操纵杆支架的工艺流程设计

机械加工工艺流程设计题目：“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程学生姓名：学号：学生姓名：学号：学生姓名：学号：学生姓名：学号：学生姓名：学号：学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化指导老师：宋渊明完成日期：2012年12月20日目录一、零件的工艺分析………………………………………………21、零件的结构工艺性分析…………………………………………………………22、零件的技术要求分析……………………………………………………………2二、毛坯的选择……………………………………………………31、毛坯材料和种类的选择…………………………………………………………32、毛坯的形状与尺寸的确定………………………………………………………3三、定位基准的选择………………………………………………41、精基准的选择……………………………………………………………………42、粗基准的选择……………………………………………………………………4四、工艺路线的拟订………………………………………………51、加工方法的选择…………………………………………………………………52、加工阶段的划分——工艺路线…………………………………………………6五、加工余量的确定………………………………………………9六、工序尺寸及其公差的确定……………………………………9七、机床及工艺装备的选择………………………………………101、机床的选择………………………………………………………………………102、夹具的选择………………………………………………………………………103、刀具的选择………………………………………………………………………11八、确定切削用量和时间定额……………………………………121、工序Ⅰ：铣底面A………………………………………………………………122、工序Ⅱ：钻底面3-Φ11孔………………………………………………………143、工序Ⅲ：精镗2-Φ20孔…………………………………………………………174、工序Ⅳ：铣36槽…………………………………………………………………20九、操纵杆支架零件图……………………………………………23附录：工艺规程文件一、零件的工艺分析1、零件的结构工艺性分析题目所给定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、零件的技术要求分析操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：（1）2-Φ20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-Φ11孔此零件外形较小，除2-Φ20孔，公差要求较严格外，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。二、毛坯的选择1、毛坯材料和种类的选择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。灰铸铁材料有石墨的存在，灰铸铁的力学性能和消震性能很好；另外，由于灰口铸铁含碳量高,接近于共晶成分,故熔点比较低,流动性良好,收缩率小,因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件.另外,由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的工艺性能很好。所以，操纵杆支架毛坯材料选用灰铸铁，查表选择牌号HT200。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。2、毛坯的形状与尺寸的确定（1）加工方式的确定根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工方式如下：1）底面（A面）：粗精铣一次加工完成到尺寸。2）3-Φ11：直接在零件上钻铰完成。3）2-Φ20孔：先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工。4）36槽：粗精铣一次完成。如表1所示加工方式：表1加工表面参考加工方式底面（A面）表5-4粗铣一次完成3-Φ11表5-19钻铰完成2-Φ20孔表5-19先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工36槽表5-4粗铣一次完成（2）毛坯基本尺寸的确定加工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可。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/mm120.70.7839.07.12Φ1100Φ11Φ2000Φ20361.415.04.37（3）毛坯——零件综合图的绘制如图1所示毛坯——零件综合图：图1三、定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响，另外，粗精基准的用途不同，在选择时所考虑的侧重点也不同。1、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。2、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2-R20孔的圆心与底面的距离为54±0.5，所以以2-R20外圆表面为粗基准。四、工艺路线的拟订零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。1、加工方法的选择加工方法选择的原则是保证加工质量和生产率与经济性，根据表面的尺寸精度和Ra值进行选择。同时考虑工件材料的性质、工件的形状和尺寸、生产类型、现有生产设备与技术条件和特殊要求。（1）平面的加工平面加工的方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。由于本零件对所加工表面粗糙度要求都不高。由表5-11，根据GB/T1804-2000规定，选用中等级（M），相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，根据零件的结构特点，选用端铣加工方式。（2）孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。3-Φ11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。2-Φ20的要求较高，根据手册表5-48，先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工。（3）槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，要求的精度并不高，再考虑到经济性的要求，故选用铣床加工。2、加工阶段的划分——工艺路线为保证加工质量和合理地使用资源，对零件上精度要求较高的表面，应划分加工阶段来加工，即先安排所有表面的粗加工，再安排半精加工和精加工，必要时安排光整加工。（1）粗加工阶段主要任务是尽快切去各表面上的大部分加工余量，要求生产率高，可用大功率、刚度好的机床和较大的切削用量进行加工。（2）半精加工阶段在粗加工的基础上，可完成一些次要表面的终加工，同时为主要表面的精加工准备好基准。（3）精加工阶段保证达到零件的图纸要求，此阶段的主要目标是保证加工质量。（4）光整加工阶段对于质量要求很高（IT6级以上，表面粗糙度Ra0.2μm以下）的表面，还应增加光整加工阶段，以进一步提高尺寸精度和减小表面粗糙独。根据以上要求，并结合操纵杆支架零件实际形状和要求，制定出三条工艺路线：1）工艺路线方案一工序Ⅰ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅱ粗精铣底面A。工序Ⅲ钻底面3-Φ11孔。工序Ⅳ铣36槽。2）工艺路线方案二工序Ⅰ粗精铣底面A。工序Ⅱ钻底面3-Φ11孔。工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅳ铣36槽。3）工艺路线方案三工序Ⅰ粗精铣底面A。工序Ⅱ铣36槽。工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅳ钻底面3-Φ11孔。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。此方案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。次方案先加工出底面，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。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。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最终操纵杆支架的加工路线：如表3所示最优加工工艺路线：表3工序加工方式工序Ⅰ粗精铣底面A工序Ⅱ钻底面3-Φ11孔工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔工序Ⅳ铣36槽本方案是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面，3-Φ11孔，及2-Φ20孔，36槽，这种方案基准统一。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。因此，我们选用本方案做为操纵杆支架的加工路线，下面是该方案详细工序说明：工序Ⅰ以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序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。选用Z3040钻床及专用钻模。工序Ⅲ以底面及2-Φ11孔，一面两销定位，加工36槽。选用X63卧式铣床及专用夹具加工。工序Ⅳ以一面两销定位，钻铣2-Φ20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工五、加工余量的确定加工余量是指某一表面加工过程中应切除的金属层厚度。同一加工表面相邻两工序尺寸之差称为工序余量。而同一表面各工序余量之和称为总余量，也就是某一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差。操纵杆支架的材料为HT200，抗拉强度MPab200，采用砂型机器造型。铸钢件采用砂型机器造型时，铸件的尺寸公差为CT8-CT12级，此处选为CT9级。由表5-3选择加工余量为H级，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸由表查得各个加工表面余量。如表4所示各个加工表面加工余量：表4加工表面参考加工余量/mm备注底面（A面）表5-40.7粗铣一次完成3-Φ11表5-190钻铰完成2-Φ20孔表5-190先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工36槽表5-40.7粗铣一次完成六、工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是加工过程中每个工序应保证的加工尺寸，其公差即工序尺寸公差，加工表面的的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取得相应加工余量即可。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Ⅰ120.712.7工序ⅡΦ110Φ11工序ⅢΦ200Φ20工序Ⅳ361.437.4由表5，选用CT7级查的各铸件加工尺寸公差。如表6所示各铸件加工尺寸公差：表6毛坯尺寸/mm公差/mm标注结果12.70.7839.039.07.1237.415.05.04.37七、机床及工艺装备的选择1、机床的选择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：1）工序Ⅰ铣底面A：XK7150数控铣床2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：机床：Z3040钻床3）工序Ⅲ钻镗2-Φ20孔：X53立式铣床4）工序Ⅳ加工36槽：X63卧式铣床2、夹具的选择对于成批生产的零件，大多采用专用机床家具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用家具。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。3、刀具的选择在操纵杆的加工中，采用了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：1）工序Ⅰ铣底面A：采用面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径φ160。刀片材料P/K，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径Φ10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H93）工序Ⅲ钻镗2-Φ20