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 65、 加工余量的确定 96、 工序尺寸及其公差的确定 97、 机床

2、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 118、 确定切削用量和时间定额 121、工序I :铳底面A 122、工序H:钻底面3-11孔 143、工序田：精镇2-20孔 174、工序IV:铳36槽 209、 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 梢轨迹不会引起偏差。2、 零件的技术要求分析操纵杆支架共有4组加工表面，分

3、析如下：(1) 2- 20孔，(2)支架底面(3) 36梢(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，流动性良好，收缩 率小，因此适宜于铸造结构复杂或

4、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：2) 底面(A面)：粗精铳一次加工完成到尺寸。3) 3-11:直接在零件上钻钱完成。4) 2-20孔：先用钻头钻孔至 19,再用20链刀加工。5) 36梢：粗精铳一次完成。如表1所不加工方式：表1加工表面经支加工方式底面(A®)表5-4粗铳一次完成3

5、- 11表 5-19钻较完成2-20孔表 5-19先用钻头钻孔至19,再用20链刀加工36槽表5-4粗铳一次完成(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: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 对零件各

6、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。因为铳底面时要保证2-R2讯的圆心与底面的距离为54±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

7、产过程中，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、铳、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

8、铳，根据零件的结构特点， 选用端铳加工方式。(2)孔的加工孔的加工方式有钻、扩、链、拉、磨等。3-11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻较完成。2-20的要求较高，根据手册表 5-48,先用钻头钻孔至 19,再用20f刀加工。(3)梢的加工梢的加工方式有铳、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，故选用铳床加工。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工余量，要

9、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 wm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钻铳2-20孔。工序n粗精铳底面a工序出钻底面3-11孔。工序IV铳36梢。2）工艺路线方案二工序I粗精铳底面A

10、工序H钻底面3-11孔。工序田钻铳2-20孔。工序IV铳36梢。3）工艺路线方案三工序I粗精铳底面A工序H铳36梢。工序田钻铳2-20孔。工序IV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梢。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梢，这种方案基准统一。次方案先加工出底面，后续加工都已 底面定位

11、，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梢及2-20孔， 最后以36梢与20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钻底向3-11孔工序出钻铳2-20孔工序IV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梢，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，下面是该方案详细工序

12、说明：工序I以两个R2的卜毛坯面做为粗基准，粗精铳底面 A。选用X5应式铳床及专用夹具加工。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 Z3040I占床及专用 钻模。工序加以底面及2-11孔，一面两销定位，加工36梢。选用X63卧式铳床及专用夹具加工。工序IV以一面两销定位，钻铳2-20孔。选用X5应式铳床及专用夹 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。操纵杆支架的材料

13、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：a,此处选 为CT9%由表5-3选择加工余量为HB,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加上表面经支加工余量/mm备注底面（A®）表5-40.7粗铳一次完成3- 11表 5-190钻较完成2-20孔表 5-190先用钻头钻孔至19,再用20链刀加工36槽表5-40.7粗铳一次完成六、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工序出20020工序IV361.437.4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12.70.78±0.3912.7 ±0.3937.41士0.537.4 ±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

15、余量较大，加工材料又较硬，有必要校 验机床功率。初步选择各工序机床如下：1) 工序I 铳底面A: XK715微控铳床2) 工序H加工底面上3-11工艺孔：机床：Z304佛占床3) 工序加 钻链2-20孔：X5应式铳床4) 工序IV 加工36梢：X63E卜式铳床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，采用了铳、钻、链、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 铳底面A:采用面铳刀刀柄及立装式立铳

16、刀，刀具直径0 160。刀片材料P/K,型号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,较刀选取高速钢机用钱刀 11H93) 工序出钻链2-20孔：采用钻链的形式，先用 19高速钢钻头钻出底孔，再用2傀刀精加工。4) 工序IV加工36梢：选用铳刀，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钻底向3-11孔钻床高速钢钻头10.5高速钢钱刀11H9工序出钻铳2-20孔卧式铳床19高速钢钻20链刀工序IV铳36

17、槽卧式铳床铳刀120八、确定切削用量和时间定额1、工序I :铳底面A（1）切削用量本道工序是粗铳端面，已知加工材料为HT20Q G=200MPa ,机床为XA5032 型立式铳床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铳刀，其参数 d =8。，孔径D=27, 宽L=36,齿数z=10。根据表5-26确定铳刀角度，选择前 角Y0 =10°,后角«0 =12°,主偏角Kr =50°,螺旋角P =10° ° 已知 铳削宽 度 aw =92mm,铳削被吃刀量ap =0.7mm。1）确定每吃进给量af根据表5-13知XA5032型立式铳床的主电机功 率为7

18、.5kw,查表5-24知当工艺系统刚性中等、镶齿端铳刀加工铸铁时，其 每齿进给量af =0.20.3mm/z。由于本工序被吃刀量和铳削宽度较小，故选 择最大的每齿进给量。af =0.3mm/z2 ）选择铳刀磨钝标准和耐用时度根据表5-28 ,用高速钢镶齿端铳刀粗加工铸剑时，选择铳刀后刀面磨损极限值为2.0mni查表5-29知铳刀直径d=80mm寸，经插值的端铳刀的合力耐用度T=50mino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，高速钢铳刀铳削速度为1525m/min,则所需铳床主轴转速范围是n

19、 = 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,则实 际铳削速度为二 80 60,.，.v=m/min = 15.07m/min1000工作台每分钟进给量为vf =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=150mm/min,则实际每齿Vf进给量为zn150 =0.25mm/z10 604)校验机床功率由表5-31和表5-32知，铳削力吃和铳削功率巳计算公式如下:Fzc xF yFC F aP a f aw,qF wF d0 nuF

20、z kF(N)式中Cv =650,Xf =1.0,yFFzxF yF uFCFaP af aw z,qF wFd0 nPmFzv360 10(kW)= 0.72,uF =0.86,wF =0,qF =0.86o 所以，铳削力kFZFzv360 10XA5023铳床主电机功率为量为(2)基本时间650 0.71 0.250.72 920.86 10800.86=1891.0(N)1891.1 15.08360 10= 0.48(kW)7.5kW。故选用切削用量合适。最后的切削用aPafVf=0.7 mm=0.3mm=60mm /minv = 0.25m/s根据表5-33知，Kr <90o的

21、端铳刀对铳削的基本时间为,lw ll I2 tm 二Vf式中，lw一工件铳削部分长度，单位为 mm一切入行程长度，单位为mm22 1a Pli - 0.5（d0 - . d 0 -aw ） tan' r .l2一切出行程长度，单位mmVf 一工作台每分钟进给量，单位为 mm/min已知vf =60mm/min,lw =92mm。由表5-34查的切入切出行程长度 li +l2 =22mm。所以，基本时间为90.tm 1.5 min602、工序n ：钻底面3-11孔（1）切削用量本工序为钻3个11mm勺孔，所选用机床为Z3025摇臂钻床。根据表 5-19知选取d=11mm,l=94mm,氏

22、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P=30。1=118oV =50oPf =12。由表5-49 知，当d0 士20mm时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8mm耐用度T=45min。1）确定背吃刀量11 -0 =5.5mmaP 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d0=11mm,件材料为HT200sH寸，根据表5-50,钻头进给范围0.520.64mm/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kv(m/min)Cvd0Z

23、V v =xTmaPXV f yvx式中CV =9.4,zv =0.25,xv =0,yv = 0.4, m = 0.125,ap =5mm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5-53得：根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数kk”，.0 工件材料。b=200MPa得修正系数为kMv=1;刀具材料为高速钢，得修正系 数ktv=1.0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以kv = kTvkMvksvltvkxvKv = 1.0 1.0 1.0 1.0 0.87 1.0= 0.87CVd0ZV ,9.4 110.4v =ykv =一不而n0.87 m/min

24、 = 16.71m/minTmaPXV fyv450.125 50 0.630.51000v1000 16.71二 11二dOn=m/ min =m/ min = 483.79m/min根据Z3025机床标准主轴转速，由表 5-54选取n=315m/min,实际转速为：二 11 315,.，.v =m/min =10.85m/min10004)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 二仅。-yTkT(N *m)TvPm = (kW)30d0式中，Ct =0.206,Zt =2.0, yT =0.8 , h = kxTkVBT ,由表5-56得：与加工材料有关的修正系

25、数灰铸铁无；与刃磨形状有关的修正系数卜灯二1.0；与刀具磨钝有关的修正系数kVTB = 0.87。因此总的修正 系数为kT = kxT kVBT = 1 .00.87 = 0 .87所以钻孔时的转矩为T =CTd0zT fyTkT = 0.206 112 0.632 0.87 = 8.59(N m)切削功率为Tv30d08.59 10.8830 11= 0.28(kW)所以，加工3个空所用基本时间为由表5-14知，Z3025机床主轴的最大转矩Tm =196.2N m ,主电机功率PE=2.2kw。由于T <Tm,Pm <Pe ,故选用的切削用量可以用。最后确定的切削用量为aP =5

26、mmf = 0.63mm/ r v = 10.88m/min(2)基本时间由表5-57的钻孔的基本时间为'lw lfl1t 二fn式中,lw一共建切削部分长度，单位为 mmlf一切入量，单位mml1一超入量，单位mm, l1 =(2 4)mm:已知 lw = 14mmlf =d2mCOS r 3=lf=2cOSV 3=5.83mml1 = 3mmt tm=33、工序田：精链=3 lw lf l114 5.83 3fn=3 0.63 315 =0.35min2-20孔（注：次工序应在钻 2-19之后进行）（1）切削用量本工序为精链 腼0mm孔，机床采用最常用的CA6140E卜式车床，采用

27、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=45二前角？0=1°二刃倾角1 =-5口、刀尖圆弧 半径Z = 0.8mm链刀加工。由表5-39知，选用杆部直径为8mm勺圆形链刀。由表5-40知，链刀合理耐用度为T =60mM。1）确定背吃刀量ap由前述可知精链时双边加工余量为 1mm精链后2）确定进给量f孔直径为420mm,故单边余量为0.5mm即ap=0.5mm。对于精加工，根据表5-42,按照CA6140机床的进给量值，选取f =0.08mm/r。3）确定切削速度v 根据表5-43的计算公式确定切削速度v=WKv

28、(m/min)式中，Cv =189.8,Xv =0.15, yv =0.2,m=0.2因本例的加工条件与该公式应用条件不完全相同，故需根据表5-32对 镇削速度进行修正：根据刀具耐用度 T=60min,得修正系数为0=1.0;根据 工件材料 =200MPa ,得修正系数为kMv=1.0；根据毛坯表面状态得修正系数为ksv=0.8,刀具材料为YG60得修正系数Kv=0.8；主偏角K"45。，经插 值得修正系数k=1.0。所以189.8 v=-rr- 1.0 1.0 0.8 0.8 1.0/min =94.2m/min600.50.1二 201000v 1000 94.2 n =r /

29、min = 1499.2r / min查表5-44,根据CA6140机床上的主轴转速选择n = 1120r/min,则实际切削速度为n二 d 1120 二 20 v = =r / min = 70.37 r / min100010004）检验机床功率由表5-45,查得切削力巳和切削功率Pm计算公式如下：Fz =CFzapFzfyFzvnFzkFz(N)Pm 二式中Cfz =900,Xfz =1.0,yFz =0.75,nFzFzv60 10=03(kW)kFz = kTFzkMFzkgFzk 0Fz由表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数kTFv =1.0 ,与工件材料有关的修正系数kMFz

30、 HO ,链孔相对于外圆纵车时的修正系数kgFz =1.0 ,与主偏角 相关的修正系数k*=1.0；与前角有关的修正系数k%Fz=1.0。因此总的修正 系数为kF =1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 =1.0 V所以，切削力为Fz =900 0.51.0 0.080.75 70.370 1.0N =67.7N切削功率为67.7 70.37 - Pm ； kW = 0.08kW60 103根据表5-46知：CA6140M床主电机功率Pm=7.5kW ,因Pm < Pe ,故上述 切削用量可用，最后所确定的切削用量为ap = 0.5mm;f = 0.08mm/ rv = 70.37m/

31、 min( n = 1120r / min)(2)基本时间由表5-47得链孔的基本时间为.l li I2 I3 .tm 二 ；ifn式中，I 一切削加工长度，单位为 mmII 刀具切人长度，单位为mmap11 (23)tan r.12 _刀具切入长度，单位为 mm 12=(35)mm；13 单件小批量生产时的13t切附加长度，单位为 mmi 进给次数。,0.5,1i = 2.5mm = 3mm已知 ISmm,tan45°, LMmm , 13=° , i=1 ,f=0.08mm/r, n=1120r/min。所以，基本时间为15 3 4 0 tm =min = 0.25mi

32、n0.08 11204、工序IV:铳36糟(1)切削用量本道工序是粗铳端面，已知加工材料为HT20Q *b=200MPa ,机床为 XA5032型立式铳床，所选刀具为高速钢镶齿套式面铳刀，其参数 d =80,孔径D =27,宽L=36,齿数z=10。根据表5-26确定铳刀角度，选择前 角；0 =10°,后角a。=12°,主偏角5 =50°,螺旋角P =10°已知铳削宽度aw =92mm，铳削被吃刀量ap =0.7mmo1）确定每吃进给量af根据表5-13知XA5032型立式铳床的主电机 功率为7.5kw,查表5-24知当工艺系统刚性中等、镶齿端铳刀加工铸铁时， 其每齿进给量af =0.20.3mm/z。由于本工序被吃刀量和铳削宽度较小，故 选择最大的每齿进给量。af =0.3mm/z2）选择铳刀磨钝标准和耐用时度根据表5-28,用高速钢镶齿端铳刀粗加工铸剑时，选择铳刀后刀面磨损极限值为2.0mm）查表5-29知铳刀直径d=80mnM,经插值的端铳刀的合力耐用度 T=50mino刀具耐磨用度 是指刃磨后的