调速杠杆135调速器零件的工艺规程及夹具设计.docx
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调速杠杆135调速器零件的工艺规程及夹具设计
目录
1引言2
2零件的工艺分析3
2.1零件的作用3
2.2零件的工艺分析3
2.3零件的生产类型3
3工艺规程设计4
3.1确定毛坯的制造形式4
3.2基面的选择4
3.3制定工艺路线5
4机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定6
4.1毛胚的基本尺寸确定6
4.2各工序之间的加工余量及公差6
5确立切削量及基本工时9
6夹具设计15
7设计小结17
8参考书目18
图1调速杠杆（135调速器）零件图
1引言
机械制造工程学课程设计是教学的一个重要环节，也是我们学完大学全部的基础课、技术基础课以及大部分专业课之后所进行的一项培养我们机械设计与制造能力的重要实践和活动。
这让我们在课程设计之前对所学的课程进行一次深入的综合性的了解和复习，也是一次理论联系实际的训练。
因此，它在我们大学生活占有重要地位。
课程设计的主要目的：
（1）通过课程设计使我们综合运用机械制造工程学课程及相关专业的知识，起到巩固融会贯通及拓展有关机械制造方面知识的作用，树立正确的设计思路。
（2）通过课程设计的实践，培养了学生分析和解决工程实际能力的，使我们掌握机械零件的设计、加工及检验方法。
（3）提高了我们设计和分析的能力，如计算能力、绘图能力、计算辅助设计能力等。
同时，也使我们熟悉设计手册的使用。
（4）就我个人而言，初步具备了设计一个中等复杂难度的零件的工艺规程的能力和基本原理及方法，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料的一次实践机会。
希望这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练，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。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师批评指正。
2零件的工艺分析
2.1零件的作用
题目所给的零件是调速杠杆，主要作用是用于连接调速器，对侧面加工要求低，对下孔的加工精度要求比较高，尤其是
的孔有粗糙度的要求高，加工有困难但是毛胚直接铸造出，可降低难度。
零件图及零件的三维图分别如图
和图2。
图2调速杠杆（135调速器）三维图
2.2零件的工艺分析
通过对该零件的重新绘制，知道图样的视图正确，完整尺寸，公差及技术要求齐全。
但下表面的精度较高。
要进行精铣才能达到粗糙度要求。
该零件属于杆类零件，它的侧面都是直接铸造出来的，在加工时很方便，但要同时保证孔的平行度和同轴度比较困难，但毛坯基本确定位置，所以简单了许多。
2.3零件的生产类型
零件为成批及大批量生产，毛坯铸造出来。
3工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为30钢，考虑零件结构比较简单，但形状结构比较复杂，故选择铸件毛坯。
调速杠杆（135调速器）毛坯图如图2所示。
图2调速杠杆（135调速器）毛坯图
3.2基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
（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作粗基准。
根据这个基准选择原则，现选杠杆的下表面为粗基准，利用定位销定位。
（2）精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线得出发点，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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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。
工艺路线方案：
工序一：
先铸件回火
工序二：
以下表面定位，粗铣上表面
工序三：
以上表面定位，粗铣下表面
工序四：
以外圆面和下端面定位，粗镗φ6mm的圆和φ8的圆
工序五：
粗镗半精镗和精镗φ6mm，在粗镗半精镗和精镗φ8mm的内孔
工序六：
以下端面和加工好的孔定位粗加工φ12内孔
工序七：
半精铰工φ12，精铰工φ12内孔
工序八：
以φ12内孔和外圆面定位铣槽
工序九：
加工各倒
工序十：
去毛刺，检验
4机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定
4.1毛胚的基本尺寸确定
杠杆零件材料为30钢，硬度187~217HB，生产批量成批及大批量，铸造毛坯。
查《铸件尺寸公差与机械加工余量》确定步骤如下：
1.求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓尺寸，长158.5mm，宽16mm，高9mm。
故最大轮廓尺寸为158.5mm。
2.选取公差等级CT
由表5-1铸造方法按机器造型，铸件材料按铸铁得公差等级CT范围8-12级，取9级。
3.求铸件尺寸公差
根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，由表5-3得，公差带相对于基本尺寸对称分布。
4.求机械加工余量等级
由表5-5知铸铁用砂型铸造机器造型和壳体的方法选得机械加工余量等级E-G级，取为F级。
5.求RNA
对所有加工表面取同一个数值，由表5-4查最大轮廓尺寸为158.5mm，机械加工余量等级为F级，得RNA数值为1.5mm。
6．求毛坯基本尺寸
底面为单侧加工，算得：
R=F+RNA+CT/2=9+2×1.5+3=15，圆整为15mm。
4.2各工序之间的加工余量及公差
1、粗铣下表面的加工余量及公差
表1粗铣下表面的加工余量及公差
工序
名称
工序间
余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精
度/mm
表面粗糙度
Ra/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度
Ra/μm
粗铣
3
11
25
9
9±0.05
12.5
铸造
±0.4
15±0.4
2、粗铣上表面的加工余量及公差
表2粗铣上表面的加工余量及公差
工序
名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/mm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
粗铣
3
11
25
9
9±0.05
12.5
铸造
±0.4
15
15±0.4
3、钻孔、粗铰φ6孔的加工余量及公差
表3钻孔、粗铰φ6孔的加工余量及公差
工序
名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/mm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
粗铰
0.2
9
6.3
6
Φ60.03
6.3
钻孔
5.8
12
12.5
12.5
铸造
0
4、钻孔、粗铰、精铰Φ8孔的加工余量及公差
表4钻孔、粗铰、精铰Φ8孔的加工余量及公差
工序名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/mm
尺寸/公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精铰
0.04
9
6.3
8
0.036
Φ8
0
6.3
粗铰
0.16
10
12.5
7.96
0.16
12.5
钻孔
7.8
12
12.5
7.8
7.8
25
铸造
0
5、钻孔、粗铰、精铰Φ12孔的加工余量及公差
表5钻孔、粗铰、精铰Φ12孔的加工余量及公差
工序
名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精/mm
表面粗糙度Ra/mm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精铰
0.05
7
3．2
12
Φ12
3.2
粗铰
0.1
8
6.3
11.95
Φ11.95
6.3
扩孔
0.85
10
6.3
11.85
Φ11.85
6.3
钻孔
11
12
12.5
11
Φ11
12.5
铸造
0
6、粗铣槽的加工余量及公差
表6粗铣槽的加工余量及公差
工序
名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度Ra
/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/μm
粗铣2
0.5
10
25
20
20
25
粗铣1
1.5
10
25
19
19
25
铸造
12
16
16
7、粗镗φ12.5孔
表7粗镗φ12.5孔的加工余量及公差
工序名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/mm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度
Ra/μm
粗镗
0.25
12
25
12.5
Φ12.5
25
铸造
7
12
Φ12
8、其他尺寸直接铸造得到。
由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。
因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。
5确立切削量及基本工时
工序一：
热处理
工序二：
铣下表面（粗铣）
工件材料：
30号钢，铸造。
加工要求：
粗铣毛坯下端面。
机床：
X51立式铣床。
刀具：
W18Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。
铣削宽度
，深度
，故跟据《切削手册》取刀具直径
。
选择刀具前角γo＝＋5°、后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃
，副刃Kr’=5°过渡刃宽
，z=8。
2.切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择ap=2.0mm，二次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量机床功率为4.5kw。
查《切削手册》
0.14~0.24mm/z。
由于是对称铣，选较小量
。
3）查后刀面最大磨损
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损1.0~1.2mm。
查《切削手册》表3.8，寿命及寿命T=180min
4）计算切削速度
按《切屑手册》
算得Vc＝16.8m/min，n=50r/min
据XA6132铣床参数，选择nc=65r/min，则实际切削速度
Vc=3.14*10*65/1000=2m/min=0.03m/s
实际进给量为
mm/min
根据X51立式铣床工作台进给量表（表5-73）选择
25mm/min
则实际每齿进给量为f=15.6/8*60=0.03mm/z
5）校验机床功率根据《机制指南》表2-18，铣削时的功率（单位为KW）为
式中
，
，
，
，
，
则Pc=0.125KW<4.5Kw
最终确定
，
，
，
6）计算基本工时
=0.492s
工序三铣杠杆上端面
1粗铣
加工材料：
30号钢，铸造
加工要求：
粗铣毛坯下端面。
机床：
X51立式铣床。
刀具：
8Cr4V硬质合金钢端铣刀，牌号YG6。
铣削宽度
，深度ap=6,故据（《切削手册》）取刀具直径do=10mm。
选择刀具前角γo＝＋5°，后角αo＝8，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°，主刃Kr=60°，过渡刃Krε=30°，副刃Kr’=5°过渡刃宽
，z=8°。
2.切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择
=2.0mm，二次走刀即可完成所需长度。
2）每齿进给量机床功率为4.5kw。
查《切削手册》
0.14~0.24mm/z。
由于是对称铣，选较小量
mm/z。
3）查后刀面最大磨损
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.2mm。
查《切削手册》表3.8，寿命及寿命T=180min。
4）计算切削速度按《切削手册》
算得Vc＝16.8m/min，n=50r/min,
据XA6132铣床参数，选择nc=65r/min，则实际切削速度：
Vc=3.14×10×65/1000=2m/min=0.03m/s,
实际进给量为：
fMz=0.03×8×65=15.6mm/min
根据X51立式铣床工作台进给量表（表5-73）选择
25mm/min
则实际每齿进给量为f=15.6/8*60=0.03mm/z
5）校验机床功率根据《机制指南》表2-18，铣削时的功率（单位为Kw）为
式中，
，
，
，
，
，
则Pc=0.125KW<4.5Kw
最终确定
，
，
，
6）计算基本工时
=0.492s
工序四钻、铰Φ6孔
加工条件：
30号钢，σb=197~217MPa，硬度190左右，铸件。
加工要求：
钻、扩、铰φ6孔。
机床：
Z550型立式钻床。
1.选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=4mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝11°、二重刃长度
=11mm，横刀长b=5mm，弧面长l=9mm，棱带长度l1=3mm、2ϕ=120°、
，β=30°。
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切屑手册》f=1.0~1.2mm/r
按钻头强度选择f=2mm/r按机床强度选择f=0.53mm/r
最终决定选择Z550机床已有的进给量f=0.40mm/r经校验Ff=12260<24520=Fmax校验成功。
（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.8～1.2mm，寿命T=140min扩孔后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.9～1.4mm，寿命T=60min铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.6～0.9mm，寿命T=120min。
（3）切削速度
查《切削手册》
20mm/r由于孔深与孔径比小于三，所以不需要乘以修正系数故
20mm/r
查《切削手册》机床实际转速为
=351r/min
故实际的切削速度
（4）校验扭矩功率
Mc=362NmMm=814.2Nm所以McPc=4kw扩铰和精铰的切削用量同理如下：
钻：
n=351r/minf=0.40mm/rvc=22.04m/mind=5.8mm
铰：
n=351r/minf=0.40mm/rvc=22.047m/mind=6mm
3.计算工时
工序五以杠杆下表面为精基准，钻、扩、铰2×φ8孔，保证粗糙度等级Ra=6.3μm
加工条件：
b=197~217MPa，硬度190左右，铸件。
加工要求：
钻、扩、铰2×φ8孔，保证粗糙度等级Ra=6.3μm
机床：
Z550型立式钻床
1.选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，钻头采用双锥、修磨横刃、棱带磨法。
后角αo＝12°，双重刃长度
=4.5mm横刃长b=2.5mm，弧面长度l=6mm，棱带长度l1=2mm.
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《切削手册》f=0.78~0.96mm/rf=0.78-0.96mm/r
按钻头强度选择f>2mm/r，按机床强度选择f=0.93mm/
最终决定选择机床已有的进给量f=0.9mm/r，经校验
=6090（2）钻头磨钝标准及寿命
后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.8～1.2mm，寿命T=4500s
（3）切削速度
查《切削手册》vc=0.435m/s由于孔深与孔径比小于三，故不用乘以修正系数。
查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度Vc=m/s=0.577m/s
（4）校验扭矩功率
Mc=60NmMm=144.2Nm所以McPc=1.7~2.0kw3.计算工时
由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。
扩铰和精铰的切削用量如下：
扩钻：
n=735r/minf=0.9mm/rvc=34.62m/mind=11.85
粗铰：
n=735r/minf=0.9mm/rvc=34.62m/mind=11.95
精铰：
n=735r/minf=0.9mm/rvc=34.62m/mind=12
工序六铣槽
1.粗铣加工条件
机床：
X51立式铣床。
刀具：
整体硬质合金直柄立铣刀牌号YG6。
齿数z=20，故据《机制指南》取刀具直径do=2.5mm。
2.切削用量
1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择
=1.2mm，一次走刀即可完成。
2）每齿进给量机床功率为2.8kw。
查《机制指南》选f=0.008mm/z。
查《机制指南》表5-148，后刀面最大磨损为0.30~0.50mm。
查《机制指南》表5-149，寿命T=60min，Vc＝35.3m/min，n=225r/min。
根据X51立式铣床参数，选择nc=200r/min，则实际切削速度Vc=3.14*2.5*200/1000=31.4m/min=0.53m/s
工作台每分钟进给量为：
fMz=0.008×20×200=32mm/min
=0.492min
3.半精铣加工条件
机床：
X51立式铣床
刀具：
整体硬质合金直柄立铣刀，牌号YG6。
齿数z=20，故据《机制指南》取刀具直径do=2.5mm。
4.切削用量
1）、铣削深度因为切削量较小，故可以选择
，一次走刀即可完成。
2）、每齿进给量机床功率为2.8kw。
查《机制指南》选f=0.008mm/z。
查《机制指南》表5-148，后刀面最大磨损为0.30~0.50mm。
查《机制指南》表5-149，寿命T=60minVc＝35.3m/min，n=321r/min，
根据X51立式铣床参数，选择nc=320r/min，则实际切削速度Vc=3.14*2.5*320/1000=42.8m/min
工作台每分钟进给量为
0.008×20×320=38.5mm/min
6夹具设计
总述：
夹具设计是本次设计的主要部分，每个人都不同，下面就以镗孔为例说明设计的有关说明。
（1）定位方案
工件以一面两销定位可以限制工件的六个自由度，实现完全定位，定位可靠。
（2）夹紧机构
根据生产力的要求，直接用螺纹夹紧可以减少夹紧机构的大小。
（3）夹具与机床连接元件
采用两个销与机床相连，用于保证正确方向，并配合恰当。
（4）夹具体
工件与机床由连接件相连，连接件的要求比较高。
（5）结构特点
结构简单，操作方便。
但也存在加工时的困难，这有带改进。
1）问题的提出
在本道工序中，φ6、φ8、φ12有粗糙度等级要求及公差要求。
具体要求可以参见加工零件图纸。
2）卡具设计
1．定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择阀腔下表面为定位基准，即以一个面和两个定位销定位，限制六个自由度。
2．切削力和卡紧力计算
本步加工可按钻削估算卡紧力。
实际效果可以保证可靠的卡紧。
使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。
3．定位误差分析本工序采用三个定位销定位，是面定位。
通过零件图纸我们可以知道，阀腔上表面的设计基准是下表面，那么设计基准与定位基准是重合的，故没有基准不重合误差，而且工件以平面定位是可以认为没有基准位移误差的。
故本道工序的定位误差是可以忽略不计的。
所以△D=0mm
4．卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。
在夹具的右边是用的两个单螺旋夹紧机构，左边是在一个凸台上安装两块衔铁来做为死挡铁来卡住工件。
单螺旋机构是通过螺栓连接到夹具体上，同样凸台是通过螺钉连接到夹具体上。
由于阀腔的定位面积比阀腔上表面的面积小，而且阀腔的下表面有很大一部分的面积都未用做定位，故为防止工件在加工过程中出现不应该有的晃动或移动，故设计了一个辅助支承，这样就加强了零件的刚度，有利于保证加工精度。
7设计小结
机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的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值之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是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重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己的四年的大学生活做出总结，同时为将来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，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础。
总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西，取得一定的成绩，但同时也存在一定的不足和缺陷，我想这都是这次设计的价值所在，以后的日子以后自己应该更加努力认真，以冷静沉着的心态去办好每一件事情!
8参考书目
[1]王先逵.机械制造工艺学（第2版）.北京.机械工业出版社，2006.1
[2]于大国.机械制造技术基础与机械制造工艺学课程设计教程.北京.国防工业出版社，2011.3
[3]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导（2版）.北京.冶金工业出版社，2010.5
[4]侯德政.机械制造工艺课程设计指导书.北京.北京理工大学出版社，2010.5
[5]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:
机械工业出版社
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