机械制造技术基础课程设计说明书-设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及及相关工序的专用夹具.doc

xx大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及及相关工序的专 用夹具内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程卡片 1套 4.夹具装配图1张 5.夹具体零件图1张 6.课程设计说明书1张原始资料：该零件图样，Q=30000台/年，n=1件/ 台，每日一班姓 名：班 级：学 号：指导老师：日 期：目录绪论3一、杠杆加工工艺规程设计3（一).零件的工艺分析及生产类型的确定31.零件的作用32.零件的工艺分析3(二).选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图31.确定毛坯的制造形式32.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差43.确定机械加工余量44.确定毛坯尺寸表45.确定毛坯尺寸公差46.设计毛坯图5(三）.选择加工方法，制定工艺路线51.定位基准的选择52.零件表面加工方法的选择53.制定工艺路线6(四）.工序设计61.机械加工余量、工序尺寸62.选择量具63.确定切削用量74.确定基本工时17二、夹具设计21三、设计小结22参考文献23绪论机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构的设计能力，为未来从事的工作打下了良好的基础。一、杠杆加工工艺规程设计（一).零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用题目给出的零件是CA6140的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。2.零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）小头钻以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔；2）钻锥孔及铣锥孔平台；3）钻2M6螺纹孔；4）铣杠杆底面及2M6螺纹孔端面。（2）主要基准面：1）以45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括：的孔、杠杆下表面2）以的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：14阶梯孔、M8螺纹孔、锥孔及锥孔平台、2M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹孔和锥孔平台。 (二).选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为30000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见本书第五章第一节，铸件的公差及机械加工余量按GB/T64141999确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定下列因素。（1） 铸件机械加工余量等级该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，查表5-5确定加工余量等级为DF，取F级。（2） 铸件公差等级该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，查表5-1得铸件公差等级为810级，取8级。（3）铸件尺寸公差根据表5-3毛坯铸件的基本尺寸处于100160之间，而铸件的尺寸公差等级取为8级。3.确定机械加工余量对所有加工表面取同一个数值，根据零件的铸造方法及铸件材料可知机械加工余量等级为DF级，取E级。毛坯铸件的基本尺寸处于100160之间，由表5-3得机械加工余量1.5mm。4.确定毛坯尺寸表上面查得得机械加工余量适于机械加工表面粗糙度，因此这些表面毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可。由于均为单侧加工得综上所述，确定毛坯尺寸见表零件尺寸单面加工余量铸件尺寸301.532.15171.519.1901.592.35.确定毛坯尺寸公差毛坯的尺寸公差根据毛坯铸件的最大尺寸，及加工余量等级得：铸件尺寸偏差根据32.150.65表5-419.10.692.30.86.设计毛坯图(三）.选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓作主要定位，以限制z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工25的孔。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25的孔作为精基准。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有端面、内孔及小孔等以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。（1）25孔下表面未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为。由表516可应选择粗铣、精铣。（2）25孔由尺寸知公差等级为IT7，表面粗糙度为由表5-15知可选择钻、扩、铰。（3）30mm的下平台 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为，由表5-16可选粗铣、精铣。（4）12.7的锥孔 由尺寸知公差等级为IT11，表面粗糙度为由表5-15及表5-20知可选钻、铰。（5）M8螺纹孔 未标注螺纹公差等级，倒角处表面粗糙度为，未标注公差等级，按规定取公差等级IT14，由表5-15知可选钻、铰M8螺纹孔，再攻内螺纹，最后锪14阶梯孔。（6）2-M6上端面 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为，由表516可应选择粗铣、精铣。（7）2-M6螺纹孔未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。3.制定工艺路线根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，该零件应先加工大底面，再钻孔，再加工其他表面的方法，具体工艺路线如下：工序1：以不需要加工的25孔上表面为粗基准，铣削另一个面。工序2：以铣削过的25孔下表面和45的外圆表面定位，钻、扩、铰削25的孔。工序3：以铣削过的25孔下表面，钻、扩、铰后的孔和一个支撑为定位，铣削30mm的下平台。工序4：以铣削过的25孔下表面，钻、扩、铰后的孔和一个支撑为定位，钻、扩直径12.7的锥孔。工序5：以铣削过的25孔下表面，钻、扩、铰后的孔和一个支撑为定位，加工M8阶梯螺纹孔。工序6：以铣削过的25孔下表面，钻、扩、铰后的孔和一个支撑为定位，铣削2-M6上端面。工序7：以铣削过的25孔下表面，钻、扩、铰后的孔和一个支撑为定位，加工2-M6螺纹孔。工序8：检验。(四）.工序设计1.机械加工余量、工序尺寸由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。1） 加工25的下表面，结合零件尺寸，由表5-49知精加工余量为1mm,。所以铸件尺寸经过粗加工从32.15mm变到31mm，即粗加工1.15mm。2） 对25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6，查表542，根据孔的尺寸，采用第一次钻达到23.0mm,再扩孔至24.8mm，最后铰孔至25mm.3) 加工宽度为30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，由表5-49知精加工余量为1mm，则粗加工至18mm。4） 加工锥孔12.7时，由于内表面有粗糙度要求6.3，查表542采用13的钻头，钻至12.0mm,再用12.7mm标准高速钢扩孔钻扩控至12.7mm。 5）加工14阶梯孔，由于粗糙度要求，查表542采用选用7的麻花钻头，钻孔至7，选用丝锥攻M8螺纹。最后用14mm小直径端面锪钻a) 锪至14mm。b) 粗精铣M6上端面，由于粗糙度要求，由表5-49知精加工余量为1mm，则粗加工至91mm。c) 7)加工2-M6螺纹孔，由于粗糙度要求，由查表542采用5的麻d) 花钻头，选用丝锥攻M6螺纹。2.选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。e) 选择加工平面所用量具。铣端面，选择读数值0.02，测量范围0150游标卡尺。f) 选择加工孔所用量具。12.7mm孔经过钻，扩两次加工，选择读数值0.01，测量范围530的内径千分尺。M86H螺纹经过钻,锪孔，攻螺纹加工，钻,锪孔时选择读数值0.01，测量范围530的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。3.确定切削用量工序1：粗、精铣孔下表面（1）粗铣孔下表面工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.15mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=375r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： （2）精铣孔下平面工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数1，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=150r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 工序2：加工孔25到要求尺寸工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔23mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.8mm标准高速钢扩孔钻；铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据课程设计指南表5127可查出，由于孔深度比，钻孔深度不大于三倍，故取。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表5131，得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，故所以，相应地，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据课程设计指南表5128可查出，取。2）确定切削速度及 根据表5135，取。修正系数：，由查出故 查机床说明书，取。实际切削速度为 （3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据表5129，按该表注4，进给量取小植。取。2）确定切削速度及 由5135，取。由参考文献，得修正系数，（根据）故 查表565，取，实际铰孔速度 （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，扩孔：，铰孔：，工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台（1）粗铣宽度为30mm的下平台工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.1mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=375r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： （2）精铣宽度为30mm的下平台工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=150r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 工序4： 钻12.7的锥孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为12.7mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，钻孔12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据课程设计指南表5127可查出，由于孔深度比，钻孔深度不大于三倍，故取。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 ，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献，故查表565，取。实际切削速度为：由，故所以，相应地，（2） 确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据课程设计指南表5128可查出，由表注4知,取。2）确定切削速度及 根据表5135，取。修正系数：，由查出故 查机床说明书，取。实际切削速度为工序5：钻M8螺纹孔锪钻14阶梯孔（1）加工M8底孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度：进给量：根据设计指南表5144，取切削速度：参照表5157，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1攻M81.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献，取由式（2.1）机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： （2）锪钻14阶梯孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为14mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔14mm小直径端面锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献可查出，由于孔深度比，故。取。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地， 工序6：粗精铣M6上端面工件材料为HT200铁，硬度200HBS。要求粗糙度，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。（1）粗铣M6上端面工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=375r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣M6上端面工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度：每齿进给量：根据表5144，取铣削速度：根据表5157，取机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照表572 选用n=150r/min 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1工序7：钻2-M6工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至5，选用5标准高速钢麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。（1）钻M6孔切削深度：进给量：根据表 5127，取切削速度：根据表 5133，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：（2）攻M6的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 工序8：检验4.确定基本工时（1）粗铣、精铣25孔下平面加工条件：工件材料：HT200铸铁，200MPa机床：X52K机床刀具：高速钢镶齿套式面铣刀粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得铣削的辅助时间铣25孔下表面的总工时为：t=+=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min（2）钻孔加工条件：工件材料：HT200铸铁，200MPa机床：Z535立式钻床 刀具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀钻孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速， 铰孔：，=（30+3+1）/0.43195=0.41min根据参考文献可查得钻削的辅助时间扩孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/0.57275=0.22min根据参考文献可查得钻削的辅助时间铰孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/1.6100=0.21min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总工时：t=+=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min（3）粗精铣宽度为30mm的下平台工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到粗糙度3.2。机床：X52K立式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时粗铣宽度为30mm的下平台根据进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min。根据参考文献可查得铣削的辅助时间精铣宽度为30mm的下平台根据参考文献进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据参考文献可查得铣削的辅助时间粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时： t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min（4）钻锥孔12.7工件材料：HT200，金属模铸造，加工要求：粗糙度要求，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头12，计算基本工时用12扩孔12.7的内表面。根据参考文献进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。基本工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献可查得钻削的辅助时间用12.7扩孔12.7的内表面。根据参考文献进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。基本工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总的基本工时：t=+=4.7min。（5）钻M8底孔及锪钻14阶梯孔加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头7，M8丝锥，14小直径端面锪钻钻M8底孔的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得钻削的辅助时间攻M8螺纹的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得钻削的辅助时间锪钻14阶梯的工时锪钻孔进给量，机床主轴转速，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：由参考文献可查得钻削的辅助时间t=+t=0.19+1.77=1.96min该工序的总工时为： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min（6）粗精铣2-M6上端面工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到粗糙度3.2。机床：X52K立式铣床刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。粗铣2-M6上端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得铣削的辅助时间精铣2-M6上端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得铣削的辅助时间铣2-M6上端面切削总工时：t=+=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min（7）钻2-M6螺纹孔1）钻锥孔26到25。用5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间2）攻M6螺纹被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献可查得钻削的辅助时间总工时为：t=2+=3.75min将前面进行的工作所得的结果，填入工艺文件。二、夹具设计本夹具是工序6用三面刃铣刀铣削平面的专用夹具。有关说明如下。(1) .定位方案 工件以25mm内孔、25mm内孔下表面及一防转挡销，采用一面一孔一挡销定位方案。其中端面限制了零件的 3个自由度，通过25mm孔的短销限制两个自由度，最后的一个旋转自由度由防转挡销限制。 (2).夹紧机构 根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出，有效地提高了工作效率。压板夹紧力主要作用是防止