完整版手柄杆零件工艺设计说明书定稿毕业设计论文.docx
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完整版手柄杆零件工艺设计说明书定稿毕业设计论文
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摘要
手柄杆零件已经广泛被用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。
这就要求企业提高生产率，提高利用率。
减少浪费降低成本。
在手柄杆零件越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。
特别是近年来与微电子、计算机技术相结合后，使手柄杆零件进入了一个新的发展阶段。
为适应机械设备的要求，手柄杆零件的设计要求和技术领域的拓展还需要不断的更新。
关键词：
手柄杆零件.自动化.技术领域
Abstract
Handlebarpartswidelyusedinvarioustechnicalfields,astechnologyadvances,bothtowardtheautomationofproduction,specialization,andalargenumberofquantizationdirection.Thisrequiresenterprisestoimproveproductivityandincreaseefficiency.Reducewastecosts.
Moreandmorepartsinthefieldsandmarketprospects.Especiallyinrecentyearswiththemicroelectronics,computertechnology,combined,makethecrossconnectorintoanewstageofdevelopment.
Inordertomeettherequirementsofmachineryandequipment,requirementsandtechnicalexpansionofthefieldalsoneedtoconstantlyupdate.
Keywords:
、technology
1.工艺设计2
1.1计算生产纲领、确定生产类型2
2．件图样的分析2
2.1零件的功用2
2.2零件图样的工艺分析3
3选择毛坯3
4工艺过程设计3
4.1定位基准的选择3
4.2零件表面加工方法的选择3
4.3制订工艺路线4
5确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图6
5.1确定机械加工余量6
5.2确定毛坯尺寸6
5.3设计毛坯图6
6工序设计7
6.1选择加工设备与工艺装备7
6.2确定工序尺寸8
7确定切削用量及基本时间（机动时间）9
7.1工序6（粗车外圆）切削用量及基本时间9
7.2工序7（粗车球面）切削用量及基本时间12
7.3工序9（精车外圆）切削用量及基本时间13
7.4工序10（精车球面）切削用量及基本时间16
7.5工序11（钻通孔Φ8）切削用量及基本时间18
7.6工序12（粗铣表面）切削用量及基本时间18
7.7工序13（精铣表面）切削用量及基本时间19
7.8工序16（钻孔Φ5）切削用量及基本时间20
8夹具设计20
8.1工艺性分析21
8.2定位方案设计21
8.3夹具设计及简要操作说明24
结束语27
致谢辞28
参考文献29
前言
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。
各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。
特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。
但工具在不断的革新中，其功能仍然十分显着。
机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：
第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。
随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床—工件—工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。
这是夹具发展的第二阶段。
这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。
在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。
随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。
这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。
可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。
一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。
尤其是那些外形轮廓结构较复杂的杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。
目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。
生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。
夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作
由于本人所学知识和能力有限，在设计的过程中，尚存有许多的不足与缺点，恳请各位老师能够批评指正！
1工艺设计
1.1计算生产纲领、确定生产类型
如图1-1所视手柄杆的零件图。
该产品年产量为2000个，设其废品率为10%，机械加工废品率为1%，现制订该手柄杆零件的机械加工工艺规程。
N=Qn（1+α%+β%）
=2000×1（1+10%+1%）件年
=2220件年
手柄杆的年产量为2220件，先已知该产品属于轻型机械，根据《机械制造工艺设计简明手册》中表1.1-2生产类型与生产纲领的关系可确定其生产类型为中批生产。
2零件图样的分析
图1-1
2.1零件的功用
毕业设计题目给定的零件是手柄杆，属于轴类零件，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。
2.2零件图样的工艺分析
该零件主要有平面、孔、球面和螺纹，是一个形状比较简单的零件。
⑴以工件的Φ5为中心加工表面。
这一组加工表面包括：
钻Φ8、加工3×Φ14的槽、14mm×14mm的四表面、SΦ32h11、SΦ20h11的球面、Φ18的外圆、Φ17.3的内圆表面及M22×1.5的螺纹。
其中Φ5H7与Φ8相垂直，Φ5H7与14mm×14mm表面垂直度为0.05mm。
⑵以Φ8mm的孔为中心加工表面。
这一组加工表面包括：
钻Φ5H7、加工3×Φ14的槽、14mm×14mm的四表面、SΦ32h11、SΦ20h11的球面、Φ18的外圆、Φ17.3的内圆表面及M22×1.5的螺纹。
其中Φ8与Φ5H7相垂直，14h11×14h11与Φ8轴线平行度为0.08mm。
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，然后借助于主要能够夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。
3选择毛坯
该材料为45钢。
该零件在工作过程中则经常承受交变载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
零件属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用摸锻成型。
这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。
4工艺过程设计
4.1定位基准的选择
基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
4.1.1粗基准的选择
粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于2组加工表面与Φ8孔均有位置要求，故采用外圆作为粗基准。
4.1.2精基准的选择
精基准主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时应进行尺寸换算。
4.2零件表面加工方法的选择
CA6140车床手柄座的加工表面分四种，主要是孔的加工、圆柱端面的加工、槽的加工、螺纹孔的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是外圆的加工，几乎都要保证Ra=3.2mm的表面粗糙度，因而需半精加工，现将主要加工面分述如下：
4.2.1孔的加工
该零件共有3个孔要加工：
Φ5mm是零件的主要加工面，需要钻-铰；Φ8孔与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要精基准面，需半精加工且尽早加工出来；Φ8mm孔与14h11×14h11有平行度要求。
4.2.2面的加工
该零件共有6个端面要加工：
M22×1.5的螺纹端面，14h11×14h11的四表面需要精铣；SΦ20h11的左端面无特殊要求粗加工即可
4.2.3槽的加工
该零件仅有2个槽需加工：
3×Φ14mm、2×1mm，均无特殊要求，粗加工即可。
4.2.4螺纹的加工
M22mm螺纹无特殊要求，粗加工即可。
4.2.5球面的加工
SΦ32h11、SΦ20h11两球面Ra=3.2mm，需要半精车。
由以上分析可知，该零件的加工应先加工Φ24mm圆柱面，再以圆柱面为基准加工作为后续工序主要精基准的14h11×14h11的四表面，进而以该表面为精基准加工出所有的孔Φ5H7。
4.3制订工艺路线
方案1：
工序1下料
工序2自由锻造成形，锻造尺寸：
柄杆部分：
Φ28×132、18×18×18、
SΦ36×30、SΦ24×20，零件总长200mm（留有加工余量）。
工序3热处理：
正火处理。
工序4划线：
划毛坯两端中心孔线，照顾部分加工余量。
工序5车两端面，钻两端中心孔A2.5。
工序6粗车：
以SΦ24×20定位夹紧（毛坯尺寸），顶尖夹紧另一端中心孔，以毛坯外圆划正，将毛坯外圆Φ28车至Φ25、Φ23及Φ19，Φ25尺寸长6、Φ23尺寸长20、Φ19尺寸长102。
工序7粗车：
夹紧Φ19×102外圆，车槽3×Φ14，SΦ36×30至SΦ33、SΦ24×20至SΦ21，保证两球心距为40。
工序8热处理：
调质处理HRC35—38。
工序9精车：
修研两中心孔，夹紧SΦ21处，精车Φ23至Φ22、Φ25至Φ24、Φ19至Φ18，攻螺纹M22×1.5，倒角R3、车槽2×1。
工序10精车SΦ33至SΦ32、SΦ21至SΦ20。
工序11钻通孔Φ8、沉孔Φ17.3。
工序12粗铣，18×18尺寸至16×16。
工序13精铣，16×16尺寸至14×14。
工序14抛光。
工序15镀铬。
工序16钻，铰Φ5mm孔。
工序17去毛刺。
工序18终检入库。
方案2：
工序1下料
工序2自由锻造成形，锻造尺寸：
柄杆部分：
Φ28×132、18×18×18、
SΦ36×30、SΦ24×20，零件总长200mm（留有加工余量）。
工序3热处理：
正火处理。
工序4粗铣，18×18尺寸至16×16。
工序5精铣，16×16尺寸至14×14。
工序6钻，铰Φ5mm孔。
工序7划线：
划毛坯两端中心孔线，照顾部分加工余量。
工序8车两端面，钻两端中心孔A2.5。
工序9粗车：
以SΦ24×20定位夹紧（毛坯尺寸），顶尖夹紧另一端中心孔，以毛坯外圆划正，将毛坯外圆Φ28车至Φ25、Φ23及Φ19，Φ25尺寸长6、Φ23尺寸长20、Φ19尺寸长102。
工序10粗车：
夹紧Φ19×102外圆，车槽3×Φ14，SΦ36×30至SΦ33、SΦ24×20至SΦ21，保证两球心距为40。
工序11热处理：
调质处理HRC35—38。
工序12精车：
修研两中心孔，夹紧SΦ21处，精车Φ23至Φ22、Φ25至Φ24、Φ19至Φ18，攻螺纹M22×1.5，倒角R3、车槽2×1。
工序13精车SΦ33至SΦ32、SΦ21至SΦ20。
工序14钻通孔Φ8、沉孔Φ17.3。
工序15抛光。
工序16镀铬。
工序17去毛刺。
工序18终检入库。
方案比较：
上述两方案方案的特点在于：
方案1是加工Φ8孔为中心的一组表面，然后以14×14的表面为基础钻，铰Φ5孔。
而方案2与此相反，先加工14×14表面，然后以14×14的表面为基础钻，铰Φ5孔，再加工外圆表面、及其它图样表面。
经过比较可见是加工Φ8孔为中心的一组表面，再加工Φ5孔，这时的位置精度容易保证，并且定位及加紧都方便，故采用方案1为加工工艺路线。
5确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图
5.1确定机械加工余量
确定加工余量的方法：
（1）经验估计法
（2）查表修正法（3）分析计算法
根据相关资料查表计算确定，零件的各端面加工单面余量为3mm，各外圆加工的单面余量为4mm。
5.2确定毛坯尺寸
分析本零件除两端面要求低以外，其余各加工表面均要求高，表面粗糙度Ra3.2µm，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得余量值即可，（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的较小值。
当表面需粗加工和半精加工时可取其较大值）。
两端面采用粗车达到要求，故无需增加粗车的加工余量，参考粗车后外圆余量表4.5确定精车单面余量为0.5mm，则毛坯尺寸如图所视。
5.3设计毛坯图
毛坯图如图5-1所示
图5-1
5.3.1确定毛坯尺寸公差
（表5-1）手柄杆毛坯（锻件）尺寸
零件尺寸（mm）
单面加工余量（mm）
锻件尺寸（mm）
Φ24
粗车后余0.5
Φ28
SΦ32
粗车后余0.5
SΦ36
SΦ20
粗车后余0.5
SΦ24
14×14
粗铣后余1
18×18
126.7
粗车到尺寸
132
25.23
粗车到尺寸
30
36
粗车到尺寸
41
（表5-2）手柄杆毛坯（锻件）尺寸允许偏差
锻件尺寸（mm）
公差（mm）
根据
Φ28
1.2
表3-28
SΦ36
1.2
SΦ24
1.2
18×18
1.2
132
1.2
30
1.2
41
1.2
5.3.2确定圆角半径
根据相关资料确定锻造圆角R2
5.3.3确定毛坯的热处理方法
手柄杆毛坯为锻件，锻造后应安排正火以消除锻造应力。
6工序设计
6.1选择加工设备与工艺装备
6.1.1选择机床
（1）工序11、12粗精铣端面各工序工步数不多，精度要求高，选用卧式铣床，考虑本零件属于成批生产，所选机床使用范围较广为宜，故选XA6132型能满足加工要求（表4.2-35）。
（2）工序5、6、9、10粗车、半精车由于此零件外轮廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上加工。
各工序工步较多，精度要求较高，应选用较精密车床才能满足要求，故选CA6140型（表4.2-7）。
（3）工序15钻Φ5的孔可采用专用夹具在立式钻床上加工，可选用Z525型立式钻床（表4.2-14）。
6.1.2选择夹具
本零件形状复杂，所以需要专用夹具。
6.1.3选择刀具
（1）表面用盘铣刀按表3.1-38选用圆盘型铣刀（GB1115—85）零件要求铣切深度为1mm，按表3.1—28选铣刀的直径为80，因此所选铣刀直径d=80mm，宽度L=10mm，孔径D=15mm，齿数Z=12。
（2）车床上加工工序一般都选用高速钢外圆车刀和镗刀，加工45零件采用90°高速钢外圆车刀。
（3）Φ8的通孔选硬质合金直柄长麻花钻的钻头。
6.1.4选择量具
本零件属成批生产，一般均采用通用量具。
选择量具的方法有两种：
一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器具的测量方法极限误差选择。
选择时，采用其中的一种方法即可。
（1）选择端面加工的量具工序10、11中铣削端面，现按计量器具的不确定度选择该面加工时所用量具，该尺寸公差为0.11mm，按表5.1—1计量器具不确定度允许值U1=0.009mm，根据表5.1—2分度值0.02mm游标卡尺，其不确定度数值U=0.02mm，U≤U1能选用。
从表5.2—6中选择测量范围为0—50mm，分度值0.02的游标卡尺（GB1214—85）。
（2）选择加工孔的量具Φ5的孔经钻—扩孔至加工要求。
现按计量器的测量方法极限误差选择其量具为粗加工半精加工用游标卡尺（表5.1—1）。
精加工要求精度较高，加工每个工件都要进行测量，故宜选用极限量规，查资料选择锥柄圆柱塞规（表5.2—1）。
（3）选择加工外圆的量具工序5、6、9、10中车销外圆及球面，现按计量器具的不确定度选择该面加工时所用量具，该尺寸公差为0.16mm，按表5.1—1计量器具不确定度允许值U1=0.009mm，根据表5.1—2分度值0.02mm游标卡尺，其不确定度数值U=0.02mm，U≤U1能选用。
从表5.2—6中选择测量范围为0—50mm，分度值0.02的游标卡尺（GB1214—85）。
（4）选择螺纹所用量具为通端螺纹塞规。
6.2确定工序尺寸
确定工序尺寸一般的方法是由加工表面最后工序往前推算。
（表6-1）加工SΦ32外圆表面的工序余量、工序尺寸及偏差
工序名称
工序余量
经济精度
工序尺寸及偏差
精车
1
0.13（IT9）
SΦ32h11
粗车
3
0.33（IT11）
SΦ33
毛坯尺寸
总余量4
SΦ36
（表6-2）加工SΦ20的孔的工序余量、工序尺寸及偏差
工序名称
工序余量
经济精度
工序尺寸及偏差
精车
1
0.13（IT9）
SΦ20h11
粗车
3
0.33（IT11）
SΦ21
毛坯尺寸
总余量4
SΦ24
（表6-3）加工14×14的表面的工序余量、工序尺寸及偏差
工序名称
工序余量
经济精度
工序尺寸及偏差
精铣
1
0.05（IT7）
14h11×14h11
粗铣
1
0.33（IT11）
16×16
毛坯尺寸
总余量4
18×18
7确定切削用量及基本时间（机动时间）
切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。
确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。
现根据《机械切削工艺参数速查手册》（第一版，彭林中、张宏编，2009化学工业出版社出版）。
7.1工序6（粗车外圆）切削用量及基本时间
选择刀具和机床
查阅《机械切削工艺参数速查手册》，选择硬质合金车刀，根据《机械切削工艺参数速查手册》表2-40，选择90°高速钢刀片，机床选择CA1640车床。
7.1.1粗车Φ24外圆
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=1.5mm。
2）每转进给量f
查《机械切削工系参数速查手册》表2-38，当d=28mm、=1.5mm时，f=0.4-0.5mmr,取f=0.5mmr
3）切削速度
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-40,=1.5mm、f=0.5mmr时，取=35mmin
查表2-42知刀具寿命对切削速度修正系数为0.8。
查表2-43知工件材料对切削速度修正系数为1。
查表2-47知主偏角对切削速度修正系数为0.81。
=35×0.8×1×0.81=22.68mmin
以后车削外圆修正系数均与上相同，不多详述。
（2）工时计算
1）计算基本时间
t=
k
由=
有t=
上式中l1=10mm
l2=126.7mm
l3=0
k=1
代入d、、π得t=1.07min,n=289rmin
2）考虑到车刀装夹、工件装夹时间及准备时间取t=5min
7.1.2粗车Φ22外圆
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=1mm。
2）每转进给量f
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-38，当d=26mm、=1mm时，f=0.4-0.5mmr,取f=0.5mmr
3）切削速度
查《机械切削工系参数速查手册》表2-40,=1mm、f=0.5mmr时，取=39mmin
=39×0.8×1×0.81=25.272mmin
（2）工时计算
1）计算基本时间
=
t=
上式中l1=10mm
l2=20mm
l3=0
k=1
代入d、、π得t=0.186min,n=350rmin
2）考虑到其它因素取t=1min
7.1.3粗车Φ18外圆
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=3mm。
2）每转进给量f
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-38，当d=26mm、=3mm时，f=0.4-0.5mmr,取f=0.5mmr
3）切削速度
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-40,=3mm、f=0.5mmr时，取=29mmin
=29×0.8×1×0.81=18.792mmin
（2）工时计算
1）计算基本时间
=
t=
上式中l1=0mm
l2=100.7mm
l3=0
k=1
代入d、、π得t=0.640min,n=315rmin
2）考虑到其它因素取t=1.5min。
7.2工序7（粗车球面）切削用量及基本时间
7.2.1粗车SΦ32球面
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=1.5mm。
2）每转进给量f
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-38，当d=36mm、=1.5mm时，f=0.4-0.5mmr,取f=0.5mmr
3）切削速度
查《机械切削工艺参数速查手册》表2-40,=1.5mm、f=0.5mmr时，取=35mmin
=35×0.8×1×0.81=22.68mmin
（2）工时计算
1）计算基本时间
=
t=
上式中l1=10mm
l2=25.3mm
l3=10
k=1
代入d、、π得t=0.517min,n=219rmin
2）考虑到工件装夹时间及其它因素取t=4min
7.2.2粗车SΦ24球面
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=1.5mm。
2）每转进给量f
查《机械切削工系参数速查手册》表2-39，当d=24mm、=1.5mm时，f=0.4-0.5mmr,取f=0.5mmr
3）切削速度
查《机械切削工系参数速查手册》表2-40,=1.5mm、f=0.5mmr时，取=35mmin
=35×0.8×1×0.81=22.68mmin
（2）工时计算
1）计算基本时间
=
t=
上式中l1=10mm
l2=18mm
l3=10
k=1
代入d、、π得t=0.274min,n=344rmin
2）考虑到其它因素取t=1min
7.3工序9（精车外圆）切削用量及基本时间
7.3.1精车Φ24外圆
（1）选择切削用量
1）切削深度
由于最后一刀，=0.5mm
2）每转进给量f
查《机械切削工系参数速查手册》表2-39，当d=25mm时，f=0.3-0.35mmr,取f=0.3mmr
3）切削速度
查《机械切削工艺参数速查手册》表2
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