1、机械制造工艺课 程 设 计 说 明 书设计题目：“摇杆”零件的机械加工工艺规程及夹具设计（年产量为成批、大量）分 院 机电工程分院 专 业 机械制造与自动化 班 级 设 计 指导教师 年5月31日摘 要：本文首先介绍了摇杆的作用和工艺分析，其次确定了毛胚尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后进行夹具设计，此次设计是对摇杆的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件结构简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，其结构设计简单，方便且能满足要求。关键词：工艺，摇杆，夹具设计，定位方案目 录1.前 言42.零件的分析52.1
2、零件的功用52.2 零件的工艺分析63. 工艺规程设计83.1确定毛坯的制造方法83.2绘制毛坯图84. 制定零件工艺规程94.1选择表面加工方法94.2选择定位基准94.3拟定零件加工工艺路线105. 工序设计115.1 工序07：加工孔115.2 工序08：粗铣115.2.1 粗铣厚度10两侧面：115.2.2精铣厚度10两侧面：125.3 工序11：加工螺纹136.夹具设计146.1定位基准的选择146.2夹紧力计算146.3定位误差分析156.4夹具设计及操作的简要说明156.5绘制夹具的总装配图、标注尺寸157.参考文献16附1：机械加工工艺过程卡片、工序卡171.前 言机械制造技术
3、基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。2.零件的分析2.1零件的功用本零件（图2-1）位于车床上的变速结构中，用来换挡，使主轴的回转运动按照工作者的要求工作，从而获得所需要的
4、速度和扭矩的作用。零件上的f12H7孔与操作机构连接，f20H7孔则是用于与控制齿轮所在的轴相配合。通过f12H7孔所受的力拨动f12H7孔这端的齿轮变速达到所需的作用。摇杆零件图样的视图正确、完整、统一，尺寸、公差及技术要求齐全，完全表达清楚了此零件的机构特点。图中尺寸和技术要求都标注齐全明确几何元素之间的关系也完全符合国家标准。2.2 零件的工艺分析图2-1 零件图工艺分析主要是对尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理的要求分析，这些要求都影响零件的质量和使用性能。在保证使用要求的前提下，结构简单，工艺性好，满足经济合理性。此摇杆零件共有两组加工平面：1）以f20H7孔为中心的加
5、工表面，包括f40两端面，f20H7孔，M8螺纹孔。2）以f12H7孔为中心的加工表面，包括厚度10的两侧面，f12H7孔各加工表面又有一定的技术要求：f20H7孔轴线和f40的下端面垂直，f12H7孔与f40外圆的轴线平行，M8螺纹孔的轴线与f40外圆的轴线垂直，f20H7孔和f12H7孔工作中具有配合要求，精度达到IT7，表面粗糙度达到Ra1.6同时两孔轴线又有位置，是安排工艺路线及夹具设计时的关键，A、B、C、D表面粗糙度值达到Ra3.2，且厚度10两侧面也有位置要求，加工时要注意。f12H7孔和f40两端面采用通用夹具均可加工，M8螺纹孔，f20H7孔，厚度10两侧面端面采用专用夹具进
6、行加工。3. 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造方法零件材料为HT200，零件在机床在运行过程中所受冲击不大，零件结构比较简单，故毛坯为铸件，又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用铸造。3.2绘制毛坯图（图2-2）图2-2 毛胚图4. 制定零件工艺规程4.1选择表面加工方法1）f40的两端面：公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2mm,需要先进行粗铣，再进行精铣。2）f20H7孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6mm，毛坯孔未铸出，选择加工方法为钻-扩-铰。3)厚度10两侧面：公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra3.2mm，选择加工方法
7、为先进行粗铣，再进行精铣。4）f12H7孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2mm，选择加工方法为钻铰。5）M8螺纹孔：首先钻螺纹底孔，然后攻M8螺纹。4.2选择定位基准1）粗基准的选择 根据粗基准的选择原则，选取f40的上端面作为粗基准来加工f40的下端面，以f40的不加工外圆柱面作为粗基准加工f20H7的孔。2）精基准的选择 根据基准重合原则，应尽可能选择被加工面的设计基准为精基准，此零件f40的下端面是f40的上端面和f12H7孔两端面的设计基准同时也是M8螺纹孔的设计基准，f20H7孔的轴线是f12H7孔的设计基准，为避免由于基准不重合引起的误差，选择f40的下端面作为精基准，加
8、工f40的上端面，又以f40的下端面和外圆为基准加工f20H7孔，以f40的下端面和f20H7孔为精基准，加工厚度10的两侧面、f12H7孔以及M8螺纹遵循基准重合原则。4.3拟定零件加工工艺路线工序工序加工内容机床设备工艺装备01铸造02清洗检查03粗铣铣床专用夹具04粗铣铣床专用夹具05精铣铣床专用夹具06精铣铣床专用夹具07加工孔台式钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀08粗铣铣床专用夹具09精铣铣床专用夹具10加工孔台式钻床麻花钻，铰刀11加工螺纹台式钻床复合钻头，丝锥5. 工序设计5.1 工序07：加工孔根据参考文献，取钻削速度为18m/min,进给量f=0.4mm/r。由于该孔一次钻出则ap=
9、9mm。由转速公式得机床主轴转速为320r/min。根据参考文献，取钻削速度为100m/min,进给量f=0.5mm/r。由于该孔一次钻出则ap=1.5mm。由转速公式得机床主轴转速为1500r/min。根据参考文献，取钻削速度为10.2m/min,进给量f=1mm/r。由于该孔一次钻出则ap=1mm。由转速公式得机床主轴转速为214r/min。附：17页工序卡5.2 工序08：粗铣5.2.1 粗铣厚度10两侧面：查机械制造工艺简明手册选取高速钢错齿三面刃GB1128-85，铣刀直径d=125mm,D=32mm,L=10mm,z=20。已知铣削深度为ap=（15-12）/2=1.5mm铣削宽度
10、at=27mm。1） 确定每齿进给量功率为7.5kw，工艺系统刚性中等，细齿盘铣刀加工灰铸铁，查切削用量手册得，每齿进给量af=0.150.30mm/z，现取每齿进给量af=0.30mm/z2） 确定切削速度和工作台进给速度 查切削用量手册得，切削速度计算公式:V=CvdqvTmapxvapyvapuvZpvkv=351250.21200.151.50.10.0300.4270.5200.1=9.94m/min则机床主轴转速n=1000vd=10009.94125=25.3r/min,根据铣床主轴转速表，选择主轴转速n=30r/min,实际切削速度为v=0.20m/s;工作台进给速度vf=af
11、zn=0.302030=180mm/min,根据铣床工作台进给速度表，选择vf=150mm/min,则实际每齿进给量af=0.25mm/z3） 校验机床功率查机械加工工艺手册得高速钢三面刃盘铣刀铣削力计算公式为Fz=9.81CFZae0.83af0.65apd0.83z =9.8130270.830.250.651.51250.8320=427.0NV=0.20m/sP=Fzv1000=427.00.201000=0.09kw故所选用的切削用量可以采用, 则所确定的切削用量为af=0.25mm/z，vf=150mm/min,n=30r/min,v=0.20m/s根据机械加工工艺手册查得，三面刃
12、铣刀的基本时间为Tj=l+l1+l2vfi其中l=28.5mm, l1=ae(dae)+(13), ae=27mm,d=125mm, l1=51.5mm, l2=4mm, vf=150mm/min, i=1,则Tj=0.56min。5.2.2精铣厚度10两侧面：选取高速钢错齿三面刃，铣刀直径d=125mm,D=32mm,L=12mm,z=20。已知铣削深度为ap=12102=1.0mm，铣削宽度ae=27mm。1） 确定每齿进给量本道工序要求保证两侧面的表面粗糙度为Ra=3.2mm，查机械加工工艺手册得，高速钢三面刃铣刀铣削灰铸铁，每转进给量f=0.51.2mm/r,现f=0.6mm/r,则a
13、f=0.620=0.03mm/z。2） 确定切削速度和工作台进给速度铣削速度计算公式为V=CvdqvTmapxvapyvapuvZpvkv=351250.21200.1510.10.0300.4270.5200.1=28.6m/min则机床主轴转速n=1000vd=100028.6125=72.9r/min,根据机械加工工艺手册铣床主轴转速表，选择主轴转速n=75r/min，实际切削速度为v=0.49m/s；工作台进给速度vf=afzn=0.302075=45mm/min，根据机械加工工艺手册铣床工作台进给速度表，选择vf=47.5mm/min,则实际每齿进给量af=0.032mm/z。根据机
14、械加工工艺手册查得，三面刃铣刀的基本时间为Tj=l+l1+l2vfi=28.5+51.5+447.5=1.77min。附：18页工序卡5.3 工序11：加工螺纹根据参考文献，取钻削速度为20m/min,进给量f=1mm/r。由于该孔一次钻出则ap=3.4mm。由转速公式得机床主轴转速为937r/min。根据参考文献，攻螺纹时切削速度V=9.8m/min，则由转速公式得攻螺纹时的转速n=400r/min。机床进给量f=5mm/r。附：19页工序卡6.夹具设计6.1定位基准的选择粗铣厚度10两侧面，这两侧面相互位置有一定技术要求，分工序加工可能会带来一定的定位误差，且对对刀元件要求较高，因此选用两把三面刃盘铣刀，在卧式铣床上同时加工，因为j20孔已经加工完成，选用j40下端面定位限制三个自由度，j20孔限制两个自由度，用支承钉定位摇
