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1、辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计题目: 操纵杆支架机械加工工艺规程及铣36H12槽夹具设计全套图纸，加153893706任 务 书一、设计题目:操纵杆支架机械加工工艺过程及铣36H12的槽夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说
2、明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于
3、思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范40说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘要本次课程设计的主要内容包括了根据给出的零件画出零件图，毛坯图和机械加工工艺过程综合卡片，根据老师安排的加工尺寸设计夹具并编制夹具所对应工序的机械加工工
4、艺卡片，画出夹具零件图和夹具装配图。最后完成课程设计说明书。本次课程设计的目的旨在让同学们通过这次课设，将所学理论与生产实践相结合，学会进行工艺设计的程序和方法，培养独立思考和独立工作的能力，增强同学解决问题和分析问题的能力。同学们通过网络搜索，查阅专业书籍，得到所需的参数，从而完成本次课程设计。AbstractThe main content of the curriculum design includes the parts drawing, blank drawing and machining process integrated card according to the give
5、n painted parts, according to the teacher arranges the processing size of fixture design and the preparation of fixture corresponding process of the machining process card, draw the parts diagram fixture and fixture assembly. Finally completed the course design specification. The purpose of this cou
6、rse is designed to let the students through the course design, will learn the theory and practice of combining, learn to process design procedures and methods, develop the ability to think and work independently, so as to enhance the students problem solving and analysis ability. Students through th
7、e network search, access to professional books, get the desired parameters, thus completing the course design.目 录1.零件的分析1 1.1零件的作用1 1.2零件的工艺分析12.确定生产类型23.确定毛坯23.1确定毛坯种类23.2确定铸件加工余量及形状33.3绘制铸件零件图34.工艺规程设计34.1选择定位基准34.2制定工艺路线44.3切削用量及时间定额的确定75.铣36槽夹具的设计115.1定位基准的选择115.2切削力和夹紧力计算125.3定位误差分析145.4定向键与对刀装
8、置设计165.5夹具体的设计185.6夹具设计及操作的简要说明191、零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是操纵杆支架。零件上方耳朵的20孔与操纵机构相连。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是操纵杆支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、零件上方耳朵的20孔（+公差）。2、零件耳朵开档36H12（+公差）。3、操纵杆支架底面4、底面311的孔（+公差）由上面分析可知，可以粗加工操纵杆支架下端面，然后以此作为基准采用通用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位
9、置精度，并且此操纵杆支架零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2、确定生产类型 根据机械制造技术基础课程设计指导书可确定该操纵杆支架生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，采用通用夹具。3、确定毛坯3.1确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。1、零件上方耳朵的20孔处实心铸造。2、零件耳朵开档单侧加3mm的加工余量。3
10、、操纵杆支架底面加3mm的加工余量4、底面311的孔实心铸造，不做孔结构3.2确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，3.3绘制铸件零件图4、工艺规程设计4.1选择定位基准：1 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个耳朵端面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个耳朵端面为辅助的定位精基准。4.2制定工艺路线:根据零件的几何形状、
11、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序方案一:10检检查毛坯是否有裂纹20粗铣粗铣操纵杆支架底面，留1mm加工余量30半精铣半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求40钻孔钻3-11孔的底孔1050铰孔铰3-11孔60粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架36槽，留1mm加工余量70半精铣以底面定位半精铣操纵杆支架36槽，
12、达到尺寸公差要求80粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架底面R12腰形孔，留1mm加工余量90半精铣以底面定位半精铣操纵杆支架底面R12腰形孔，达到尺寸公差要求100钻孔钻两耳中心孔20孔的底孔15110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120铰孔铰两耳中心孔20孔至尺寸公差要求130检验检验是否合格 工序方案二:10检检查毛坯是否有裂纹20粗铣粗铣操纵杆支架底面，留1mm加工余量30半精铣半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求40粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架36槽，留1mm加工余量50半精铣以底面定位半精铣操纵杆支架36槽，达到尺寸公差要求60粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架底面R12腰形孔，留1mm加
13、工余量70半精铣以底面定位半精铣操纵杆支架底面R12腰形孔，达到尺寸公差要求80钻孔钻3-11孔的底孔1090铰孔铰3-11孔100钻孔钻两耳中心孔20孔的底孔15110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120铰孔铰两耳中心孔20孔至尺寸公差要求方案二是把钻3-11孔的加工安排到后面,这样会导致铣36槽等工序缺少必要的定位基准(缺少精基准).最终工序方案:10检检查毛坯是否有裂纹20粗铣粗铣操纵杆支架底面，留1mm加工余量30半精铣半精铣操纵杆支架底面，达到尺寸公差要求40钻孔钻3-11孔的底孔1050铰孔铰3-11孔60粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架36槽，留1mm加工余量70半精铣以底面定位
14、半精铣操纵杆支架36槽，达到尺寸公差要求80粗铣以底面定位粗铣操纵杆支架底面R12腰形孔，留1mm加工余量90半精铣以底面定位半精铣操纵杆支架底面R12腰形孔，达到尺寸公差要求100钻孔钻两耳中心孔20孔的底孔15110扩孔扩两耳中心孔20孔的底孔至19120铰孔铰两耳中心孔20孔至尺寸公差要求4.3切削用量及时间定额确定: 工序60 以底面定位粗铣操纵杆支架36槽，留1mm加工余量4.3.1. 加工条件工件材料：HT200,b =170240MPa，铸造X52K立式铣床刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3
15、.1，取刀具直径d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角00后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。4.3.2. 切削用量1）确定切削深度ap 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。3）确定
16、刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量
17、为：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=176mm.查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min。工序70 以底面定位半
18、精铣操纵杆支架36槽，达到尺寸公差要求刀具：YG6硬质合金端铣刀；机床：X52K立式铣床；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用YG6硬质合金端铣刀，则：现采用X51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为：min5 铣36槽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。（一）问题的提出：本夹具是用来铣36槽，在前面的加工过程中保证了加工精度，经过与老师商议决定采用X52K立式铣床，设计铣夹具。5.1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位
19、基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。11的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的11孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两销和两已加工好的11孔的端面作为定位夹具。 为了提高加工效率，缩短辅助
20、时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。5.2切削力和夹紧力计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹
21、紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.图1 移动压板受力简图原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。5.3定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和二定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与
22、夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为96。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 且：L=96mm ，得 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，
23、所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.4 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向面中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形台面的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图2 夹具体台面形与螺钉根据T形的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表3表3定向键 BLHh尺寸公称尺寸允差允差公称尺寸允差180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹
24、具的相对位置。由于本道工序是完成精铣加工，所以选用对刀块。根据对刀块的结构和尺寸如图4所示：塞尺选用平塞尺，其结构如图4所示： 图4平塞尺塞尺尺寸参数如表5表5塞尺公称尺寸H20C30.0060.255.5 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取HT200，铸造成型后时效处理，以消除内应力。5.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产
25、率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 体会与展望通过这次课程设计，我收获了很多，查阅了很多的资料，学会了如何分析零件，分析夹具，学会了用caxa完成零件图和夹具图。课程设计就是将书本上的知识用于实践过程中，用理论去解决实际问题，在整个过程中，付出了很多，但是在完成的时候，看着自己做的说明书，看着自己画的图，心里很开心。感谢老师在课程设计期间给予我的帮助。有了这次课程设计的经验，我相信自己在未来参加工作的时候会更好的解决问题 参 考 文 献1 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1995。2 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社，1996。3 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社，20044 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，19955于英华，机械制造技术基础，机械工业出版社，2005。
