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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：操縱桿支架加工工藝及 底面銑削夾具設計 班 級：　 加工09-1 姓 名：　 陳 馭 學 號：　0907070102 指導教師：　 張興元 完成日期：　2012-9-10 任 務 書 1、 設計題目: 操縱桿支架機械加工工藝規(guī)程及銑床卡具設計（銑底面） 2、 原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產類型:（中批或大批大量生產） 三、上交材料 1．所加工的零件圖 1張 2．毛坯圖 1張 3．編制機械加工工藝過程卡片 1套 4．編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工序卡片 1套 5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張 6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張 7．課程設計說明書，包括機械加工工藝規(guī)程的編制和機床夾具設計全部內容。（約5000-8000字） 1份 四、進度安排 本課程設計要求在3周內完成。 1．第l～2天查資料，繪制零件圖。 2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機械加工工序卡片。 3．第8～10天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。 4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。 5．第14～15天，零件圖的繪制。 6．第16～18天，整理并完成設計說明書的編寫。 7．第19天～21天，完成圖紙和說明書的輸出打印。答辯 五、指導教師評語 該生設計的過程中表現(xiàn) ，設計內容反映的基本概念及計算 ，設計方案 ，圖紙表達 ，說明書撰寫 ，答辯表現(xiàn) 。 綜合評定成績： 指導教師　　　　　　　日　　期　　　　　　　 摘　要 機械制造工藝課程設計是在我們完成了全部基礎課、技術基礎課、大部分專業(yè)課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉： 1.能熟練運用機械制造工藝設計中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。 2.提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質量的夾具的能力。 3.學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。 Abstract Mechanical manufacturing technology course design is in our completed all basic course, technology basic course, most professional course and took part in the production practice of after. This is our graduation design in the course to learn before a further comprehensive review, is also a theory with practice training, therefore, it in our four year university life occupies an important position. Through this curriculum design, should have the following various aspects of exercise: 1. Able to skillfully use mechanical manufacturing process design of the basic theory and production practice in middle school to practice knowledge, properly solve a part in the processing of positioning, clamping and process route arrangement, process to determine size and so on, and ensure the quality of parts processing. 2. Improve the ability to structure design. Through the fixture design training, should be given according to be processing parts processing requirements, design the high efficiency, energy saving, economic reasonable and can guarantee the machining quality of the ability of fixture. 3. Learn how to use manual and chart material. Master and this design related material name, origin, can skillfully use. 目 錄 1、零件分析 …………………………………………（1） 1.1零件的作用……………………………………（1） 1.2零件的工藝分析………………………………（1） 2、工藝規(guī)程的設計………………………………… （1） 2.1選擇毛坯種類并確定制造方法……………… （1） 2.2基面的選擇……………………………………（1） 2.3制訂定工藝路線………………………………（2） 2.4工藝路線的比較與分………………………… （3） 2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確…（4） 2.6 確定切削用量及基本工時 ………………… （4） 3、夾具的設計……………………………………… （7） 3.1問題的提出……………………………………（7） 3.2夾具設計的有關設計…………………………（7） 4、設計感言………………………………………… （9） 5、參考文獻…………………………………………（10） 1.零 件 的 分 析 1.1 支架的的作用 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。 1.2 支架的技術要求 操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下： （1）支架底面 （2）2-Φ20孔 （3）36槽 （4）3-Φ11孔 該零件外形較小、形狀特殊、結構簡單，屬典型的支座類零件。為實現(xiàn)換擋的功能，其2-Φ20孔，公差要求較嚴格，但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。 1.3 支架的工藝性 分析零件圖可知，支架的底面、內壁均要求切削加工。底座鑄造時中心較低，可減少切削加工面積，且底座無位置精度要求，做粗基準。2-Φ20孔外壁有角度，鉆削時需防止鉆偏。3-Φ11孔僅作為螺栓的通過孔，精度要求不高。故整個零件可用普通加工設備加工，最后精鏜2-Φ20孔 1.4 支架的生產類型 依設計題目知：Q=800臺/年，m=1件/臺；結合生產實際，備品率α%和廢品率β%分別取3%和0.5%。代入公式（1-1）得 N=800臺/年×1件/臺×（1+3%）×（1+0.5%）=8281.2/年 由表1-4知，該支架的生產類型為大批生產；該支架重為3.5kg，由表1-3知，該支架屬輕型零件。 2.工 藝 規(guī) 程 設 計 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HT150，零件年產量為8000件，已達大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產率、保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇 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12-1.10，所以以底座上表面為粗基準。 （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。 2.3 制訂工藝路線 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。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，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率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。 （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 （3）工藝路線方案三 工序Ⅰ 粗精銑底面A。 工序Ⅱ 銑36槽。 工序Ⅲ 鉆銑2-Φ20孔。 工序Ⅳ 鉆底面3-Φ11孔。 工序Ⅴ 檢查 2.4 工藝路線的比較與分析 上述三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。方案二，先加工出底面，后續(xù)加工都已底面定位，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。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Ⅰ 以底座上表面做為粗基準，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Z3040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。 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “操縱桿支架”零件材料為HT150，硬度HB163-229，生產類型為大批生產，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） 根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-5，鑄件最大尺寸≦120，確定底面毛坯機械加工余量為RAM=3mm。又根據(jù)《機械制造技術基礎 課程設計指導書》的公式（2-1），最終機械加工的尺寸F=12，鑄件公差CT=1.10，得：鑄件毛胚的基本尺寸 R=12+3+1.1 0=16.10 mm 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。 （3）36槽 又根根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-5，確定槽的機械加工余量為RAM=3mm。再根據(jù)《機械制造技術基礎 課程設計指導書》的公式R=F-2RAM-CT/2，最終機械加工的尺寸F=36，公差等級CT=0.25，得：鑄件毛胚的基本尺寸 R=36+2×3+0.25/2=42.125 mm 粗精銑一次加工完成到尺寸。 （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。 2.6 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ 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φ160。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9，Vc選60m/min，f=0.3 mm/r。 （3）確定機床主軸轉速 n=VcX1000 πXDc=60×1000 3.14×160=119r/min 按機床說明書，與119r/min相近的機床轉速為95r/min 所以實際切削速度v=47.728r/min （4）計算切削工時 t =4.2min 工序Ⅱ 以底面為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11工藝孔。 （1）加工條件 工件材料：HT150，鑄件。 加工要求：鉆鉸3-Φ11孔。 機床：Z3040鉆床。 刀具：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑Φ10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀Φ11H9 （2）計算切削用量 ① 先用Φ10.5鉆頭鉆底孔。 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表1選取f=0.20mm/r,v=20m/min 所以n=1000v πD=1000x20 3.14x10.5=606r/min 按機床選取n=630r/min 實際切削速度v=20.77 m/min ② 用Φ11H9鉸刀進行鉸孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表6,選取f=0.5 mm/r,v=6m/min 所以n=1000v πD=1000×6 3.14×11.=173.7r/min 按機床選取n=200r/min 實際切削速度v=6.9 m/min （3）計算切削工時 鉆削一孔：t= 0.72min 鉸削一孔：t= 1.8min 總切削時間：0.72×3+1.8×3=7.5min 工序Ⅲ 以底面及Φ11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。 機床：X63臥式銑床。 刀具：選用可調式三面刃銑刀，直徑Φ120,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9,選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r 確定機床轉速 n=Vc×1000 π×Dc=60×1000 3.14×120=159.2r/min 按機床說明書，與212.3 r/min相近的機床轉速為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Ⅳ 以一面兩銷定位，鉆鏜2-Φ20孔 （1）加工條件 工件材料：HT150，鑄件。 加工要求：鉆銑2-Φ20孔。 機床：X53立式銑床。 刀具：采用鉆鏜的形式，先用Φ19高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用Φ20鏜刀精加工。 ① 先用Φ19鉆頭鉆底孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9，選取f=0.2 mm/r,v=40m/min 所以n=1000v πD=1000×40 3.14×19.=670 r/min 按機床選取n=600r/min 實際切削速度v=35.796m/min ② 用Φ20成型鏜刀進行鏜孔 根據(jù)《組合機床切削用量計算》選取f=0.15mm/r,v=70m/min 所以n=1000v πD=1000×70 3.14×20.=581r/min 按機床選取n=600 r/min 實際切削速度v=37.68 m/min （3）計算切削工時 鉆削時間：t =2.3 min 鉸削時間：t =1.2 min 總切削時間：t=3.5 min 工序Ⅴ 檢查 3、夾具的設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設專 用夾具。 經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第一道工序——銑底面A的銑床夾具。本夾具將用于X52立式銑床。刀具采用成都成量工具有限公司的面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑φ160。刀片材料P/K，型號LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。 3.1問題的提出 本夾具主要用來銑工件底面A，粗精銑一次完成。在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。 3.2夾具設計 （1）定位基準的選擇 前期方案分析過程中，是將2-Φ20孔圓弧面為粗基準，因此本工序可以2-Φ20孔圓弧面以及輔助支撐定位進行加工，主要的是設計出的夾具需要定位迅速可靠。 （2）切削力及夾緊力計算 （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。圓柱銷產生的X（Y）方向定位誤差△=0.043+0.043+0.046=0.132mm，能滿足加工要求。由于是通孔（槽），Y（X）向可不考慮。底面定位基準重合，不存在基準不重合誤差和位移誤差。 兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉角誤差為：△=2α=2cot（（0.092+0.092）/2l）=0.063。即α=0.031。滿足加工要求。 （4）夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，夾具的實用性及勞動強度也要考慮在內。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。 夾具上裝有對刀塊，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，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺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附圖。 4、設計感言： 這次的課程設計，我們算是真正的做了一次工藝人員，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。在這次課程設計當中，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，同時也提高了我們查圖、查表的能力，也算是為以后的工作提前進行了適應。更重要的是，在此過程當中，我們明確了做為一個工程技術人員應該具有的認真、仔細的素養(yǎng)，也是機械人員最基本的素養(yǎng)，在以后的學習、工作當中，必須重視這種這素養(yǎng)的培養(yǎng)；同時，我們也認識到團隊合作的可貴，1加1大于2，我們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，各種疑團都得到了解決，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。感謝老師的指導。 參考文獻： [1]、黃健求主編，機械制造基礎[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2011范 大學出版社，2007 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