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《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》
課程設計說明書
設計題目： 操縱桿支架機械制造工藝及鉆孔夾具設計
學生姓名：
學 號：
系 別：
專業(yè)班級：
指導教師：
起止時間：
《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程設計任務書
學生姓名
專業(yè)班級
學號
指導教師姓名及職稱
蹇永良
設計題目
操縱桿支架機械制造工藝及鉆孔夾具設計
設計內(nèi)容
1、 產(chǎn)品零件圖1張
2、 產(chǎn)品毛坯圖1張
3、 機械加工工藝過程卡片1份
4、 機械加工工序卡片1張
5、 夾具設計裝配圖（1號圖）1份
6、 夾具零件圖：夾具體零件圖1張
7、 課程設計說明書1份
注：零件年產(chǎn)量5000臺/年
進度安排
1、 零件工藝審查，選擇毛坯并繪制毛坯圖（1天）。
2、 機械加工工藝規(guī)程設計：
1） 選擇加工方法和方案，擬定工藝路線（1天）。
2） 進行工序設計計算（2天）
3） 填寫工藝過程卡和鉆加工工序卡（2天）
3、 夾具設計：
1） 設計鉆孔工序的鉆床夾具機構(gòu)方案，繪制夾具設計裝配圖草圖（2天）。
2） 繪制夾具裝配圖，1#圖幅1張（2天）。
3） 繪制夾具體零件圖1張（2天）。
4、 編寫課程設計說明書10頁（2天）
5、 課程設計答辯（1天）
主要參考文獻
1、 黃健求《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)第二版》機械工業(yè)出版社
2、 崇凱《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計指南》化學工業(yè)出版社
序言
機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計是我們?nèi)跁髮W所學的《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《機械制造裝備設計》等知識后，將理論與實踐相結(jié)合對專業(yè)知識的綜合運用訓練，并且為我們以后做好畢業(yè)設計進行一次綜合訓練和準備。
這次設計的是操縱桿支架，包括工件零件圖、夾具體零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用。然后，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定支架的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。
本次的課程設計，決定設計第二道工序——鉆底面孔系，夾具通過一個固定V形塊、一個擺動壓塊、四個支承板共同限制5個自由度，靠螺栓螺桿夾緊。鉆模板與A面之間保持一定間距，設計出來的鉆模板要保證3-Φ11的孔間距及孔徑。
由于本人設計水平所限錯誤和欠妥之處懇請老師批評指正。
目錄
1.零 件 的 分 析 6
1.1 零件的作用 6
1.2 零件的工藝分析 6
2.工 藝 規(guī) 程 設 計 7
2.1 選擇毛坯種類并確定制造方法 7
2.2 基面的選擇 7
2.3 制訂工藝路線 7
2.4 工藝路線的比較與分析 8
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 9
2.6 確定切削用量及基本工時 10
3、夾具的設計 13
3.1問題的提出 13
3.2夾具設計 13
4、設計感言： 14
參考文獻 15
1.零 件 的 分 析
1.1 零件的作用
題目所給定的零件是汽車換擋部分的操縱桿支架，它的主要作用是固定操縱桿，使其在行駛過程中牢固可靠。零件上的3-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操縱桿用Φ20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。
1.2 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-Φ20孔，
（2）支架底面
（3）36槽
（4）3-Φ11孔
此零件外形較小，圖中除2-Φ20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，但是為了滿足裝配性能，根據(jù)現(xiàn)場實際，在加工過程中要制定工藝基準，并制定出工藝公差，利用工藝基準來加工后續(xù)工序。
1.3 確定毛坯
（1）確定毛坯種類：
零件材料為HT150?？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)類型為大批生產(chǎn)，故選擇精鑄件毛坯。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-10。
（2）確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差：
（參考《指南》P10-11，P120-123。步驟：求零件最大輪廓尺寸→查表5-5選擇毛坯鑄件的機械加工余量等級→查表5-4求出鑄件機械加工余量RMA→查表5-1選取鑄件公差等級CT→查表5-3求鑄件尺寸公差→計算毛坯基本尺寸P120→制作毛坯尺寸公差與加工余量表P11）
項目
底面（A面）
3-Φ11孔
2-Φ20孔
36槽
公差等級CT
10
10
10
10
加工面基本尺寸
12
Φ11
Φ20
36
鑄件尺寸公差
2.2
2.2
2.4
2.6
機械加工余量等級
F
F
F
F
機械加工余量RMA
0.7
0
0
1.4
毛坯基本尺寸
12.7
Φ11
Φ20
37.4
2.工 藝 規(guī) 程 設 計
2.1 毛坯種類的選擇與設計
操縱桿支架材料為灰鑄鐵，牌號HT150，硬度HB163-229，零件年產(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，故可采用精鑄件作為生產(chǎn)類型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是允許的。
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，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）粗基準的選擇：
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于有若干個不加工表面的工件，則應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。因為銑底面時要保證54±0.5，所以以2-R20外圓表面為粗基準。
（2）精基準的選擇：
精基準的選擇有利于保證加工精度，并使工件裝夾方便。在選擇時，主要應該考慮基準重合、基準統(tǒng)一等問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。精基準選擇為底面A及3-Φ11孔。
2.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應當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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
（1）工藝路線方案一
工序Ⅰ 鉆銑2-Φ20孔。
工序Ⅱ 粗精銑底面A。
工序Ⅲ 鉆底面3-Φ11孔。
工序Ⅳ 銑36槽。
工序Ⅴ 檢查
（2）工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗精銑底面A。
工序Ⅱ 銑36槽。
工序Ⅲ 鉆銑2-Φ20孔。
工序Ⅳ 鉆底面3-Φ11孔。
工序Ⅴ 檢查
2.4 工藝路線的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工出2-Φ20孔，再以其為基準，加工出底面，而后以底面為基準，加工底面3-Φ11孔及36槽。方案二先加工出底面，再以底面為基準，加工出36槽及2-Φ20孔，最后以36槽與Φ20做定位基準加工3-Φ11孔，這種方案基準統(tǒng)一。兩種方案相比較，可以看出，方案一中，先以毛坯底面為粗基準，加工出2-Φ20孔，再以2-Φ20孔為基準加工底面，而后又以底面為基準，加工另外兩組尺寸，由于中間變換了定位基準，不利于基準統(tǒng)一原則。方案二，先加工出底面，后續(xù)加工都已底面定位，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。因此，我們選用方案二做為操縱桿支架的加工路線：
工序Ⅰ 以兩個R20外毛坯面做為粗基準，粗精銑底面A。選用X53立式銑床及專用夾具加工。
工序Ⅱ 以底面A及2-Φ11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Ⅲ 以一面兩銷定位，鉆銑2-Φ20孔。選用X53立式銑床及專用夾具加工。
工序Ⅳ 以底面A為基準，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11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Z3063鉆床及專用鉆模。
工序Ⅴ 終檢。
2.5 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HT150，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-Φ11
為工藝孔，加工時按工藝尺寸加工，直接在零件上鉆鉸完成。10.5高速鋼鉆頭鉆出10.5的孔，再高速鋼機用鉸刀鉸11的孔。
（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-Φ20孔
根據(jù)手冊表5-58，先用鉆頭鉆孔至Φ19，再用Φ20鏜刀加工。
2.6 確定切削用量及時間定額
工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額
Td = Tj + Tf + Tb + Tx + Tz / N
其中：
Td—是指但見時間定額
Tj—是指基本時間（機動時間） ，通過計算求得
Tf—是指輔助時間，一般?。?5~20）%；Tj 與 Tf 和稱為作業(yè)時間
Tb—是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（2~7）%估算
Tx—是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（2~4）%估算
Tz—是準備與終結(jié)時間，大量生產(chǎn)時，準備與終結(jié)時間忽略不計
N—是指一批零件的個數(shù)
工序Ⅰ 銑底面A
（1）加工條件
工件材料：HT150，鑄件
加工要求：粗精銑底面A。
機床：XK714G數(shù)控銑床。
刀具：采用成都成量工具有限公司的面銑刀刀柄及立裝式立銑刀，刀具直徑φ160。刀片材料P/K，型號LZ1282，適用加工材料為鑄鐵等。
（2）計算切削用量
毛坯加工余量為3mm左右，根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9，Vc選60m/min，f=0.3 mm/r。
（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速
n=Vc1000 πDc=60x1000 3.14x160=119r/min
按機床說明書，與119r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為95r/min
所以實際切削速度v=47.728r/min
（4）計算切削工時
t =4.2min
工序Ⅱ 以底面及Φ11孔，一面兩銷定位，加工36槽。
（1）加工條件
工件材料：HT150，鑄件。
加工要求：銑36槽。
機床：X63臥式銑床。
刀具：選用可調(diào)式三面刃銑刀，直徑Φ120,刀片767，加工鑄鐵件。
（2）計算切削用量
根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9,選取Vc=60m/min,f=0.2 mm/r
確定機床轉(zhuǎn)速
n=VcX1000 πXDc=60x1000 3.14x120=159.2r/min
按機床說明書，與212.3 r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為150 r/min
所以實際切削速度v=56.52 m/min
（3）計算切削工時，t=4min
工序Ⅲ 以一面兩銷定位，鉆鏜2-Φ20孔
（1）加工條件
工件材料：HT150，鑄件。
加工要求：鉆銑2-Φ20孔。
機床：X53立式銑床。
刀具：采用鉆鏜的形式，先用Φ19高速鋼鉆頭鉆出底孔，再用Φ20鏜刀精加工。
① 先用Φ19鉆頭鉆底孔
根據(jù)《組合機床切削用量計算》表9，選取f=0.2 mm/r,v=40m/min
所以n=1000v πD=1000x40 3.14x19.=670 r/min
按機床選取n=600r/min
實際切削速度v=35.796m/min
② 用Φ20成型鏜刀進行鏜孔
根據(jù)《組合機床切削用量計算》選取f=0.15mm/r,v=70m/min
所以n=1000v πD=1000x70 3.14x20.=581r/min
按機床選取n=600 r/min
實際切削速度v=37.68 m/min
（3）計算切削工時
鉆削時間：t =2.3 min
鉸削時間：t =1.2 min
總切削時間：t=3.5 min
工序Ⅳ 以底面為基準，側(cè)邊采用輔助支撐，加工底面上3-Φ11工藝孔。
（1）加工條件
工件材料：HT150，鑄件。
加工要求：鉆鉸3-Φ11孔。
機床：Z3063鉆床。
刀具：鉆頭選取高速鋼鉆頭，直徑Φ10.5，鉸刀選取高速鋼機用鉸刀Φ11H9
（2）計算切削用量
① 先用Φ10.5鉆頭鉆底孔。
根據(jù)《組合機床切削用量計算》表1選取f=0.20mm/r,v=20m/min
所以n=1000v =1000x20 3.14x10.5=606r/min
按機床選取n=630r/min
實際切削速度v=20.77 m/min
② 用Φ11H9鉸刀進行鉸孔
根據(jù)《組合機床切削用量計算》表6,選取f=0.5 mm/r,v=6m/min
所以n=1000v =1000x6 3.14x11.=173.7r/min
按機床選取n=200r/min
實際切削速度v=6.9 m/min
（3）計算切削工時
鉆削一孔：t= 0.72min
鉸削一孔：t= 1.8min
總切削時間：0.72 3+1.8 3=7.5min
工序Ⅴ 檢查
3、夾具的設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第四道工序——鉆底面孔系。本夾具將用于Z3063鉆床。刀具為一把Φ10.5的高速鋼鉆頭，Φ11H9的高速鋼機用鉸刀，對工件的3-Φ11孔進行加工。采用鉆模上面對刀塊對刀。選用GB/T 8045.1——1999固定鉆套通過鉆模固定在夾具體上，保證加工過程中孔的被加工的位置精度。
3.1問題的提出
本夾具主要用來鉆工件上3-Φ11的孔成，孔加工通，先用Φ10.5的鉆頭粗鉆后再用Φ11H9的絞刀加工到尺寸。在本道工序加工時，主要應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。
3.2夾具設計
（1）定位基準的選擇
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，設計出來的鉆模板要保證3-Φ11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。
（2）切削力及夾緊力計算
(見《切削手冊》表3.28)
其中，=650，=3.1mm，=1.0，=0.08mm，=0.72，=40mm(在加工面上近似測量值)，=0.86，=225mm，=0.86，=0，z=20
所以
由于是垂直銑削，所以水平分力=0N
垂直分力=1456N
在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1K2K3K4。
其中K1為基本安全系數(shù)1.5
K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.15
K3為刀具鈍化系數(shù)1.1
K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。
所以 F′=KFH=1.5×1.15×1.1×1.1×1456=3197.5N
Wk=------防止工件繞軸線轉(zhuǎn)動所需夾緊力
（為摩擦系數(shù)，為90）
（4）夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應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，夾決定設計第二道工序——鉆底面孔系。鉆床夾具的裝配圖及夾具體零件圖見附錄。
4、設計感言：
這次的課程設計，我們真正的做了一次設計人員，由方案的出臺、查表、計算到夾具的設計，都由我們自己獨立思考親自操作完成的。在這次課設過程中，漸漸能熟練的運用機械制造工藝學的基本理論和夾具設計原理的知識，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。我們重溫了《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、制圖的課本知識，第一次感受到了運用所學的知識來指導實踐所帶來的快樂，同時也培養(yǎng)了我們分析問題和解決問題的能力。親手設計夾具（或量具）的訓練，提高我們結(jié)構(gòu)設計的能力，也算是為以后的工作提前進行了適應。程設計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、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。
更重要的是，在此過程當中，可以總結(jié)出許多經(jīng)驗。我們明確了做為一個工程技術(shù)人員應該具有的認真、嚴謹?shù)乃仞B(yǎng)。在以后的工作中，我們不僅僅交出了一份作品，一份作業(yè)，更交出了一份安全，一份信任，一份責任。在以后的學習、工作當中，必須重視負責的工作態(tài)度和嚴謹?shù)膹臉I(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；同時，更應重視團隊合作，1加1是可以大于2，一次次的對方案進行討論、修改，使我們的方案逐漸走上成熟，各種疑問都得到了解決，團結(jié)合作是我們完成工作的保證。三周的課程設計是如此短暫，但在此過程中所學到的東西將指引我們以后的學習工作。
，
參考文獻
1．趙家奇．機械制造工藝學課程設計指導書． 第 2版，機械工業(yè)出版社，2000.10.
2．艾興,肖詩綱．切削用量簡明手冊．第3版， 機械工業(yè)出版社，1997.8
3．曾志新,呂明．機械制造技術(shù)基礎(chǔ)．武漢理工出版社，2001.7
4．李益民．機械制造工藝設計簡明手冊．機械工業(yè)出版社，1993.4
5．王明珠．工程制圖學及計算機繪圖．國防工業(yè)出版社，1998.3。
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