操縱桿支架鉆夾具設(shè)計說明書

1、大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 說 明 書題 目：操縱桿支架加工（311孔）鉆孔夾具設(shè)計姓 名：系 別：專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：年 級：2009學(xué) 號：指導(dǎo)教師：電 話： 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、題 目： 操縱桿支架加工（311孔）鉆床夾具設(shè)計（鉆底面孔系） 二、時 間 ： 自 2012 年 12月 17至 2012 年 12月 23 日止三、要 求： 正確解決該零件在加工中的定位、加緊等問題；設(shè)計出高效、省力，既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具；學(xué)會使用有關(guān)手冊及圖表資料。 設(shè)計條件：通用設(shè)備與工裝齊全；零件年產(chǎn)量：10000件。 具體設(shè)計要求：設(shè)計該零件的機械加工工序

2、夾具。設(shè)計完成后提交：課程設(shè)計說明書一本；夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙總圖、待加工零件圖各一張。格式符合學(xué)校有關(guān)要求。 指導(dǎo)教師 ： 王斌 下達 時間： 2012 年 12 月 17 日目錄第一章 序言 4第二章 零件的分析 52.1 零件的作用 52.2 零件的工藝分析 5第三章 工藝規(guī)化 53.1 確定毛坯制造形式 63.2 選擇定位基準(zhǔn) 63.3 工藝路線 63.4 確定加工余量及毛坯尺寸 7第四章 夾具設(shè)計 8問題的提出 84.2 接受設(shè)計任務(wù)、明確加工要求 84.3 確定定位方案、選擇定位原件 94.4 確定加緊方案、設(shè)計夾緊機構(gòu) 104.5 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件 114.6 夾具體設(shè)計 12

3、4.7 夾具精度分析 134.8 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求 13結(jié) 論 15參考文獻 16第一章 序言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們?nèi)跁髮W(xué)所學(xué)的機械制造工藝學(xué)、機械制造裝備設(shè)計等知識后，將理論與實踐相結(jié)合對專業(yè)知識的綜合運用訓(xùn)練，并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。通過機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面鍛煉：1、能熟練的運用機械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計原理的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學(xué)會工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過親手設(shè)計夾具（或量具）的

4、訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學(xué)會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，增強我們解決工程實際問題的獨立工作能力。第二章 零件的分析2.1 零件的作用題目所給定的零件是操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿，使其在使用過程中牢固可靠。零件上的3-11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用20的定位銷固定在支架上，并且在換擋時依靠利用36槽軌跡不會引起偏差。2.2 零件的工藝分析操縱桿支架共有4組加工表面，分析如下：（1）2-20孔，（2）支架底面（3）36槽（4）3-11孔此零件外形較小，圖中除2-20孔，公差要求較嚴格外，其它加工面公差要求較低，并且無位置度要求，但是為了滿足裝

5、配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準(zhǔn)，并制定出工藝公差，利用工藝基準(zhǔn)來加工后續(xù)工序。第三章 工藝規(guī)劃3.1 選擇毛坯種類并確定制造方法操縱桿支架材料為灰鐵件，牌號HT150，零件年產(chǎn)量為10000件，已達大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。3.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對于有若干個

6、不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做粗基準(zhǔn)。因為銑底面時要保證54，所以以2-R20外圓表面為粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一等問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。精基準(zhǔn)選擇為底面及3-11孔。制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，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。工序 以兩個R20外

7、毛坯面做為粗基準(zhǔn)，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。工序 以底面為基準(zhǔn)，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-11孔，其中2個孔做為后續(xù)工藝定位孔，按工藝尺寸加工。選用Z3040鉆床及專用鉆模。工序 以底面及2-11孔，一面兩銷定位，加工36槽。選用X63臥式銑床及專用夾具加工。工序 以一面兩銷定位，鉆銑2-20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工 工序 終檢。3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“操縱桿支架”零件材料為45鋼，硬度HB163-229，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用精鑄件毛坯。根據(jù)上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）底

8、面（A面）根據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊表5-5，鑄件最大尺寸120，確定底面毛坯機械加工余量為3mm。粗精銑一次加工完成到尺寸。（2）3-11為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。（3）36槽根據(jù)手冊表5-5，確定毛坯余量3mm。粗精銑一次完成。（4）2-20孔根據(jù)手冊表5-58，先用鉆頭鉆孔至19，再用20鏜刀加工。第四章 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第二道工序鉆底面孔系。本夾具將用于Z3040鉆床。刀具為一把的鉆頭，11H9的絞刀，對工件的3-11孔進行加工。問題的提出本夾具主要用來鉆工件上3-11的

9、孔成，孔加工通，先用的鉆頭粗鉆后再用11H9的絞刀加工到尺寸。在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證工藝要求孔距及孔徑為下到序做基準(zhǔn)。4.2 接受設(shè)計任務(wù)、明確加工要求本次專用機床夾具設(shè)計任務(wù)是設(shè)計用于操縱桿支架上的三個11的鉆孔，是專用的鉆床夾具，具體設(shè)計應(yīng)以前文的工藝規(guī)程和后文的書籍資料為依據(jù)，有關(guān)零件的功用、工作條件方面可參照零件圖樣和工藝規(guī)程指定部分。由零件和課程設(shè)計任務(wù)書中能得到的本工序加工要求如下：（1） 3個11mm寸公差等級要求不高。（2） 3個11mm面粗糙度要求為（3） 3個11mm為通孔。（4） 3個11孔，從工件底面高12mm，后兩孔相距96

10、mm，前后孔距68mm。（5） 零件毛坯材料為HT250（6） 產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：10000件/年。了解了上述信息之后，針對設(shè)計任務(wù)，可同時搜集另一些設(shè)計資料，如相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及有關(guān)的計算公式、同類產(chǎn)品或近似產(chǎn)品的夾具圖樣，有關(guān)機床設(shè)備的相關(guān)尺寸，實現(xiàn)現(xiàn)場中機床設(shè)備的位置、空間尺寸等。4.3 確定定位方案、選擇定位原件在鉆模的設(shè)計中，工件得定位方案和定位基準(zhǔn)的選擇一般應(yīng)與該工件的機械加工工藝規(guī)程一致。若工藝規(guī)程中的定位方案與定位基準(zhǔn)的選擇確有問題時，可重新進行考慮和確定。前期方案分析過程中，是將36的毛坯槽定位工件的左右及上下，R12的圓弧定位工件的前后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設(shè)計出來的鉆模

11、板要保證3-11的孔間距及孔徑，還要照顧到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出來。有零件圖樣可知，工件上3個11孔于工件的底面和各孔之間有距離要求，表明這3個11孔的工序基準(zhǔn)是工件底面和后垂直面，在定位基準(zhǔn)面和定位方案選擇上要盡可能以底面和后垂直面為定位基準(zhǔn)以避免基準(zhǔn)不重合帶來的加工誤差。由零件的實際加工情況可知，由于考慮到夾緊方面的因素，工件后垂直面很難用于夾緊。若單獨以底面為定位基準(zhǔn)只能限制三個自由度，故必須另選擇定位基準(zhǔn)以滿足定位要求。經(jīng)綜合分析比較，最終決定選擇用36槽及R12圓弧作為第二基準(zhǔn)，由此可以得到以底面為第一基準(zhǔn)限制三個自由度，以36槽及R12圓弧作為第二基準(zhǔn)限制三個

12、自由度。工件的定位是通過定位基準(zhǔn)面與定位元件接觸來實現(xiàn)的，故定位元件的選擇應(yīng)與定位方案和工件定位表面相適應(yīng)。第一定位基準(zhǔn)：工件底面第二定位基準(zhǔn)：36槽及R12圓弧4.4 確定加緊方案、設(shè)計夾緊機構(gòu)（1）根據(jù)工件的形狀特點和定位方案，可采用以下兩種加緊方案：一種為手動螺旋帶V形塊夾緊機構(gòu)，另一種為手動偏心輪帶V形塊夾緊機構(gòu)。由于零件批量大，為了節(jié)約時間和制造成本，現(xiàn)采用偏心輪夾緊的方案較為合適，螺旋夾緊雖有一定優(yōu)點，但缺點是在拆裝過程中用時較多。經(jīng)過以上分析，最終確定未增力比大，自鎖性好的偏心夾緊機構(gòu)。為了使夾緊可根據(jù)零件毛坯實際情況做出調(diào)節(jié)，現(xiàn)在夾具上桿與工件接觸的面上配V塊，并通過偏心輪的轉(zhuǎn)

13、動，可調(diào)節(jié)夾緊力。（2）夾緊力：在本夾具定位與夾緊方案確定后，現(xiàn)分析夾緊力。本零件是精鑄件，余量較小，切削力不大，要求夾緊力也不大，手動夾緊滿足要求，手動夾緊系數(shù)，摩擦因數(shù)：u=0.16-0.25.。擴孔時切削力有兩個，一個是主切削力，它形成扭矩；另一個是軸向進給力。對于軸向進給力來說，由于手動偏心輪上桿中偏心輪的壓緊，本身可以承受很強的縱向載荷，故沒有必要校核扭矩。對于扭矩，由底座上一個與36槽配合的支桿，支桿本身就與夾具底座連接與一起，類比其他結(jié)構(gòu)可知扭矩?zé)o法使其發(fā)生松動和變形。4.5 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件本次加工需要鉆孔，因次采用鉆套導(dǎo)向，這樣可以起到減少加工過程中的震動的作用，由于可

14、換鉆套磨損后，可以迅速更換，適用于大批量生產(chǎn)，故選用可換鉆套。可換鉆套的具體結(jié)構(gòu)可參考機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊M，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000。）鏜套中導(dǎo)向孔的孔徑以及其偏差應(yīng)根據(jù)所選取的刀具尺寸來確定。由前文可知本工序采用的是的高速鋼錐柄麻花鉆，由課程設(shè)計指導(dǎo)書（13 王 棟，李大磊，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書M，機械工業(yè)出版社，2010。）中表5-67可知高速鋼麻花鉆的直徑上偏差為0，下偏差為，此外在本書表5-39可知11鉸刀直徑上偏差為0，下偏差為-0. 25。故導(dǎo)向孔基本尺寸為11，由機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設(shè)計手冊M，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，

15、2000。）導(dǎo)向孔偏差應(yīng)取F7，筒套中和襯套配合部分應(yīng)取公差k6。鉆套和工件之間應(yīng)該有排屑間隙。由課程設(shè)計指導(dǎo)書（13 王 棟，李大磊，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書M，機械工業(yè)出版社，2010。）中表5-68，鉆套與工件的間隙距離為h=（0.71.5）d=7.7-16.5mm，h值可適當(dāng)減小。4.6 夾具體設(shè)計本夾具主要用來鉆工件上3-11的孔成，孔加工通，先用的鉆頭粗鉆后再用11H9的鉸刀加工到尺寸。在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證工藝要求孔的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙準(zhǔn)。前期方案分析過程中，是將36的毛坯槽定位工件的左右及上下，R12的圓弧定位工件的前

16、后，A面緊貼鉆模板使其按要求加工，設(shè)計出來的鉆模板要保證3-11的位置及孔徑，還要照顧到毛坯36H12槽的加工余量不至于后序加工不出來。如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，夾具的實用性及勞動強度也要考慮在內(nèi)。本零件是精鑄件，余量較小，切削力不是太大，需要的壓緊力也不大，所以沒有必要使用氣動或液壓夾緊，手動壓緊就可以滿足需要。夾具上裝有鉆模板，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的四個腰形槽可使整個夾具在機床工作臺上安全加緊，以利于鉆削加工。4.7 夾具精度分析根據(jù)各工序要求，對本工序的定位誤差、導(dǎo)向誤差進行分析。（1） 3個11孔徑尺寸

17、精度，本工序的尺寸精度有擴孔時的鉸刀決定其尺寸，此外有鉆套進行導(dǎo)正，因此不存在定位誤差。（2） 3個11孔深尺寸精度，本工序尺寸因孔為通孔，不存在誤差。4.8 繪制夾具裝配圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求4.8.1 裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差（1）夾具外形的最大輪廓尺寸：長215mm，寬195mm。（2）夾具與機床連接部分的尺寸：兩耳座中心縱向距離為160mm，橫向距離為165mm.（3）配合尺寸和公差：鉆模板于襯套配合尺寸20H7/m6襯套和鉆套配合尺寸16H7/g616軸與連桿16孔的配合公差16F8/h7偏心圓柱外伸出桿與連桿的12孔的配合公差F8/h78軸與底座8孔的配合公差8K7/h64.

18、8.2 裝配圖上技術(shù)要求所有零件在裝配前應(yīng)清洗干凈，有運動要求處涂潤滑油。有運動要求處應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，不得出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。結(jié) 論通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有了更進一步的認識，也加深了對大學(xué)中所學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和理解。課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設(shè)計使我學(xué)會了從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具。在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時以最低的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處。無論怎樣，這次的課程設(shè)計使我獲益良多，是我在學(xué)校的一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。參考文獻