操纵杆支架课程设计举例.docx
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操纵杆支架课程设计举例
操纵杆支架课程设计举例
机械制造工艺学课程设计
题目:
操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计
姓名:
万百川
系别:
机电工程系
专业:
机械设计制造及其自动化
年级:
2009
学号:
MDA09087
指导教师:
李永鲜职称:
教授
2012年07月03日
操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计
[摘要]此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计,其零件为铸件,外形较小,除2-Φ20孔公差要求较严格外,其它加工面公差要求较低,并且无位置度要求,但是为了满足装配性能,根据现场实际,在加工过程中要制定工艺基准,并制定出工艺公差,利用工艺基准来加工后续工序。
[关键词]操纵杆支架加工工艺专用夹具设计
第二章零件的分析
2.1零件的作用
题目所给定的零件是汽车换挡部分的操纵杆支架,它的主要作用是固定操纵杆,使其在行驶过程中牢固可靠。
零件上的3-Φ11孔用螺栓固定在底座上,操纵杆用Φ20的定位销固定在支架上,并且在换挡时依靠利用36槽轨迹不会引起偏差。
2.2零件的工艺分析
操纵杆支架共有4组加工表面,分析如下:
(1)2-Φ20孔,
(2)支架底面
(3)36槽
(4)3-Φ11孔
此零件外形较小,图中除2-Φ20孔,公差要求较严格外,其它加工面公差要求较低,并且无位置度要求,但是为了满足装配性能,根据现场实际,在加工过程中要制定工艺基准,并制定出工艺公差,利用工艺基准来加工后续工序。
第一章
工艺规程设计
3.1确定生产类型
操纵杆支架材料为灰铸铁,牌号HT250,零件年产量为10000件,已达大批生产的水平[1]。
3.2确定毛坯制造形式
零件的轮廓尺寸不大,故可采用精铸件,这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。
3.3选择定位基准
定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作,它是工艺路线是否正确合理的前提。
正确与合理的选择定位基准,可以确保加工质量,缩短工艺过程,简化工艺装备结构与种类、提高生产率。
(1)粗基准的选择:
对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。
而对于有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。
因为铣底面时要保证54±0.5,所以以2-R20外圆表面为粗基准。
(2)精基准的选择:
精基准的选择有利于保证加工精度,并使工件装夹方便。
在选择时,主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。
精基准选择为底面及3-Φ11孔。
3.4选择加工方法
3.4.1平面的加工
平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。
对于本支架,底端面的粗糙度要求Ra25um,精度要求较低。
故选择端铣加工方式。
3.4.2孔的加工
孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。
对于本支架,3-Φ11的孔为工艺孔,所以选用钻床加工的方式。
2-Φ11的孔,由于精度要求较为严格,因此选用立式铣床钻铣加工。
3.4.3槽的加工
槽的加工方式有铣、磨、电火花等。
对于本支架,考虑到经济性的要求,选用铣床加工。
3.5制订工艺路线
制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,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。
1)工艺路线方案一
工序Ⅰ钻铣2-Φ20孔。
工序Ⅱ粗精铣底面A。
工序Ⅲ钻底面3-Φ11孔。
工序Ⅳ铣36槽。
工序Ⅴ检查
(2)工艺路线方案二
工序Ⅰ粗精铣底面A。
工序Ⅱ钻底面3-Φ11孔。
工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。
工序Ⅳ铣36槽。
工序Ⅴ检查
(3)工艺路线方案三
工序Ⅰ粗精铣底面A。
工序Ⅱ铣36槽。
工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。
工序Ⅳ钻底面3-Φ11孔。
工序Ⅴ检查
上述三个工艺方案的特点在于:
方案一是先加工出2-Φ20孔,再以其为基准,加工出底面,而后以底面为基准,加工底面3-Φ11孔及36槽。
方案二是先加工出底面,再以底面为基准,加工出底面3-Φ11孔,2-Φ20孔及36槽,这种方案基准统一。
方案三是先加工出底面,再以底面为基准,加工出36槽及2-Φ20孔,最后以36槽与Φ20做定位基准加工3-Φ11孔。
三种方案相比较,可以看出,方案一中,先以毛坯底面为粗基准,加工出2-Φ20孔,再以2-Φ20孔为基准加工底面,而后又以底面为基准,加工另外两组尺寸,由于中间变换了定位基准,不利于基准统一原则。
方案二,先加工出底面,后续加工都已底面定位,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
而方案三也存在与方案一同样的弊端。
因此,我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线:
工序Ⅰ以两个R20外毛坯面做为粗基准,粗精铣底面A。
选用X53立式铣床及专用夹具加工。
工序Ⅱ以底面为基准,侧边采用辅助支撑,加工底面上3-Φ11孔,其中2个孔做为后续工艺定位孔,按工艺尺寸加工。
选用Z3040钻床及专用钻模。
工序Ⅲ以一面两销定位,钻铣2-Φ20孔。
选用X53立式铣床及专用夹具加工。
工序Ⅳ以底面及2-Φ11孔,一面两销定位,加工36槽。
选用X63卧式铣床及专用夹具加工。
工序Ⅴ终检。
3.6确定加工余量及毛坯尺寸
“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁,硬度HB163-229HBW[2],生产类型为大批生产,采用精铸件毛坯。
根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
(1)底面(A面)
根据《金属机械加工工艺人员手册》表5-5[9],铸件最大尺寸≦120,确定底面毛坯机械加工余量为3mm。
粗精铣一次加工完成到尺寸。
(2)3-Φ11
为工艺孔,加工时按工艺尺寸加工,直接在零件上钻铰完成。
(3)36槽
根据手册表5-5,确定毛坯余量3mm。
粗精铣一次完成。
(4)2-Φ20孔
根据手册表5-58,先用钻头钻孔至Φ19,再用Φ20镗刀加工。
3.7工序设计
3.7.1选择加工设备
选择加工设备即选择机床类型。
由于已经根据零件的形状、精度特点,选择了加工方法,因此机床的类型也随之确定。
至于机床的型号,主要取决于现场的设备情况。
若零件加工余量较大,加工材料又较硬,有必要校验机床功率。
初步选择各工序机床如下:
1)工序Ⅰ铣底面A:
XK7150数控铣床
2)工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔:
机床:
Z3040钻床
3)工序Ⅲ加工36槽:
X63卧式铣床
4)工序Ⅳ钻镗2-Φ20孔:
X53立式铣床
3.7.2选择夹具
对于成批生产的零件,大多采用专用机床家具。
在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下,也可部分采用通用家具。
本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床家具,需专门设计、制造。
3、刀具选择
在操纵杆的加工中,采用了铣、钻、镗、等多种加工方式,与之相对应,初选刀具的情况如下:
1)工序Ⅰ铣底面A:
采用成都成量工具有限公司的面铣刀刀柄及立装式立铣刀,刀具直径φ160。
刀片材料P/K,型号LZ1282,适用加工材料为铸铁等。
2)工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔:
钻头选取高速钢钻头,直径Φ10.5,铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H9
3)工序Ⅲ钻镗2-Φ20孔:
采用钻镗的形式,先用Φ19高速钢钻头钻出底孔,再用Φ20镗刀精加工。
4)工序Ⅳ加工36槽:
选用可调式三面刃铣刀,直径Φ120,刀片767,加工铸铁件。
3.8确定切削用量和基本时间
工序Ⅰ铣底面A
(1)加工条件
工件材料:
HT200,铸件
加工要求:
粗精铣底面A。
机床:
XK7150数控铣床。
刀具:
采用成都成量工具有限公司的面铣刀刀柄及立装式立铣刀,刀具直径φ160。
刀片材料P/K,型号LZ1282,适用加工材料为铸铁等。
(2)计算切削用量
毛坯加工余量为3mm左右,根据《组合机床切削用量计算》表9[11],Vc选60m/min,f=0.3mm/r。
(3)确定机床主轴转速
n=VcX1000πXDc=60x10003.14x160=119r/min
按机床说明书,与119r/min相近的机床转速为95r/min
所以实际切削速度v=47.728r/min
(4)计算切削工时
t=4.2min
工序Ⅱ以底面为基准,侧边采用辅助支撑,加工底面上3-Φ11工艺孔。
(1)加工条件
工件材料:
HT200,铸件。
加工要求:
钻铰3-Φ11孔。
机床:
Z3040钻床。
刀具:
钻头选取高速钢钻头,直径Φ10.5,铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H9
(2)计算切削用量
①先用Φ10.5钻头钻底孔。
根据《组合机床切削用量计算》表1[11]选取f=0.20mm/r,v=20m/min
所以n=1000vπD=1000x203.14x10.5=606r/min
按机床选取n=630r/min
实际切削速度v=20.77m/min
②用Φ11H9铰刀进行铰孔
根据《组合机床切削用量计算》表6,选取f=0.5mm/r,v=6m/min
所以n=1000vπD=1000x63.14x11.=173.7r/min
按机床选取n=200r/min
实际切削速度v=6.9m/min
(3)计算切削工时
钻削一孔:
t=0.72min
铰削一孔:
t=1.8min
总切削时间:
0.72x3+1.8x3=7.5min
工序Ⅳ以一面两销定位,钻镗2-Φ20孔
(1)加工条件
工件材料:
HT250,铸件。
加工要求:
钻铣2-Φ20孔。
机床:
X53立式铣床。
刀具:
采用钻镗的形式,先用Φ19高速钢钻头钻出底孔,再用Φ20镗刀精加工。
先用Φ18钻头钻底孔
根据《组合机床切削用量计算》表9[11],选取f=0.2mm/r,v=40m/min
所以n=1000vπD=1000x403.14x19.=670r/min
按机床选取n=600r/min
实际切削速度v=35.796m/min
②用Φ20成型镗刀进行镗孔
根据《组合机床切削用量计算》选取f=0.15mm/r,v=70m/min
所以n=1000vπD=1000x703.14x20.=581r/min
按机床选取n=600r/min
实际切削速度v=37.68m/min
(2)计算切削工时
钻削时间:
t=2.3min
铰削时间:
t=1.2min
总切削时间:
t=3.5min
工序Ⅲ以底面及Φ11孔,一面两销定位,加工36槽。
(1)加工条件
工件材料:
HT200,铸件。
加工要求:
铣36槽。
机床:
X63卧式铣床。
刀具:
选用可调式三面刃铣刀,直径Φ120,刀片767,加工铸铁件。
(2)计算切削用量
根据《组合机床切削用量计算》表9[11],选取Vc=60m/min,f=0.2mm/r
确定机床转速
n=VcX1000πXDc=60x10003.14x120=159.2r/min
按机床说明书,与212.3r/min相近的机床转速为150r/min
所以实际切削速度v=56.52m/min
(3)计算切削工时,
t=4min
工序Ⅴ检查
第四章夹具设计
4.1接受设计任务、明确加工要求
本次专用机床夹具设计任务是设计用于操纵杆支架上的两个Φ20孔的钻孔,是专用的钻床夹具,具体设计应以前文的工艺规程和后文的工序卡片为依据,有关零件的功用、工作条件方面可参照零件图样和工艺规程指定部分。
由零件和课程设计任务书中能得到的本工序加工要求如下:
(1)2个Φ20mm孔尺寸公差等级为IT12。
(2)2个Φ20mm孔
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