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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 10
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：操縱桿支架加工工藝及
底面銑削夾具設(shè)計(jì)
班 級： 加工09-1
姓 名： 陳 馭
學(xué) 號： 0907070102
指導(dǎo)教師： 張興元
完成日期： 2012-9-10
任 務(wù) 書
1、 設(shè)計(jì)題目: 操縱桿支架機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑床卡具設(shè)計(jì)（銑底面）
2、 原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
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(jī)械加工工藝過程卡片 1套
4．編制所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)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(gè)零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．課程設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)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(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dǎo)教師評語
該生設(shè)計(jì)的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計(jì)內(nèi)容反映的基本概念及計(jì)算 ，設(shè)計(jì)方案 ，圖紙表達(dá) ，說明書撰寫 ，答辯表現(xiàn) 。
綜合評定成績： 指導(dǎo)教師 日 期
摘 要
機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：
1.能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決一個(gè)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(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3.學(xué)會(huì)使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運(yùn)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(shè)計(jì)………………………………… （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(jī)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(shí) ………………… （4）
3、夾具的設(shè)計(jì)……………………………………… （7）
3.1問題的提出……………………………………（7）
3.2夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)設(shè)計(jì)…………………………（7）
4、設(shè)計(jì)感言………………………………………… （9）
5、參考文獻(xiàn)…………………………………………（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(shí)依靠利用36槽軌跡不會(huì)引起偏差。
1.2 支架的技術(shù)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(jié)構(gòu)簡單，屬典型的支座類零件。為實(shí)現(xiàn)換擋的功能，其2-Φ20孔，公差要求較嚴(yán)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(shí)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。
1.3 支架的工藝性
分析零件圖可知，支架的底面、內(nèi)壁均要求切削加工。底座鑄造時(shí)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(zhǔn)。2-Φ20孔外壁有角度，鉆削時(shí)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(gè)零件可用普通加工設(shè)備加工，最后精鏜2-Φ20孔
1.4 支架的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=800臺(tái)/年，m=1件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)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(tái)/年×1件/臺(tái)×（1+3%）×（1+0.5%）=8281.2/年
由表1-4知，該支架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)；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(shè) 計(jì)
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(chǎn)量為8000件，已達(dá)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(yīng)該的。
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
（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(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)。因?yàn)殂姷酌鏁r(shí)要保證12-1.10，所以以底座上表面為粗基準(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(shí)，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(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。精基準(zhǔn)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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(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(jī)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(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工出2-Φ20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-Φ11孔及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-Φ11孔， 36槽，及2-Φ20孔，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槽及2-Φ20孔，最后以36槽與Φ20做定位基準(zhǔn)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(zhǔn)，加工出2-Φ20孔，再以2-Φ20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Ⅰ 以底座上表面做為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11孔，其中2個(gè)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(jī)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(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(jī)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(jī)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(jī)械加工余量為RAM=3mm。又根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》的公式（2-1），最終機(jī)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(shí)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(jī)械加工工藝人員手冊》表5-5，確定槽的機(jī)械加工余量為RAM=3mm。再根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》的公式R=F-2RAM-CT/2，最終機(jī)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(shí)
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(jī)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(jì)算切削用量
毛坯加工余量為3mm左右，根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表9，Vc選60m/min，f=0.3 mm/r。
（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n=VcX1000 πXDc=60×1000 3.14×160=119r/min
按機(jī)床說明書，與119r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為95r/min
所以實(shí)際切削速度v=47.728r/min
（4）計(jì)算切削工時(shí)
t =4.2min
工序Ⅱ 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)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(jī)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(jī)用鉸刀Φ11H9
（2）計(jì)算切削用量
① 先用Φ10.5鉆頭鉆底孔。
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)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(jī)床選取n=630r/min
實(shí)際切削速度v=20.77 m/min
② 用Φ11H9鉸刀進(jìn)行鉸孔
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)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(jī)床選取n=200r/min
實(shí)際切削速度v=6.9 m/min
（3）計(jì)算切削工時(shí)
鉆削一孔：t= 0.72min
鉸削一孔：t= 1.8min
總切削時(shí)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(jī)床：X63臥式銑床。
刀具：選用可調(diào)式三面刃銑刀，直徑Φ120,刀片767，加工鑄鐵件。
（2）計(jì)算切削用量
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》表9,選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r
確定機(jī)床轉(zhuǎn)速
n=Vc×1000 π×Dc=60×1000 3.14×120=159.2r/min
按機(jī)床說明書，與212.3 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為150 r/min
所以實(shí)際切削速度v=56.52 m/min
（3）計(jì)算切削工時(shí)，
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(jī)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(jī)床切削用量計(jì)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(jī)床選取n=600r/min
實(shí)際切削速度v=35.796m/min
② 用Φ20成型鏜刀進(jìn)行鏜孔
根據(jù)《組合機(jī)床切削用量計(jì)算》選取f=0.15mm/r,v=70m/min
所以n=1000v πD=1000×70 3.14×20.=581r/min
按機(jī)床選取n=600 r/min
實(shí)際切削速度v=37.68 m/min
（3）計(jì)算切削工時(shí)
鉆削時(shí)間：t =2.3 min
鉸削時(shí)間：t =1.2 min
總切削時(shí)間：t=3.5 min
工序Ⅴ 檢查
3、夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)專
用夾具。
經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)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(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問題。
3.2夾具設(shè)計(jì)
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
前期方案分析過程中，是將2-Φ20孔圓弧面為粗基準(zhǔn)，因此本工序可以2-Φ20孔圓弧面以及輔助支撐定位進(jìn)行加工，主要的是設(shè)計(jì)出的夾具需要定位迅速可靠。
（2）切削力及夾緊力計(jì)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(chǎn)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(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，夾具的實(shí)用性及勞動(dòng)強(qiáng)度也要考慮在內(nèi)。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(dòng)或液壓夾緊，手動(dòng)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(shí)，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)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(shè)計(jì)感言：
這次的課程設(shè)計(jì)，我們算是真正的做了一次工藝人員，由方案的出臺(tái)、查表、計(jì)算到夾具的設(shè)計(jì)，都由我們自己獨(dú)立思考親自操作完成的。在這次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們重溫了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、制圖的課本知識，第一次感受到了運(yùn)用所學(xué)的知識來指導(dǎo)實(shí)踐所帶來的快樂，同時(shí)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(jìn)行了適應(yīng)。更重要的是，在此過程當(dāng)中，我們明確了做為一個(gè)工程技術(shù)人員應(yīng)該具有的認(rèn)真、仔細(xì)的素養(yǎng)，也是機(jī)械人員最基本的素養(yǎng)，在以后的學(xué)習(xí)、工作當(dāng)中，必須重視這種這素養(yǎng)的培養(yǎng)；同時(shí)，我們也認(rèn)識到團(tuán)隊(duì)合作的可貴，1加1大于2，我們一次次的對方案進(jìn)行討論、修改，使我們的方案逐漸走上成熟，各種疑團(tuán)都得到了解決，團(tuán)結(jié)合作是我們完成工作的保證。三周的課程設(shè)計(jì)是如此短暫，但在此過程中所學(xué)到的東西將指引我們以后的學(xué)習(xí)工作。感謝老師的指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)：
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大學(xué)出版社，2007
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