Processing process of the control lever and the design of the fixture

Abstract: The joyslever bracket is belongs to the car shift part, which is mainly used to fix the joyslever. During the processing process, four surface, 11 holes, 20 holes and 36 grooves.This paper mainly conducts the processing process analysis and combination fixture design for the 20 holes on the lever bracket. Based on the processing process, the combination fixture is a special fixture for processing 20 holes, which has the characteristics of recombination, local adjustment and simple structure.

Key words: control lever; bracket; processing; process; combined fixture

一、引言

随着零件加工精度要求的提高，数控机床的应用越来越广泛，由于组合夹具具有可重组性、装夹方便等优点，在生产制造过程中被广泛使用。零件组合夹具设计效率的提高对零件的市场效益具有重要意义，同时我国在组合夹具的设计及应用方面已经积累了大量的经验，所以急需高效可行的设计方法将这些经验转化为企业的生产效益，这就需要提高设计的效率。组合夹具因为其可重组性及其结构简单等特性，可以有效地解决中小型企业在技术力量不足及生产能力低下等问题，提高中小型企业的工艺装备能力。

本文以操纵杆支架零件为对象，设计操纵杆支架Φ20孔的组合夹具，在分析和研究Φ20孔工艺的基础上，利用CAD软件对组合夹具进行设计。

二、操纵杆支架工艺分析

（一） 零件的作用

操纵杆支架属于汽车换档部分，它主要用来固定操纵杆，在汽车正常行驶过程中保证操纵杆不会发生移动，从而保证车辆的行驶安全。Φ11孔用于将操纵杆支架固定在汽车底盘上，Φ20孔用于将操纵杆固定在支架上，36槽用于保证操纵杆在换档时不会产生角度偏差，避免出现卡死等现象。

（二）零件的结构工艺性分析

操纵杆共有4组加工表面，分别为：2×Φ20孔、支架底面、36槽、3×Φ11孔。支架的底面因为要和汽车底座接触，所以需要进行切削加工，这样提高了换档时之家地面和接触刚度；Φ11孔端面为平面，可以防止加工过程中钻头组胺片，以保证空的加工精度；Φ20孔的一端面有拔模角度，钻孔时会产生偏差，所以选用镗孔会更好些；36槽通过铣、削、粗、精加工一次完成即可保证和操纵杆配合。由此可见，该零件的工艺性较好。

（三）毛坯的选择

形状复杂的毛坯用铸件。灰铸铁是价格便宜、应用最广泛的铸铁材料，灰铸铁材料有石墨的存在，因此有很好的力学性能和减震效果。灰铸铁中的石墨韧性较低，在切削加工受力形成断屑，所以灰铸铁的工艺性能符合本文零件的加工，在我国铸件中，约80%为灰铸铁，使用广泛。所以本文的操纵杆支架毛坯材料选用灰铸铁材料。操纵杆支架的形状较复杂，且工件整体精度要求较高，所以应用铸造方式得到精铸件毛坯。

根据《机械加工工艺手册》，2×Φ20孔的加工精度要求较高，工序如下：

（1）利用镗床，专用夹具、麻花钻、游标卡尺等钻孔使孔径至19mm。

（2）利用镗床，专用夹具、麻花钻、游标卡尺等镗孔使孔径至19.75mm。

（3）利用镗床，专用夹具、麻花钻、游标卡尺等精铰孔使孔径至20mm。

三、定位方案的确定

由零件图样和该零件的机械加工工艺过程可知，工件上两个Φ20孔与工件的底面和后垂直面有距离要求，表明这两个Φ20孔的工序基准是工件后垂直面和底面，要尽可能以底面和后垂直面为定位基准，以避免由于基准不重合而引起的加工误差。

由零件的加工实际情况可知，考虑到工件后垂直面有一定斜角，很难用于夹紧，如果单独以底面为定位基准则只能限制三个自由度，所以必须另外选择其他的定位基准以满足定位要求。

经过整体分析，决定选择用即“一面两销”的定位方案，即底面为第一基准，限制零件的3个自由度，以3×Φ11孔中的两个孔作为第二基准，限制零件的3个自由度。值得注意的是左边的销为圆柱定位销，所以为了防止过定位，右边的销选用扁头定位销。

四、Φ20孔的组合夹具设计

（一）确定导向装置与加紧机构

在加工Φ20孔时，要对孔进行粗精镗等工步的加工，最终达到图样上的加工要求故选用快换镗套作为刀具的导向元件。

根据定位方案和工件的形状特点，可采用手动螺旋夹紧机构，手动螺旋夹紧机构主要零件为压板和螺栓，利用“杠杆原理”来夹紧工件。

（二）夹紧力的分析

在确定本夹具定位方案、导向装置及夹紧方案后，现在进行夹紧力分析。在对Φ20进行扩孔时，切削力有两个，一个是主切削力，它主要形成扭矩；另一个是轴向进给力，它给工件施加侧移力。对于扭矩来说，由于夹具本身可以承受很强的横向载荷，故没有必要校核扭矩。对于横向进给力，在底座上有两个和Φ11孔配合的小销，而小销本身就与夹具底座刚性连接在一起，有很强的固定作用，轴向进给力无法使其发生移动。

本套夹具采用两个压板夹紧，压板主要靠上下旋动压板上的螺纹直径为12mm的六角螺母来实现夹紧。可知该机构属于单个螺旋夹紧。

经查《机床夹具设计手册》，六角螺母的夹紧力为5380N。经计算，两个夹紧机构所产生的夹紧力为10760N，远大于夹具所需的夹紧力，即可以满足要求。

（三）夹具体设计

本夹具主要用来加工操纵杆支架上Φ20mm的孔，孔加工成通孔，先粗钻孔至Φ19mm后再用铰刀将孔扩至Φ19.5mm，然后用精铰刀铰至Φ19.75mm，最后精校至Φ20mm。在加工过程中，应按照零件加工精度要求，保证孔的尺寸、位置精度及表面粗糙度等，提高劳动生产率。

在前期方案分析过程中，用压板使底面紧贴模板，用Φ11的小销通过两个Φ11孔固定在底座上，使其按照要求加工，设计出来的钻模板要保证2×Φ20的位置及孔径。

在组合夹具设计过程中，以提高企业生产效率为目的，注意提高劳动生产率，控制制造成本。为此，也要考虑夹具的实用性及劳动强度。本零件是精铸件，加工余量较小，切削力不是太大，装夹时需要的压紧力也不大，所以手动压紧就可以满足需要，没有必要使用气动或者液压压紧。

五、结论

本文主要针对操纵杆支架上的Φ20孔进行加工工艺分析及组合夹具设计，在操纵杆支架加工工艺基础上设计的组合夹具为加工Φ20孔的专用夹具，可对其进行重新组装和局部调整。本文采用灰铸铁毛坯材料，对Φ20孔进行先钻后粗铰再精铰的工艺顺序，在此基础上利用三维CAD软件设计组装出一套有效可行的专用组合夹具，采用“一面两销”定位方案，在加工过程中将操纵杆支架固定住，使得零件的加工精度得到保障。

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