操纵杆支架机械加工工艺规程制订

目录

第一节序言.............................................2

第二节零件分析.........................................2

2.1零件的功用分析...................................2

2.2零件的工艺分析...................................2

第三节机械加工工艺规程制定............................3

3.1确定生产类型.....................................3

3.2确定毛坯制造形式.................................3

3.3选择定位基准.....................................3

3.4选择加工方法.....................................3

3.5制定工艺路线.....................................4

3.6确定加工余量及毛坯尺寸...........................5

3.7工序设计.........................................6

3.8确定切削用量和基本时间...........................7

结论...................................................12

致谢...................................................13

参考文献13

第一节序言

机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的《机械制造技术基础》、《互

换性与技术测量基础》等知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训

练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺

学课程设计，我们应该得到下述各方面锻炼：

1、能熟练的运用矶械制造工艺学的基本理论知识，正确地解决一个零件在

加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决

问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过

亲手设计夹具(或量具)的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资

料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。

第二节零件分析

2.1零件的功用分析

本次课程设计的零件是汽车换挡部分的操纵阡支架，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3-①11孔用螺栓固定在底库上，操

纵杆用①20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。

2.2零件的工艺分析

从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、内孔、槽等。

从而操纵杆支架共有4组加工表面：

(1)2-(D20孔

(2)支架底面

(3)36槽

(4)3-①H孔

此零件外形较小，图中除2-①20孔，表面粗超度为Ra3.2um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。

第三节机械加工工艺规程制定

3.1确定生产类型

操纵杆支架材料为灰铸铁，牌号HT250,零件年产量为10000件，己达大批生

产的水平。

3.2确定毛坯制造形式

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坏。

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。而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用精铸件，这从提

高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。

3.3选择定位基准

定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理

的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化

工艺装备结构与种类、提高生产率。

(1)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

为钛底面时耍保证54_L0.5,所以以2-R20外圆表面为粗基准。

(2)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-中11孔。

3.4选择加工方法

(1)平面的加工

平面的加工方法很多，有车、包IJ、铳、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗

糙度要求Ra25um,精度要求较低，故选择端铳加工方式。

(2)孔的加工

孔的加工方式有钻、扩、镇、拉、磨等。对于本支架，3-①11的孔为工艺孔,

所以选用钻床加工的方式。2-①11的孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式

铳床钻铳加工。

(3)槽的加工

槽的加工方式有铳、磨、电火花等。对于本式架，考虑到经济性的要求，选

用铳床加工。36槽的表面粗糙度要求Ral2.5um,公差等级为12级，精度要求较低,

故选择粗铳加工方式即可。

3.5制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等

技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑

采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，

还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1)工艺路线方案一

I钻铳2-①20孔。

II粗精铳底面A。

111钻底面3-①」孔。

N铳36槽。

V检查

(2)工艺路线方案二

I粗精铳底面A。

II钻底面3-①孔。

III钻铳2-①20孔。

N铳36槽。

V检查

(3)工艺路线方案三

I粗精铳底面A。

II铳36槽。

III钻铳2-中20孔。

IV钻底面3-①孔。

V检查

上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-①20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-中11孔及36槽。方案二是先加工出

底面，再以底面为基准，加工出底面3-611孔，2-620孔及36槽，这种方案基准

统一。方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出36槽及2-①20孔，最后

以36槽与①20做定位基准加工3-①11孔。三种方案相比较，可以看出，方案一中,

先以毛环底面为粗基准，加工出2-①20孔，再以2-中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，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。而方案三也存在与方案一同样的弊端。因此，我们选用

方案二做为操纵杆支架的加工路线：

I以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铳底面A。

II以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-611孔，其中2个孔

做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工。

III以一面两销定位，钻铳2-中20孔。

IV以底面及2-①11孔，一面两销定位，加工36槽。

V终检。

3.6确定加工余量及毛坯尺寸

（一）确定加工余量

“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW,生产类型为成批生

产，采用精铸件毛坯。根据查表知，灰铸铁采用砂型铸造机器造型时，灰铸铁尺

寸公差为CT8—CT12级，此处选为CT9级。又根据查表选择加工余量为G级，根据

机械加工后铸件的最大轮廓尺寸查表知各加工表面加工余量如下表所示：

加工表面加工余里/mm备注

底面2.2粗铳一次完成

36的槽2.2粗铳一次完成

3-中11无钻、较完成

2-①20孔无钻、扩、较、精较完成

（二）确定毛坯基本尺寸

加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应加工余量即可,所得毛

坯尺寸如下表所示：

零件尺寸/mm单边加工余量/mm毛坯尺寸/mm

122.214.2

362.231.6

中1100

①2000

（三）确定毛坯尺寸公差

各铸件加工尺寸公差如下表所示:

毛坯尺寸/mm公差/mm按“对称”标注结果/mm

14.21.6±0.814.2±0.8

1.8±0.931.6±0.9

（四）绘制毛坯简图

根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘制毛坏简图，如下图所示:

31,0%

3.7工序设计

（一）选择加工设备：

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，有必要校验机床功率。初步

选择各工序机床如下：

工序05铳底面：数控铳床

工序101520加工底面3一中11工艺孔：摇臂钻床

工序2530354。加工2-620孔：台式钻床

工序45加工36槽：立式铳床

（二）选择夹具：

对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、

满足高效的前提下，也可部分采用通用夹具。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。

（三）选择刀具：

在操纵杆的加工中，采用了铳、钻、扩、较、等多种加工方式，与之相对应,

初选刀具的情况如下：

工序05铳底面：采用面铳刀来进行加工，铳削深度为ap=2.2mni,铳削宽度

约为12mm,通过查表得：选用高速钢镶齿套式面铳刀，满足要求的铳刀直径

d=80mnb孔径D=27mm,宽L=36mm,齿数Z=1O。

工序101520加工底面3-011工艺孔：采用锥柄麻花钻头完成加工工序,

工序10采用d=10.5的高速钢锥柄麻花钻钻孔，工序15采用d=10.8的锥柄扩孔

钻扩孔，工序20采用d=ll的较刀较孔。

工序25303540加工2-中20孔：工序20采用直柄麻花钻完成加工工序，

工序25采用d=19的高速钢直柄麻花钻钻孔,工序30采用d=19.5的锥柄扩孔钻，

工序35采用d=19.75的校刀较孔，工序40采用d=20的较刀精较孔。

（四）选择量具：

选择量具的原则是根据被测量对象的要求，在满足测量精度的前提下，尽量

选用操作方便、测量效率高的量具。本零件属于成批生产，一般均采用通用量具,

可以用游标卡尺。同时在条件允许的情况下，也可以设计专用量规，以量规的通

端和止端测量零件加工的极限偏差，这可以显著的提高测量效率。

3.8确定切削用量和基本时间

（一）工序30（扩2—020咖的通孔）切削用量及基本时间的确定

本工序是扩2一中20廊孔，已知工件材料：HT200,硬度200M己，铸件。所

用机床为Z3O25摇臂钻床。根据表5-19知选取d=19.5mm,L=238高速钢锥柄麻花钻作为刀

具。根据表5-48选择的麻花钻参数夕=30。,2。=118。,"=50。,勺=12。。由表5-49知，

当W20〃7〃Z时，选择钻头后刀面磨损极限值为0.8〃〃〃,耐用度T=45min。

1.切削用量

（1）确定背吃刀量可，

d_//195-19

a=-.......=—:-----=0.25/M/M,故可取*=0.25mm。

22「

（2）确定进给量/

按照加工要求决定进给量。钻头直径工件材料为

铸钢且6,=200M网时，根据表5-50,进给量/取值范围为0.70~0.86mm/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。根据Z3025机床标准进给量，

查表5-51,选取7=0.8切"7〃。

(3)确定切削速度V根据表5-52的计G算“公式确定切削速度

v=kv(tn/min)

T碟产

式中，q=12.9,Z.=0.25,“0.1,%=0.4,叫=0.125。因本例的加工条件与该公式应用

条件不完全相同，故需对切削速度进行修正，由表5-53得：根据刀具耐用度丁=45min,

得修正系数攵7V=1.0；工件材料o■尸200MPa,得修正系数为攵如=1.0；刀具材料为高

速钢，得修正系数院=1.0；钻头为标准刃磨形状，得修正系数0.87。所以

kv=kTvkMvkn,kxv=1.Ox1.0x1.0x0.87=0.87

12.9x19.5°25

v=7?????/min=14.22nmi/min

451125XO.25O,XO.8°-25

1000x14.22

n=--“-m--i-n--=-2-3-2-.24z/min

万xl9.5

根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取〃=250r/min,实际切削速度速为

4x19.5x25()

/“/min=15.3tn/min

1000

(4)校验机床功率由表5-55,查得转矩7和切削功率E,计算公式如下:

r=G《"v4(M〃7)

P„,=3-(AW)

30〃

式中，CT=0.206,zT=2.0,yT=0.8,kT=k“T上订心打，由表5-56得：与加丁材料

有关的修正系数工”=1.0;与刃磨形状有关的修正系数七7=1.0；与刀具磨钝有关的修正

系数h仃=0-87。因此，总的修正系数为

kT=1.0x1.0x0.87=0.87

所以钻孔时的转矩为

20

T=5媳产KT=0.206x19.5x().80*x0.87N.m=57N.m

切削功率为

Tv57x15.3

=1.49(KW)

-36^-30x19.5

由表5-14知,Z3025机床主轴最大转矩7；=196.2M/n,主电机功率/=2.2&W.

由于T<Tm，P,“〈PE，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为

ap=9.5〃〃〃；

f=0.8/H/H/r:

v=15.3/7?/min（/7=250z/min）.

2.基本时间J

由表5-57得钻孔的基本时间为

mI-/

fn

式中，/M,一一工件切削部分长度，单位为mm;

---切入量，单位为mm,If=—2LCOSK4-2；

j/29

/i-----超出量，单位为mm,/(=(2~4)〃〃〃；

2Q।jgo

已知lw=66Mm,lf=—cot+3mm=9mm,/(=3mtn,f=O.Smm/r,

n=250r/mino所以，加工2个孔所用的基本时间为

f

&=2tm=2x66+9+3=0.in

0.8x250

（二）工序35（较2一①20的孔）切削用量及基本时间的确定

木工序是钱孔，己知工件材料：HT200,硬度163—229HBW,铸件。机床为

摇臂钻床，所选用d=20、L=238的锥柄高速钢钱刀，查表得其几何参数为（=5。。

1.切削用量

（1）确定背吃刀量与：

6/„==20-19.75=(1125

22

（2）确定进给量/：

按照加工要求决定进给量。较刀直径d0=20ninb工件材料为HT200时，根据表知：

铁刀进给选取/=0.10nmi/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)计算和选择切削速度匕：

CAzv

计算公式为：v=八院式中妙-切削适度/(m/min)

查表得：cv=15.6,zv=0.2,xv=0.1,yv=().5,m=0.3,册=().125mm

根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数％7v=1.0;工件材料％=200MPa,得修正系数为

^.=1.0：刀具材料为高速钢，得修正系数分,二10；与较孔切削深度有关的系数

V=1.0；钻孔深度W34,得与钻孔深度有关的系数酿=1.0;钢件状态为热

轧的，得钻孔时钢料状态有关的系数七,二1.0;则有：

kv=懵£“及人左在人=1.Ox1.Ox1.Ox1,0x1.Ox1.0=1.0

g”c忠15.6x19.75°21A,.,

所以：v=————=——------------x1.0/n/min=24.o8n9inmin

4503x0.125°」x0.2°；//

lOOOv1000x24.89...

即ltn：n----------------------------r/min—401.35//mzin

冗d。^x!9.75

根据Z3025机床标准主轴转速，由查表选取n=400r/min,

J-njP.l'Tfcrfr^^入19.75乂〃〃X19.75x〃c.c/.

实际切削速度为：v=----------=----------=24.8mmm

10001000

(4)校验机床功率：

查表得转矩T和切削功率以满足要求，故切削用量可以用。

2.基本时间/

由表得钻孔的基本时间为

_l+l+l

I...—wfA

fil

式中，/“.一工件切削部分长度，单位为mm；

一切入量，单位mm,〃=—^cos“，+3；

jJ2r

/1一超入量，单位mm,/)=(2-4)nvn:

已知/w.=66mm,

lf=%COSKR+3=—cos—+3=7.56mm

z222

取/）=3nlm

所以，加工2个孔所用基本时间为

二2x66+756+3min=i.915

L2〃=2Xm

fn0.2x400

（三）工序40（较2一中20的孔）切削用量及基本时间的确定

本工序是钱孔，已知工件材料：HT200,硬度163—229HBW,铸件。机床为

摇臂钻床，所选用d=19.75、L=238的锥柄高速钢钱刀，查表得其几何参数为

（二5。。

1,切削用量

（1）确定背吃刀量与：

=jJ9.75-19=O125nlm

T22

（2）确定进给量/：

按照加工要求决定进给量。较刀直径必=19.75mm,工件材料为HT200时，根据表

知：钱刀进给选取了=0.201nm/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）计算和选择切削速度匕：

计算公式为：u=式中l切削适度/（m/min）

pJ

查表得：cv=15.6,zv=0.2,xv=0.1,yv=0.5,m=0.3,a；=0.125/77/7?

根据刀具耐磨度T=45min,得修正系数心.=（）.87;工件材料%=200MPa,得修正系数为

kmv=1.0；刀具材料为高速钢，得修正系数心,二10；与较孔切削深度有关的系数

^/n.=1.0；钻孔深度三3%,得与钻孔深度有关的系数亳=1.0;钢件状态为热

轧的，得钻孔时钢料状态有关的系数4V=1.0；则有:

kv=心院及氏次桃人=0.87x1.0x1.0x1.0x1.0x].0=0.87

所以：v=-——=-66------x1.077?/min=21.7mfmin

T”吟广45°3x0,1250Jx0.20'/'

lOOOv1000x21.7,.…「

BllnP：n-------=---------------r/mm=345.7r/min

/rd。乃x20

根据Z3025机床标准主轴转速，由查表选取n=400r/min,

实际切削速度为：丫=/xl9.75x〃二二20x400=25.12一/min

10001000

（4）校验机床功率：

查表得转矩T和切削功率匕满足要求，故切削用量可以用。

2.基本时间，

由表得钻孔的基本时间为

tJ+//+4

式中，（一工件切削部分长度，单位为mm；

—切入量，单位mm,=—cosr+3；

j•'2

/）一超入量，单位nun,4=（2〜4）mm:

已知/“，二66nlm,

&OSKR+3=—cos—+3=9mm

222

取/）=3nun

所以，加工2个孔所用基本时间为

66+9+3

=2xmin=3.9min

0.1x400

结论

这次课程设计让我们熟悉和掌握了