操纵杆支架5序课程设计说明书.doc

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1、河南科技大学课 程 设 计 说 明 书 题 目： 设计“操纵杆支架”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为10000件） 类 别 ： 业余类 年级专业 ： 09级 机械设计制造及其自动化 姓 名 ： 河南科技大学课 程 设 计 任 务 书 一、题 目： 操纵杆支架加工工艺及铣床夹具设计（铣底面） 二、时 间 ： 自 2010 年 11月 3 日至 2010 年 11月 21 日止三、要 求： 正确解决该零件在加工中的定位、加紧及工艺路线等问题；设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具；学会使用有关手册及图表资料。 设计条件：通用设备与工装齐全；零件年产量：10000件。 具体设计

2、要求：设计该零件的机械加工工艺规程及该加工工序夹具。设计完成后提交：课程设计说明书一本；工艺过程综合卡一份；夹具结构设计图纸总图、夹具体零件图、待加工零件图各一张。格式符合学校有关要求。 指导教师 ： 姬爱玲 下达 时间： 2010 年 11 月 20 日目 录序言1、零件的分析1.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析2、工艺规程设计2.1 选择毛坯种类并确定制造方法2.2 基面的选择2.3 制订定工艺路线2.4 工艺路线的比较与分析2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6 确定切削用量及基本工时3、夹具设计3.1问题的提出3.2夹具设计序 言机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所

3、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。河 南 科 技

4、大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 1、零 件 的 分 析1.1 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。1.2 零件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

5、基准来加工后续工序。2、工 艺 规 程 设 计2.1 选择毛坯种类并确定制造方法操纵杆支架材料为灰铁件，牌号HT150，零件年产量为10000件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用精铸件，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（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

6、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。 共 页第 1 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 （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。2.3 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

7、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 共 页第 2 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 2.4 工艺路线的比较与分析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

8、工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-11孔， 36槽，及2-20孔，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

9、。选用X53立式铣床及专用夹具加工。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。选用Z3040钻床及专用钻模。工序 以底面及2-11孔，一面两销定位，加工36槽。选用X63卧式铣床及专用夹具加工。工序 以一面两销定位，钻铣2-20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工工序 终检。 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “操纵杆支架”零件材料为45钢，硬度HB163-229，生产类型为大批生产，采用精铸件毛坯。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（A面）根据金属机械加工工

10、艺人员手册表5-5，铸件最大尺寸120，确定底面毛坯机械加工余量为3mm。粗精铣一次加工完成到尺寸。（2）3-11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。 共 页第 3 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 （3）36槽根据手册表5-5，确定毛坯余量3mm。粗精铣一次完成。（4）2-20孔根据手册表5-58，先用钻头钻孔至19，再用20镗刀加工。2.6 确定切削用量及基本工时工序 铣底面A（1）加工条件工件材料：HT150，铸件加工要求：粗精铣底面A。机床：XK7150数控铣床。刀具：采用成都成量工具有限公司的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径160。刀片

11、材料P/K，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。（2）计算切削用量毛坯加工余量为3mm左右，根据组合机床切削用量计算表9，Vc选60m/min，f=0.3 mm/r。（3）确定机床主轴转速n=VcX1000 XDc=60x1000 3.14x160=119r/min按机床说明书，与119r/min相近的机床转速为95r/min所以实际切削速度v=47.728r/min（4）计算切削工时t =4.2min工序 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-11工艺孔。（1）加工条件工件材料：HT150，铸件。加工要求：钻铰3-11孔。机床：Z3040钻床。刀具：钻头选取高速钢钻头，直径10.

12、5，铰刀选取高速钢机用铰刀11H9 共 页第 4 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 （2）计算切削用量 先用10.5钻头钻底孔。根据组合机床切削用量计算表1选取f=0.20mm/r,v=20m/min所以n=1000v D=1000x20 3.14x10.5=606r/min按机床选取n=630r/min实际切削速度v=20.77 m/min 用11H9铰刀进行铰孔根据组合机床切削用量计算表6,选取f=0.5 mm/r,v=6m/min所以n=1000v D=1000x6 3.14x11.=173.7r/min按机床选取n=200r/min实际切削速度v=6.9 m

13、/min（3）计算切削工时钻削一孔：t= 0.72min铰削一孔：t= 1.8min总切削时间：0.72x3+1.8x3=7.5min工序 以底面及11孔，一面两销定位，加工36槽。（1）加工条件工件材料：HT150，铸件。加工要求：铣36槽。机床：X63卧式铣床。刀具：选用可调式三面刃铣刀，直径120,刀片767，加工铸铁件。（2）计算切削用量根据组合机床切削用量计算表9,选取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r确定机床转速n=VcX1000 XDc=60x1000 3.14x120=159.2r/min按机床说明书，与212.3 r/min相近的机床转速为150 r/min所以实际切

14、削速度v=56.52 m/min 共 页第 5 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 （3）计算切削工时，t=4min工序 以一面两销定位，钻镗2-20孔（1）加工条件工件材料：HT150，铸件。加工要求：钻铣2-20孔。机床：X53立式铣床。刀具：采用钻镗的形式，先用19高速钢钻头钻出底孔，再用20镗刀精加工。 先用19钻头钻底孔根据组合机床切削用量计算表9，选取f=0.2 mm/r,v=40m/min所以n=1000v D=1000x40 3.14x19.=670 r/min按机床选取n=600r/min实际切削速度v=35.796m/min 用20成型镗刀进行镗孔

15、根据组合机床切削用量计算选取f=0.15mm/r,v=70m/min所以n=1000v D=1000x70 3.14x20.=581r/min按机床选取n=600 r/min实际切削速度v=37.68 m/min（3）计算切削工时钻削时间：t =2.3 min铰削时间：t =1.2 min总切削时间：t=3.5 min工序 检查 共 页第 6 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 3、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第一道工序铣底面A的铣床夹具。本夹具将用于X52立式铣床。刀具采用成都成量工具有限公司

16、的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径160。刀片材料P/K，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。3.1问题的提出本夹具主要用来铣工件底面A，粗精铣一次完成。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。3.2夹具设计（1）定位基准的选择前期方案分析过程中，是将2-20孔圆弧面为粗基准，因此本工序可以2-20孔圆弧面以及辅助支撑定位进行加工，主要的是设计出的夹具需要定位迅速可靠。（2）切削力及夹紧力计算（3）定位误差分析（A）定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一面及两销。圆柱销产生的X（Y）方向定位误差=0.043+0.043+0.046=0

17、.132mm，能满足加工要求。由于是通孔（槽），Y（X）向可不考虑。底面定位基准重合，不存在基准不重合误差和位移误差。两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差为：=2=2cot（0.092+0.092）/2l）=0.063。即=0.031。满足加工要求。（4）夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，夹具的实用性及劳动强度也要考虑在内。本零件是精铸件，余量较小，切削力不是太大，需要的压紧力也不大，所以没有必要使用气动或液压夹紧，手动压紧就可以满足需要。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可

18、使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图见附图。 共 页第 7 页河 南 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书 用 纸 参考文献金属机械加工工艺人员手册 金属机械加工工艺人员手册修订组机械工人切削手册 北京第一通用机械厂 编机床夹具零件及部件 中国第一拖拉机工程机械公司技术标准化办公室组合机床设计 大连组合机床研究所1973年编机械设计师实用手册 天津科学技术出版社机械设计手册 化学工业出版社机械零件设计手册 东北大学机械零件设计手册编写组 编中国机械设计大典 中国机械工程协会 编委会金属切削手册 上海市金属切削技术协会 编 共 页第 8

19、 页说 明1、要求学生按上述格式用A4纸打印，正文原则要求宋体或楷体打印,大标题用二号,小标题用三号字,正文用小四号.不便打印的，应用正楷书写整齐。（封皮要求打印）2、装订顺序为封皮课程设计任务书目录正文指导教师评语、答辩评语。 3、具体程序： （1）填写任务书，交给学生。 （2）学生课程设计完成后打印成稿交给指导教师，由指导教师填写评语。 （3）答辩完毕后由答辩小组教师填写答辩评语（4）课程设计领导小组向教务科报答辩成绩。（5）课程设计全部档案资料在答辩完成以后，要整理核对并使用成人教育学院统一印制的档案袋装好，缴给该院教务科集中存档。保存期三年，满三年后方可处理。课程设计指导教师评语评语指导教师职 称 年 月 日课程设计答辩评语评语答 辩 成 绩 辩 组长 签 字时 间年 月 日