机械制造技术课程设计-操纵杆支架加工工艺及铣36槽夹具设计（全套图纸） .pdf

1 辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题目: 操纵杆支架机械加工工艺规程及铣操纵杆支架机械加工工艺规程及铣 36h12 槽夹具设计槽夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1 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过程及铣操纵杆支架机械加工工艺过程及铣 36h12 的槽夹具设计的槽夹具设计 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。 1 7第 19 天21 天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩 五、成绩评定五、成绩评定 优秀 良好 中等 及格 不及格 满分 得分 平时表 现 勤奋好 学，善于 思考 勤奋积 极，态度 认真 比较勤奋 不够勤奋 不勤奋，态 度不端正 10 图纸质 量 方案合理 新颖，表 达规范 方案合 理，图纸 比较规范 方案一 般，图纸 基本规范 方案基本 合理，图 纸欠规范 方案不合 理，图纸不 规范 40 说明书 质量 内容全 面，准确 内容全 面，基本 准确 内容一 般，准确 性一般 内容基本 全面，有 小错误 内容不全， 错误较多 20 答辩 回答问题 准确流利 回答问题 比较准确 回答问题 基本准确 回答问题 欠准确 回答错误 30 总分 100 综合评定成绩：综合评定成绩： 优秀、优秀、 良好、良好、 中等、中等、 及格、及格、 不及格不及格 指导教师指导教师 日日 期期 1 摘摘 要要 本次课程设计的主要内容包括了根据给出的零件画出零件图，毛坯图 和机械加工工艺过程综合卡片，根据老师安排的加工尺寸设计夹具并编制 夹具所对应工序的机械加工工艺卡片，画出夹具零件图和夹具装配图。最 后完成课程设计说明书。 本次课程设计的目的旨在让同学们通过这次课设，将所学理论与生产 实践相结合，学会进行工艺设计的程序和方法，培养独立思考和独立工作 的能力，增强同学解决问题和分析问题的能力。同学们通过网络搜索，查 阅专业书籍，得到所需的参数，从而完成本次课程设计。 1 abstract the main content of the curriculum design includes the parts drawing, blank drawing and machining process integrated card according to the given painted parts, according to the teacher arranges the processing size of fixture design and the preparation of fixture corresponding process of the machining process card, draw the parts diagram fixture and fixture assembly. finally completed the course design specification. the purpose of this course is designed to let the students through the course design, will learn the theory and practice of combining, learn to process design procedures and methods, develop the ability to think and work independently, so as to enhance the students problem solving and analysis ability. students through the network search, access to professional books, get the desired parameters, thus completing the course design. 1 1 目目 录录 1.零件的分析1 1.1 零件的作用1 1.2 零件的工艺分析1 2.确定生产类型2 3.确定毛坯2 3.1 确定毛坯种类2 3.2 确定铸件加工余量及形状3 3.3 绘制铸件零件图3 4.工艺规程设计3 4.1 选择定位基准3 4.2 制定工艺路线4 4.3 切削用量及时间定额的确定7 5.铣 36 槽夹具的设计11 5.1 定位基准的选择11 5.2 切削力和夹紧力计算12 5.3 定位误差分析14 5.4 定向键与对刀装置设计16 5.5 夹具体的设计18 5.6 夹具设计及操作的简要说明19 1 1、零件的分析、零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 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。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 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： 1、零件上方耳朵的 20 孔（+公差）。 2 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。 2、确定生产类型、确定生产类型 根据机械制造技术基础课程设计指导书可确定该操纵杆支架生产类型 为中批生产，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。 3、确定毛坯、确定毛坯 3.1 确定毛坯种类：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。 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 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 3.2 确定铸件加工余量及形状：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， 3.3 绘制铸件零件图绘制铸件零件图 4、工艺规程设计、工艺规程设计 4.1 选择定位基准：选择定位基准： 4 1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，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。 4.2 制定工艺路线制定工艺路线: 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： 工序方案一工序方案一: 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 60 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽， 留 1mm 5 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 50 半精铣 以底面定位半精铣操纵杆支架 36 槽，达到 6 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 60 粗铣 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽， 留 1mm 7 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 铰两耳中心孔20 孔至尺寸公差要求 4.3 切削用量及时间定额确定切削用量及时间定额确定: 工序工序 60 以底面定位粗铣操纵杆支架 36 槽，留 1mm 加工余量 4.3.1. 加工条件加工条件 工件材料：工件材料：ht200,b =170240mpa，铸造，铸造 x52k 立式铣床立式铣床 刀具：刀具：yg6 硬质合金端铣刀。铣削宽度硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度深度 ap6,齿数齿数 z=12,故 根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 故 根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表 3.1，取刀，取刀 8 具直径具直径 d0=125mm。根据切削用量手册 （后简称切削手册）表。根据切削用量手册 （后简称切削手册）表 3.16， 选择刀具前角 ， 选择刀具前角 00后角后角 08，副后角，副后角 0=10，刃倾角：，刃倾角： s=10,主偏角主偏角 kr=60,过渡刃过渡刃 kr=30,副偏角副偏角 kr=5。 4.3.2. 切削用量切削用量 1）确定切削深度）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择因为余量较小，故选择 ap=4mm，一次走刀即可完成。，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量）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 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，使用 yg6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表（据简明手册表 4.2- 35， x51 立式铣床）时：立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z 故选择：故选择：fz=0.18mm/z。 3）确定刀具寿命及磨钝标准）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于 铣刀直径 ；由于 铣刀直径 d0=125mm， 故刀具使用寿命， 故刀具使用寿命 t=180min （据 简明手册 表（据 简明手册 表 3.8） 。） 。 4）计算切削速度）计算切削速度 vc和每分钟进给量和每分钟进给量 vf 根据切削手册表根据切削手册表 3.16，当，当 d0=125mm，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时，时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：。各修正系数为：kmv= 1.0， ksv= 0.8。切削速度计算公式为：。切削速度计算公式为： 9 v p vevzvpt vv ck zuayfxa qdc v v m 0 = 其其中中 mmae72=，mm ap 4=，245=vc，2 . 0=qv，15 . 0 = xv ，35 . 0 =yv， 8 . 08 . 00 . 1= kkksvmvv ，2 . 0= uv ，0=pv，32. 0=m，min180=t， zmmf z /18 . 0 =，12=z，将将以以上上数据数据代入公代入公式式： min/142 8 . 0 122 . 07235 . 0 08 . 0 15 . 0 4180 2 . 0125245 32 . 0 m vc = = 确定机确定机床主床主轴转速轴转速： min/361 1000 r d v n w c s = 。 根据简明手册表根据简明手册表 4.2- 36，选择，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因因此此， 实际实际进进给给量量和每和每分分钟钟进进给给量量为为： vc= 1000 0n d = 1000 30012514 . 3 m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 5)校验校验机机床功率床功率 根据切削手册表根据切削手册表 3.24，近似近似为为 pcc=3.3kw,根据根据机机床使床使用用说说明明书，书， 主主轴允许轴允许功率功率 pcm=4.50.75kw=3.375kwpcc。故。故校验校验合格合格。最终。最终确确 定定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）计计算算基本基本工工时时 tml/ vf，l=l+ y+，l=176mm. 查查切削手册表切削手册表 3. 26，入入切切量及量及超超切切量量为为：y+=40mm，则则： 10 tml/ vf=(176+40)/390=0.81min。 工序工序 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：刀具：yg6 硬质合金端铣刀；硬质合金端铣刀； 机床：机床：x52k 立式铣床；立式铣床； 查切削手册表查切削手册表 3.5，进给量为：，进给量为：min/0 . 15 . 0mmf z =，取为，取为 0.5mm/r 参考有关手册，确定参考有关手册，确定min/124mv =，采用，采用 yg6 硬质合金端铣刀，硬质合金端铣刀， 12,125=zmm dw ，则：，则： min/316 125 12410001000 r d v n w s = = 现现采采用用 x51 立式立式铣铣床床，根据简明手册表根据简明手册表 4.2- 36，取取min/300r nw= ，故故实实 际际切削切削速速度：度： min/75.117 1000 300125 1000 m nd v ww = = 当当min/300r nw= 时时，工作，工作台台每每分分钟钟进进给给量：量： min/1800300125 . 0mm n zff w zm =，取为取为 980mm/min 本本工工序切削时间为序切削时间为： 62 . 0 980 125176 222= + = f l t t m m min 11 5 铣铣 36 槽夹具设计槽夹具设计 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。 5.1 定定位基准位基准的选择的选择 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。 12 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。 5.2 切削力和夹紧力计算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： 0 0 15 = 0 0 10 = 顶刃 0 n = 侧刃6 00 10 15 = 30 r k = 40dmm= 160dmm= 20.5lmm= 22z = 0.08/ f amm z= mmap0 . 2= 由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.1 2335 pz fafdb zn = 有： 0.900.801.11.10.1 2335 2.00.082820.522 2.4836.24()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： 6543210 kkkkkkkk = 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： 123 456 1.0,1.0,1.0, 1.3,1.0,1.0. kkk kkk = = 13 由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56k = 所以 836.24 1.561304.53() k wk fn= 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： )( 21 0 + = tgtg ql w z 式中参数由参考文献5可查得： 6.22 = 2.76 z r = o 90 1 = 059 2 = o 2 29 = o 螺旋夹紧力： 0 4748.2()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. 16 33 图 1 移动压板受力简图 原动力计算公式 0 0 1 k l ww l = 14 即： 004748.2 33 0.98 9032.75() 17 k w l wn l = 由上述计算易得： kk ww 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。 5.3 定定位位误差误差分析分析 （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： 15 mjjjwdadzwj += 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 11 1mind wdd =+ 1122 1min2min . 2 dddd j w arctg l + = 其中： 1 0.052 d mm=， 2 0 d mm= 1 0.011 d mm=， 2 0.023 d mm= 1min 0mm=， 2min 0.034mm= 且：l=96mm ，得 0.063 d w mm = . 0.0032 j w mm= 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n hbz yrazaz kn krc hbl =+ 查5表 1215 有 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 razhb kkcn= =。 cos0.0028 j jy mm = = 磨损造成的加工误差： mj 通常不超过mm005. 0 16 夹具相对刀具位置误差： ad 取mm01. 0 误差总和：0.0850.3 jw mmmm + = 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。 5.4 定向键与对刀装置设计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，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 2 夹具体台面形与螺钉 17 根据 t