机械制造技术课程设计135调速器操纵手柄工艺规程及钻M6螺纹孔夹具设计（全套图纸）.doc

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1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 操纵手柄及相关工序夹具的设计设 计 者： 班 级： 机械0802学 号：指导老师： 江南大学2011/7/1目录设计任务书一、序言二、零件分析2.1零件的生产纲领与生产类型2.2零件的作用2.3零件的加工工艺分析三、毛坯成形工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法 3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差3.3确定毛坯的热处理方式 四、机械加工工艺规程工艺4.1基准的选择 4.1.1 粗基准的选择 4.1.2 精基准的选择4.2确定加工余量及工序尺寸4.3制订工艺路线 4.4确定切屑用量及基本工时五、夹具方案设计5.1确定定位方案5.2计算切削力和夹紧力5

2、.3定位误差计算六、总结心得七、参考文献设计任务书设计设计题目：设计“操纵手柄”零件机械加工工艺规程（大批量）设计要求：1、未注圆角R23 2、去毛刺 3、材料45钢全套图纸，加153893706设计内容：1、熟悉零件图， 2、绘制零件图1张， 3、绘制毛坯图1张， 4、编写工艺过程卡1张和工序卡片2张， 5.、夹具设计装配图1张， 6、主要零件图1张， 7、课程设计说明书1份。一、 序言 设计是在我们学完了大学全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课之后进行的。这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有

3、重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，设计先端面用的铣床夹具。 本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 二 零件分析2.1 零件的生产纲型领及生产类 生产纲领是企业在计

4、划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，操纵手柄的生产纲领为5000件/年。生。产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。 2.2 零件的作用 课程设计题目给定的零件是车床操纵手柄，属于板块类零件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。 2.3 零件的加工工艺分析 该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10的孔，钻12H8的孔，

5、铣16mm8mm的槽。 以18 mm外圆为中心加工24表面和孔，钻9H7，钻16H7的孔。 有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。三、毛坯成形工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法 操纵手柄是一种常用的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢。由于零件成批生产，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，考虑到其运用场合，选择毛坯为锻造成型。并且该零件年产量为5000件/年，采用模锻比较合适，故可采用模锻成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。 3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和

6、公差 参考金属加工工艺及工装设计，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T 12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应先确定如下各项因素。此处参考书金属加工工艺及工装设计（1） 24外圆的毛坯余量由表2-10得双边余量41mm，取单边3.5mm，毛坯尺寸 mm，（2） 24外圆端面的毛坯余量由表2-10得单边41mm，取3.5mm，毛坯尺寸 mm，（3） D两端面及螺纹孔端面的毛坯余量由表2-20得双边余量 mm，取单边3.5mm，毛坯尺寸分别为 mm和 mm。（4） 所有孔的毛坯尺寸均为实心。3.3确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，

7、并使不均匀的金相组织通过重结晶得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。四 机械加工工艺规程设计4.1 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 4.1.1 粗基准的选择 18的外表面不需要加工，选择为粗基准加工24外圆，选择20外圆面作为粗基准，加工尺寸为18的端面。4.1.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。选择24外圆中心线和端面以及D面作为精基准 。 4.2 确定机械加工方法和余量及工序尺寸根

8、据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下： 1. 12 mm的孔： 毛坯为实心，而12 mm的孔的精度为H8，Ra=6.3um（参考机械制造技术基础课程设计指南计表（5-30，5-15），确定工序尺寸及余量：钻孔： mm， 铰孔：12H8 mm， 2Z=0.5mm。 2.10mm的孔： 毛坯为实心，Ra=6.3um参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-15），确定工序尺寸及余量： 钻孔： mm； 铰孔：10mm，2Z = 0.5mm。 3.9 mm的孔： 毛坯为实心，而9 mm的孔的精度为H12，Ra=12.5um（参考机械制造技术基础课程设计指南计5-1

9、5），确定工序尺寸及余量： 钻孔：9 mm4.16mm的孔 毛坯为9 mm孔，而16 mm的孔的精度为H11，Ra=6.3um（参考机械制造技术基础课程设计指南计表5-15,5-30），确定工序尺寸及余量：扩孔： mm， 2Z=6.5mm； 铰孔： mm， 2Z=0.5mm。 5.车外圆端面： 根据端面的精度要求Ra=12.5um，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-38），确定工序尺寸及余量： 粗车：保证mm尺寸，Z=3.5mm 6.车24mm外圆面 根据外圆面的精度h9，Ra=12.5um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-32,5-33），确定工序尺寸及余量： 粗车： mm

10、半精车： mm， 2Z=1mm7. 铣16X8mm键槽： 根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-40），确定工序尺寸及余量： 粗铣15X7mm槽； 半精铣16X8mm槽。 8.铣D两端面厚度18 mm： 根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-49），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 保证厚度 mm，半精铣： 保证厚度18mm， 2Z=2mm9.铣螺纹的端面： 根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-49，），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 螺纹的端面厚度到16mm半精铣： 螺纹的端面厚度到1

11、5mm10.在18mm圆上铣扁槽11.5H10mm： 根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-40,5-16），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 保证扁槽厚度 mm半精铣： 保证扁槽厚度11.5H10mm4.3制订工艺路线 工序号 工名序称 工 序 内 容00 车 粗车大端面，粗车外圆24，半精车外圆24，倒角3X45，4X45，钻孔9，铰孔至16，扩孔9至15.8，铰孔15.8至16，倒角0.5 X4505铣 粗铣D两端面至18，半精铣D两端面至18， 06 铣 在18外圆上粗铣长28平面，半精铣长28平面10铣 粗铣螺纹圆端面至15，半精铣螺纹圆端面至15，1

12、5 钻 钻孔11.8，钻孔10，铰孔12，倒角0.5X45，铰孔10，倒角1X4520铣 粗铣铣键槽16X8，半精铣键槽16X825钻 5，倒角0.5 X4530攻丝对5的孔进行攻丝M6X1-335去毛刺去毛刺40清洗清洗45终检终检入库 4.4确定切削用量及基本工时以工序05：铣两端面作为计算的例子1)加工条件工件材料：45钢,=670MPa，锻件。加工要求：粗铣D两端面加工余量2.5mm。机床、刀具：X51立式铣床、硬质合金立铣刀。表5-101选择铣刀的尺寸铣刀直径，L=72，Z=4。已知铣削宽度，铣削深度确定每齿进给量fz。根据表5-74，X51型卧式铣床的功率为4.5kw，工艺系统刚性

13、为中等，查得每齿进给量，取。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，直径d=10mm，耐用度T=60min。确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据表2-17中公式计算：式中，T=60min，根据X51转速表，选择，实际切削速度，工作台每分钟进给量为根据表5-72，实际 校验机床功率。根据表2-18计算公式，式中， ，X62铣床功率为4.5KW，符合要求，可以采用。2)计算基本工时mm 3)辅助工时根据书金属加工工艺及工装设计由表4-106可查得：辅助工时大约为T=100s工序1 钻mm孔。以零件的18mm外圆柱面为主要的定位粗基准，以孔10mm为辅助基

14、准。钻15孔，采用高速钢钻头,查机械制造技术基础课程设计表5-64，f=0.310.37mm/r,由于l/d710,故系数为0.75。取f=0.24*0.75=0.18mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-66，取=0.35m/s=21m/min,则n=1000/d=100021/(9)=742.72 r/min取n=780r/min。计算工时 L/nf=88/(780*0.18)=0.63min采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同。即 n=780r/min工序3 粗车，半精车mm外圆表面及右端面。以mm孔为精基准。粗车时，选用高速钢车刀。由于加工余量为2mm，因此

15、此次切削，吃刀深度为=1m。查机械制造技术基础课程设计表5-57，f=0.30.4mm/r,取f=0.3mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-60，v=2.1702.667m/s, 取v=2.5m/s。确定机床主轴转速：n=1000*2.5/(3.14*27.3)=29.15r/s (1749r/min)按机床取n=1740r/min=29r/s实际切削速度为v=29r/s =149.23m/min L/nf=80/(1740*0.3)=0.153min粗车右端面时，吃刀深度=1mm，L/nf=15/(1740*0.3)=0.029min半精车时，由于加工余量为1.3mm，因此此次切削，吃

16、刀深度为=0.65m。查机械制造技术基础课程设计表5-58，f=0.5mm/r。因其不限切削速度，故取机床主轴转速为粗车的转速n=1740r/min=29r/sL/nf=80/(1740*0.5)=0.09min倒角4*450时, 吃刀深度=2mm，L/nf=5.6/(1740*0.5)=0.006min倒角3*450时, 吃刀深度=2mm，L/nf=4.3/(1740*0.5)=0.005min（在本工序未注明的进给量f和机床主轴转速n分别为0.5mm/r和1740r/min）工序4 粗铣10孔和R4通槽（即D和A）的上下端面。以mm孔为精基准，以孔10mm为辅助基准。零件材料为45钢，故可

17、用高速钢圆柱铣刀。查表得取铣刀直径d=30mm，粗齿，z=20齿。由于粗铣加工单边余量为1mm，小于5mm，故铣削宽度=1mm。由于A面上两端突出故将28mm作为铣削深度从而进给18mm，所以取28mm查表可知， =0.10.15mm/z, 取=0.1 mm/齿。查表可知，=0.350.65m/s.取=0.4m/s.n=1000 /d=10000.4/(30)=4.25 r/s =255 r/min=*n*Z=0.1*255*20=510mm/min取480mm/minL=18*4=72mmL/=72/480=0.15min工序5 半精铣R4通槽（即A）的上下端面。以mm孔为精基准，以孔10m

18、m为辅助基准。选用高速钢圆柱铣刀，细齿，d=30mm,z=20齿。由于粗铣加工单边余量为0.5mm，故铣削宽度=0.5mm。查表,f=1.22.7mm/s，取f=2mm/s查表可知，=0.350.65m/s.因为该工序为半精铣速度应取较大值，故取=0.65m/s.n=1000 /d=10000.65/(30)= 414 r/min=*n=2*414=828mm/min取780mm/minL/=18*2/780=0.05min 粗铣R4通槽（即A槽）。以mm孔为精基准，以孔10mm为辅助基准。选用高速钢立铣刀，查机械制造技术基础课程设计表5-75，d=8mm,z=5齿。 =0.0080.015m

19、m/z, 取=0.008 mm/齿。查机械制造技术基础课程设计表5-75可知，=90m/min.n=1000 /d=100090/(8)= 3583 r/min=*n=0.008*3583=28.66mm/min取=28.8mm/minL/=16/28.8=0.56min工序6 钻M6侧孔，攻螺纹，以mm孔为精基准，以D上端面为辅助基准。1钻螺纹底孔 4.8mm 选用高速钢麻花钻，查表11-10可知，f=0.140.18mm/r，取f=0.18mm/r查表1可知,v=0.35m/s=21m/minn=1000/d=100021/(4.8)=1393 r/min 取n=960r/min=d n/

20、1000=4.8960/1000=14.47 m/min计算工时 L/nf=15/(960*0.18)=0.087min2攻M6螺纹选用M6丝锥，螺距P=1mm。切削用量选为v=0.1m/s=6m/s.n=1000/d=10006/(6)=318 r/min 取n=272 r/min ,则=d n/1000=6272/1000=5.1 m/min计算工时 L/nf=15/(272*1)=0.055min工序7 扩，铰孔并两端倒0.5*450 。以mm孔为精基准，以D面为辅助基准。保证孔与D面的垂直度误差不超过0.15mm扩孔时，采用高速钢扩钻。查机械制造技术基础课程设计表5-67，f=0.50

21、.6mm/r。取f=0.5mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-67, =(1/21/3) mm/r故=0.4=0.419.8=7.92 m/minn=1000/d=10007.92/(11.8)=213.75 r/min 取n=240r/min计算工时 L/nf=8/(240*0.5)=0.067min铰孔时，采用高速钢铰刀查机械制造技术基础课程设计表5-68，f=0.651.40mm/r。取f=1mm/r。查表可知，=0.113m/s=6.78m/min。n=1000/d=10006.78/(12)=180r/min。计算工时 L/nf=8/(180*1)=0.044 min孔两端倒0

22、.5*450 。采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔相同。即 n=180r/min工序8 扩10孔并两端倒1*450。以mm孔为精基准，以孔为辅助基准。保证与孔的圆心距为mm。采用高速钢扩钻查机械制造技术基础课程设计表5-67，f=0.50.6mm/r。取f=0.5mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-67, =(1/21/3) mm/r故=0.4=0.419.8=7.92 m/minn=1000/d=10007.92/(10)=252.23 r/min 取n=240r/min计算工时 L/nf=18/(240*0.5)=0.15min10孔两端倒0.5*450 采用9

23、00锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩孔相同。即 n=240r/min五、夹具设计本次设计的夹具为操纵手柄的专用钻攻M6螺纹孔夹具。 工件的轮廓尺寸小，刚性好，结构简单。工件在夹具上装夹方便，且定位夹紧元件较好布置。 本工序所使用的机床为Z5125立钻，刀具为通用标准刀具。 本工序是在工件其他表面半精加工后进行加工的，所以工件获得比较精确的定位基面。 生产类型为大量生产。所以应在保证工件加工精度要求和适当提高生产率的前提下，尽可能地简化夹具结构，以缩短夹具设计与制造周期，降低设计与制造成本，获得良好的经济效益。5.1确定定位方案5.1.1 根据六点定位规则确定工件的定位方式由工序简图

24、可知，该工序限制了工件六个自由度。现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及其基准选择的合理性。为了保证相对K面的垂直度，需限制工件Y方向旋转自由度，其定位基准为连杆颈。由以上分析可知，根据工件加工要求分析工件应限制的自由度、采用的定位基准与工序简图所限制的自由度、使用的定位基准相同。5.1.2 选择定位元件，设计定位装置根据已确定的定位基面结构形式，确定定位元件的类型和结构尺寸。(1) 选择定位元件根据以上分析，本工序限制了工件6个自由度，定位基准为两主轴颈、连杆颈和主轴颈轴肩。相应夹具上的定位元件为在两主轴颈处选V型块定位，连杆颈处选支承钉定位。(2) 确定定位元件尺寸及配合偏差V型块的

25、设计参照工件尺寸设计，具体尺寸详见夹具零件图R180A1102支承钉根据GB/T222691设计。5.2计算切削力和夹紧力工件在加工时受到轴向力的作用。根据金属切削用量手册查知Fx=9.81CFx d0ZF fyFkF 已知d。=7.8mm，取f=0.1mm/r，其余各参数值可由金属切削用量手册查出，代入上式得Fx=809.2N夹紧机构,能产生的夹紧力F可由下图压板受力分析图求得。F= 式中，夹紧机构效率,取=0.9 ; F螺栓的许用夹紧力(N)选取L1=L2，由机床夹具设计表3-8查得：当螺杆螺纹公称直径d=10mm时，F=3570N所以，F=2F=235700.9=6426KN5.3定位误

26、差分析通过定位误差分析，判断所设计的定位装置是否合理。造成定位误差的原因是定位基准与工序基准不重合以及定位基准的位移误差两个方面。(1) 基准不重合误差 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差。尺寸520.20mm的定位误差B=icos 式中，I定位基准与工序基准间尺寸链组成环的公差。i方向与加工尺寸方向间的夹角。由于用V型块定位加工孔，即=900所以 B=0即基准不重合误差为0。(2) 基准位移误差由于定位基准的误差或定位支承的误差而造成的定位基准位移，即工件实际位置对确定位置的理想要素的误差，这种误差称为基准位移误差。在本道工序中，若不计V形块的误差而仅有工件基准

27、面的圆度误差时，其工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差Y。Y= 式中，工件定位基准的直径公差。/2V形块的半角V形块的对中性好，即其沿x向的位移误差为零。本次设计的V形块的=1050所以：Y=0.630左端：=0.03mm代入上式，Y=0.019mm右端：=0.07mm代入上式，Y=0.044mm(3) 误差的合成由于B=0左端D=Y=0.019mm右端D=Y =0.044mm而Tc=0.5mmD左1/3TcD右1/3Tc因此该方案能满足位置尺寸520.20mm的要求。相对K面垂直度的定位误差计算同上。B=0, Y=0即D=0所以，此方案能满足加工要求。六、总结心得1、为期两周的课程设计

28、已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，我取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造制造技术基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。 2、本次课程设计主要是机械加工工艺规程设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。 3、通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。 总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。 由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！ 七、参考文献设计资料及主要参考书参考书：崇凯 机械制造技术基础程设计指南 化学工业出版社吉卫喜 机械制造技术基础 高等教育出版社吴宗泽 罗升国 机械设计课程设计手册 三版 高等教育出版社孙康宁 李爱菊 工程材料及其成型技术基础 一版 高等教育出版社毛淮平 互换性与测量技术基础 一版 机械工业出版社鲁平宇 工程图学 一版 机械工业出版社设计资料：实用机械加工工艺手册机床夹具设计原理机床夹具设计手册