操纵杆支架钻夹具设计说明书

1、大同大学煤炭工程学院课 程 设 计 说 明 书题 目：操纵杆支架加工（311孔）钻孔夹具设计姓 名：系 别：专 业：机械设计制造及其自动化班 级：年 级：2009学 号：指导教师：电 话： 课 程 设 计 任 务 书一、题 目： 操纵杆支架加工（311孔）钻床夹具设计（钻底面孔系） 二、时 间 ： 自 2012 年 12月 17至 2012 年 12月 23 日止三、要 求： 正确解决该零件在加工中的定位、加紧等问题；设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具；学会使用有关手册及图表资料。 设计条件：通用设备与工装齐全；零件年产量：10000件。 具体设计要求：设计该零件的机械加工工序

2、夹具。设计完成后提交：课程设计说明书一本；夹具结构设计图纸总图、待加工零件图各一张。格式符合学校有关要求。 指导教师 ： 王斌 下达 时间： 2012 年 12 月 17 日目录第一章 序言 4第二章 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 工艺规化 53.1 确定毛坯制造形式 63.2 选择定位基准 63.3 工艺路线 63.4 确定加工余量及毛坯尺寸 7第四章 夹具设计 8问题的提出 84.2 接受设计任务、明确加工要求 84.3 确定定位方案、选择定位原件 94.4 确定加紧方案、设计夹紧机构 104.5 确定导向方案和导向元件 114.6 夹具体设计 12

3、4.7 夹具精度分析 134.8 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求 13结 论 15参考文献 16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知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺学课程设计，应该得到下述各方面锻炼：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，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，培养分析问题和解决问题的能力。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。通过亲手设计夹具（或量具）的

4、训练，提高结构设计的能力。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，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。第二章 零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是操纵杆支架，它的主要作用是固定操纵杆，使其在使用过程中牢固可靠。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。2.2 零件的工艺分析操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11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

5、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。第三章 工艺规划3.1 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10000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。3.2 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

6、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54，所以以2-R20外圆表面为粗基准。（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。精基准选择为底面及3-11孔。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。工序 以两个R20外

7、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。3.4 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45钢，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

8、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3mm。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槽根据手册表5-5，确定毛坯余量3mm。粗精铣一次完成。（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。第四章 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。经过与指导老师协商，决定设计第二道工序钻底面孔系。本夹具将用于Z3040钻床。刀具为一把的钻头，11H9的绞刀，对工件的3-11孔进行加工。问题的提出本夹具主要用来钻工件上3-11的

9、孔成，孔加工通，先用的钻头粗钻后再用11H9的绞刀加工到尺寸。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，保证工艺要求孔距及孔径为下到序做基准。4.2 接受设计任务、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三个11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书籍资料为依据，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部分。由零件和课程设计任务书中能得到的本工序加工要求如下：（1） 3个11mm寸公差等级要求不高。（2） 3个11mm面粗糙度要求为（3） 3个11mm为通孔。（4） 3个11孔，从工件底面高12mm，后两孔相距96

10、mm，前后孔距68mm。（5） 零件毛坯材料为HT250（6） 产品生产纲领：10000件/年。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。4.3 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一致。若工艺规程中的定位方案与定位基准的选择确有问题时，可重新进行考虑和确定。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

11、板要保证3-11的孔间距及孔径，还要照顾到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出来。有零件图样可知，工件上3个11孔于工件的底面和各孔之间有距离要求，表明这3个11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免基准不重合带来的加工误差。由零件的实际加工情况可知，由于考虑到夹紧方面的因素，工件后垂直面很难用于夹紧。若单独以底面为定位基准只能限制三个自由度，故必须另选择定位基准以满足定位要求。经综合分析比较，最终决定选择用36槽及R12圆弧作为第二基准，由此可以得到以底面为第一基准限制三个自由度，以36槽及R12圆弧作为第二基准限制三个

12、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表面相适应。第一定位基准：工件底面第二定位基准：36槽及R12圆弧4.4 确定加紧方案、设计夹紧机构（1）根据工件的形状特点和定位方案，可采用以下两种加紧方案：一种为手动螺旋带V形块夹紧机构，另一种为手动偏心轮带V形块夹紧机构。由于零件批量大，为了节约时间和制造成本，现采用偏心轮夹紧的方案较为合适，螺旋夹紧虽有一定优点，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。为了使夹紧可根据零件毛坯实际情况做出调节，现在夹具上杆与工件接触的面上配V块，并通过偏心轮的转

13、动，可调节夹紧力。（2）夹紧力：在本夹具定位与夹紧方案确定后，现分析夹紧力。本零件是精铸件，余量较小，切削力不大，要求夹紧力也不大，手动夹紧满足要求，手动夹紧系数，摩擦因数：u=0.16-0.25.。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。对于轴向进给力来说，由于手动偏心轮上杆中偏心轮的压紧，本身可以承受很强的纵向载荷，故没有必要校核扭矩。对于扭矩，由底座上一个与36槽配合的支杆，支杆本身就与夹具底座连接与一起，类比其他结构可知扭矩无法使其发生松动和变形。4.5 确定导向方案和导向元件本次加工需要钻孔，因次采用钻套导向，这样可以起到减少加工过程中的震动的作用，由于可

14、换钻套磨损后，可以迅速更换，适用于大批量生产，故选用可换钻套。可换钻套的具体结构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，2000。）镗套中导向孔的孔径以及其偏差应根据所选取的刀具尺寸来确定。由前文可知本工序采用的是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，2010。）中表5-67可知高速钢麻花钻的直径上偏差为0，下偏差为，此外在本书表5-39可知11铰刀直径上偏差为0，下偏差为-0. 25。故导向孔基本尺寸为11，由机床夹具手册（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，

15、2000。）导向孔偏差应取F7，筒套中和衬套配合部分应取公差k6。钻套和工件之间应该有排屑间隙。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，2010。）中表5-68，钻套与工件的间隙距离为h=（0.71.5）d=7.7-16.5mm，h值可适当减小。4.6 夹具体设计本夹具主要用来钻工件上3-11的孔成，孔加工通，先用的钻头粗钻后再用11H9的铰刀加工到尺寸。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、位置精度以及表面粗糙准。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

16、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3-11的位置及孔径，还要照顾到毛坯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，应该注意提高劳动生产率。为此，夹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（与塞尺配合使用）；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。4.7 夹具精度分析根据各工序要求，对本工序的定位误差、导向误差进行分析。（1） 3个11孔径尺寸

17、精度，本工序的尺寸精度有扩孔时的铰刀决定其尺寸，此外有钻套进行导正，因此不存在定位误差。（2） 3个11孔深尺寸精度，本工序尺寸因孔为通孔，不存在误差。4.8 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求4.8.1 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195mm。（2）夹具与机床连接部分的尺寸：两耳座中心纵向距离为160mm，横向距离为165mm.（3）配合尺寸和公差：钻模板于衬套配合尺寸20H7/m6衬套和钻套配合尺寸16H7/g616轴与连杆16孔的配合公差16F8/h7偏心圆柱外伸出杆与连杆的12孔的配合公差F8/h78轴与底座8孔的配合公差8K7/h64.

18、8.2 装配图上技术要求所有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灵活，不得出现卡滞现象。结 论通过这次毕业设计，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认识，也加深了对大学中所学基础知识的学习和理解。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，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须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出发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、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处。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