机械工艺夹具毕业设计230转向臂机械加工工艺规程设计.doc
机械工艺夹具毕业设计230转向臂机械加工工艺规程设计
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计230转向臂机械加工工艺规程设计,机械毕业设计论文
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- 1 - 机械加工工艺规程设计 一、 生产类型的确定 由原始资料可知是中批量生产类型。 二、 零件的分析 1、零件的作用 据资料所示，该转向臂的作用和方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮的转向角度。 2、 零件的工艺分析 由零件图可知： 16、 9.3 的孔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 ： 2 1、 以 16mm孔的 中心线加工表面 这一组加工表面 包括： 铣 26mm 单侧端面、钻 16mm的孔、倒角 1 45 、 钻 8.5mm 的孔 。 2 2、 以 9.3mm孔的中心线加工 表面 这一组加工表面包括： 铣 20mm 两端面、钻 9.3mm的孔、锪 16mm 的沉头。 概括： 由于 16、 9.3 的孔中心线位置精度不高，又 16mm内孔的精度比 9.3mm内孔的精度较高。所以由以上分析可知，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。 nts - 2 - 三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁（ KT35-10） ,中批量生产。按机械制造 技术基础课程设计指南 第五章第一节可确定： 1、 求最大轮廓尺寸 长 133.6mm、宽 47mm、高 46mm 故最大轮廓尺寸为 133.6mm。 2、选取公差等级 CT 由表 5-1，铸造方法按机械造型、铸件材料按可锻铸铁，得CT范围 8 12 级。取为 10 级。 3、求铸件尺寸公差 根据加工表面的基本尺寸和逐渐公差等级 CT=10级，查表 5-3得：公差带相对于基本尺寸对称分布。 4、 求机械加工余量等级 查表 5-5，得机械加工余量等级范围为 E G，取为 F级。 5、求 RMA（要求的机械加 工余量） 对所有加工表面取同一个数值，由表 5-4 查最大轮廓尺寸为133.6mm，机械加工余量等级为 F 级，得 RMA 数值为 1.5mm。 6、求毛坯基本尺寸 依零件图可知： 16、 9.3、 8.5 孔径较小，铸成实心。 A面属单侧加工，由式（ 5-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、 C面属两侧加工 ，由式（ 5-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+2 1.5+2.6/2=30.3mm nts - 3 - 根据数据可得： 转向 臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（ 3-1） 表（ 3-1） 项目 A 面 B、 C面 16孔 9.3 孔 8.5 孔 公差等级CT 10 10 加工面基本尺寸 32 26 铸件尺寸公差 2.8 2.6 机械加工余量等级 F F RMA 1.5 1.5 毛坯基本尺寸 34.9 30.3 0 0 0 7、画毛坯图（见 A3 图纸 ） 四、工艺路线拟定 1、定位基准的选择 粗基准：为保证工件重要表面的余量 均匀，应选重要表面为粗基准。 为互为基准， 以 20mm 端面为粗基准。即 B、 C面。 精基准： 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。 为使两孔互为基准，选 16的孔作为精基准。 2、 拟定 加工方法和加工方案 nts - 4 - 2 1、 工艺路线： 、铣 16mm 孔的端面，即 26mm 圆柱 A 面 、铣 9.3mm孔的两端面，即 20mm 圆柱 B、 C面 、钻、扩、粗 铰、精铰孔 16mm，倒角 1 45 、钻 8.5mm孔 、钻 9.3mm孔 、刮平 B、 C 面 16mm，两端入体 1mm 2 2、确定工艺过程方案见下表（ 4-1） 表 （ 4-1） 工序号 工序内容 简要说明 01 正货处理 145 204HBS 改善材料加工性能 02 铣 26mm 圆柱 A 面 先加工面 03 铣 20mm 圆柱 B、 C 面 04 钻、扩、粗铰、精铰孔 16mm， 倒角 1 45 后加工孔 05 钻孔 8.5mm 06 钻孔 9.3mm 07 刮平 B、 C 面 16mm， 两端入体 1mm 08 去毛刺 09 终检 nts - 5 - 五、选择加工设备及刀具、夹具、量具 由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 . 1、选择加工设备与工艺设备 1 1、 选择机床，根据不同的工序选择机床 工序号 02： 铣 26mm 圆柱 A 面 。因为工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 X62卧铣铣床。 工序号 03：铣 20mm 圆柱 B、 C 面。因为互为基准，工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用卧铣，选择 X62卧铣铣床。 工序号 04： 钻、扩、粗铰、精铰孔 16mm，倒角 1 45 。选用 Z535 立式钻床。 工序号 05、 06：钻孔 8.5mm、 9.3mm。由于内孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性钻通孔达到加工要求。故选 Z525 立式钻床。 工序号 07：刮平 B、 C 面 16mm，两端入体 1mm。粗糙度要求不高，宜采用 Z525 立式钻床。 1 2、选择夹具 本零件除粗铣及钻孔等工序需要 专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 1 3、选择刀具，根据不同的工序选择刀具 、铣刀：根据资料 查表 5-103： 选择硬质合金 镶齿套式端面铣刀。铣刀直径： d=80mm,齿数 Z=10mm。查金属机械加工手册表 14-64，得铣刀几何参数： Kr=60， =12 15 、钻、扩、粗、精铰孔 16mm，倒角 1 45。选用麻花钻等专用刀具。 刮平面 16mm，选用专用锪刀。 1 4选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考 相关资料，选择如下： nts - 6 - 、 选择加工面的量具 根据资料 ： 查表 5-108 得 ， 用分度值为 0.02mm 的三用游标长尺测量，测量范围 0mm 150mm，公称规格为 150 0.02。 、选择加工孔的量具 根据资料：由于孔的加工精度要求不同，分别有 IT7-IT8、IT12-IT13、大于 IT13。所以选择分度值 0.01mm，测量范围分别为25mm 50mm、 25mm 50mm、 5mm 30mm的内径千分尺。 2、确定工序尺寸 2 1、面的加工（所有面） 、 A 面：根据加工长度为 34.9mm，毛坯余 量为 2.9mm。查表 5-49：单侧加工的量为 1.9mm。 经 粗加工后的加工余量为 1.0mm，再加工的量为 1.0mm 即可。 、 B、 C 面：根据加工长度为 30.3mm，毛坯余量为 4.3mm。查表 5-49：两 侧加工的量为 1.65mm。经粗加工后的加工余量为 1.0mm，两侧再加工的量为 0.5mm即可。 2 2、孔的加工 、 16mm的孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于 IT7-IT8 之间。查表 5-15、 5-42得： 钻孔： 15mm 2Z=0.95mm 扩孔： 15.85mm 2Z=0.1mm 粗铰： 15.95mm 2Z=0.05mm 精铰： 16mm 、 8.5mm 的孔 毛坯为实 心，孔内粗糙度要求介于 IT12-IT13之间。 查表 5-15 得： 钻孔 8.5mm 即可。 、 9.3mm 的孔 毛坯为实心，孔内粗糙度要求大于 IT13。查表 5-15 得： 钻孔 9.3mm 即可。 nts - 7 - 六、确定切削用量及基本时间 1、工序号 02： 本工序为铣 26mm 端面。已知 工件材料为可锻铸铁（ KT35-10） ，选择硬质合金镶齿套式端面铣刀。铣刀直径：d=80mm,齿数 Z=10mm， Kr=60。且已知铣削宽度 ae=26mm。铣削深度 aP =2.9mm，选用机床 X62 卧式铣床。 、 确定每齿进给量 fZ 根据已知资料所知： X62卧式铣床功率为 7.5KW。查表 5-146得：硬质合金牌号 YG8 的每齿进给量为 0.2 0.29mm/z。取 fZ =0.2 、 选择铣刀磨损标准及耐用度 查表 5-148 得： 铣刀后刀面的最大磨损量为 1.5mm。 铣刀直径 d=80mm、耐用度 T=180 min 、 确定切削速度 Vc和每齿进给量 fZ 根据资料所知：取 fZ =0.20mm/z 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、 ae=26mm、 aP =2.9mm、 T=180 min 查表 2-17.有 Cv =548、 qv =0.22、 xv =0.17、 yv =0.32、 uv =0.22、 pv =0、m=0.33、 kv =1.0 则由表 2-17的公式算得 Vc=173.930 m/min nc=173.93 1000/3.14 80=692.4 r/min 根据查表 5-75 选取 X62 卧式铣床的主轴转速 n=750r/min=12.5r/s V=3.14 80 12.5/1000=3.14 m/s 工作台每分钟进给量为 fM Z =0.20 10 60=120 mm/min 查表 5-76，选 fM Z =118 mm/min 则实际的每齿进给量 fZ =118/10 60=0.197 mm/z 、 检查机床功率 根据资料所知： fZ =0.197mm、 cF =491、 xF =1.0、 yF =0.75、uF =1.1、 Z=10、 ae=26mm、 aP =2.9mm、 d=80mm、 n=750 r/min、qF =1.3、 wF =0.2、 KM F C =1.0 计算 FC =135.5 N nts - 8 - PC =135.5 3.14/1000=0.425 KW 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、 ae=26mm、 aP =2.9mm、 T=180 min 查表 2-17.有 Cv =548、 qv =0.22、 xv =0.17、 yv =0.32、 uv =0.22、 pv =0、m=0.33、 kv =1.0 则由表 2-17的公式算得 Vc=194.379 m/min nc=194.379 1000/3.14 80=773.80 r/min 根据查表 5-75 选取 X62 卧式铣床的主轴转速 n=750r/min=12.5r/s V=3.14 80 12.5/1000=3.14 m/s nts - 9 - 工作台每分钟进给量为 fM Z =0.20 10 60=120 mm/min 查表 5-76，选 fM Z =118 mm/min 则实际的每齿进给量 fZ =118/10 60=0.197 mm/z 、检查机床功率 根据资料所知： fZ =0.197mm、 cF =491、 xF =1.0、 yF =0.75、uF =1.1、 Z=10、 ae=20mm、 aP =2.15mm、 d=80mm、 n=750 r/min、qF =1.3、 wF =0.2、 KM F C =1.0 计算 FC =75.4 N PC =75.4 3.14/1000=0.237 KW 7.5 KW 可知机床功率能够满足要求 、基本时间 （两端加工） 查表 2-28： (d对称铣削 ) Tj =2(l+l1+l2 )/ fM Z Kr=60 90 且式中 l=20mm、 l1=13mm、 l2 =2mm、fM Z =118 mm/min Tj =2（ 20+13+2） /118=0.59 min=35.4 s 取 Tj =36 s 每端走刀 2次： Tj =2 36=72 s 3、工序号 04： 本工序为钻 16mm 深 32mm的孔。 包括：钻、扩、粗铰、精铰孔 、 倒角 1 45 。 根据资料选用 Z535 立式钻床加工，选标准高速钢直柄机用铰刀： r0 =0、 0 =15、 Kr=45。 、钻孔 ： 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大，宜采用自动进给。查表 5-127得：f=0.61 0.75 mm/r 由表 5-66取得 f=0.72 mm/r 选择 钻头 磨损标准及耐用度 查表 5-130：钻头后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=15mm、则 T=60min。 确定切削速度 V 查表 2-13 得： Cv =16.4、 zv =0.22、 xv =0、 yv =0.4、 m=0.125、取 kv =1.0 且 d=15mm aP =7.5mm 按公式计算： Vc =22.061 m/min nts - 10 - nc=22.061 1000/3.14 15=468.4 r/min 根据查表 5-65 选取 Z535立式钻床的主轴转速 n=400 r/min=6.67 r/s 则 V=3.14 15 6.67/1000=0.314 m/s 钻孔基本时间 Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=32mm、取 l1= l2 =5mm,f=0.72 mm/r、 n=6.67r/s 则 Tj =（ 32+5+5） /0.72 6.67=8.75s 取 Tj =9s 、扩孔： 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大，宜采用自动进给。查表 5-128得：f=0.9 1.1 mm/r 由表 5-66 取得 f=0.96 mm/r 选择 扩孔钻 磨损标准及耐用度 查表 5-130：扩孔钻后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=15mm、则 T=30min。 确定切削速度 V 查表 2-13 得： Cv =27.9、 zv =0.2、 xv =0.1、 yv =0.4、m=0.125、取 kv =1.0 且 d=15.85mm aP =0.425mm 按公式计算： Vc =34.964 m/min nc=34.964 1000/3.14 15.85=702.5 r/min 根据查表 5-65 选取 Z535立式钻床的主轴转速 n=750 r/min=12.5 r/s 则 V=3.14 15.85 12.5/1000=0.622 m/s 钻孔基本时间 Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=32mm、取 l1= 2mm、 l2 =3mm,f=0.96 mm/r、 n=12.5r/s 则 Tj =（ 32+2+3） /0.96 12.5=3.1 s 取 Tj =4s 、粗铰： 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大，宜采用自动进给。查表 5-129得：f=1.5 3.0 mm/r 由表 5-66 取得 f=1.60 mm/r 选择 铰 刀磨损标准及耐用度 nts - 11 - 查表 5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=15mm、则 T=60min。 确定切削速度 V 查表 2-13 得： Cv =23.2、 zv =0.2、 xv =0.1、 yv =0.5、 m=0.3、取 kv =1.0 且 d=15.95mm aP =0.05mm 按公式计算： Vc =12.611 m/min nc=12.611 1000/3.14 15.95=251.8 r/min 根据查表 5-65 选取 Z535立式钻床的主轴转速 n=275 r/min=4.58 r/s 则 V=3.14 15.95 4.58/1000=0.229 m/s 钻孔基本时间 Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=32mm、 l1= 2mm、 查表 2-27取 l2 =13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 则 Tj =（ 32+2+13） /1.60 4.58=6.4 s 取 Tj =7s 、精铰： 确定进给量 f 因为深度为 32mm 较大，宜采用自动进给。查表 5-129得：f=1.5 3.0 mm/r 由表 5-66 取得 f=1.60 mm/r 选择 铰刀 磨损标准及耐用度 查表 5-130：铰刀后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=15mm、则 T=60min。 确定切削速度 V 查表 2-13 得： Cv =23.2、 zv =0.2、 xv =0.1、 yv =0.5、 m=0.3、取 kv =1.0 且 d=16mm aP =0.025mm 按公式计算： Vc =13.491 m/min nc=13.491 1000/3.14 16=268.5 r/min 根据查表 5-65 选取 Z535立式钻床的主轴转速 n=275 r/min=4.58 r/s 则 V=3.14 16 4.58/1000=0.230 m/s 钻孔基本时间 nts - 12 - Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=32mm、取 l1= 2mm、 l2 =4mm,f=1.60 mm/r、 n=4.58r/s 则 Tj =（ 32+2+4） /1.60 4.58=5.2 s 取 Tj =6s 、 倒角 1 45 4、工 序号 05： 本工序为钻 8.5mm 深 8mm的孔。根据资料选用 Z525 立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻： d=8.5mm、 Kr=45。 确定进给量 f 由于孔径和深度较小，宜采用手动进给可达到加工要求。参考值取 f=0.28 mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5-130：钻头后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=8.5mm、则 T=35min。 确定切削速度 V、 n 查表 2-13、 2-14得： Cv =16.4、 zv =0.25、 xv =0、 yv =0.4、m=0.125、取 k v =1.0 且 d=8.5mm a P =4.25mm f=0.28mm/r 按公式计算： Vc =29.9 m/min nc=29.9 1000/3.14 8.5=1120 r/min 根据查表 5-65 选取 Z525立式钻床的主轴转速 n=960 r/min=16 r/s 则 V=3.14 8.5 16/1000=0.427 m/s 基本时间 钻 8.5mm 深 8mm 的通孔 : Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=8mm、取 l1= l2 =4mm,f=0.28 mm/r、 n=16r/s Tj =（ 8+4+4） /0.28 16=3.6s 取 Tj =4s 5、工序号 06： 本工序为钻 9.3mm 深 26mm 的孔。根据资料选用 Z525 立式钻床加工，选标准高速钢直柄麻花钻 ,一次加工通孔可以满足加工要求： d=8.5mm、 Kr=45。 nts - 13 - 确定进给量 f 由于深度较大，宜采用自动进给可达到加工要求。查表5-127： f=0.47 0.57mm/r 。 由表 5-66，按 Z525选取 f=0.48 mm/r 选择钻头磨损标准及耐用度 查表 5-130：钻头后刀面的最大磨损量为 0.8mm。 钻头直径 d=9.3mm、则 T=35min。 确定切削速度 V、 n 查表 2-13、 2-14得： Cv =16.4、 zv =0.25、 xv =0、 yv =0.4、m=0.125、取 k v =1.0 且 d=9.3mm a P =4.65mm f=0.48mm/r 按公式计算： Vc =24.656 m/min nc=24.656 1000/3.14 9.3=844.33 r/min 根据查表 5-65 选取 Z525立式钻床的主轴转速 n=680 r/min=11.33 r/s 则 V=3.14 9.3 1.33/1000=0.33 m/s 基本时 间 钻 9.3mm 深 26mm 的通孔 : Tj =(l+l1+l2 )/ fn 式中 l=26mm、取 l 1 =5mm、 l 2 =4mm,f=0.48 mm/r、n=11.33r/s Tj =（ 26+5+4）
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