摘 要
本文是对杠杆零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对杠杆加工工艺与工装设计零件的工序的加工设计了专用夹具.
机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计铣床夹具。
关键词：杠杆，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具
Abstract
This paper is the analysis of the Lever spare parts processing technology application and processing, including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the fixture, the formulation of the process route, tool selection, cutting, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. Design of special fixture for processing in addition to leverage the processing technology and fixture design parts of the process.
Many kinds of the machine tools fixture, the fixture's most widely used, the size has been standardized, and there is a professional factory production. But widely uses in the volume production, special fixture for a workpiece machining processes and services, to the factory according to the workpiece machining process to design and manufacture. The main content of this paper is to design the milling fixture fixture design.
Keywords: leverage, processing technology, processing methods, process documents, fixture
目 录
摘 要 I
Abstract 1
目 录 1
第1章 绪论 1
1.1 机械加工工艺概述 1
1.2机械加工工艺流程 1
1.3夹具概述 1
1.4机床夹具的功能 2
1.5机床夹具的发展趋势 2
1.5.1机床夹具的现状 2
1.5.2现代机床夹具的发展方向 3
第2章 杠杆的加工工艺规程设计 4
2.1零件的分析 4
2.1.1零件的作用 4
2.1.2零件的工艺分析 4
2.2确定生产类型 5
2.3确定毛坯 5
2.3.1确定毛坯种类 5
2.3.2确定锻件加工余量及形状 5
2.4工艺规程设计 5
2.4.1选择定位基准 5
2.4.2制定工艺路线 5
2.4.3选择加工设备和工艺设备 7
2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 7
2.5确定切削用量及基本工时 8
2.5.1工序1：粗精铣Φ10H7的两侧面 8
2.5.3工序3：钻Φ10H7的通孔 9
2.5.4工序5：铰Φ10H7的通孔 11
2.5.5工序6：粗铣Φ10H7的两侧面 12
2.5.6工序7：粗铣Φ28孔的两面 13
2.5.7工序8：精铣Φ22孔的两面 14
2.5.9工序13：钻铰Φ13的孔 15
2.6本章小结 16
第3章 翻转式钻床夹具的总体设计 18
3.1设计任务 18
3.2翻转式钻床夹具的设计 18
3.3夹具的工作原理与结构设计 18
3.4夹具的使用方法 20
3.5夹具与翻转式钻床的固定 20
3.6翻转式钻床夹具零件的具体设计 21
3.6.1夹具零件的设计 21
3.6.2夹具体的设计 21
3.6.3定位销的设计 21
3.6.4钻模板以及钻套的设计 23
结 论 28
参考文献 29
致 谢 30
第1章 绪论
1.1 机械加工工艺概述
机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
1.2机械加工工艺流程
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
1) 计算年生产纲领，确定生产类型。
2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
3) 选择毛坯。
4) 拟订工艺路线。
5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
7) 确定切削用量及工时定额。
8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。
9) 填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
1.3夹具概述
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
1.4机床夹具的功能
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。
1．机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。
（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
2．机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。
1.5机床夹具的发展趋势
随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.5.1机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。
2）能装夹一组具有相似性特征的工件。
3）适用于精密加工的高精度机床夹具。
4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。
6）提高机床夹具的标准化程度。
1.5.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。
精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5μm；精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.2～0.5μm。
高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2800r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。
标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259—91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
第2章 杠杆的加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目所给的零件是杠杆。它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
2.1.2零件的工艺分析
图1.1 杠杆零件图
零件的材料为HT200，铸造性能和切削加工性能优良。以下是杠杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
(1) 中心圆孔Ф28，Ф10H7。
(2) 两端面与中心孔Ф10H7有0.3的垂直度
(4) 孔Ф28与中心孔Ф10H7有80的位置关系。
由上面分析可知，可以先加工杠杆中心孔，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此杠杆零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
2.2确定生产类型
已知此杠杆零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
2.3确定毛坯
2.3.1确定毛坯种类
零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击大，零件结构复杂，生产类型为大批生产，故选择铸造毛坯。
2.3.2确定锻件加工余量及形状
查《机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册》110页表1-4-7
2.4工艺规程设计
2.4.1选择定位基准
①粗基准的选择
以零件的下端孔为主要的定位粗基准，以较大面a面为辅助粗基准。
②精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的通孔为主要的定位精基准，以下端孔为辅助的定位精基准。
2.4.2制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
表2.1工艺路线方案一
工序号 工序内容
工序一 钻Φ10H7的底孔Φ9.5
工序二 铰Φ10H7的通孔,达到图纸尺寸公差
工序三 粗铣Φ10H7的两端面，使粗糙度达到6.3，
工序四 精铣Φ10H7的两端面，使粗糙度达到3.2，达到图纸尺寸公差
工序五 粗铣下端圆孔的两侧面
工序六 精铣下端圆孔的两侧面，,留0.5mm的磨削余量
工序七 磨削Φ22半圆孔两凸台端面,达到图纸尺寸公差4.85和粗糙度要求0.8
工序八 镗孔Φ22,达到图纸尺寸公差
工序十一 铣Φ13孔端面,使距离Φ10H7中心孔距离为
工序十三 铰Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
工序十四 钳工打毛刺
工序十五 检验
表2.2工艺路线方案二
工序号 工序内容
工序一 钻Φ10H7的底孔Φ9.5
工序二 铰Φ10H7的通孔,达到图纸尺寸公差
工序三 粗铣Φ10H7的两端面，使粗糙度达到6.3，
工序四 精铣Φ10H7的两端面，使粗糙度达到3.2，达到图纸尺寸公差
工序五 粗铣下端圆孔的两侧面
工序六 精铣下端圆孔的两侧面，,留0.5mm的磨削余量
工序七 磨削Φ22孔两凸台端面
工序八 镗孔Φ22,达到图纸尺寸公差
工序十一 铣Φ13孔端面
工序十三 铰Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
工序十四 钳工打毛刺
工序十五 检验
工艺方案的比较与分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用方案二比较合适。
表2.2工艺路线方案二
10 铸造
20 时效处理
30 粗、精铣Φ10H7的两端面
40 粗、精铣Φ22的两端面
50 钻铰Φ10H7,达到图纸尺寸公差
60 镗孔Φ22,达到图纸尺寸公差
70 铣Φ13孔端面
80 铰Φ13的孔，垂直于Φ22H7的通孔
90 去毛刺
100 检验入库
2.4.3选择加工设备和工艺设备
①机床的选择
工序1、2、3、4、8、9、10采用XK7132立式铣床
②选择夹具
该杠杆的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具。
③选择刀具
在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铰孔Φ10H7，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。
④选择量具
加工的孔均采用极限量规。
⑤其他
对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。
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