拐臂设计说明书.doc

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1、目 录一、零件的分析2零件的作用2零件的工艺分析2二、工艺规程的设计3确定毛坯的制造形式3确定机械加工余量4确定毛坯尺寸4三、定位基准的选择51. 精基准的选择52. 粗基准的选择6五、工序挨次的安排61. 机械加工挨次62. 热处理工序7六、机床设备和工艺装备的选用7七、制定工艺路线7八、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定9九、加工外表的切削用量和加工工时确实定10一、零件的分析零件的作用该零件主要构造由两个拐臂片和轴套组成，上面有两耳朵组成，该零件主要起扭矩、转矩的作用。零件的工艺分析拐臂在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，拐臂材料一般承受高强度碳钢和合金钢；该拐

2、臂承受铸钢 ZG40Cr。调质处理，硬度为 220270HB。分析零件图可知，该零件除了主要工作外表外，其余外表加工精度都比较低， 不需要高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工就可以到达加工要求。主要工作外表加工精度虽然相对较高，但在正常的生产条件下，承受较经济的方法保证质量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。加工外表 拐臂两端面 拐臂下端面 拐臂上叉外表j 12+0.027 mm 孔-0j 8+0.15 mm 孔-09+0.2 mm 槽-0j28+0.03 mm 孔-0j 37mm 孔小圆台尺寸及偏差55mm35 0.1mm23-0.2 mm-0j 12+0.027 mm-0j

3、 8+0.15 mm-09+0.2 mm-0j28+0.03 mm-0j 37mm9mm公差/精度等级IT12 IT10 IT10IT8 IT10 IT10 IT8 IT12IT12外表粗糙度12.53.26.31.612.56.36.312.512.5拐臂共有三组加工外表1. j57mm 外圆的中心轴线为基准的加工外表。这一组加工外表包括： j 57mm 外圆左端面、车 j28+0.03 mm 孔工艺尺寸、扩-0j37mm 孔至j 36mm 及内孔口倒角C 2.5 。2. 以j28+0.03 mm 孔工艺尺寸的中心轴线为基准加工外表。-0这一组加工外表包括： j57mm 外圆右端面，扩j37

4、mm 孔至j 36mm 及内孔口倒角C 2.5 。铣上叉两平面及小圆台。铣槽宽9-0.2 mm 。铰j12+0.027 mm 、钻孔j 8+0.15 mm ，孔倒。-0-0-03. 以j28+0.03 mm 、j12+0.027 mm 、j 8+0.15 mm 孔定位切割内齿铣两面斜边。-0-0-0二、工艺规程的设计确定毛坯的制造形式选择毛坯毛坯制造方法的选择，主要依据生产类型、材料的工艺性可塑性，可锻性及零件对材料的组织性能要求，零件的外形及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及承受先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。该零件的材料为 ZG40Cr.因此选用铸造，考虑到该零件的外形简单

5、，各个加工部位之间的位置都要靠铸造保证，铸造要求比较高，因此选用金属模。由于零件为中批生产，从提高生产效率、保证加工精度上考虑，选用金属模铸也是正确的。确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图确定机械加工余量参见资料知，铸件尺寸公差及机械加工余量按GB/T6414-2022 确定。依据 表 3-6，毛坯铸件典型的机械加工余量等级。选择铸钢的等级为 F。依据 表 3-4，大批量生产的毛坯铸件的公差等级，查的 CT=8,依据 表 3-3,铸件尺寸公差确定毛坯尺寸分析零件， 除 j 12+0.027 mm 的外圆外表为 R a= 1. 6mm以 外， 其余外表-0零件尺寸双面加工余量铸件尺寸j 28+

6、0.03 mm-01.5j 26.523-0.2 mm-01.524.5Ra1.6m m ，因此这些外表的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上所查的余量值即可。则毛坯尺寸如下表 1-1 所示。35 0.1mm1.636.555mm259j 37mm1.5表 1-1j 35.5三、定位基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。因此基准的选择要尽可能正 确、合理，这样可以保证加工质量和提高生产率。否则，就会使加工工艺过程中消灭很多问题，影响加工质量，造成报废，影响生产的顺当性。选择铸件基准面应符合以下原则 1铸件的基准面应选择在铸件的非加工外表上，以保证铸件的非加工外表， 加工外表之间的尺寸精

7、度。假设铸件上有多个非加工外表，应依据简化铸件的铸造工艺和保证铸件加工时定位，夹紧牢靠等原则，合理的选择。 2铸件的基准面应尽可能选在铸件的外外表上。假设铸件内腔尺寸精度要求较高时，则基准面应选在由同一个型芯成形的内外表上；3铸件的内外外表均需要加工时，基准面最好选在加工余量小、尺寸精度高的外表上。这样可避开零件由于加工余量不够、加工精度达不到要求而造成的超差报废。基有粗基准和精基准之分通常先确定精基准，后确定粗基准。该零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工。在粗加工阶段，首先将精基准预备好，使后续工序都可承受精基准定位加工，保证其他加工外表的精度要求。粗车拐臂外圆左

8、端面和车 j 28+0.03 mm 孔工艺尺-0寸，在半精加工阶段，完成拐臂上叉外表和拐臂斜边外表的半精铣，以及各种孔的钻，铰方案。在精加工阶段，对j 12+0.027 mm 孔进展铰削加工。-01. 精基准的选择依据该拐臂的技术要求和装配要求，选择j12+0.027 mm 孔的中心轴线和j28+0.03 mm-0-0花键孔的中心轴线为精基准。零件上的很多外表都可以承受它们作为基准来进展加工。即遵循了“基准统一”的原则。j28+0.03 mm 花键孔的中心轴线是设计基准，-0选用其做精基准定位钻、铰j12+0.027 mm 、钻孔j 8+0.15 mm 孔 。 这样就实现了设-0-0计基准和工

9、艺基准的重合。同时也保证了被加工外表的精度要求。2. 粗基准的选择选择粗基准，要留意外表是否平坦，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。我选择摇外圆j 57mm 的外圆面做粗基准。加工外表尺寸精度外表粗糙度加工方案j 57mm 的端面IT1212.5粗车j 37mm 的孔IT1212.5粗镗9+0.2 mm 槽-0IT106.3粗铣半精铣j 28+0.03 mm 孔-0IT86.3粗车半精车拐臂下端面IT106.3粗铣半精铣j 8+0.15 mm 孔-0IT1212.5钻j 12+0.027 mm 孔-0IT81.6钻半精铰精铰复铰j 14mm 圆台IT1212.5粗铣拐臂上叉外表6.3粗铣半精铣四、

10、工序的集中和分散IT10外表加工方法确实定零件选用工序集中的原则安排拐臂的加工工序。该拐臂的生产类型为大批生产， 可以承受万能型机床配以专用工夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短付诸实践，而且由于在一次装家中加工了很多外表，有利于保证各加工外表之间的相对位置精度要求。五、工序挨次的安排1. 机械加工挨次（1） 遵循“先基准后其他”的原则。首先加工精基准拐臂的底面。（2） 遵循“先粗后精”的原则。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。（3） 遵循“先主后次”的原则。先加工主要外表拐臂的底面、拐臂耳朵端面、拐臂耳朵外表。3遵循“先面后孔”的原则。首先加工各个端面

11、和外表，后加工各个孔。2. 热处理工序铸造成型后切边，进展调质。调制硬度为 220270HB，并进展酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高外表硬度，增加耐磨性，消退毛坯外表印脱碳而对机械加工带来的不利影响。3. 关心工序在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清楚和中检工序。综上所述，该拐臂的安排挨次为：基准加工主要加工外表粗加工以及一些余量大的外表粗加工主要外表半精加工和次要外表加工热处理主要外表精加工。六、机床设备和工艺装备的选用1 在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备。2 工艺装备主要包括刀具和量具，夹具等，在工艺卡片中要简明写出它们的名称，

12、 如百分表等。此拐臂的生产类型为大批生产，所用的夹具均为专用夹具。七、制定工艺路线工序一：铣除浇口，要求过渡自然。工序二：调质处理 220-270HB。工序三：外表喷丸。工序四：1.按左图夹j 57mm 的外圆，车左端j57mm 平面至筋5.5 + 6 = 11.5mm 车床镗孔工艺尺寸,镗j37mm 孔至j 36mm 深9.5mm ,内孔倒角C 2.5 。 2.以j 28+0.03 mm 孔定位车端面长55 0.1 ，镗j 37mm 孔至j 36mm 深-09.5mm ,内孔倒角C 2.5 。机床型号：CA6140 卧式车床选择刀具：硬质合金刀具 YG6工件装夹: 用专用夹具装夹工序五：1.

13、铣上叉左侧平面保持55 0.1 、铣小圆台保持尺寸 18。 2.调面铣叉右侧平面保持23-0.2 mm ，铣小圆台保持尺寸 9。-03.以j 28+0.03 mm 孔及左端定位，铣槽宽9-0.2 mm 。-0-0机床型号： X53K 立式铣床选择刀具：选取硬质合金端铣刀，选取高速钢直柄立铣刀j6mm ，刀齿为三齿。工件装夹:用专用夹具装夹工序六：以j28+0.03 mm 孔定位钻、铰j12+0.027 mm 、钻孔j8+0.15 mm ，孔倒角。-0-0-0机床型号：Z525 立式钻床选择刀具：j 11.8mm 标注高速钢麻花钻、j 12mm 标注高速钢铰刀。工件装夹: 用专用夹具装夹工序七：

14、以j28+0.03 mm 、j12+0.027 mm 、j8+0.15 mm 孔定位切割内齿，留余量 0.1。-0-0-0工序八：复拉花键。工序九：以j28+0.03 mm 、j12+0.027 mm 、j8+0.15 mm 孔定位铣两面及斜边至尺寸，-0-0-0保持深10 0.1 及35 0.1 ，铣四处越程槽81.5 及C0.5 。机床型号： X53K 立式铣床选择刀具：选取高速钢直柄立铣刀j6mm ，刀齿为三齿。工件装夹:用专用夹具装夹工序十:镀锌18um 。工序十一：复铰j 12+0.027 mm 孔-0机床型号：Z525 立式钻床选择刀具：j 12mm 标注高速钢铰刀。工件装夹: 用

15、专用夹具装夹工序十二：终检八、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定j 57mm 的端面工序名称工序余量根本尺寸经济精度工序尺寸及偏差粗车255js1255 0.15mm毛坯59js1355 0.23mmj 37mm 的半圆工序名称工序余量mm 根本尺寸mm经济精度工序尺寸及偏差粗 镗1.553.8H12j 37+0mm-0.25毛 坯j 35.5H13j 35.5+0mm-0.3935 0.1mm工序名称工序余量mm根本尺寸mm经济精度半精铣0.235js10粗铣0.635.4js12毛坯36.6js13工序尺寸及偏差35 0.1mm35.4 0.125mm36.6 0.195mm23-0.

16、2 mm工序名称工序余量mm根本尺寸mm经济精度工序尺寸及偏差半精铣0.223js10粗铣0.623.4js1223 0.1mm23.4 0.105 mm毛坯24.6js1324.6 0.165 mm-09+0.2 mm 槽-0工序名称半精铣粗铣 毛坯工序余量mm根本尺寸mm经济精度工序尺寸及偏差j28+0.03 mm 孔工序名称工序余量mm根本尺寸mm经济精度工序尺寸及偏差半镗车0.25j28mmH10j28+0.03 mm-0粗镗0.5j27.5mmH12j26.5+0.21 mm-0毛坯j26.5mmH13j26.5+0.33 mm-0-0j 12+0.027 mm工序名称工序余量根本尺

17、寸经济精度工序尺寸及偏差复铰0.05j 12mmH8j 12+0.027 mm-0半精铰0.15j 11.9mmH9j 11.9+0.043 mm-0钻11.8j 11.8mmH12j 11.8+0.11 mm-0-0j 8+0.15 mm 孔工序名称工序余量根本尺寸经济精度工序尺寸及偏差钻8mmj 8mmH12j 8+0.15 mm-0-0拉花键工序名称工序余量根本尺寸经济精度工序尺寸及偏差拉花键01j28mmH8j 28+0.13 mm-0九、加工外表的切削用量和加工工时确实定工序三粗车j 57mm 的端面确定最大大加工余量：Z=0.1mm，可一次切除，选择CA6140 车床，刀具选择 Y

18、G15 车刀，刀杆规格 1625mm，k r = 900，g 0 =150，a 0 = 80 ，g e =0.5 mm。确定进给量:：依据27-2， f = 0.5 - 0.7mm / r ，根据 CA6140 机床的进给量，选用 f = 0.51mm / r1） 切削速度：查27-23， v = 137m / min2） 确定主轴转速： n = 1000v= 1000 137= 756.4r / min ，依据 CA6140取机床转速 710r/minDd57D3） 确定切削速度： v =Ddn= 57 710D= 127m / min10001000工时的计算依据表 5-1车削加工计算选择

19、圆环的端面车削，查得相关数据如下:l - 切刀的切入长度mm 见表 5-31l - 切刀的超出长度mm 见表 5-32l - 附加长度mm 见表 5-63i - 进给次数d - 圆环的大径1d - 圆环的小径d =57mm,d1=35.6mm,l1=0mm,l2=3mm,l3=5mm,i =1=L18.2Ti0.05min0fn0.51710d - d1L =+ l + l + l2123= 18.2mm镗j28+0.03 mm 孔工艺尺寸-0粗镗j28+0.03 mm 孔工艺尺寸-0确定最大大加工余量： Z=0.5mm，可一次切除，依据20-77，选择镗刀块，YG8,刀杆规格 1616mm。

20、选择 CA6140 车床，确定进给量:：依据29-14， f = 0.3 - 0.8mm / r ， 依据 CA6140 机床的进给量，选用 f = 0.51mm / r4） 切削速度：查29-14， v = 40 - 60m / min ， 取 v = 50mm / r5） 确定主轴转速： n = 1000v= 1000 50= 568.7r / min ，依据 CA6140取机床转速560r / min ，Dd28D6） 确定切削速度： v =Ddn= 28 560D= 49m / min10001000工时的计算依据表 5-1车削加工计算选择镗孔，查得相关数据如下:l - 加工长度mml

21、 - 切刀的切入长度mm 见表 5-31l - 切刀的超出长度mm 见表 5-32l - 附加长度mm 见表 5-63i - 进给次数l =35,l1=4mm,l2=3mm,l3=5mm,i =1=L47Ti0.165min0fn0.51560L = l + l + l + l123= 47mm半精镗j 28+0.03 mm 孔工艺尺寸-0确定最大大加工余量：Z=0.25mm，可一次切除，依据20-77，选择镗刀块，刀杆规格 1616mm。选择 CA6140 车床，确定进给量:：依据29-14， f = 0.2 - 0.6mm / r ，依据 CA6140 机床的进给量，选用 f = 0.2m

22、m / r7 切削速度：查29-14， v = 80 -120m / min ， 取 v = 100mm / r8） 确定主轴转速：n = 1000v= 1000 100= 1137.4r / min ，依据CA6140取机床转速1120r / min ，Dd28D9） 确定切削速度： v =Ddn= 28 1120D= 98.5m / min10001000工时的计算依据表 5-1车削加工计算选择镗孔，查得相关数据如下:l - 加工长度mml - 切刀的切入长度mm 见表 5-31l- 切刀的超出长度mm 见表 5-32l - 附加长度mm 见表 5-63i - 进给次数l =35,l1=4

23、mm,l2=3mm,l3=5mm,i =1=L47Ti0.08min0fn0.511120L = l + l + l + l123= 47mm粗铣上叉外表及小圆台1. 铣刀直径d依据表 2.1-32 及硬质合金端铣刀 YT150标准 GB/T 5342-1985,选择铣刀直径d= 50mm ，齿数 z = 3 。02. 铣削用量1） 背吃 刀量ap：由于 加工余量 为 0.6mm ，故可以 一次走刀 内完成 ，取a= 0.6mm 。p2） 确定每齿进给量 fz：依据表 2.1-73，得每齿进给量 fz= 0.09 - 0.18mm / 齿，取 f= 0.15 。z3） 确定铣削速度v 及铣削功

24、率 p。m依据表 2.1-75、表 2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为 1.2mm ，刀具寿命T = 180 min 。依据给定条件，查表 2.1-90，得v = 86m / min, pm= 3.16kw确定主轴转速： n = 1000v= 1000 86= 547.8r / min ，依据 X51 取机床转速590r / min ，Dd50D确定切削速度： v =Ddn = 50 590D= 92.63m / min10001000确定每分钟进给量：f= fMz Z n = 0.15 3 590= 265.5mm /r, 依据X51,取 fM= 250mm / r工时的计算依据表 5-

25、15l - 加工长度mml - 切刀的切入长度mm 见表 5-31l - 切刀的超出长度mm 见表 5-32i - 进给次数l = 45mm, l1= 3.4,l2= 2, fM= 250mm / rl + l + lT =120f45 + 3.4 + 2i = 0.2min250M半精铣上叉外表及小圆台1. 铣刀直径d依据表 2.1-32 及硬质合金端铣刀 YT150标准 GB/T 5342-1985,选择铣刀直径d= 50mm ，齿数 z = 3 。02. 铣削用量1） 背吃 刀量ap：由于 加工余量 为 0.2mm ，故可以 一次走刀 内完成 ，取a= 0.2mm 。p2） 确定每齿进给

26、量 fz：依据表 2.1-73，得每齿进给量 fz= 0.09 - 0.18mm / 齿，取 f= 0.09 。z3） 确定铣削速度v 及铣削功率 p。m依据表 2.1-75、表 2.1-76，铣刀后刀面最大磨损限度为 1.2mm ，刀具寿命T = 180 min 。依据给定条件，查表 2.1-90，得v = 95m / min, pm= 2.5kw确定主轴转速： n = 1000v = 1000 95 = 605.09r / min，依据 X51 取机床转速725r / min ，Dd50D确定切削速度： v =Ddn = 50 725D= 113.8m / min10001000确定每分钟

27、进给量：f= fMz Z n = 0.09 3 725 = 195.8mm /r, 依据X51,取 fM= 190mm / r工时的计算依据表 5-15l - 加工长度mml - 切刀的切入长度mm 见表 5-31l- 切刀的超出长度mm 见表 5-32i - 进给次数l = 45mm, l1= 3.4,l2= 2, fM= 250mm / rl + l + l45 + 3.4 + 2T =120fMi = 0.27 min 190钻、铰j 12+0.027 mm 孔-0工序七:钻 3mm 盲孔1确定最大大加工余量：Z=3mm，可一次切除，选择 Z525 钻床，刀具选择3mm 标准高速钢钻头；

28、2确定进给量：依据 28-10，f=0.08-0.10mm/r,再依据 28-14，查得 f=0.10mm/r;3) 计算切削速度，查表 28-14 得 v=20m/min;4) 确定主轴转速： n = 1000v= 1000 20= 2123r / min ， 查 Z525机床参数n=1360r/min,Dd3D实际切削速度： v =Ddn= 3 1360D= 12.8m / min10001000工时的计算l= 48mm, lwf= 2mm, f = 0.1mm / r, n = 1360 r/minl+ l48 + 2T= wf mfn= 0.11360= 0.36 min 4mm 孔：

29、 钻 4mm 孔：1)确定最大大加工余量：Z=3.8mm，可一次切除。2)确定进给量：依据表 28-10，f=0.08-0.10mm/r,依据 Z525 机床参数：取f=0.10mm/r，v=22m/min,3)确定主轴转速：n = 1000v= 1000 22= 1843r / min ，依据 Z525 机床参数：n=1360r/min,Dd3.8D实际切削速度： v =Ddn= 3.8 1360D= 16m / min10001000工时的计算l= 4mm, lwf= 2mm, f = 0.1mm / r, n = 1360 r/minl+ l4 + 2T= wf mfn= 0.11360

30、= 0.04 min铰：1)确定最大大加工余量：Z=0.2mm，可一次切除，选择 Z525 钻床，刀具选择 4mm 标准高速钢铰刀；2)确定进给量：依据表 28-35，f=0.2-0.5mm/r,依据 Z525 机床参数：取f=0.22mm/r，v=6m/min,3)确定主轴转速： n = 1000v= 1000 6= 502r / min ，依据 Z525 机床参数：n=545r/min,Dd3.8D实际切削速度： v =Ddn= 3.8 545D= 6.5m / min10001000工时的计算l= 4mm, lwf= 2mm, f = 0.22mm / r, n = 545 r/minl

31、+ l4 + 2T= wf mfn= 0.22 545= 0.05 min工序八：(1) 选用6.1m 标准高速钢麻花钻1) 确定最大大加工余量：Z=6.1mm，可一次切除2) 确定进给量:：依据28-10，f=0.18-0.22mm/r,查 Z525 钻床说明书 ，选用 f= 0.22mm/r3) 切削速度：查28-15， v = 17m / min4) 确定主轴转速： n = 1000v= 1000 17= 887.5r / min ，依据 Z525 取机床转速 960r/minDd6.1D5) 确定切削速度： v =Ddn= 6.1 960D= 18.39m / min100010006

32、) 工时的计算l= 38mm,lwf= 6, f = 0.22, n = 960 r/minl+ lT=wf mfn=38 + 6 0.22 960= 0.208 min(1)选用10.5mm 标准高速钢麻花钻1) 确定最大大加工余量：Z=10.5mm，可一次切除2) 确定进给量:：依据28-10，f=0.25-0.31mm/r,查Z525 钻床说明书 ，选用 f= 0.28mm/r3) 切削速度：查28-15， v = 15m / min4) 确定主轴转速：n = 1000v= 1000 15= 454.95r / min ，依据 Z525 取机床转速545r/minDd10.5D5) 确定切削速度： v =Ddn= 10.5 545D= 17.96m / min100010006) 工时的计算l= 56mm,lwf= 6, f = 0.28, n = 545 r/minl+ l56 + 6T= wf mfn= 0.28 545= 0.406 min