机械制造技术课程设计-等臂杠杆加工工艺及铣厚度为15mm平面夹具设计（全套图纸） .pdf

1 设计（论文）说明书 系 部： 机 械 工 程 系 专 业： 数 控 技 术 应 用 姓 名： 学 号： 题 目： 杠杆的工艺工装设计 起 讫 日 期： 2016 年 5 月 1 日-6 月 18 日 设计（论文）地点： 指 导 教 师： 专 业 负 责 人： 2 中文摘要中文摘要 零件的工艺分析是制定加工中心工艺的首要工作。 其任务是分析零件技术要 求，检查零件图的完整性和正确性；分析零件的结构工艺性；选择加工中心加工 内容等。 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总 和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发 展而逐步完善起来的一种应用技术。它是人们大量数控加工实践总结。 关键词：工序 工步 工位 工艺基准 工序基准 结构工艺性 工序：工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一固定工作地） ，对一个（或几 个）工件连续完成的那一部分工艺过程。它是机械加工工艺过程的组成。 工位：工位是安装中的一个部分。在一次安装中，工件在夹具或机床中所占 据的每一个确定的位置称工位。工步是最小单元。 工艺基准：零件在加工、装配及工艺文件上所采用的基准称为工艺基准。 工序基准： 在工艺文件上标定加工表面正确位置、尺寸、方向时所采用的 基准称为工序基准。 结构工艺性：所谓零件的结构工艺性是指在保证使用要求的前提下，是否能 以较高的生产率，最低的成本，方便地制造出来的特性。 3 目目 录录 1 引言4 2 杠杆加工工艺规程设计5 2.1 课题的内容和要求 5 2.2 零件的分析 5 2.2.1 零件的结构分析 5 2.2.2 零件的技术要求 5 2.3 确定毛坯，画毛坯-零件综合图6 2.4 工艺规程设计 7 3 夹具的设计13 4 设 计 小 结 16 5 参考文献 17 4 一、引言 进入 20 世纪 90 年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技 术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精 化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向 着 cims 方向发展。 当选择并决定某个零件进行数控加工后， 并不等于要把它所有的加工内容都 包下来，而可能只是对其中一部分进行数控加工，必须对零件图纸进行仔细的工 艺分析，确定那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择并做出决 定时，应结合本单位的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分 发挥数控加工的优势。 通过此次的设计达到了培养我的岗位能力，让我意识到实践的重要性。由于 本人水平有限，设计中错误与不妥之处在所难免，恳请各位教师前辈们赐教。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 毕业设计的目的与作用毕业设计的目的与作用 毕业设计是学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程；是 学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效 果的全面检验；是学生毕业资格认证的重要依据。在学完了数控加工工艺及装备 课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和孔的加工工艺进一步了解的练习 性教学环节。 5 通过该毕业设计，使学生首先感觉到合作配合工作的重要性，其次熟悉实际 生产中的工艺设计过程及方法，使学生达到以下效果：掌握数控加工工序的设计 及刀具的选择；掌握使用 ug 或 mastercam 软件对零件三维图的绘制；最后学会 独立分析解决问题、编写（纂写）毕业设计说明书（论文） 、查找参考资料的方 法。 二、杠杆加工工艺规程设计二、杠杆加工工艺规程设计 （一）课题内容和要求 计算生产纲领，确定生产类型 杠杆：该产品年生产量为4000台，设其备品率为16%，机械加工废品率为2%。 先制定该零件的机械加工工艺规程。 技术要求： （1）铸件应消除内应力。 （2）未注明圆角r2-r3。 （3）铸件不得有沾砂、多肉、裂纹等缺陷。 （4）未注明倒角为0.5*45。 （5）去毛刺，修锐边。 （6）涂漆按nj226-31执行。 （7）材料ht200。 n=qn（1+a%+b%）=400*1*（1+16%+2%）件/年=4720件/年 杠杆年产量为4720件/年，现通过计算该零件质量约为0.7千克，根据教材表 4-2生产类型，可确定其生产类型为中批量生产。 （二）零件的分析 6 1. 零件的结构分析 图3- 7所示是铣床进给机构中的杠杆25h9孔与一轴连接起支撑本零件的作用。 左右2-8h7孔各装一拨叉，控制铣床工作台自动进给的离合器，10h7孔通过 销与另一杠杆（操纵手柄）连接，操纵手柄即可实现铣床工作台三个方向的自动 进给。 2.零件的技术要求 由零件图可知,其材料ht200。该材料具有较高的强度、耐磨性及减振性，适 用于承受教大应力，要求耐磨的零件。 该零件上的主要加工面为2-8h7孔，10h7、25h9孔、40上下表面及 厚度为15mm杠子的左下表面和右上表面。2-8h7，10h7与a面的平行度0.15、 0.1、0.1，直接影响杠臂对a面的平行度。因此，在加工它们时，最好在一次装 夹下将2-8h7孔，10h7孔同时加工出来。 （三）确定毛坯，画毛坯-零件综合图 根据零件材料ht200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为4720件/年，该 零件质量约为0.7kg。可知，其生产类型为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂 型机器造型。又由于要消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 1.铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，由于是中批量生产，毛坯制造方法选用砂型机器造 型。由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为10级。 主要尺寸公差见表a a： 各加工表面总余量 加工表 面 基本尺 寸 加工余量 值 说明 30 2 厚度为15mm杠子的左下表面 和右上表面 40 3+4.5 先顶面加工，后底面加工 孔2-8 8 4 7 孔10 10 5 孔25 25 5 2.零件-毛坯综合图 零件-毛坯综合图一般包括以下内容：铸件毛坯形状、尺寸、加工余量。铸 造斜度及圆角和其他有关技术要求等 零件-毛坯综合图上技术要求包括以下内容： 铸造方法。 未注明铸造斜度及圆角半径。 铸件交货状态。 铸件综合技术要求。 逐渐是否进行气压或液压实验。 热处理硬度。 。 （四）工艺规程设计 1.定位基准的选择 精基准的选择 以40既是装配基准，又是设计基准，用它做精基准，能使加工遵循“基准 重合”的原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准 统一”的原则。此外，40的面积教大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单， 操作方便。 2.制定工艺路线 根据个表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度， 确定各表面的加工 方法如下： 40顶面为粗铣-半精铣、底面为粗铣-精铣，厚度为15mm的左下右上均为粗 铣，孔2-8和25为钻-扩-铰，孔10为钻-扩。 因孔2-8和10都有较高的平行度要求，故它们加工宜采用工序集中的原 则，既分别在一次装夹下将3孔同时加工出来，以保证其位置精度。 8 根据先面后孔，先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则，将40顶、 底两面先粗加工在精加工，然后将孔25加工出来，在粗铣厚度为15mm的左下右 上两个面然后将孔2-8和10一次加工出来。 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线 铸造 时效 涂底漆 10 粗铣40 顶面和底面 20 半精铣40 顶面和精铣40 底面，孔口倒角 3*45 30 钻、扩、铰25 的孔，孔口倒角 1*45 40 铣厚度为 15mm 的左下和右上两个小表面 50 钻、扩、铰 2-8 孔和钻、扩10 的孔 60 去毛刺，修锐边 70 清洗工件 80 磁力探伤 90 检验入库 3.选择加工设备及工艺装备 由于生产类型为中批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用 机床，其生产方式为以通用机床夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工 件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 粗铣40 考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立 铣，选择x52k立式铣床，选择直径d为80mm的可转位面铣刀，专用夹具和游标 卡尺。 精铣40 由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择x62w卧式铣床，选 择与粗铣相同型号的刀具，采用精铣专用夹具、游标卡尺。 工序30 钻、扩、铰25孔，选用摇臂钻床z3025，选用锥柄麻花钻、 镗刀、扩孔钻、锥柄机绞刀，专用夹具，游标卡尺。 工序 50 钻、扩、铰 2-8 孔和钻、扩10 孔，选用摇臂钻床 z3025， 选用锥柄麻花钻、机用锥柄绞刀，用专用夹具和量具。 9 4.加工工序设计 确定工序尺寸一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的饿 尺寸按零件图样的要求标注，当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只 与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解 算。 工序10粗铣及工序20半精铣 查有关手册平面加工余量表，得半精加工余量zn为1.5mm，已知40底面总 余量zn总为4.5mm，故粗加工余量zn粗=（4.5-1.5）mm=3mm 如图4-1所示，精铣40底面工序中以40顶面定位，40至2-8孔轴线的 工序尺寸即为设计尺寸xn-40= （840.2） mm。 则粗铣40面的工序尺寸为85.5mm。 查教材平面加工方法，得粗铣加工公差等级为it11-13，取it11，其公差tn- 40精=0.16mm，所以xn-40精=（85.50.08）mm（中心距公差对称标注）x n-40精 校核精铣余量zn精 zn 精 min=xn-40 精 min xn-40 精 max =（85.5-0.16）-（84+0.21）mm=1.32mm 故余量足够。 查有关手册， 取粗铣的每齿进给量 fz=0.2mm/z； 精铣的每转进给量 f=0.05mm/z， 粗铣走刀一次，取粗铣的走刀一次，p=3.5mm；粗铣的走刀一次，p=1.5mm。 参考文献2表 3.174， 取粗铣的主轴转速为 150r/min,取精铣的主轴转速 为 300r/min。又前面已选定铣刀直径 d 为80。故相应切削速度分别为 粗加工 40=dn粗/1000=3.1480150/1000=37.68m/min 精加工 40=dn精/1000=3.1480300/1000=75.36m/min 参考有关资料，铣削时的切削功率为 pc=167.910 -5ap0.9f z 0.74a eznkpc 取z=10，n=150/60=2.5r/s，ae=168mm，ap=3.5mm，fz=0.2mm/z，kpc=1 将它们代入公式得： pc=167.910 -53.50.90.20.74168102.51 =6.62kw 又丛机床 x52k 说明书（主要技术参数）得机床功率为 7.5kw，机床传动效 率一般取 0.75-0.85，若取m=0.85，则机床电动机所需功率 10 pe=pc/m=6.62/0.85=7.79kw7.5kw 故重新选择粗加工时的主轴转速为 118r/min（低一档速） ，则 40=dn粗/1000=3.1480118/1000=30m/min 将其带入公式得 pc=167.910 -53.50.90.20.7416810（118/60）15.2kw pe=pc/m=5.2/0.85=6.1kw7.5kw 故机床功率足够。 工序 50 钻扩铰 2-8 孔，钻扩10 孔 2-8 孔扩、铰余量查有关手册取 z扩=0.9mm ，z铰=0.1mm ，由此可以算出 z钻=（8/2-0.9-0.1）mm =3mm 10 孔扩余量查有关手册取 z扩=0.9mm，由此可以算出 z钻=（10/2-0.9）mm=4.1mm 各工步的余量和工序尺寸及公差见表 b 各工步的余量和工序尺寸及公差各工步的余量和工序尺寸及公差/mm 加 工 表 面 加 工 方 法 余 量 公 差 等 级 工 序 尺 寸 2-8h7 钻孔 3 6 2-8h7 扩孔 0.9（单边） h10 7.8 +0.034 0 2-8h7 铰孔 0.1（单边） f9 8 +0.015 0 10h7 钻孔 4.1 8.2 10h7 铰孔 0.9（单边） h10 10 +0.15 0 参考 z3025 机床技术要求表，取钻孔8.2mm 的进给量 f=0.25mm/r，取钻孔 2-6mm 的进给量 f=0.2mm/r。 参考有关资料，得钻孔8.2mm的切削速度vc=25.4m/min；由此算出转速为 n8.2=1000/d=100025.4/3.148.2=986r/min 按机床实际钻速取n=810r/min。 同理，参考有关资料得钻孔6mm的切削速度vc=28m/min；由此算出转速为 n6=1000/d=100028/3.146=1486r/min 11 按机床实际转速取n=1120r/min。 参考文献6表2.4-69，得 ff=9.8142.7d0f 0.8k f（n） m=9.810.021d0 2f0.8k m（nm） 分别求出钻8.2mm孔的ff及钻孔6mm的ff和m如下： ff8.2=9.8142.78.20.25 0.81=1133n m8.2=9.810.0218.2 20.250.81=4.56nm ff6=9.8142.760.2 0.81=693n m6=9.810.0216 20.20.81=2nm 它们均小于机床的最大进给力和机床的最大扭转力矩，故机床刚度足够 扩孔10mm,参考有关资料,并参考机床实际进给量,取f=0.2mm/r(因扩的是 盲孔,所以进给量取得教小). 参考有关资料,扩孔切削速度为钻孔时的1/2-1/3,故取扩=1/325.4m/min =8.8m/min 由此算出转速为 n10=1000/d=10008.8/3.1410=280r/min 按机床实际转速取n=280r/min。 同理, 扩孔7.8mm,参考有关资料,扩孔切削速度为钻孔时的1/2-1/3,故取 扩=1/328m/min =9m/min 由此算出转速为 n10=1000/d=10009/3.147.8=367r/min 按机床实际转速取n=350r/min。 参考有关资料，铰孔的进给量取f=0.2mm/r(因铰的是盲孔,所以进给量取得 教小). 同理,参考有关资料,取铰孔切削速度为vc=15m/min。由此算出转速为 n10=1000/d=100015/3.148=597r/min 12 按机床实际转速取为 n=590r/min。则实际切削速度为 8=nd/1000=5903.148/1000=14.8m/min 时间定额计算。计算工序 50 的时间定额。 机动时间。参考有关资料，得钻孔的计算公式为 tj=l+ l1+l3/fn l1=(d/2)cottkr+(1-2) l2=1-4，钻盲孔时l2=0 对钻孔8.2mm 有 l1=8.2/2 cot(118/2)+1.5mm=3.96mm l=19.5mm，取l2=3mm。 将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得 tj=19.5+3.9+3/0.25810=0.13min 4 tj=40.13=0.52min 对钻孔2-6mm 有 l1=6/2 cot(118/2)+1.5mm=3.3mm l=11.5mm，l2=0。 将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得 tj=11.5+3.3+0/0.21120=0.07min 2 tj=20.07min=0.14min 参考有关资料，得扩孔和铰孔的计算公式为 tj=l+ l1+l3/fn l1=(d-d1 )/2cottkr+(1-2) 钻盲孔和铰盲孔时l2=0 对扩孔10mm 有 l1=（10-7）/2cot60+1.5mm2.32mm l=11.5mm,l2=0 将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得 tj=11.5+2.32+0/0.2280=0.25min 2 tj=20.25min=0.5min 13 同理对扩孔2-7.8mm 有 l1=（7.8-7）/2cot60+1.5mm1.7mm l=11.5mm,l2=0 将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得 tj=11.5+1.7+0/0.2350=0.18min 2 tj=20.18min=0.36min 对铰2-8mm 有 l1=（8-7.8）/2cot45+1.5mm=1.6mm 将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得 tj=11.5+1.6+0/0.2590=0.11min 总机动时间 ti（即基本时间tb）为 tb=（0.52+0.14+0.36+0.5+0.22）min=1.74min 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 三三 夹具的设计夹具的设计 一铣夹具设计 所示为轴套类零件的零件图。现需设计铣厚度为 15mm 杠杆的左下和右上的 夹具。 1.零件本工序的加工要求分析 本工序的加工要求，在实体上铣出长度为 30，两面平行，表面粗糙度为 ra6.3um。 本工序前，外圆40 顶面和底面及内孔25h9 +0.052 0已加工完毕。 本工序采用 x52k 立式铣床上完成。 2.确定夹具类型 本工序所加工的是铣厚度为 15mm 杠杆的左下和右上两个表面，宜采用数控 铣床，用端铣刀。 3.拟定定位方案和选择定位元件 定位方案 以25mm 内孔作为定位基准，再选孔端面为定位基准，限制工件五个自 14 由度。 以8 孔外缘毛坯一侧为防转定位面，增设一挡销，限制工件六个自由 度。为增加刚性在8h7 的端面增设一辅助支承。 方案的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙，不易保证轴的对称度，且有 过定位现象，辅以方案可以保证工件的精度要求，故方案可行。 选择定位元件 选择带台阶面的定位销，作为以25h9孔及其端面的定位元件，定位副 配合取25（h9/g9） 选择可调支撑钉为8 外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件 定位误差计算。工序尺寸 58 +0.74 0mm 定位误差分析如下： 由于定位孔与心轴为任意接触，则 y = d +d + xmin =（0.052+0.015+0.005）mm=0.072mm 故 d = b + y =（0+0072） mm =0.072mm国家标准gb/t2206-80选取。 对钻8 孔时，钻套采用快速钻套。 6. 夹具精度分析 所设计的夹具需保证的加工要求有：尺寸 48mm；尺寸 840.2mm 及8h7 孔和25h9 孔轴线平行度允差 0.1 等三项。 除尺寸 48mm， 因精度要求较低不必 进行验算外，其余三项精度分别验算如下： 尺寸（840.2 ）mm 的精度效核 定位误差d，由前已计算，已知=0.067mm 定位元件对底面的垂直误差a=0.015mm 钻套与衬套间的最大配合间隙t=0.033mm 衬套孔的距离公差t2 =0.1mm 麻花钻和钻套内孔的间隙 x2=0.050mm 衬轴线与底面的垂直度误差t3=0.05mm 0412+0.0152+0.0332+0.12+0.0502+0.052=0.1512mm2/3k 因而该夹具能保证尺寸（840.2 ）mm 加工要求。 8h7 轴线对25h9 轴线平行度 0.15mm 的精度校核。 d=0.015mm，a=0.015mm。 衬套对底面的垂直度