操縱桿支架 機械加工工藝規(guī)程及夾具課程設(shè)計

1洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計（論文）題目操縱桿支架機械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計姓名杜佳佳學(xué)號B16023107專業(yè)機械設(shè)計及其自動化指導(dǎo)老師張春偉2序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的這是我們在進行課程設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。3一、零件的分析一零件的作用題目所給的零件是操縱桿支架。零件上方耳朵的20孔與操縱機構(gòu)相連。二零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是操縱桿支架需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求1、零件上方耳朵的20孔（公差）。42、零件耳朵開檔36H12（公差）。3、操縱桿支架底面4、底面311的孔（公差）由上面分析可知，可以粗加工操縱桿支架下端面，然后以此作為基準(zhǔn)采用通用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此操縱桿支架零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。二、確定生產(chǎn)類型已知此操縱桿支架零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為（換成自己的設(shè)計個數(shù)）件/年，零件的質(zhì)量是20KG/個，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2頁表112，可確定該操縱桿支架生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，采用通用夾具。三、確定毛坯1、確定毛坯種類零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2220,選用鑄件尺寸公差等級為CT12。1、零件上方耳朵的20孔處實心鑄造。52、零件耳朵開檔單側(cè)加3MM的加工余量。3、操縱桿支架底面加3MM的加工余量4、底面311的孔實心鑄造，不做孔結(jié)構(gòu)2、確定鑄件加工余量及形狀查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2220，選用加工余量為MAH級，并查表224確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，3、繪制鑄件零件圖四、工藝規(guī)程設(shè)計一選擇定位基準(zhǔn)61粗基準(zhǔn)的選擇以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個耳朵端面為輔助粗基準(zhǔn)。2精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個耳朵端面為輔助的定位精基準(zhǔn)。二制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第20頁表147、148、1411，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下工序方案一10檢檢查毛坯是否有裂紋20粗銑粗銑操縱桿支架底面，留1MM加工余量30半精銑半精銑操縱桿支架底面，達到尺寸公差要求40鉆孔鉆311孔的底孔10200鉸孔鉸311孔760粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架36槽，留1MM加工余量70半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架36槽，達到尺寸公差要求80粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架底面R12腰形孔，留1MM加工余量90半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架底面R12腰形孔，達到尺寸公差要求100鉆孔鉆兩耳中心孔20孔的底孔120110擴孔擴兩耳中心孔20孔的底孔至19120鉸孔鉸兩耳中心孔20孔至尺寸公差要求130檢驗檢驗是否合格工序方案二10檢檢查毛坯是否有裂紋20粗銑粗銑操縱桿支架底面，留1MM加工余量30半精銑半精銑操縱桿支架底面，達到尺寸公差要求40粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架36槽，留81MM加工余量200半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架36槽，達到尺寸公差要求60粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架底面R12腰形孔，留1MM加工余量70半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架底面R12腰形孔，達到尺寸公差要求80鉆孔鉆311孔的底孔1090鉸孔鉸311孔100鉆孔鉆兩耳中心孔20孔的底孔120110擴孔擴兩耳中心孔20孔的底孔至19120鉸孔鉸兩耳中心孔20孔至尺寸公差要求方案二是把鉆311孔的加工安排到后面,這樣會導(dǎo)致銑36槽等工序缺少必要的定位基準(zhǔn)缺少精基準(zhǔn)最終工序方案10檢檢查毛坯是否有裂紋20粗銑粗銑操縱桿支架底面，留1MM加工余量30半精銑半精銑操縱桿支架底面，達到尺寸公差要求940鉆孔鉆311孔的底孔10200鉸孔鉸311孔60粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架36槽，留1MM加工余量70半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架36槽，達到尺寸公差要求80粗銑以底面定位粗銑操縱桿支架底面R12腰形孔，留1MM加工余量90半精銑以底面定位半精銑操縱桿支架底面R12腰形孔，達到尺寸公差要求100鉆孔鉆兩耳中心孔20孔的底孔120110擴孔擴兩耳中心孔20孔的底孔至19120鉸孔鉸兩耳中心孔20孔至尺寸公差要求（3）切削用量及時間定額確定工序60以底面定位粗銑操縱桿支架36槽，留1MM加工余量1加工條件工件材料HT200,B170240MPA，鑄造X202K立式銑床10刀具YG6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度AE90,深度AP6,齒數(shù)Z12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（后簡稱簡明手冊）表31，取刀具直徑D01110MM。根據(jù)切削用量手冊（后簡稱切削手冊）表316，選擇刀具前角00后角08，副后角010，刃傾角S10,主偏角KR60,過渡刃KR30,副偏角KR20。2切削用量1）確定切削深度AP因為余量較小，故選擇AP4MM，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量FZ由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表320，使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為420KW（據(jù)簡明手冊表42320，X201立式銑床）時FZ009018MM/Z故選擇FZ018MM/Z。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)切削手冊表37，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為120MM；由于銑刀直徑D01110MM，故刀具使用壽命T180MIN（據(jù)簡明手冊表38）。4）計算切削速度VC和每分鐘進給量VF11根據(jù)切削手冊表316，當(dāng)D01110MM，Z12，AP720，F(xiàn)Z018MM/Z時，VT98M/MIN,NT1100R/MIN,VFT471MM/MIN。各修正系數(shù)為KMV10，KSV08。切削速度計算公式為VPEVZPTCKUAYFXQDM0其中，AE72AP4245VCV150XV3YV，801KSVMVUVPV32MIN8T，將以上數(shù)據(jù)代入公式ZMFZ/802ZIN/1428012735081430VC確定機床主軸轉(zhuǎn)速。MIN/6RDVWCS根據(jù)簡明手冊表4236，選擇NC300R/MIN,VFC390MM/MIN,因此，實際進給量和每分鐘進給量為VCM/MIN118M/MIN10ND031254FZCVFC/NCZ390/30012MM/Z01MM/Z20校驗機床功率根據(jù)切削手冊表324，近似為PCC33KW,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率PCM4200720KW33720KWPCC。故校驗合格。最終確定AP40MM，NC300R/MIN，VF390MM/S，VC118M/MIN，F(xiàn)Z01MM/Z。126）計算基本工時TML/VF，LLY，L176MM查切削手冊表326，入切量及超切量為Y40MM，則TML/VF17640/390081MIN。工序70以底面定位半精銑操縱桿支架36槽，達到尺寸公差要求刀具YG6硬質(zhì)合金端銑刀；機床X202K立式銑床；查切削手冊表320，進給量為，取為MIN/015FZ020MM/R參考有關(guān)手冊，確定，采用YG6硬質(zhì)合金端銑刀，MIN/124V，則,125ZMDWIN/31625410RDVNWS現(xiàn)采用X201立式銑床，根據(jù)簡明手冊表4236，取，故MIN/30RNW實際切削速度MIN/75103251NDVW當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量MI/3RW，取為980MM/MININ/1803250NZFM本工序切削時間為MIN6209815722FLTM13第2章加工20孔專用夾具設(shè)計21定位基準(zhǔn)的選擇在加工20孔工序時，311孔端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和11孔及11孔下表面加的作為定位基準(zhǔn)。選擇11孔限制了工件的2個自由度，選擇端面定位時，限制了3個自由度。即一面兩銷定位。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是一面兩銷。22定位元件的設(shè)計本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面2銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對短圓柱銷和菱形銷進行設(shè)計根據(jù)參考文獻11表212固定定位銷的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖213所示。圖213固定定位銷主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表28所示。表28固定定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸D1HLCDH11243044112061423定位誤差分析機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關(guān)。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為銷與孔的配合0020MM，鉆模與銷的誤差002MM，鉆套與襯套0029MM由公式EH/2HBMAX/HMAX002020011002921/2006MME00630/320020611可見這種定位方案是可行的。24鉆削力與夾緊力的計算由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻9得鉆削力6082HBDFF鉆削力矩91T式中20DM231875323MINAXMAX15RF08066217FN1903T本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即FKW安全系數(shù)K可按下式計算有6543210式中為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻20表可得6120131056C223P2FK所以有98CWFN763P150KF15螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有210TGTQLWZ式中參數(shù)由參考文獻20可查得6276ZR900529其中1LM8N螺旋夾緊力04該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下圖移動壓板受力簡圖由表得原動力計算公式261001KLWL即04782393275KWLNL由上述計算易得K由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。220鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)參考文獻11表2147可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖214所示。16圖214快換鉆套鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表29所示。表29DDH公稱尺寸允差12H1M1R2020120018000711181047711200根據(jù)參考文獻11表21208可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖2120所示。圖2120固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表210所示。表210DHDC117公稱尺寸允差公稱尺寸允差20003400112018002300120202根據(jù)參考文獻11夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖211所示。圖211U型槽主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表211所示。表211螺栓直徑DD1DL1214302026夾緊裝置的設(shè)計夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。根據(jù)參考文獻11移動壓板（GB2172080），其結(jié)構(gòu)如圖217所示。18圖移動壓板主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表所示表LBBL1LKHH1M12030113620081141201227夾具設(shè)計及操作的簡要說明本套夾具用于加工20孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以11孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷），下平臺（固定定位銷）來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動壓板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷，然后將移動壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。19總結(jié)課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。課程設(shè)計使我們認識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。20參考文獻1東北重型機械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機床夾具設(shè)計手冊M，上海上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19100。2張進生。機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)。機械工業(yè)出版社，19920。3李慶壽。機床夾具設(shè)計。機械工業(yè)出版社，1991。4李洪。機械加工工藝手冊。北京出版社，1996。20上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會。金屬切削手冊。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，11044。6黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊。化學(xué)工業(yè)出版社，11044。7余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設(shè)計M，重慶重慶大學(xué)出版社，19920。8周永強，高等學(xué)校課程設(shè)計指導(dǎo)M，北京中國建材工業(yè)出版社，2111042。9劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊M，哈爾濱黑