操纵杆支架课程设计举例

机械制造工艺学课程设计题目：操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计姓名：万百川系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化年级：2009学号：MDA09087指导教师：李永鲜职称：教授2012年07月03日操纵杆支架设计1操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计[摘要]此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，外形较小，除2-Φ20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，利用工艺基准来加工后续工序。[关键词]操纵杆支架加工工艺专用夹具设计操纵杆支架设计2目录第一章序言.....................................................3第二章零件的分析..................................................42.1零件的作用..................................................42.2零件的工艺分析..............................................4第二章工艺规程设计.............................................53.1确定生产类型................................................53.2确定毛坯制造形式............................................53.3选择定位基准................................................53.4选择加工方法................................................53.5制订工艺路线................................................63.6确定加工余量及毛坯尺寸......................................73.7工序设计....................................................73.8确定切削用量和基本时间......................................8第四章夹具设计...................................................114.1接受设计任务、明确加工要求.................................114.2确定定位方案、选择定位原件.................................114.3确定加紧方案、设计夹紧机构.................................124.4确定导向方案和导向元件.....................................124.5夹具体设计.................................................134.6夹具精度分析...............................................134.7绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求.....................13结论.............................................................15致谢.............................................................16参考文献...........................................................17操纵杆支架设计3第一章序言机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的《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。操纵杆支架设计4第二章零件的分析2.1零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-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用Φ20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。2.2零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-Φ20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-Φ11孔此零件外形较小，图中除2-Φ20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，利用工艺基准来加工后续工序。操纵杆支架设计5第二章工艺规程设计3.1确定生产类型操纵杆支架材料为灰铸铁，牌号HT250，零件年产量为10000件，已达大批生产的水平[1]。3.2确定毛坯制造形式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。3.3选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备结构与种类、提高生产率。（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做粗基准。因为铣底面时要保证54±0.5，所以以2-R20外圆表面为粗基准。（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-Φ11孔。3.4选择加工方法3.4.1平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低。故选择端铣加工方式。3.4.2孔的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3-Φ11的孔为工艺孔，所以选用钻床加工的方式。2-Φ11的孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式铣床钻铣加工。操纵杆支架设计63.4.3槽的加工槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。3.5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，以便使生产成本尽量下降。1）工艺路线方案一工序Ⅰ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅱ粗精铣底面A。工序Ⅲ钻底面3-Φ11孔。工序Ⅳ铣36槽。工序Ⅴ检查（2）工艺路线方案二工序Ⅰ粗精铣底面A。工序Ⅱ钻底面3-Φ11孔。工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅳ铣36槽。工序Ⅴ检查（3）工艺路线方案三工序Ⅰ粗精铣底面A。工序Ⅱ铣36槽。工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。工序Ⅳ钻底面3-Φ11孔。工序Ⅴ检查上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-Φ20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-Φ11孔及36槽。方案二是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-Φ11孔，2-Φ20孔及36槽，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-Φ20孔，最后以36槽与Φ20做定位基准加工3-Φ11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-Φ20孔，再以2-Φ20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，不利于基准统操纵杆支架设计7一原则。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Ⅰ以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序Ⅱ以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-Φ11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Ⅲ以一面两销定位，钻铣2-Φ20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工。工序Ⅳ以底面及2-Φ11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Ⅴ终检。3.6确定加工余量及毛坯尺寸“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW[2]，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《金属机械加工工艺人员手册》表5-5[9]，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-Φ11为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。（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-Φ20孔根据手册表5-58，先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工。3.7工序设计3.7.1选择加工设备选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。初步操纵杆支架设计8选择各工序机床如下：1）工序Ⅰ铣底面A：XK7150数控铣床2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：机床：Z3040钻床3）工序Ⅲ加工36槽：X63卧式铣床4）工序Ⅳ钻镗2-Φ20孔：X53立式铣床3.7.2选择夹具对于成批生产的零件，大多采用专用机床家具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床家具，需专门设计、制造。3、刀具选择在操纵杆的加工中，采用了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：1）工序Ⅰ铣底面A：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φ160。刀片材料P/K，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径Φ10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H93）工序Ⅲ钻镗2-Φ20孔：采用钻镗的形式，先用Φ19高速钢钻头钻出底孔，再用Φ20镗刀精加工。4）工序Ⅳ加工36槽：选用可调式三面刃铣刀，直径Φ120,刀片767，加工铸铁件。3.8确定切削用量和基本时间工序Ⅰ铣底面A（1）加工条件工件材料：HT200，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φ160。刀片材料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[11]，Vc选60m/min，f=0.3mm/r。（3）确定机床主轴转速操纵杆支架设计9n=VcX1000πXDc=60x10003.14x160=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Ⅱ