操纵杆支架的工艺流程设计.

1、机械加工工艺流程设计题目“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程学生姓名：学号:学生姓名：学号:学生姓名：学号:学生姓名：学号:学生姓名：学号:学生姓名：学号:专业：机械 设计制造及其自动化 指导老师：宋渊明完成日期：2012年12月20日机械加工工艺流程设计一一“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程目录一、零件的工艺分析 21零件的结构工艺性分析 22、零件的技术要求分析 2二、毛坯的选择 31 毛坯材料和种类的选择 32、毛坯的形状与尺寸的确定 3三、定位基准的选择 41精基准的选择 42、粗基准的选择 4四、工艺路线的拟订 51 加工方法的选择 52、加工阶段的划分一一工艺路线 6五、加工余量

2、的确定 9六、工序尺寸及其公差的确定 9七、机床及工艺装备的选择 101机床的选择 102、夹具的选择 103、刀具的选择 11八、确定切削用量和时间定额 121工序I:铣底面A 122、工序U:钻底面3-11孔 143、工序川：精镗2-20孔 174、工序 W:铣 36槽 20九、操纵杆支架零件图 23附录：工艺规程文件，、零件的工艺分析1、零件的结构工艺性分析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。2、零件的技

3、术要求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，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。二、毛坯的选择1、 毛坯材料和种类的选择毛坯选择的正确与否，不仅影响产品质量，而且对制造成本也有很大 的影响，因此加工零件之前应首先选用正确合适的毛坯。灰铸铁材料有石墨的存在，灰铸铁的力学性能和消震性能很好；另外， 由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良

4、好，收缩 率小,因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件.另外,由于石墨使切削加工时 易于形成断屑，所以灰口铸铁的工艺性能很好。所以，操纵杆支架毛坯材 料选用灰铸铁，查表选择牌号HT20Q由于灰铸铁不能选用锻造的方式得到，根据操纵杆支架的形状复杂， 故毛坯类型应选用铸造方式得到。2、 毛坯的形状与尺寸的确定（1）加工方式的确定根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工方式如下：1）底面（A面）：粗精铣一次加工完成到尺寸。2）3-11:直接在零件上钻铰完成。3）2-20孔:先用钻头钻孔至 19，再用20镗刀加工。4）36槽：粗精铣一次完成。如表1所示加工方式：表1加工表面4卄 参考加工方式底面（A

5、面）表5-4粗诜次完成3- 11表 5-19钻铰完成2- 20孔表 5-19先用钻头钻孔至19,再用20镗刀加工36槽表5-4粗诜次完成（2）毛坯基本尺寸的确定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如表2所示毛坯尺寸:表2零件尺寸/mm加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm120.70.7812.7 0.39110011200020361.4137.4 0.5(3)毛坯一一零件综合图的绘制如图1所示毛坯一一零件综合图：图1三、定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分 重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且 对零

6、件各表面的加工顺序也有很大的影响，另外，粗精基准的用途不同， 在选择时所考虑的侧重点也不同。1、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、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较高的不加工表面 做粗基准。因为铣底面时要保证2-R20孔的圆心与底面的距离为54 士 0.5, 所以以2-R20外圆表面为粗基准。四、工艺路线的拟订零件机械加工的工艺路线是指零件生产

7、过程中，由毛坯到成品所经过 的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外， 还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的 划分和工序先后顺序的安排等问题。1、 加工方法的选择加工方法选择的原则是保证加工质量和生产率与经济性，根据表面的 尺寸精度和Ra值进行选择。同时考虑工件材料的性质、工件的形状和尺寸、 生产类型、现有生产设备与技术条件和特殊要求。(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，

8、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。 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。(3) 槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，要求的精度并不高，再考虑到经济性的要求，故选用铣床加工。2、 加工阶段的划分一一工艺路线为保证加工质量和合理地使用资源，对零件上精度要求较高的表面， 应划分加工阶段来加工，即先安排所有表面的粗加工，再安排半精加工和 精加工，必要时安排光整加工。(1) 粗加工阶段 主要任务是尽快切去各表面上的大部分加

9、工余量，要求生产率高，可用大功率、刚度好的机床和较大的切削用量进行加工。(2) 半精加工阶段 在粗加工的基础上，可完成一些次要表面的终加工，同时为主要表面的精加工准备好基准。(3) 精加工阶段 保证达到零件的图纸要求，此阶段的主要目标是保 证加工质量。(4) 光整加工阶段 对于质量要求很高(IT6级以上，表面粗糙度Ra0.2 卩m以下)的表面，还应增加光整加工阶段，以进一步提高尺寸精度和 减小表面粗糙独。根据以上要求，并结合操纵杆支架零件实际形状和要求，制定出三条工艺路线：1）工艺路线方案一工序I钻铣2-20孔。工序H粗精铣底面 A。工序皿钻底面3-11孔工序W铣36槽。工艺路线方案二工序I粗

10、精铣底面 A。工序H钻底面3-11孔工序皿钻铣2-20孔。工序W铣36槽。工艺路线方案三工序I粗精铣底面 A。工序H铣36槽。工序皿钻铣2-20孔。工序W钻底面3-11孔上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其为基准，加工出底面，而后以底 面为基准，加工底面3-11孔及36槽。此方案先以毛坯底面为粗基准，加 工出2-20孔，再以2-20孔为基准加工底面，而后又以底面为基准，加 工另外两组尺寸，由于中间变换了定位基准，不利于基准统一原则。方案二是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-11孔，2-20孔及36槽，这种方案基准统一。次方案先加工出底面，后续加工都已 底面定

11、位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出 36槽及2-20孔, 最后以36槽与20故定位基准加工3-11孔。方案三也存在与方案一同样 的弊端。因此，我们选用方案二做为最终操纵杆支架的加工路线：如表3所示最优加工工艺路线：表3工序加工方式工序I粗精铳底面A工序n钻底面3-11孔工序川钻铳2-20孔工序W铳36槽本方案是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面，3-11孔，及2-20孔, 36槽，这种方案基准统一。先加工出底面，后续加工都已底 面定位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。因此，我们选用本 方案做为操纵杆支架的加工路线，下面是该方案

12、详细工序说明：工序I以两个R2C外卜毛坯面做为粗基准，粗精铣底面 A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序H 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上 3-11孔， 其中2个孔做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工。选用 Z304C钻床及专用 钻模。工序皿 以底面及2-11孔，一面两销定位，加工36槽。选用X63卧式铣床及专用夹具加工工序W以一面两销定位，钻铣2-20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工五、加工余量的确定加工余量是指某一表面加工过程中应切除的金属层厚度。同一加工表 面相邻两工序尺寸之差称为工序余量。而同一表面各工序余量之和称为总 余量，也就是某一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。操纵

13、杆支架的材料为HT20Q抗拉强度=200Mpa，采用砂型机器造 型。铸钢件采用砂型机器造型时，铸件的尺寸公差为 CT8-CT1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 寸由表查得各个加工表面余量如表4所示各个加工表面加工余量表4加工表面4卄 参考加工余量/mm备注底面（A面）表5-40.7粗诜次兀成3- 11表 5-190钻铰完成2- 20孔表 5-190先用钻头钻孔至19,再用20镗刀加工36槽表5-40.7粗诜次完成六、工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是加工过程中每个工序应保证的加工尺寸，其公差即工序尺 寸公差，加工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加

14、上查取得相应加工余量 即可。如表5所示工序尺寸：表5工序零件尺寸/mm加工余量/mm毛坯尺寸/mm工序I120.712.7工序n11011工序川20020工序W361.437.4由表5,选用CT7级查的各铸件加工尺寸公差。如表6所示各铸件加工尺寸公差：表6毛坯尺寸/mm公差/mm标注结果12.70.780.3912.7 0.3937.410.537.4 0.5七、机床及工艺装备的选择1、机床的选择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 决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校 验机

15、床功率。初步选择各工序机床如下：1) 工序I 铣底面A: XK7150控铣床2) 工序H加工底面上3-11工艺孔：机床：Z3040钻床3) 工序皿钻镗2-20孔：X53立式铣床4) 工序W 加工36槽：X63卧式铣床2、夹具的选择对于成批生产的零件，大多采用专用机床家具。在保证加工质量、操 作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本机械加工工艺规 程中所有工序均采用了专用机床家具，需专门设计、制造。3、刀具的选择在操纵杆的加工中，采用了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：1) 工序I 铣底面A:采用面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径 160。刀片材料P/K，型号

16、LZ1282,适用加工材料为铸铁等。2) 工序H 加工底面上3-11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀 11H93) 工序皿钻镗2-20孔：采用钻镗的形式，先用 19高速钢钻头钻出底孔，再用20镗刀精加工。4) 工序W加工36槽：选用铣刀，直径 120,刀片767,加工铸铁件。如表7所示各工序机床和刀具的选择：表7工序加工方式机床选择刀具选择工序I粗精铳底面A立式铳床LZ1282 立铳刀 160工序n钻底面3-11孔钻床高速钢钻头10.5高速钢铰刀11H9工序川钻铳2-20孔卧式铳床19高速钢钻20镗刀工序W铳36槽卧式铳床铳刀120八、确定切削用量和时间定额1、

17、工序I:铣底面A（1）切削用量本道工序是粗铣端面，已知加工材料为HT200, bOOMPa，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 d =80,孔径D =27,宽L =36,齿数z=10。根据表5-26确定铣刀角度，选择前 角？0 =10，后角g0 =12，主偏角 =50,螺旋角P =10 已知铣削宽度 aw =92mm，铣削被吃刀量aP 7mm 1）确定每吃进给量af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af =0.20.3mm/z。由于本工序被吃刀量和铣削宽度较

18、小，故选 择最大的每齿进给量。af = 0.3mm/ z2 ）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=50mh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切削时间。3 ）确定切削速度和工作台每分钟进给量 Vf 查表5-30知，高速钢铣 刀铣削速度为1525m/min，则所需铣床主轴转速范围是n = 1000V = 38.2 63.7r/min 二 d根据XA5032机床的标准主轴转速，由表 5-13选取n=60r/min

19、,则实际铣削速度为兀泊8060vm/min = 15.07m/min1000工作台每分钟进给量为Vf 二 fn=afzn = 0.3 10 60mm/min = 180mm/min根据表5-13中工作台标准纵向进给量，选取Vf 50mm/min，则实际每齿进给量为aff =150=0.25mm/zzn 10x604）校验机床功率由表5-31和表5-32知，铣削力Fz和铣削功率Pm计算公式如下:Fz小xFC f ap a fyF uFaw z.qF wFd 0 nkFZ(N)FzV360 10(kW)式中 Cv =650,Xf - 1.0, yf= 0.72,uF - 0.86, wF =0,q

20、F =0.86所以，铣削力FzxF yF uFC f ap a fawz.qF wFd0 nFz10 720 86650 0.70.25 .92 .1080= 1891.0(N)Pm- 1891.1 1508 =0.48(kW)60060 汇 10XA5023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ap 二 0.7mmaf = 0.3mmVf = 60mm /m inv = 0.25m/s(2)基本时间根据表5-33知，-的端铣刀对铣削的基本时间为+lw+12tm 二Vf式中，lw 工件铣削部分长度，单位为 mm11 切入行程长度，单位为mmli =0.5(d -d0

21、- aw )tan Kr .12 切出行程长度，单位mmVf 工作台每分钟进给量，单位为 mm/min已知Vf侦亦/伽儿Fmm。由表5-34查的切入切出行程长度l1 T2 =22mm。所以，基本时间为90.tm1.5 min602、工序H :钻底面3-11孔(1)切削用量本工序为钻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：=32 =118 ： f = 12。由表5-49 知，当d0上20mm时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm耐用度T=45min。1）确定背吃刀

22、量3= 5.5mm”ap 2，故可取 ap=5mm2）确定进给量f按照加工要求决定进给量。钻头直径 d。1mm，件材料为HT200SH寸，根据表5-50，钻头进给范围0-52 0-64mm/r.根据表5-51，选取f =0.62mm/r。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CVd0ZVV=Tma Xv fyv kv(m/min) i a p t式中，xCV =9.4,zv = 0.25,xv = 0, yv = 0.4, m = 0.125, ap5mmo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5-5

23、3得：根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数kkTv =1.0;工件材料。b=200MPa得修正系数为kMv;刀具材料为高速钢，得修正系 数也.;钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以人=kTvkMvksvKkxVk厂 10汉 1.0汉 10汉 10 0.87汉 1.0= 0.87C d Zv9 4 疋 114vX0 kv0125005 0.87m/min =16.71m/minTmaPXV f yv450.125 50 0.630.51000vd0m/ min1000 16.71兀汉11m/ mi n = 483.79m/min根据Z3025机床标准主轴转速，由表 5-54选取n=315m/

24、min,实际转速为：二 11 315vm/ min =10.85m/m in10004）校验机床功率 由表5-55，查的转矩T和切削功率Pm计算公式如下:T =CTd0zTf yTkT（N *m）TvPm(kW)30d0式中Ct =0.206,Zt =2.0, yT = 0.8 心=kxTkvBT,由表5-56得：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kxT =1.0 ;与刀具磨钝有关的修正系数kVT 0.87。因此总的修正系数为k T = k xT k VBT = 1.00.87 二 0.87所以钻孔时的转矩为T =CTd0zT f yTkT =0.206 112 0.6

25、32 0.87 = 8.59(N m)切削功率为Tv59 10.88 “28(kW)30d030 11由表5-14知，Z3025机床主轴的最大转矩Tm 96.2N m，主电机功率Pe =22kw。由于T PPm Pe，故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为ap =5mmf = 0.63mm/ rv = 10.88m/min(2)基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为fn式中,lw 共建切削部分长度，单位为 mmlf 切入量，单位d mlf COS， r 3 mm 211 超入量，单位 mm, 11 =（2 4）mm:已知 lw = 14mm,If.COS.r 3 Ifdcos竺 32=2

26、2=5.83mm所以，加工3个空所用基本时间为1 t tm=3|w f |114 5.83 3=3 -fn =3 O.63 315 =0.35min3、工序山：精镗2-20孔（注：次工序应在钻 2-19之后进行）（1）切削用量本工序为精镗20mm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r =45、前角0=1、刃倾角-5、刀尖圆弧 半径n=，8mm镗刀加工。由表5-39知，选用杆部直径为8mm的圆形镗刀。 由表5-4知，镗刀合理耐用度为T =60min。1） 确定背吃刀量ap由前述可知精镗时双边加工余量为1mm精镗后 孔直径为巾20mm，故单边余量为0.5mm即ap=0.5