调整杠杆说明书(机械制造课程设计)

机械制造技术基础课程设计说明书“135调速器调速杠杆”零件机械加工工艺规程设计

院（系）机械工程学院

专业机械工程及自动化

班级 2010级机械X班

学生姓名张XX

指导老师赵XX

2013 年 6 月 3 日

课程设计任务书

兹发给2010级机械X班班学生张XX 课程设计任务书，内容如下：

1．设计题目：“135调速器调速杠杆”零件机械加工工艺规程设计

2．应完成的项目：

（1）原始资料：该零件图样，Q=2000台/年，n=1件/台，每日1班

（2）零件图1张，毛坯图1张；

（3）机械加工工艺过程卡片1张；

（4）机械加工工序卡片1套；

（5）课程设计说明书1份。

3．参考资料以及说明：

（1）崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[M].北京：化学工业出版社，2010 （2）吕明.机械制造技术基础（第二版）[M].武汉：武汉理工大学出版社，2010 （3）陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2003 （4）符炜.实用切削加工手册[M].长沙：湖南科学技术出版社，2003

4．本设计任务书于2013年6月3日发出，应于2013年6月14日前完成，然后进行答辩。

指导教师签发2013 年 6 月 3 日

课程设计评语：

课程设计总评成绩：

指导教师签字：

年月日

目录

一、零件的工艺分析及生产类型的确定 (6)

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (8)

三、选择加工方法，制定工艺路线 (12)

四、工序设计 (14)

五、确定切削用量及基本时间 (18)

六夹具设计 (32)

七、总结 (34)

八、参考文献 (35)

序言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综和运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有很多不足之处，希望各位老师多加指教。

一．零件的工艺分析及生产类型确定

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，对下孔的的加工精度要求比较高，尤其是φ12mm的孔有粗糙度的要求高，加工有困难。

图1-1.1

图1-1.1为零件实体图

2.零件工艺分析

通过对该零件的重新绘制，知道原图样的视图基本正确，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，它的侧面都是直接锻造出来的，

在加工时很方便，但要同时保证孔的平行度和垂直度比较困难，但毛坯基本确定位置，所以简单了许多

3.零件的生产类型

依设计题目知：Q=2000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%。代入公式N=Qn(1+α)(1+β)得该零件生产纲领

N=2000?1?（1+10%）?（1+1%）=2222件/年

零件质量为0.25kg,查表2-1得其属轻型零件，生产类型为中批生产。

二． 选择毛坯及热处理、确定毛坯尺寸、设计毛坯图

1. 选择毛坯

该零件的材料为30钢，考虑到零件的强度要求较高、形状比较简单，因此应该采用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为2222件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

参见《机械制造技术基础课程设计指南》（崇凯 主编，李楠 副主编2010版）第五章第一节，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机械加工余量，应先确定如下各项因素。

○

1锻件公差等级 由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。

○

2锻件质量f m 根据零件成品质量Kg 25.0，估算为Kg m f 39.0=。

○

3锻件形状复杂系数S N f m m S /=

该锻件为非圆形锻件，长mm 5.158，宽mm 29，假设最大厚度mm 53，则由公式（5-5）

Kg lbhp m N 912.11085.754295.1586=????==- 204.0912.1/39.0/===N f m m S

由于0.204介于0.16和0.32之间，故该零件的形状复杂系数S 属于3S 级。

○

4锻件材质系数M 由于该零件材料为30钢，是碳的质量分数小于%65.0的碳素钢，故该锻件的材质系数属于1M 级

○

5零件的表面粗糙度 由于该零件图可知，该零件各加工表面为m R a μ6.1≥。 3.确定机械加工余量

根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.5～2.0mm,水平方向亦为1.5～2.0mm ，即锻件的各个加工余量均为1.5～2.0mm 。 4.确定毛坯尺寸

上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度

m R a μ6.1≥。

分析本零件，各加工表面的粗糙度为m R a μ6.1≥，因此各加工表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。孔6Φ、8Φ、5.12Φ、12Φ由于孔较小，不锻出，均由加工得到。

综上所述，确定毛坯尺寸见表1-1

表1-1 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸

5.确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允许偏差见表1-2。

表1-2 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸允许偏差

6.设计毛坯图

○1确定圆角半径锻件的外圆角半径按表格5-12确定。本锻件的各个部分H

t/为＞1,故均按表中第一行中的数值。为简化起见，本锻件圆角取相同数值，结果为2

R

=

考虑到加工余量只有2，故取1=

R以保证各表面的加工余量。○2确定模锻斜度本锻件由于上下模膛相等，根据计算，查表5-11，外模斜度?

α，考虑到零件的结构较小，加工余

=5

量等取?

α

=3

○3确定分模位置由于毛坯是杠类零件，应采取沿杠长方向分模，这样可以使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现模锻过程中的错移，选择沿杠长方向上下对称面为分模面，分模线为不对称弯曲线，属于不对称弯曲分模范线。○4确定毛坯的热处理方式钢质杠杆毛坯经缎造后应安排

正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。

图1-2为毛坯图

三．选择加工方法，制定工艺路线

1.定位基准的选择

本零件是带孔的杠杆，孔12Φ是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选712H Φ孔作为精基准，及杠杆一端面作为精基准。

分析零件可知，孔712H Φ作为精基准应先加工，应选外圆及一端面作为粗基准。 2.零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有端面、内孔杠杆两侧面等，材料为30钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。

○

124Φ两端面，公差等级为IT12，表面粗糙度为m R a μ5.12根据表5-16选择粗车即可。

○2 018.00712+ΦH 内孔 公差等级为IT7表面粗糙度为m R a μ2.3，孔

径＜15～20mm 根据表5-15选择 钻-粗铰-精铰。

○

35.12Φ内孔 未标注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为m R a μ25根据表5-15选择 粗镗即可。

○4杠杆两侧面表面粗糙度m R a μ5.12，尺寸为05.005.09+-，公差等级为

IT9级，根据表5-16选择 粗铣-精铣。

○

520槽和凸块 表面粗糙度为m R a μ25根据表5-6选择 粗铣

即可。

○6 96H Φ、98H Φ内孔，公差等级IT9，表面粗糙度m R a μ3.6查表5-30得其平行度和垂直度公差等级为IT10～11，根据表5-15和表5-24选择 钻-铰即可。 3.制定工艺路线

按照先加工基准面再以先粗后精的原则，该零件的加工可以按下述工艺路线进行。

工序Ⅰ：以24Φ处外圆及右端面定位粗车左端面、倒角； 再以左面为基准加工右端面、倒角。

工序Ⅱ：以外圆为基准钻-粗铰-精铰018

.00712+ΦH 孔，粗镗

5.12Φ孔、倒角。

工序Ⅲ：以杠杆左表面为基准粗铣-精铣长杆右表面，再以右表面为基准粗铣-精铣左表面（互为基准）。

工序Ⅳ：以杠杆左表面和018.00712+ΦH 轴线为基准钻-铰

96H Φ、98H Φ内孔、倒角。

工序Ⅴ：以外圆及左端面为基准粗铣槽20、粗铣凸台表面。

工序Ⅵ：钳工去毛刺。 工序Ⅶ：终检。

四．工序设计

1．选择加工设备与工艺装备

（1）选择机床根据不同的工序选择机床。

○1工序Ⅰ是粗车。工序工步不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外圆长度精度要求不高，选用最常用的CA6140型卧式车床（表5-55）。○2工序Ⅱ是钻-粗铰-精铰、粗镗、倒角，为了加工方便，结合零件外形，选择CA6140型卧式车床。

○3工序Ⅲ铣侧面。从加工的要求及尺寸的大小考虑，选择X51型立式铣床较合适（表5-71）。

○4工序Ⅳ钻孔。从加工要求来看，选择Z550型立式钻床比较合适（表5-64）。

○5工序Ⅴ铣槽和凸台。根据加工要求和尺寸，选择X51型立式铣床。（表5-71）

（2）选择夹具

本零件除钻-铰9

8H

Φ内孔以及杠杆左右表面需要专用

Φ、9

6H

夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。车床使用三角自定心卡盘。

（3）选择刀具根据不同的工序选择刀具。

○1车床一般选择硬质合金车刀和镗刀。加工钢制零件采用YT 类硬质合金，粗加工选择YT5。

○2钻刀选择相应大小的钻刀即可。

○3铣刀选择镶齿盘铣刀即可（表2-17）。

（4）选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状的特点，参考本书有关资料，选择如下。

厚度采用测量读数值为0.01mm 的千分尺、槽和凸块的测量采用读数值为0.02的游标卡尺进行测量。孔径采用5～30mm 的内径千分尺即可（机械制造技术基础课程设计 主编 尹成湖 P161 表4.46）。 2.确定工序尺寸

（1）确定24Φ圆长度尺寸

零件尺寸018.0043.050--，锻件尺寸4

.14.054+-，

（2）确定孔的尺寸

①工序Ⅱ：钻,扩,粗铰，精铰，Φ12孔

②工序Ⅳ: 钻，铰,倒角Φ6的孔

粗铰

0.2 H9 6.3 6 03

.00

6+Φ 6.3 钻孔 5.8 H12 12.5 12.5 锻造

③工序Ⅳ: 钻，铰,倒角Φ8的孔

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

m R a μ/

尺寸、公差mm /

表面粗糙度

m R a μ/

粗铰 0.2 H10 12.5 8 8 12.5 钻孔 7.8 H12 12.5 7.8 7.8 25 锻造

(2)确定轴向工序尺寸 ①确定工序一尺寸 由工序1加工方法得

A1=5.05.09+- A2=3

.08.02+-

由题可知A2为封闭环 又因为：

封闭环基本尺寸：

∑∑-+==-

=1

1

10n m i i m

i i A A A

上偏差: )()()(1

110∑∑-+==-=n m i i m

i i A Ei A ES A ES

下偏差: )()()(1

1

1

0∑∑-+==-=n m i i m

i i A ES A EI A EI

则1129123=+=+=A A A

2.0)5.0(

3.0)()()(1

1123-=-+=+=∑-+=n m i A Ei A ES A ES

3.05.0)8.0()()()(11

123-=+-=+=∑-+=n m i A ES A EI A EI

粗加工按尺寸链进行。

五．确定切削用量及基本时间

切削用量包括被吃刀量p a 、进给量f 和切削速度v 。确定顺序是先确定p a 、f ，再确定v 。

1. 工序Ⅰ切削用量及基本时间的确定。

（1）切削用量 本工序为粗车。已知加工材料为30钢，

MPa b 490=σ（机械加工工艺手册 第二版 第一卷 工艺基础卷

主编 王先逵 P2-58 表 2.1-84），锻件，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。

○1确定粗车外圆端面4.14.054+-的切削用量。

所选刀具为YT5硬质合金车刀。根据表5-112，，由于CA6140车床的中心高度为200mm （表5-55），故选择刀杆尺寸mm mm H B 2516?=?，刀片厚度为4.5mm 。根据表5-113，选择选择车刀几何形状为卷屑到棱型前刀面，前角?=120γ，后角?=60α，主偏角?=90r k ，副

偏角?=10'

r k ，刃倾角?=0s λ，刀尖圆弧半径mm 8.0=εγ。

ⅰ.确定被吃刀量p a 粗车单边余量为2mm,显然

mm a p 2=。

ⅱ.确定进给量f 根据表5-114，在粗车钢料、刀杆尺寸为mm mm 2516?、mm

a p

3≤、工件直径为20～40mm 时，

r mm f /5.04.0-=，按CA6140车床的进给量（表5-57），选择

r mm f /46.0=。

确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验。

根据表5-55，CA6140车床进给机构允许的进给力

N

F 3530max =。

根据表5-123，当钢料MPa

b 560460-=σ，

mm

a p 2≤，

r mm f /53.0≤、?=45r k 、min /46m v =（预计）时，进给力N F f 630=

f

F 的修正系数为0.10

=f

F k γ

，0.1=f s F k λ，17.1=f T F K k ，故实际

进给力为N

F f

1.73717.1630=?=

max F F f ?，所选的进给量r mm f /46.0=可用。

ⅲ.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀的刀面最大磨损量取为1mm,车刀耐用度min 60=T 。

ⅳ.确定切削速度v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工MPa b

560460-=σ，mm a p 3≤，r mm f /54.0≤时，切削速度

min /176m v =。

切削速度的修正系数 8.0=sv

k ，65.0=tv k ，81.0=v k T k ，1=Tv k ，

86.0=Mv k ，46.1=kv k （表

2-9），故

min /1.9346.186.0181.065.08.0176m v =??????= min /123424

1.9310001000r d v n =??==ππ

按CA6140车床的转速（表5-56），选择

s r r n /7.18min /1120==，则实际切削速度min /4.84m v =。

ⅴ.校验机床功率 由表5-125，当MPa b 580?σ、HBS=166～277、mm a p

2≤、r mm f /47.0≤、min /4.84m v =时，KW

2P c =

切削功率的修正系数为1.10=c

p k γ，1===c Tr c k c kr p k p k p k ，

2.1=Mpc k ，8.0=spc k ，65.0=tpc k （表

2-9），故实际切削时的功率

为KW P c 37.1=。

根据表5-59，当min /1120r n =时，机床主轴允许功率

KW

P E 9.4=。E C P P ?,故所选切削用量可在CA6140车床进行。

最后确定的切削用量为

mm a p 2=，r mm f /46.0=，min /1120r n =，min /4.84m v =

（2）基本时间

①粗车左端面时间。根据表2-24，车端面基本时间为

i fn

l l l l i fn L T j 3211+++==

，

3

211

2

l l l d d L +++-=

，

,241==d d ，

)32(tan 1--+=

r

p k a l ，

32=l ，03=l ，?=90r k ，1=i ，r mm f /46.0=，s r n /7.18= s T j 33.27

.1846.05

3121=?++=

②粗车右端面。由于左右端面形状尺寸一样，故基本时间s T j 33.22=

③确定工序的基本时间

s T T ji i j 66.433.233.22

1=+=∑==

2．工序Ⅱ切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量。 ①钻孔

采用莫氏锥柄麻花钻，d=12，L 1=101,L=182莫氏圆锥号1 ⅰ.确定背吃刀量p a

由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故mm a p

925.52/85.11==

ⅱ.确定进给量f

由表5-127查取19.0=f

。

确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进