《機械制造技術基礎》 課程設計說明書 設計題目： 操縱桿機械制造工藝及鉆孔夾具設計 學生姓名： 學 號： 系 別： 專業(yè)班級： 指導教師： 起止時間： 《機械制造技術基礎》課程設計任務書 學生姓名 專業(yè)班級 指導教師姓名及職稱 蹇永良 設計題目 操縱桿機械制造工藝及鉆孔夾具設計 設計內容 1、 產(chǎn)品零件圖1張 2、 產(chǎn)品毛坯圖1張 3、 機械加工工藝過程卡片1份 4、 機械加工工序卡片1張 5、 夾具設計裝配圖（1號圖）1份 6、 夾具零件圖：夾具體零件圖1張 7、 課程設計說明書1份 注：零件年產(chǎn)量5000臺/年 進度安排 1、 零件工藝審查，選擇毛坯并繪制毛坯圖（1天）。 2、 機械加工工藝規(guī)程設計： 1） 選擇加工方法和方案，擬定工藝路線（1天）。 2） 進行工序設計計算（2天） 3） 填寫工藝過程卡和鉆加工工序卡（2天） 3、 夾具設計： 1） 設計鉆孔工序的鉆床夾具機構方案，繪制夾具設計裝配圖草圖（2天）。 2） 繪制夾具裝配圖，1#圖幅1張（2天）。 3） 繪制夾具體零件圖1張（2天）。 4、 編寫課程設計說明書10頁（2天） 5、 課程設計答辯（1天） 主要參考文獻 1、 黃健求《機械制造技術基礎第二版》機械工業(yè)出版社 2、 崇凱《機械制造技術基礎課程設計指南》化學工業(yè)出版社 本任務書與課程設計說明書一并裝訂（封面后一頁）存檔。 摘　要 機械制造技術基礎課程設計是我們融會大學所學的《機械制造技術基礎第二版》、《機械制造技術基礎課程設計指南》等知識后，將理論與實踐相結合對專業(yè)知識的綜合運用訓練，并且為我們以后做好畢業(yè)設計進行一次綜合訓練和準備。 這次設計的是操縱桿支架，包括工件零件圖、夾具體零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用。然后，根據(jù)零件的性質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定支架的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。 本次的課程設計，決定設計第二道工序——鉆底面孔系，夾具通過一個固定V形塊、一個擺動壓塊、四個支承板共同限制5個自由度，靠螺栓螺桿夾緊。鉆模板與A面之間保持一定間距，設計出來的鉆模板要保證3-Φ11的孔間距及孔徑。 由于本人設計水平所限錯誤和欠妥之處懇請老師批評指正。 設計計算說明書提綱 目錄 1.零 件 分 析 1.1 零件的作用 1.2 零件的工藝分析 1.3 確定生產(chǎn)類型 2.工 藝 規(guī) 程 設 計 2.1 毛坯的選擇與設計 2.2 定位基準的選擇 2.3 制訂工藝路線 2.4 選擇機床，夾具，刀具和量具 2.5 工序尺寸，加工余量的確定 2.6 確定切削用量及基本時間 3、夾具的設計 3.1 確定夾具的類型 3.2 定位方案確定 3.3 夾緊機構設計 3.4 對刀，導向裝置的設計 3.5 夾具總體設計及操作說明 4、總結： 參考文獻 一、 零件分析 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-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用Φ20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、 零件工藝分析 操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下： （1）2-Φ20孔， （2）支架底面 （3）36槽 （4）3-Φ11孔 此零件外形較小，圖中除2-Φ20孔，公差要求較嚴格外，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，并制定出工藝公差，利用工藝基準來加工后續(xù)工序。 3、 確定生產(chǎn)類型 二、 工藝規(guī)程設計 1、 毛坯的選擇與設計 1） 毛坯種類 操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號HT150，硬度HB163-229，零件年產(chǎn)量為5000件，已達大批生產(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該的。 2） 確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （參考《指南》P10-11，P120-123。步驟：求零件最大輪廓尺寸→查表5-5選擇毛坯鑄件的機械加工余量等級→查表5-4求出鑄件機械加工余量RMA→查表5-1選取鑄件公差等級CT→查表5-3求鑄件尺寸公差→計算毛坯基本尺寸P120→制作毛坯尺寸公差與加工余量表P11） 項目 地面（A面） 3-Φ11孔 2-Φ20孔 36槽 公差等級CT 10 10 10 10 加工面基本尺寸 12 Φ11 Φ20 36 鑄件尺寸公差 2.2 2.2 2.4 36 機械加工余量等級 F F F F 機械加工余量RMA 0.7 0 0 1.4 毛坯基本尺寸 12.7 Φ11 Φ20 37.4 3） 設計毛坯圖 （參考《指南》P12） 2、 定位基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1） 粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準。因為銑底面時要保證54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準。 2） 精基準的選擇 精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統(tǒng)一等問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為底面A及3-Φ11孔。 3、 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （1）工藝路線方案一 工序Ⅰ 鉆銑2-Φ20孔。 工序Ⅱ 粗精銑底面A。 工序Ⅲ 鉆底面3-Φ11孔。 工序Ⅳ 銑36槽。 工序Ⅴ 檢查 （2）工藝路線方案二 工序Ⅰ 粗精銑底面A。 工序Ⅱ 鉆底面3-Φ11孔。 工序Ⅲ 銑36槽。 工序Ⅳ 鉆銑2-Φ20孔。 工序Ⅴ 檢查 1） 工藝路線方案比較分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工出2-Φ20孔，再以其為基準，加工出底面，而后以底面為基準，加工底面3-Φ11孔及36槽。方案二是先加工出底面，再以底面為基準，加工出底面3-Φ11孔， 36槽，及2-Φ20孔，這種方案基準統(tǒng)一。方案三是先加工出底面，再以底面為基準，加工出36槽及2-Φ20孔，最后以36槽與Φ20做定位基準加工3-Φ11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，加工出2-Φ20孔，再以2-Φ20孔為基準加工底面，而后又以底面為基準，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準，不利于基準統(tǒng)一原則。因此，我們選用方案二做為操縱桿支架的加工路線： 工序Ⅰ 以兩個R20外毛坯面做為粗基準，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 工序Ⅱ 以底面A為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11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Z3063鉆床及專用鉆模。 工序Ⅲ 以底面A及2-Φ11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Ⅳ 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工 工序Ⅴ 終檢。 4、 選擇機床、夾具、刀具和量具 1） 選擇機床 選擇加工設備即選擇機床類型。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。由于機床的型號，主要取決于現(xiàn)場設備情況。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。根據(jù)以上內容和考慮經(jīng)濟度與零件表面設計相適應，又本零件的加工余量和硬度不是很大，故選定各工序機床如下； 1) 粗銑底面A XA5032型立式銑床 2) 鉆3Φ11 Z3025搖臂鉆床 3) 粗銑36槽 XA5032型立式銑床 4) 鉆2Φ19mm通孔 Z3025搖臂鉆床 5) 精鏜Φ20mm孔 CA6140臥式車床 2） 選擇夾具 對于成批生產(chǎn)的零件，大多采用專用機床夾具。在保證加工質量，操作方便，滿足高效率的前提下，亦可部分采用通用夾具。 3） 選擇刀具 根據(jù)加工工藝需要刀具的選擇情況如下： 1） 粗銑底面A 高速鋼鑲齒套式面銑刀 2） 鉆3Φ11 YG60硬質合金刀具 3） 粗銑36槽 高速鋼鑲齒套式面銑刀 4） 鉆2Φ19mm通孔 高速鋼錐柄麻花鉆 5） 精鏜Φ20mm孔 高速鋼錐柄麻花鉆 在刀具選擇過程中盡量選擇通用刀具 4） 選擇量具 選擇量具的原則是根據(jù)被測對象的要求，在滿足測量精度的前提下，盡量選擇操作方便，測量效率高的量具，所以采用通用量具。 5、 工序尺寸、加工余量的確定 因為本零件表面對加工要求較低，只需要粗加工工序就能保證設計要求，將設計尺寸作為工序尺寸即可，上下標注 也按設計規(guī)定。 “操縱桿支架”零件材料為HT150，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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）底面（A面） 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-Φ11 為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。10.5高速鋼鉆頭鉆出10.5的孔，再高速鋼機用鉸刀鉸11的孔。 （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-Φ20孔 根據(jù)手冊表5-58，先用鉆頭鉆孔至Φ19，再用Φ20鏜刀加工。 6、 確定切削用量及基本時間 本工序為鉆3Φ11mm的孔，所選用機床為Z3025搖臂鉆床。選取d=11mm，l=94mm，莫氏圓錐號為2的高速鋼錐柄麻花鉆作為刀具。選擇麻花鉆參數(shù)β=30°，2φ=118°，ψ=50°，α=12°，當d≤20mm時，選擇鉆頭后刀面磨損極限值為0.8mm，耐用度T=45min。 切削用量。 確定背吃刀量α鉆孔時，，故可取確定進給量f按照加工要求決定進給量。鉆頭直徑 ，工件材料為HT200SH，根據(jù)書上表，鉆頭進給范圍0.52~0.64mm/r，選取f=0.63mm/r。 因此孔的深度與孔的直徑相差不多，故無需修正系數(shù)來修正。確定切削速度v的計算公式 式中，， ， ，m=0.125， 。因本例的加工的條件與該公式應用條件不完全相同，故對切削速度進行修正，根據(jù)刀具耐磨度T=45min，得修正系數(shù)k ；工件系數(shù)，得修正系數(shù)為；刀具材料為高速鋼，得修正系數(shù)；鉆頭為標準刃磨形狀得修正系數(shù)。所以 根據(jù)Z3025機床標準主軸轉速，選取n=315m/min，實際轉速為； 校驗機床功率，查的轉矩T和切削功率??,-m.計算公式如下； 式中，，，；與加工材料有關的修正系數(shù)灰鑄鐵無關；與刃磨形狀有關的修正系數(shù) ；與刀具磨鈍有關的修正系數(shù)。因此總的修正系數(shù)為 所以鉆孔時的轉矩為 切削功率為 由表可得，Z3025機床主軸的最大轉矩，主電機功率，由，故選用的切削用量可以用，最后確定的切削用量為 基本時間 鉆孔的基本時間為 式中，—共建切削部分長度，單位為mm —切入量，單位mm， —超入量，單位mm， 已知 所以，加工三個孔所用的基本時間為 三、 夾具設計 1、 確定夾具類型 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第二道工序——鉆底面孔系。本夾具將用于Z3063鉆床。刀具為一把Φ10.5的高速鋼鉆頭，Φ11H9的高速鋼機用鉸刀，對工件的3-Φ11孔進行加工。采用鉆模上面對刀塊對刀。選用GB/T 8045.1——1999固定鉆套通過鉆模固定在夾具體上，保證加工過程中孔的被加工的位置精度。 2、 定位方案確定 1） 定位基準的選擇 前期方案分析過程中，是將36的毛坯槽定位工件的左右及上下，R12的圓弧定位工件的前后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設計出來的鉆模板要保證3-Φ11的孔間距及孔徑，還要照顧到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出來。 2） 定位元件的選擇 定位誤差分析 （參考《指南》P55-56和《教材》相關部分） 3、 夾緊機構設計 夾緊力的計算 其中，=650，=3.1mm，=1.0，=0.08mm，=0.72，=40mm(在加工面上近似測量值)，=0.86，=225mm，=0.86，=0，z=20 所以 由于是垂直銑削，所以水平分力=0N 垂直分力=1456N 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù)K=K1K2K3K4。 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質系數(shù)1.15 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。 所以 F′=KFH=1.5×1.15×1.1×1.1×1456=3197.5N Wk=------防止工件繞軸線轉動所需夾緊力 （為摩擦系數(shù)，為90） 4、 夾具總體設計及操作說明 如前所述，由于是中批量生產(chǎn)，故采用手動夾緊即可滿足要求。由于本工序處于加工的最后階段，故對精度有較高的要求，必須保證刀具與工件的相對位置精度。夾具裝有對刀塊，可以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）；同時夾具體底面的一對定位鍵可以使整個夾具在機床工作臺上有一個正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 四、 總結 這次的課程設計，我們真正的做了一次設計人員，由方案的出臺、查表、計算到夾具的設計，都由我們自己獨立思考親自操作完成的。在這次課程設計過程中，漸漸能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法。我們重溫了《機械制造技術基礎》、制圖的課本知識，第一次感受到了運用所學的知識來指導實踐所帶來的快樂，同時也培養(yǎng)了我們分析問題和解決問題的能力。親手設計夾具（或量具）的訓練，提高我們結構設計的能力，也算是為以后的工作提前進行了適應。課程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強我們解決工程實際問題的獨立工作能力。 更重要的是，在此過程當中，可以總結出許多經(jīng)驗。我們明確了作為一個工程技術人員應該具有的認真、嚴謹?shù)乃仞B(yǎng)。在以后的工作中，我們不僅僅交出了一份作品，一份作業(yè)，更交出了一份安全，一份信任，一份責任。在以后的學習、工作當中，必須重視負責的工作態(tài)度和嚴謹?shù)膹臉I(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；同時，更應重視團隊合作，1加1是可以大于2，一次次的對方案進行討論、修改，使我們的方案逐漸走上成熟，各種疑問都得到了解決，團結合作是我們完成工作的保證。三周的課程設計是如此短暫，但在此過程中所學到的東西將指引我們以后的學習工作。 五、 參考文獻 1．黃健求 《機械制造技術基礎第二版》機械工業(yè)出版社 2.崇凱 《機械制造技術基礎課程設計指南》化學工業(yè)出版社 附表1、機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 HT150 零件圖號 產(chǎn)品名稱 操縱桿 零件名稱 操縱桿支架 共 頁 第 頁 材 料 牌 號 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序 名稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 粗精銑底面A 以兩個R20外毛坯面做為粗基準，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 XK7150數(shù)控銑床 立裝式立銑刀，游標卡尺 2 鉆鉸3-Φ11孔 以底面A為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11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Z3063鉆床及專用鉆模。 Z3063鉆床 高速鋼鉆頭，高速鋼機用鉸刀Φ11H9，,卡尺 3 中檢 卡尺，塞規(guī) 4 鉆銑2-Φ20孔 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工。 X53立式銑床 高速鋼鉆頭，Φ20鏜刀 5 終檢 塞規(guī)，百分表，卡尺 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽 字 日 期 附表2、機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 HT150 零件圖號 產(chǎn)品名稱 操縱桿 零件名稱 操縱桿支架 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 鉆孔 HT150 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 搖臂鉆床 Z3063 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 ， 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 基本 輔助 1 鉆10.5孔 高速鋼鉆頭 630 20.77 0.2 10.5 1 2 鉸孔φ10.5到φ11孔 高速鋼機用鉸刀Φ11 200 6.9 0.5 0.5 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期