1大 學課程設計（論文）題目:操縱桿支架機械加工工藝規(guī)程及夾具設計學生姓名 學 號 指導教師 系 主 任 二級學院院長 2序 言機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行課程設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學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，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(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性訓練，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，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。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 Φ20 孔與操縱機構相連。(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：41、零件上方耳朵的 Φ20 孔（+公差）。2、零件耳朵開檔 36H12（+公差）。3、操縱桿支架底面4、底面 3－Φ11 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雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(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)綱領為（換成自己的設計個數(shù)）件/年，零件的質量是 2.0Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第 2 頁表 1.1-2，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；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，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，零件結構又比較簡單，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《機械制造工藝設計簡明手冊》第 41 頁表 2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為 CT-12。51、零件上方耳朵的 Φ20 孔處實心鑄造。2、零件耳朵開檔單側加 3mm 的加工余量。3、操縱桿支架底面加 3mm 的加工余量4、底面 3－Φ11 的孔實心鑄造，不做孔結構2、確定鑄件加工余量及形狀：查《機械制造工藝設計簡明手冊》第 41 頁表 2.2-5，選用加工余量為 MA-H 級，并查表 2.2-4 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)程設計6(一) 選擇定位基準：1 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個耳朵端面為輔助粗基準。2 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個耳朵端面為輔助的定位精基準。(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要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第 20 頁表 1.4-7、1.4-8、1.4-11 ，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 3-Ф 11 孔的底孔 Ф10750 鉸孔 鉸 3-Ф 11 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 Ф20 孔的底孔 Ф15110 擴孔 擴兩耳中心孔 Ф20 孔的底孔至 Ф19120 鉸孔 鉸兩耳中心孔 Ф20 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840 粗銑 以底面定位粗銑操縱桿支架 36 槽，留1mm 加工余量50 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 3-Ф 11 孔的底孔 Ф1090 鉸孔 鉸 3-Ф 11 孔100 鉆孔 鉆兩耳中心孔 Ф20 孔的底孔 Ф15110 擴孔 擴兩耳中心孔 Ф20 孔的底孔至 Ф19120 鉸孔 鉸兩耳中心孔 Ф20 孔至尺寸公差要求方案二是把鉆 3-Ф11 孔的加工安排到后面,這樣會導致銑 36 槽等工序缺少必要的定位基準(缺少精基準).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9求40 鉆孔 鉆 3-Ф 11 孔的底孔 Ф1050 鉸孔 鉸 3-Ф 11 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 Ф20 孔的底孔 Ф15110 擴孔 擴兩耳中心孔 Ф20 孔的底孔至 Ф19120 鉸孔 鉸兩耳中心孔 Ф20 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,σ b =170~240MPa，鑄造X52K 立式銑床10刀具：YG6 硬質合金端銑刀。銑削寬度 ae≤90,深度 ap≤6,齒數(shù) z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表 3.1，取刀具直徑 d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊 》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角 γ0＝0°后角 α0＝8°，副后角 α0’=10°，刃傾角：λs=－10°,主偏角 Kr=60°,過渡刃 Krε=30°,副偏角 Kr’=5°。2. 切削用量1）確定切削深度 ap 因為余量較小，故選擇 ap=4mm，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 3.5，使用YG6 硬質合金端銑刀加工，機床功率為 4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表 4.2-35，X51 立式銑床）時：fz=0.09~0.18mm/z故選擇：f z=0.18mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)《切削手冊》表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.5mm；由于銑刀直徑 d0=125mm，故刀具使用壽命 T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。4）計算切削速度 vc 和每分鐘進給量 vf11根據(jù)《切削手冊》表 3.16，當d0=125mm，Z=12，a p≤7.5，f z≤0.18mm/z 時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。 各修正系數(shù)為：k MV= 1.0，k SV= 0.8。切削速度計算公式為： vpevzpTckuayfxqdm0?其中 ， ， ， ， ， ，ae72?ap4245vC.?v15.0xv3.?yv， ， ， ， ，8.0.1??kSvMv .uvpv32.min8T， ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：zmfz/8.02Zin/142 8.012.735.081.43.0vc? ???確定機床主軸轉速： 。min/6rdvwcs??根據(jù)《簡明手冊》表 4.2-36，選擇 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：vc= = m/min=118m/min10nd?031254.?f zc=v fc/ncz=390/300×12 mm/z=0.1mm/z5)校驗機床功率 根據(jù)《切削手冊》表 3.24，近似為 Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率 Pcm=4.5×0.75kw=3.375kwPcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，n c=300r/min，v f=390mm/s，v c=118m/min，f z=0.1mm/z。126）計算基本工時tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ ，l=176mm.查《切削手冊》表 3. 26，入切量及超切量為：y+Δ=40mm，則：tm＝L/ V f=(176+40)/390=0.81min。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 硬質合金端銑刀；機床：X52K 立式銑床；查《切削手冊》表 3.5，進給量為： ，取為min/0.1~5fz?0.5mm/r參考有關手冊，確定 ，采用 YG6 硬質合金端銑刀，min/124v?，則：,125?zmdw in/31625410rdvnws ???現(xiàn)采用 X51 立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表 4.2-36，取 ，故min/30rnw?實際切削速度：min/75.103251ndvw????當 時，工作臺每分鐘進給量：mi/3rw，取為 980mm/minin/180325.0nzfm????本工序切削時間為：min62.09815722????fltm13第二章 銑 36 槽夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。（一）問題的提出：本夾具是用來銑 36 槽，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用 X52K 立式銑床，設計銑夾具。2.1 定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。φ11 的孔和其兩14端面都已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的 φ11 孔和其端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和兩已加工好的 φ11 孔的端面作為定位夾具。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。2.2 切削力和夾緊力計算刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 015??01?頂 刃 0n?側 刃 601~5??''30rK?4Dm6d2.Lm2Z.8/famzap.2由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：0.98.0.1235pzFafDBzn??有： 0.90.81.1.0.12524836.2()N??????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：6543210?15式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1 可知其60~K公式參數(shù)：123456.0,.,1.0,3KK??由此可得： .310.56???所以 836.2415.()KWFN???由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。查參考文獻[5]1～2～26 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLWz式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：6.2???.76zr?901?052??'29??螺旋夾緊力： 048.()WN該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如 2.1. 16316圖 4.1 移動壓板受力簡圖原動力計算公式 001KLWl???即： 0478.23.9032.75()K Nl? ??由上述計算易得： K??由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。2.3 定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和二定位銷，孔與銷間隙配合。（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷定位，兩定位銷孔尺寸公差為 96。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。17gwj????與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j?MjjWDAZWj ???? ????由參考文獻[5]可得：⑴ 兩定位銷的定位誤差 ： 11minDWd??????1 2i 2min.DDdJarctgL???其中：，10.52Dm??20D??，.d .3dm， 1min0??2min0.4?且：L=96mm ，得0.63DWm???.2J⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj???其中接觸變形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl???查[5]表 1～2～15 有 。 10.4,0.,.42,0.7azBKC???cos.28jym????18⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m05.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD?1.誤差總和： 0.85.3jwm????從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.4 定向鍵與對刀裝置設計定向鍵安裝在夾具底面的縱向面中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形臺面的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。根據(jù) GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：×o19圖 5.1 夾具體臺面形與螺釘根據(jù) T 形的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 5.4：表 5.4 定向鍵尺寸B 2B公稱尺寸允差允差 4dL H h Φ 1公稱尺寸允差2h18～0.012～0.03525124124.518+0.0195對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成精銑加工，所以選用對刀塊。根據(jù)對刀塊的結構和尺寸如圖 5.2 所示：塞尺選用平塞尺，其結構如圖 5.3 所示： 20標 記四 周 倒 圓×圖 3.3 平塞尺塞尺尺寸參數(shù)如表 3.5：表 5.5 塞尺公稱尺寸 H 20 C3 ～0.006 0.252.5 夾具體的設計夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結構工藝性要好。由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內應力。212.6 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，應該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調整換取。22總 結課程設計即將結束了，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合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，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計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。23參 考 文 獻[1] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，19100。[2] 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導［Ｍ］ 。機械工業(yè)出版社，1995。[3] 李慶壽。機床夾具設計［Ｍ］ 。機械工業(yè)出版社，1991。[4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］ 。北京出版社，1996。[5] 上海市金屬切削技術協(xié)會。金屬切削手冊［Ｍ］ 。上?？茖W技術出版社，2544。[6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］ 。化學工業(yè)出版社，2544。24[7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。[8] [周永強，高等學校課程設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。[9] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。[10] 王光斗，王春福。機床夾具設計手冊［Ｍ］ 。上?？茖W技術出版社，2542。[11] 東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學。機床夾具設計手冊［Ｍ］.上?？茖W技術出版社，1984。 [12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。[13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。[14] [王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2540。[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，25HT200：4-1725致 謝這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。