操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计.doc

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1、操纵杆支架设计机械制造技术根底课程设计说明书设计题目：零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计设 计 者： 指导教师：年月日23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的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，外形较小，除2-20孔公差要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，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 设计名目第一章序言4其次章 零件的分析52.1 零件的作用52.2 零件的工艺分析5第三章 工艺规程设计63.1 确定毛坯制造形式63.2 选择

2、定位基准63.3 选择加工方法63.5 制订工艺路线73.6 确定加工余量及毛坯尺寸83.7 工序设计93.8 确定切削用量和根本时间10第四章 夹具设计134.1 承受设计任务、明确加工要求134.2 确定定位方案、选择定位原件134.3 确定加紧方案、设计夹紧机构144.4 确定导向方案和导向元件144.5 夹具体设计154.6 夹具精度分析154.7 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求15结 论17第一章 序言机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的机械制造工艺学、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的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进展一次综合训练和预备

3、。通过机械制造工艺学课程设计，应当得到下述各方面熬炼：1、能娴熟的运用机械制造工艺学的根本理论和夹具设计原理的学问，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培育分析问题和解决问题的力量。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过亲自设计夹具或量具的训练，提高构造设计的力量。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增加我们解决工程实际问题的独立工作力量。其次章零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是汽车换挡局部的操纵杆支架，它的主要作用是固定操纵杆，使其在行驶过程中结实牢靠。零件上的3- 11孔用螺栓固

4、定在底座上，操纵杆用 20的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 零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工外表，分析如下：12- 20孔，2支架底面336槽43- 11孔此零件外形较小，图中除2- 20孔，公差要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，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的轮廓尺寸不大，故可承受精铸件，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应当的。3.2 选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工

5、艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备构造与种类、提高生产率。（1） 粗基准的选择：对于零件而言，尽可能选择不加工外表为粗基准。而对于有假设干个不加工外表的工件，则应以与加工外表要求相对位置精度较高的不加工外表做粗基准。由于铣底面时要保证540.5，所以以2-R20外圆外表为粗基准。（2） 精基准的选择：精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹便利。在选择时，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，应当进展尺寸换算。精基准选择为底面及3- 11孔。3.3 选择加工方法3.3.1 平面的加工平面的加工方法很

6、多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低。应选择端铣加工方式。3.3.2 孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3- 11的孔为工艺孔， 所以选用钻床加工的方式。2- 11的孔，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 槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。3.4 制订工艺路线制订工艺路线的动身点，应当是使零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑承受万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率

7、。除此之外， 还应当考虑经济效果，以便使生产本钱尽量下降。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的特点在于：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，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

8、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，不利于基准统一原则。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的弊端。因此，我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线：工序以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序以底面为基准，侧边承受关心支撑

9、，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，承受精铸件毛坯。依据上述资料及加工工艺，分别确定各加工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1底面A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

10、工完成到尺寸。23- 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。336槽依据手册表5-5，确定毛坯余量3mm。粗精铣一次完成。42- 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 选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经依据零件的外形、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备状况。假设零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。初步选择各工序机床如下：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

11、卧式铣床4工序钻镗2- 20孔：X53立式铣床3.6.2 选择夹具对于成批生产的零件，大多承受专用机床家具。在保证加工质量、操作便利、满足高效的前提下，也可局部承受通用家具。本机械加工工艺规程中全部工序均承受了专用机床家具，需特地设计、制造。3、刀具选择在操纵杆的加工中，承受了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应， 初选刀具的状况如下：1） 工序 铣底面A：承受成都成量工具的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径 160。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

12、 钻镗2- 20孔：承受钻镗的形式，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 确定切削用量和根本时间工序 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：承受成都成量工具的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径 160。刀片材料P/K，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。（2） 计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计算表911，Vc 选60m / min , f = 0.3mm / r 。（3） 确定机床主轴转

13、速Vn =cX1000 = 60 1000 = 119r / min XDc3.14 160按机床说明书，与119r / min 相近的机床转速为95r / min 所以实际切削速度v = 47.728r / min（4） 计算切削工时t = 4.2min工序以底面为基准，侧边承受关心支撑，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：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） 计算切削用量 先用 10.5钻头钻底孔。依据组合机床切削用量计算表111选取f = 0.20mm / r

14、, v = 20m / min所以n = 1000v = 1000 20= 606r / min D3.14 10.5按机床选取n = 630r / min实际切削速度v = 20.77 m/ min 用 11H9铰刀进展铰孔依据组合机床切削用量计算表6,选取f = 0.5 mm / r , v = 6m / min1000v所以n =1000 6= 173.7r / min D3.14 11按机床选取n = 200r / min实际切削速度v = 6.9 m / min（3） 计算切削工时 钻削一孔: t = 0.72min 铰削一孔: t = 1.8min总切削时间: 0.72x3 +1.

15、8x3 = 7.5min 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：承受钻镗的形式，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计算表911，选取f = 0.2 mm / r , v = 40m / min1000v所以n = 1000 40= 670r / min D3.14 19按机床选取n = 600r / min实际切削速度v = 35.796m/ min 用 20成型镗刀进展镗孔依据组合机床切削用量计算选取f = 0.15mm / r , v = 7

16、0m / min1000v所以n = 1000 70= 581r / min D3.14 20按机床选取n = 600 r / min实际切削速度v = 37.68 m/ min（2） 计算切削工时钻削时间： t = 2.3 min 铰削时间： t = 1.2 min 总切削时间： t = 3.5 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） 计算切削用量依据组合机床切削用量计算表911,选取Vc = 60m / min , f

17、 = 0.2 mm / r确定机床转速V X100060 1000n =c= 152.9r / min XDc3.14 120按机床说明书，与212.3 r/min相近的机床转速为150 r/min所以实际切削速度v=56.52 m/min（3） 计算切削工时，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 承受设计任务、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的两个 20孔的钻孔， 是专用的钻床夹具，具体设计应以前文的工艺规程和后文的工序卡片为依据，有关零件的功用、工作条件方面可参照零件图样和工艺规程指定局部。由零件和课程设计任务书中能

18、得到的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孔外表粗糙度要求为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54 0.5mm ，距工件后平面19mm。（5） 零件毛坯材料为HT250了解了上述信息之后，针对设计任务，可同时搜集另一些设计资料，如相应的标准以及有关的计算公式、同类产品或近似产品的夹具图样，有关机床设备的相关尺寸，实现现场中机床设备的位置、空间尺寸等。4.2 确定定位方案、选择定位原件在鉆模的设计中，工件得定位方案和定位基准的选择一般应与该工件的机械加工工艺规程全都。假设工艺规程中的定位

19、方案与定位基准的选择确有问题时，可重进展考虑和确定。有零件图样和该图样的机械加工工艺规程可知，工件上两个 20mm孔于工件的底面和后垂直面有距离要求，说明这两个 20mm孔的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选择上要尽可能以底面和后垂直面为定位基准以避开基准不重合带来的加工误差。由零件的实际加工状况可知，由于考虑到夹紧方面的因素，工件后垂直面很难用于夹紧。假设单独以底面为定位基准只能限制三个自由度，故必需另选择定位基准以满足定位要求。经综合分析比较，最终打算选择用3- 11孔中的两孔作为其次基准，由此可以得到以底面为第一基准限制三个自由度，以3- 11孔中的两孔作为其次基准限

20、制三个自由度。工件的定位是通过定位基准面与定位元件接触来实现的，故定位元件的选择应与定位方案和工件定位外表相适应。第肯定位基准：工件底面其次定位基准：3- 11孔中的两孔4.3 确定加紧方案、设计夹紧机构依据工件的外形特点和定位方案，可承受以下两种加紧方案：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，为了节约时间和制造本钱，现承受偏心轮夹紧的方案较为适宜，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，自锁性好的偏心夹紧机构。为了使夹紧可依据零件毛坯实际状况做出调整，现在夹具上盖与工件接触的面上挖斜槽，并配置相应的斜块，由斜块的深入

21、程度，可调整夹紧力。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，由于上盖中斜契块的压紧，本身可以承受很强的横向载荷，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孔中的两孔协作的小销， 小销本身就与夹具底座刚性连接与一起，类比其他构造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，还需要对孔进展镗孔进展切削余量为1mm的扩孔， 故钻孔精度要求不高，因次承受镗套导向，这样可以起到削减精加工过程中的震惊的作用，由于可换镗套磨损后，可以快速更换

22、，适用于大批量生产，应选用可换镗套。可换镗套的具体构造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，2022。镗套中导向孔的孔径以及其偏差应依据所选 取的刀具尺寸来确定。由前文可知本工序承受的是 d=18mm 的高速钢锥柄麻花钻，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，2022。中表 5-67 可知 18 高速钢麻花钻的直径上偏差为 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-0. 25。故导向孔根本尺寸为 20，由机床夹具手册5 王光斗，王春福，机床夹具设计

23、手册M，上海科学技术出版社，2022。导向孔偏差应取 F7，筒套中和衬套协作局部应取公差 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，2022。中表 5-68，镗套与工件的间隙距离为h =0.7 1.5，d = 14 - 30mm ，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 夹具体设计本夹具主要用来钻工件上2- 20的孔成，孔加工通，先用 19的钻头粗钻后再用 20H9的镗刀加工到尺寸。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，保证工艺要求孔的尺寸精度、位置精度

24、以及外表粗糙准。前期方案分析过程中，是将36的毛坯槽定位工件的左右及上下，R12的圆弧定位工件的前后，A面紧贴钻模板使其按要求加工，设计出来的钻模板要保证2-20的位置及孔径，还要照看到毛坯36H12槽的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，夹具的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，需要的压紧力也不大，所以没有必要使用气动或液压夹紧，手动压紧就可以满足需要。夹具上装有钻模板，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀与塞尺协作使用；同时，夹具体底面上的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.

25、6 夹具精度分析依据各工序要求，对本工序的定位误差、导向误差进展分析。12个 20孔径尺寸精度，本工序的尺寸精度有扩孔时的镗刀打算其尺寸， 此外有镗套进展导正，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 装配图上应标注的尺寸和公差（1） 夹具外形的最大轮廓尺寸：长215mm，宽180mm。（2） 夹具与机床连接局部的尺寸：两耳座中心纵向距离为130mm，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孔的协作公差

26、 20F8/h7 20轴与连杆 20孔的协作公差 20F8/h7偏心圆柱外伸出杆与连杆的 12孔的协作公差F8/h7 12轴与底座 12孔的协作公差 12K7/h6 12轴与压盖的 12孔的协作公差 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干净，有运动要求处涂润滑油。有运动要求处应转动机敏，不得消灭卡滞现象。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进一步的生疏，也加深了对大学中所学根底学问的学习和理解。课程设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必需考虑到方方面面的问题，在理论上正确

27、无误的设计，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的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，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，考虑到零件的加工难易、材料、本钱等问题，所选用的零、部件都是操作简洁，通用性较强的标准件，从现时以最低的本钱实现最先进的加工。但也有缺乏之处。无论怎样，这次的课程设计使我获益良多，是我在学校的一次答卷，也是我成功迈向社会的第一步。参考文献1 杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2022.2 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，2022.3 李洪，机械加工

28、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，2022.5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2022.6 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，2022.8 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，2022.11 黄如林，切削加工简明有用手册M，北京：化学工业出版社，2022.12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995.13 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，2022.操纵杆支架设计附录1. 操纵杆支架零件图20操纵杆支架设计2. 操纵杆支架夹具装配图243. 夹具三维图4. 零件二维图5. 零件三维图