机械制造技术课程设计-操纵杆支架机械加工工艺规程及铣底面夹具设计【全套图纸】 .pdf

机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题 目：操纵杆支架加工工艺及操纵杆支架加工工艺及 底面铣削夹具设计底面铣削夹具设计 班 级： 加工 09-1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2012-9-10 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目: 操纵杆支架机械加工工艺规程及铣床卡具设计（铣操纵杆支架机械加工工艺规程及铣床卡具设计（铣 底面）底面） 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4 编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教 师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设 计全部内容。 （约 5000-8000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，绘制零件图。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方 法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师 沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天21 天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩 五、指导教师评语五、指导教师评语 该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概 念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ， 说明书撰写 ，答辩表现 。 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 摘摘 要要 机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技 术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综 合性的复习，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。 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼： 1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生 产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的 定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证 零件的加工质量。 2.提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获 得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合 理而且能保证加工质量的夹具的能力。 3.学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种 资料的名称、出处、能够做到熟练运用。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii abstract mechanical manufacturing technology course design is in our completed all basic course, technology basic course, most professional course and took part in the production practice of after. this is our graduation design in the course to learn before a further comprehensive review, is also a theory with practice training, therefore, it in our four year university life occupies an important position. through this curriculum design, should have the following various aspects of exercise: 1. able to skillfully use mechanical manufacturing process design of the basic theory and production practice in middle school to practice knowledge, properly solve a part in the processing of positioning, clamping and process route arrangement, process to determine size and so on, and ensure the quality of parts processing. 2. improve the ability to structure design. through the fixture design training, should be given according to be processing parts processing requirements, design the high efficiency, energy saving, economic reasonable and can 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv guarantee the machining quality of the ability of fixture. 3. learn how to use manual and chart material. master and this design related material name, origin, can skillfully use. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 v 目目 录录 1、零件分析 （1） 1.1 零件的作用（1） 1.2 零件的工艺分析（1） 2、工艺规程的设计 （1） 2.1选择毛坯种类并确定制造方法 （1） 2.2 基面的选择（1） 2.3 制订定工艺路线（2） 2.4工艺路线的比较与分 （3） 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确（4） 2.6 确定切削用量及基本工时 （4） 3、夹具的设计 （7） 3.1 问题的提出（7） 3.2 夹具设计的有关设计（7） 4、设计感言 （9） 5、参考文献（10） 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 1.零零 件件 的的 分分 析析 1.1 支架的的作用支架的的作用 题目所给定的零件是汽车换挡部分的操纵杆支架，它的主要作用是固定操 纵杆，使其在行驶过程中牢固可靠。零件上的 3- 11 孔用螺栓固定在底座上， 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。 1.2 支架的技术要求支架的技术要求 操纵杆支架共有 4 组加工表面，分析如下： （1）支架底面 （2）2- 20 孔 （3）36 槽 （4）3- 11 孔 该零件外形较小、形状特殊、结构简单，属典型的支座类零件。为实现换 挡的功能，其 2- 20 孔，公差要求较严格，但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，根据现场实际，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。 1.3 支架的工艺性支架的工艺性 分析零件图可知，支架的底面、内壁均要求切削加工。底座铸造时中心较 低，可减少切削加工面积，且底座无位置精度要求，做粗基准。2- 20 孔外壁 有角度，钻削时需防止钻偏。3- 11 孔仅作为螺栓的通过孔，精度要求不高。 故整个零件可用普通加工设备加工，最后精镗 2- 20 孔 1.4 支架的生产类型支架的生产类型 依设计题目知：q=800 台/年，m=1 件/台；结合生产实际，备品率%和废 品率%分别取 3%和 0.5%。代入公式（1- 1）得 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 n=800 台/年1 件/台（1+3%）（1+0.5%）=8281.2/年 由表 1- 4 知，该支架的生产类型为大批生产；该支架重为 3.5kg，由表 1- 3 知， 该支架属轻型零件。 2.工工 艺艺 规规 程程 设设 计计 2.1 选择毛坯种类并确定制造方法选择毛坯种类并确定制造方法 操纵杆支架材料为灰铁件，牌号 ht150，零件年产量为 8000 件，已达大批 生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用精铸件，这从提高生产率、 保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择： 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工 表面的工件， 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。 因为铣底面时要保证 12- 1.10，所以以底座上表面为粗基准。 （2）精基准的选择： 精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要 应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该 进行尺寸换算。精基准选择为底面 a 及 3- 11 孔。 2.3 制制订订工艺工艺路线路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、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 考虑采用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。除此 之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 （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 铣 36 槽。 工序 钻铣 2- 20 孔。 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 2.4 工艺路线的比较与分析工艺路线的比较与分析 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， 36 槽，及 2- 20 孔， 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，最后以 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 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 以底座上表面做为粗基准， 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 a 为基准，侧边采用辅助支撑，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 以底面 a 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 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 终检。 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “操纵杆支架”零件材料为 ht150，硬度 hb163- 229，生产类型为大批生 产，采用精铸件毛坯。 根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸如下： （1）底面（a 面） 根据金属机械加工工艺人员手册表 5- 5，铸件最大尺寸120，确定底 面毛坯机械加工余量为 ram=3mm。又根据机械制造技术基础 课程设计指导 书的公式（2- 1） ，最终机械加工的尺寸 f=12，铸件公差 ct=1.10，得：铸件 毛胚的基本尺寸 r=12+3+1.1 0=16.10 mm 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 又根根据金属机械加工工艺人员手册表 5- 5，确定槽的机械加工余量为 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 ram=3mm。再根据 机械制造技术基础 课程设计指导书的公式 r=f- 2ram- ct/2，最终机械加工的尺寸 f=36，公差等级 ct=0.25，得：铸件毛 胚的基本尺寸 r=36+23+0.25/2=42.125 mm 粗精铣一次加工完成到尺寸。 （4）2- 20 孔 根据手册表 5- 58，先用钻头钻孔至 19，再用 20 镗刀加工。 2.6 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 铣底面 a （1）加工条件 工件材料：ht150，铸件 加工要求：粗精铣底面 a。 机床：xk7150 数控铣床。 刀具：采用成都成量工具有限公司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，根据组合机床切削用量计算表 9，vc 选 60m/min，f=0.3 mm/r。 （3）确定机床主轴转速 n=vcx1000 xdc=601000 3.14160=119r/min 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，侧边采用辅助支撑，加工底面上 3- 11 工艺孔。 （1）加工条件 工件材料：ht150，铸件。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 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。 根据组合机床切削用量计算表 1 选取 f=0.20mm/r,v=20m/min 所以 n=1000v d=1000x20 3.14x10.5=606r/min 按机床选取 n=630r/min 实际切削速度 v=20.77 m/min 用 11h9 铰刀进行铰孔 根据组合机床切削用量计算表 6,选取 f=0.5 mm/r,v=6m/min 所以 n=1000v d=10006 3.1411.=173.7r/min 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：0.723+1.83=7.5min 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：ht150，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 根据组合机床切削用量计算表 9,选取 vc=60m/min,f=0.2 mm/r 确定机床转速 n=vc1000 dc=601000 3.14120=159.2r/min 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 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 以一面两销定位，钻镗 2- 20 孔 （1）加工条件 工件材料：ht150，铸件。 加工要求：钻铣 2- 20 孔。 机床：x53 立式铣床。 刀具：采用钻镗的形式，先用 19 高速钢钻头钻出底孔，再用 20 镗刀精 加工。 先用 19 钻头钻底孔 根据组合机床切削用量计算表 9，选取 f=0.2 mm/r,v=40m/min 所以 n=1000v d=100040 3.1419.=670 r/min 按机床选取 n=600r/min 实际切削速度 v=35.796m/min 用 20 成型镗刀进行镗孔 根据组合机床切削用量计算选取 f=0.15mm/r,v=70m/min 所以 n=1000v d=100070 3.1420.=581r/min 按机床选取 n=600 r/min 实际切削速度 v=37.68 m/min （3）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 检查 3、夹具的设计、夹具的设计 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设专 用夹具。 经过与指导老师协商， 决定设计第一道工序铣底面a的铣床夹 具。本夹具将用于x52立式铣床。刀具采用成都成量工具有限公司的 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。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来铣工件底面a，粗精铣一次完成。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，而精度则不是 主要问题。 3.2 夹具设计夹具设计 （1）定位基准的选择 前期方案分析过程中，是将2- 20孔圆弧面为粗基准，因此本工序 可以2- 20孔圆弧面以及辅助支撑定位进行加工，主要的是设计出的 夹具需要定位迅速可靠。 （2）切削力及夹紧力计算 （3）定位误差分析 （a）定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一面及 两销。圆柱销产生的x（y）方向定位误差 =0.043+0.043+0.046=0.132mm，能满足加工要求。由于是通孔（槽）， y（x）向可不考虑。底面定位基准重合，不存在基准不重合误差和 位移误差。 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差为：=2=2cot （0.092+0.092）/2l）=0.063。即=0.031。满足加工要求。 （4）夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，夹 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 具的实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。 夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对