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中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 一、 生產(chǎn)類型的確定 由原始資料可知是中批量生產(chǎn)類型。 二、 零件的分析 1、零件的作用 據(jù)資料所示，該轉(zhuǎn)向臂的作用和方向盤、轉(zhuǎn)向拉桿一起配合使用，從而達到控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度。 2、零件的工藝分析 由零件圖可知：φ16、φ9.3的孔中心線是主要的設(shè)計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組： 2．1、 以φ16mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑φ26mm單側(cè)端面、鉆φ16mm的孔、倒角1×45°、鉆φ8.5mm的孔。 2．2、 以φ9.3mm孔的中心線加工表面 這一組加工表面包括：銑φ20mm兩端面、鉆φ9.3mm的孔、锪φ16mm的沉頭。 概括：由于φ16、φ9.3的孔中心線位置精度不高，又φ16mm內(nèi)孔的精度比φ9.3mm內(nèi)孔的精度較高。所以由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關(guān)面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為可鍛鑄鐵（KT35-10）,中批量生產(chǎn)。按《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》第五章第一節(jié)可確定： 1、求最大輪廓尺寸 長133.5mm、寬48.9mm、高49.15mm 故最大輪廓尺寸為133.5mm。 2、選取公差等級CT 由表5-1，鑄造方法按機械造型、鑄件材料按可鍛鑄鐵，得CT范圍8～12級。取為10級。 3、求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工表面的基本尺寸和逐漸公差等級CT=10級，查表5-3得：公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 4、求機械加工余量等級 查表5-5，得機械加工余量等級范圍為E～G，取為F級。 5、求RMA（要求的機械加工余量） 對所有加工表面取同一個數(shù)值，由表5-4查最大輪廓尺寸為133.5mm，機械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為1.5mm。 6、求毛坯基本尺寸 依零件圖可知：Φ16、φ9.3、φ8.5孔徑較小，鑄成實心。 A面屬單側(cè)加工，由式（5-1）得 R=F+RMA+CT/2=32+1.5+2.8/2=34.9mm B、C面屬兩側(cè)加工，由式（5-2）得 R=F+2RMA+CT/2=26+2×1.5+2.6/2=30.3mm 根據(jù)數(shù)據(jù)可得： 轉(zhuǎn)向臂鑄件毛坯尺寸公差與加工余量見下表（3-1） 表（3-1） 項目 A面 B、C面 Φ16孔 Φ9.3孔 Φ8.5孔 公差等級CT 10 10 — — — 加工面基本尺寸 32 26 — — — 鑄件尺寸公差 2.8 2.6 — — — 機械加工余量等級 F F — — — RMA 1.5 1.5 — — — 毛坯基本尺寸 34.9 30.3 0 0 0 7、畫毛坯圖（見A3圖紙） 四、工藝路線擬定 1、定位基準的選擇 粗基準：為保證工件重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準。為互為基準，以φ20mm端面為粗基準。即B、C面。 精基準：精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設(shè)計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使兩孔互為基準，選φ16的孔作為精基準。 2、擬定加工方法和加工方案 2．1、工藝路線： ①、銑φ16mm孔的端面，即φ26mm圓柱A面 ②、銑φ9.3mm孔的兩端面，即φ20mm圓柱B、C面 ③、鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm，倒角1×45° ④、鉆φ8.5mm孔 ⑤、鉆φ9.3mm孔 ⑥、刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm 2．2、確定工藝過程方案見下表（4-1） 表（4-1） 工序號 工序內(nèi)容 簡要說明 01 正貨處理145～204HBS 改善材料加工性能 02 銑φ26mm圓柱A面 先加工面 03 銑φ20mm圓柱B、C面 04 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm， 倒角1×45° 后加工孔 05 鉆孔φ8.5mm 06 鉆孔φ9.3mm 07 刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm 08 去毛刺 09 終檢 五、選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型為中小批量，故加工設(shè)備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成. 1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 1．1、選擇機床，根據(jù)不同的工序選擇機床 工序號02：銑φ26mm圓柱A面。因為工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇X62臥銑銑床。 工序號03：銑φ20mm圓柱B、C面。因為互為基準，工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)要求不高的生產(chǎn)效率。故選用臥銑，選擇X62臥銑銑床。 工序號04：鉆、擴、粗鉸、精鉸孔φ16mm，倒角1×45°。選用Z535立式鉆床。 工序號05、06：鉆孔φ8.5mm、φ9.3mm。由于內(nèi)孔的粗糙度、精度要求不高，可以一次性鉆通孔達到加工要求。故選Z525立式鉆床。 工序號07：刮平B、C面φ16mm，兩端入體1mm。粗糙度要求不高，宜采用Z525立式鉆床。 1．2、選擇夾具 本零件除粗銑及鉆孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。專用夾具見附圖。 1．3、選擇刀具，根據(jù)不同的工序選擇刀具 ①、銑刀：根據(jù)資料查表5-103：選擇硬質(zhì)合金鑲齒套式端面銑刀。銑刀直徑：d=80mm,齒數(shù)Z=10mm。查《金屬機械加工手冊》表14-64，得銑刀幾何參數(shù)：Kr=60°，λ=12～15° ②、鉆、擴、粗、精鉸孔φ16mm，倒角1×45°。選用麻花鉆等專用刀具。 ③刮平面φ16mm，選用專用锪刀。 1．4選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關(guān)資料，選擇如下： ①、選擇加工面的量具 根據(jù)資料：查表5-108得，用分度值為0.02mm的三用游標長尺測量，測量范圍0mm～150mm，公稱規(guī)格為150×0.02。 ②、選擇加工孔的量具 根據(jù)資料：由于孔的加工精度要求不同，分別有IT7-IT8、IT12-IT13、大于IT13。所以選擇分度值0.01mm，測量范圍分別為25mm～50mm、25mm～50mm、5mm～30mm的內(nèi)徑千分尺。 2、確定工序尺寸 2．1、面的加工（所有面） ①、A面：根據(jù)加工長度為34.9mm，毛坯余量為2.9mm。查表5-49：單側(cè)加工的量為1.9mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，再加工的量為1.0mm即可。 ②、B、C面：根據(jù)加工長度為30.3mm，毛坯余量為4.3mm。查表5-49：兩側(cè)加工的量為1.65mm。經(jīng)粗加工后的加工余量為1.0mm，兩側(cè)再加工的量為0.5mm即可。 2．2、孔的加工 ①、φ16mm的孔 毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT7-IT8之間。查表 5-15、5-42得： 鉆孔：φ15mm 2Z=0.95mm 擴孔：φ15.85mm 2Z=0.1mm 粗鉸：φ15.95mm 2Z=0.05mm 精鉸：φ16mm ②、φ8.5mm的孔 毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求介于IT12-IT13之間。查表5-15得： 鉆孔φ8.5mm即可。 ③、φ9.3mm的孔 　毛坯為實心，孔內(nèi)粗糙度要求大于IT13。查表5-15得： 鉆孔φ9.3mm即可。 六、確定切削用量及基本時間 1、工序號02： 本工序為銑φ26mm端面。已知工件材料為可鍛鑄鐵（KT35-10），選擇硬質(zhì)合金鑲齒套式端面銑刀。銑刀直徑：d=80mm,齒數(shù)Z=10mm，Kr=60°。且已知銑削寬度a=26mm。銑削深度a=2.9mm，選用機床X62臥式銑床。 ①、確定每齒進給量f 根據(jù)已知資料所知：X62臥式銑床功率為7.5KW。查表5-146得：硬質(zhì)合金牌號YG8的每齒進給量為0.2～0.29mm/z。取f=0.2 ②、選擇銑刀磨損標準及耐用度 查表5-148得：銑刀后刀面的最大磨損量為1.5mm。 銑刀直徑d=80mm、耐用度T=180 min ③、確定切削速度Vc和每齒進給量f 根據(jù)資料所知：取f=0.20mm/z > 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min 查表2-17.有 C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0 則由表2-17的公式算得 Vc=173.930 m/min nc=173.93×1000/3.14×80=692.4 r/min 根據(jù)查表5-75選取X62臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 n=750r/min=12.5r/s ∴V=3.14×80×12.5/1000=3.14 m/s 工作臺每分鐘進給量為f=0.20×10×60=120 mm/min 查表5-76，選f=118 mm/min 則實際的每齒進給量f=118/10×60=0.197 mm/z ④、檢查機床功率 根據(jù)資料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=26mm、a=2.9mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 計算F=135.5 N P=135.5×3.14/1000=0.425 KW < 7.5 KW 可知機床功率能夠滿足要求 ⑤、基本時間 查表2-28：(d對稱銑削) T=(l+l+l)/ f ∵Kr=60°<90° 且式中l(wèi)=26mm、l=17mm、l=2mm、f=118 mm/min ∴T=（26+17+2）/118=0.38 min=22.8 s 取T=23s 單側(cè)走刀2次：T=2×23=46s 2、工序號03： 本工序為銑φ20mm端面。已知工件材料為可鍛鑄鐵（KT35-10），選擇硬質(zhì)合金鑲齒套式端面銑刀。銑刀直徑：d=80mm,齒數(shù)Z=10mm，Kr=60°。且已知銑削寬度a=20mm。銑削深度a=2.15mm，選用機床X62臥式銑床。 ①、確定每齒進給量f 根據(jù)已知資料所知：X62臥式銑床功率為7.5KW。查表5-146得：硬質(zhì)合金牌號YG8的每齒進給量為0.2～0.29mm/z。取f=0.2 ②、選擇銑刀磨損標準及耐用度 查表5-148得：銑刀后刀面的最大磨損量為1.5mm。 銑刀直徑d=80mm、耐用度T=180 min ③、確定切削速度Vc和每齒進給量f 根據(jù)資料所知：取f=0.20mm/z > 0.18mm/z、 Z=10、 d=80mm、a=26mm、a=2.9mm、T=180 min 查表2-17.有 C=548、q=0.22、x=0.17、y=0.32、u=0.22、p=0、m=0.33、k=1.0 則由表2-17的公式算得 Vc=194.379 m/min nc=194.379×1000/3.14×80=773.80 r/min 根據(jù)查表5-75選取X62臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速 n=750r/min=12.5r/s ∴V=3.14×80×12.5/1000=3.14 m/s 工作臺每分鐘進給量為f=0.20×10×60=120 mm/min 查表5-76，選f=118 mm/min 則實際的每齒進給量f=118/10×60=0.197 mm/z ④、檢查機床功率 根據(jù)資料所知：f=0.197mm、c=491、 x=1.0、y=0.75、u=1.1、Z=10、a=20mm、a=2.15mm、d=80mm、n=750 r/min、q=1.3、w=0.2、K=1.0 計算F=75.4 N P=75.4×3.14/1000=0.237 KW < 7.5 KW 可知機床功率能夠滿足要求 ⑤、基本時間（兩端加工） 查表2-28：(d對稱銑削) T=2(l+l+l)/ f ∵Kr=60°<90° 且式中l(wèi)=20mm、l=13mm、l=2mm、f=118 mm/min ∴T=2（20+13+2）/118=0.59 min=35.4 s 取T=36 s 每端走刀2次：T=2×36=72 s 3、工序號04： 本工序為鉆φ16mm深32mm的孔。包括：鉆、擴、粗鉸、精鉸孔、倒角1×45°。根據(jù)資料選用Z535立式鉆床加工，選標準高速鋼直柄機用鉸刀：r=0、ɑ=15°、Kr=45°。 ①、鉆孔： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-127得：f=0.61～0.75 mm/r 由表5-66取得f=0.72 mm/r ⑵選擇鉆頭磨損標準及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表2-13得：C=16.4、z=0.22、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15mm a=7.5mm 按公式計算： ∴Vc =22.061 m/min nc=22.061×1000/3.14×15=468.4 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=400 r/min=6.67 r/s 則V=3.14×15×6.67/1000=0.314 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=32mm、取l= l=5mm,f=0.72 mm/r、n=6.67r/s 則T=（32+5+5）/0.72×6.67=8.75s 取T=9s ②、擴孔： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-128得：f=0.9～1.1 mm/r 由表5-66取得f=0.96 mm/r ⑵選擇擴孔鉆磨損標準及耐用度 查表5-130：擴孔鉆后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=30min。 ⑶確定切削速度V 查表2-13得：C=27.9、z=0.2、x=0.1、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=15.85mm a=0.425mm 按公式計算： ∴Vc =34.964 m/min nc=34.964×1000/3.14×15.85=702.5 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=750 r/min=12.5 r/s 則V=3.14×15.85×12.5/1000=0.622 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0.96 mm/r、n=12.5r/s 則T=（32+2+3）/0.96×12.5=3.1 s 取T=4s ③、粗鉸： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-129得：f=1.5～3.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r ⑵選擇鉸刀磨損標準及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=15.95mm a=0.05mm 按公式計算： ∴Vc =12.611 m/min nc=12.611×1000/3.14×15.95=251.8 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.14×15.95×4.58/1000=0.229 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=32mm、l= 2mm、查表2-27取l=13mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 則T=（32+2+13）/1.60×4.58=6.4 s 取T=7s ④、精鉸： ⑴確定進給量f 因為深度為32mm較大，宜采用自動進給。查表5-129得：f=1.5～3.0 mm/r 由表5-66取得f=1.60 mm/r ⑵選擇鉸刀磨損標準及耐用度 查表5-130：鉸刀后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=15mm、則T=60min。 ⑶確定切削速度V 查表2-13得：C=23.2、z=0.2、x=0.1、y=0.5、m=0.3、取k=1.0 且d=16mm a=0.025mm 按公式計算： ∴Vc =13.491 m/min nc=13.491×1000/3.14×16=268.5 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z535立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=275 r/min=4.58 r/s 則V=3.14×16×4.58/1000=0.230 m/s ⑷鉆孔基本時間 T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=32mm、取l= 2mm、l=4mm,f=1.60 mm/r、n=4.58r/s 則T=（32+2+4）/1.60×4.58=5.2 s 取T=6s ⑤、倒角1×45° 4、工序號05： 本工序為鉆φ8.5mm深8mm的孔。根據(jù)資料選用Z525立式鉆床加工，選標準高速鋼直柄麻花鉆：d=8.5mm、Kr=45°。 ①確定進給量f 由于孔徑和深度較小，宜采用手動進給可達到加工要求。參考值取f=0.28 mm/r ②選擇鉆頭磨損標準及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=8.5mm、則T=35min。 ③確定切削速度V、n 查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=8.5mm a=4.25mm f=0.28mm/r 按公式計算： ∴Vc =29.9 m/min nc=29.9×1000/3.14×8.5=1120 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z525立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=960 r/min=16 r/s 則V=3.14×8.5×16/1000=0.427 m/s ④基本時間 鉆φ8.5mm深8mm的通孔: T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=8mm、取l= l=4mm,f=0.28 mm/r、n=16r/s T=（8+4+4）/0.28×16=3.6s 取T=4s 5、工序號06： 本工序為鉆φ9.3mm深26mm的孔。根據(jù)資料選用Z525立式鉆床加工，選標準高速鋼直柄麻花鉆,一次加工通孔可以滿足加工要求：d=8.5mm、Kr=45°。 ①確定進給量f 由于深度較大，宜采用自動進給可達到加工要求。查表5-127：f=0.47～0.57mm/r 。 由表5-66，按Z525選取f=0.48 mm/r ②選擇鉆頭磨損標準及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=9.3mm、則T=35min。 ③確定切削速度V、n 查表2-13、2-14得：C=16.4、z=0.25、x=0、y=0.4、m=0.125、取k=1.0 且d=9.3mm a=4.65mm f=0.48mm/r 按公式計算： ∴Vc =24.656 m/min nc=24.656×1000/3.14×9.3=844.33 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z525立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=680 r/min=11.33 r/s 則V=3.14×9.3×1.33/1000=0.33 m/s ④基本時間 鉆φ9.3mm深26mm的通孔: T=(l+l+l)/ fn 式中l(wèi)=26mm、取l=5mm、 l=4mm,f=0.48 mm/r、n=11.33r/s T=（26+5+4）/0.48×11.33=6.4s 取T=7s 6、工序號07： 本工序為刮平φ16mm深1mm的沉頭孔。根據(jù)資料選用Z525立式鉆床加工，選標準高速鋼帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆,一次加工通孔可以滿足加工要求：d=8.5mm、Kr=45°。 ①確定進給量f 由于深度較小，采用手動進給。 ②選擇鉆頭磨損標準及耐用度 查表5-130：鉆頭后刀面的最大磨損量為0.8mm。 鉆頭直徑d=16mm、則T=60 min。 ③確定切削速度V、n 查表5-140、5-66：按Z525 暫取f=0.13mm/r 查得Vc =12～25 m/min 取Vc =18 m/min ∴nc=18×1000/3.14×16=358.28 r/min 根據(jù)查表5-65選取Z525立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速 n=272 r/min=4.53 r/s 則V=3.14×16×4.53/1000=0.228 m/s ④刮平兩端基本時間 T=2(l+l)/ fn 式中l(wèi)=1mm、取l=1mm，f=0.13 mm/r、n=4.53r/s T=2（1+1）/0.13×4.53=6.8s 取T=7s 七、心得體會 根據(jù)轉(zhuǎn)向臂工藝規(guī)程及夾具設(shè)計要求，在本設(shè)計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的，它保證了零件的加工質(zhì)量，可靠地達到了圖紙所提出的技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消耗同時還盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件。在設(shè)計過程中須做到謹慎、有理可依的風格，同時依據(jù)夾具設(shè)計原理和相關(guān)資料可以了解到該設(shè)計中的夾具設(shè)計也是合理可行的，該夾具確保了工件的加工質(zhì)量，不僅工藝性好結(jié)構(gòu)簡單而且使用性好、操作省力高效，同時定位及夾緊快速準確，提高了生產(chǎn)率，降低了制造成本。因此，可知此次畢業(yè)設(shè)計是成功的。 八、參考文獻 《機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》北京理工大學(xué)出版社，2009.8 《機械制造工藝學(xué)》機械工業(yè)出版社，2006.1 《金屬機械加工》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社（第四版），2006.10 《機械工程材料》機械工業(yè)出版社，2002.2 《互換性與測量技術(shù)》國防工業(yè)出版社，2003.10 - 14 -