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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