机械制造技术课程设计-杠杆二加工工艺及铣φ16外圆端面夹具设计（全套图纸） .pdf

辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 1 1 xxxxxxx 大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 杠杆机械加工工艺规程及杠杆机械加工工艺规程及 铣铣16 外圆端面夹具设计外圆端面夹具设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 2 2 指导教师评语指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 3 3 摘摘 要要 机械制造基础课程设计是我们学完了大学的机械制造基础课程、技术基础课 以及大部分专业课之后进行的。这是我们大学中进行的第二次的课程设计，每次 课程设计对毕业设计有着很大的帮助 这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺 过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件， 题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，接下来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。然后我们再根据定位基准先确 定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案， 画出夹具装配图。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 4 4 abstract machinery manufacturing foundation course design is we learned university machinery manufacturing base course, course and the most specialized technical after. this is our university in the second course design, each course design of graduation design has a lot of help this design is cover, have part drawing, casting chart, each one, mechanical drawings machining process card and with the design fixtures corresponding that procedure process card every one. first we must be familiar with the parts, the title of the parts are cover. understand the role of the cover, next according to the properties and parts drawing parts on each end of the roughness of blank size and determined mechanical machining allowance. then we can decide according to the locating datum, pure benchmark crude benchmark, and finally determined after worked out the process, formulate the roadmap cover the workpiece clamping fixture, draw assembly drawings. 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 5 5 目录 1.零件图分析 . 1 1.1 零件的功用 . 1 1.2 零件的技术要求 . 1 1.3 审查杠杆的工艺性 . 2 1.4 确定杠杆的生产类型 . 2 2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2 2.1 确定毛坯制造方法 . 2 2.2 确定毛坯尺寸公差和加工余量 2 2.2.1 确定毛坯尺寸 . 2 2.2.2 确定毛坯尺寸公差等级和公差 . 3 2.3 绘制毛坯图 . 4 3.制定零件工艺路线 . 4 3.1 选择定位基准 . 4 3.1.1 精基准的选择 . 4 3.1.2 粗基准的选择 . 4 3.2 表面加工方法的确定 . 5 3.3 加工阶段的划分 . 6 3.4 工序集中与分散 . 6 3.5 工序顺序的安排 . 7 3.5.1 机械加工工序的安排 . 7 3.5.2 热处理工序及表面处理工序的安排 . 8 3.5.3 辅助工序安排 . 8 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 6 6 3.6 确定工艺路线 . 8 4.工序设计(铣16 外圆端面) . 9 4.1 确定加工方案 . 9 4.2 确定加工余量 . 9 4.3 工步计算 10 5.时间定额的计算 11 5.1 工步时间定额的计算 11 5.1.1 基本时间计算 11 5.1.2 辅助时间ta的计算 11 5.1.3 其他工作的时间 11 5.1.4 单件时间tdj的计算.11 6. 铣16 外圆端面夹具设计 . 11 6.1 问题的提出 12 6.2.1 定位方案设计 12 6.2.2 上述方案的比较 12 6.2.3 夹紧力方向的选择 12 6.2.4 夹紧力作用点的选择 13 6.2.5 切削力及夹紧力计算 13 6.2.6 夹具操作简要说明 13 7.体会与展望 13 参考文献 . 15 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 7 7 1.零件图分析零件图分析 1.1 零件的功用零件的功用 本零件为用于某些机械中的杠杆，其功用是传递驱动力。 1.2 零件的技术要求零件的技术要求 该杠杆形状复杂、结构简单，属于典型的杠杆类零件。为实现传递 驱动力的功能， 其杠杆各孔与机器有配合要求， 因此加工精度要求较高。 加工表面 尺寸及 偏差/mm 公差/mm及精度 等级 表面粗糙 度ra 形位公差/mm 20孔外端面 15 0.2 3.2 35孔外端面 15 0.2 3.2 16孔外端面 6 0.05 3.2 10孔上端面 48.5 12.5 插槽内表面 5 0.05 3.2 8h7孔加工 8h7 1.6 20h7孔加工 20h7 1.6 8f9孔加工 8f9 1.6 10孔加工 10 12.5 m4螺孔加工 m4 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 8 8 杠杆左端两臂内表面在工作中需承受较大的冲击载荷，为增强其耐磨 性，该表面要求高频淬火处理；为保证装配时有准确的位置，8h7、 20h7、8f9三个端面孔有平行度要求，中间孔与两端的孔的平行度 为0.1mm。 综上所述，该杠杆的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在传 递驱动力中的功用。 1.3 审查杠杆的工艺性审查杠杆的工艺性 分析零件图可知，杠杆零件中的8h7、20h7、8f9孔的外端面 均要求铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工 面积，又提高了其接触刚度；8h7和20h7孔的端面均为平面，可以 防止加工过程中钻头偏离，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作 表面外，其余表面加工精度较低，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；而主要工作表面虽然加工精度相对 较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加 工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 1.4 确定杠杆的生产类型确定杠杆的生产类型 依题目可知，该杠杆生产类型为中批量生产。 2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2.1 确定毛坯制造方法确定毛坯制造方法 零件材料是qt450-10。零件年产量为中批量，而且零件加工的轮廓 尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型中的金属 模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近， 8h7、8f9三个小孔不铸出，中间20h7大孔铸出。毛坯尺寸通过确定 加工余量后再决定。 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 9 9 2.2 确定毛坯尺寸公差和加工余量确定毛坯尺寸公差和加工余量 2.2.1 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 分析本零件，所有加工表面 ra1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只 需将零件的尺寸加上所查得的余量即可 2.2.2 确定毛坯尺寸公差等级和公差确定毛坯尺寸公差等级和公差 （1）确定毛坯尺寸公差等级由课程设计指导书中表 2-1 大 批量生产的毛坯铸件的公差等级表确定毛坯的尺 寸的公差等级。由于铸件材料为球墨铸铁加工方 法 为 金 属 型 铸 造 ， 确 定 毛 坯 尺 寸 公 差 等 级 为 ct8-10. （2）确定毛坯尺寸公差 查铸造工艺手册中表 1-9 确定本零 件的毛坯尺寸公差如下。 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量/mm 说明 8h7 两 孔外端面 15mm ct8 1.25 单边余量 20h7 孔 外端面 15mm ct8 1.25 单边余量 8f7 孔 外端面 6mm ct7 1.00 单边余量 10 孔上 端面 48.5mm ct9 3.0 单边余量 两8h7 孔之间的 表面 5mm ct8 1.25 单边余量 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 10 10 杠杆尺寸公差 2.3 绘制毛坯图绘制毛坯图 51.5 18 r11 设 计 标记 设 计 处数分 区更改文件号签 名年 、月 、日 阶 段 标 记重 量比 例 共张第张 标准化 批 准 审 核 工 艺 辽宁工大机械08-3班 杠杆毛坯图 002 qt45-5 1:1 徐涛2011年6月19日 r130 r65 8 6565 0 -0.4 17.5 17 16.25 7.5 32.5 技术要求 1、未注圆角r3-5mm； 2、铸件无夹渣， 气孔等铸造缺陷； 3、铸造拔模斜度7； 4、硬度hb160-210. 零件毛坯尺寸 公差 8h7 两孔外端面 16.25mm 0.14 20h7 孔外端面 16.25mm 0.14 8f7 孔外端面 7.00mm 0.20 10 孔上端面 51.5mm 0.24 两8h7 孔之间的表面 7.5 0.10 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 11 11 3.制定零件工艺路线制定零件工艺路线 3.1 选择定位基准选择定位基准 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与 否，可以是加工质量得到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过 程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在 工期内完成加工任务。 3.1.1 精基准的选择精基准的选择 根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考 虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸 换算，本题目以20h7 的孔为精基准，基本满足要求。 3.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔 或面的加工余量尽量均匀， 又要保证定位夹紧的可靠性， 装夹的方便性， 减少辅助时间，所以选杠杆零件20h7孔及8h7孔外端面为粗基准。 3.2 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 1、杠杆零件中零件20h7、8h7 孔的外端面，它是毛坯铸造出来之 后第一个加工的端面，此面将作为粗基准，表面粗糙度为 3.2。根据表 面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到 技术要求。 2、10孔上端面，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们 采取粗铣的加工方式。 3、8f9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，根据表面粗糙度要求我们采 取粗铣半精铣的加工方式。 4、两8h7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与8h7 同心在20内，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣半精铣的加工方 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 12 12 式。 5、20h7孔加工，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题 目要求我们采取粗扩精扩铰的工序过程，最终完成20h7孔加工。 6、8h7、8f9孔加工，加工时对于20h7孔有平行度要求，表 面粗糙度为1.6，根据表面粗糙度要求我们采取钻精铰的加工方式。 7、10孔加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采 取钻孔就能达到要求。 8、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采 取粗车就能达到要求。 9、m4螺孔加工，考虑到工艺要求，我们采取钻、攻丝两步工序。 在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。 各表面加工方案如下表 加工表面 尺寸精度等级 表面粗超度 ra/m 加工方案 备注 20h7、 8h7孔 外端面 it11 3.2 粗铣半精铣 表1-8 10孔上 端面 it10 12.5 粗铣 表1-8 8f9孔 的外端面 it11 3.2 粗铣半精铣 表1-8 两8h7 孔之间的 表面 it11 3.2 粗铣半精铣 表1-8 20h7孔 加工 it7 1.6 粗扩精扩 铰 表1-7 8h7孔 加工 it8 1.6 钻精铰 表1-7 8f9孔 加工 it7 1.6 钻精铰 表1-7 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 13 13 10孔加 工 it11 12.5 钻 表1-7 缺口的加 工 it11 12.5 粗铣 表1-7 m4螺孔加 工 3.2 钻攻 表1-10 3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两 个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（20h7孔）准备好，使后续工序都 可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三个 圆孔的外端面、粗铣10孔上端面以及两8h7孔之间的表面、钻8h7 及8f9孔、缺口的粗铣、钻10孔及m4螺孔；在精加工阶段，进行三 个圆孔的外端面的半精铣、 8h7及8f7孔的精铰、 m4螺孔的攻丝加工。 3.4 工序集中与分散工序集中与分散 在生产纲领一确定成批生产的情况下， 考虑到经济效益， 工艺简单， 尽量降低成本等因素我们采用工序集中。该杠杆的生产类型为中批生 产，可以采用万用型机床配以专用工、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之间的相对位置精 度要求。 3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工序的安排机械加工工序的安排 方案一： 1、粗铣半精铣20h7、8h7 孔外端面 2、粗铣两8h7 孔之间的表面 3、扩粗铰精铰20h7 孔 4、粗铣半精铣8f9 孔的外端面 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 14 14 5、检验 6、粗铣10 孔上端面 7、粗铣缺口 8、钻精铰8h7 孔及8f9 孔 9、钻10 孔 10、钻攻 m4 螺孔 方案二： 1、扩粗铰精铰20h7 孔 2、钻精铰8h7 孔及8f9 孔 3、粗铣半精铣20h7、8h7 孔外端面 4、粗铣两8h7 孔之间的表面 5、检验 6、钻10 孔 7、粗铣10 孔上端面 8、粗铣半精铣8f9 孔的外端面 9、粗铣缺口 10、钻攻 m4 螺孔 3.5.2 热处理工序及表面处理工序的安排热处理工序及表面处理工序的安排 1、铸造成型后，为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安 排的热处理工序：时效处理。 2、在粗加工之后，为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的 热处理工序：人工时效处理 3.5.3 辅助工序安排辅助工序安排 在粗加工和热处理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清 洗和终检工序。 综上所述：该杠杆工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工 及一些余量大的表面粗加工热处理主要表面精加工。 3.6 确定工艺路线确定工艺路线 对于上述工序安排的两个方案进行比较： 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 15 15 方案一工序相对集中， 便于管理。 方案二则采用工序分散原则， 各工序工作相对独立。考虑到该零件生产批量较大，工序集中可简化调 整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采 用方案一较好。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了杠杆 的工艺路线。 杠杆工艺路线及设备、工装的选用 工序 号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣20h7、8h7 孔外端面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 2 半 精 铣 20h7、 8h7孔外端面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 3 扩 、 粗 铰 、 精 铰 20h7 孔 立 式 钻 床 zx525 麻花钻、扩孔 钻、铰刀 卡尺、塞规 4 粗铣两8h7孔之间 的表面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 5 粗铣8f9孔的外端 面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 6 半精铣8f9孔的外 端面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 7 去毛刺 钳工台 平锉 8 检验 塞规、百分尺、卡尺等 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 16 16 9 粗铣10孔上端面 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 10 粗铣缺口 立 式 铣 床 x51 端铣刀 游标卡尺 11 钻精铰8h7孔及 8f9孔 立 式 钻 床 zx525 麻花钻、扩孔 钻 卡尺、塞规 12 钻10孔 立 式 钻 床 zx525 麻花钻 塞规 13 钻、攻 m4 螺孔 立 式 钻 床 zx525 麻花钻、丝锥 塞规 14 清洗 清洗机 15 终检 塞规、百分表、卡尺等 4.工序设计工序设计(铣铣16 外圆端面外圆端面) 4.1 确定加工方确定加工方案案 根据铣16 外圆端面的加工精度要求，确定加工方案为：粗铣。 4.2 确定加工余量确定加工余量 由表 2-1 和 2-5 查得对于中批生产，采用金属型铸造成型，取其尺 寸公差等级为 8 级，加工余量等级为 f 级. 1.由表 2-35（平面粗加工余量） ，查得：上端面的加工余量为 3mm 2.由表 3-15（直柄立铣刀） ，查得：铣刀的直径为 10.0mm. 4.3 工工步步计计算算 4.3.1 加工端面工序 （1） 、背吃刀量的确定 ：一次走刀，ap=51.5- 48.5=3 （2） 、进给量确定：由表 5- 7，按机床功率 510kw，工件夹具系统刚度为中等条 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 17 17 件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为 0.2mm/z （3） 、铣削速度的计算：由表 5- 9，按镶齿铣刀，d/z=80/10 的条件选取，铣削速度 v 可取为 40m/min。 由公式（5- 1）n=1000v/d，n=1000*40/（3.14*80）=159.24r/min，参照表 4- 15 所 列 x51 型立式铣床的主轴转速，取 n=160r/min。再将转速带入公式（5- 1） ，可求 出实际转速 v=nd/1000=160*80=40.2m/min。 5.时间定额的计算时间定额的计算 5.1 工工步时间步时间定定额额的计的计算算 5.1.1 基本时间计算： 根据表 5- 43 中面铣刀铣平面（对称铣削，主偏角 90 r o = ）的基本时间计算公式 fmz/l llt21 j ）（+= 可求出该工序的基本时间。 式中 ）（）（31d*5 . 0 adl 2 e 2 1 += ； 31 l2 = ， 18 ae = ，d=80，l=23， n*z*n*f m ffz z = =0.2*10*160=320mm/min，代入解得该工序基本时间： 5.64smin094. 0320/2334 tj =+=）（ 5.1.2 辅助时间ta的计算： 辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=（0.150.2）tj，取ta=0.15tj则各工序 辅助时间分别为： 工序 9 辅助时间： s85. 064. 5*15. 0 ta = ； 5.1.3 其他工作的时间： 工序 9 其他时间： s39. 085. 064. 5*%6 tt xb =+=+）（ 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 18 18 5.1.4 单件时间tdj的计算： 工序 9 的单件时间 s88. 639. 085. 064. 5 tdj =+= ： 6 铣铣16 外圆端面夹具设计外圆端面夹具设计 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。设计铣16 外圆端面，本夹具将用于立式铣床 x51，刀具为直 柄立铣刀。 6.1 问题问题的的提出提出 本夹具是用来加工16 外圆端面时的夹具,加工该孔只要一道工序 才能完成，并且孔的上端面中心线与工件水平线有一定的距离要求,因 此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,保证精度。 6.2.1 定位方定位方案案设计设计 对于该杠杆零件的夹具设计中的定位方案的设定，在课程设计前期 设定方案一，在设计中后期设定了方案二，将其列于下面进行比较。 方案一： 分析该零件图的工艺性，采用一面一孔定位一面夹紧的定位方式。 并采用手动夹紧的方式。选择20h7 孔为定位孔，20h7 一侧的外端 面为定位面，另一端面受夹紧力。夹具体采用左右面宽，下端面窄的“g” 形夹具体形式。 方案二： 分析该零件图的工艺性，并考虑到机床的结构限制，所以采用一面 两孔的定位方法。选择20h7 孔及8h7 孔为定位孔，20h7 孔一侧外 端面为定位面，另一侧受夹紧力作用夹紧。夹具体采用结构均匀的“l” 形夹具体形式。 6.2.2 上述上述方方案案的的比较比较： 分析加工16 孔外圆时的工序定位要求可知， 该工序定位需要限制 六个自由度。方案一的定位方法，只能保证限制五个自由度，无法限制 在工件在销的轴向上的转动，属于欠定位，在加工该工序时容易由于工 件的转动而导致孔的中心的变动，从而导致孔径的变化。方案二，在方 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 19 19 案一的基础上加了一个“削边销”来限制第六个自由度，将零件固定， 其定位符合要求，能保证加工精度要求。 分析夹具体的铸造问题，方案一的夹具体不符合铸造件的要求，铸 造件要求壁厚均匀，并且“g”形工件无法铸造，相比方案二，保证了 铸造件的壁厚均匀，并且“l”形工件，形状简单，铸造方便。 分析夹紧力的动力源，方案一采用手动夹紧。对于该工件属于中批 量生产，手动显得工作效率，不能满足生产纲领。相比之下方案一，采 用气压作为夹紧的动力源，虽然存在一定的不稳定性，但对于总体加工 并无影响，能保证工作效率，满足生产纲领。 综上所述，选择方案二比较好。该方案可靠，操作方便、工作效率 高。 6.2.3 夹紧力方向的选择。夹紧力方向的选择。 考虑到夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外 力的作用方向等有关。所以选择夹紧力方向为垂直于主要定位基准面， 以保证工件夹紧的稳定性。 并与工件刚度最大的方向一致， 以减少变形。 即夹紧力方向向左。 6.2.4 夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。选 择时注意：应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支承面内，应落 在工件刚度好的部位上，应尽量靠近加工面。下端面作用面积大，稳定， 所以夹紧力作用在杠杆中间大圆的外端面上。 6.2.5 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 在加工过程中,钻、攻螺纹孔时的主要切削力为钻头或丝锥的切削 方向,即垂直于第一定位基准面,只要夹紧杠杆中间大圆的外端面即可， 无须再对切削力进行计算。 6.2.6 夹具操作简要说明夹具操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应 使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作 简单，省时省力，装卸工件时只需靠汽缸控制压力杆的收缩即可轻松实 现。 辽 宁 工 程技 术 大 学 课 程 设 计 20 20 7.体会与展望体会与展望 通过两周时间顺利完成里机械制造课课程设计的内容。 通过这两周的设计学习对理论知识有了更深的理解通过对实际零 件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺规程设计及 指定工序的专用机床夹具设计等学习，对于以往学过的课程中 的知识点有了更系统化的复习，对于这些理论知识有了更深的理解。 对理论知识在实践中的应用有了更深的理解通过这次专用夹具的 设计，完全是自己运用所学知识，通过查找资料，根据实际工作情 况完成该零件的夹具设计，