1、大同大學煤炭工程學院課 程 設 計 說 明 書題 目：操縱桿支架加工（311孔）鉆孔夾具設計姓 名：系 別：專 業：機械設計制造及其自動化班 級：年 級：2009學 號：指導教師：電 話： 課 程 設 計 任 務 書一、題 目： 操縱桿支架加工（311孔）鉆床夾具設計（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；設計出高效、省力，既經濟合理又能保證加工質量的夾具；學會使用有關手冊及圖表資料。 設計條件：通用設備與工裝齊全；零件年產量：10000件。 具體設計要求：設計該零件的機械加工工序

2、夾具。設計完成后提交：課程設計說明書一本；夾具結構設計圖紙總圖、待加工零件圖各一張。格式符合學校有關要求。 指導教師 ： 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 工藝規化 53.1 確定毛坯制造形式 63.2 選擇定位基準 63.3 工藝路線 63.4 確定加工余量及毛坯尺寸 7第四章 夾具設計 84.1問題的提出 84.2 接受設計任務、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、設計夾緊機構 104.5 確定導向方案和導向元件 114.6 夾具體設計

3、 124.7 夾具精度分析 134.8 繪制夾具裝配圖，標注有關尺寸和技術要求 13結 論 15參考文獻 16第一章 序言機械制造工藝學課程設計是我們融會大學所學的機械制造工藝學、機械制造裝備設計等知識后，將理論與實踐相結合對專業知識的綜合運用訓練，并且為我們以后做好畢業設計進行一次綜合訓練和準備。通過機械制造工藝學課程設計，應該得到下述各方面鍛煉：1、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程等問題的方法，培養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計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過親手設計夾具（或量

4、具）的訓練，提高結構設計的能力。3、課程設計過程也是理論聯系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，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

5、滿足裝配性能，根據現場實際，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工序。第三章 工藝規劃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HT150，零件年產量為10000件，已達大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用精鑄件，這從提高生產率、保證加工精度上考慮也是應該的。3.2 基面的選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。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

6、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540.5，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。精基準選擇為底面及3-11孔。3.3工藝路線制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量

7、下降。工序 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 以底面為基準，側邊采用輔助支撐，加工底面上3-11孔，其中2個孔做為后續工藝定位孔，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，生產類型為大批生產，采用精鑄件毛坯。根據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

8、寸及毛坯尺寸如下：（1）底面（A面）根據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 夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商，決定設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10.5的鉆頭，11H9的絞刀，對工件的3-11孔進行加工。4.1問

9、題的提出本夾具主要用來鉆工件上3-11的孔成，孔加工通，先用10.5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，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，保證工藝要求孔距及孔徑為下到序做基準。4.2 接受設計任務、明確加工要求本次專用機床夾具設計任務是設計用于操縱桿支架上的三個11的鉆孔，是專用的鉆床夾具，具體設計應以前文的工藝規程和后文的書籍資料為依據，有關零件的功用、工作條件方面可參照零件圖樣和工藝規程指定部分。由零件和課程設計任務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Ra12.5（3） 3個11mm為通

10、孔。（4） 3個11孔，從工件底面高12mm，后兩孔相距96mm，前后孔距68mm。（5） 零件毛坯材料為HT250（6） 產品生產綱領：10000件/年。了解了上述信息之后，針對設計任務，可同時搜集另一些設計資料，如相應的標準以及有關的計算公式、同類產品或近似產品的夾具圖樣，有關機床設備的相關尺寸，實現現場中機床設備的位置、空間尺寸等。4.3 確定定位方案、選擇定位原件在鉆模的設計中，工件得定位方案和定位基準的選擇一般應與該工件的機械加工工藝規程一致。若工藝規程中的定位方案與定位基準的選擇確有問題時，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

11、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3-11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孔的工序基準是工件底面和后垂直面，在定位基準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以避免基準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只能限制三個自由度，故必須另選擇定位基準以滿足定位要求。經綜合分析比較，最終決定選擇用36槽及R12圓弧作為第二基準，由此可以得到以底面為第一

12、基準限制三個自由度，以36槽及R12圓弧作為第二基準限制三個自由度。工件的定位是通過定位基準面與定位元件接觸來實現的，故定位元件的選擇應與定位方案和工件定位表面相適應。第一定位基準：工件底面第二定位基準：36槽及R12圓弧4.4 確定加緊方案、設計夾緊機構（1）根據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，另一種為手動偏心輪帶V形塊夾緊機構。由于零件批量大，為了節約時間和制造成本，現采用偏心輪夾緊的方案較為合適，螺旋夾緊雖有一定優點，但缺點是在拆裝過程中用時較多。經過以上分析，最終確定未增力比大，自鎖性好的偏心夾緊機構。為了使夾緊可根據零件毛坯實際情況做

13、出調節，現在夾具上桿與工件接觸的面上配V塊，并通過偏心輪的轉動，可調節夾緊力。（2）夾緊力：在本夾具定位與夾緊方案確定后，現分析夾緊力。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K=1.5-2.5，摩擦因數：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，類比其他結構可知扭矩無法使其發生松動和變形。4.5 確定導向方案和導向元件本次

14、加工需要鉆孔，因次采用鉆套導向，這樣可以起到減少加工過程中的震動的作用，由于可換鉆套磨損后，可以迅速更換，適用于大批量生產，故選用可換鉆套。可換鉆套的具體結構可參考機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M，上海科學技術出版社，2000。）鏜套中導向孔的孔徑以及其偏差應根據所選取的刀具尺寸來確定。由前文可知本工序采用的是d=10.5mm的高速鋼錐柄麻花鉆，由課程設計指導書（13 王 棟，李大磊，機械制造工藝學課程設計指導書M，機械工業出版社，2010。）中表5-67可知10.5高速鋼麻花鉆的直徑上偏差為0，下偏差為-0.033，此外在本書表5-39可知11鉸刀直徑上偏差為0，下偏差為

15、-0. 25。故導向孔基本尺寸為11，由機床夾具手冊（5 王光斗，王春福，機床夾具設計手冊M，上海科學技術出版社，2000。）導向孔偏差應取F7，筒套中和襯套配合部分應取公差k6。鉆套和工件之間應該有排屑間隙。由課程設計指導書（13 王 棟，李大磊，機械制造工藝學課程設計指導書M，機械工業出版社，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值可適當減小。4.6 夾具體設計本夾具主要用來鉆工件上3-11的孔成，孔加工通，先用10.5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，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，保證工藝要

16、求孔的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙準。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3-11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，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，夾具的實用性及勞動強度也要考慮在內。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

17、全加緊，以利于鉆削加工。4.7 夾具精度分析根據各工序要求，對本工序的定位誤差、導向誤差進行分析。（1） 3個11孔徑尺寸精度，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，標注有關尺寸和技術要求4.8.1 裝配圖上應標注的尺寸和公差（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

18、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/h64.8.2 裝配圖上技術要求所有零件在裝配前應清洗干凈，有運動要求處涂潤滑油。有運動要求處應轉動靈活，不得出現卡滯現象。結 論通過這次畢業設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是理論聯系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，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，課程設計使我學會了從實際出發加工零件和設計夾具。在本次設計中，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，通用性較強的標準件，從現時以最低的成本實現最先進的加工。但也有不足之處。無論怎樣，這次的課程設計使我獲益良多，是我在學校的一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。參考