杠杆（CA1340自动车床）（一）的加工工艺及钻Φ3孔夹具设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

目 录 一、零件的分析 3 （一）零件的作用 3 （二）零件的分析 3 二、工艺规程设计 4 （一）确定毛坯的制造形式 4 （二）制定工艺路线 4 （三） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 （ 四）确定主要切削用量及基本工时 6 三、夹具设计 15 （一）问题的提出 15 （二）夹具设计 15 （三）夹具优缺点分析 16 四、小结 17 五、参考文献 18 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 一、 零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是 附图），它位于自动车床的自动机构中，与灵活器配合使用，起制动的作用。 （二）零件的工艺分析 杠杆共有四组加工表面，现分述如下： 1以 20为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个 20孔及其倒角，粗糙度为 寸为 35 20糙度为 ，55 3沉孔 60深 3 2以 10为中心的加工表面 这一组加 工表面包括：一个 10孔及 18 的螺纹； 20 且与10糙度为 3以 8为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个 8个 槽和一个者皆与 8 4以 8为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个 8 18孔；与之垂直的一个 螺纹孔和 20的平面，粗糙度 由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它们为 精准加工其它表面。另外，该零件结构简单，工艺性好。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 二 、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件的材料为球墨铸铁 虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件应该达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在 12下，故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 （二）制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合 理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案： 工序 1 去应力退火。 工序 2 粗铣，半精铣 35 右端面 。选用 工序 3 粗铣，半精铣 35 左端面 。选用 工序 4 粗铣，半精铣 20 凸台面 。选用 工序 5 粗铣，半精铣杠杆尾部槽 。选用 工序 6 扩 ，粗铰，精铰 20孔。选用 工序 7 锪 20孔倒角。选用 式钻床和专用夹具。 工序 8 铣 角 。选用 工序 9 铣 槽 。选用 工序 10 钻，粗铰，精铰 8 孔 。选用 工序 11 钻 20， 10， 5， 4， 3 孔 。选用 工序 12 攻丝。 选用 工序 13 去毛刺。在钳工台完成。 工序 14 终检。 (三 )机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 零件材料为 产类型为大批生产 ,采 用机器造型 ,金属模铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺 ,分别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. 20孔外端面的加工余量 (加工余量的计算成本长度为 66) 加工余量计算表如下 : 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 工序 加工 尺寸及公差 铸件毛坯 ( 20二端面尺寸 66) 粗铣二端面 半精铣两端面 加工前尺寸 最大 70 68 最小 68 66 加工后 尺寸 最大 70 68 66 最小 68 66 66 加工余量（单边） 2 最大 1 小 1 1)按照金属机械加工工艺人员手册表 12毛坯的单边加工余量Z=2件尺寸精度等级为 5，固偏差为 1。 (2)半精铣余量 :单边为 Z=见简明机械加工工艺手册表 1加工精度等级为 (3)粗铣加工余量：分两次走刀，单边加工余量为 Z=（简明机械加工工艺手册表 1加工精度等级为 2. 端面的加工余量 (1) 按照金属机械加工工艺人员手册表 12毛坯的单边加工余量Z=2件尺寸精度等级为 5，固偏差为 (2)半精铣加工余量 :单边为 Z=明机械加工工艺手册表 1加工精度等级为 (3) 粗铣加工余量： 单边为 =两次走刀，固每次加工量为Z= /2=工精度等级为 加工余量计算表（零件尺寸 28） 工序 加工余量（单边） 工序尺寸 半精铣 28铣（两次） 30坯 32. 8孔的加工余量，孔的精度要求为 金属机械加工工艺人员手册表 13定工序尺寸及余量为 钻孔 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 粗铰 Z=铰 Z=. 20 孔的加工余量，孔的精度要求为 金属机械加工工艺人员手册表 13定工序尺寸及余量为 毛坯孔 18孔 Z=铰 Z=铰 Z=. 槽 加工余量，参照金属机械加工工艺人员手册表 13定工序尺寸及余量为 粗铣 1精铣 2 Z=. 8孔的加工余量，孔的精度要求为 金属机械加工工艺人员手册表 13定工序尺寸及余量为 钻孔 . 尾部槽的加工余量，参照金属机械加工工艺人员手册表 13定工序尺寸及余量为 粗铣 4精铣 6 Z=15四 )确定主要切削用量及基本工时 工序 2， 3 粗铣，半精铣 35 两端面 。选用机床： 1粗铣 35孔的右端面 零件材料为球墨铸铁 可 用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册）表 112铣刀直径 d=125齿， z=20齿。 由于粗铣加工单边余量为 2于 5铣削宽度 查机械加工工艺人员手册（简称工艺手册）表 11知， =z, 取 0.1 。 查工艺手册表 14 u=38m/： 000u/96（ r/ 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 根据机床使用说明书，查表 主轴实际转速00r/实际切削速度 000=r/ 当00r/，刀具每分钟进给量20 100=200(mm/查机床说明书，取实际进给速度05mm/实际进给量 ) 切削工时：查工 艺手册表 15入长度 出长度 是行程长度为 机动工时为 （ （ 35 3） /205=2半精铣 35 孔两端面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿， d=125mm,z=20齿。 由于加工余量 查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度工艺手册表 14f= ,取 f=z 查工艺手册表 14 U=45m/ 000u/ d=114.6(r/根据机床使用说明书 ,查表 主轴转速25r/实际切削速度 000=49(m/当25r/ ,工作合每分钟进给量20 125=200(mm/ 查机床使用说明书 ,取刀具实际进给速度为05 mm/实际进给量为 f = mf/05/(20 125)=mm/z) 切削工时 :由粗铣加工可知 ,刀具行程为 机动工时为 （ （ 35+） /205= 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 工序 4 粗铣，半精铣 20 凸台面。 选用机床： 1粗铣 20凸 台面 零件材料为球墨铸铁 可用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册）表 112铣刀直径 d=120齿， z=20齿。 由于粗铣加工单边余量为 于 5铣削宽度 查机械加工工艺人员手册（简称工艺手册）表 11知， =z, 取 0.1 。 查工艺手册表 14 u=38m/ 000u/100（ r/ 根据机床使用说明书，查表 主轴实际转速00r/实际切削速度 000=r/ 当00r/，刀具每分钟进给量20 100=200(mm/查机床说明书，取实际进给速度05mm/实际进给量 ) 切削工时：查工艺手册表 15入长度 出长度 是行程长度为 机动工时为 （ （ 20 2） /205=2半精铣 20 凸台面 选用高速钢直齿三面刃圆盘铣刀，细齿， d=120mm,z=20齿。 由于加工余量 查手册，只需一次半精铣，故铣削宽度 查工艺手册表 14f= ,取 f=z 查工艺手册表 14 U=45m/ 000u/ d=119.4(r/根据机床使用说明书 ,查表 主轴转速25r/实际切削速度 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 000=47.1(m/当25r/ ,工作合每分钟进给量20 125=200(mm/ 查机床使用说明书 ,取刀具实际进给速度为05 mm/实际进给量为 f = mf/05/(20 120)=mm/z) 切削工时 :由粗铣加工可知 ,刀具行程为 机动工时 （ （ 20 2） /205=工 序 5 粗铣，半精铣杠杆尾部槽 。选用机床： 1粗铣 杠杆尾部槽 零件材料为球墨铸铁 用高速钢直齿三面刃铣刀，直径 d=100度为 8Z=20，粗齿。 查工艺手册表 11=z, 取 。 查工艺手册表 14 u=38m/ 000u/1000 38/（ 100） =r/ 根据机床使用说明书，查表 主轴实际转速25r/实际切 削速度 000=（ 100 125） /1000=r/ 当25r/，每分钟进给量20 125=200(mm/查机床说明书，取实际进给速度05mm/实际进给量 Z 205/（ 20 125） =) 切削工时：查工艺 手册表 15入长度 出长度 是行程长度为 机动工时为 （ （ 26 (2 半精铣杠杆尾部槽 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 选用高速钢直齿三面刃铣刀，直径 d=100度为 8Z=20，细齿。 半精铣的单边切削宽度 查工艺手册表 14f= ,取 f=z。 查工艺手册表 14 U=45m/ 000U/ d=1000 45/（ 100） =143(r/根据机床使用说明书 ,查表 主轴转速25r/实际切削速度 000=39(m/当25r/ ,工作合每分钟进给量=125 20=150(mm/ 查机床使用说明书 ,取刀具实际进给速度为66 mm/实际进给量为 f = mf/66/(20 125)=mm/z) 切削工时 :由粗铣加工可知 ,刀具行程为 机动工时为 L2/ 26 (工序 6 扩，粗铰，精铰 20孔。选用机床： 1. 扩 20孔 选用高速钢扩钻 ,d=20单边切削深度 根据有关资料介绍 ,利用扩钻进行扩孔时 ,其进给量和切削速度与钻同样尺 寸的实心孔时的进给量和切削速度之关系为 F=(1.8)U=(1/2 1/3)式中 , U 钻 现已知： r 简明手册 s=21m/ 简明手册 并令 f= =mm/r) U= =21=mm/000u/ d=1000 20)=r/按机床使用说明书取 40r/以实际切削速度为 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 U= d 000= 20 140/1000=m/切削工时：查工艺手册表 152=3扩钻 20孔的机动工时为 L+2)/f 66+)/(140)=2. 粗铰 选用硬质合金铰刀 ,d=边切削深度 。 查工艺手册表 14f=1 2mm/r，按机床使用说明书取 f=1mm/r。 查工艺手册表 14 U=45m/ 000u/ d=1000 45/( 718(r/按机床使用说明书取 80r/以实际切削速度为： U= d 000= 680/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=22粗铰 的机动工时为 L+2)/f 66+2)/(1 680)=3. 精铰 20 选用硬质合金铰刀 ,d=20边切削深度 ap=z/2= 查工艺手册表 14按机 床使用说明书取 f=1mm/r。 查工艺手册表 14 U=60m/ 000u/ d=1000 60/( 20)=954.9(r/按机床使用说明书取 60r/以实际切削速度为 U= d 000= 20 960/1000=60.3(m/切削工时：查工艺手册得 2=22精铰 20的机动工时为 L+2)/f 66+2)/(960)=工序 7 锪 20 孔倒角。选用机床： 式钻床。 1. 锪 20两端倒角 1 45 选用 90锥面锪钻 ,d=25 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 查工艺手册表 14f=r,按机床试用说明书取f=r。 为了缩短辅助时间，取锪沉头 孔的主轴转速与铰孔相同，即 60r/ 工序 9 铣 槽 。选用机床： 式铣床。 1. 铣 槽 选用圆头铣刀， d=4削深度 ap=d/2=4/2=2 查简明手册表 11f=r,按机床试用说明书取f=r。 查简明手册表 11 U=s=12m/ 000u/ d=1000 12/( 4)=954.9(r/按机床使用说明书取 60r/以实际切削速度为 U= d 000= 4 960/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=铣 L+2)/f 55+2+(960)=工序 10 钻，粗铰，精铰 8 。选用机床： 1. 钻 选用高速钢麻花钻 ,d=边切削深度 ap=d/2= 查简明手册表 11f=r,按机床试用说明书取f=r。 查简明手册表 11 U=s=12m/ 000u/ d=1000 12/( 489.7(r/按机床使用说明书取 45r/以实际切削速度为 U= d 000= 545/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=钻 的机动工时为 (L+2)/f (30+(545)=2. 粗铰 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 选用高速钢铰刀 ,d=边切削深度 ap=z/2= 查简明手册，按机床试用说明书取 f=r。 查简明手册表 11 U=s= 000u/ d=1000 r/按机床使用说明书取 45r/以实际切削速度为 U= d 000= 545/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=11粗铰 8的机动工时为 (L+2)/f (30+1)/(545)=3. 精铰 8选用高速钢铰刀 ,d=8边切削深度 ap=z/2= 查简明手册，按机床试用说明书取 f=r。 查简明手册表 11 U=s= 000u/ d=1000 8)=r/按机床使用说明书取 80r/以实际切削速度为 U= d 000= 8 680/1000=17.1(m/切削工时：查工艺手册得 2=11精铰 8孔的机动工时为 (L+2)/f (30+1)/(680)=工序 11 钻 20， 10， 5， 4， 3 孔 。选用机床： 以 3 为例 选用高速钢麻花钻 ,d=3边切削深度 ap=d/2=3/2= 查简明手册表 11f=r,按机床试用说明书取f=r。 查简明手册表 11 U=s=9m/ 000u/ d=1000 9/( 3)=955(r/按 机床使用说明书取 60r/以实际切削速度为 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 U= d 000= 3 960/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=钻 3孔的机动工时为 L+2)/f 8+2+(960)=工序 12 攻丝。 选用机床： 以攻 查工艺手册表 11用 距 P=进给量 f=r。 查工艺手册表 11 U= 000u/ d=1000 4)=541(r/按机床使用说明书取 90r/以实际切削速度为 U= d 000= 4 490/1000=m/切削工时：查工艺手册得 2=攻 L+2)/f 8+2+(490)= 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 三 、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导教师的协商，决 定设计钻 3 孔 专用夹具。本夹具将用于 具为高速钢麻花钻。 (一 ) 问题的提出 本夹具主要用来钻孔，该工序要保证 3 孔中心线与 20 孔中心线之间的夹角为 45 ，因此夹具设计要能保证角度要求，另外还需考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 (二 ) 夹具设计 1. 定位基准的选择 由零件图可知 3 孔的设计基准是 20孔的中心线，且此工序之前20孔已加工好，所以可用长圆柱销小端面定位，以孔的设计基准为工艺基准，做到了基准统一。 2. 切削力及夹紧力计算 刀具为高速钢麻花钻， d=3 F= 2 B=6 D=3 t=1K 252 6 20 削力产生的最大转矩 M=F L=摩擦 力产生的转矩fM=f F (R+r) 所以需要夹紧力为 F =(=夹具设计手册表 320螺栓的夹紧力为 19070N，大于所需夹紧力 此夹具可安全工作。 3夹具设计及操作的简要说明 在夹具设计时 ,应该注意提高劳动生产率。因此 ,一般情况下应首先着眼于机动 夹紧而不用手动夹紧 ,因为这是提高劳动生产率的重要途径。但在本工道工序中 ,采用手动夹紧的夹具的设计比较简单 ,制造成本也不高 ,而机动夹紧虽然可以提高劳动生产率 ,但是夹具的设计相对过于复杂 ,制造成本较高 ,所以本道工序采用手动夹紧。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 (三 ) 夹具优缺点分析 优点：在结构方面：该夹具结构比较简单，主体部分采用三角形设计，既满足加工孔所需的角度要求，又能实现良好的稳定性与刚度。 在定位方面：该零件需完全定位，该夹具采用长圆柱销小端面和菱形削边销定位，前者限制 5 个自由度，后者限制 1 个自由度，共限制 6 个自由度，无过定位与欠 定位，良好地满足了定位要求。 在工艺性方面：该夹具上装有对刀块 ,可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀 (与塞尺配合使用 )。 缺点：首先：在钻模套支架部分我认为刚度不够，但是考虑到夹具体重量体积，暂时我还没想到改进的办法。 另外：该夹具还可以改进，观察整个零件 ,仅有这一个孔是非水平非竖直方向的，而仅为这一个孔设计夹具，考虑到国产车床的价格，在经济性方面显然比较差强人意，而在设计过程中我的设想是三角形结构都是活动的，由铰链连接，在不需要加工此孔时可以在竖直方向或水平方向上装夹，这样就可以一个夹具当做几个夹 具用，在经济性和方便快捷性上就有所提高。当然这只是我不成熟的设想，在实用性方面还欠缺很多经验。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 四、小结 本次课程设计是在学完了机械制造装备设计基础课程，进行了生产实习之后的一个重要的实践环节，设计任务是：设计杠杆（ 动车床 ） 的机械加工工艺规程及工艺装备。 本次的设计比以前的设计更接近现实生产，因为设计的零件是现实中存在并且已经在使用的，这对我的各方面的知识的掌握和融汇都有了更高的要求。做设计的这几天是考试之后，放暑假之前，天气最热的时候，每天辛苦的设计，让我体会到了 做一名机械工艺设计师的辛苦。开始几天每天做的最多的事就是对着零件图想工艺流程和夹具结构，