操纵杆支架10序课程设计说明书.docx

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操纵杆支架10序课程设计说明书

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钻床夹具设计（钻底面孔系）

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-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。

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。

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（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铣36槽。

工序Ⅳ钻铣2-Φ20孔。

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

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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-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，36槽，及2-Φ20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-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Ⅳ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Ⅴ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-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。

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（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。

2.6确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ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，Vc选60m/min，f=0.3mm/r。

（3）确定机床主轴转速

n=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以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-Φ11工艺孔。

（1）加工条件

工件材料：

HT150，铸件。

加工要求：

钻铰3-Φ11孔。

机床：

Z3040钻床。

刀具：

钻头选取高速钢钻头，直径Φ10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H9

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（2）计算切削用量

①先用Φ10.5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=1000vπD=1000x203.14x10.5=606r/min

按机床选取n=630r/min

实际切削速度v=20.77m/min

②用Φ11H9铰刀进行铰孔

根据《组合机床切削用量计算》表6,选取f=0.5mm/r,v=6m/min

所以n=1000vπD=1000x63.14x11.=173.7r/min

按机床选取n=200r/min

实际切削速度v=6.9m/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Ⅲ以底面及Φ11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Φ120,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=0.2mm/r

确定机床转速

n=VcX1000πXDc=60x10003.14x120=159.2r/min

按机床说明书，与212.3r/min相近的机床转速为150r/min

所以实际切削速度v=56.52m/min

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（3）计算切削工时，

t=4min

工序Ⅳ以一面两销定位，钻镗2-Φ20孔

（1）加工条件

工件材料：

HT150，铸件。

加工要求：

钻铣2-Φ20孔。

机床：

X53立式铣床。

刀具：

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。

①先用Φ19钻头钻底孔

根据《组合机床切削用量计算》表9，选取f=0.2mm/r,v=40m/min

所以n=1000vπD=1000x403.14x19.=670r/min

按机床选取n=600r/min

实际切削速度v=35.796m/min

②用Φ20成型镗刀进行镗孔

根据《组合机床切削用量计算》选取f=0.15mm/r,v=70m/min

所以n=1000vπD=1000x703.14x20.=581r/min

按机床选取n=600r/min

实际切削速度v=37.68m/min

（3）计算切削工时

钻削时间：

t=2.3min

铰削时间：

t=1.2min

总切削时间：

t=3.5min

工序Ⅴ检查

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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。

3.1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。

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36的毛坯槽定位工件的左右及上下，R12的圆弧定位工件的前后，A面紧贴钻模板使其按要求加工，设计出来的钻模板要保证3-Φ11的孔间距及孔径，还要照顾到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出来。

（2）切削力及夹紧力计算

（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）；同时，夹具体底面上的四个腰形槽可使整个夹具在机床工作台上安全加紧，以利于钻削加工。

钻床夹具的装配图及夹具体零件图见附图。

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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

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课程设计指导教师评语

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