毕业设计论文转向器壳体工艺规程及钻夹具设计 精品.docx
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转向器壳体工艺规程及钻夹具设计
摘 要
在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。
在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
关键词工序，工艺，工步，加工余量，定位方案，夹紧力
ABSTRACT
Enableproducingthetargetinprocessofproduction（rawmaterials,theblank,stateofqualityandquantityonpartbecomealways）takeplacedirectcourseofchangeaskcraftcourse,iftheblankismade,machining,heattreatment,assembleetc.andcallitthecraftcourse.Inthecourseofmakingthecraft,isitconfirmeveryerectorlocationandworkerstepthatprocessneedthisofprocesstowant,thelocomotiveofprocessing,thisprocess,andtheenteringthegivingamountofthelathe,cutdepth,therotationalspeedofthemainshaftandspeedofcutting,thejigofthisprocess,thecutterandmeasuringtool,aonehundredsheetsofnumberoftimesstillleavesandaonehundredsheetsoflengthleaves,calculatebasictimeofthisprocess,auxiliarytimeandservicetimeofplaceofworkingfinally.
Keywords：
Theprocess,workerone,worker'sstep,thesurplusofprocessing,orientthescheme,clampstrength
前言
毕业设计是在所有课程的基础上巩固和扩展所学的基本理论和专业知识，培养综合知识技能分析和解决实际问题的能力，初步形成融技术、环境、市场、管理于一体的大工程意识。
培养勇于探索的创新精神和实践能力。
在所学知识作基础上所进行的设计，主要是培养正确的设计和研究思想、理论联系实际、严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，进一步训练和提高方案设计]资料查阅、实验研究、理论计算、数据处理、经济分析、外文资料的阅读与翻译、计算机使用、文字表达能力和技巧。
这次设计使我们综合运用机械制造工艺学及夹具设计的基本理论与生产实践相结合，独立自主地分析和解决工艺问题，初步具备了一个中等复杂过程零件（转向器壳体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力。
也是熟悉和运用有关手册，图表与技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。
这将为以后工作打下一个良好的基础。
由于经验不足，知识水平有限，所做毕业设计难免有许多不足之处，敬请各位指导老师和答辩委员会的老师提出宝贵的意见，以便在以后的工作和学习中更好的掌握所学知识，在此不胜感谢。
2008年6月
一、零件分析————————————————————3
二、确定毛坯－零件合图———————————————4
三、机械加工工艺规程设计——————————————6
四、确定工序尺寸——————————————————12
五、确定切削用量及时间定——————————————14
六、夹具设计————————————————————17
七、参考文献————————————————————25
八、谢辞————————————————————27
九、附录1—————————————————————28
一十、附录2—————————————————————32
一、零件分析
1.1零件的作用
转向器壳体是固定于机械上同时壳体上部装着转向柱管，用以支承方向盘和转向轴。
1.2.结构特点
转向轴通过壳体上部装着转向柱管，与壳体内的蜗轮杆相连，转向轴的转动带动蜗轮蜗杆转动，通过重臂控制车轮转动。
1.3.结构工艺性
壳体用M42螺纹孔和颜悦8-Φ10.5的孔定位。
1.4.关键表面的技术要求分析
该零件的主要加工表面为L面、M面、N面、Q面、Φ35、Φ45的孔。
N面是壳体内侧面要求粗糙度较小，Φ35H7孔与转向扇形齿轴和转扇形齿转动轴有配合，要求粗糙度较小，并且两轴线有平行度为0.02,由参考文献{1}中有关孔加工的经济精度及机床能达的位置度可知，上述技术要求要以达到，零件的结构工艺性也是可行的。
二、毛坯－零件合图确定
根据零件材料确定毛坯为铸件。
由题目可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造主法选用砂型机器造型。
又由于转向器零件的Φ48、Φ45、Φ60、Φ54等孔均为零件铸出，故还应安放型芯。
此外为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。
参考文献[1]表2.3-6,该种铸件的尺寸公差等级CT为8～10级，加工余量等级MA为G级，故取CT为10级，MA为G级。
参考文献[1]表3.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表所示：
各加工表面总余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工量数MM
说明
L面
360
G
4
底面
M面
118
F
3
双侧加工
Q面
118
F
4
斜面
N面
77．6
G
4
孔降一级双侧加工
Φ35孔
35
H
3
主要毛坯尺寸及公差
主要尺寸
零件尺寸
毛坯尺寸
总余量
公差CT
L面轮廓尺寸
95
101
6
2．5
L面轮廓尺寸
360
364
4
1．5
Q面距Φ35中心尺寸
85
89
4
1．5
M面轮廓尺寸
118
124
6
2．5
2-Φ35MM孔
35
29
6
2．5
三、工艺规程设计
3.1定位基准的选择
精基准的选取择：
转向器壳体的L面和2-Φ8J7孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现壳体零件“一面两孔”的典型定位方式，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。
此外L面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便，故选择是合理的。
粗基准的选择：
选择2-Φ35h7孔和高65的顶面作粗基准，在保证各加工表面均有加工余量的前提下使重要孔的加工余量尽量均匀。
最先进行机械加工表面是精基准L面和2-Φ8孔，这时可有三种定位夹紧方案：
方案一、用一长和一短圆柱销伸长期2-Φ35h7毛坯孔中限制三个自由度，用一平面支承在M面上，限制三个自由度，但此方案的M面面积较小，而加工面积L面较大，会因重心不稳，而导致误差。
方案二、用一长一短圆柱销伸入2-Φ35h7毛坯孔中限制三个自由度，用一辅助支承在R面上再限制三个自由度，并且可以同时把定位孔2-Φ8J7孔加工出平，此方案比上一案要好，但2-Φ35h7孔不厚，容易受损坏。
方案三、用三个支承钉，支承起三面，限制三个自由度，用2-Φ35h7孔定位夹紧，加工精基准L面。
然后再以L面为精基准加工Q面，精加工Q面后，再以Q面为基准面和2-Φ35h7定位孔以M面外轮廓的两点夹紧，加工定位孔2-Φ8J7。
3.2制订工艺路线
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：
L面：
粗铣（ZT13）——半精铣（ZT11）——精铣（ZT8）
Q面：
粗铣（ZT13）——半精铣（ZT11）——精铣（ZT8）
R面：
粗铣（ZT13）——半精铣（ZT11）
M面：
粗铣（ZT13）——半精铣（ZT11）
N面：
粗铣（ZT13）——半精铣（ZT11）——精铣（ZT8）
2-Φ35h7的端面：
精铣（ZT13）
50的顶面：
精铣（ZT13）
2-Φ35h7的内孔：
粗镗或扩孔（ZT12）——半精镗或精扩（ZT9）
2-Φ45的内孔：
粗镗（ZT12）——半精镗（ZT9）
Φ50的内孔：
粗镗（ZT12）——半精镗（ZT9）
M42的螺纹孔：
粗镗Φ37.5的孔，攻螺纹
2-Φ15、2-Φ14的孔：
钻（ZT12）——铰（ZT9）
4-M10.5的螺纹孔：
钻孔——攻螺纹
8-Φ10.5的孔：
钻（ZT12）
2-M10的螺纹孔：
钻孔——攻螺纹
2-M10深25的螺纹孔：
钻孔——攻螺纹
M20×1.5螺纹孔：
钻孔——扩（ZT10）
因2-Φ35h7孔轴有平等度要求，平面L对孔2-Φ35h7轴线也有平行要求，端面M对孔2-Φ35h7轴线的跳动要求。
故它们的加工宜采用工序集中的原则。
即发别在一次夹紧中不将两孔或两面同时加工出来，以保证位置精度。
根据先面后孔的原则：
先主要表面，后次要面积。
先粗加工后精加工的原则：
将L面、Q面、M面、N面及孔2-Φ35h7、2-Φ45的精加工放在前面，精加工放在后面，每价段中双首先加工L面，后再镗2-Φ35h7和2-Φ45，R面、2-Φ35h7孔的端面，50的顶面及其上M20×1.5的螺纹也和8-Φ10.5的孔等二次面，表面放在最后加工。
初步拟订加工工艺路线如下：
加工工艺路线
工序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10
粗铣L面
20
钻、扩、铰2-Φ8h7孔
30
粗铣Q面
40
粗铣顶面50
50
粗铣R面
60
粗铣M面
70
粗铣侧面
80
粗铣N面
90
粗镗2-Φ35h7内孔
100
粗镗2-Φ45的内孔，Φ50的内孔及粗镗Φ37.5也
110
半精铣L面
120
半精铣Q面
130
精铣N面
140
攻螺纹M42
150
钻，铰Φ15、Φ14孔
160
钻8-Φ10.5的孔
170
钻2-M10的螺纹孔底孔深25
180
攻螺纹2-M10
190
钻扩M20×1.5的螺纹底孔
200
攻螺纹M20×1.5
210
刮平2-Φ60平面
220
检验
230
入库
上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。
如工序30、工序40所加工的面，同时平行于斜面，即面一个平面内，只是高度不同，再、而采用铣加工，既可并为一道工序加工。
又如工序60、工序70、工序80分别所加工的面为M面、N面、侧面，它们的定位与夹紧是相同的，故可以并为同一道工序加工。
同理，粗镗2-Φ35、Φ48、Φ38、孔也可并为一道工序，可以节约一台镗床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。
因此修改后的工艺路线如下：
加工工艺路线
工序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10
粗铣L面
20
钻、扩、铰2-Φ8h7工艺孔
30
粗铣Q面、顶面50
40
粗铣R面
50
粗铣M面、侧面、N面、
60
粗镗2-Φ35h7、2-Φ45、Φ38内孔
70
半精铣、精铣L面
80
半精铣、精铣Q面
90
半精铣M面、半精铣、精铣N面
100
半精镗、精镗2-Φ35h7、2-Φ45、Φ38及铰Φ14内孔、扩Φ15孔、钻M10深20和M10深25的螺纹底孔并攻螺纹
110
粗镗2-Φ45、M42×2内孔，攻螺纹M42×2、半精镗、精镗Φ45孔
120
刮底台面Φ60、Φ45内孔平面、高为65的Φ60平面
130
钻扩M20×1.5及4-M10深25的螺纹孔底孔并攻螺纹
130
钻8-Φ10.5孔
140
去毛刺
150
检验
160
油封、入库
3.2选择加工设备与工艺设备
选择机床
由于生产类型为大批大量生产，尽量提高机床效率，故宜以通用机床为主，辅以少量组合机床及专用机床。
其生产以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
工序10、30、60、70粗铣及精铣各端面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用X5032A铣床。
并且分别选用直径D为Φ320MM、Φ100MM、Φ63MM、Φ200MM的B类硬质合金套式面铣刀，专用夹具和游标卡尺。
根据车间设备情况，尽量选用或改用高效，高精度的组合机床。
粗镗2-Φ35、2-Φ45、Φ38内孔、半精镗2-Φ35、2-Φ45、Φ38内孔、钻、扩、铰Φ14孔，扩Φ15孔，钻M10深25和M10深20的螺纹孔并攻螺纹等。
即工序50、90、100等。
3.2.4钻、扩、铰2-Φ8工序及刮平面，钻8-Φ10.5等孔，考虑工件的加工要求，、以及定位夹具方案，采用立式钻床，选择型号为Z3025摇臂钻床。
选择刀具
铣床上加工的工序，铣刀均选用YG6硬质合金套式面铣刀，铣刀直径根据所加工面的宽度而选择，遵循一刀铣过，不重复铣，避免表面光洁度不高。
在组合机床上加工孔以及加工面时，采用钻-扩复合刀具以及镗刀。
选择量具
粗加工表面可选用量具，即游标卡尺、塞规等。
钻孔以及攻螺纹可选用的量具为专用量具即专用检具测量，螺纹塞规等。
四、确定工序尺寸
工序加工时的工艺基准与设计基准重合。
前面根据资料已初定工件各面的总加工余量，现依据《机械制造工艺设备设计指导手册》资料确定各表面精加工，半精加工余量，由后向前推算工序尺寸，并确定其公差。
工序尺寸及公差如图所示：
工序尺寸及公差
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面Ra
工序余量
最小
最大
L面
铸件
6
CT9
101±1.2
粗铣、
4
ZT8
97±0.54
12.5
1.3
6.24
半精铣
精铣
2
ZT11
95±0.035
1.6
1.46
2.035
2-Φ8h7
钻孔
ZT12
Φ8±0.1
12.5
扩孔
0.85
ZT9
Φ7.85±0.05
3.2
0.835
0.886
铰孔
0.15
ZT7
Φ8±0.0071.6
1.6
0.017
0.165
Q面
铸件
4
CT10
92±1.6
粗铣、
3
ZT13
88±0.11
12.5
0.8
6.07
半精铣
0.745
ZT11
88.25±0.15
3.2
0.13
1.035
精铣
0.25
ZT8
88±0.11
3.2
0.13
1
M面
铸件
6
CT9
124±1.2
粗铣
4.5
ZT13
119.5±0.2
12.5
3.3
6.25
半精铣、
1.5
ZT8
118±0.1
3.2
0.96
1.535
N面
铸件
3
CT10
80.6±1.2
粗铣
2
ZT13
79±0.2
12.5
0.4
3.06
半精铣
0.75
ZT11
78±0.2
3.2
0.54
1.03
精铣
0.25
ZT7
77.5±0.1
1.6
0.65
1.47
侧面
铸件
3
CT10
80.6±1.2
粗铣
2
ZT13
118.9
12.5
0.4
3.06
半精铣
0.5
ZT10
118
3.2
0.54
1.03
精铣
0.25
ZT7
117.7
1.6
0.65
1.47
2-Φ45
铸件
6
CT9
Φ39
钻孔
4.5
ZT13
Φ43.5
12.5
3.55
5.8
半精镗
1.2
ZT10
Φ44.5
3.2
0.95
1.262
精镗
0.25
ZT7
Φ45±0.1
1.6
0.118
0.272
2-Φ35
铸件
6
CT9
Φ29±1
钻孔
4.5
ZT13
Φ33.6
12.5
1.138
1.576
半精镗
1.2
ZT10
Φ34.8
3.2
0.95
1.262
精镗
0.25
ZT7
Φ35±0.1
1.6
0.118
1.534
Φ14孔
钻孔
ZT13
Φ13.5
12.5
扩孔
0.45
ZT10
Φ13.7
3.2
0.415
0.485
铰孔
0.05
ZT7
Φ14±0.02
1.6
0.015
0.085
Φ15孔
扩孔
0.75
ZT10
Φ14.6
3.2
0.75
0.785
铰孔
0.25
ZT7
Φ15±0.02
1.6
0.215
0.235
8-Φ10.5孔
钻孔
ZT12
Φ10.5
6.3
0
0.35
2-M10
钻孔
ZT12
Φ10
6.3
0
0.35
Φ38
铸件
6
CT9
Φ32
钻孔
4.5
ZT13
Φ36
12.5
3.55
5.8
半精镗
1.2
ZT10
Φ37.7
3.2
0.95
1.262
精镗
0.25
ZT7
Φ38±0.01
1.6
0.118
0.272
五、确定切削用量及时间定额
5.1、工序10粗铣L面的切削用量及时间定额
本工序选用X5032A铣床，采用专用夹具铣削，加工余量为4MM。
选择刀具：
查参考文献《工机人员手册》表14-64；主偏胸Ra=600，副偏角Rr=50,前角r=＋50，后角X1=150，刀顶角入=150。
确定背吃刀量Ap:
由于加工余量不大，可以一次进给切完。
即Ap=4mm。
确定进给量fz:
根据参考文献[2]表14-69.fz=0.2～0.4.故取fz=0.2。
选择铣刀磨钝标准及寿命：
根据参考文献[2]表14-66.刀面最大磨损限度2mm，刀具寿命为300min。
确定切削速度vt和工作台每分钟进给量fm:
根据参考文献[2]表14-71.可知v=396d0.2／t0.2ap0.15ae0.2根据参考文献[2]可知，X5032A的主电动机功率7.5kw.ae=235.所以v=396×3200.2／20.240.150.20.352350.2=99.故此确定电机转速为n=128r／min.
校验机床功率：
参考文献[1]表14-67可知，铣削功率p的计算公式为：
p=2.66×10-5.ap0.9.fz0.74ae.z.n.把已知数据代入上式可是：
P=2.66×10-5×3.50.90.20.74×235×10×128=5.8kw.
因为X5032A铣床的主电机功率为7.5kw大于实际切削功率5.8kw.故可以采用X5032A铣床加工L面。
时间定额：
A基本时间（查参考文献[2]表15-76）
Tf=L＋L1＋L2／fmz=360＋50＋40／0.2×10×128=1.8min.
B辅助时间（查参考文献[2]表15-88～15-19）
Tf=0.16＋0.12＋0.11＋0.11＋0.05＋0.33=0.83min.
C布置工作地，休息和生理需要时间（查参考文献[2]表15-100）
Tbx=（Tj＋Tf）k％=（1.8＋0.83）×15.9％=0.42min.
D准备终结时间（查参考文献[2]表15-104）
Tzz=37＋3＋1.5＋25=65.5min
本道工序单时间定额为：
Td=Tf＋Tj＋Tbx＋Tzz／n.=1.8＋0.83＋0.42＋65.5／50=3.92min.
工序020（钻、扩、铰2-Φ8工艺孔）切削用量及时间定额
设备选用型号为Z3025摇臂钻床，刀具为高速钢标准钻头，高速钢钻扩孔，高速钢机用铰刀（Φ6.8mm麻花钻、Φ7.7mm扩孔钻、Φ
5.2确定进给量
按加工要求（查参考文献[3]表2-10与2-11），依据Z3025摇臂钻床主轴进给量，确定钻孔进给量f1=0.3mm／r,扩孔进给量f2=0.63mm／r,铰孔进给量f3=1.6mm／r.由于孔径和深度较小，可采用手动进给。
确定进给量尚需满足钻床进给机构的要求，故需进行校验。
Z3025摇臂钻床允许的最大进给力Fmax=7840N,（查参考文献[3]表2-19）当钻头直径d≤14.5mm.进给量f≤0.33mm／r时，轴向力Ff=2500N,其修正系数为KMF=1，KPF=1.33、.KWF=0.9,即钻孔时的轴向力Ff=2500×1×1.33×0.9=2992.5N.由于Ff＜Fmax。
故f1=0.3mm／r可用。
5.3确定切削速度V
根据（查参考文献[3]表2-12）钻头后刀面最大磨损限度取为0.6mm。
扩孔钻为0.8mm，铰刀为0.4mm,刀具寿命为60min，30min,60min。
根据Z3025摇臂钻床说明书，钻、扩孔时选取主轴转速为350r／min，铰孔取主轴转速为125r／min。
根据公式：
v=兀dv／1000。
实际切削速度如下：
钻：
v=兀×6.8×350／1000=7.5m／min
扩：
v=兀×7.15×350／1000=7.9m／min
铰：
v=兀×8×125／1000=3。
14m／min
5.4校验机床扭矩及功率
（查参考文献[3]表2-21），当f≤0.33mm时，MC=15N.M,扭矩的修正系数为kmm=1即Mc=15N.M。
（查参考文献[3]表2-23），当铸件硬度为170～230HBS，do≤13.2mm.f≤0.38mm／r.V≤m／min时。
Pc＜1kw。
Z3025摇臂钻床主轴最大扭矩Mm=196N.M.主电机功率
PZ=2.2×0.8
KW=1.76KW
由于MC＜Mm,pc＜pe,故初选切削用量可用Z3025摇臂钻床完成本工序钻，扩，铰2-￠8h7。
5.5计算基本时间Tj.
因为已知孔的深度L=10mm,刀具的切刃长度L1
钻：
L1=D／ctgkr+（1～2）=8／2ctg15o+2=2.37mm
扩孔时切入长度均取为L2=4.5mm
铰：
L1=D-d1／2ctgkr+（1～2）=8-7.15／2.ctg15o+2=2.37mm.
根据（查参考文献[2]表15-75），可得铰孔的切入长度L2=15mm,钻一个孔的基本时间：
Tj1=L+L1+L2／fn=10+4.5+4.5／0.3×350=0.063min.
铰一个孔的基本时间：
Tj2=L+L1+L2／fn=10+2。
37+14／1.6×375=0.044min.
本工
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