操縱桿支架鉆夾具設(shè)計說明書
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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(3X/11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(3X 1 11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
2、 件。 具體設(shè)計要求:設(shè)計該零件的機械加工工序夾 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 5 2.1 零件的作用 5 2.2 零件的工藝分析 5 第三章 工藝規(guī)化 5 3.1 確定毛坯制造形式 6 3.2 選擇定位基準 6 3.3 工藝路線 6 3.4 確定加工余量及毛坯尺寸 7 第四章夾具設(shè)計 8 4.1 問題的提出 8 4.2 接受設(shè)計任務(wù)、明確加工要求 8 4.3 確定定位方
3、案、選擇定位原件 9 4.4 確定加緊方案、設(shè)計夾緊機構(gòu) 10 4.5 確定導(dǎo)向方案和導(dǎo)向元件 11 4.6 夾具體設(shè)計 12 4.7 夾具精度分析 13 4.8 繪制夾具裝配圖,標注有關(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
4、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3-①11孔用螺栓固定在底座 上,操縱桿用①20的定位銷固定在
5、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) 2-① 20孔, 1) 2)支架底面 3) 3) 36槽 4) 3-① 11孔 此零件外形較小,圖中除2-①20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。 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HT15Q零件年產(chǎn)量為10000件, 已達大批生產(chǎn)的水平,而且
6、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。 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(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。因為銃底面時要保證54士 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
7、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)該考慮基準重合、基準統(tǒng)一等問題。當設(shè)計基準與工序基 準不重合時,應(yīng)該進行尺寸換算。精基準選擇為底面及 3-①11孔。 3.3 工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點, 應(yīng)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(yīng)當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn) 成本盡量下降。 工序I 以兩個R2的卜毛坯面做為粗基準,粗精銃底面 A選 用X5應(yīng)式銃床及專用夾具加工。 工序H 以底面為基
8、準,側(cè)邊采用輔助支撐,加工底面上 3- ①11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。 工序加 以底面及2-①11孔,一面兩銷定位,加工36梢。選用 X63臥式銃床及專用夾具加工。 工序IV 以一面兩銷定位,鉆銃2-①20孔。選用X5應(yīng)式銃床及 專用夾具加工 工序V 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)底面(A面) 根據(jù)《金屬
9、機械加工工藝人員手冊》表5-5,鑄件最大尺寸三120, 確定底面毛坯機械加工余量為3mm粗精銃一次加工完成到尺寸 ⑵3-①11 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) 3) 36槽 根據(jù)手冊表5-5,確定毛坯余量3mm粗精銃一次完成。 4) 2-① 20孔 根據(jù)手冊表5-58,先用鉆頭鉆孔至①19,再用①20鏈刀加工 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Z304cM床。刀具為一把 ①10.5的鉆頭,①11H9勺絞刀, 對工
10、件的3-①11孔進行加工。 4.1 問題的提出 本夾具主要用來鉆工件上3-①11的孔成,孔加工通,先用 ①10.5 的鉆頭粗鉆后再用①11H9勺絞刀加工到尺寸。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。 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 ①11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
11、①11m時公差等級要求不高。 (2) 3個①11m面粗糙度要求為Ra12.5 (3) 3個①11mmi通孔。 (4) 3個①11孔,從工件底面高12mm后兩孔相距96mm前后孔 距 68mm。 (5) 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)的標準以及有關(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的選擇一般應(yīng)與
12、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, R1涉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 來的鉆模板要保證3-①11的孔間距及孔徑,還要照顧到毛坯36H12曹 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①11孔于工件的底面和各孔之間有 距離要求,表明這3個①11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
13、, 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(jīng)綜合分析比較,最終決定選擇用36梢及R1胭弧作為第二基準, 由此可以得到以底面為第一基準限制三個自由度,以 36梢及R12H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(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:工件底面 第二定位基準:36梢及R1胭弧 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
14、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 彼,并通過偏心輪的轉(zhuǎn)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) K=1.5---2.5 ,摩擦因數(shù): u=0.
15、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 1.1 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
16、, 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 d=10.5mm 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①10.5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①11較刀直徑上偏差為0, 下偏差為-0. 25。故導(dǎo)向孔基本尺寸為①11,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
17、, 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= (0.7?1.5) d=7.7---16.5mm, h 值可適當減小。 4.6 夾具體設(shè)計 本夾具主要用來鉆工件上3-0 11的孔成,孔加工通,先用 ①10.5的鉆頭粗鉆后再用 ①11H9勺錢刀加工到尺寸。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
18、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, R1涉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 來的鉆模板要保證3-0 11的位置及孔徑,還要照顧到毛坯36H12曹的 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
19、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0 11孔徑尺寸精度,本工序的尺寸精度有擴孔時的較 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0 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(guān)尺寸和技術(shù)要求 4.8.1 裝配圖上應(yīng)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
20、寸和公差: 鉆模板于襯套配合尺寸0 20H7/m6 襯套和鉆套配合尺寸0 16H7/g6 0 16軸與連桿0 16孔的配合公差0 16F8/h7 偏心圓柱外伸出桿與連桿的0 12孔的配合公差F8/h7 0 8軸與底座0 8孔的配合公差0 8K7/h6 4.8.2 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。 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
21、,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,通用性較強的標準件,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 [1] 李慶余,機械制造裝備設(shè)計 [M] ,北京:機械工業(yè)出版社, 2011. [2] 金屬切削手冊 [M] ,上海:上
22、??茖W(xué)技術(shù)出版社, 2004. [3] 機械加工工藝手冊 [M] ,北京:機械工業(yè)出版社, . [4]公差與配合手冊 [M] ,北京:機械工業(yè)出版社, . [5] 機床夾具設(shè)計手冊 [M] ,上??茖W(xué)技術(shù)出版社, 2000. [6]機床夾具設(shè)計手冊 [M] ,上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社, 1979. [7] 機械設(shè)計實用手冊 [M] ,北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2000. [8]夾具工程師手冊 [M] ,哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社, 1987. [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會,金屬切削手冊 [M] ,上海:上??茖W(xué)技 術(shù)出版社, 1984. [10] 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. 其余, T 技術(shù)要求
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