操纵杆支架加工工艺及钻床夹具设计钻底面孔系综述.docx

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操纵杆支架加工工艺及钻床夹具设计钻底面孔系综述

课程设计任务书

一、题目：

操纵杆支架加工工艺及钻床夹具设计（钻底面孔系）

二、时间：

自2012年12月17日至2012年12月23日止

三、要求：

正确解决该零件在加工中的定位、加紧等问题；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.

具体设计要求：

设计该零件的机械加工工序夹具。

设计完成后提交：

课程设计说明书一本；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：

序言

1、零件的分析

1.1零件的作用

1.2选择毛坯种类并确定制造方法

1.3基面的选择

2、夹具设计

2.1问题的提出

2.2夹具设计

2.3提出自己的方案，并分析利弊，选出合适的设计方案

2.4选择加工方法

2.5夹紧机构设计

结论

参考文献

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。

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-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。

1.2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。

1.3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。

1.4零件工艺分析

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。

2.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，决定设计第二道工序——钻底面孔系。

本夹具将用于Z3040钻床。

刀具为一把Φ10.5的钻头，Φ11H9的绞刀，对工件的3-Φ11孔进行加工。

机床夹具的功能：

1保证加工精度2提高生产率3扩大机床的使用范围4减轻工人的劳动强度，保证生产安全

机床夹具的类型：

1通用夹具2专用夹具3可调整夹具和成组夹具4组合夹具4随行夹具

组合夹具：

它是由一系列标准元件组装而成

机床夹具的基本组成：

1定位元件及定位装置2夹紧元件及夹紧装置3导向及对刀元件4动力装置5夹具体6其他元件及装置。

2.1问题的提出

本夹具主要用来钻工件上3-Φ11的孔成，孔加工通，先用Φ10.5的钻头粗钻后再用Φ11H9的绞刀加工到尺寸。

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，保证工艺要求孔距及孔径为下到序做基准。

2.2夹具设计

一、工件定位

（1）工件定位原理

工件的定位无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。

常用的定位元件有支撑钉、支撑板、定位销、锥面定位销、V形块、定位套、顶尖和锥度心轴。

（2）定位基准的选择

通常工件是由一组定位基准在夹具中定位的。

常用的组合基准有：

一组平面组合基准、平面和曲面的组合基准、平面和孔的组合基准、一组孔的组合基准。

一般分为粗基准和精基准定位考虑。

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。

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。

2.3根据以上原则，工件定位有以下三种可能方案

a.方案一：

以底面，突台平面为定位基准，用一个锥面定位销，两个长销定位以限制工件六个自由度，在A面钻孔。

优点工件工作安装稳定，夹具结构简单，缺点不易保证孔心距尺寸96+—0.25和68+0.25

b.方案二：

以3个R12外廓的圆周，突台平面，为定位基准，用三个V形块，两个偏心圆装置以限制工件六个自由度，在A面钻孔。

优点工件安装稳定，夹具结构简单，缺点不易保证孔心距尺寸96+—0.25和68+0.25

c.方案三：

以B面为定位平面，用三个长销，两个V形块定位以限制工件自由度，在A面镗孔。

优点夹具结构简单缺点不易保证孔心间距，稳定性差

经过三种方案的对比总结，第二方案比较好，工件安装简单方便，稳定性也高，换件快，操作简单。

2.4选择加工方法

（1）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。

2.5夹紧机构的设计

（1）夹紧机构的原则

1　夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置

2　夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动

3　使工件不产生过大的变形和表面损伤

4　夹紧机构必须可靠。

夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够

5　夹紧机构操作必须安全、省力、方便，符合工人操作习惯

6　夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应

（2）钻床夹具介绍

钻床夹具的结构形式是根据工件的大小、形状、选用的机床及加工孔的分布形式确定的。

钻床夹具从结构上可以分为固定式钻床夹具、回转式钻床夹具、翻转式钻床夹具、盖板式钻床夹具和滑柱式钻床夹具等。

（3）钻床夹具结构的选择要求

1）被钻孔的直径大于10mm时（特别是钢制件），钻床夹具应固定在工作台上

2）翻转式钻床夹具适用于加工中小型工件，否则应采用回转式钻床夹具

3）当加工几个不在同心圆周上的平行孔系时，如工件夹具的总重比较大，应采用固定式夹具在摇臂钻床上加工。

如生产批量较大，则可在立式钻床上采用多轴传动头进行加工

4）对于孔的垂直度、孔距精度要求不高的中小型工件，宣优先采用滑柱式钻床夹具，以缩短夹具的设计、制造周期。

一般孔的垂直度要求小于0.1mm，孔距位置公差小于土0.15mm，如不采取特殊措施，不宜采用滑柱式钻床夹具

5）钻模板和夹具体为焊接结构的钻床夹具，因焊接应力不能彻底消除，精度不能保证，故一般只在工件孔距公差大于土0.15mm时采用

6）工件被加工孔要求定位基准面的距离公差或孔距公差小于0.05mm时，只有采用固定式钻模板和固定式钻套才能保证

（4）设计夹紧装置

a.用三个V形夹紧三个R12圆弧的外轮廓，以限制工件移动或旋转

b.在两边R180的外轮廓处安装两个偏心轮装置，以限制工件的上下移动

c.两个V形块通过旋转螺纹使其夹紧或松开，以便换取工件

（5）钻孔导向装置

钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。

此次加工选用可换钻套。

由于工件材料为铸铁材料

钻套的高度H=（1~2）d=（1~2）*11=11~22mm，，取16mm

钻套底端与工件间的距离h的大小决定了排屑空间的大小，对于铸铁类材料工件h=（0.6~0.7）d=（0.6~0.7）*11=6.6~7.7mm，，取7mm

钻套定位，在每个V形块上用两个螺钉固定如俯视图所示

夹具零件简图

（6）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。

夹具上装有钻模板，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）。

将钻模板设计成三角卡盘结构，通过螺纹旋转使三个V形块夹紧或松开工件，在三个V形块上用螺钉固定三个装有可换钻套的模块，进行导向钻孔。

结论

通过这次课程设计，使我对零件制造夹具设计有了进一步的认识，也加深了对机械制造装配设计中所学基础知识的学习和理解。

课程设计是理论联系实际的最有效方法。

在具体设计过程中，必须考虑到方方面面在实际中往往存在的各种问题。

在设计时必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，是否方便用于加工生产，不仅仅要考虑理论上的可行性，还要从实际加工零件角度思考设计夹具。

在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本、装换工件等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。

但也有不足之处，但这次的课程设计使我获益良多，使我真正了解了夹具设计的不易。

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