调速杠杆课程设计说明书

机电及自动化学院

机械制造工艺学课程设计

说

明

书

设计题目：“调速杠杆“加工工艺设计

学生姓名：

所在班级： 08机械电子1班

学号： 0811111006

指导老师：

设计时间： 2011年6月28日-7月5日

目录

前言 (2)

机械制造工艺学课程设计任务书 (3)

一、零件工艺分析

零件分析 (4)

零件工艺分析 (4)

确定生产类型 (5)

二、“调速杠杆”工艺规程设计

（一）毛坯的设计选择、确定尺寸、设计毛坯图

确定毛坯总类 (5)

机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (5)

毛坯图 (6)

（二）选择粗基准

粗基准的选择与确定 (7)

精基准的选择与确定 (8)

（三）制定工艺路线

各加工面的加工方法 (8)

制定工艺路线 (8)

（四）基本工时的确定 (11)

三、设计小结 (14)

四、参考文献 (14)

五、附件 (15)

前言

《机械制造工艺学》课程设计是我们经历了机械制造工艺学、工程材料、机械设计、机械制图、CAD/CAM等主要专业基础课、专业课以及金工实习、认识实习、数控实习等一系列的实践课的学习，又经过了机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学、热加工工艺基础和工程材料这几门课程的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。并且，这次课程设计同样也会用到以前的金工实习和认识实习的相关知识，也可以说这是对两次实习效果的一次检验。通过这次课程设计，将会巩固对机械加工工艺规程设计的理论知识，并初步学会自己完成制定简单零件加工工艺规程。

而对于我即将毕业的我希望再次借助这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查看资料、以及各方面自学的能力，为以后的工作打下良好的基础。

由于自己的能力有限，我的设计尚有很多不足之处需要改进，请老师给予批评指导。

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：“调速杠杆”加工工艺设计

设计要求：中批量生产、手动夹紧、通用工艺装备

设计时间：2011年6月28日-7月5日

设计内容：1、熟悉零件图；

2、绘制零件图（一张）；

3、绘制毛坯图（一张）；

4、编写工艺过程卡片（一份）；

5、工序卡片（一份）；

6、设计说明书（一份）；

2011年6月

一、零件工艺分析

其中： 1.未注铸造圆角半径为R3毫米。

2.不许有裂纹、砂眼、冷隔、缩孔等铸造缺陷。

3.正火处理，圆弧接触点处硬度HB156-197

4.A处两圆弧接触点与?10+/_0.015中心线不平行度不大于0.03毫米。

5.6H9槽内侧两平面与?10+/_0.015孔中心线齐平行度在25毫米长度内不大于

0.15mm。

6.去毛刺锐边

7.A面淬火深小于3毫米硬度HRC35-45

1、零件的分析

题目所给的零件是调速杠杆，用于传递力与扭矩，调节运动速度，它的加工精度影响自身的传动精度甚至整个系统的传动精度零件。Φ20的外圆上的Φ4锥度1:50与调速焊配合钻铰。

2、零件的工艺分析

零件的材料为QT400-17，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，为此以下是调速杠杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1、Φ20外圆的上下端面；

2、Φ10内孔；

3、槽及其上下端面；

4、A处圆弧；

5、Φ20上下端面处倒角、槽上下端面处倒角及Φ10孔的上下两倒角

6、A处两圆弧接触点与Φ10+/_0.015中心线不平行度不大于0.03毫米；6H9槽内侧两平面与Φ10+/_0.015孔中心线齐平行度在25毫米长度内不大于0.15mm；

由上面分析可知，可以粗加工调速杠杆Φ20外圆的上下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

3、确定生产类型

已知此零件的生产纲领为5000件/年，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

二、“调速杠杆”工艺规程设计

（一）选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1、确定毛坯种类

零件材料为QT400-17。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。2、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

（1）求最大轮廓尺寸

根据零件图计算轮廓尺寸，长175mm，宽27mm，高52mm，故最大轮廓尺寸为175mm。

（2）选取公差等级CT

查表，铸造方法按手工砂型造型，铸件材料按球墨铸铁，得公差等级CT

范围11-13级，取12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，查表得出，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，铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围E～G级，取F级。

（5）求机械加工余量 RMA

对所有加工表面取同一个数值，查表，最大轮廓尺寸为198mm ，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为2mm。

（6）求毛坯基本尺寸，见如下表格

本零件各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度（mm）

加工表面

工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度/um

粗半

精

精粗半精精粗

半

精

精

Φ20外圆上端面 3 ──52 ──12.5 ──

Φ20外圆下端面 3 ──52 ──12.5 ──

Φ 10的孔─ 1 0.10 Φ 9 Φ 9.9

6

Φ1012.5 3.2 3.2

槽所在处下端面 3.5 ──28.5 /-o.

15

──12.5 ──槽所在处上端面 3.5 ──8 ──25 ──槽─ 1 ─ 5 6 ─12.5 3.2 ─铣A处圆弧 2.3 1 ─Φ10.4Φ8.4─12.5 3.2 ─磨A处圆弧──0.2 ──Φ8── 1.6 3、毛坯图如下所示：

（二）选择粗基准

1、粗基准的选择与确定

选择粗基准时，主要考虑两个问题，一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则：（1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准；

(2）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量；

（3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差；

（4）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。

根据以上的要求可以以零件的Φ20外圆表面为主要的定位粗基准，Φ20的外圆下端面以为辅助粗基准。

2、精基准的选择与确定

精基准的选择根据互为基准原则、基准重合原则和自为基准原则，以Φ10内孔为主要的定位精基准，以Φ20外圆柱下端面为辅助的定位精基准。

（三）制定工艺路线

根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的精度和粗糙度能力，以及各种机床的加工特点，查阅和参考《机械制造工艺学》和《机械制造技术基础课程设计指南》等资料，可得到：

1、各加工面的加工方法（表）：

表：零件表面加工方法

加工部位表面粗糙度公差等级加工方法

Ra12.5 —粗铣Φ20外圆上下端面

Ra12.5 —粗铣Φ10孔Ra3.2 IT7 钻→扩→铰→倒角

Ra25 —粗铣槽的上下端面

Ra12.5 IT13 粗铣

槽Ra3.2 —粗铣→半精铣→精铣A处圆弧Ra1.6 —粗铣→半精铣→精铣2、制定工艺路线

方案一

工序

工序名称工序内容

号

01 下料

02 铸造铸造毛坯

03 人工时效

04 正火圆弧接触点处硬度HB156—197

05 清洗检查铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆，同时检查铸件是否有缺陷

06 粗铣粗铣φ20外圆上、下端面

07 倒角加工外圆与端面间的倒角

08 钻、铰、倒钻φ10的孔、铰φ10的孔、并倒角

09 粗铣粗铣槽的上、下端面

10 粗铣、半精铣对槽的内表面进行粗铣、半精铣

11 铣铣A处的外圆柱面

12 精铣精铣槽的内表面

13 A面局部淬火淬火深度小于3mm，硬度HRC35-45

14 精铣精铣A处的外圆柱面

15 去毛刺去毛刺,锉出0.5*45°倒角

16 终检入库

方案二

工序

工序名称工序内容

号

01 下料

02 铸造铸造毛坯

03 人工时效

04 正火圆弧接触点处硬度HB156—197

05 清洗检查铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆，同时检查铸件是否有缺陷

08 钻、铰、倒钻φ10的孔、铰φ10的孔、并倒角

06 粗铣粗铣φ20外圆上、下端面

07 倒角加工外圆与端面间的倒角

09 粗铣粗铣槽的上、下端面

10 粗铣、半精铣对槽的内表面进行粗铣、半精铣

11 铣铣A处的外圆柱面

12 精铣精铣槽的内表面

13 A面局部淬火淬火深度小于3mm，硬度HRC35-45

14 精铣精铣A处的外圆柱面

15 去毛刺去毛刺,锉出0.5*45°倒角

16 终检入库

以上两种方案中，方案一先是以外圆柱面为粗基准，以下端面为附加基准来加工上端面，然后再以上端面为基准来加工下端面，运用了互为基准的原则。方案二中，先以外圆柱面为基准，以下端面为辅基准加工φ孔，然后以孔为基准来加工上下表面。

以上两种方案中，方案一运用了互为基准的原则，使加工精度更高。而且方案二在加工两个表面时要夹具的重新卸装比较麻烦。故选用第一种方案。

根据以上的方案一，则本零件的加工工艺路线按照先加工基准面、先面后孔及先粗后精的原则加工，本零件的加工可按以下工艺路线进行。

06工序：粗铣φ20外圆上端面和下端面。

工步一：以待加工面下端面和?20外圆面为基准,铣上端面,保证尺寸为55。选用卧式铣床X6120B，硬质合金钢立铣刀,直径d=8mm,Z=3，

完成后Ｒａ＝12.5；

工步二：以上端面和φ20外圆面为基准,铣下端面,保存尺寸为52。选用卧式铣床X6120B，硬质合金钢立铣刀,直径d=8mm,Z=3，完成后

Ｒａ＝12.5；

07工序：加工外圆与端面间的倒角。选用具有高精度的Z512台式钻床和特殊刀具，刀具为锪钻改造而成（如附图1）。以待加工面下端面和?20外圆

面为基准,用上述专用刀具加工上端面与圆柱面间的倒角；

08工序：钻、扩、铰孔并锪倒角。以Φ20外圆和下端面基准，选用Z512台式钻床完成以下工步：

工步一：钻孔，由于材料是铸铁，选择硬质合金三刃麻花钻，d=9mm

工步二：扩孔，根据内孔直径的大小，加工预先钻孔的通孔，选择圆柱柄螺旋扩孔钻，d=9.90mm GB/T4256-2004

工步三：铰孔：根据材料的硬度，选取硬质合金机用铰刀d=10mm (Ra

3.2-1.6)

工步四：锪倒角：由于倒角为45°，所以选择90°直柄锥面锪钻GB/ T1143-2004

09工序：粗铣槽的上、下端面。以Φ10孔内表面及其上端面和槽的前侧面为定位基准，粗铣槽的上、下端面，保证尺寸28.5-0.15。选择组合铣刀

（2把硬质合金铣刀），直齿三面刃铣刀D*d=56*16mm；

10工序：粗铣、半精铣槽。以Φ10内孔及其下端面和槽的右侧端面为定位基准选用数控铣床XKF716，选用硬质合金直柄键槽铣刀（长系列d=4mm）；

进行以下2工步：

工步一：粗铣槽，保证尺寸4.6+0.12/ 0；

工步二：半精铣，保证尺寸5.6+0.03/ 0；

11工序：粗铣、半精铣A处的外圆柱面。以Φ10内孔及其下端面和槽的内侧端面为基准铣圆弧，选取XKJ6225数控铣床，硬质合金直柄立铣刀

（d=4mm）

工步一：粗铣保证尺寸?10.4+0.15/ 0

工步二：半精铣保证尺寸?8.4+0.036/ 0

12工序：精铣槽的内表面。选取XKJ6225数控铣床，硬质合金直柄立铣刀（d=4mm），以?10内孔及其下端面和槽侧面作为定位基准，精铣槽的内表面，保证

尺寸6+0.030/ 0；

14工序：精铣A处的外圆柱。选取XKJ6225数控铣床，硬质合金直柄立铣刀（d=4mm），以Φ10内孔及其下端面和槽的内侧端面精铣圆弧，保证尺

寸?8+0.015/ 0。

(四)基本工时的确定

本部分只针对两个比较重要而又有代表性的工序进行计算。

1、06工序：粗铣φ20外圆上端面、下端面

（1）工步一：上端面基本时间计算：

ap=3 mm

铣刀：（“机械速查手册”188页）采用硬质合金钢立铣刀,直径d=8mm,Z=3。

铣平面参数：每齿进给量为af=0.20mm/z，则每转进给量为:

f=af Z=0.6mm/r

转速：nr/min

代人相关数据可得:

n =714r/min

根据机床型号，选择转速n=700 r/min

铣削基本时间i

代人相关数据得：

Tj1=60.38/(0.06*600)=0.14min

（2）工步二：由上端面得方法之铣下端面的基本时间为Tj2=0.14min

（3）工序基本时间为Tj==Tj1+Tj2=0.28min

2、08钻、扩、铰φ10的孔并锪倒角

钻：由于材料是铸铁，故选择硬质合金三刃麻花钻，d=9mm

扩：根据内孔直径的大小，加工预先钻孔的通孔，选择圆柱柄螺旋扩孔钻，d=9.96mm 铰：根据材料的硬度，选取硬质合金机用铰刀d=10mm (Ra3.2-1.6)

锪：由于倒角为45°，所以选择90°直柄锥面锪钻GB/T1143-2004

（1）工步一：f=0.15-0.3mm/r v=34-46m/min

取f=0.25mm/r,v=42m/min

故n=1000v/（3.14*d）=1330.9r/min

对照钻床的相关参数，去实际进给量f=0.28mm/r，实际转速n=1400r/min。

故实际切削速度为

V=n*3.14*d/1000=43.9m/mim

经查表《机械加工工艺手册》可得如下基本时间计算

Ti1=L/（f*n）=52/(0.28*1400)=0.13min

（2）工步二：查表取

取f=0.25mm/r,v=40m/min

故n=1000v/（3.14*d）=1270r/min

对照钻床的相关参数，实际转速n=1300r/min。故实际切削速度为

V=n*3.14*d/1000=40.8m/mim

经查表《机械加工工艺手册》可得如下计算公式

Ti2=L/（f*n）=52/(0.25*1300)=0.10min

（3）工步三：查表取

取f=0.25mm/r,v=30m/min

故n=1000v/（3.14*d）=955r/min

对照钻床的相关参数，实际转速n=1000r/min。

故实际切削速度为

V=n*3.14*d/1000=31.4m/mim

经查表《机械加工工艺手册》可得如下计算公式

Ti3=L/（f*n）=52/(0.25*1000)= 0.2min

（4）工步四：查表取

f=0.2mm/r,v=30m/min

n=1000v/3.14d=955r/min

对照钻床的相关参数，实际转速n=1000r/min。

V=n*3.14*d/1000=31m/mim

经查表《机械加工工艺手册》可得如下计算公式

Ti4=L/（f*n）=1/(0.2*1000)= 0.005min

（5）工序基本时间为Tj==Tj1+Tj2+ Tj3+Tj4 +Tj5=0.435min

3、计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介

单件时间的计算公式为：

由于生产批量为中批量，所以时间定额为：

本次设计没有具体计算辅助时间、布置工作地点时间和休息和生理需要时间，在中批量生产中，辅助时间可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间和辅助时间总和称为操作时间，布置工作地点时间一般按操作时间的2%7%来计算，休息和生理需要时间一般按操作时间的2%来计算。另外，由于生产批量为中批量，故忽略了准备与终结时间。

为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：

（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；

（2）减少布置工作地点时间；

（3）减少准备于终结时间。

4、工艺方案的比较与技术经济分析

在工艺规程设计最后一般还应该对所设计工艺方案进行比较与技术经济分析，主要评价指标为零件（或工序）的全年工艺成本和单个零件（或单个工序）的工艺成本，其计算公式分别如下：

VN

V

式中V为每件零件的可变费用（元/件），N为零件的年生产纲领（件），为全年不变费用（元）。本文未就对所设计工艺方案进行工艺方案的比较与技术经济分析。

三、小结

机械制造技术基础课程设计是本门课程的一个重要实践教学环节，旨在让我们综合运用所学知识进行机械制造加工工艺的设计。培养我们解决机械加工工艺问题的能力，培养我们熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步提高我们识图、制图、运算和编写技术文件等技能。

通过这次课程设计，我更深刻地理解了机械制造技术基础这门课的内容，更全面地把所有内容串连起来复习了一次，巩固了对专业知识的理解。在这次设计的过程中，我不断地查阅各种相关资料，通过画图，计算，一步一步把设计认真做出来，有不少收获，了解到机械专业的设计需要用严谨的态度去对待。这次设计为以后的毕业设计打下基础，对以后的工作也有一定的帮助。

四、参考文献

[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]崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京：化学工业出版社，2006.12；

[3]沈莲.机械工程材料（第2版）.北京：机械工业出版社，2007.8；

[4]陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，1996.12；

[5]金属机械加工工艺人员手册.上海：上海科学技术出版社，1981.10；

[6]闻邦椿.机械设计手册. 北京：机械工业出版社，2010.1。

[7]黄如林.切削加工简明实用手册.北京：化学工业出版社，2010.1

[8]杨振宽.机械产品设计常用标准手册.北京：中国标准出版社，2010.5

[9]吴国梁.铣工实用技术手册.北京：江苏科学技术出版社，2003.1

[10]樊东黎.热加工工艺规范.北京：机械工业出版社，2003.1

[11]《实用车工手册》编写组.实用车工手册.北京：机械工业出版社，2009.3

[12]薄宵.磨工实用技术手册. 北京：江苏科学技术出版社，2003.1

[13]技术制图与机械制图标准规定汇编.北京：中国电力出版社，2002.11

[14]谢懿.实用锻压技术手册.北京：机械工业出版社，2003.5

[15]李益民.机械制造工艺简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7

[16]彭林中.机械切削工艺参数速查手册.北京：化学工业出版社，2009.8

五、附件

附件1：“调速杠杆”零件图

附件2：“调速杠杆”毛坯图

附件3：“调速杠杆”加工工艺过程卡附件4：“调速杠杆”加工工艺工序卡附件5：特殊刀具图

★特殊刀具图

（1）图一：倒角刀

（2）图二：组合铣刀