1、機 械 加 工工 藝 流 程 設 計 題 目： “操縱桿支架”零件的機械加工工藝規程學生姓名： 學 號： 學生姓名： 學 號： 學生姓名： 學 號： 學生姓名： 學 號： 學生姓名： 學 號： 學生姓名： 學 號： 專業：機械設計制造及其自動化 指導老師： 宋淵明 完成日期： 2012年12月20日 目 錄一、 零件的工藝分析21、零件的結構工藝性分析22、零件的技術要求分析2二、 毛坯的選擇31、毛坯材料和種類的選擇32、毛坯的形狀與尺寸的確定3三、 定位基準的選擇4 1、精基準的選擇4 2、粗基準的選擇4四、 工藝路線的擬訂51、加工方法的選擇52、加工階段的劃分工藝路線6五、 加工余量的

2、確定9六、 工序尺寸及其公差的確定9七、 機床及工藝裝備的選擇101、機床的選擇102、夾具的選擇103、刀具的選擇11八、 確定切削用量和時間定額121、工序：銑底面A 122、工序：鉆底面3-11孔143、工序：精鏜2-20孔174、工序：銑36槽20九、 操縱桿支架零件圖23附錄： 工藝規程文件一、零件的工藝分析1、 零件的結構工藝性分析題目所給定的零件是汽車換擋部分的操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿，使其在行駛過程中牢固可靠。零件上的3-11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用20的定位銷固定在支架上，并且在換擋時依靠利用36槽軌跡不會引起偏差。2、 零件的技術要求分析操縱桿支架共有4組

3、加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11孔此零件外形較小，除2-20孔，公差要求較嚴格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據現場實際，在加工過程中要制定工藝基準，并制定出工藝公差，利用工藝基準來加工后續工序。二、毛坯的選擇1、 毛坯材料和種類的選擇毛坯選擇的正確與否，不僅影響產品質量，而且對制造成本也有很大的影響，因此加工零件之前應首先選用正確合適的毛坯。灰鑄鐵材料有石墨的存在，灰鑄鐵的力學性能和消震性能很好；另外，由于灰口鑄鐵含碳量高,接近于共晶成分,故熔點比較低,流動性良好,收縮率小,因此適宜于鑄造結構復雜或薄壁鑄件.

4、另外,由于石墨使切削加工時易于形成斷屑，所以灰口鑄鐵的工藝性能很好。所以，操縱桿支架毛坯材料選用灰鑄鐵，查表選擇牌號HT200。由于灰鑄鐵不能選用鍛造的方式得到，根據操縱桿支架的形狀復雜，故毛坯類型應選用鑄造方式得到。2、 毛坯的形狀與尺寸的確定 （1）加工方式的確定根據上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工方式如下：1）底面（A面）：粗精銑一次加工完成到尺寸。2）3-11：直接在零件上鉆鉸完成。3）2-20孔：先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。4）36槽：粗精銑一次完成。如表1所示加工方式：表1加工表面參考加工方式底面（A面）表5-4粗銑一次完成3-11表5-19鉆鉸完成2-20孔

5、表5-19先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工36槽表5-4粗銑一次完成（2）毛坯基本尺寸的確定 加工表面的的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應加工余量即可。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/mm120.70.78110011200020361.41（3）毛坯零件綜合圖的繪制如圖1所示毛坯零件綜合圖：圖1三、定位基準的選擇在制定零件加工的工藝規程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響，另外，粗精基準的用途不同，在選擇時所考慮的側重點也不同。1、精基準的選

6、擇精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統一等問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為底面及3-11孔。2、粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準。因為銑底面時要保證2-R20孔的圓心與底面的距離為54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準。四、工藝路線的擬訂零件機械加工的工藝路線是指零件生產過程中，由毛坯到成品所經過的工序先后順序。在擬定工藝路線時，除了首先考慮定位基準的選擇外，還應當考慮各表面加工方

7、法的選擇，工序集中與分散的程度，加工階段的劃分和工序先后順序的安排等問題。 1、 加工方法的選擇加工方法選擇的原則是保證加工質量和生產率與經濟性，根據表面的尺寸精度和Ra值進行選擇。同時考慮工件材料的性質、工件的形狀和尺寸、生產類型、現有生產設備與技術條件和特殊要求。（1）平面的加工平面加工的方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。由于本零件對所加工表面粗糙度要求都不高。由表5-11，根據GB/T 1804-2000規定，選用中等級（M），相當于IT13級，故可考慮粗車或粗端銑，根據零件的結構特點，選用端銑加工方式。（2）孔的加工 孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。3-11為工藝孔，加工時按工藝尺

8、寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。2-20的要求較高，根據手冊表5-48，先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。（3）槽的加工槽的加工方式有銑、磨、電火花等。對于本支架，要求的精度并不高，再考慮到經濟性的要求，故選用銑床加工。2、 加工階段的劃分工藝路線為保證加工質量和合理地使用資源，對零件上精度要求較高的表面，應劃分加工階段來加工，即先安排所有表面的粗加工，再安排半精加工和精加工，必要時安排光整加工。（1）粗加工階段 主要任務是盡快切去各表面上的大部分加工余量，要求生產率高，可用大功率、剛度好的機床和較大的切削用量進行加工。（2）半精加工階段 在粗加工的基礎上，可完成一些次要表面的終加工，同時為

9、主要表面的精加工準備好基準。（3）精加工階段 保證達到零件的圖紙要求，此階段的主要目標是保證加工質量。（4）光整加工階段 對于質量要求很高（IT6級以上，表面粗糙度Ra0.2m以下）的表面，還應增加光整加工階段，以進一步提高尺寸精度和減小表面粗糙獨。根據以上要求，并結合操縱桿支架零件實際形狀和要求，制定出三條工藝路線：1）工藝路線方案一工序 鉆銑2-20孔。工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 銑36槽。2）工藝路線方案二工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 鉆銑2-20孔。工序 銑36槽。3）工藝路線方案三工序 粗精銑底面A。工序 銑36槽。工序 鉆銑2-20孔。工序

10、 鉆底面3-11孔。上述三個工藝方案的特點在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其為基準，加工出底面，而后以底面為基準，加工底面3-11孔及36槽。此方案先以毛坯底面為粗基準，加工出2-20孔，再以2-20孔為基準加工底面，而后又以底面為基準，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準，不利于基準統一原則。方案二是先加工出底面，再以底面為基準，加工出底面3-11孔，2-20孔及36槽，這種方案基準統一。次方案先加工出底面，后續加工都已底面定位，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。方案三是先加工出底面，再以底面為基準，加工出36槽及2-20孔，最后以36槽與20做定位基準加工3-11孔。方案三

11、也存在與方案一同樣的弊端。因此，我們選用方案二做為最終操縱桿支架的加工路線：如表3所示最優加工工藝路線：表3工序加工方式工序粗精銑底面A工序鉆底面3-11孔工序鉆銑2-20孔工序銑36槽本方案是先加工出底面，再以底面為基準，加工出底面，3-11孔，及2-20孔，36槽，這種方案基準統一。先加工出底面，后續加工都已底面定位，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。因此，我們選用本方案做為操縱桿支架的加工路線，下面是該方案詳細工序說明：工序 以兩個R20外毛坯面做為粗基準，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。工序 以底面為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上3-11孔，其中2個孔做為后續

12、工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床及專用鉆模。工序 以底面及2-11孔，一面兩銷定位，加工36槽。選用X63臥式銑床及專用夾具加工。工序 以一面兩銷定位，鉆銑2-20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工五、 加工余量的確定 加工余量是指某一表面加工過程中應切除的金屬層厚度。同一加工表面相鄰兩工序尺寸之差稱為工序余量。而同一表面各工序余量之和稱為總余量，也就是某一表面毛坯尺寸與零件尺寸之差。操縱桿支架的材料為HT200，抗拉強度，采用砂型機器造型。鑄鋼件采用砂型機器造型時，鑄件的尺寸公差為CT8-CT12級，此處選為CT9級。由表5-3選擇加工余量為H級，根據機械加工后鑄件的最大輪廓

13、尺寸由表查得各個加工表面余量。如表4所示各個加工表面加工余量：表4加工表面參考加工余量/mm備注底面（A面）表5-40.7粗銑一次完成3-11表5-190鉆鉸完成2-20孔表5-190先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工36槽表5-40.7粗銑一次完成六、工序尺寸及其公差的確定工序尺寸是加工過程中每個工序應保證的加工尺寸，其公差即工序尺寸公差，加工表面的的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應加工余量即可。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120.712.7工序11011工序20020工序361.437.4由表5，選用CT7級查的各鑄件加工尺寸公差。如表6

14、所示各鑄件加工尺寸公差：表6毛坯尺寸/mm公差/mm標注結果12.70.78 37.41七、機床及工藝裝備的選擇1、機床的選擇選擇加工設備即選擇機床類型。由于已經根據零件的形狀、精度特點，選擇了加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現場的設備情況。若零件加工余量較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。初步選擇各工序機床如下：1） 工序 銑底面A：XK7150數控銑床2） 工序 加工底面上3-11工藝孔：機床：Z3040鉆床3） 工序 鉆鏜2-20孔：X53立式銑床4） 工序 加工36槽：X63臥式銑床2、夾具的選擇對于成批生產的零件，大多采用專用機床家具。在保證加工質

15、量、操作方便、滿足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本機械加工工藝規程中所有工序均采用了專用機床家具，需專門設計、制造。3、刀具的選擇在操縱桿的加工中，采用了銑、鉆、鏜、等多種加工方式，與之相對應，初選刀具的情況如下：1） 工序 銑底面A：采用面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑160。刀片材料P/K，型號LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。2） 工序 加工底面上3-11工藝孔：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀11H93） 工序 鉆鏜2-20孔：采用鉆鏜的形式，先用19高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用20鏜刀精加工。4） 工序 加工36槽：選用銑刀，直徑120,刀片767，加工

16、鑄鐵件。如表7所示各工序機床和刀具的選擇：表7工序加工方式機床選擇刀具選擇工序粗精銑底面A立式銑床LZ1282立銑刀160工序鉆底面3-11孔鉆床高速鋼鉆頭10.5高速鋼鉸刀11H9工序鉆銑2-20孔臥式銑床19高速鋼鉆20鏜刀工序銑36槽臥式銑床銑刀120八、確定切削用量和時間定額1、工序：銑底面A （1）切削用量本道工序是粗銑端面，已知加工材料為HT200，機床為XA5032型立式銑床，所選刀具為高速鋼鑲齒套式面銑刀，其參數。根據表5-26確定銑刀角度，選擇前角。已知銑削寬度銑削被吃刀量。1）確定每吃進給量 根據表5-13知XA5032型立式銑床的主電機功率為7.5kw,查表5-24知當工

17、藝系統剛性中等、鑲齒端銑刀加工鑄鐵時，其每齒進給量。由于本工序被吃刀量和銑削寬度較小，故選擇最大的每齒進給量。 2）選擇銑刀磨鈍標準和耐用時度 根據表5-28，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄劍時，選擇銑刀后刀面磨損極限值為2.0mm，查表5-29知銑刀直徑d=80mm時，經插值的端銑刀的合力耐用度T=50min。刀具耐磨用度是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍的標準所經歷的總切削時間。 3）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 查表5-30知，高速鋼銑刀銑削速度為，則所需銑床主軸轉速范圍是 根據XA5032機床的標準主軸轉速，由表5-13選取n=60r/min,則實際銑削速度為 工作臺每分鐘進

18、給量為根據表5-13中工作臺標準縱向進給量，選取，則實際每齒進給量為 4）校驗機床功率 由表5-31和表5-32知，銑削力和銑削功率計算公式如下： 式中。所以，銑削力為XA5023銑床主電機功率為7.5kW。故選用切削用量合適。最后的切削用量為（2）基本時間根據表5-33知，的端銑刀對銑削的基本時間為式中，工件銑削部分長度，單位為mm；切入行程長度，單位為mm，；切出行程長度，單位mm；工作臺每分鐘進給量，單位為mm/min。已知。由表5-34查的切入切出行程長度。所以，基本時間為2、工序: 鉆底面3-11孔(1)切削用量本工序為鉆3個11mm的孔，所選用機床為Z3025搖臂鉆床。根據表5-1

19、9知選取d=11mm,l=94mm,莫氏圓錐號為2的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。根據表5-48選擇的麻花鉆參數由表5-49知，當時，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8mm，耐用度T=45min。1）確定背吃刀量 ，故可取=5mm。2）確定進給量 按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑，件材料為HT200SH時，根據表5-50，鉆頭進給范圍mm/r.根據表5-51，選取。因為孔的深度與孔的直徑相差不多，故無需修正系數來修正。3）確定切削速度v 根據表5-52的計算公式式中，。因本例的加工的條件與該公式應用條件不完全相同，故對切削速度進行修正，由表5-53得：根據刀具耐磨度T=45min，得修正系數k;工件

20、材料=200MPa，得修正系數為；刀具材料為高速鋼，得修正系數；鉆頭為標準刃磨形狀，得修正系數。所以根據Z3025機床標準主軸轉速，由表5-54選取n=315m/min,實際轉速為：4）校驗機床功率 由表5-55，查的轉矩T和切削功率計算公式如下：式中，由表5-56得：與加工材料有關的修正系數灰鑄鐵無；與刃磨形狀有關的修正系數；與刀具磨鈍有關的修正系數。因此總的修正系數為所以鉆孔時的轉矩為切削功率為由表5-14知，Z3025機床主軸的最大轉矩，主電機功率。由于 ，故選用的切削用量可以用。最后確定的切削用量為 =5mm （2）基本時間由表5-57的鉆孔的基本時間為式中，共建切削部分長度，單位為m

21、m；切入量，單位mm，；超入量，單位mm, :已知=14mm, =5.83mm所以，加工3個空所用基本時間為=3=3=0.35min3、工序：精鏜2-20孔（注：次工序應在鉆2-19之后進行）（1）切削用量本工序為精鏜孔，機床采用最常用的CA6140臥式車床，采用YG60硬質合金刀具，根據加工條件和工件材料由表5-35、表5-36、表5-37、表5-38得刀具參數為主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑鏜刀加工。由表5-39知，選用桿部直徑為8mm的圓形鏜刀。由表5-40知，鏜刀合理耐用度為。1）確定背吃刀量 由前述可知精鏜時雙邊加工余量為1mm,精鏜后孔直徑為，故單邊余量為0.5mm，即。2）確

22、定進給量 對于精加工，根據表5-42，按照CA6140機床的進給量值，選取。3）確定切削速度 根據表5-43的計算公式確定切削速度式中，因本例的加工條件與該公式應用條件不完全相同，故需根據表5-32對鏜削速度進行修正：根據刀具耐用度T=60min，得修正系數為；根據工件材料，得修正系數為；根據毛坯表面狀態得修正系數為，刀具材料為YG60，得修正系數；主偏角，經插值得修正系數。所以查表5-44，根據CA6140機床上的主軸轉速選擇，則實際切削速度為4）檢驗機床功率 由表5-45，查得切削力和切削功率計算公式如下：式中，由表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數，與工件材料有關的修正系數，鏜孔相對于外圓縱車時的修正系數，與主偏角相關的修正系數；與前角有關的修正系數。因此總的修正系數為所以，切削力為切削功率為根據表5-46知：CA6140機床主電機功率，因，故上述切削用量可用，最后所確定的切削用量為（2）基本時間由表5-47得鏜孔的基本時間為式中，切削加工長度，單位為mm； 刀具切人長度，單位為mm，； 刀具切入長度，單位為m