操纵杆支架的机械加工工艺规程制订

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、能熟练的运用机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-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用Φ20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-Φ20孔

（2）支架底面

（3）36槽

（4）3-Φ11孔

此零件外形较小，图中除2-Φ20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，已达大批生产的水平。

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坯。

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。因为铣底面时要保证54±0.5，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-Φ11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、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低，故选择端铣加工方式。

（2）孔的加工

孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3-Φ11的孔为工艺孔，所以选用钻床加工的方式。2-Φ11的孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式铣床钻铣加工。

（3）槽的加工

槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。36槽的表面粗糙度要求Ra12.5um，公差等级为12级，精度要求较低，故选择粗铣加工方式即可。

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   钻铣2-Φ20孔。

Ⅱ   粗精铣底面A。

Ⅲ   钻底面3-Φ11孔。

Ⅳ   铣36槽。

Ⅴ   检查

（2）工艺路线方案二

Ⅰ   粗精铣底面A。

Ⅱ   钻底面3-Φ11孔。

Ⅲ   钻铣2-Φ20孔。

Ⅳ   铣36槽。

Ⅴ   检查

（3）工艺路线方案三

Ⅰ   粗精铣底面A。

Ⅱ   铣36槽。

Ⅲ   钻铣2-Φ20孔。

Ⅳ   钻底面3-Φ11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-Φ20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-Φ11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-Φ11孔，2-Φ20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-Φ20孔，最后以36槽与Φ20做定位基准加工3-Φ11孔。三种方案相比较，可以看出，方案一中，先以毛坯底面为粗基准，加工出2-Φ20孔，再以2-Φ20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，粗精铣底面A。

Ⅱ   以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-Φ11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，钻铣2-Φ20孔。

Ⅳ   以底面及2-Φ11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：

各铸件加工尺寸公差如下表所示：

    根据以上内容及砂型铸造的有关标准与规定，绘制毛坯简图，如下图所示：

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 铣底面：数控铣床

工序10 15 20加工底面3—Φ11工艺孔：摇臂钻床

工序25 30 35 40加工2-Φ20孔：台式钻床

工序45加工36槽：立式铣床

（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，采用了铣、钻、扩、铰、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：

工序05 铣底面：采用面铣刀来进行加工，铣削深度为ap=2.2mm，铣削宽度约为12mm，通过查表得：选用高速钢镶齿套式面铣刀，满足要求的铣刀直径d=80mm，孔径D=27mm，宽L=36mm，齿数Z=10。

工序10 15 20加工底面3—Φ11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=11的铰刀铰孔。

工序25 30 35 40加工2-Φ20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的铰刀铰孔，工序40采用d=20的铰刀精铰孔。

（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—Φ20mm的通孔）切削用量及基本时间的确定

本工序是扩2—Φ20mm孔，已知工件材料：HT200，硬度200，铸件。所用机床为Z3025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。由表5-49知，当时，选择钻头后刀面磨损极限值为,耐用度

1. 切削用量

（1）确定背吃刀量 

，故可取=0.25mm。

（2）确定进给量

    按照加工要求决定进给量。钻头直径=19.5mm，工件材料为

铸钢且时，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0.8。

（3）确定切削速度  根据表5-52的计算公式确定切削速度

式中，。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，得修正系数；工件材料，得修正系数为；刀具材料为高速钢，得修正系数；钻头为标准刃磨形状，得修正系数。所以

=14.22

=232.24

根据Z3025机床标准主轴转速，由表5-54选取，实际切削速度速为

=15.3

（4）校验机床功率  由表5-55，查得转矩和切削功率计算公式如下：

式中，，，由表5-56得：与加工材料有关的修正系数;与刃磨形状有关的修正系数；与刀具磨钝有关的修正系数。因此，总的修正系数为

所以钻孔时的转矩为

=N.m=57N.m

切削功率为

由表5-14知，Z3025机床主轴最大转矩，主电机功率。由于，做选择的切削用量可用。最后所确定的切削用量为

；

；

2. 基本时间

由表5-57得钻孔的基本时间为

式中，——工件切削部分长度，单位为mm;

    ——切入量，单位为mm，；

      ——超出量，单位为mm，；

已知，，，，。所以，加工2个孔所用的基本时间为

=0.78min

（二）工序35（铰2—Φ20的孔）切削用量及基本时间的确定

本工序是铰孔，已知工件材料：HT200，硬度163—229HBW，铸件。机床为摇臂钻床，所选用d=20、L=238的锥柄高速钢铰刀，查表得其几何参数为。

1.切削用量

（1）确定背吃刀量：

mm

（2）确定进给量：

按照加工要求决定进给量。铰刀直径20mm，工件材料为HT200时，根据表知：铰刀进给选取mm/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：

计算公式为：  式中  -切削适度/（m/min）

查表得：  

根据刀具耐磨度T=45min，得修正系数;工件材料=200MPa，得修正系数为；刀具材料为高速钢，得修正系数；与铰孔切削深度有关的系数； 钻孔深度≦，得与钻孔深度有关的系数；钢件状态为热轧的，得钻孔时钢料状态有关的系数；则有：

所以： =24.

即： 401.35

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： 24.8 

（4）校验机床功率：

查表得转矩T和切削功率满足要求，故切削用量可以用。

2.基本时间

由表得钻孔的基本时间为

式中，—工件切削部分长度，单位为mm；

—切入量，单位mm，；

—超入量，单位mm,:

已知=66mm, 

==7.56mm

取

所以，加工2个孔所用基本时间为

=2=1.91min

（三）工序40（铰2—Φ20的孔）切削用量及基本时间的确定

本工序是铰孔，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的锥柄高速钢铰刀，查表得其几何参数为。

1.切削用量

（1）确定背吃刀量：

mm

（2）确定进给量：

按照加工要求决定进给量。铰刀直径19.75mm，工件材料为HT200时，根据表知：铰刀进给选取mm/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：

计算公式为：  式中  -切削适度/（m/min）

查表得：  

根据刀具耐磨度T=45min，得修正系数;工件材料=200MPa，得修正系数为；刀具材料为高速钢，得修正系数；与铰孔切削深度有关的系数； 钻孔深度≦，得与钻孔深度有关的系数；钢件状态为热轧的，得钻孔时钢料状态有关的系数；则有：

所以： =21.7

即： 345.7

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： 25.12 

（4）校验机床功率：

查表得转矩T和切削功率满足要求，故切削用量可以用。

2.基本时间

由表得钻孔的基本时间为

式中，—工件切削部分长度，单位为mm；

—切入量，单位mm，；

—超入量，单位mm,:

已知=66mm, 

==9mm

取

所以，加工2个孔所用基本时间为

=2=3.9min

结  论

这次课程设计让我们熟悉和掌握了零件产品从设计到加工的一套完整工艺路线，确定了操纵杆支架从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，这需要综合我们前阶段所学习的机械制图、互换性与测量技术、机械制造技术基础等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。在具体设计过程中，必须考虑到各个方面的问题，由于人为操作，外界误差，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题，使得生产出来的产品不合格。因此在设计中就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而且要考虑到更换容易，维修简单。这次的工艺流程设计培养了我们制订机械加工工艺规程的原则、步骤和方法，提高了对零件机械加工中影响质量、生产率和经济性的因素进行综合分析的能力。这次课程设计是我们熟悉出身社会的工作实践，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。

致  谢

这次的课程设计中遇到很多难题，通过老师的细心指导在图书馆查阅资料，最终解决了困难，顺利完成这次课程设计，感谢廖京川老师在课程设计上给予我的指导和帮助。廖京川老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使我受益匪浅，终生难忘。廖京川老师严谨的治学态度和对工作兢兢业业、一丝不苟的精神将永远激励和鞭策我认真学习、努力工作。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

参考文献

[1]王  栋，李大磊.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]张茂.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2010.

[3]胡凤兰.互换性与技术测量基础（第二版）.北京：高等教育出版社，2010.

[4]杨叔子，机械加工工艺师手册[M]，北京：机械工业出版社，2004.