KCSJ01设计手柄的机械加工工艺规程及工艺设备.doc

1、目 录一、前言21.简介22.设计目的2二、零件的分析32.1零件的作用 32.2零件的工艺分析3三、工艺规划设计43.1 毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.3 工艺路线的拟定53.4毛坯尺寸及其加工余量的确定63.5其他尺寸极其加工余量的确定83.6确定各工序切削用量8四、夹具设计114.1定位方案的确定114.2夹紧方案的确定14五、自我小结15六、参考文献15设计手柄的机械加工工艺规程及工艺设备一、 前言机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训

2、练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。本次课程设计内容包括零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。二、 零件的分析

3、2.1零件的作用 该零件为典型的杆类零件，而且为连杆类。因此，其主要的要素包括两侧面，大、小头孔。另外，还有其它辅助要素：小头的槽盒大头的径向孔以及杆身的部分的锻造机构。手柄一头通过38mm孔连接，另一头通过22mm孔其它部件连接，即该手柄的作用是实现运动的传递作用。2.2零件的工艺分析该手柄的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工，槽的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工该零件共有3个孔要加工：38mm孔是零件的主要加工面，多组面，大头孔与两侧

4、面的垂直度为0.08，孔口倒角为1X45，尺寸精度为38H8，因而是后续工序的主要精基准面，需精加工且尽早加工出来；22mm小头孔与38mm大头孔有中心距为1280.2，小头孔孔口倒角为1X45，尺寸精度为22H9，也要精加工；4mm注油孔是通孔，通过两孔中心连线及对两侧对称面，没有位置尺寸度要求，只需要转床粗加工。2.2.2面的加工该零件共有2个侧面要加工：两个侧面是配合38mm孔后续工序的主要精基准面，需要精加工。2.2.3槽的加工该零件仅有1个槽需加工：22mm小头孔键槽两侧面粗糙度为Ra6.3um，尺寸精度为10H9，需精加工。三、工艺规划设计3.1毛坯的制造形式零件材料为45，根据选

5、择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用普通模锻。由于零件上两孔都较大，且都有严格的表面精度要求，故都要留出足够的加工余量。3.2基面的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于两侧面较平整且加工精度较高，故以2个主要侧面为基准。3.2.2精基准的选择精基

6、准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，该零件上重要表面是大头孔38H8，由于其与底面有垂直度关系，所以底面自然成为精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，将其精度由原来的37H11提高到38H8，该定位基准组合在后续孔的加工中，以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。3.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。3.3.

7、1工艺路线方案10.模锻毛坯;20.粗铣端面B;30.粗铣端面A;40.精铣端面B;50.精铣端面A;60.粗钻小头孔;70.粗钻大头孔;80.粗铣小头槽;90.精铣小头槽;100.钻大头径向孔4;110.精钻小头孔22;120.精钻大头孔38;130.倒角;140.检验入库。3.3.2工艺方案的确定10.模锻毛坯;20.粗铣端面B，以端面A为定位基准;30.粗铣端面A，以端面B为定位基准;40.精铣端面B，以端面A为定位基准;50.精铣端面A，以端面B为定位基准;60.粗钻小头孔，利用端面A，大头孔和小头孔定位，保证128mm;70.粗钻大头孔，定位与工序相同;80.粗铣小头槽，利用端面A，

8、大头孔和小头孔槽定位，保证85mm;90.精铣小头槽，定位与工序相同;100.钻大头径向孔4，利用两端面，大头孔和小头孔中心连线定位;110.精钻小头孔22，定位与工序相同;120.精钻大头孔38，定位与工序相同;130.倒角，手工倒角，去毛刺;140.检验入库。3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定手柄零件材料为45,毛坯重量约为1.56kg，生产类型为中批或大批生产，采用普通模锻生产。查表确定加工余量：普通模锻，材料为45钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为26mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.6，确定毛坯尺寸为29mm。3.4.1

9、两侧面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两侧面经过四道工序，先粗铣端面B，再粗铣端面A，精铣端面B，最后精铣端面A，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。精铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为0.5mm。故锻造造毛坯的基本尺寸为26110.50.529mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差的上偏差为1.4mm，下偏差为-0.4mm。故：毛坯的名义尺寸：261.01.00.50.529mm；毛坯

10、的最小尺寸：290.428.6mm；毛坯的最大尺寸：291.430.4mm；粗铣端面B后的最大尺寸：261.00.50.51.429.4mm；粗铣端面B后的最小尺寸：261.00.50.50.427.6mm；粗铣端面A后的最大尺寸：:260.50.51.428.4mm；粗铣端面A后的最小尺寸：: 260.50.50.426.6mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为26mm。3.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，22H9mm孔由粗钻到精钻得到，查机械

11、加工工艺手册得粗钻的公差上偏差0.21mm，下偏差为0，故：毛坯的名义尺寸：220.83.218mm；毛坯的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；粗钻小头孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；粗钻小头孔后的最小尺寸：183.21.419.8 mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为22H9mm。3.4.3大头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，38H8mm孔由粗钻到精钻得到，查机械加工工艺手册得粗钻的公差上

12、偏差0.25mm，下偏差为0故：毛坯的名义尺寸：381334 mm；毛坯的最大尺寸：341.435.4mm；毛坯的最小尺寸：340.433.6mm；粗钻大头孔后的最大尺寸：3430.40.25=37.65mm；粗钻大头孔后的最小尺寸：3431.40.25=35.85mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为38H8mm。3.5其他尺寸极其加工余量的确定其他工序尺寸包括1个孔，1个槽，现仅分析主要的1个槽的加工余量及尺寸偏差。精铣槽，Ra6.3um；根据机械加工工艺手

13、册，按粗铣到精铣的加工为：粗铣：9H11mm；精铣：精铣。3.6确定各工序切削用量及基本工时3.6.1工序20：粗铣端面B机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型 夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：3.6.2工序30：粗铣端面A机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根

14、据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：走刀次数为1机动时间：3.6.3工序40：精铣端面B 机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：

15、本工序机动时间3.6.4工序50：精铣端面A机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间3.6.5工序60：粗钻小头孔机床：Z525钻床刀具：钻头 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.39，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.41，取机床主轴转速：，取实际

16、切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：3.6.6工序70：钻、扩、铰大头孔 机床：Z525钻床刀具：钻刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具刀具：麻花钻、扩孔钻钻孔(先由毛坯孔，钻至)切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.39，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.52，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.53，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀

17、具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 加工加油孔机动时间：由于 本工序机动时间铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.58，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.60，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：加工机动时间： 3.6.7工序80：粗铣小头槽 机床：X62W立式铣床刀具：锯片铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4

18、.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：3.6.8工序90：精铣小头槽 机床：X62W立式铣床刀具：锯片铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具刀具：硬质合金端铣刀YG8 铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：由工序3可知： 走刀次数为1机动时间： 3.6.9工序100：钻大头径向孔4机床：Z525钻床刀具：麻花钻 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具切削深度：进给量：根据参考文献7中表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7中表

19、2.4-53，取机床主轴转速，由式（2-1）有：，取实际切削速度，由式（2-2）有：被切削层长度：刀具切入长度：，式（2-8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 3.6.12工序：倒角机床：Z525钻床刀具：倒角钻头 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具四、 专用夹具设计由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。 4.1定位方案的确定4.1.1工序要求本次设计选择设计的是工序的夹具，主要是针对钻,铰38 22mm孔的夹具，它将用于Z525钻床。该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端

20、面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于卧式转床加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。4.1.2定位方案设计分析如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。因此初步的设计方案如下,首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于卧式钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。4.1.2定位分析如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一

21、个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制。定位面板如附图A1图纸手柄座夹具体装配图所示。4.1.3定位误差分析定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/31/2，即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，

22、需要保证的尺寸要求：保证油孔轴线距侧面13mm，保证油孔轴线通过两孔轴线及两侧面的对称面。对于本工序要求，定位基准与工序基准同为两孔中心线，故基准不重合误差为0。基准位置误差则取决于两孔直径尺寸公差以及圆度误差，由于两孔的表面精度都达到Ra3.2mm，都经过精钻，故基准位置误差也可以忽略，只要两V型块的标准尺寸以及相对位置关系得到保证，定位误差也是很小的。综上所述，该定位方案是符合加工要求的。 4.1.4定位元件的型号，尺寸和安装方式4.1.4.1支撑面在定位板面上做成一个支撑面，经过精铣得到精度较高的平面。4.1.4.2 V型块本设计方案选用一个固定V型块和一个滑动V型块，查课程设计指导教程

23、，确定v型块为GB2205-1999标准，其相关尺寸见下图3：4.2夹紧方案的确定4.2.1夹紧装置的设计夹紧力方向原则：（1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；（2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则：（1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；（3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹

24、紧力，防止加工过程中可能产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向水平向右，通过螺栓的转动，带动固定在滑动V型块上面的方块螺母向右移动，进而作用在工件30mm外圆面上，实现夹紧，具体夹紧装置的布置见A1图纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于大批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。4.2.2夹具的操作及维护安装工件时，应先将螺栓转动退出足够的行程空间以便于安装工件，然后使工件的30mm外圆面套在滑动V型块上，外54mm外圆面套在固定V型块上，将端面A紧靠在定位板上的支撑面上，这样工件以端面A为定位基准安装。

25、工件装好后，转动螺栓，使滑动V型块靠紧30mm外圆面并夹紧工件。加工完成后松开工件，只需反向转动螺栓，即可取下工件。夹具在使用中，应注意检查钻套的磨损情况，如果磨损后不能精确保证加工精度，则需要更换钻套。本夹具V型块是受力部件，夹紧时检查其是否发生受力变形，如有变形，应及时设法修正，才能保证加工精度。为使其变形减小，需要严格控制螺杆的夹紧力。五、自我小结本次课程设计是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，是一次对我们所学的专业基础知识的掌握情况的重要考察和检验，更是培养我们理论联系实际，分析并解决问题能力的重要内容和阶段。使我更好的掌握了CAD制图软件。六、参考文献1徐洪本 机床夹具设计手册辽宁科技大学出版社2004.32邓文英等金属工艺学高等教育出版社2008.43付风岚等公差与检测技术科学出版社2006.94王先逵等机械加工工艺手册机械工业出版社2007.95陈宏钧金属切削速算手册机械工业出版社2007.919