转向臂机械加工工艺规程及专用夹具设计.doc

目 录
一、生产类型得确定 1
二、零件得分析 1
1、零件得作用 2
2、零件得工艺分析 2
2。1、以φ16mm孔得中心线加工表面 2
2。2、 以φ9、3mm孔得中心线加工表面 2
2、3、 转向臂技术零件要求表 2
三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2
1、求最大轮廓尺寸 3
2、选取公差等级CT 3
3、求铸件尺寸公差 3
4、求机械加工余量等级 3
5、求RMA(要求得机械加工余量) 3
6、求毛坯基本尺寸 3
7、画毛坯图（见A3图纸) 4
四、工艺路线拟定 4
1、定位基准得选择 4
2、拟定加工方法与加工方案 4
2。1、工艺路线： 4
五、选择加工设备及刀具、量具 5
1、选择加工设备与工艺设备 5
1。1、选择机床,根据不同得工序选择机床 5
1.2、选择刀具，根据不同得工序选择刀具 5
1.3选择量具 5
2、确定工序尺寸 7
2.1、面得加工（所有面) 7
2。2、孔得加工 7
六、确定切削用量及基本时间 7
工序号04: 7
七、夹具设计 11
7、1 夹具设计得基本要求与步骤 11
7、1、1 基本要求 11
7、1、2 设计步骤 12
7、2夹具设计 12
7、2、1选择夹具 12
7、2、2问题得提出 12
7、2、3定位基准得选择 13
7、2、4 定位元件得选择 13
7、2、5 导向元件 14
7、2、6 夹紧装置 14
7、2、7定位误差分析 15
7、2、8夹具设计及操作得简要说明 15
7、2、9夹具体图 15
7、3、0夹具体装配图 17
八、鸣谢 17
九、参考文献 17
一、零件生产类型得确定
由原始资料可知：
年产量Q=5000台/年
零件数量n=1件/台
备品率α=3％
废品率β=0、5%
N=Qn(1+α）(1+β)=5000＊1＊（1+3%）（1+0、5％）=5176件/年
所以就是大批量生产。
二、零件得分析

1、零件得作用
据资料所示，该转向臂得作用与方向盘、转向拉杆一起配合使用，从而达到控制转向轮得转向角度。
2、零件得工艺分析
由零件图可知:φ16、φ9、3得孔中心线就是主要得设计基准与加工基准。该零件得主要加工面可分为两组:
2。1、以φ16mm孔得中心线加工表面
这一组加工表面包括:铣φ26mm单侧端面、钻φ16mm得孔、倒角1×45°、钻φ8、5mm得孔。
2。2、 以φ9、3mm孔得中心线加工表面
这一组加工表面包括:铣φ20mm两端面、钻φ9、3mm得孔、锪φ16mm得头。
概括:由于φ16、φ9、3得孔中心线位置精度不高，又φ16mm内孔得精度比φ9、3mm内孔得精度较高。所以由以上分析可知，对这两组加工表面而言,先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面与孔加工精度及机床所能达到得位置精度可知,上述技术要求就是可以达到得,零件得结构工艺性也就是可行得.
2、3、 转向臂技术零件要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度
表面粗糙度Ra/um
形位公差/mm
尺寸32mm中A端面
32
IT12
12、5

尺寸26mm中前端面B
26
IT12
12、5

尺寸26mm中后端面C
26
IT12
12、5

Φ16mm孔

IT7
1、6

Φ9、3mm孔
Φ9、3±0、1
IT12
12、5

Φ8、5mm孔
Φ8、5
IT14
25

三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图
根据零件材料确定毛坯为可锻铸铁(KT35-10），大批量生产。按《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节可确定:
1、求最大轮廓尺寸
长133、5mm、宽48、9mm、高49、15mm，故最大轮廓尺寸为133、5mm.
2、选取公差等级CT
由<课程设计指导教程〉P27表2-1，铸造方法按机械造型、铸件材料按铸铁,得CT范围8～12级。取为10级.
3、求铸件尺寸公差
根据加工表面得基本尺寸与逐渐公差等级CT=10级，查表2-3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
查表2—5，得机械加工余量等级范围为E～G,取为F级。
5、求RMA（要求得机械加工余量)
对所有加工表面取同一个数值,由表2—4查最大轮廓尺寸为133、5mm,机械加工余量等级为F级,得RMA数值为1、5mm.
6、求毛坯基本尺寸
依零件图可知：Φ16、φ9、3、φ8、5孔径较小,铸成实心。
A面属单侧加工，由式(2-1）得
R=F+RMA+CT/2=32+1、5+2、8/2=34、9mm
B、C面属两侧加工，由式（2-2)得
R=F+2RMA+CT/2=26+2×1、5+2、6/2=30、3mm
根据数据可得:
转向臂铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表（3-1）
表(3-1）
项目

A面
B、C面
Φ16孔
Φ9、3孔
Φ8、5孔
公差等级CT
10
10
—
—
-
加工面基本尺寸
32
26
—
—
—
铸件尺寸公差
2、8
2、6
-
—
—
机械加工余量等级
F
F
—
—
-
RMA

1、5
1、5
-
—
—
毛坯基本尺寸
34、9
30、3
0
0
0
画毛坯图（见A3图纸)
四、工艺路线拟定
1、定位基准得选择
粗基准:为保证工件重要表面得余量均匀，应选重要表面为粗基准.为互为基准,以φ20mm端面为粗基准。即B、C面。
精基准:精基准得选择主要考虑基准重合得问题.选择加工表面得设计基准为定位基准，称为基准重合得原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起得基准不重合误差,零件得尺寸精度与位置精度能可靠得得以保证。为使两孔互为基准，选φ16得孔作为精基准。
2、 拟定加工方法与加工方案
2.1、工艺路线：
①、铣φ16mm孔得端面，即φ26mm圆柱A面
②、铣φ9、3mm孔得两端面,即φ20mm圆柱B、C面
③、钻、扩、粗铰、精铰孔φ16mm，倒角1×45°
④、钻φ8、5mm孔
⑤、钻φ9、3mm孔
⑥、刮平B、C面φ16mm，两端入体1mm
五、选择加工设备及刀具、量具
由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床,其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床得流水生产线,工件在各机床上得装卸及各机床间得传送均由人工完成、
1、选择加工设备与工艺设备
1.1、选择机床,根据不同得工序选择机床
工序号02:铣φ26mm圆柱A面。因为工序得工步数不多，成批生产要求不高得生产效率.故选用卧铣,选择X62卧铣铣床.
工序号03：铣φ20mm圆柱B、C面。因为互为基准，工序得工步数不多，成批生产要求不高得生产效率。故选用卧铣,选择X62卧铣铣床.
工序号04:钻、扩、粗铰、精铰孔φ16mm，倒角1×45°。选用Z535立式钻床。
工序号05、06:钻孔φ8、5mm、φ9、3mm。由于内孔得粗糙度、精度要求不高，可以一次性钻通孔达到加工要求。故选Z525立式钻床。
工序号07：刮平B、C面φ16mm，两端入体1mm。粗糙度要求不高,宜采用Z525立式钻床。
1.2、选择刀具，根据不同得工序选择刀具
①、 铣刀:根据资料查《机械制造技术课程设计指导教程》表3—31:选择硬质合金 镶齿套式端面铣刀。铣刀直径：d=80mm，齿数Z=10mm。查《金属机械加工手册》,得铣刀几何参数:Kr=60°，λ=12～15°
②、钻、扩、粗、精铰孔φ16mm，倒角1×45°。选用麻花钻等专用刀具。
③、刮平面φ16mm,选用专用锪刀
1.3选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件得表面得精度要求,尺寸与形状特点，参考相关资料,选择如下:
①、选择加工面得量具
根据资料：查表3-48得，用分度值为0、02mm得三用游标长尺测量，测量范围0mm～150mm，公称规格为150×0、02。
②、选择加工孔得量具
根据资料:由于孔得加工精度要求不同,分别有IT7—IT8、IT12-IT13、大于IT13。所以选择分度值0、01mm，测量范围分别为25mm～50mm、25mm~50mm、5mm～30mm得内径千分尺。
确定工艺过程方案见下表(4-1）
表(4—1）
工序号
工序内容
机床设备
刀具
量具
01
正货处理145~204HBS

02
铣φ26mm圆柱A面

X62卧铣铣床
端面铣刀
三用游标长尺
03
铣φ20mm圆柱B、C面

X62卧铣铣床
端面铣刀
三用游标长尺
04
钻、扩、粗铰、精铰孔φ16mm,
倒角1×45°
Z535立式钻床
钻头扩孔铰刀
内径千分尺
05
钻孔φ8、5mm

Z525立式钻床
麻花钻等专用刀具
内径千分尺
06
钻孔φ9、3mm

Z525立式钻床
麻花钻等专用刀具
内径千分尺
07
刮平B、C面φ16mm，两端入体1mm

Z525立式钻床
平底锪钻
三用游标长尺
08
去毛刺

钳工台
锉刀

09
终检

四面组合机床
扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
2、确定工序尺寸
2。1、面得加工(所有面)
①、A面:根据加工长度为34、9mm,毛坯余量为2、9mm。查表，得:单侧加工得量为1、9mm。经粗加工后得加工余量为1、0mm,再加工得量为1、0mm即可。
②、B、C面：根据加工长度为30、3mm,毛坯余量为4、3mm.查表,得:两侧加工得量为1、65mm.经粗加工后得加工余量为1、0mm，两侧再加工得量为0、5mm即可。
2。2、孔得加工
①、φ16mm得孔
毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于IT7—IT8之间。查表
2-20得:
钻孔：φ15mm 2Z=0、95mm
扩孔:φ15、85mm 2Z=0、1mm
粗铰:φ15、95mm 2Z=0、05mm
精铰:φ16mm
②、φ8、5mm得孔
毛坯为实心，孔内粗糙度要求介于IT12-IT13之间。查表，得:
钻孔φ8、5mm即可。
③、φ9、3mm得孔
　毛坯为实心,孔内粗糙度要求大于IT13。查表,得：
钻孔φ9、3mm即可。
六、确定切削用量及基本时间
工序号04:
本工序为钻φ16mm深32mm得孔。包括:钻、扩、粗铰、精铰孔、倒角1×45°。根据资料选用Z535立式钻床加工,选标准高速钢直柄机用铰刀:r=0、ɑ=15°、Kr=45°。
①、钻孔:
⑴确定进给量f
因为深度为32mm较大,宜采用自动进给.查《机械制造技术课程设计指导教程》表5-25得：f=0、61～0、75 mm/r 由表5-27取得f=0、72 mm/r
⑵选择钻头磨损标准及耐用度
查表5-130：钻头后刀面得最大磨损量为0、8mm。钻头直径d=15mm、则T=60min。
⑶确定切削速度V
查表5-27得：C=16、4、z=0、22、x=0、y=0、4、m=0、125、取k=1、0 且d=15mm a=7、5mm
按公式计算:
∴V=22、061 m/min
n=22、061×1000/3、14×15=468、4 r/min
根据查表4—10选取Z535立式钻床得主轴转速
n=400 r/min=6、67 r/s
则V=3、14×15×6、67/1000=0、314 m/s
⑷钻孔基本时间
T=(l+l+l）/ f
式中l=32mm、取l= l=5mm,f=0、72 mm/r、n=6、67r/s
则T=(32+5+5)/0、72×6、67=8、75s 取T=9s
（5)钻孔得辅助时间
根据《课程设计指导教程》第五章第二节所诉，辅助时间T与基本时间T得关系为T=（0、15～0、2）T,取T= 0、15T,得
T=0、15×9s=1、35s
（6)钻孔其她时间得计算
T+ T+（T/m)=9％×(9+1、35）s=0、93s
（7)单间时间定额得计算
T=(9+1、35+0、93）s=11、28s
②、扩孔:
⑴确定进给量f
因为深度为32mm较大，宜采用自动进给。查表5—25得:f=0、9~1、1 mm/r 由表5—27取得f=0、96 mm/r
⑵选择扩孔钻磨损标准及耐用度
查表5-130：扩孔钻后刀面得最大磨损量为0、8mm。
钻头直径d=15mm、则T=30min。
⑶确定切削速度V
查表5—27得:C=27、9、z=0、2、x=0、1、y=0、4、m=0、125、取k=1、0 且d=15、85mm a=0、425mm
按公式计算：
∴V =34、964 m/min
n=34、964×1000/3、14×15、85=702、5 r/min
根据查表4—10选取Z535立式钻床得主轴转速
n=750 r/min=12、5 r/s
则V=3、14×15、85×12、5/1000=0、622 m/s
⑷钻孔基本时间
T=（l+l+l）/ f
式中l=32mm、取l= 2mm、l=3mm,f=0、96 mm/r、n=12、5r/s
则T=(32+2+3）/0、96×12、5=3、1 s 取T=4s
(5)钻孔得辅助时间
根据《课程设计指导教程》第五章第二节所诉，辅助时间T与基本时间T得关系为T=(0、15-0、2)T，取T= 0、15T,得
T=0、15×4s=0、60s
(6）钻孔其她时间得计算
T+ T+(T/m)=9%×(4+0、60）s=0、42s
（7）单间时间定额得计算
T=（4+0、6+0、42）s=5、02s
③、粗铰：
⑴确定进给量f
因为深度为32mm较大,宜采用自动进给。查表5—32得：f=1、5～3、0 mm/r 由表取得f=1、60 mm/r
⑵选择铰刀磨损标准及耐用度
查表5—130：铰刀后刀面得最大磨损量为0、8mm。
钻头直径d=15mm、则T=60min.
⑶确定切削速度V
查表5-29得:C=23、2、z=0、2、x=0、1、y=0、5、m=0、3、取k=1、0 且d=15、95mm a=0、05mm
按公式计算:
∴V=12、611 m/min
n=12、611×1000/3、14×15、95=251、8 r/min
根据查表4-10选取Z535立式钻床得主轴转速
n=275 r/min=4、58 r/s
则V=3、14×15、95×4、58/1000=0、229 m/s
⑷钻孔基本时间
T=(l+l+l)/ f
式中l=32mm、l= 2mm、查表,取l=13mm,f=1、60 mm/r、n=4、58r/s
则T=(32+2+13）/1、60×4、58=6、4 s 取T=7s
(5)钻孔得辅助时间
根据《课程设计指导教程》第五章第二节所诉，辅助时间T与基本时间T得关系为T=（0、15-0、2)T，取T= 0、15T，得
T=0、15×7s=1、05s
(6)钻孔其她时间得计算
T+ T+（T/m）=9％×(7+1、05）s=0、72s
（7)单间时间定额得计算
T=(7+1、05+0、72）s=8、77s
④、精铰：
⑴确定进给量f
因为深度为32mm较大,宜采用自动进给.查表5-32得：f=1、5~3、0 mm/r 查表，取得f=1、60 mm/r
⑵选择铰刀磨损标准及耐用度
查表5-130:铰刀后刀面得最大磨损量为0、8mm。
钻头直径d=15mm、则T=60min。
⑶确定切削速度V
查表5—30得：C=23、2、z=0、2、x=0、1、y=0、5、m=0、3、取k=1、0 且d=16mm a=0、025mm
按公式计算：
∴V =13、491 m/min
n=13、491×1000/3、14×16=268、5 r/min
根据查表4-10选取Z535立式钻床得主轴转速
n=275 r/min=4、58 r/s
则V=3、14×16×4、58/1000=0、230 m/s
⑷钻孔基本时间
T=(l+l+l)/ f
式中l=32mm、取l= 2mm、l=4mm，f=1、60 mm/r、n=4、58r/s
则T=（32+2+4）/1、60×4、58=5、2 s 取T=6s
（5)钻孔得辅助时间
根据《课程设计指导教程》第五章第二节所诉，辅助时间T与基本时间T得关系为T=(0、15-0、2)T，取T= 0、15T,得
T=0、15×6s=0、90s
（6)钻孔其她时间得计算
T+ T+(T/m)=9％×(6+0、90）s=0、62s
（7)单间时间定额得计算
T=（6+0、90+0、62）s=7、52s
⑤、倒角1×45°
综上所述，工序4得单间计算时间:
T=T+T+T+T=11、28s+5、02s+8、77s+7、52s=32、59s
七、夹具设计
7、1 夹具设计得基本要求与步骤
7、1、1 基本要求
对机床夹具得基本要求就是保证工件加工工序得精度要求,提高劳动生产率,降低工件得制造成本,保证夹具有良好得工艺性与劳动条件。在这些基本条件中,有一些就是有矛盾得，例如，提高工序得精度,夹具得制造成本就要提高,随着工件制造精度得不断提高,对夹具本身也提出更高得精度,那末,工件制造成本也将提高。因此,必须综合考虑零件批量与制造成本。
7、1、2 设计步骤
1、 设计准备 首先应分析、研究工件得结构特点、工艺要求、工件得材料生产批量以及本工序得技术要求.然后,了解所使用机床得规格、性能、精度及使用刀具、量具得规格,了解本厂工人得技术要求等。
2、 方案得确定 在经过设计准备阶段后,拟定设计方案。
1）确定夹具类型。
2）确定工件定位方案,选择相应得定位装置。
3)确定夹紧方式,选择夹紧装置。
4)确定刀具调整方案，选择合适得导向元件及对刀元件。
5）考虑各种装置、元件得布局，确定夹具得总体结构。
在设计时,同时构思几套方案,绘出草图,经过分析、比较选出最佳方案。
3、 夹具得精度分析 为保证夹具设计得正确性,必须对夹具精度进行分析，验证夹具公差≤(1/3~1/5)工件允许公差。
4、 绘制夹具总图 夹具总图应遵循国家制图标准来绘图,总图比例除特殊情况外，一般按1∶1绘制，以保证良好得直观性。主视图应取操作者实际工作时得位置,以作为装配夹具时得依据并供使用时参考.总图中得视图应尽量少，当必须能够清楚地表示出夹具得工作原理与整体结构，表示出各种装置、元件相互位置关系等。绘制总图得顺序一般可采用:
1）用双点划线绘出工件轮廓外形，并显示出加工余量。
2）把工件轮廓线视为“透明体" ，按照工件得形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其它元件或装置.
3）绘出夹具体，形成一个夹具整体。
4）确定并标注有关尺寸与夹具技术要求。如标注轮廓尺寸,装置、检验尺寸及公差，主要元件、装置之间得相互位置精度要求等。
5）总图上标出夹具名称、零件编号,填写夹具零件明细表与标题栏.
6）绘制夹具零件图 夹具总图中非标准零件都需绘制零件图。零件图上得尺寸、公差与技术要求都必须满足总图得要求。
7、2夹具设计
7、2、1选择夹具
本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外,其她各工序使用通用夹具即可。经过决定，设计第4道工序得工装夹具,工序4得夹具为钻扩铰φ16孔得钻夹具。
7、2、2问题得提出
在给定得零件中,对本序加工得主要考虑尺寸,由于公差要求较低，因此，本步得重点应在卡紧得方便与快速性上。
7、2、3定位基准得选择
出于定位简单与快速得考虑，选择孔φ20与其端面为基准定位，加一个辅助支撑钉来保住其刚度,为使工件完全定位,再使用活动V形块配合压紧螺钉卡，如下图所示：

7、2、4 定位元件得选择
活动V型块固定Φ22外圆柱面,限制一个自由度，夹具体加紧φ20夹紧两端面,定位元件为活动V型块。

7、2、5导向元件
因为选定得工序4就是钻孔，导向元件选择可换钻套。

7、2、6 夹紧装置
由拧紧削、螺杆座以及螺栓M10×8组成
切削力与卡紧力计算：
本步加工按钻削估算夹紧力,实际效果可以保证可靠得夹紧.
钻削轴向力：
=1000×1、0×0、2×80
扭矩:
T==0、035×80×1、0=1、01×10NM
卡紧力为：=8、4N
取系数：S1=1、5 S2=S3=S4=1、1
则实际卡紧力为:F’=S1＊S2*S3＊S4*F=16、77N
使用活动V形块快速夹紧，调节卡紧螺钉进行调节,即可指定可靠得夹紧力。

7、2、7定位误差分析
本工序采用孔φ20与端面为基准定位,使加工基准与设计基准统一,能很好得保证定位得精度。
7、2、8夹具设计及操作得简要说明
夹具得夹紧力不大，故使用手动夹紧
7、2、9夹具体图

7、3、0夹具体装配图

八、鸣谢
在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率与降低劳动强度。夹具得设计应力求结构简单，操作方便于,成本较低。
这次设计就是对已学得专业课程得一次总体检验,对《机械原理》、《机械设计》、《机械制造技术基础》、《机械制造装备设计》等主干基础专业课得一次总体综合要求。通过这次设计,我对本专业得一些基础课得理解更深刻了,同时还掌握了利用已学专业基础理论知识，对机械加工工艺得选择与机床专用夹具得设计。这次得课程设计不但就是对以前学过得专业基础理论知识进行一次有联系得复习，还就是对以前学过得专业基础理论知识得一次综合性应用.
在设计得过程中,使自己学会了如何去查找相关资料,如何去解决在设计过程中所遇到得问题，并且有解决不了得问题,经过跟老师、同学们得讨论，都找到了较好得解决得办法。所有这些对我以后得学习都起到很好得作用。
最后,非常感谢刘德全老师得指导与帮助,还有同学们对我得帮助,使得这次得设计能够顺利得进行.
九、参考文献
［1] 邹青、呼咏《机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版)》机械工业出版社；
［2］ 陈宏钧《实用机械加工工艺手册(第三版)》、 机械工业出版社;
［3］ 吕广庶、张远明《工程材料及成型技术基础》、高等教育出版社、