160=144(mm/min) 基本工时： t=45+18/100=0.63(min)2工序50的切削用量及基本工时的确定：钻扩粗、精铰25mm通孔。钻孔23mm： 选择23mm高速钢锥柄标准麻花钻（见实用机械加工工艺手册表10-175） fz =0.15mm/z（切削表2.7和工艺表4.216） Vc查=15m/min（切削表2.15）硬度180220 n查=1000 Vc查/D=1000x15/x23=208(r/min) 按机床选取n机=195r/min（工艺表4.25） 实际切削速度：Vc机=n机D=x195x23/1000=14.08(mm/min) 基本工时：t=l+l1+l2=n机f机=43+8+3/195x0.43=0.64(min)（工艺表6.25）扩孔： 选择24.8mm高速钢锥柄扩孔钻（工艺表3.18）由切削表2.10得扩孔钻扩24.8mm孔时的进给量f=0.7-0.8mm/r，并由工艺表4.216取f机=0.72mm/r，扩孔钻扩孔时的切削速度。由切削表2.15得Vc钻=15mm/min，故：n=1000 Vc/D=1000x(4.77)/x24.8=76100(r/min)按机床选取n机=100r/minVc机=n机D=x24.8x68/1000=6.39(mm/min)基本工时：铰25H8mm孔： 选择25mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117）， 由切削表2.24得f=1.01.5mm/z，ap=0.150.25mm，Vc=4 8m/min， 由工艺表4.216得f机=1.22mm/r，nc=1000 Vc/D=1000x(48)/x25=51102(r/min) 按机床选取n机=102r/min，则：V机=x25x102/1000=7.65(m/min) 基本工时：？3工序60的削用量及基本工时的确定：钻粗铰精铰10H7孔。钻10孔： 选择9.8mm高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得f机=0.17mm/r Vc查=23mm/min（切削表2.15） n查=1000 Vc查/d0=1000x23/x9.8=747.4(r/min) 按机床选取n机=960r/min Vc机=don机=x9.8x960/1000=29.54(mm/min) 基本工时：粗铰9.96mm孔： 选择9.96mm的高速钢铰刀（工艺表2.11） 由切削表2.24和工艺表4.215查得f机=1.3mm/r Vc查=6mm/min n查=1000 Vc查/d0=1000x6/x9.96=191.85(r/min) 按机床选取n机=195r/min Vc机=don机=x9.96x195/1000=6.1(mm/min) 基本工时：精铰10mm孔： 选择10mm的铰刀 f机=0.8mm/r Vc查=6mm/min n查=1000 Vc查/d0=1000x6/x10=191.1(r/min) 按机床选取n机=195r/min Vc机=don机=x10x195/1000=6.123(mm/min) 基本工时：4工序70的切削用量及基本工时的确定。钻13mm孔：选择13mm高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.56） 由切削表2.7和工艺表4.216查得f机=0.8mm/r Vc查=6mm/min（切削表2.15） n查=1000 Vc查/d0=1000x14/x13=343(r/min) 按机床选取n机=272r/min Vc机=don机=x13x272/1000=11.10(mm/min) 基本工时：粗铰13.95mm孔：选择13.95mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） f机=0.51.0mm/r，ap=0.10.15mm，Vc=4 8m/min， nc=1000 Vc/D=1000x(48)/x13.95=91182(r/min)按机床选取n机=140r/min（工艺表4215） Vc机=don机=x13.95x140/1000=6.13(mm/min) f机=0.81mm/r（工艺表4.216） 基本工时：精铰14mm孔：选择14mm高速钢锥柄机用铰刀（工艺表3.117） 由切削表2.24查得f机=0.51.0mm/r，ap=0.10.15mm，Vc=4 8m/min， nc=1000 Vc/D=1000x(48)/x14=91182(r/min) f机=0.81mm/r（工艺表4216） 按机床选取n机=140r/min Vc机=Dn机=x14x140/1000=6.15(mm/min) 基本工时：5工序80、90的切削用量及基本工时的确定：钻8.5mm底孔，攻螺纹M10mm。钻8.5mm底孔： 选用8.5mm高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得f机=0.28mm/r Vc查=16mm/min（切削表2.15） n查=1000 Vc查/D=1000x16/x8.5=600(r/min) 按机床选取n机=545r/min Vc机=Dn机=x8.5x545/1000=1455(mm/min) 基本工时：攻螺纹M10mm： 选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=1.25mm/r Vc查=7.5mm/minn查=1000 Vc查/D=1000x7.5/x8=295(r/min) 按机床选取n机=272r/min Vc机=6.8mm/min 基本工时：4工序100的切削用量及基本工时的确定：铣的槽。选用高速钢粗齿盘状铣刀 d0=125mm，Z=81)、根据机械制造工艺设计简明手册表3.1-27查的：粗铣ac=38mm 选定ac=5mm因 走刀次数N=8.6次 故走刀次数N为9次，最后一次=3mm 。根据零件形状，确定那个走刀长度为37mm。2）、决定每齿进给量，根据XA6132型铣床的功率为7.5KW，中等刚度。根据表3.3（ 切削用量简明手册（第3版） ）：fz =0.120.20mm/z 现选取 fz =0.20mm/z3)、决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf根据表3.27中的计算公式，也可以直接查表。根据表3.9，当d0=125mm，Z=8，ap=14mm，ac=5mm，fz 0.24mm/z时，Vt=19m/min，nt=62r/min，Vft=104mm/min。各修正系数为： 190.690.8m/min=10.5 m/min； =34 r/min； mm/min；?根据XA6132型铣床说明书，选择nc=37.5 r /min；Vft=60 mm/min；因此实际切削速度和每齿进给量为：Vc=don=x25x68/1000=5.34(mm/min)；fzc=Vvc/ncz=60/37.5x8=0.2mm/r ；计算基本工时式中 l =37mm，根据表3.25，入切量及超切量=27mm则= min=1.067min总时间：= N=1.067min9=9.6min5工序110的切削用量及基本工时的确定：拉键槽6H9mm机床：B5020插床 刀具：根据工艺手册表11-339选取插刀中的切刀插刀进给量f=0.180.22mm/dst，根据简明手册表4.2-44知滑枕每往复一次工作台进给量（mm）：纵向0.081.24mm 横向：0.081.24mm滑枕工作行程速度1.727.5m/min，键槽深度27.3-25=2.3mm，槽宽6mm，取f=0.2 mm/dst，滑枕工作行程速度v=5m/min，插床每分钟的双行程次数 ，其中L=l+l4+l5，系数k=0.650.93，取k=0.8，l=43mm，l4+l5简明手册表6.2-4得l4+l5 =35mm，则,?H=h+1=2.3+1=3.3，机动时间，t=0.39min6工序120的切削用量及基本工时的确定：加工5.5mm的孔。钻5.5mm孔： 选择4.8mm的高速钢锥柄麻花钻f机=0.1mm/rVc查=20mm/minn查=1000 Vc查/d0=1000x20/x4.8=1388(r/min)按机床选取n机=1360r/minVc机=d0n机=x4.8x1360/1000=20.5(mm/min)基本工时：铰5.5mm孔：选择5.5mm的高速钢铰刀f机=0.6mm/rn查=1000 Vc查/d0=1000x6/x5.5=363.63(r/min)按机床选取n查=395r/minVc机=d0n机=x5.5x392/1000=6.47(mm/min)基本工时：7工序130的切削用量及基本工时的确定：加工的锥销通孔。钻4.8mm的销锥通孔： 选择4.8mm的高速钢麻花钻 f机=0.1mm/r Vc=20mm/min n查=1326r/min 按机床选取n机=1360r/min Vc机=20.5mm/min 基本工时：铰5mm的孔： 选择5mm的高速钢铰刀 f机=0.6mm/r n查=1000 Vc查/d0=1000x6/x5=400(r/min) 按机床选取n机=395r/min Vc机=d0n机=x5x392/1000=5.925(mm/min) 基本工时：4.专用夹具设计 在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸公差和位置公差的要求，在开动机床进行加工前，必先确定工件在工艺系统中的正确的位置，通常把这个过程称为定位。当工件定位后，为避免在加工过程当中收到切削力的作用而破坏定位，还应有一定的机构或装置将工件固定。工件定位后将其固定，这个操作称为加紧。将工件定位加紧的过程称为装夹。工件的装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来是现代的。 为了提高劳动的生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，决定设计第8道工序、第10道工序10，25通孔进行钻和铣，本夹具将用于？立式铣床，刀具为麻花钻和硬质合金铰刀。4.1设计主旨 本夹具主要来加工 ， 孔，两孔都有一定的技术要求，因此，在工序加工时，主要因考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度，同时也注意孔的精度。 1. 看图确定夹具要限制几个自由度 图4-1 由零件图分析可知要钻侧孔工件需要安全定位（即限制六个自由度）才能保证加工，由C面限制Z向的移动和X、Y向的转动，有R13圆面、45外圆面和两V型块配合限制X、Y向的移动和Z向的转动。4.2 UG建模利用UG的建模板块对零件进行建模（见图2.2），画出三维零件图，以便于跟好的观察零件的外形结构，而方便对零件的工艺分析。图2.24.3 定位基准的选择 此零件放在万能升降台铣床X6130A上加工，零件材料为HT200，选用高速钢锥柄麻花钻、高速钢锥柄扩孔钻、高速钢锥柄机用铰刀，刀具材料为高速钢进行加工。考虑到铣床的工作环境和加工要求，针对本次零件，选用两端固定的方法，选择C面为定位基面与夹具钻模板相配限制Z向的移动和X、Y向的转动三个自由度，一固定V型块与45外圆面配合，一活动V型块与R13圆面配合限制X、Y向的移动和Z向的转动三个自由度，实现工件的完全定位。 图 4-54.4 夹紧方案及其他元件（1）装夹方案由于零件的生产量较大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。由于零件进行钻孔