机械制造技术课程设计-操纵杆支架加工艺及钻2-Φ20孔夹具设计（全套图纸） .doc

辽宁工程技术大学课程设计18辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目： 操纵杆支架机械加工工艺规程及 2-20孔夹具设计班级：机自13-4班姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2016.06.19 任 务 书一、设计题目:操纵杆支架机械加工工艺规程及2-20孔夹具设计二、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、成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范40说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘要本次课程设计的研究目的是：通过这次课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到分析问题和解决问题能力的初步培养，另外也为以后做好毕业设计，走上工作岗位进行一次综合训练。研究方法有：阅读机械制造技术基础课程设计指导书了解各项设计步骤的具体内容；参考设计实例，熟悉设计的流程和相关工艺计算方法的应用；查阅设计手册，掌握工具和参数的选用方法。结果：完成了给定零件的机械加工工艺规程设计和指定工序的专用机床夹具设计。结论：一个零件的生产，在设计的过程要考虑到许多因素，我们要成为一个优秀的设计者，就必须熟悉设计过程的方方面面，并且理论结合实践，积累丰富的实践经验，这样才能在设计的过程中游刃有余。全套图纸，加153893706abstractthe research purpose of this course design is: through this course design, combining learning theory and production practice, cultivate with the ability to analyze and solve problems, and also for after graduation design, conduct a comprehensive training to be going to work.research methods are: reading mechanical manufacturing technology foundation course design guide to understand the specific content of the various design steps; reference design example, familiar with the process calculation method in design process and application; consult the design manual, master the tools and the selection of parameter method.results: the completed a given parts machining process planning design and specifies the special machine tool fixture design process.conclusion: a part of the production, in the design process should consider many factors, we want to be a good designer, you must be familiar with all aspects of the design process, and the theory combined with practice, accumulated the rich practical experience, such ability in the process of design.目 录1机械加工工艺规程的制订 11.1零件的分析 1 1.1.1零件的作用 11.1.2零件的技术要求 11.1.3零件的工艺性 21.1.4零件的生产类型 21.2确定毛坯 21.2.1确定毛坯的种类 21.2.2确定铸件加工余量及形状 31.2.3绘制铸件毛坯图 31.3工艺规程设计 4 1.3.1选择定位基准 4 1.3.2选择加工方法 41.3.3制定工艺路线 41.3.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定51.3.5设备及工装的选用 61.3.6确定切削用量及时间定额 62机床夹具设计 112.1定位基准的选择 112.2定位元件的设计 122.3确定导向装置 122.4确定夹紧机构 142.5定位误差分析 142.6钻削力与夹紧力的计算 152.7夹具体设计及操作的简要说明 16方案综合评价与结论 17体会与展望 17参考文献 181机械加工工艺规程的制定1.1零件的分析111零件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。112零件的技术要求操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：（1）支架底面（2）2-20孔（3）36槽（4）3-11孔操纵杆支架零件技术要求表加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度ra/m形位公差mm支架底面252-20孔20-0.02+0.21it12it133.236槽360+0.25it1212.53-11孔110+0.043it912.5该零件外形较小、形状特殊、结构简单，属典型的支座类零件。为实现换挡的功能，其2-20孔，公差要求较严格，但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。113零件的工艺性分析零件图可知，支架的底面、槽壁均要求切削加工。底座铸造时中心较低，可减少切削加工面积，且底座无位置精度要求。2-20孔外壁有角度，钻削时需防止钻偏。 3-11孔仅作为螺栓的通过孔，精度要求不高。故整个零件可用普通加工设备加工，最后精铰2-20孔。114零件的生产类型根据课程设计指导书上课程设计的要求，生产纲领为中批或大批生产，这里取中批生产。另外，根据零件的重量查表可知该零件为轻型零件。1.2确定毛坯121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38页表2.2-3,选用铸件尺寸公差等级为ct-12。122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2.2-5，选用加工余量为ma-h级，查机械制造技术基础课程设计指导书第24页表 2-4，得要求的铸件机械加工余量为3mm，因无特别规定，所以要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件。选零件的最大截面即底面为分型面。所以各个加工面的铸件机械加工余量如下表所示：加工表面加工余量等级加工余量说明支架底面h3mm-2-20孔h-实心铸造36槽h32mm双侧加工3-11孔h-实心铸造123绘制铸件毛坯图1.3工艺规程设计131选择定位基准（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，则应以与加工表面相对位置精度要求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2-20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。132选择加工方法根据操纵杆支架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造技术基础课程设计指导书第10页和第11页，确定加工件各表面的加工方法如下表：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度ra/m加工方案备注支架底面25粗铣-精铣表1-82-20孔it12it133.2钻-扩-铰表1-736槽it1212.5粗铣表1-83-11孔it912.5钻-铰表1-7133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。现初步给出两种工艺路线方案如下：方案一：1.检查毛坯是否有裂纹2.粗铣-精铣底面3.钻-铰3-11孔4.粗铣36槽5.钻-扩-铰2-20孔6.检验是否合格方案二：1.检查毛坯是否有裂纹2.粗铣-精铣底面3.粗铣36槽4.钻-铰3-11孔5.钻-扩-铰2-20孔6.检验是否合格方案二是把钻3-11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).所以最终选择方案一为加工工艺路线。134机械加工余量、工序尺寸及公差的确定加工表面加工内容工序余量公差工序尺寸支架底面ct12=5.6r=54+3+5.6/2=59.8粗铣4.80.4655-0.23+0.23精铣1.0+0.3540+0.33-11孔钻10.510.50.1810.50+0.18铰0.50.043110+0.04336槽ct12=5r=36+2x3+5/2=44.5粗铣8.50.25390+0.252-20孔钻18180.18180+0.18扩1.80.1319.80+013铰0.20.052200+0.052135设备及工装的选用工序号工序内容机床设备刀具量具1检2粗铣-精铣底面x51立式铣床面铣刀游标卡尺3钻-铰3-11孔z3040摇臂钻床10.5钻头11铰刀卡尺，塞规4粗铣36槽x63卧式铣床可调式三面刃铣刀游标卡尺5钻-扩-铰2-20孔z525立式钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，塞规6检136确定切削用量及时间定额工序2 粗铣-精铣底面加工条件：工件材料：ht200,铸造;机床：x51立式铣床；刀具：镶齿套式面铣刀。（1）粗铣工步1)背吃刀量的确定 因为粗铣的工序余量为4.8mm，所以ap=4.8mm.2)进给量的确定 由表5-7，按机床功率为5kw，工件夹具系统的刚度为中等条件选取，该工步的每齿进给量fz取为0.2mm/z.3)铣削速度的计算 由表5-9，按镶齿铣刀，d/z=125/14的条件选取，铣削速度v可取为38.7m/min.由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工步铣刀转速，n=100038.7m/min /125mm=98.55r/min，参照表4-15所列x51型立式铣床的主轴转速，取转速n=100r/min.再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度v=nd/1000=39.3m/min.4）时间定额1. 基本时间tm的计算根据表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削，主偏角kr=90）的基本时间计算公式tj=(l+l1+l2)/fmz可求出该工步的基本时间。结合零件图可知，式中 l=92mm;l2=13mm,取l2=2mm; l1=0.5d-d2-ae2+13= 0.5125-1252-1202+2=47mm; fmz=fn=fzzn=0.2mm/z14z/r100r/min=280mm/min 将上述结果代入公式tj=(l+l1+l2)/fmz，则该工步的基本时间tj=(92+47+2)/2800.5min=30s.2. 辅助时间tf的计算：根据第五章第五节所述，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所以该工步辅助时间为tf=0.1530s=4.5s3. 其他时间的计算：除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息与生理需要时间和准备与终结时间。这里忽略准备与终结时间，因为其值甚小。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3%，则各工序的其他时间（tb+tx）可按关系式（3%+3%）（tj+tf）计算，所以本工步的其他时间为：tb+tx=6%（30s+4.5s）=2.07s4.单件时间tdj的计算: tdj=30s+4.5s+2.07s=36.57s（2）精铣工步1)背吃刀量的确定：因为工序余量为1mm,所以ap=1mm2)进给量的确定: 因为表面粗糙度ra=25m，所以选fz=0.12mm/z3)铣削速度的计算: 查表选取铣削速度v=50.4m/min，由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工步铣刀转速，n=100050.4m/min /125mm=128.34r/min，参照表4-15所列x51型立式铣床的主轴转速，取转速n=125r/min.再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度v=nd/1000=49m/min4）时间定额基本时间tm：同理，根据表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削，主偏角kr=90）的基本时间计算公式tj=(l+l1+l2)/fmz可求出该工步的基本时间。式中 l=92mm; l2=2mm; l1=47mm; fmz=fn=fzzn=0.12mm/z14z/r125r/min=210mm/min 将上述结果代入公式tj=(l+l1+l2)/fmz，则该工步的基本时间tj=(92+47+2)/2100.67min=40.2s.辅助时间: tf=0.15tj=0.1540.2s=6.03s其他时间的计算: tb+tx=6%（40.2s+6.03s）=2.77s单件时间tdj=40.2s+6.03s+2.77s=49s所以工序2的单件时间tdj=tdj粗铣+tdj精铣=36.57s+49s=85.57s=1.43min工序 3 钻-铰3-11孔加工条件：工件材料：ht200,铸造;机床：z3040摇臂钻床刀具：钻头选取高速钢钻头，直径10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀11本道工序分为六个工步，先分别钻三个孔，再分别铰三个孔。（1） 钻孔工步1)背吃刀量的确定：取ap=10.5mm2)进给量的确定:由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.20mm/r.3)铣削速度的计算: 由表5-22，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v可取为20m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工步钻头转速n=606.3r/min,参照表4-6所列z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=630r/min.再将此转速代入公式（5-1），可求出该工步的实际钻削速度v=nd/1000=630r/min10.5mm/1000=20.78m/min.4）时间定额: tdj=0.72min=43.2s（2） 铰孔工步1)背吃刀量的确定：ap=0.5mm2)进给量的确定: 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.50mm/r.3)铣削速度的计算: 由表5-31，切削速度v可取为6m/min. 由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工步铰刀转速n=173.6r/min,参照表4-6所列z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=200r/min. 再将此转速代入公式（5-1），可求出该工步的实际切削速度v=nd/1000=200r/min11mm/1000=6.9m/min.4）时间定额:tdj=1.8min=108s所以工序3的单件时间tdj=tdj钻+tdj铰3=108+43.23=7.56min工序4 粗铣36槽加工条件：工件材料：ht200,铸造;机床：x63卧式铣床。刀具：选用可调式三面刃铣刀1)背吃刀量的确定 ：ap=4.25mm 2)进给量的确定: f=0.2 mm/r3)铣削速度的计算：选取v=60m/min, 由公式（5-1）n=1000v/d可求得转速n=159.2r/min查表，选取相近的机床主轴转速为n=150r/min, 再将此转速代入公式（5-1），可求出实际切削速度v=nd/1000=150r/min120mm/1000=56.55m/min.4）时间定额:tdj=4min工序5 钻-扩-铰2-20孔加工条件：工件材料：ht200,铸造;机床：z525立式钻床刀具：麻花钻，扩孔钻，铰刀（1） 钻孔工步1)背吃刀量的确定 ：ap=18mm2)进给量的确定: f=0.30mm/r3)铣削速度的计算：v=20m/min, 由公式（5-1）n=1000v/d可求得转速n=353.68r/min查表，选取相近的机床主轴转速为n=392r/min, 再将此转速代入公式（5-1），可求出实际切削速度v=nd/1000=392r/min18mm/1000=22.17m/min.4） 时间定额:tdj=2.3min（2） 扩孔工步1)背吃刀量的确定 ：ap=1.8mm2)进给量的确定: f=0.81mm/r3)铣削速度的计算：v=87.5m/min, 由公式（5-1）n=1000v/d可求得转速n=1406.7r/min查表，选取相近的机床主轴转速为n=1360r/min, 再将此转速代入公式（5-1），可求出实际切削速度v=nd/1000=1360r/min19.8mm/1000=84.6m/min.4） 时间定额:tdj=0.2min（3） 铰孔工步1)背吃刀量的确定 ：ap=0.2mm2)进给量的确定: f=0.81mm/r3)铣削速度的计算：v=50m/min, 由公式（5-1）n=1000v/d可求得转速n=795.8r/min查表，选取相近的机床主轴转速为n=680r/min, 再将此转速代入公式（5-1），可求出实际切削速度v=nd/1000=680r/min20mm/1000=42.73m/min.4）时间定额:tdj=0.28min所以该工序:tdj=2.3min+0.2min+0.28min=2.78min2机床夹具设计2.1定位基准的选择在加工20孔工序时，3-11孔及底面都已经加工完成。因此选用11孔及底面作为定位基准。采用一面（底面）两销（一个圆柱销和一个菱形销）实现完全定位。2.2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2-1-2固定定位销的结构及主要尺寸如下图所示。图 固定定位销主要结构尺寸参数如下表所示： 11182436112r6+0.034+0.02392.3确定导向装置选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。查表得钻套孔径结构如图所示。图： 快换钻套钻套结构参数如下表所示：dhd基本尺寸极限偏差m6202530+0.021+0.0084642125.5181829.555查表可得衬套选用固定衬套，其结构如图所示：图 固定衬套其结构参数如下表所示：dhd基本尺寸极限偏差f7基本尺寸极限偏差n630+0.041+0.0202542+0.033+0.0172.4确定夹紧机构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。查阅参考资料，知其结构如下图所示。图 移动压板主要结构尺寸参数如表所示：公称直径（螺纹直径）1212036145543182.5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，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的固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。1.定位元件尺寸及公差的确定。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。对于540.5尺寸，其定位基准为底面，所以定位基准与工序基准重合，基准重合度误差为零，同时基准位移误差也为零，所以其定位误差为零。两定位销共同保证加工孔偏斜的角度误差。2.计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。钻套外径与衬套孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.033-0.005=0.028。3.计算定位销轴与工作台的平行度误差。定位销轴与夹具体孔的最大间隙为：所以最大平行度误差为：02.6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孔加工，因此切削力以钻削力为准。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 其中：，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 易知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简