K103-操纵杆支架机械加工工艺规程及夹具课程设计(铣36槽).pdf

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1、 1 大 学 课程设计（论文）题目:操纵杆支架机械加工工艺规程及夹具设计 学生姓名 学 号 指导教师 系 主 任 二级学院院长 2 序 言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行课程设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打

2、下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。3 4 5 一、零件的分析 (一)零件的作用 题目所给的零件是操纵杆支架。零件上方耳朵的 20 孔与操纵机构相连。(二)零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是操纵杆支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：6 1、零件上方耳朵的 20 孔（+公差）。2、零件耳朵开档 36H12（+公差）。3、操纵杆支架底面 4、底面 311 的孔（+公差）由上面分析可知，可以粗加工操纵杆支架下端面，然后以此作为基准采用通用

3、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，并且此操纵杆支架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。二、确定生产类型 已知此操纵杆支架零件的生产纲领为（换成自己的设计个数）件/年，零件的质量是 2.0Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1-2，可确定该操纵杆支架生产类型为小批生产，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，采用通用夹具。三、确定毛坯 1、确定毛坯种类：零件材料为 HT200。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

4、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。7 1、零件上方耳朵的 20 孔处实心铸造。2、零件耳朵开档单侧加 3mm 的加工余量。3、操纵杆支架底面加 3mm 的加工余量 4、底面 311 的孔实心铸造，不做孔结构 2、确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-H级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，3、绘制铸件零件图 四、工艺规程设计 8(一)选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，

5、以两个耳朵端面为辅助粗基准。2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个耳朵端面为辅助的定位精基准。(二)制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序方案一:10 检 检查毛坯是否有

6、裂纹 20 粗铣 粗铣操纵杆支架底面，留 1mm 加工余量 30 半精铣 半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求 40 钻孔 钻 3-11 孔的底孔10 50 铰孔 铰 3-11 孔 9 60 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽，留 1mm加工余量 70 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架 36 槽，达到尺寸公差要求 80 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，留 1mm 加工余量 90 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，达到尺寸公差要求 100 钻孔 钻两耳中心孔20 孔的底孔15 110 扩孔 扩两耳中心孔20 孔的底孔至19 120 铰孔 铰两耳

7、中心孔20 孔至尺寸公差要求 130 检验 检验是否合格 工序方案二:10 检 检查毛坯是否有裂纹 20 粗铣 粗铣操纵杆支架底面，留 1mm 加工余量 30 半精铣 半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求 40 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽，留 1mm加工余量 10 50 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架 36 槽，达到尺寸公差要求 60 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，留 1mm 加工余量 70 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，达到尺寸公差要求 80 钻孔 钻 3-11 孔的底孔10 90 铰孔 铰 3-11 孔 100 钻孔 钻两

8、耳中心孔20 孔的底孔15 110 扩孔 扩两耳中心孔20 孔的底孔至19 120 铰孔 铰两耳中心孔20 孔至尺寸公差要求 方案二是把钻 3-11 孔的加工安排到后面,这样会导致铣 36 槽等工序缺少必要的定位基准(缺少精基准).最终工序方案:10 检 检查毛坯是否有裂纹 20 粗铣 粗铣操纵杆支架底面，留 1mm 加工余量 30 半精铣 半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求 40 钻孔 钻 3-11 孔的底孔10 50 铰孔 铰 3-11 孔 11 60 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽，留 1mm加工余量 70 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架 36 槽，达到尺寸公差要求 8

9、0 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，留 1mm 加工余量 90 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架底面 R12 腰形孔，达到尺寸公差要求 100 钻孔 钻两耳中心孔20 孔的底孔15 110 扩孔 扩两耳中心孔20 孔的底孔至19 120 铰孔 铰两耳中心孔20 孔至尺寸公差要求 （三）切削用量及时间定额确定:工序 60 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽，留 1mm 加工余量 1.加工条件 工件材料：HT200,b=170240MPa，铸造 X52K 立式铣床 刀具：YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（

10、后简称简明手册）表 3.1，取刀 12 具直径 d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表 3.16，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角：s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。2.切削用量 1）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表 3.5，使用YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床）时：fz=0.090.

11、18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=125mm，故刀具使用寿命 T=180min（据 简明手册 表 3.8）。4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV=1.0，kSV=0.8。切削速度计算公式为：13 vpvevzvpTvvckzuayfxaqdcvvm0 其中 mmae72，mmap

12、4，245vC，2.0qv，15.0 xv，35.0yv，8.08.00.1kkkSvMvv，2.0uv，0pv，32.0m，min180T，zmmfz/18.0，12Z，将以上数据代入公式：min/1428.0122.07235.008.015.041802.012524532.0mvc 确定机床主轴转速：min/3611000rdvnwcs。根据简明手册表 4.2-36，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=10000nd=100030012514.3m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/30012 m

13、m/z=0.1mm/z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为 Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率 Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时 tmL/vf，L=l+y+，l=176mm.查切削手册表 3.26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：14 tmL/Vf=(176+40)/390=0.81min。工序 70 以底面定位半精铣操纵杆支架 36 槽，达到尺寸公差要求 刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床

14、：X52K 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量为：min/0.15.0mmfz，取为 0.5mm/r 参考有关手册，确定min/124mv，采用 YG6 硬质合金端铣刀，12,125zmmdw，则：min/31612512410001000rdvnws 现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取min/300rnw，故实际切削速度：min/75.11710003001251000mndvww 当min/300rnw时，工作台每分钟进给量：min/1800300125.0mmnzffwzm，取为 980mm/min 本工序切削时间为：62.0980125176222flttm

15、mmin 15 第二章 铣 36 槽夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。（一）问题的提出：本夹具是用来铣 36 槽，在前面的加工过程中保证了加工精度，经过与老师商议决定采用 X52K 立式铣床，设计铣夹具。2.1 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没

16、有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。11 的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 11 孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的 11 孔的端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。16 2.2 切削力和夹紧力计算 刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金）刀具有关几何参数：0015 0010 顶刃 0n 侧刃6 0010 15 30rK 40Dmm 160dmm 20.5Lmm 22Z 0.08/famm z mmap0.2 由参考文献55

17、表 129 可得铣削切削力的计算公式：0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn 有：0.900.801.11.10.123352.00.082820.5222.4836.24()FN 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：FKWK 安全系数 K 可按下式计算：6543210KKKKKKKK 式中：60 KK为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数：1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK 由此

18、可得：1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK FN 17 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz 式中参数由参考文献5可查得：6.22 2.76zr 901 0592 2 29 螺旋夹紧力：04748.2()WN 该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.1633 图 4.1 移动压板受力简图 原

19、动力计算公式 001KLWWl 即：004748.233 0.989032.75()17KW LWNl 由上述计算易得：KKWW 18 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.3 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和二定位销，孔与销间隙配合。（2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工

20、件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：Td=Dmax-Dmin 该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为 96。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。gwj 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：MjjjWDADZWj 由参考文献5可得：两定位销的定位误差：19 111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL 其中：10.052Dmm，20Dmm 10.011dmm，20.023dmm 1min0mm，2min0.034mm 且：L=96mm，得 0.063D Wmm

21、.0.0032J Wmm 夹紧误差：cos)(minmaxyyjj 其中接触变形位移值：1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn。cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：Mj通常不超过mm005.0 夹具相对刀具位置误差：AD取mm01.0 误差总和：0.0850.3jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。20 2.4 定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向面中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形台面的配合，

22、使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：o 图 5.1 夹具体台面形与螺钉 根据 T 形的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：表 5.4 定向键 B L H h 尺寸 21 2B 公称尺寸 允差 允差4d 公称尺寸 允差 18 0.012 0.035 25 12 4 12 4.5 18+0.019 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成精铣加工，所以选用对刀块。根据对刀块的结构和尺寸如图

23、 5.2 所示：塞尺选用平塞尺，其结构如图 5.3 所示：标记四周倒圆 图 3.3 平塞尺 22 塞尺尺寸参数如表 3.5：表 5.5 塞尺 公称尺寸 H 20 C 3 0.006 0.25 2.5 夹具体的设计 夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取 HT200，铸造成型后时效处理，以消除内应力。2.6 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，应该注意提高生产率

24、，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。23 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。24 总 结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我

25、们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。25 参 考 文 献 1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，19100。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社

26、，1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册 。上海科学技术出版社，2544。6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社，2544。7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。8 周永强，高等学校课程设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2542。9 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。26 10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社，2542。11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1984。12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2540：9-19。14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2540。15 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，25HT200：4-17