杠杆零件加工工艺规程设计

1、引言机械零件加工方案制作工作，就是根据客户要求为客户制定加工方案及设备选型工 作。此设计是我根据杠杆零件图纸和生产纲量(每年产4000件。按一年230天，每天总工作时间为8小时)，进行工艺参数设计，夹具设计的方案。工艺在设计中起到至关 重要的地位，因为工艺规程是指导生产的主要技术文件、工艺规程是生产准备工作的主 要依据、工艺规程是新建机械制造厂(车间)的基本技术文件。为了提高劳动生产率， 保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。所以工艺及夹 具是此次设计中的重点。同时根据设计要求，我多次到企业现场参观调研，调研中企业 工程师多用经验法选定加工工艺，夹具工艺参数，但在此次

2、设计中我查找了大量的设计 资料，多用的是计算法和查表法，并与实践数据进行对照。此设计，可以锻炼和培养我 理论联系实际的能力，尽快的适应社会工作。(1)工艺特点和工艺内容在查看加工零件后，我根据加工工艺学观点对工艺流程进行新的规划设计，这里包 括对原工艺生产流程的变革、探索实现新工艺方法的可行性、探索实现现代生产管理和 物流管理可行性、探索使用先进刀具工装大幅度提高生产效率，目的是希望在生产中更 好的发挥设备潜能，更大的节约生产力，提高生产效率，从而设计出最佳工艺制造流程。在安排工艺流程中我充分考虑以下列因素并加以解决：(1) 选择了最短的加工工艺流程；(2) 在加工工艺中我从经济观点考虑， 在

3、经济批量基础上使用比较先进的工艺手段；(3) 尽量的发挥了机床的各种工艺特点，追求最大限度地发挥机床的综合加工能力 特长，在生产流程中配置最少的机床数量、最少的工艺装备和夹具；(4) 考虑生产线的各种设备能力的平衡和生产线的配置。在保证产品质量的同时， 采取了单序多台的工艺方法，同时根据工序转接，各设备之间的生产能力的平 衡，满足生产节拍的综合要求，所以安排每台设备上的工序数量、加工工序顺 序等应发挥各台机床的特长、满足精度要求，还进一步应考虑到各台机床上工 件转序时工艺基准的合理使用。由于在加工过程中的热变形、内应力引起的工 件变形、工夹具夹紧变形、热处理要求时效等工艺因素和操作者操作因素等

4、， 很难一次装卡完成全部加工；（5）在工件工艺流程的安排中，妥善的安排各台机床和生产线的手工调整和检测等 工作，即人工干预的影响。客观的考虑了适当采用手工调整来补充企业要达到 完全自动化的能力，对设备水平进行确切的定位；（2）夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用、地位结构特点和组成夹具的元件可以划分为以下几类：（1）定位元件及定位装置；（2）夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构）；（3）夹具体；（4）对刀,引导元件及装置（包括刀具导向元件，对刀装置及靠模装置等）；（5）动力装置；（6）分度、对定装置；（7）其它的元件及装置（包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的 紧固螺钉,

5、销钉，键和各种手柄等。每个夹具不一定都具备所有的各类元件，如手动夹具就没有动力装置，一般的车床 夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需 要设有其它装置及机构，例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计 主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计其余1-1A向旋转图R15丄一r _vT/ r1杠杆零件加工工艺规程设计1.1零件图纸零件图纸是工艺设计、生产加工的重要依据，此次任务零* -一253612.7+0.023BR3620-8用?12.

6、7钢球检查4012.5 -1. 铸造圆角R3-52. 表面应无夹渣，气孔等铸造缺陷?525臣尹6. 315B-B技术要求图1-1杠杆零件图纸1.2零件的分析根据客户给出的杠杆零件图纸，并和客户交流沟通后得知其主要的作用是用来支 承、固定的。要求零件的配合要符合要求。零件外形复杂不规则，同时要求加工精度高， 不能采用成型夹具装夹。1.3零件的工艺分析零件的材料为灰铸铁，牌号为 HT2O0灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑 性较差、脆性高。现分析杠杆零件需要加工表面以及加工表面的位置要求如下：（1）主要加工面1）小头钻25o0023以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔；2）钻12.700.1

7、锥孔及铣12.700.1锥孔平台；3）钻2M6螺纹孔；4）铣杠杆底面及2 M6螺纹孔端面。（2）主要基准面1）以45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括：25。0.023的孔、杠杆下表面2）以2500023的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：14阶梯孔、M8螺纹孔、12.700.1锥孔及12.700.1锥孔 平台、2 M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是 M8螺纹孔和12.700.1锥孔平台。杠杆的25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：在夹具中用于加工 25孔的是立式钻床。工件以 25孔下表面及45孔外圆面为 定位基准，在定位块和 V型块上实现完全定位。加工 25时，由于

8、孔表面粗糙度为Ra6.3u m。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。在夹具中用于加工杠杆的小平面和加工 12.7是立式铣床。工件以门25。0.023孔及端 面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面：包括 粗、精铣宽度为30mm的下平台、钻 12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、孔 表面粗糙度都为Ra6.3um。其中主要的加工表面是孔 12.7,要用 12.7钢球检查。在夹具中用于加工与 25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。工件以G25oO.O23孔 及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支承板和支承 钉上实现完全定位。加工M8螺

9、纹底孔时，先用7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。1.4杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的措施1.4.1. 确定毛坯的制造形式零件的年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表 面质量的要求高，故设计者确定零件的材质为灰口铸铁。灰口铸铁铸造质量稳定的，适 合大批生产的金属模铸造，减少了加工过程的金属去除量，而且还可以提高生产率。1.4.2. 基准面的选择基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为 精基准和粗基准。在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基

10、准，这种 基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考 虑，先行工序要为后续工序创造条件。(1) 粗基准的选择对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面即加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，利用45圆为粗基准。(2) 精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25的孔作为精基准。1.4.3. 确定工艺路线根据基准面的选择和零件的工艺分析情况现制定两工艺方案如下：(1) 工艺路线方案一，如表1-1表1-1工艺路线方案一工序号工序内容工序1粗精铣25孔下表面工

11、序2钻、扩、铰孔使尺寸到达250.023 mm工序3粗精铣宽度为30mm勺下平台工序4钻12.7的锥孔工序5加工M8螺纹孔，锪钻 14阶梯孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6工序8检杳工艺路线方案二，如表1-2表1-2工艺路线方案一工序号工序内容工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达250O.O23mm工序3粗精铣宽度为30mm勺下平台工序4钻12.7的锥孔工序5粗精铣2-M6上端面工序6钻2-5孔，加工螺纹孔2-M6工序7加工M8螺纹孔，锪钻 14阶梯孔工序8检杳工艺路线的比较与分析如下：第二条工艺路线不同于第一条是将 “工序5钻14孔，再加

12、工螺纹孔M8 ”变为“工 序7粗精铣M6上端面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产 效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。以25mm的孔外轮廓为精基准，先铣下端面再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的 尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面， 再“钻14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决 定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以 第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 1-3

13、所示。表1-3工艺过程工序号工序内容工序1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2选用立式升降台铣床X52K加工序2工孔25。钻孔 25的毛坯到 22mm扩孔22mnl到24.7mm铰孔24.7mm到250eO23mm保证粗糙度是Ra1.6米用立式钻床Z535。采用专用夹具。工序3粗精铣宽度为30mm勺下平台，仍然米用立式铣床 X52K用组合夹具。工序4钻12.7的锥孔，米用立式钻床Z535,为保证加工的孔的位置度，用夹具/、工序5加工螺纹孔M8锪钻14阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10。工序6粗精铣M6上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成 36。的台肩。 用卧式铣床X52K使用组

14、合夹具。工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式钻床Z535,为保证加工的孔的位 置度，采用专用夹具工序8检杳2杠杆零件加工工艺参数设计2.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是HT200。毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用 金属模铸造，毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余 量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：（具体见零件图）故台阶已被

15、铸出，根据参考文献14的 铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工，半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。1）加工25的端面。根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm,粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上、下端面的加工余量都是2mm。2） 对25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求Ra1.6um。可采用两次切削方 法，即一次粗加工（切除1.9mm）, 一次精加工（切除0.1mm）就可达到要求。3）加工宽度为30mm的下平台。用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有 粗糙度的要求Ra3.2um,而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣

16、削的深度是2.5mm。4）钻锥孔12.7时。要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见， 仍然采用12的钻头，切削深度是2.5mm。5） 钻14阶梯孔。由于粗糙度要求 Ra3.2um,因此考虑加工余量2mm。可一次粗 加工1.85mm, 次精加工0.15就可达到要求。6）加工M8底孔。根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工 余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。7）加工2-M6螺纹。，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加 工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。8）加工2-M6端面。粗加工2mm到金属模铸造的质量和表

17、面粗糙度要求，精加工 1mm,可达到要求。2.2确定切削用量2.2.1粗、精铣：:25孔下平面（1）粗铣叮25孔下平面加工条件工件材料： HT200，铸造。 机 床：X52K立式铣床。刀 具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15 , D = 100mm ,齿数Z =8，此为粗齿铣刀。（查参考文献7表3034）因其单边余量 Z :Z=1.9mm所以铣削深度ap : ap = 1.9mm每齿进给量af : af =0.12mm/Z （根据参考文献3表2.4-75，取）铣 削速度V : V =1.33m/s。（参照参考文献7表3034,取）机床主轴转速n计算公式：(2-1)1000V二

18、d式中：V铣削速度单位mm/mir；d刀具直径单位mm根据式(2-1)机床主轴转速n计算如下：1000V1000 1.33 60“ .n254r/minnd3.14000按照参考文献3表3.1-74 :取 n = 300r /min根据以上公式实际铣削速度v计算如下:1.57m/ s兀 dn 3.14江100汉300v =1000 1000 60机床进给量Vf :Vf =afZn=0.12 8 300/ 60 ： 4.8mm/s工作台每分进给量fm :fm =Vf = 4.8mm/s = 288mm/mina ；:根据参考文献7表2.4-81, = 40mm（2）精铣叮Q5孔下平面加工条件工件

19、材料：HT200，铸造。机 床：X52K立式铣床。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：YT15，D=100mm，此为细12齿铣刀。（参考文献7表30 31）精铣单边余量Z:Z=0.1mm铣削深度ap: ap = 0.1mm每齿进给量 af : a0.08mm/Z （根据参考文献7表3031,取） 铣削速度V : V =0.32m/s （参照参考文献7表30 31,取） 根据式（2-1）机床主轴转速n计算如下：1000V1000 0.32 60一，.n61r/minnd3.14x100按照参考文献7表3.1-31：取 n二 7$/m in实际铣削速度v计算如下：二 dn 3.14 100 75

20、v0.4m/ s1000 1000 60机床进给量Vf :Vf =afZn =0.15 12 75/ 60 = 2.25mm/s工作台每分进给量fm :fm =Vf = 2.25mm/s = 135mm/min2.2.2加工孔25到要求尺寸工件材料为HT20O铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm,公差为H7,表面粗糙度Ra63 加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：1）钻孔一一22mn标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；2）扩孔一一24.7mm标准高速钢扩孔钻；3） 铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量f根据参考文献7

21、表28-10可查出f表二0.470.57mm/r，由于孔深度比l /d。=30/22 =1.36，klf -0.9，故：f表 =（0. 47 0. 57） 0. 9 0. 42mm0. 51查Z535立式钻床说明书：取 f = 0. 4 3n m /r。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量f1.75mm/r。由于机床进给机构允许的轴向力Fmax =15690N （由机床Z535说明书查出），根据表28-9,允许的进给量f1.8mm/r。由于所选进给量f远小于f及f，故所选f可用。2）确定切削速度v、轴向力F、转矩T及切削功率Pm根据参考文献7表28-15，由插入法得：v表 = 17

22、m/min， F表二 4732NT表二 51.69N M，Pm表 =1.25kW由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正 由参考文献7表 28-3，kM 0.88，0 =0.75，故:v表=17m/min 0.88 0.75 = 11.22（m/min）根据式（2-1）机床主轴转速n计算如下：1000v表 : do1000 11.22mm/min二 22mm=162r / min查Z535机床说明书：取 n = 195r / min。实际切削速度为计算如下：兀d0n n x22mm275=0.22min根据参考文献 表2.5-41可查得钻削的辅助时间tf2 =1.77(

23、4) 铰孔工时切入3mm切出1mm进给量f = 1.6mm/r ,机床主轴转速n = 100r /mint3= (30+3+1) /1.6 X100=0.21min根据参考文献 表2.5-41可查得钻削的辅助时间tf3 =1.77(5) 总工时t= t1+t2+tg + tf1 +tf2+tf3=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min233粗精铣宽度为30mm勺下平台(1) 加工条件工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为 30mm的下平台，精铣宽度为 30mm的下平台达到Ra3.2um。机床：X52K立式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀(2) 粗

24、铣宽度为30mm的下平台切削工时根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s,切削深度1.9mm，走 刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：t1 =249/(37.5x 3)=2.21min。根据参考文献表2.5-45可查得铣削的辅助时间tf1 =0.41(3) 精铣宽度为30mm的下平台切削工时根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s,切削深度0.1mm，走 刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：t2 =249/(37.5 x 3)=2.21min根据参考文献 表2.5-45可查得铣削的辅助时间tf2 =

25、0.41(4) 粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时t= t1 + t2+ tf1 +tf2=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24mi n2.3.4钻锥孔12.7(1) 加工条件工件材料：HT200,金属模铸造加工要求：粗糙度要求Ra6.3机床：Z535立式钻床 刀具：高速钢钻头 12，(2) 12扩孔12.7的内表面切削工时根据参考文献9进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s,切削深度是1.5mm， 机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。切削工时:ti=2X 36/(0.64 X 195)=0.58 min。根据参考文献 表2.5-41可查得钻削的辅助

26、时间tf1 =1.77(3) 12.7扩孔12.7的内表面根据参考文献9进给量f=0.64mm亿切削速度0.204m/s,切削深度是0.5mm, 机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。切削工时：t2 =2X 36/(0.64 X 195)=0.58 mi n。根据参考文献 表2.5-41可查得钻削的辅助时间tf2 =1.77(4) 总的基本工时t=t|+t2+ tf1 +tf2 =4.7mi n。2.3.5钻M8底孔及锪钻14阶梯孔(1) 加工条件工件材料：HT200，金属模铸造，机 床：Z535立式钻床刀 具：高速钢钻头7, M8丝锥，14小直径端面锪钻(2) 钻M8底孔的工时tjl h2fn12.5 4.10.25 900:0.07 min被切削层长度1:l = 12.5mm刀具切入长度h:hctgkr (1 2)=上 ctg120 24.1mm2 2刀具切出长度12 :1 2 = 0走刀次数为：1机动时间tj :根据参考文献 表2.5-41可查得钻削的辅助时间tf1 =1.77(3)攻M8螺纹的