六轴杠杆课设说明书.doc

湖北汽车工业学院科技学院机 械 制 造 工 艺 学课 程 设 计设计计算说明书设计题目： 机械加工工艺规程制定及 专用夹具设计 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 起 止 日 期 零件的工艺分析 1.零件的作用 六轴杠杆在实际运用中，主要起连接，固定的作用。 2.零件的工艺分析零件的的材料为QT600。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。零件的主要技术要求分析如下：（1）.由零件图可知，零件的孔、上下表面及杠杆的下端面有粗糙度要求,其余的表面精度要求并不高,只需要达到表面粗糙度要求。孔的精度为IT7级 粗糙度Ra = 1.6，上下表面尺寸精度IT12级， 粗糙度 Ra = 1.6 和 Ra = 3.2，下端面为尺寸精度为IT12级 ，粗糙度Ra12.5。确定生产类型按照设计任务要求，该零件的生产纲领为10000件/年，该零件属于轻型的机械零件，由机械制造工艺设计简明手册表1.1-2生产类型与生产的关系可知生产类型为大批量生产。毛坯的选择：由于毛坯的选择要考虑零件的力学性能要求，零件的结构形状和外轮廓的尺寸，零件生产纲领和批量以及现场生产条件和发展等。考虑该设计零件的以上因素，该毛坯的制造方法选用金属性浇注，材料为QT600，该铸造方法生产效率较高，精度也较高，结构细密，能承受较大压力。 零件尺寸的确定：在零件图中，上表面（粗糙度为Ra1.6）和下表面（粗糙度Ra3.2的凸台）需要多种工步加工，要保证余量；圆弧面（32）粗糙度为Ra1.6，要精加工；下端面（粗糙度为Ra12.5）粗加工就可以达到要求；毛坯上小孔需要打孔，大孔和小孔 精度要达到IT7级 需要多步加工加。强肋板和其他表面使用铸造精度就可以满足要求，不需要加工。零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有上下表面，大小孔，圆弧面和下端面等，材料为QT600，参考有关的设计手册和资料，其加工方法选择如下：（1） 下表面：表面粗糙度为Ra3.2，根据零件上尺寸的配合，公差等级为7级，需要粗铣（IT11-13,Ra100-25）和精铣（IT6-9,Ra1.6-0.4）。（2） 上表面：表面次粗糙度为Ra3.2，根据零件上尺寸的配合，公差等级为7级，需要粗铣和精铣。（3） 大孔：尺寸公差为30H7，表面粗糙度为Ra1.6，需要扩孔（IT11-12），粗铰（IT8-9）和精铰（IT6-7）。（4） 小孔：尺寸公差为20H7，表面粗糙度为Ra1.6，需要扩孔和粗精铰。（5） 圆弧面：直径32mm，粗糙度为Ra1.6，可确定精度等级为7级，需要粗铣和精铣。（6） 下端面：更改粗糙度为Ra1.6，需要粗铣和精铣。（7） 其他面不需要不涉及配合，不需要加工。零件的工艺路线的制订方案一：工序1：将零件翻转，以上表面为粗基准，粗铣下表面凸台，保证厚度。工序2：放正零件，以下表面凸台为基准，保证厚度尺寸为工序3：在孔外园加挡销，用镗床镗孔；工序4：在小孔外园外加固定挡销，钻小孔。工序5：以下表面为基准，加2根定位销，粗铣圆弧面（外园柱面）及下端面 。工序6：，以加工过的上表面为基准，精铣下表面 。工序7：精铣上表面 。工序8：以大小孔和下表面为基准，精铣圆弧面。工序9：以上表面和下端面为基准，加削边销，粗铰、精铰小孔。工序10：以上表面和下端面为基准，精镗大孔 。工序11：去毛刺。工序12：终检。方案二工序1：粗铣下表面凸台 。 工序2：粗铣上表面工序3：粗铣圆弧面及下端面工序4：粗镗 半精镗大孔工序5：钻小孔工序6：精铣下表面工序7：精铣上表面工序8：精铣圆弧面及下端面工序9：粗铰大孔，精度IT9,粗铰小孔工序10：精铰大孔，精铰小孔，精度IT7工序11：去毛刺工序12：终检 三种加工方案具体的工步都差不多，只是顺序上有些许差异。按照“先粗后精，先面后孔，先主后次，基准先行”的原则，本该选择方案二，但是，考虑到该零件中大孔（30H7）是一个关键的定位孔，它决定着小孔和下端面的位置，属于基准，故不能死搬原则，忽略事实，而应先加工大孔，继而加工下端面和小孔。再比较方案一和三，将装夹方式相同的两步合为一步，理论上是可行的，但是实际上要使用质量较高的冷却液或者增加等待时间，不利于效率和成本，故也视为不恰当的方案。最终方案一是可取的。下表面铣削加工切削用量选择刀具A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。根据切削用量简明手册 表3.1，铣削宽度ae 5mm， ap 70mm 选择刀具直径do = 80mm。由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z = 6(表3.11)；B.铣刀几何形状（表 3.2）：n =15o, o = 12o2. 选择切削用量A 由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。 Ae=h=3mmB 决定每齿进给量fz 根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册 表4.2-35） P=7.5kw，中等系统刚度根据表3.3（加工进给量）fz = 0.20.3，现取fz = 0.2。C 选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命 根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.50.8）mm，镶齿刀（do = 80mm）刀具寿命T = 180min,(表 3.8)D 决定切削速度vc 和每分钟进给量vf 切削速度vc 可以根据表3.11， 当do =80mm Z = 6mm ap = 4070mm ae=3mm fz 0.2mm/z 时:Vc=20mm/z n=81r/min vf=102mm/min根据表3.14 各修正系数：Ksv=ksn=ksvf=0.9Ksv=ksn=ksvf=0.85Vc =vkv = 200.90.85=15.3m/min n = nkn = 840.90.85 = 61r/min Vf=vkv = 10200.90.85 = 78mm/min 根据X52k型号机床说明书 选择nc=60r/min vfc=75mm/min。E 检验机床功率 根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率） 当fz = 0.140.22 ap= 35mm ae 3.5 vf121 时，Pct =0.8KW切削功率修正系数kmpc =1 其实际功率位Pcc = 0.8 kw根据铣床x52k 型说明书，机床主轴允许的功率为Pcm =7.5 0.75 = 5.63 kw明显加工是在机床的功率范围内 ， 因此切削用量为 ae=3mm nc=60r/min vfc=75mm/min。3. 计算基本工时T=其中L = l+y+ l = 53mm 根据表 3.25 入切量及其超切量为 17mm。T= = 0.9 min精铣下表面A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。根据切削用量简明手册 表3.1，铣削宽度ae 5mm， ap 70mm 选择刀具直径do = 80mm。由于采用标准细齿圆柱铣刀，故齿数Z = 12(表3.12)；B.铣刀几何形状（表 3.2）：n =15o, o = 12o3. 选择切削用量A 由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。 Ae=h=1mmB 决定每齿进给量fz 根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册 表4.2-35） P=7.5kw，中等系统刚度根据表3.3（加工进给量）fz = 0.10.15，现取fz = 0.1。C 选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命 根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.20.3）mm，细齿刀（do = 80mm）刀具寿命T = 180min,(表 3.8)D 决定切削速度vc 和每分钟进给量vf 切削速度vc 可以根据表3.12， 当do =80mm Z = 12mm ap = 4070mm ae=0.6mm fz 0.15mm/z 时:Vc=25mm/z n=99r/min vf=114mm/z根据表3.14 各修正系数：Ksv=ksn=ksvf=0.9Ksv=ksn=ksvf=1Vc =vkv = 250.9 =22.5mm/z n = nkn = 990.9 = 89r/min Vf=vkv = 1140.850.9 = 102mm/z 根据X52k型号机床说明书 选择nc=95r/min vfc=95mm/z。E 检验机床功率 根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率） 当fz = 0.080.13 ap= 35mm ae 3.5 vf121 时，Pct 200 进给量在f =（0.60.7）mm/r3. 决定钻头磨钝及其寿命 由表 2.12 d = 19.8 后刀面最大磨损量为 0.6 寿命T = 30 min 。 4. 确定切削速度根据表 2.30 （钻扩铰时切削速度的计算公式）Vc =(Cv doz /Tm apx fy ) kv Cv = 15.2 Z = 0.25 X = 0.1 y = 0.4 m = 0.2根据表2.24 ap = 1.8 mmVc = = 24.1 m/min根据n = = r/min = 384 r/min根据钻床说明书 ，使用转速为 392 r/min 。 进给量降低为 0.48 mm/r 。 5. 基本工时的确定tm = 上式中，L = ly ， 其中 l = 24.3入切量及其超切量 查表2.29 y+ = 10 mm tm = = = 0.13 min粗铰切削用量1. 刀具的选择因为是用来切铸铁选用高速钢材料的刀具由表 2.6 根据加工材料是铸铁，铰刀的材料高速钢 选o = 0o o = 6o 1 = 15o d = 19.94mm 。2. 确定 进给量由表 2.11 刀具半径在（1020）mm 被加工工件硬度 HBS 170 选择 f = （1.02.0）mm/r 。3.根据表2.12 由do = （1120） 知道 刀具寿命为 60 min 。4.确定切削速度vc = kv CV = 15.6 ZV = 0.2 XV =0.1 yv = 0.5 m= 0.3 d=19.94mm T = 60 ap = 0.14mm 。Vc = = 10 m/min根据n = n = = 159 r/min 根据钻床说明书 选取n = 140r /min f = 1 mm/r 。5.基本工时的确定tm = 上式中，L = ly ， 其中 l = 24.3入切量及其超切量 查表2.29 y+ = 10 mm tm = = = 0.18 min精铰切削用量2. 刀具的选择因为是用来切铸铁选用高速钢材料的刀具由表 2.6 根据加工材料是铸铁，铰刀的材料高速钢 选o = 0o o = 6o 1 = 15o d = 20mm 。3. 确定 进给量由表 2.11 刀具半径在（1020）mm 被加工工件硬度 HBS 170 选择 f = （1.02.0）mm/r 。3.根据表2.12 由do = （1120） 知道 刀具寿命为 60 min 。4.确定切削速度 vc = kv CV = 15.6 ZV = 0.2 XV =0.1 yv = 0.5 m= 0.3 d=19.94mm T = 60 ap = 0.14mm 。Vc = = 11.06 m/min根据n = n = = 176 r/min 根据钻床说明书 选取n = 176r /min f = 0.81 mm/r 。5.基本工时的确定tm = 上式中，L = ly ， 其中 l = 24.3入切量及其超切量 查表2.29 y+ = 10 mm tm = = = 0.18 min镗孔的切削用量 一.确定粗镗30H7孔的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀，主偏角kr=45o。1 确定背吃刀量ap。双边余量为5mm，单边余量ap=2.5mm。2 确定进给量f。查阅光盘“查表法确定切削用量”中硬质合金及高速钢镗刀的进给量内容，当镗刀钢料，镗刀直径为20mm，ap3mm，镗刀伸处度为100mm时，f=0.15mm/r0.25mm/r，按T616镗床的进给量选择f=0.20mm/r。3 确定切削速度v。查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为V=式中Cv=291，m=0.2，xv=0.15，yv=0.2，T=60min，kv=0.468，=2.5，t=60，f=0.2则V=74m/min=1.2m/sn=1000v/(3.1430)=792r/min按T616镗床的转速，选择n=810r/min=13.5r/s。粗镗27的孔基本时间T=(l+l1+l2+l3)/fn=(35.4+3.5+4)/(0.213.5)=15.9s二 .半精镗30H7孔的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀，主偏角kr=45o,其耐用度为T=60min。1 确定背吃刀量ap。双边余量为1.5mm，单边余量为ap=0.75mm2 确定进给量f。查阅光盘“查表法确定切削用量”中硬质合金及高速钢镗刀的进给量内容，当镗刀钢料，镗刀直径为20mm，ap2mm，镗刀伸出100mm时，f=0.150.30mm/r，按T42100镗床的进给量选择f=0.15mm/r。4 确定切削速度。查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为V=式中=291，m=0.2，=0.15，=0.2，=0.9，=0.75，f=0.15，t=60，得=176m/min n=1000176/(3.1430)=1868r/min按T42100镗床的转速选择n=1600r/min=26.6r/s半精镗29.4孔的时间t=（33+3.5+4）/(0.1526.6)=10.2s三. 精镗30H7孔的切削用量。1 所选刀具为YT30硬质合金，主偏角=，直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。2 确定背吃刀量。双边余量0.6mm，单边余量=0.3mm。3 确定进给量f。根据镗床T42100选择进给量f=0.06mm/r。4 确定切削速度v。查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为V=242m/min=4m/s式中式中=291，m=0.2，=0.15，=0.2，=0.9，=0.30，t=60，f=0.06得=242m/min=4m/sn=（1000242）/（3.1430）=2567r/min根据T42100镗床转速表，选择n=2000r/min=33.3r/s精镗30H7孔的基本时间t=（33+3.5+4）/（0.0633.3）=20.3s加工圆弧面时圆柱铣刀切削用量选择（粗铣）1. 选择刀具A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。根据切削用量简明手册 表3.1，铣削宽度ae 5mm， ap 70mm 选择刀具直径do = 80mm。由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z = 6(表3.11)；B.铣刀几何形状（表 3.2）：n =15o, o = 12o4. 选择切削用量A 由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。 Ae=h=3mmB 决定每齿进给量fz 根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册 表4.2-35） P=7.5kw，中等系统刚度根据表3.3（加工进给量）fz = 0.20.3，现取fz = 0.2。C 选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命 根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.50.8）mm，镶齿刀（do = 80mm）刀具寿命T = 180min,(表 3.8)D 决定切削速度vc 和每分钟进给量vf 切削速度vc 可以根据表3.11， 当do =80mm Z = 6mm ap = 4070mm ae=3mm fz 0.2mm/z 时:Vc=21mm/z n=84r/min vf=175mm/min根据表3.14 各修正系数：Ksv=ksn=ksvf=0.85Kmv=kmn=kmvf=0.9Ksv=ksn=ksvf=0.8Vc =vkv = 210.850.90.8 =12.852m/min n = nkn = 840.850.90.8 = 51.408r/min Vf=vkv = 1750.850.90.8 = 1071mm/min 根据X52k型号机床说明书 选择nc=47.5r/min vfc=100mm/min。E 检验机床功率 根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率） 当fz = 0.140.22 ap= 35mm ae 3.5 vf121 时，Pct =0.8KW切削功率修正系数kmpc =1 其实际功率位Pcc = 0.8 kw根据铣床x52k 型说明书，机床主轴允许的功率为Pcm =7.5 0.75 = 5.63 kw明显加工是在机床的功率范围内 ， 因此切削用量为 ae=3mm nc=47.5r/min vfc=100mm/z。5. 计算基本工时T=其中L = l+y+ l = 80mm 根据表 3.25 入切量及其超切量为 17mm。T= = 0.97 min加工圆弧面时圆柱铣刀切削用量选择（精铣）2. 选择刀具A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。根据切削用量简明手册 表3.1，铣削宽度ae 5mm， ap 70mm 选择刀具直径do = 80mm。由于采用标准细齿圆柱铣刀，故齿数Z = 12(表3.12)；B.铣刀几何形状（表 3.2）：n =15o, o = 12o5. 选择切削用量A 由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。 Ae=h=0.6mmB 决定每齿进给量fz 根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册 表4.2-35） P=7.5kw，中等系统刚度根据表3.3（加工进给量）fz = 0.10.15，现取fz = 0.1。C 选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命 根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.20.3）mm，细齿刀（do = 80mm）刀具寿命T = 180min,(表 3.8)D 决定切削速度vc 和每分钟进给量vf 切削速度vc 可以根据表3.12， 当do =80mm Z = 12mm ap = 4070mm ae=0.6mm fz 0.15mm/z 时:Vc=25mm/z n=99r/min vf=114mm/z根据表3.14 各修正系数：Ksv=ksn=ksvf=0.85Ksv=ksn=ksvf=0.8Vc =vkv = 250.850.9 =19.125mm/z n = nkn = 990.850.9 = 75.735r/min Vf=vkv = 1140.850.9 = 87.21mm/z 根据X52k型号机床说明书 选择nc=75r/min vfc=80mm/z。E 检验机床功率 根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率） 当fz = 0.080.13 ap= 35mm ae 3.5 vf121 时，Pct 0.8KW切削功率修正系数kmpc =1 其实际功率位Pcc = 0.8 kw。；根据铣床x52k 型说明书，机床主轴允许的功率为Pcm =7.5 0.75 = 5.63 kw明显加工是在机床的功率范围内 ， 因此切削用量为 ae=0.6mm nc=75r/min vfc=80mm/z。6. 计算基本工时T=其中L = l+y+ l = 80mm 根据表 3.25 入切量及其超切量为 17mm。T= = 1.2min夹具设计说明1. 夹具的工作原理与结构设计对定位元件的基本要求1) 足够的精度由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度，以适应加工的要求。2) 足够的强度和刚度定位元件不仅限制工件的自由度，还有支撑元件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，因有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损毁。3) 耐磨性好工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。4) 工艺性好定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。2 定位方案与定位元件工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置，工件位置的正确与否，用加工要求来衡量，能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。该设计为了满足钻孔的需要，在定位过程中以上表面为基准 使上表面与夹具地位表面重合（可限制三个自由度）。 用一个定位销 固定工件的大孔（限制两个自由度）， 最后加一个挡销就可限制 工件的六个自由度。3 夹紧对夹紧装置的基本要求：1） 夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2） 夹紧力的大小适当，一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。3） 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。工艺性好，使用性好。其结构力求简单，便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：（1） 工件不移动原则 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。（2） 工件不变形原则 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。（3） 工件不振动原则 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。（4） 安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠