操縱桿支架加工工藝規(guī)程設(shè)計與鉆孔夾具設(shè)計說明

1、 . PAGE18 / NUMPAGES18機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：零件的機械加工工藝規(guī)程與工藝裝備設(shè)計設(shè) 計 者： 指導(dǎo)教師： 年月日操縱桿支架加工工藝規(guī)程設(shè)計與鉆孔夾具設(shè)計摘要此次設(shè)計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計，其零件為鑄件，外形較小，除2-20孔公差要求較嚴(yán)格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利用工藝基準(zhǔn)來加工后續(xù)工序。關(guān)鍵詞 操縱桿支架 加工工藝 專用夾具 設(shè)計目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359954086第一章序言 PAGERE

2、F _Toc359954086 h 4HYPERLINK l _Toc359954087第二章零件的分析 PAGEREF _Toc359954087 h 5HYPERLINK l _Toc3599540882.1 零件的作用 PAGEREF _Toc359954088 h 5HYPERLINK l _Toc3599540892.2 零件的工藝分析 PAGEREF _Toc359954089 h 5HYPERLINK l _Toc359954090第三章工藝規(guī)程設(shè)計 PAGEREF _Toc359954090 h 6HYPERLINK l _Toc3599540913.1 確定毛坯制造形式 PA

3、GEREF _Toc359954091 h 6HYPERLINK l _Toc3599540923.2 選擇定位基準(zhǔn) PAGEREF _Toc359954092 h 6HYPERLINK l _Toc3599540933.3 選擇加工方法 PAGEREF _Toc359954093 h 6HYPERLINK l _Toc3599540943.5 制訂工藝路線 PAGEREF _Toc359954094 h 7HYPERLINK l _Toc3599540953.6 確定加工余量與毛坯尺寸 PAGEREF _Toc359954095 h 8HYPERLINK l _Toc3599540963.7

4、 工序設(shè)計 PAGEREF _Toc359954096 h 8HYPERLINK l _Toc3599540973.8 確定切削用量和基本時間 PAGEREF _Toc359954097 h 9HYPERLINK l _Toc359954098第四章夾具設(shè)計 PAGEREF _Toc359954098 h 12HYPERLINK l _Toc3599540994.1 接受設(shè)計任務(wù)、明確加工要求 PAGEREF _Toc359954099 h 12HYPERLINK l _Toc3599541004.2 確定定位方案、選擇定位原件 PAGEREF _Toc359954100 h 12HYPERL

5、INK l _Toc3599541014.3 確定加緊方案、設(shè)計夾緊機構(gòu) PAGEREF _Toc359954101 h 13HYPERLINK l _Toc3599541024.4 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件 PAGEREF _Toc359954102 h 13HYPERLINK l _Toc3599541034.5 夾具體設(shè)計 PAGEREF _Toc359954103 h 14HYPERLINK l _Toc3599541044.6 夾具精度分析 PAGEREF _Toc359954104 h 14HYPERLINK l _Toc3599541054.7 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要

6、求 PAGEREF _Toc359954105 h 14HYPERLINK l _Toc359954106結(jié)論 PAGEREF _Toc359954106 h 16序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們?nèi)跁髮W(xué)所學(xué)的機械制造工藝學(xué)、機械制造裝備設(shè)計等知識后，將理論與實踐相結(jié)合對專業(yè)知識的綜合運用訓(xùn)練，并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。通過機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面鍛煉：1、能熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以與合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會

7、工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過親手設(shè)計夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學(xué)會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，增強我們解決工程實際問題的獨立工作能力。第二章 零件的分析2.1 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，并且在換擋時依靠利用36槽軌跡不會引起偏差。2.2 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

8、較嚴(yán)格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利用工藝基準(zhǔn)來加工后續(xù)工序。第三章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 確定毛坯制造形式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。3.2 選擇定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理的選擇定位基準(zhǔn)，可以確保加工質(zhì)量，縮短工藝過程，簡化工藝裝備結(jié)構(gòu)與種類、提高生產(chǎn)率。（1）粗基準(zhǔn)的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對于有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置

9、精度較高的不加工表面做粗基準(zhǔn)。因為銑底面時要保證540.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。（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，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面與3-11孔。3.3 選擇加工方法3.3.1平面的加工平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求較低。故選擇端銑加工方式。3.3.2孔的加工孔的加工方式有鉆、擴(kuò)、鏜、拉、磨等。對于本支架，3-11的孔為工藝孔，所以選用鉆床加工的方式。2-11的孔，由于精度要求較為嚴(yán)格，

10、因此選用立式銑床鉆銑加工。3.3.3槽的加工槽的加工方式有銑、磨、電火花等。對于本支架，考慮到經(jīng)濟(jì)性的要求，選用銑床加工。3.4 制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度與位置精度等技術(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，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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 鉆銑2-20孔。工序 銑36

11、槽。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 檢查上述三個工藝方案的特點在于：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孔與36槽。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，2-20孔與36槽，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槽與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

12、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R20外毛坯面做為粗基準(zhǔn)，粗精銑底面A。選用X53立式銑床與專用夾具加工。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個孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床與專用鉆模。工序 以一面兩銷定位，鉆銑2-20孔。選用X53立式銑床與專用夾具加工。工序 以底面與2-11孔，一面兩銷定位，加工36槽。選用X63臥式銑床與專用夾具加工。工序 終

13、檢。3.5 確定加工余量與毛坯尺寸“操縱桿支架”零件材料為灰鑄鐵，硬度HB163-229HBW2，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用精鑄件毛坯。根據(jù)上述資料與加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸與毛坯尺寸如下：（1）底面（A面）根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊表5-59，鑄件最大尺寸120，確定底面毛坯機械加工余量為3mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。（2）3-11為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。（3）36槽根據(jù)手冊表5-5，確定毛坯余量3mm。粗精銑一次完成。（4）2-20孔根據(jù)手冊表5-58，先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。3.6 工序設(shè)計3.6.1 選擇加工設(shè)

14、備選擇加工設(shè)備即選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，選擇了加工方法，因此機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場的設(shè)備情況。若零件加工余量較大，加工材料又較硬，有必要校驗機床功率。初步選擇各工序機床如下：工序 銑底面A：XK7150數(shù)控銑床工序 加工底面上3-11工藝孔：機床：Z3040鉆床工序 加工36槽：X63臥式銑床工序 鉆鏜2-20孔：X53立式銑床3.6.2 選擇夾具對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床家具。在保證加工質(zhì)量、操作方便、滿足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機床家具，需專門設(shè)計、制造。3、刀具選擇在操縱桿

15、的加工中，采用了銑、鉆、鏜、等多種加工方式，與之相對應(yīng)，初選刀具的情況如下：工序 銑底面A：采用成量工具的面銑刀刀柄與立裝式立銑刀，刀具直徑160。刀片材料P/K，型號LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。工序 加工底面上3-11工藝孔：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀11H9工序 鉆鏜2-20孔：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。工序 加工36槽：選用可調(diào)式三面刃銑刀，直徑120,刀片767，加工鑄鐵件。3.7 確定切削用量和基本時間工序 銑底面A（1）加工條件工件材料：HT200，鑄件加工要求：粗精銑底面A。機床：XK7150數(shù)控銑床。刀

16、具：采用成量工具的面銑刀刀柄與立裝式立銑刀，刀具直徑160。刀片材料P/K，型號LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。（2）計算切削用量毛坯加工余量為3mm左右，根據(jù)組合機床切削用量計算表911，選,。（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速按機床說明書，與相近的機床轉(zhuǎn)速為所以實際切削速度（4）計算切削工時工序 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：HT200，鑄件。加工要求：鉆鉸3-11孔。機床：Z3040鉆床。刀具：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀11H9（2）計算切削用量 先用10.5鉆頭鉆底孔。根據(jù)組合機床切削用量計算表111選取,所以按

17、機床選取實際切削速度 用11H9鉸刀進(jìn)行鉸孔根據(jù)組合機床切削用量計算表6,選取,所以按機床選取實際切削速度（3）計算切削工時鉆削一孔:鉸削一孔:總切削時間:工序 以一面兩銷定位，鉆鏜2-20孔（1）加工條件工件材料：HT250，鑄件。加工要求：鉆銑2-20孔。機床：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18鉆頭鉆底孔根據(jù)組合機床切削用量計算表911，選取,所以按機床選取實際切削速度 用20成型鏜刀進(jìn)行鏜孔根據(jù)組合機床切削用量計算選取,所以按機床選取實際切削速度（2）計算切削工時鉆削時間：鉸削時間：總切削時間：工序 以底面與11孔，一面兩銷定

18、位，加工36槽。（1）加工條件工件材料：HT200，鑄件。加工要求：銑36槽。機床：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）計算切削用量根據(jù)組合機床切削用量計算表911,選取,確定機床轉(zhuǎn)速按機床說明書，與212.3 r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為150 r/min所以實際切削速度v=56.52 m/min（3）計算切削工時，t=4min工序 檢查,填寫加工工藝過程卡和機械加工工序卡（見附表）第四章 夾具設(shè)計4.1 接受設(shè)計任務(wù)、明確加工要求本次專用機床夾具設(shè)計任務(wù)是設(shè)計用于操縱桿支架上的兩個20孔的鉆孔，是專用的鉆床夾具，具體設(shè)計應(yīng)以前文的工藝規(guī)程和后

19、文的工序卡片為依據(jù)，有關(guān)零件的功用、工作條件方面可參照零件圖樣和工藝規(guī)程指定部分。由零件和課程設(shè)計任務(wù)書中能得到的本工序加工要求如下：2個20mm孔尺寸公差等級為IT12。2個20mm孔表面粗糙度要求為Ra3.2。2個20mm孔都為通孔。2個20mm孔軸線共線，距工件底面，距工件后平面19mm。零件毛坯材料為HT250了解了上述信息之后，針對設(shè)計任務(wù)，可同時搜集另一些設(shè)計資料，如相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以與有關(guān)的計算公式、同類產(chǎn)品或近似產(chǎn)品的夾具圖樣，有關(guān)機床設(shè)備的相關(guān)尺寸，實現(xiàn)現(xiàn)場中機床設(shè)備的位置、空間尺寸等。4.2 確定定位方案、選擇定位原件在鉆模的設(shè)計中，工件得定位方案和定位基準(zhǔn)的選擇一般應(yīng)與該工件的

20、機械加工工藝規(guī)程一致。若工藝規(guī)程中的定位方案與定位基準(zhǔn)的選擇確有問題時，可重新進(jìn)行考慮和確定。有零件圖樣和該圖樣的機械加工工藝規(guī)程可知，工件上兩個20mm孔于工件的底面和后垂直面有距離要求，表明這兩個20mm孔的工序基準(zhǔn)是工件底面和后垂直面，在定位基準(zhǔn)面和定位方案選擇上要盡可能以底面和后垂直面為定位基準(zhǔn)以避免基準(zhǔn)不重合帶來的加工誤差。由零件的實際加工情況可知，由于考慮到夾緊方面的因素，工件后垂直面很難用于夾緊。若單獨以底面為定位基準(zhǔn)只能限制三個自由度，故必須另選擇定位基準(zhǔn)以滿足定位要求。經(jīng)綜合分析比較，最終決定選擇用3-11孔中的兩孔作為第二基準(zhǔn)，由此可以得到以底面為第一基準(zhǔn)限制三個自由度，以

21、3-11孔中的兩孔作為第二基準(zhǔn)限制三個自由度。工件的定位是通過定位基準(zhǔn)面與定位元件接觸來實現(xiàn)的，故定位元件的選擇應(yīng)與定位方案和工件定位表面相適應(yīng)。第一定位基準(zhǔn)：工件底面第二定位基準(zhǔn)：3-11孔中的兩孔4.3 確定加緊方案、設(shè)計夾緊機構(gòu)根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，可采用以下兩種加緊方案：一種為手動螺旋夾緊機構(gòu)，另一種為手動偏心輪夾緊機構(gòu)。由于零件批量大，為了節(jié)約時間和制造成本，現(xiàn)采用偏心輪夾緊的方案較為合適，螺旋夾緊雖有一定優(yōu)點，但缺點是在拆裝過程中用時較多。經(jīng)過以上分析，最終確定未增力比大，自鎖性好的偏心夾緊機構(gòu)。為了使夾緊可根據(jù)零件毛坯實際情況做出調(diào)節(jié)，現(xiàn)在夾具上蓋與工件接觸的面上挖斜槽，

22、并配置相應(yīng)的斜塊，由斜塊的深入程度，可調(diào)節(jié)夾緊力。在本夾具定位與夾緊方案確定后，現(xiàn)分析夾緊力。擴(kuò)孔時切削力有兩個，一個是主切削力，它形成扭矩；另一個是軸向進(jìn)給力，它施加給工件側(cè)移力。對于扭矩來說，由于上蓋中斜契塊的壓緊，本身可以承受很強的橫向載荷，故沒有必要校核扭矩。對于軸向進(jìn)給里，由底座上兩個與3-11孔中的兩孔配合的小銷，小銷本身就與夾具底座剛性連接與一起，類比其他結(jié)構(gòu)可知軸向進(jìn)給力無法使其發(fā)生松動和變形。4.4 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件本次加工不僅需要鉆孔，還需要對孔進(jìn)行鏜孔進(jìn)行切削余量為1mm的擴(kuò)孔，故鉆孔精度要求不高，因次采用鏜套導(dǎo)向，這樣可以起到減少精加工過程中的震動的作用，由于可換

23、鏜套磨損后，可以迅速更換，適用于大批量生產(chǎn)，故選用可換鏜套?？蓳Q鏜套的具體結(jié)構(gòu)可參考機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊M，科學(xué)技術(shù)，2000。）鏜套中導(dǎo)向孔的孔徑以與其偏差應(yīng)根據(jù)所選取的刀具尺寸來確定。由前文可知本工序采用的是d=18mm的高速鋼錐柄麻花鉆，由課程設(shè)計指導(dǎo)書（13 王 棟，大磊，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書M，機械工業(yè)，2010。）中表5-67可知18高速鋼麻花鉆的直徑上偏差為0，下偏差為-0.033，此外在本書表5-39可知20機夾單刃鏜刀刃長上偏差為0，下偏差為-0. 25。故導(dǎo)向孔基本尺寸為20，由機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊M，科學(xué)

24、技術(shù)，2000。）導(dǎo)向孔偏差應(yīng)取F7，筒套中和襯套配合部分應(yīng)取公差k6。鉆套和工件之間應(yīng)該有排屑間隙。由課程設(shè)計指導(dǎo)書（13 王 棟，大磊，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書M，機械工業(yè)，2010。）中表5-68，鏜套與工件的間隙距離為，考慮到導(dǎo)向為精鏜，單邊加工余量僅為1mm，因此h值可適當(dāng)減小。4.5 夾具體設(shè)計本夾具主要用來鉆工件上2-20的孔成，孔加工通，先用19的鉆頭粗鉆后再用20H9的鏜刀加工到尺寸。在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證工藝要求孔的尺寸精度、位置精度以與表面粗糙準(zhǔn)。前期方案分析過程中，是將36的毛坯槽定位工件的左右與上下，R12的圓弧定位工件

25、的前后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設(shè)計出來的鉆模板要保證2-20的位置與孔徑，還要照顧到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出來。如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，夾具的實用性與勞動強度也要考慮在。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，所以沒有必要使用氣動或液壓夾緊，手動壓緊就可以滿足需要。夾具上裝有鉆模板，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的四個腰形槽可使整個夾具在機床工作臺上安全加緊，以利于鉆削加工。4.6 夾具精度分析根據(jù)各工序要求，對本工序的定位誤差、導(dǎo)向誤差進(jìn)行分析。（1） 2個20孔徑尺

26、寸精度，本工序的尺寸精度有擴(kuò)孔時的鏜刀決定其尺寸，此外有鏜套進(jìn)行導(dǎo)正，因此不存在定位誤差。（2） 2個20孔深尺寸精度，本工序尺寸因孔為通孔，不存在誤差。4.7 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求4.7.1 裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差（1）夾具外形的最大輪廓尺寸：長215mm，寬180mm。（2）夾具與機床連接部分的尺寸：兩耳座中心縱向距離為130mm，橫向距離為160mm.（3）配合尺寸和公差：鏜模板于襯套配合尺寸30H7/m6襯套和鉆套配合尺寸25F7/k620軸與底座20孔的配合公差20F8/h720軸與連桿20孔的配合公差20F8/h7偏心圓柱外伸出桿與連桿的12孔的配合公差F8/h712軸與底座12孔的配