操縱桿支架5序課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、河南科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題 目： 設(shè)計(jì)“操縱桿支架”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為10000件） 類 別 ： 業(yè)余類 年級(jí)專業(yè) ： 09級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名 ： 河南科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 一、題 目： 操縱桿支架加工工藝及銑床夾具設(shè)計(jì)（銑底面） 二、時(shí) 間 ： 自 2010 年 11月 3 日至 2010 年 11月 21 日止三、要 求： 正確解決該零件在加工中的定位、加緊及工藝路線等問(wèn)題；設(shè)計(jì)出高效、省力，既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量的夾具；學(xué)會(huì)使用有關(guān)手冊(cè)及圖表資料。 設(shè)計(jì)條件：通用設(shè)備與工裝齊全；零件年產(chǎn)量：10000件。 具體設(shè)計(jì)

2、要求：設(shè)計(jì)該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及該加工工序夾具。設(shè)計(jì)完成后提交：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一本；工藝過(guò)程綜合卡一份；夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙總圖、夾具體零件圖、待加工零件圖各一張。格式符合學(xué)校有關(guān)要求。 指導(dǎo)教師 ： 姬愛(ài)玲 下達(dá) 時(shí)間： 2010 年 11 月 20 日目 錄序言1、零件的分析1.1 零件的作用1.2 零件的工藝分析2、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 選擇毛坯種類并確定制造方法2.2 基面的選擇2.3 制訂定工藝路線2.4 工藝路線的比較與分析2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.6 確定切削用量及基本工時(shí)3、夾具設(shè)計(jì)3.1問(wèn)題的提出3.2夾具設(shè)計(jì)序 言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們?nèi)跁?huì)大學(xué)所

3、學(xué)的機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等知識(shí)后，將理論與實(shí)踐相結(jié)合對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。通過(guò)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面鍛煉：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問(wèn)題的方法，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、通過(guò)對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過(guò)親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)我們解決工程實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力。河 南 科 技

4、大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 1、零 件 的 分 析1.1 零件的作用題目所給定的零件是汽車換擋部分的操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿，使其在行駛過(guò)程中牢固可靠。零件上的3-11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用20的定位銷固定在支架上，并且在換擋時(shí)依靠利用36槽軌跡不會(huì)引起偏差。1.2 零件的工藝分析操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11孔此零件外形較小，圖中除2-20孔，公差要求較嚴(yán)格外，其它加工面公差要求較低，并且無(wú)位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在加工過(guò)程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利用工藝

5、基準(zhǔn)來(lái)加工后續(xù)工序。2、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計(jì)2.1 選擇毛坯種類并確定制造方法操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號(hào)HT150，零件年產(chǎn)量為10000件，已達(dá)大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。2.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)于有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面

6、做粗基準(zhǔn)。因?yàn)殂姷酌鏁r(shí)要保證54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。 共 頁(yè)第 1 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 （2）精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時(shí)，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面及3-11孔。2.3 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)

7、效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。（1）工藝路線方案一工序 鉆銑2-20孔。工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 銑36槽。工序 檢查（2）工藝路線方案二工序 粗精銑底面A。工序 鉆底面3-11孔。工序 銑36槽。工序 鉆銑2-20孔。工序 檢查（3）工藝路線方案三工序 粗精銑底面A。工序 銑36槽。工序 鉆銑2-20孔。工序 鉆底面3-11孔。工序 檢查 共 頁(yè)第 2 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 2.4 工藝路線的比較與分析上述三個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其為基準(zhǔn)，加工出底面，而后以底面為基準(zhǔn)，加工底面3-11孔及36槽。

8、方案二是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出底面3-11孔， 36槽，及2-20孔，這種方案基準(zhǔn)統(tǒng)一。方案三是先加工出底面，再以底面為基準(zhǔn)，加工出36槽及2-20孔，最后以36槽與20做定位基準(zhǔn)加工3-11孔。三種方案相比較，可以看出，方案一中，先以毛坯底面為粗基準(zhǔn)，加工出2-20孔，再以2-20孔為基準(zhǔn)加工底面，而后又以底面為基準(zhǔn)，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準(zhǔn)，不利于基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。方案二，先加工出底面，后續(xù)加工都已底面定位，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。而方案三也存在與方案一同樣的弊端。因此，我們選用方案二做為操縱桿支架的加工路線：工序 以兩個(gè)R20外毛坯面做為粗基準(zhǔn)，

9、粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。工序 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-11孔，其中2個(gè)孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床及專用鉆模。工序 以底面及2-11孔，一面兩銷定位，加工36槽。選用X63臥式銑床及專用夾具加工。工序 以一面兩銷定位，鉆銑2-20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工工序 終檢。 2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “操縱桿支架”零件材料為45鋼，硬度HB163-229，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用精鑄件毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）底面（A面）根據(jù)金

10、屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)表5-5，鑄件最大尺寸120，確定底面毛坯機(jī)械加工余量為3mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。（2）3-11為工藝孔，加工時(shí)按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。 共 頁(yè)第 3 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 （3）36槽根據(jù)手冊(cè)表5-5，確定毛坯余量3mm。粗精銑一次完成。（4）2-20孔根據(jù)手冊(cè)表5-58，先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。2.6 確定切削用量及基本工時(shí)工序 銑底面A（1）加工條件工件材料：HT150，鑄件加工要求：粗精銑底面A。機(jī)床：XK7150數(shù)控銑床。刀具：采用成都成量工具有限公司的面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑

11、160。刀片材料P/K，型號(hào)LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。（2）計(jì)算切削用量毛坯加工余量為3mm左右，根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算表9，Vc選60m/min，f=0.3 mm/r。（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=VcX1000 XDc=60x1000 3.14x160=119r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與119r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為95r/min所以實(shí)際切削速度v=47.728r/min（4）計(jì)算切削工時(shí)t =4.2min工序 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-11工藝孔。（1）加工條件工件材料：HT150，鑄件。加工要求：鉆鉸3-11孔。機(jī)床：Z3040鉆床。刀具：鉆頭選取高速鋼鉆頭

12、，直徑10.5，鉸刀選取高速鋼機(jī)用鉸刀11H9 共 頁(yè)第 4 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 （2）計(jì)算切削用量 先用10.5鉆頭鉆底孔。根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算表1選取f=0.20mm/r,v=20m/min所以n=1000v D=1000x20 3.14x10.5=606r/min按機(jī)床選取n=630r/min實(shí)際切削速度v=20.77 m/min 用11H9鉸刀進(jìn)行鉸孔根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算表6,選取f=0.5 mm/r,v=6m/min所以n=1000v D=1000x6 3.14x11.=173.7r/min按機(jī)床選取n=200r/min實(shí)際切削速度v

13、=6.9 m/min（3）計(jì)算切削工時(shí)鉆削一孔：t= 0.72min鉸削一孔：t= 1.8min總切削時(shí)間：0.72x3+1.8x3=7.5min工序 以底面及11孔，一面兩銷定位，加工36槽。（1）加工條件工件材料：HT150，鑄件。加工要求：銑36槽。機(jī)床：X63臥式銑床。刀具：選用可調(diào)式三面刃銑刀，直徑120,刀片767，加工鑄鐵件。（2）計(jì)算切削用量根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算表9,選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n=VcX1000 XDc=60x1000 3.14x120=159.2r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與212.3 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150 r/mi

14、n所以實(shí)際切削速度v=56.52 m/min 共 頁(yè)第 5 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 （3）計(jì)算切削工時(shí)，t=4min工序 以一面兩銷定位，鉆鏜2-20孔（1）加工條件工件材料：HT150，鑄件。加工要求：鉆銑2-20孔。機(jī)床：X53立式銑床。刀具：采用鉆鏜的形式，先用19高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用20鏜刀精加工。 先用19鉆頭鉆底孔根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算表9，選取f=0.2 mm/r,v=40m/min所以n=1000v D=1000x40 3.14x19.=670 r/min按機(jī)床選取n=600r/min實(shí)際切削速度v=35.796m/min 用20成型

15、鏜刀進(jìn)行鏜孔根據(jù)組合機(jī)床切削用量計(jì)算選取f=0.15mm/r,v=70m/min所以n=1000v D=1000x70 3.14x20.=581r/min按機(jī)床選取n=600 r/min實(shí)際切削速度v=37.68 m/min（3）計(jì)算切削工時(shí)鉆削時(shí)間：t =2.3 min鉸削時(shí)間：t =1.2 min總切削時(shí)間：t=3.5 min工序 檢查 共 頁(yè)第 6 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 3、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第一道工序銑底面A的銑床夾具。本夾具將用于X52立式銑床。刀具采用成都成量

16、工具有限公司的面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑160。刀片材料P/K，型號(hào)LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。3.1問(wèn)題的提出本夾具主要用來(lái)銑工件底面A，粗精銑一次完成。在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問(wèn)題。3.2夾具設(shè)計(jì)（1）定位基準(zhǔn)的選擇前期方案分析過(guò)程中，是將2-20孔圓弧面為粗基準(zhǔn)，因此本工序可以2-20孔圓弧面以及輔助支撐定位進(jìn)行加工，主要的是設(shè)計(jì)出的夾具需要定位迅速可靠。（2）切削力及夾緊力計(jì)算（3）定位誤差分析（A）定位元件尺寸及公差的確定：夾具的主要定位元件為一面及兩銷。圓柱銷產(chǎn)生的X（Y）方向定位誤差=0.043+0.043+0

17、.046=0.132mm，能滿足加工要求。由于是通孔（槽），Y（X）向可不考慮。底面定位基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合誤差和位移誤差。兩孔中心連線對(duì)兩銷中心連線的最大轉(zhuǎn)角誤差為：=2=2cot（0.092+0.092）/2l）=0.063。即=0.031。滿足加工要求。（4）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，夾具的實(shí)用性及勞動(dòng)強(qiáng)度也要考慮在內(nèi)。本零件是精鑄件，余量較小，切削力不是太大，需要的壓緊力也不大，所以沒(méi)有必要使用氣動(dòng)或液壓夾緊，手動(dòng)壓緊就可以滿足需要。夾具上裝有對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的

18、一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。銑床夾具的裝配圖及夾具體零件圖見(jiàn)附圖。 共 頁(yè)第 7 頁(yè)河 南 科 技 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 用 紙 參考文獻(xiàn)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)修訂組機(jī)械工人切削手冊(cè) 北京第一通用機(jī)械廠 編機(jī)床夾具零件及部件 中國(guó)第一拖拉機(jī)工程機(jī)械公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室組合機(jī)床設(shè)計(jì) 大連組合機(jī)床研究所1973年編機(jī)械設(shè)計(jì)師實(shí)用手冊(cè) 天津科學(xué)技術(shù)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 東北大學(xué)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 編中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典 中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì) 編委會(huì)金屬切削手冊(cè) 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì) 編 共 頁(yè)第 8 頁(yè)說(shuō) 明1、要求學(xué)生按上述格式用A4紙打印，正文原則要求宋體或楷體打印,大標(biāo)題用二號(hào),小標(biāo)題用三號(hào)字,正文用小四號(hào).