夹具课程设计 杠杆工艺过程设计及钻铰Φ10孔夹具设计.doc

机械制造工艺学与机床夹具设计课 程 设 计设计题目： 杠杆工艺过程设计及钻铰10孔夹具设计设 计 者： 吴唅 所在班级： 10机制1班 指导教师： 伊成龙、方梁菲 提交日期： 安徽农业大学工学院目录机制工艺课程设计任务书 3页第1章 零件分析4页 1.1 零件的作用4页1.2 零件的工艺分析4页1.3 确定零件的生产类型5页第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图6页2.1 选择毛坯6页2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量6页2.3 绘制拨叉锻造毛坯简图7页第3章 工艺规程设计8页3.1 定位基准的选择8页3.2 拟订工艺路线8页3.3 加工设备及工艺装备的选用11页3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定12页3.5 切削用量的计算14页3.6 时间定额的计算16页第4章 专用钻床夹具设计20页4.1 夹具设计任务20页4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图20页4.3 绘制夹具装配总图22页4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求22页第5章 设计总结23页参考文献 24页附件25页16机制工艺课程设计任务书一、课程设计任务书课程编号课程名称机制工艺与夹具课程设计周数3论文（设计）进度安排指导教师布置课程设计任务。明确设计任务，阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。制定机械加工工艺路线，选择定位基准。选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。画出毛坯图，填写工艺过程卡及工序卡。针对指定的一道工序，确定该工序夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。绘制夹具装配图。绘制夹具零件图。整理设计说明书。答辩、评定成绩。具体设计方法、步骤见机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书和机械制造工艺学教材。另外主要参考书目：1机床专用夹具图册2机械制造装备设计3机械制造工艺设计简明手册4机械制造工艺学课程设计指导书5实用机械加工手册6实用机械加工工艺手册论文（设计）内容一、设计题目与要求拨叉的机械加工工艺规程及钻孔攻螺纹夹具设计。年产量为5000件（大批生产）。（零件参考图附后）二、设计内容1对零件进行工艺分析，画零件图；2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写机械加工工序卡；5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6对夹具的一个零件设计零件图；7编写设计计算说明书。要求设计工作要求提交：1零件图 1张（A4）2毛坯图 1张（附在说明书里）3机械加工工艺过程卡 4机械加工工序卡 5夹具结构设计装配图 1张（根据实际情况选择A3或者A2图纸绘制）6夹具结构设计零件图 1张（根据实际情况选择A4或者A3图纸绘制）7课程设计说明书 1份 所有资料最终用档案袋装好上交。二、设计题目与要求如下图所示杠杆零件，材料为HT200，试编制零件的机械加工工艺规程及设计钻铰10+0.015 0孔的钻床夹具。 零件图第1章 零件分析1.1 零件的作用 课程设计的题目是杠杆，它的的主要作用是用来支承、固定的。要求零件的配合时符合要求。1.2 零件的工艺分析 由零件1.1可知，其材料为HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。 该杠杆的主要加工表面为40mm两端面，30mm凸台表面，25mm孔，10mm孔，8mm孔等，主要技术要求有：1. 40mm上端面的粗糙度R10m，下端面为R2.5m, 8（H7）mm孔为R2.5m，25（H8）mm孔为R2.5m，10（H7）mm孔为R5m；2. 2X8（H7）mm孔有平行度为0.2mm（A），25（H8）mm孔有垂直度要求0.03(B);3. 25（H8）mm孔内侧倒角1X45，杠杆有过度圆角R15。 该零件的主要工作表面是40mm的下端面，25（H8）mm孔和2X8（H7）mm孔，在设计规程时应重点予以保证。图1.1(零件图)1.3 确定零件的生产类型依设计题目知为中批量生产。第2章 确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为5000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较高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量根据机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书相关表格确定该铸件的机械加工余量及铸造毛坯尺寸公差。 由参考资料知，该种铸件的尺寸公差等级CT为7-9级，加工余量等级MA为F级。故取CT为9级，MA为F级。表2.1机械加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值(mm)说明40mm的上下平台54F2加工上下底面2x30mm的凸台上或下面 30F2.5单侧加工，凸台向内的那面，即有公差要求的面，见零件图25（H8）孔25 F3孔降1级，单侧加工表2.2铸造毛坯尺寸公差主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT40mm的上下平台距离542+2582.028（H7）与25（H8）间的中心距离82822.210（H7）与25（H8）之间的中心距离48482.0左边30凸台下端面与B面距离532.5-252.52.0右边30凸台上端面与B面距离112.5+215.51.625（H8）孔尺寸253.0221.72.3 绘制杠杆铸件毛坯简图 由表2.1所得结果，绘制毛坯简图2.3所示。第3章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1. 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(H8)的孔作为精基准。2. 粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承40mm的外轮廓作主要定位，以消除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（H8）的孔。3.2 拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查机械制造工艺学与机床夹具设计课程设计指导书相关表格，确定杠杆零件各表面的加工方法，如表3.1所示。表3.1杠杆各表面加工方案加工表面尺寸及偏差尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注40mm圆柱的上平台mmIT8IT11Ra10m粗铣-半精铣40mm圆柱的下平台mmIT7IT9Ra2.5m粗铣精铣30mm的凸台上下表面15IT14粗铣8mm孔mmIT7Ra2.5 m钻孔铰孔平行度0.2（A）10mm孔 mmIT7Ra5m钻孔铰孔25mm孔 mmIT8Ra2.5 m钻孔-扩孔-铰孔垂直度0.03（B） 2确定加工工艺路线（1）工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序：粗精铣宽度为40mm的上下平台工序：粗铣宽度为30mm的凸台表面工序：钻孔25（H8）使尺寸达到23mm。工序：扩孔钻钻孔25(H8)使尺寸达到24.8mm。工序：铰孔25（H8）使尺寸达到25(H8)。工序 ：钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序：钻、粗、精铰28（H7）小孔使尺寸达到8（H7）。工序：检验入库。 （2）工艺路线方案二：铸造时效涂底漆工序：粗精铣宽度为40mm的上下平台工序：粗铣宽度为30mm的凸台表面工序：钻孔25（H8）使尺寸达到23mm。工序：钻28(H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔25(H8)使尺寸达到24.8mm。 工序：铰孔25（H8）使尺寸达到25(H8)。工序 ：钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序：粗铰28（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。工序：精铰28(H7)小孔使尺寸达到8（H7）。工序：检验入库。（3）工艺方案的比较和分析：上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，25（H7）孔作为精基准，所以就要加工25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了28小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔25，而不进一步加工就钻8（H7），那样就很难保证28的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。最终工艺路线如表所示表3.2等臂杠杆机械加工工艺路线工序号工 序 内 容定 位 基 准10粗精铣40mm的上下平台根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准20粗精铣30mm的上下平台40平台的下端面30钻孔25（H8）使尺寸达到23mm。40平台的下端面扩孔钻钻孔25(H8)使尺寸达到24.8mm。40平台的下端面铰孔25（H8）使尺寸达到25(H8)。40平台的下端面40钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。40平台的下端面，25(H8)孔粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。40平台的下端面，25(H8)孔精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。40平台的下端面，25(H8)孔50钻、粗、精铰28（H7）小孔使尺寸达到8（H7）。25(H8)孔60终检 3.3 加工设备及工艺装备的选用机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。各工序加工设备及工艺装备的选用如表3.3所示。表3.43 加工设备及工艺装备工序序号工 序 内 容加工设备工艺装备10粗精铣40mm的上下平台X5012立式铣床选D=2mm的削平型立铣刀专用夹具、专用量具和游标卡尺。20钻孔25（H8）使尺寸达到23mm。Z535型钻床莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。30扩孔钻钻孔25(H8)使尺寸达到24.8mm。Z535型钻床刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。40铰孔25（H8）使尺寸达到25(H8)。Z535型钻床选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒145的倒角钻用铰夹具和专用检量具。50粗铣30mm的上下平台X5012立式铣床选D=2mm的削平型立铣刀专用夹具、专用量具和游标卡尺。50钻10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。Z515型钻床选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。60粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。Z515型钻床选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。70精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。Z515型钻床选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。80钻8（H7）的内孔使尺寸达到7.8mmZ515型钻床选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。90粗铰8(H7)内孔使尺寸达到7.96mm。Z515型钻床选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。100精铰8（H7）内孔使尺寸达到8（H7）mm。Z515型钻床选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。110终检塞规、百分表、卡尺等3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定对10（H7）内孔的加工设计。各工步余量和工序尺寸及公差 （mm）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸10(H7)钻孔0.2159.810(H7)扩孔0.055 9.9610(H7)铰孔G710(H7)1、 钻10(H7)的小孔使尺寸达到9.8mm。2、 粗铰10（H7）小孔使尺寸达到9.96mm。3、 精铰10(H7)小孔使尺寸达到10（H7）。这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故： （1）取钻10(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻10(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:n=1000v/d=100026.1/(3.1410)r/min=831r/min按机床实际转速取n=835r/min，则实际切削速度为v=3.1410835/1000m/min26.2m/min. （2）取扩孔10(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（1213）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/226.2m/min=13.1m/min,由此算出转速n=1000v/（d）=100013.1/（3.1410）r/min=417r/min,取机床实际转速n=430r/min。（3）取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速：n=1000v/（d）=100018/（3.1410）r/min=573r/min按照机床的实际转速n=600r/min。则实际切削速度为：V=dn/1000=3.1410600/1000m/min=18.8m/min。3.6 时间定额的计算1基本时间的计算1)钻10(H7)孔工步 查机械制造设计基础课程设计表5.39可知该工步 mm；mm；=25mm；则该工序的基本时间min=7.7s2）扩10(H7)孔工步 ；=1mm；=25mm；则该工序的基本时间min=18.2s 3）饺10(H7)孔工步 ；=1mm；=25mm；则该工序的基本时间min=18.4s 2辅助时间的计算辅助时间 与基本时间之间的关系为 =(0.150.2) ，取 =0.15 则各工序的辅助时间分别为：钻孔的辅助时间：=0.157.7s=1.155s；扩孔的辅助时间：=0.1518.2s=2.73s；铰孔的辅助时间：=0.1518.4s=2.76s；因此该工序的单间时间=+=7.7+18.2+18.4+1.155+2.73+2.76=50.945s第4章 专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序30设计钻床夹具，所用机床为Z515型立式钻床，成批生产规模。 1工序尺寸和技术要求加工10(H7)孔，表面粗糙度Ra5m。2生产类型及时间定额生产类型为大批生产，时间定额20min。3设计任务书如表4.1专用工艺装备设计任务书产品型号 零件图号每台件数 1产品名称钻床夹