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1、 遼寧工程技術大學 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題目：操作桿支架的機械加工工藝及鉆鉸2-20孔夾具工藝裝備設計 班級： 加工10-1 姓名： 高云飛 學號： 1007070104 指導教師： 張連勇 完成日期：2013年07月03日 任 務 書 一、設計題目:操作桿支架的機械加工工藝及鉆鉸2-20孔夾具工藝裝備設計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2)

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）。

3、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(nèi)容。（約5000-8000字） 1份 四、進度安排 本課程設計要求在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

4、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(nèi)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 本次課程設計主要對操作桿支架的機械加工工藝及鉆鉸2-20孔夾具工藝裝備設計。設計的主要目的是對機械制造學習之后的鞏固以及具有設計專用夾具的初步能力。工件以底面及2-11 mm內(nèi)孔為定

5、位基準，采用一面兩孔定位方式，共限制了工件的6個自由度。本夾具夾緊元件，采用螺旋夾緊。夾具材料選用45，盤類結構。操縱桿支架零件加工順序為先面后孔，精基準選擇操縱桿支架底面與三φ11孔作定位基準，以操縱桿支架上端面和操縱桿支架支撐外圓為粗基準定位加工出精基準。 關鍵詞：操縱桿支架 加工工藝 專用夾具 定位基準 Abstract The curriculum design of the operating rod machining technology and diamond reaming 2 - 20 holejig design

6、of process equipment.Design of the main purpose is to consolidate andHave preliminary ability to design special jig.The workpiece to the bottom and the 2- Diameter 11 mm hole for positioning datum, One feature and tow spans using way， a total limit of 6 degrees of freedom of workpiece.The clamping c

7、omponent, the clamping screw.Clamp material selection 45, disc structure.While the lever bracket parts processing sequence of the surface after the first hole, precision datum selection lever bracket and the bottom surface of the three φ 11 holes for locating datum to the joystick on the top surface

8、 of the support and joystick support external positioning processing precision reference. Key words: control lever brack processing technology Special fixture Positioning base 目錄 第一章 序言 第二章 零件工藝性分析 2.1 操縱桿支架的作用…………………………………………………………… 1 2.2 操縱桿支架的技術要求………………………………………………

9、……… 1 2.3操縱桿支架的工藝分析…………………………………………………………2 第三章 工藝規(guī)程設計 3.1 確定生產(chǎn)類型 …………………………………………………………………2 3.2 確定毛坯制造形式………………………………………………………………2 3.3 選擇定位基準……………………………………………………………………3 3.4 選擇加工方法……………………………………………………………………3 3.5 制訂工藝路線……………………………………………………………………4 3.6 確定毛坯尺寸公差與加工余量…………………………………………………5 3.7 工序設計

10、 ………………………………………………………………………7 3.8 確定切削用量和基本時間 ……………………………………………………8 第四章 夾具設計 4.1 夾具設計任務 …………………………………………………………………9 4.2 確定夾具的結構方案 …………………………………………………………10 4.3 畫夾具裝配圖 …………………………………………………………………10 4.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求……………………………………11 體會與展望 參考文獻 13 第一章 序言 機械制造工藝學課程設計是我們?nèi)跁?/p>

11、大學所學的《機械制造工藝學》、《機械制造裝備設計》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。通過機械制造工藝學課程設計，應該得到下述各方面鍛煉： 1、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，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。 3、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

12、工作能力。 第二章 操縱桿支架工藝性分析 2.1 操縱桿支架的作用 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。 2.2 操縱桿支架的技術要求 操縱桿支架的全部技術要求列于表2-1中。 表2-1 操縱桿支架零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等級 表面粗糙度/um 2-Φ20 Φ20+0.21 -0.02 0.023,IT7 Ra3.2 支架

13、地面 54+ -0.5 1，IT13 Ra12.5 36槽 36H12+0.25 0 0.25，IT12 Ra12.5 3-Φ11孔 3-Φ11+0.043 0 0.045,IT9 Ra12.5 2.3 操縱桿支架的工藝分析 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。

14、第三章 工藝規(guī)程設計 3.1 確定生產(chǎn)類型 操縱桿支架材料為灰鑄鐵，牌號HT150，大批生產(chǎn)。 3.2 確定毛坯制造形式 零件的輪廓尺寸不大，根據(jù)零件的材料灰鑄鐵，故可采用鑄件，金屬模機器造型生產(chǎn)率高、鑄件精度高、表面質(zhì)量與機械性能均好，適用于大批大量生產(chǎn)。。 3.3 選擇定位基準 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否正確合理的前提。正確與合理的選擇定位基準，可以確保加工質(zhì)量，縮短工藝過程，簡化工藝裝備結構與種類、提高生產(chǎn)率。 （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

15、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540.5，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。精基準選擇為底面及3-Φ11孔。 3.4 選擇加工方法 1. 平面的加工 平面的加工方法很多，有車、刨、銑、磨、拉等。對于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求較低。故選擇端銑加工方式。 2. 孔的加工 孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。對于本支架，3-Φ11的孔為工藝孔，

16、所以選用鉆床加工的方式。2-Φ11的孔，由于精度要求較為嚴格，因此選用臥式鉆床鉆鉸加工。 3. 槽的加工 槽的加工方式有銑、磨、電火花等。對于本支架，考慮到經(jīng)濟性的要求，選用銑床加工。 3.5 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(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。

17、 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 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，2-Φ20孔及36

18、槽，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(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 以兩個R20外毛坯面做為粗基準，粗精銑底面A。 工序Ⅱ 以底面為基準，側(cè)邊采用輔助支撐

19、，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。 工序Ⅲ 以底面及2-Φ11孔，一面兩銷定位，加工36槽。 工序Ⅳ 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ20孔。 工序Ⅴ 終檢。 3.6 確定毛坯尺寸公差與加工余量 “操縱桿支架”零件材料為灰鑄鐵，硬度HB163-229HBW[2]，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鑄件毛坯。 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 根據(jù)表2-36平面精加工余量，確定底面毛坯機械加工余量為2mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。 （2）3-Φ11 該孔為工藝孔，加工時

20、按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。 （3）36槽 根據(jù)表2-36，確定毛坯余量2mm。粗精銑一次完成。 （4）2-Φ20孔 ①確定加工方案。加工Φ20孔要求精度高，公差等級選擇為IT7，在由表1-7，確定其加工方案為鉆—擴—鉸。 ②用查表法確定加工余量。毛坯總余量由表2-1和表2-5，對于大批生產(chǎn)，灰鑄鐵機器造型，尺寸公差等級為10級，加工余量等級為F級。查表2-4查的加工余量數(shù)值師弟0.5，故毛坯孔的加工總余量為Z總=2mm。 精鉸余量 Z鉸=0.06mm（表2-28） 擴孔余量 Z擴=0.14mm 鉆孔余量 Z鉆=2-0.06-0.14=1.8mm

21、 ③計算各工序尺寸的基本尺寸。鉸孔后工序基本尺寸為Φ20mm，其他各工序基本尺寸依次為： 擴孔 20-0.06=19.94mm 鉆孔 19.94-0.14=19.8mm 毛坯 19.8-1.8=18mm ④確定各工序尺寸的公差及偏差。工序尺寸的公差按加工經(jīng)濟精度確定： 鉆孔： IT7， 0.023mm（表2-40） 擴孔： IT8， 0.033mm 鉸孔： IT9， 0.052mm 毛坯： CT10， 2.4mm（表2-3） 工序尺寸偏差按“入體原則”標注： 鉸孔：Φ20+0.021 0mm 擴孔：Φ19.94+0.033 0mm 鉆孔：Φ19.

22、8+0.052 0mm 毛坯：Φ18+ -1.2mm 將上述計算和查表結果匯總于表3-1中。 表3-1工序尺寸及公差計算表 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 底面 IT13 25 粗銑 表1.8 3-Φ11 IT9 12.5 鉆—鉸 表1.7 36槽 IT12 12.5 粗銑 表1.8 2-Φ20 IT7 3.2 鉆—擴—鉸 表1.7 3.7 工序設計 1. 選擇加工設備 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。至于機床的

23、型號，主要取決于現(xiàn)場的設備情況。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。初步選擇各工序機床如下： 1） 工序Ⅰ 銑底面：X51立式銑床 2） 工序Ⅱ 加工底面上3-Φ11工藝孔：機床：Z3040鉆床 3） 工序Ⅲ 加工36槽：X62臥式萬能銑床 4） 工序Ⅳ 鉆鉸2-Φ20孔：X62臥式萬能銑床 選擇刀具 銑底面：直柄立銑刀 加工底面上3-Φ11工藝孔：直柄麻花鉆 加工36槽：直柄立銑刀 鉆鉸2-Φ20孔： 鉆孔：莫氏錐柄麻花鉆 擴孔：直柄擴孔鉆 鉸孔：錐柄機用鉸刀 3.8 切屑用量、時間定額的計算

24、 1.切削用量的計算 （1）鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=7.8mm。 2）進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3mm/r。 3）切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=321.53r/min，參照表4-18所列X62臥式萬能銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=375r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求得該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=375r/minπ19.8/1000=21.20m/min。 （2）擴孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=

25、0.16mm。 2）進給量的確定 由表5-24，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=1.0mm/r。 3）切削速度的計算 按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=10m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=160r/min，參照表4-18所列X62臥式萬能銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=190r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求得該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=190r/minπ19.96/1000=11.8m/min。 （3）鉸孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.04mm。 2）進給量的確定 由表5-31，選取該

26、工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.4mm/r。 3）切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=4m/min。由公式n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.66r/min，參照表4-18所列X62臥式萬能銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=75r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求得該工序的實際鉆削速度v=nπd/1000=75r/minπ20/1000=4.71m/min。 2.時間定額的計算 一、基本時間tm的計算 （1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由表中公式求得。公式中l(wèi)=15mmm；l2=0mm；l1由公式求得8.2mm；f=0.

27、3mm/r；n=375r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間計算得tm=12.4s。 （2）擴孔工步 根據(jù)表5-41，擴孔的基本時間可由表中公式求得。公式中l(wèi)=15mmm；l2=3mm；l1由公式求得1.3mm；f=1.0mm/r；n=190r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間計算得tm=7.2s。 （3）鉸孔工步 根據(jù)表5-41，鉸孔的基本時間可由表中公式求得。公式中l(wèi)=15mmm；由表5-42查得l2=13mm；l1由公式求得1.07mm；f=0.4mm/r；n=75r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間計算得tm=58.54s。 二

28、、輔助時間tf的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間tf與基本時間tj之間的關系為tf=（0.15~0.2）tj，這里取tf=0.15tj，則各工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間：tf=0.1512.4s=1.86s 擴孔工步的輔助時間：tf=0.157.2=1.08s 鉸孔工步的輔助時間：tf=0.1558.54=8.781s 三、其他時間的計算 布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取為3%,則各工序的時間分別為： 鉆孔工步的其他時間：tb+tx=6%（12.4+1.86）=0.8556s 擴孔工步的其他時間：

29、tb+tx=6%（7.2+1.08）=0.4968s 鉸孔工步的其他時間：tb+tx=6%（58.54+8.781）=4.04s 四、單件時間tdj的計算 鉆孔工步tdj鉆=12.4+1.86+0.8556=15.1156s 擴孔工步tdj擴=7.2+1.08+0.4968=8.7768s 鉸孔工步tdj鉸=58.54+8.781+4.04=71.361s 將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 第四章 夾具設計 4.1 夾具設計任務 本次專用機床夾具設計任務是設計用于操縱桿支架上的兩個Φ20孔的鉆孔，是專用的鉆床夾具，具體設計應以前文的工藝規(guī)程和后文的工序卡

30、片為依據(jù)，有關零件的功用、工作條件方面可參照零件圖樣和工藝規(guī)程指定部分。由零件和課程設計任務書中能得到的本工序加工要求如下： （1） 2個Φ20mm孔尺寸公差等級為IT7。 （2） 2個Φ20mm孔表面粗糙度要求為Ra3.2。 （3） 2個Φ20mm孔都為通孔。 （4） 2個Φ20mm孔軸線共線，距工件底面540.5mm，距工件后平面21mm。 （5） 零件毛坯材料為HT150 （6） 產(chǎn)品生產(chǎn)綱領：大批量生產(chǎn)規(guī)模。 4.2確定夾具的結構方案 1.確定定位元件 由零件圖樣和該圖樣的機械加工工藝規(guī)程，本夾具選用一面兩銷定位方案，以底面為第一定位基準，限制兩個自由度。以2

31、-Φ11孔為第二定位基準，限制四個自由度，實現(xiàn)工件的完全定位。定位孔與定位銷的配合尺寸取為Φ11H7/f6。 第一定位基準：工件底面 第二定位基準：3-Φ11孔中的兩孔 2.確定導向裝置 本工序要求對被加工孔依次進行鉆、擴、鉸等三個工步的加工，最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件。 （快換鉆套查表9-10，鉆套用襯套查表9-11，鉆套螺釘查表9-12）。 查表9-13，確定鉆套高度H=37mm，排屑空間h=13mm。 3.確定夾緊機構 根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，本夾具采用了螺旋夾緊機構夾緊工件。 4.3 畫夾具裝配圖 4.4 夾具裝

32、配圖上標注尺寸、配合及技術要求 1. 夾具外形的最大輪廓尺寸：長260mm，寬252mm、高133mm。 2. 確定定位元件之間的尺寸，定位銷與工件中心線的尺寸標注，偏差取對稱偏差，即標注尺寸為48+ -0.03mm。 3. 根據(jù)工序簡圖上規(guī)定的被加工孔的加工要求，確定鉆套中心線與定位底面之間的尺寸標注為84+ -0.03mm。 4.鉆套中心線對定位銷中心線的垂直度公差取0.03mm。 5.鉆套中心線對底面的平行度公差取0.03mm。 6.標注關鍵件的配合尺寸，Φ20h6、Φ11H7/f6、Φ12H7/n6、Φ42H7/n6、Φ30H7/h6、Φ20H7/h6。 7.技術要

33、求 （1）零件在裝配前必須清理干凈，不得有毛刺、飛邊、、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。 （2）裝配前對應零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關精度進行復查。 （3）裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。 體會與展望 通過這次畢業(yè)設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用

34、中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設計使我學會了從實際出發(fā)加工零件和設計夾具。 在本次設計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標準件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，是我在學校的一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。 參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004. [2] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004. [3] 李洪，機

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