操纵杆支架 机械加工工艺规程及夹具课程设计

1洛阳理工学院课程设计（论文）题目操纵杆支架机械加工工艺规程及夹具设计姓名杜佳佳学号B16023107专业机械设计及其自动化指导老师张春伟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1、零件上方耳朵的20孔（公差）。42、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。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20KG/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表112，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2220,选用铸件尺寸公差等级为CT12。1、零件上方耳朵的20孔处实心铸造。52、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2220，选用加工余量为MAH级，并查表224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、工艺规程设计一选择定位基准61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。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147、148、1411，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311孔的底孔10200铰孔铰311孔760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120110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120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81MM加工余量200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311孔的底孔1090铰孔铰311孔100钻孔钻两耳中心孔20孔的底孔120110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120铰孔铰两耳中心孔20孔至尺寸公差要求方案二是把钻311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940钻孔钻311孔的底孔10200铰孔铰311孔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120110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120铰孔铰两耳中心孔20孔至尺寸公差要求（3）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,B170240MPA，铸造X202K立式铣床10刀具YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度AE90,深度AP6,齿数Z12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表31，取刀具直径D01110MM。根据切削用量手册（后简称切削手册）表316，选择刀具前角00后角08，副后角010，刃倾角S10,主偏角KR60,过渡刃KR30,副偏角KR20。2切削用量1）确定切削深度AP因为余量较小，故选择AP4MM，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320，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为420KW（据简明手册表42320，X201立式铣床）时FZ009018MM/Z故选择FZ018MM/Z。3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表37，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为120MM；由于铣刀直径D01110MM，故刀具使用寿命T180MIN（据简明手册表38）。4）计算切削速度VC和每分钟进给量VF11根据切削手册表316，当D01110MM，Z12，AP720，FZ018MM/Z时，VT98M/MIN,NT1100R/MIN,VFT471MM/MIN。各修正系数为KMV10，KSV08。切削速度计算公式为VPEVZPTCKUAYFXQDM0其中，AE72AP4245VCV150XV3YV，801KSVMVUVPV32MIN8T，将以上数据代入公式ZMFZ/802ZIN/1428012735081430VC确定机床主轴转速。MIN/6RDVWCS根据简明手册表4236，选择NC300R/MIN,VFC390MM/MIN,因此，实际进给量和每分钟进给量为VCM/MIN118M/MIN10ND031254FZCVFC/NCZ390/30012MM/Z01MM/Z20校验机床功率根据切削手册表324，近似为PCC33KW,根据机床使用说明书，主轴允许功率PCM4200720KW33720KWPCC。故校验合格。最终确定AP40MM，NC300R/MIN，VF390MM/S，VC118M/MIN，FZ01MM/Z。126）计算基本工时TML/VF，LLY，L176MM查切削手册表326，入切量及超切量为Y40MM，则TML/VF17640/390081MIN。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X202K立式铣床；查切削手册表320，进给量为，取为MIN/015FZ020MM/R参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，MIN/124V，则,125ZMDWIN/31625410RDVNWS现采用X201立式铣床，根据简明手册表4236，取，故MIN/30RNW实际切削速度MIN/75103251NDVW当时，工作台每分钟进给量MI/3RW，取为980MM/MININ/1803250NZFM本工序切削时间为MIN6209815722FLTM13第2章加工20孔专用夹具设计21定位基准的选择在加工20孔工序时，311孔端面已经加工到要求尺寸。因此选用和11孔及11孔下表面加的作为定位基准。选择11孔限制了工件的2个自由度，选择端面定位时，限制了3个自由度。即一面两销定位。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是一面两销。22定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面2销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和菱形销进行设计根据参考文献11表212固定定位销的结构及主要尺寸如图213所示。图213固定定位销主要结构尺寸参数如表28所示。表28固定定位销的结构尺寸D1HLCDH11243044112061423定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为销与孔的配合0020MM，钻模与销的误差002MM，钻套与衬套0029MM由公式EH/2HBMAX/HMAX002020011002921/2006MME00630/320020611可见这种定位方案是可行的。24钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得钻削力6082HBDFF钻削力矩91T式中20DM231875323MINAXMAX15RF08066217FN1903T本套夹具采用移动压板夹紧，移动压板主要靠移动压板上的螺母来实现夹紧。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FKW安全系数K可按下式计算有6543210式中为各种因素的安全系数，查参考文献20表可得6120131056C223P2FK所以有98CWFN763P150KF15螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有210TGTQLWZ式中参数由参考文献20可查得6276ZR900529其中1LM8N螺旋夹紧力04该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下图移动压板受力简图由表得原动力计算公式261001KLWL即04782393275KWLNL由上述计算易得K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。220钻套、衬套、钻模板及夹具体设计选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据参考文献11表2147可查得钻套孔径结构如图214所示。16图214快换钻套钻套结构参数如表29所示。表29DDH公称尺寸允差12H1M1R2020120018000711181047711200根据参考文献11表21208可得衬套选用固定衬套其结构如图2120所示。图2120固定衬套其结构参数如表210所示。表210DHDC117公称尺寸允差公称尺寸允差20003400112018002300120202根据参考文献11夹具U型槽的结构如图211所示。图211U型槽主要结构尺寸参数如表211所示。表211螺栓直径DD1DL1214302026夹紧装置的设计夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。根据参考文献11移动压板（GB2172080），其结构如图217所示。18图移动压板主要结构尺寸参数如表所示表LBBL1LKHH1M12030113620081141201227夹具设计及操作的简要说明本套夹具用于加工20孔。定位采用常见的一面两销定位方案。以11孔下表面（一面）及其内孔（带大端面的长圆柱销），下平台（固定定位销）来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用移动压板夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销，然后将移动压板前移，压在工件上，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。19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。20参考文献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，19920。3李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社，1991。4李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，1996。20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，11044。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，11044。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，19920。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，2111042。9刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨黑