机械制造工艺学课程设计-左摆动杠杆零件加工工艺规程及夹具设计（含CAD图纸）

晋 中 学 院 课程设计 需 计图纸，联系 目 左摆动杠杆加工工艺规程及夹具设计 院 系 机 械 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号 学习年限 2010 年 9 月至 2012 年 6 月 指导教师 2011年 6 月 24 日 2 左摆动杠杆零件加工工艺规程及夹具设计 学生姓名 ： 指导教师： 摘 要 这次设计的是左摆动杠杆。包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片 一张 与工序卡片 两 张。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定左摆动杠杆的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课 、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的 也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们大学生活中占有重要的地位 就我个人而言，我希望 能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导 。 3 目 录 1、 左摆动杠杆的工艺分析及生产类型的 确 定 5 左摆动杠杆的用途 5 左摆动杠杆的技术要求 5 审查左摆动杠杆的工艺性 6 确定左摆动杠杆的生产类型 6 2、确定毛 坯 、绘制毛 坯 简图 择 毛坯 7 定 毛坯 的尺寸公差和机械加工余量 7 3、拟定左摆动杠杆工艺路线 8 位基准的选择 8 表面加工方法的确定 9 工阶段的划分 9 序的集中与分散 10 序顺序的安排 10 定工艺路线 10 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 11 5、切削用量、时间定额的计算 14 削用量的计算 14 间定额的计算 15 4 6、夹具设计 16 出问题 16 计思想 16 具设计 16 7、体会与展望 19 8、参考文献 20 1、 左摆动杠杆的工艺分析及生产类型的确定 左摆动杠杆零件图 5 左摆动杠杆的用途 杠杆原理亦称 “ 杠杆平衡条件 ” 。要使 杠杆 平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。动力 动力臂 =阻力 阻力臂，用代数式表示为 2中， 示阻力， 上 式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。 左摆动杠杆的技术要求 ： 该左摆动杠杆的各项技术要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差（ 公差及精度 等级 表面粗糙度(形位公差 (左摆动杠杆左端面 177 左摆动杠杆中端面 53 左摆动杠杆上端面 28 6 左摆动杠杆上孔 15 左摆动杠杆中孔 12 左摆动杠杆下孔 6 10 12孔 12 12盲孔 12 88 22 查左摆动杠杆的工艺性 该左摆动杠杆结构简单，形状普通，属一般的杠杆类零件。主要加工表面有左摆动杠杆左、右端面，上端面，其次就是 15 孔及 12 孔和 6孔， 15、 12、 6 孔的加工端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要 高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。 确定左摆动杠杆的生产类型 依设计题目知： Q=5000 件 /年， m=1 件 /年，结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 代入公式得： N=5000 台 /年 /台 X（ 1+3%） X（ 1+ =摆动杠杆重量为 表 1，左摆动杠杆属轻型零件；由表1，该左摆动杠杆的生产类型为大批生产。 2、 确定毛胚、绘制毛胚简图 选择毛胚 左摆动杠杆在工作过程 中承受冲击载荷及各种应力，毛胚需选用锻件才满足工作要求。该左摆动杠杆的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故 7 采用锻造。 定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 由表 2表 2知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。 差等级 由左摆动杠杆的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为 。 定毛坯尺寸 零件尺寸 单边加工余量 /件尺寸 /差 177 5 182 +8 5 38 +3 5 63 +4 5 34 +、绘制左摆动杠杆毛坯简图 8 3、拟定左摆动杠杆工艺路线 位基准的选择 基准的选择 根据该左摆动杠杆零件的技术要求，选择左摆动杠杆右端面和 6孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。 6 孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位左摆动杠杆两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合。选用左摆动杠杆右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该左摆动杠杆在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。 基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择左摆动杠杆左端面和 12 外圆面作为粗基准。采用 12 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用左摆动杠杆右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。 表面加工方法的确定 根据左摆动杠杆零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/工方案 24端面 铣 24端面 铣 177铣 177铣 28左端面 铣 6 孔 12 孔 自由公差 9 自由公差 精铰 15 孔 精铰 12*18 孔 自由公差 孔 12 盲孔 自由公差 铰 8 铣 2 自由公差 铣 工阶段的划分 该左摆动杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（左摆动杠杆右端面和 6 孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣左摆动杠杆左端面、中端面、上端面、 12 孔、 15 孔、 6 孔、 12孔、 纹孔、 6 孔、盲孔 12 槽 8 2半精加工阶段，完成左摆动杠杆左端面、中端面、上端面和 15 孔、 12 孔、 6 的精铣加工和 12 盲孔的钻 精铰加工及 12 孔等其他孔的加工。 序的集中与 分散 选用工序集中原则安排左摆动杠杆的加工工序。该左摆动杠杆的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。 序顺序的安排 械加工工序 （ 1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 左摆动杠杆左端面和 12 孔。 （ 2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （ 3）遵循“先面后孔”原则，先加工左摆 动杠杆中端面，再加工 0 孔。 处理工序 加工之前进行时效处理。 助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该左摆动杠杆工序的安排顺序为：在、实效处理 基准加工 粗加工 精加工。 定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了左摆动杠杆的工艺路线。 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 时效处理 2 粗、精铣宽 24上表面 立式钻床 铣刀 游标卡尺 3 粗、精铣宽 24下表面 立式铣床 铣刀 游标卡尺 4 粗、精铣 177表面 立式铣床 圆车刀 游标卡尺 5 粗、精铣 177表面 立式铣床 花钻、扩孔钻 内径千分尺 6 粗、精铣 28立式铣床 花钻、扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 7 钻、扩、铰前表面孔使 尺 寸 达 钻 孔 12 6式钻床花钻、扩孔钻 卡尺、塞规 8 攻螺纹 式钻床锥 卡尺、塞规 11 9 钻、扩、铰孔使尺寸达到 1512式钻床花钻、扩孔钻 卡 尺、塞规 10 钻、铰 12 盲孔 立式钻床花钻、锥度铰刀 游标卡尺 11 粗、精铣槽 8式铣床 面铣刀 游标卡尺 12 铣 2 立式铣床 面铣刀 游标卡尺 13 去毛刺 钳工台 平锉 14 清 洗 清洗机 15 终 检 塞规、卡尺、百分表等 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，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） 24上表面 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 粗铣 58 （ 2） 24 下表面 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铣 3 粗铣 4 毛坯 58 （ 3） 177表面 12 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 粗铣 59 （ 4） 177 表面 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铣 4 粗铣 5 毛坯 29 （ 5） 28表面 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铣 77 粗铣 78 毛坯 182 （ 6） 28表面 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铣 77 粗铣 78 毛坯 182 （ 7） 12 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铰 12 扩孔 孔 11 11 （ 8） 6孔 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铰 6 钻孔 5 （ 9） 12*18 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铰 12 13 粗铰 孔 2 11 钻孔 9 9 （ 10） 15 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铰 15 粗铰 孔 孔 14 14 （ 11） 12孔 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铰 12 扩孔 孔 8 （ 12） 宽 2槽 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 粗铣 2 （ 13） 宽 8槽 工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 精铣 粗铣 5、切削用量、时间定额的计算 在这只计算钻 精铰 12 孔此工序的切削用量和时间定额。 削用量的计算 孔工步 1）背吃刀量的确定 取 2) 进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 14 3）切削速度的计算 由表 5削速度 v 选取为 20m/公式（ 5n=1000v/求得该工序钻头转速 n=r/参照 立式钻床的主轴转速，取转速 n=392 r/再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削 速度为 v=000= 粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取 2) 进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3）切削速度的计算 由表 5削速度 v 选取为 2m/公式（ 5-1）n=1000v/求得该工序钻头转速 n=r/参照 立式钻床的主轴转速，取转速 n=530r/再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度为 v=000=m/ 铰工步 1）背吃刀量的确定 取 2) 进给量的确定 由表 5取该工步的每转进给量 f=r。 3） 切削速度的计算 由表 5削速度 v 选取为 4m/公式（ 5n=1000v/求得该工序钻头转速 n=参照 立式钻床的主轴转速，取转速 n=140r/再将此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际钻削速度为 v=000= 间定额的计算 本时间 （ 1） 钻孔工步 根据表 5孔的基本时间可由公式 L/l+l1+ 得式中l=18mm;mm;*12)=* f=r;n=680mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间为 20s。 （ 2） 粗铰工步 根据表 5圆柱孔的基本时间可由公式 L/l+l1+得。式中 表 5 5、 （ ; 5而 l=12f=r; n=97r/将上 15 述 结 果 代 入 公 式 ， 则 该 工 序 的 基 本 时 间 125(x 97r/2s。 （ 3） 精铰工步 同上，根据表 5由公式 L/l+l1+得该工步的基本时间。式中 表 5 5、 （ ; 3而 l=12f=0.4 mm/r; n=140 r/将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 123(x 97r/6s。 助时间 辅助时间 这里取 则各工序的辅助时间分别为： 钻孔工步的辅助时间为： 粗铰工步的辅助时间为： 精铰工步的辅助时间为： 他时间的计算 除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于左摆动杠杆的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间 作业时间的 2%7%，休息与生理需要时间 作业时间的 2%4%，这里均取 3%，则各工序的其他时间可按关系式（ 3%+3%）（ tj+算，它们分别为： 钻孔工步的其他时间为： tb+6%x(20s+粗铰工步的其他时间为： tb+6%x(42s+精铰工步的其他时间为： tb+6%x(36s+件时间 计算 这里的各工序的单件时间分别为： 钻孔工步 =20s+粗铰工步 铰 =42s+ 16 精铰工步 铰 =36s+因 此 ， 此 工 序 的 单 件 时 间 +铰 +铰= 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 6、夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之 一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段 。 出问题 （ 1）怎样限制零件的自由度；一个面限制 3 个自由度，两个支撑钉限制 2 个自由度，线接触面限制 1 个自由度。 （ 2）怎样夹紧；设计夹具由单螺旋夹紧机构和固定手柄压紧螺钉夹紧工件。 （ 3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻套与工件之间的间隙排削。 （ 4）怎样使夹具使用合理，便于装卸 。 计思想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完 全符合要求。 本夹具主要用来对 12 孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为 面粗糙度 、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 17 具设计 位分析 （ 1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工 12 孔时，采用左摆动杠杆右端面和 6 孔内圆柱面作为定位基准。 （ 2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个 孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 j=（ d+ S） /2 d = S= j=、切削力及夹紧力的计算 刀具： 麻花钻， 12 铰刀。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册 3钻削力计算公式： P 式中 P钻削力 t 钻削深度 ,18每转进给量 , 麻花钻直径 , B布氏硬度， 55所以 P =720（ N） 钻孔的扭矩： 20 1 18 式中 S每转进给量 , 麻花钻直径 , B布氏硬度， 5520 1 =2478(N M) 铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册 3钻削力计算公式： 式中 P切削力 t钻削深度 , 18每转进给量 , 铰孔钻直径 , 12B布氏硬度， 55 所以 = N） 铰孔的扭矩： 式中 t钻削深度 , 18每转进给量 , 铰刀直径 , 12B布氏硬度， 55 N M） 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册 3得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式： 式中 螺纹摩擦角 平头螺杆端的直径 f 工件与夹紧元件之间的摩擦系数 ,螺杆直径 19 螺纹升角 Q 手柄作用力 L 手柄长度 则 所需夹紧力 =766（ N） 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。 具操作说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过 6 孔和侧面为定位基准，在支撑钉和平面实现完全定位，以钻套引导刀具进行加工。 采用手动螺旋快速夹紧机构和固定手柄压紧螺钉夹紧工件。 定位元件： 定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。 定导向装置 本工序要求对被加工的孔依次进行钻、铰的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用固定钻套作为刀具的导向元件，查表 9定钻套高度 H=2d=2 12=24泄