2022年操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计.docx

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1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 零件地机械加工工艺规程及工艺装备设计设 计 者：指导老师：年月 日操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计摘要 此次设计是对拨叉零件地加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，外形较小，除 2- 20孔公差要求较严特别，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满意装配性能，依据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序 .关键词 操纵杆支架 加工工艺 专用夹具 设计目录第一章序言 .3其次章零件地分析 .42.1 零件地作用42.2 零件地工艺分析4第三章 工艺规程设计 .43.1 确定毛坯制造形式43.2 挑

2、选定位基准53.3 挑选加工方法53.5 制订工艺路线53.6 确定加工余量及毛坯尺寸73.7 工序设计73.8 确定切削用量和基本时间8第四章夹具设计 .114.1 接受设计任务、明确加工要求114.2 确定定位方案、挑选定位原件114.3 确定加紧方案、设计夹紧机构124.4 确定导向方案和导向元件124.5 夹详细设计134.6 夹具精度分析134.7 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求13结 论 .14第一章序言机械制造工艺学课程设计是我们融会高校所学地机械制造工艺学、机械制造装备设计等学问后，将理论与实践相结合对专业学问地综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和

3、预备.通过机械制造工艺学课程设计，应当得到下述各方面锤炼：1、能娴熟地运用机械制造工艺学地基本理论和夹具设计原理地学问，正确地解决一个零件在加工中地定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题地方法，培育分析问题和解决问题地才能 .2、通过对零件某道工序地夹具设计，学会工艺装备设计地一般方法.通过亲自设计夹具（或量具）地训练，提高结构设计地才能.3、课程设计过程也是理论联系实际地过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题地独立工作才能.其次章 零件地分析2.1 零件地作用题目所给定地零件是汽车换挡部分地操纵杆支架，它地主要作用是固定操纵杆，使其在行驶过程中坚固牢靠.零件上地 3-1

4、1孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用20地定位销固定在支架上，并且在换挡时依靠利用36槽轨迹不会引起偏差 .2.2 零件地工艺分析操纵杆支架共有 4组加工表面，分析如下：（ 1） 2-20孔，（ 2）支架底面（ 3） 36槽（ 4） 3-11孔此零件外形较小，图中除2-20孔，公差要求较严特别，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满意装配性能，依据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序.第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯制造形式零件地轮廓尺寸不大，故可采纳精铸件，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应当地 .3.2 挑选定位基准定位基准

5、地挑选是工艺规程制订中地重要工作，它是工艺路线是否正确合理地前提.正确与合理地挑选定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备结构与种类、提高生产率 .（ 1）粗基准地挑选：对于零件而言，尽可能挑选不加工表面为粗基准.而对于有如干个不加工表面地工件， 就应以与加工表面要求相对位置精度较高地不加工表面做粗基准.由于铣底面时要保证540.5，所以以 2-R20 外圆表面为粗基准.（ 2）精基准地挑选：精基准地挑选有利于保证加工精度，并使工件装夹便利.在挑选时，主要应当考虑基准重合、基准统一等问题.当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算.精基准挑选为底面及 3-11孔.3.3 挑选

6、加工方法3.3.1 平面地加工平面地加工方法许多，有车、刨、铣、磨、拉等.对于本支架，底端面地粗糙度要求Ra25um，精度要求较低 .故挑选端铣加工方式 .3.3.2 孔地加工孔地加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等.对于本支架， 3-11地孔为工艺孔，所以选用钻床加工地方式 .2-11地孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式铣床钻铣加工.3.3.3 槽地加工槽地加工方式有铣、磨、电火花等.对于本支架，考虑到经济性地要求，选用铣床加工.3.4 制订工艺路线制订工艺路线地动身点，应当是使零件地几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理地保证.在生产纲领已确定为大批生产地条件下，可以考虑采纳万能性

7、机床配以 专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率.除此之外，仍应当考虑经济成效，以便使生产成本尽量下降 .1）工艺路线方案一工序钻铣 2-20孔. 工序粗精铣底面 A. 工序钻底面 3-11孔. 工序铣36槽.工序检查（2） 工艺路线方案二 工序粗精铣底面 A.工序钻底面 3-11孔.工序钻铣 2-20孔.工序铣36槽.工序检查（3） 工艺路线方案三 工序粗精铣底面 A. 工序铣36槽.工序钻铣 2-20孔. 工序钻底面 3-11孔. 工序检查上述三个工艺方案地特点在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其为基准，加工出底面，而后以底面为基准，加工底面3-11孔及 36槽.方案二是先加工出底面

8、，再以底面为基准，加工出底面 3-11孔， 2-20孔及 36槽，这种方案基准统一.方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出36槽及 2-20孔，最终以 36槽与 20做定位基准加工 3-11孔.三种方案相比较，可以看出，方案一中，先以毛坯底面为粗基准，加工出2-20孔，再以 2-20孔为基准加工底面，而后又以底面为基准，加工另外两组尺寸，由于中间变换了定位基准，不利于基准统一原就 .方案二，先加工出底面，后续加工都已底面定位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高.而方案三也存在与方案一同样地弊端.因此，我们选用方案二做为操纵杆支架地加工路线：工序以两个 R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣

9、底面A. 选用 X53 立式铣床及专用夹具加工 .工序以底面为基准，侧边采纳帮助支撑，加工底面上3-11孔，其中 2个孔做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工.选用 Z3040 钻床及专用钻模 .工序以一面两销定位，钻铣 2-20孔.选用 X53 立式铣床及专用夹具加工.工序以底面及 2-11孔，一面两销定位，加工36槽.选用 X63 卧式铣床及专用夹具加工.工序终检.3.5 确定加工余量及毛坯尺寸“操纵杆支架 ”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW2，生产类型为大批生产，采纳精铸件毛坯 .依据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面地机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）底面（ A

10、 面）依据金属机械加工工艺人员手册表5-59 ，铸件最大尺寸120，确定底面毛坯机械加工余量为 3mm. 粗精铣一次加工完成到尺寸.（2） 3-11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成.（3） 36槽依据手册表 5-5，确定毛坯余量 3mm.粗精铣一次完成 .（4） 2-20孔依据手册表 5-58，先用钻头钻孔至19，再用 20镗刀加工 .3.6 工序设计3.6.1 挑选加工设备挑选加工设备即挑选机床类型.由于已经依据零件地势状、精度特点，挑选了加工方法，因此机床地类型也随之确定.至于机床地型号，主要取决于现场地设备情形.如零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率.

11、初步挑选各工序机床如下：1）工序铣底面 A ： XK7150 数控铣床2）工序加工底面上 3-11工艺孔：机床： Z3040 钻床3）工序加工 36槽： X63 卧式铣床4）工序钻镗 2-20孔： X53 立式铣床3.6.2 挑选夹具对于成批生产地零件，大多采纳专用机床家具.在保证加工质量、操作便利、满意高效地前提下，也可部分采纳通用家具.本机械加工工艺规程中全部工序均采纳了专用机床家具，需特地设计、制造.3、刀具挑选在操纵杆地加工中，采纳了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具地情形如下：1） 工序 铣底面 A ：采纳成都成量工具有限公司地面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径 160

12、刀. 片材料 P/K ，型号 LZ1282 ，适用加工材料为铸铁等.2） 工序 加工底面上 3- 11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径 10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀 11H93） 工序 钻镗 2-20孔：采纳钻镗地势式，先用19高速钢钻头钻出底孔，再用 20镗刀精加工 .4） 工序 加工 36槽：选用可调式三面刃铣刀，直径120,刀片 767， 加工铸铁件 .3.7 确定切削用量和基本时间工序 铣底面 A（ 1）加工条件工件材料： HT200 ，铸件加工要求：粗精铣底面A. 机床： XK7150 数控铣床 .刀具：采纳成都成量工具有限公司地面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径160刀. 片材

13、料 P/K，型号 LZ1282 ，适用加工材料为铸铁等.（ 2）运算切削用量毛坯加工余量为 3mm左右，依据组合机床切削用量运算表911 ， Vc 选60m / min , f0.3mm / r .（ 3）确定机床主轴转速Vc X 1000601000 XDc3.14160n119 r/ min按机床说明书，与 119r / min 相近地机床转速为 95r / min所以实际切削速度 v47.728r / min（ 4）运算切削工时t4.2min工序 以底面为基准，侧边采纳帮助支撑，加工底面上3-11工艺孔 .（ 1）加工条件工件材料： HT200 ，铸件 .加工要求：钻铰 3-11孔.机床

14、： Z3040 钻床 .刀具：钻头选取高速钢钻头，直径10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀11H9（ 2）运算切削用量 先用 10.5钻头钻底孔 .依据组合机床切削用量运算表111 选取 f0.20mm / r , v20m / min所以 n1000v D100020606r3.1410.5/ min按机床选取 n630r / min实际切削速度 v20.77 m / min 用11H9铰刀进行铰孔依据组合机床切削用量运算表6,选取 f0.5 mm / r , v6m / min所以 n1000v D100063.1411173.7r/ min按机床选取 n200r / min实际切削速度 v6

15、.9 m / min（3）运算切削工时钻削一孔 : t0.72min铰削一孔 : t1.8min总切削时间 : 0.72x31.8x37.5min工序 以一面两销定位，钻镗2-20孔（ 1）加工条件工件材料： HT250 ，铸件 . 加工要求：钻铣 2-20孔. 机床： X53 立式铣床 .刀具：采纳钻镗地势式，先用 19高速钢钻头钻出底孔，再用 20镗刀精加工 .先用 18钻头钻底孔依据组合机床切削用量运算表911 ，选取 f0.2 mm / r , v40m / min所以 n1000v D1000403.1419670r/ min按机床选取 n600r / min实际切削速度 v35.7

16、96m / min 用20成型镗刀进行镗孔依据组合机床切削用量运算选取f0.15mm / r , v70m / min所以 n1000v D100070581r3.1420/ min按机床选取 n600 r / min实际切削速度 v37.68 m / min（ 2）运算切削工时钻削时间： t2.3 min铰削时间： t1.2 min总切削时间： t3.5 min工序 以底面及 11孔，一面两销定位，加工36槽.（ 1）加工条件工件材料： HT200 ，铸件 .加工要求：铣 36槽.机床： X63 卧式铣床 .刀具：选用可调式三面刃铣刀，直径120,刀片 767，加工铸铁件 .（ 2）运算切削

17、用量依据组合机床切削用量运算表911, 选取 Vc60m / min , f0.2 mm / r确定机床转速Vc X 1000601000XDc3.14120n152.9r/ min按机床说明书，与212.3 r/min 相近地机床转速为150 r/min所以实际切削速度v=56.52 m/min（3）运算切削工时，t=4min工序 检查 ,填写加工工艺过程卡和机械加工工序卡（见附表）第四章 夹具设计4.1 接受设计任务、明确加工要求本次专用机床夹具设计任务是设计用于操纵杆支架上地两个20孔地钻孔，是专用地钻床夹具，详细设计应以前文地工艺规程和后文地工序卡片为依据，有关零件地功用、工作条件方面

18、可参照零件图样和工艺规程指定部分.由零件和课程设计任务书中能得到地本工序加工要求如下：（1） 2个20mm孔尺寸公差等级为 IT12.（2） 2个20mm孔表面粗糙度要求为 Ra3.2.（3） 2个20mm孔都为通孔 .（4） 2个20mm孔轴线共线，距工件底面540.5mm ，距工件后平面 19mm.（5） 零件毛坯材料为 HT250明白了上述信息之后，针对设计任务，可同时搜集另一些设计资料，如相应地标准以及有关地运算公式、同类产品或近似产品地夹具图样，有关机床设备地相关尺寸，实现现场中机床设备位置置、空间尺寸等 .4.2 确定定位方案、挑选定位原件在鉆模地设计中，工件得定位方案和定位基准地

19、挑选一般应与该工件地机械加工工艺规程一样 .如工艺规程中地定位方案与定位基准地挑选确有问题时，可重新进行考虑和确定.有零件图样和该图样地机械加工工艺规程可知，工件上两个20mm孔于工件地底面和后垂直面有距离要求，说明这两个20mm孔地工序基准是工件底面和后垂直面，在定位基 准面和定位方案挑选上要尽可能以底面和后垂直面为定位基准以防止基准不重合带来地加工误差 .由零件地实际加工情形可知，由于考虑到夹紧方面地因素，工件后垂直面很难用于夹紧.如单独以底面为定位基准只能限制三个自由度，故必需另挑选定位基准以满意定位要求.经综合分析比较，最终打算挑选用3-11孔中地两孔作为其次基准，由此可以得到以底面为

20、第一基准限制三个自由度，以3-11孔中地两孔作为其次基准限制三个自由度.工件地定位是通过定位基准面与定位元件接触来实现地，故定位元件地挑选应与定位方案和工件定位表面相适应.第肯定位基准：工件底面其次定位基准： 3-11孔中地两孔4.3 确定加紧方案、设计夹紧机构依据工件地势状特点和定位方案，可采纳以下两种加紧方案：一种为手动螺旋夹紧机 构，另一种为手动偏心轮夹紧机构.由于零件批量大，为了节省时间和制造成本，现采纳偏心轮夹紧地方案较为合适，螺旋夹紧虽有肯定优点，但缺点是在拆装过程中用时较多.经过以上分析，最终确定未增力比大，自锁性好地偏心夹紧机构.为了使夹紧可依据零件毛坯实际情形做出调剂，现在夹

21、具上盖与工件接触地面上挖斜槽，并配置相应地斜块，由斜块地深化程度，可调剂夹紧力.在本夹具定位与夹紧方案确定后，现分析夹紧力.扩孔时切削力有两个，一个是主切削力，它形成扭矩；另一个是轴向进给力，它施加给工件侧移力.对于扭矩来说，由于上盖中斜契块地压紧，本身可以承担很强地横向载荷，故没有必要校核扭矩.对于轴向进给里，由底座上两个与 3-11孔中地两孔协作地小销，小销本身就与夹具底座刚性连接与一起，类比其他结构可知轴向进给力无法使其发生松动和变形.4.4 确定导向方案和导向元件本次加工不仅需要钻孔，仍需要对孔进行镗孔进行切削余量为1mm 地扩孔，故钻孔精度要求不高，因次采纳镗套导向，这样可以起到削减

22、精加工过程中地震惊地作用，由于可换镗套磨损后，可以快速更换，适用于大批量生产，应选用可换镗套.可换镗套地详细结构可参考机床夹具手册（ 5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M ，上海科学技术出版社， 2000.）镗套中导向孔地孔径以及其偏差应依据所选取地刀具尺寸来确定 .由前文可知本工序采纳地是 d=18mm 地高速钢锥柄麻花钻，由课程设计指导书（ 13 王 栋，李大磊，机械制造工艺学课程设计指导书 M ，机械工业出版社， 2021. ）中表 5-67 可知 18高速钢麻花钻地直径上偏差为 0，下偏差为 -0.033 ，此外在本书表 5-39 可知 20机夹单刃镗刀刃长上偏差为 0，下偏差为 -

23、0. 25. 故导向孔基本尺寸为 20，由机床夹具手册（ 5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册 M ，上海科学技术出版社， 2000. ）导向孔偏差应取 F7，筒套中和衬套协作部分应取公差 k6.钻套和工件之间应当有排屑间隙 .由课程设计指导书（ 13 王 栋，李大磊，机械制造工艺学课程设计指导书 M ，机械工业出版社， 2021. ）中表 5-68，镗套与工件地间隙距离为h （0.7 1.5）， d1430mm ，考虑到导向为精镗，单边加工余量仅为1mm，因此 h值可适当减小 .4.5 夹详细设计本夹具主要用来钻工件上 2-20地孔成，孔加工通，先用 19地钻头粗钻后再用 20H9地镗刀加工

24、到尺寸 .在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，保证工艺要求孔地尺寸精度、位置精度以及表面粗糙准 .前期方案分析过程中，是将 36地毛坯槽定位工件地左右及上下， R12 地圆弧定位工件地前后， A 面紧贴钻模板使其按要求加工，设计出来地钻模板要保证 2-20位置置及孔径，仍要照料到毛坯 36H12 槽地加工余量不至于后序加工不出来 .如前所述，在设计夹具时，应当留意提高劳动生产率 .为此，夹具地有用性及劳动强度也要考虑在内 .本零件是精铸件，余量较小，切削力不是太大，需要地压紧力也不大，所以没有必要使用气动或液压夹紧，手动压紧就可以满意需要 .夹具上装有钻模板，可使夹具

25、在一批零件地加工之前很好地对刀（与塞尺协作使用）；同时，夹详细底面上地四个腰形槽可使整个夹具在机床工作台上安全加紧，以利于钻削加工 .4.6 夹具精度分析依据各工序要求，对本工序地定位误差、导向误差进行分析.（ 1） 2个20孔径尺寸精度，本工序地尺寸精度有扩孔时地镗刀打算其尺寸，此外有镗套进行导正，因此不存在定位误差.（ 2） 2个20孔深尺寸精度，本工序尺寸因孔为通孔，不存在误差.4.7 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求4.7.1 装配图上应标注地尺寸和公差（ 1）夹具外形地最大轮廓尺寸：长215mm，宽 180mm.（ 2）夹具与机床连接部分地尺寸：两耳座中心纵向距离为130mm，

26、横向距离为160mm.（ 3）协作尺寸和公差：镗模板于衬套协作尺寸30H7/m6 衬套和钻套协作尺寸 25F7/k6 20轴与底座 20孔地协作公差 20F8/h7 20轴与连杆 20孔地协作公差 20F8/h7偏心圆柱外伸出杆与连杆地12孔地协作公差 F8/h7 12轴与底座 12孔地协作公差 12K7/h6 12轴与压盖地 12孔地协作公差 12 K7/h64.7.2 装配图上技术要求两个20镗模孔同轴度公差为 0.05/100.全部零件在装配前应清洗洁净，有运动要求处涂润滑油.有运动要求处应转动敏捷，不得显现卡滞现象.结 论通过这次课程设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更

27、进一步地认识，也加深了对高校中所学基础学问地学习和懂得.课程设计是理论联系实际地最有效方法.在详细设计过程中，必需考虑到方方面面地问题，在理论上正确无误地设计，在实际中往 往存在各种问题 .这样，在设计时就必需考虑所设计地机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上地可行性，课程设计使我学会了从实际动身加工零件和设计 夹具 .在本次设计中，考虑到零件地加工难易、材料、成本等问题，所选用地零、部件都是操作简洁，通用性较强地标准件，从现时以最低地成本实现最先进地加工.但也有不足之处 .无论怎样，这次地课程设计使我获益良多，是我在学校地一次答卷，也是我胜利迈向社会地第一步 .参考文献1

28、 杨叔子，机械加工工艺师手册M ，北京：机械工业出版社，2004.2 上海金属切削技术协会，金属切削手册M ，上海：上海科学技术出版社，2004.3 李洪，机械加工工艺手册M ，北京：机械工业出版社，1990.4 方昆凡，公差与协作手册M ，北京：机械工业出版社，1999.5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M ，上海科学技术出版社，2000.6 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M ，上海：上海科学技术出版社，1979.7 吴宗泽，机械设计有用手册M ，北京：化学工业出版社，2000.8 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M ，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987.9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M ，上海：上海科学技术出版社，1984.10 周永强，高等学校毕业设计指导M ，北京：中国建材工业出版社，2002.11 黄如林，切削加工简明有用手册M ，北京：化学工业出版社，2004.12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M ，重庆：重庆高校出版社，1995.13 王 栋，李大磊，机械制造工艺学课程设计指导书M ，机械工业出版社， 2021.附录1. 操纵杆支架零件图2. 操纵杆支架夹具装配图3. 夹具三维图4. 零件二维图5. 零件三维图