操纵杆支架夹具设计说明书

辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题目：操作杆支架的机械加工工艺及钻铰2-20孔夹具工艺装备设计 班级： 加工10-1 姓名： 高云飞 学号： 1007070104 指导教师： 张连勇 完成日期：2013年07月03日任 务 书一、设计题目:操作杆支架的机械加工工艺及钻铰2-20孔夹具工艺装备设计二、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。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要本次课程设计主要对操作杆支架的机械加工工艺及钻铰2-20孔夹具工艺装备设计。设计的主要目的是对机械制造学习之后的巩固以及具有设计专用夹具的初步能力。工件以底面及2-11 mm内孔为定位基准，采用一面两孔定位方式，共限制了工件的6个自由度。本夹具夹紧元件，采用螺旋夹紧。夹具材料选用45，盘类结构。操纵杆支架零件加工顺序为先面后孔，精基准选择操纵杆支架底面与三11孔作定位基准，以操纵杆支架上端面和操纵杆支架支撑外圆为粗基准定位加工出精基准。关键词：操纵杆支架 加工工艺 专用夹具 定位基准 AbstractThe curriculum design of the operating rod machining technology and diamond reaming 2 - 20 holejig design of process equipment.Design of the main purpose is to consolidate andHave preliminary ability to design special jig.The workpiece to the bottom and the 2- Diameter 11 mm hole for positioning datum, One feature and tow spans using way， a total limit of 6 degrees of freedom of workpiece.The clamping component, the clamping screw.Clamp material selection 45, disc structure.While the lever bracket parts processing sequence of the surface after the first hole, precision datum selection lever bracket and the bottom surface of the three 11 holes for locating datum to the joystick on the top surface of the support and joystick support external positioning processing precision reference.Key words: control lever brack processing technology Special fixture Positioning base 目录第一章序言第二章 零件工艺性分析2.1 操纵杆支架的作用12.2 操纵杆支架的技术要求12.3操纵杆支架的工艺分析2第三章工艺规程设计3.1 确定生产类型23.2 确定毛坯制造形式23.3 选择定位基准33.4 选择加工方法33.5 制订工艺路线43.6 确定毛坯尺寸公差与加工余量53.7 工序设计 73.8 确定切削用量和基本时间 8第四章 夹具设计4.1 夹具设计任务 94.2 确定夹具的结构方案 104.3 画夹具装配图 104.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求11体会与展望参考文献13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 操纵杆支架工艺性分析2.1 操纵杆支架的作用题目所给定的零件是汽车换挡部分的操纵杆支架，它的主要作用是固定操纵杆，使其在行驶过程中牢固可靠。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 操纵杆支架的技术要求操纵杆支架的全部技术要求列于表2-1中。表2-1 操纵杆支架零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度/um2-2020+0.21 -0.020.023,IT7Ra3.2支架地面54+ -0.51，IT13Ra12.536槽36H12+0.25 00.25，IT12Ra12.53-11孔3-11+0.043 00.045,IT9Ra12.52.3 操纵杆支架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 工艺规程设计3.1 确定生产类型操纵杆支架材料为灰铸铁，牌号HT150，大批生产。3.2 确定毛坯制造形式 零件的轮廓尺寸不大，根据零件的材料灰铸铁，故可采用铸件，金属模机器造型生产率高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好，适用于大批大量生产。3.3 选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（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540.5，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。3.4 选择加工方法1. 平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低。故选择端铣加工方式。2. 孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3-11的孔为工艺孔，所以选用钻床加工的方式。2-11的孔，由于精度要求较为严格，因此选用卧式钻床钻铰加工。3. 槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。3.5 制订工艺路线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。1）工艺路线方案一工序 钻铣2-20孔。工序 粗精铣底面A。工序 钻底面3-11孔。工序 铣36槽。工序 检查（2）工艺路线方案二工序 粗精铣底面A。工序 钻底面3-11孔。工序 铣36槽。工序 钻铣2-20孔。工序 检查（3）工艺路线方案三工序 粗精铣底面A。工序 铣36槽。工序 钻铣2-20孔。工序 钻底面3-11孔。工序 检查上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-20孔，再以其为基准，加工出底面，而后以底面为基准，加工底面3-11孔及36槽。方案二是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-11孔，2-20孔及36槽，这种方案基准统一。方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出36槽及2-20孔，最后以36槽与20做定位基准加工3-11孔。三种方案相比较，可以看出，方案一中，先以毛坯底面为粗基准，加工出2-20孔，再以2-20孔为基准加工底面，而后又以底面为基准，加工另外两组尺寸，由于中间变换了定位基准，不利于基准统一原则。方案二，先加工出底面，后续加工都已底面定位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。而方案三也存在与方案一同样的弊端。因此，我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线：工序 以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。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。工序 以底面及2-11孔，一面两销定位，加工36槽。工序 以一面两销定位，钻铣2-20孔。工序 终检。3.6 确定毛坯尺寸公差与加工余量 “操纵杆支架”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW2，生产类型为大批生产，采用铸件毛坯。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）底面根据表2-36平面精加工余量，确定底面毛坯机械加工余量为2mm。粗精铣一次加工完成到尺寸。（2）3-11该孔为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。（3）36槽根据表2-36，确定毛坯余量2mm。粗精铣一次完成。（4）2-20孔确定加工方案。加工20孔要求精度高，公差等级选择为IT7，在由表1-7，确定其加工方案为钻扩铰。用查表法确定加工余量。毛坯总余量由表2-1和表2-5，对于大批生产，灰铸铁机器造型，尺寸公差等级为10级，加工余量等级为F级。查表2-4查的加工余量数值师弟0.5，故毛坯孔的加工总余量为Z总=2mm。精铰余量 Z铰=0.06mm（表2-28）扩孔余量 Z扩=0.14mm钻孔余量 Z钻=2-0.06-0.14=1.8mm计算各工序尺寸的基本尺寸。铰孔后工序基本尺寸为20mm，其他各工序基本尺寸依次为：扩孔 20-0.06=19.94mm钻孔 19.94-0.14=19.8mm毛坯 19.8-1.8=18mm确定各工序尺寸的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工经济精度确定：钻孔： IT7， 0.023mm（表2-40）扩孔： IT8， 0.033mm铰孔： IT9， 0.052mm毛坯： CT10， 2.4mm（表2-3）工序尺寸偏差按“入体原则”标注：铰孔：20+0.021 0mm 扩孔：19.94+0.033 0mm 钻孔：19.8+0.052 0mm 毛坯：18+ -1.2mm将上述计算和查表结果汇总于表3-1中。表3-1工序尺寸及公差计算表加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注底面IT1325粗铣表1.83-11IT912.5钻铰表1.736槽IT1212.5粗铣表1.82-20IT73.2钻扩铰表1.73.7 工序设计1. 选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。初步选择各工序机床如下：1） 工序 铣底面：X51立式铣床2） 工序 加工底面上3-11工艺孔：机床：Z3040钻床3） 工序 加工36槽：X62卧式万能铣床4） 工序 钻铰2-20孔：X62卧式万能铣床 选择刀具铣底面：直柄立铣刀加工底面上3-11工艺孔：直柄麻花钻加工36槽：直柄立铣刀钻铰2-20孔： 钻孔：莫氏锥柄麻花钻 扩孔：直柄扩孔钻 铰孔：锥柄机用铰刀3.8 切屑用量、时间定额的计算1.切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=7.8mm。2）进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3）切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=20m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=321.53r/min，参照表4-18所列X62卧式万能铣床的主轴转速，取转速n=375r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=375r/min19.8/1000=21.20m/min。（2）扩孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.16mm。2）进给量的确定 由表5-24，选取该工步的每转进给量f=1.0mm/r。3）切削速度的计算 按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=10m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=160r/min，参照表4-18所列X62卧式万能铣床的主轴转速，取转速n=190r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=190r/min19.96/1000=11.8m/min。（3）铰孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.04mm。2）进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 由表5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=4m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=63.66r/min，参照表4-18所列X62卧式万能铣床的主轴转速，取转速n=75r/min。再将此转速代入公式，可求得该工序的实际钻削速度v=nd/1000=75r/min20/1000=4.71m/min。2.时间定额的计算一、基本时间tm的计算（1）钻孔工步 根据表5-41，钻孔的基本时间可由表中公式求得。公式中l=15mmm；l2=0mm；l1由公式求得8.2mm；f=0.3mm/r；n=375r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间计算得tm=12.4s。（2）扩孔工步 根据表5-41，扩孔的基本时间可由表中公式求得。公式中l=15mmm；l2=3mm；l1由公式求得1.3mm；f=1.0mm/r；n=190r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间计算得tm=7.2s。（3）铰孔工步 根据表5-41，铰孔的基本时间可由表中公式求得。公式中l=15mmm；由表5-42查得l2=13mm；l1由公式求得1.07mm；f=0.4mm/r；n=75r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间计算得tm=58.54s。二、辅助时间tf的计算根据第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（0.150.2）tj，这里取tf=0.15tj，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：tf=0.1512.4s=1.86s扩孔工步的辅助时间：tf=0.157.2=1.08s铰孔工步的辅助时间：tf=0.1558.54=8.781s三、其他时间的计算布置工作地时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取为3%,则各工序的时间分别为：钻孔工步的其他时间：tb+tx=6%（12.4+1.86）=0.8556s扩孔工步的其他时间：tb+tx=6%（7.2+1.08）=0.4968s铰孔工步的其他时间：tb+tx=6%（58.54+8.781）=4.04s四、单件时间tdj的计算钻孔工步tdj钻=12.4+1.86+0.8556=15.1156s扩孔工步tdj扩=7.2+1.08+0.4968=8.7768s铰孔工步tdj铰=58.54+8.781+4.04=71.361s将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。第四章 夹具设计4.1 夹具设计任务本次专用机床夹具设计任务是设计用于操纵杆支架上的两个20孔的钻孔，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工序卡片为依据，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） 2个20mm孔尺寸公差等级为IT7。（2） 2个20mm孔表面粗糙度要求为Ra3.2。（3） 2个20mm孔都为通孔。（4） 2个20mm孔轴线共线，距工件底面540.5mm，距工件后平面21mm。（5） 零件毛坯材料为HT150（6） 产品生产纲领：大批量生产规模。4.2确定夹具的结构方案1.确定定位元件由零件图样和该图样的机械加工工艺规程，本夹具选用一面两销定位方案，以底面为第一定位基准，限制两个自由度。以2-11孔为第二定位基准，限制四个自由度，实现工件的完全定位。定位孔与定位销的配合尺寸取为11H7/f6。第一定位基准：工件底面第二定位基准：3-11孔中的两孔2.确定导向装置本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等三个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。（快换钻套查表9-10，钻套用衬套查表9-11，钻套螺钉查表9-12）。查表9-13，确定钻套高度H=37mm，排屑空间h=13mm。3.确定夹紧机构根据工件的形状特点和定位方案，本夹具采用了螺旋夹紧机构夹紧工件。4.3 画夹具装配图4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求1. 夹具外形的最大轮廓尺寸：长260mm，宽252mm、高133mm。2. 确定定位元件之间的尺寸，定位销与工件中心线的尺寸标注，偏差取对称偏差，即标注尺寸为48+ -0.03mm。3. 根据工序简图上规定的被加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位底面之间的尺寸标注为84+ -0.03mm。4.钻套中心线对定位销中心线的垂直度公差取0.03mm。5.钻套中心线对底面的平行度公差取0.03mm。6.标注关键件的配合尺寸，20h6、11H7/f6、12H7/n6、42H7/n6、30H7/h6、20H7/h6。7.技术要求 （1）零件在装配前必须清理干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等。 （2）装配前对应零、部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。 （3）装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀。体会与展望通过这次毕业设计，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1 杨叔子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，2004.2 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，2004.3 李洪，机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990.4 方昆凡，公差与配合手册M，北京：机械工业出版社，1999.5 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，2000.6 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1979.7 吴宗泽，机械设计实用手册M，北京：化学工业出版社，2000.8 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987.9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984.10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002.11 黄如林，切削加工简明实用手册M，北京：化学工业出版社，2004.12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995.13 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.