机械制造技术课程设计-杠杆臂工艺规程及钻Φ10孔钻床夹具设计【全套图纸】 .pdfVIP

设计说明书 题目题目：杠杆臂工艺规程及钻10 孔钻床夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 杠杆臂加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设 计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先 对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择 好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工 步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切 削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成 部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接 部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹 具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1 零件的产品 . 2 1.2 零件的工艺分析 2 二. 毛坯的确定 . 4 2.1 确定毛坯的制造形式 . 4 2.2 毛坯形状及尺寸. 5 三 拟定加工工艺路线. 6 3.1 基准的选择 . 6 3.1.2 粗基准选择 6 3.1.2 精基准的选择 . 7 3.2 制定工艺路线 8 四 零件加工工序设计. 11 4.1 铣下端面 . 11 4.2 钻扩铰22 孔. 12 4.3 铣宽 42mm 侧面 14 4.4 铣10 孔下端面. 15 4.5 钻10 孔 16 4.6 钻13 孔 17 五 夹具设计 18 5.1 问题的提出 . 18 5.2 定位基准的选择 18 5.3 切削力及夹紧力计算 19 5.4 定位误差分析 19 5.5 夹具设计及操作简要说明 20 总 结 21 致 谢 23 参 考 文 献 24 第 1 页 共 29 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 杠杆臂的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、 机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之 后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹 紧以及工艺路线安排， 工艺尺寸确定等问题， 并设计出专用夹具， 保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。 因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中 既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有 将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 29 页 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的产品零件的产品 杠杆臂的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互 位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理， 是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有 进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的： 第 3 页 共 29 页 1 便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次 数要少。 2 便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标 准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要 求，减少加工面积及难加工表面等。 杠杆臂有 2 组加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以22 孔端面为基准的加工面，这组加工面主要是22 孔及 其端面和10 孔及其上下端面的孔， 2：以22 孔和10 孔为基准的加工面，这组加工面主要是其余 各个孔端面及其孔 第 4 页 共 29 页 二二. 毛坯的确定毛坯的确定 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。 毛坯类型有铸、 锻、 压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： 1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯 的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料 是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低 时，可选型材或铸钢。 2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。 薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、 小型零件可用较先进的铸造方法。 3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯 制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械 加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸 造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采 用木模手工造型或自由锻。 4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛 坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极 组织地区专业化生产，统一供应毛坯。 5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前 毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精 铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应 用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚 至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。 第 5 页 共 29 页 零件材料为 ht200， 考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性 载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，采用模锻，模锻精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上 考虑也是应该的。 2.2 毛坯形状及尺寸毛坯形状及尺寸 毛坯的形状及尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成 表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量 与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少 或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制， 以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以， 毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加 工达到零件的技术要求。 毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之 差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺 寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及 形状有关。 第 6 页 共 29 页 三三 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线 3.1 基准的选择基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。 3.1.2 粗基准选择粗基准选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 第 7 页 共 29 页 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 粗基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件 的生产是非常重要的。先选取 64x54 的面作为定位基准。 3.1.2 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的22 孔和一端面为定位精基准，加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不 重合的时候， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要进行专门的计算， 在此不再重复 第 8 页 共 29 页 3.2 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 制订工艺路线的出发点，应当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 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣上端面 5 钻 钻，扩，铰22 孔 6 铣 铣宽 42mm 侧面 7 铣 铣10 孔下端面 8 铣 铣10 孔上端面 9 钻 钻10 孔 10 钻 钻13 孔 11 检 验 检验 第 9 页 共 29 页 方案二 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 钻 钻，扩，铰22 孔 4 钻 钻10 孔 5 钻 钻13 孔 6 铣 铣下端面 7 铣 铣上端面 8 铣 铣宽 42mm 侧面 9 铣 铣10 孔下端面 10 铣 铣10 孔上端面 11 检 验 检验 工艺方案一和方案二的区别在于方案一是先铣端面，然后开 始钻孔，这样符合先面后孔的加工原则，同时也能保证加工的精 度，而方案二先钻孔，然后以钻好的孔定位加工其端面，这样违 背了先面后孔的原则加工精度也不容易保证，综合考虑我们选择 方案一 具体的加工路线如下 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铸造 铸造 第 10 页 共 29 页 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣上端面 5 钻 钻，扩，铰22 孔 6 铣 铣宽 42mm 侧面 7 铣 铣10 孔下端面 8 铣 铣10 孔上端面 9 钻 钻10 孔 10 钻 钻13 孔 11 检 验 检验 第 11 页 共 29 页 四四 零件加工工序设计零件加工工序设计 4.1 铣下端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/48.663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 第 12 页 共 29 页 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min7466 . 0 2 . 0750 39100 21 = + = + = xfn lll t w m 铣上端面的切削用量工时计算同铣下端面，在此不再累述。 4.2 钻扩铰22 孔 工步一钻孔至20 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800， 0 20dmm=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工20 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 10001000 18 286 / min 20 s w v nr d = 根据机床说明书，取300 / min w nr=，故实际切削速度为 20 300 18.84/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 第 13 页 共 29 页 12 10093 1.49min 300 0.25 m w lll t n f + = 工步二：扩孔 21.85mm 利用钻头将 20mm孔扩大至 21.85mm，根据有关手 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 21.85 68 4.665/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 22mm孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 第 14 页 共 29 页 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 4.3 铣宽 42mm 侧面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/48.663 32 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75032 1000 m dn v w = = 第 15 页 共 29 页 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml39=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min34 . 0 2 . 0750 3939 21 = + = + = xfn lll t w m . 4.4 铣10 孔下端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 第 16 页 共 29 页 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 6）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 铣10 孔上端面的切削用量与工时计算同铣10 孔下端面相同， 在此不再累述。 4.5 钻10 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 10 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=1220m/min. 取 v=15m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 15 10 477r/min 与 477r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 500r/min 。 现 选 取 w n =500r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 10 500 15.7/ min 1000 m = 第 17 页 共 29 页 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm=2x（ fn l w 21 ll + ） =2x（ 0.131450 3410 + ）=0.0234(min) 4.6 钻13 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 13 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 30 13 734r/min 与 734r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 750r/min 。 现 选 取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 13 750 30.615/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm=2x（ fn l w 21 ll + ） =（ 0.131450 3410 + ）=0.0234(min) 第 18 页 共 29 页 五五 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配的工序的钻10 孔钻床夹具设计。 5.1 问题的提出问题的提出 本夹具使用在立式钻床上，加工杠杆上的钻10 孔。10 孔和13 孔有垂直度要求，精度要求不高，和其他面没有任何为 主度要求， 为此， 只考虑如何提高生产效率上和保持垂直度关系， 精度则不予考虑。 5.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。 定位基准的选择必 须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工 出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合 理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别 是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保 证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面 还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平 行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳 动强度，提高加工精度。本道工序加工10 孔的钻床夹具，在加 工10 孔之前22 孔都已经加工完毕， 因此我们采用已经加工好 的22 孔作为定位基准，采用心轴和支撑钉定位，为了便于装卸 第 19 页 共 29 页 我们采用开口压板压紧。 5.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：10dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x10x0.20x1742547n= 190.80.6 t10x10 x0.20x17452478n.m= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 5.4 定位误差分析定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为垂直放置， 由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。 在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴 上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 z 轴方向，且向 下，见下图。 0.0120.0230.0320.067 2 d yz ttd + =+= 第 20 页 共 29 页 式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ； d t 工件圆孔直径公差（mm） ； td 定 位 销 外 圆 直 径 公 差 （ mm ）。 5.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 工件以22 孔及其端面，r23 圆弧分别在台阶定位销 7，支承 钉 11 上定位，钻10 孔时工件悬臂，为防止工件加工时变形， 采用螺旋辅助支撑 2，当辅助支撑 2 与工件接触后，用螺旋 1 锁 紧。同时快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快 速地换下钻套。 保证导向的精度， 这样就大大的提高了生产效率， 适合于小批量生产。 第 21 页 共 29 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综 合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的