“杠杆”零件的工艺设计课程设计.doc

课 程 设 计 说 明 书课程名称： 机械制造工艺学 设计题目：“杠杆”零件的工艺设计院 系： 机 械 工 程 系 学生姓名： 刘 立 果 学 号： 200601100072 专业班级： 机制自动化（3）班 指导教师： 李 菲 2009年 12月 17日课 程 设 计 任 务 书设计题目设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（大批生产）学生姓名刘立果所在院系机械工程系专业、年级、班机制自动化(3)班设计要求：通过该课程设计，使学生达到以下目的：初步掌握编制机械加工工艺规程的方法，学会查阅有关资料；掌握设计机床专用夹具的基本原理的方法，提高结构设计能力。内容要求：（1）机械加工工艺过程综合卡1张（2）工艺装备设计1套（夹具装配图为2号或3号图纸，零件图为4号图纸）（2）设计说明书1份（15页左右）学生应完成的工作：（一）制定机械加工工艺规程 1、制定一个成批生产的（或中批或者大批生产）、中等复杂程度零件的机械加工工艺规程。 2、填写工艺文件 （二）专用夹具设计 1、设计某道工序的一个专用夹具，画出符合要求的夹具装配图（由1520个零件组成）。 2、绘制夹具中一个零件的零件图。（三）编写课程设计说明书参考文献阅读：机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐；机械工业出版社，1994年11月机械制造工艺学，王先逵；机械工业出版社，1995年11月工作计划：编制工艺卡片，进行夹具方案整体设计 4天画夹具装配图及零件图 1周编写课程设计说明书 1天任务下达日期： 2009 年 12 月 14 日 任务完成日期： 2009 年 12 月 25 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 摘 要：先从设计背景方面分析了零件作用和工艺，然后指定设计方案包括毛坯的制造形式和对加工基面的选择最后实施方案。制定出工艺路线，确定机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸，确定切削用量及基本工时，最后进行了夹具的设计。关键词：作用，工艺，毛坯，基面，路线，加工余量，尺寸，切削用量基本工时，夹具。目 录1.零件的分析 41.1零件的作用 41.2零件的工艺分析 42工艺规程设计52.1确定毛坯的制造形式52.2基面的选择52.3制定工艺路线52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5确定切削用量及基本工时93夹具设计104. 结果与讨论114.1课程设计结果 114.2课程设计结论 115. 收获与致谢 116. 参考文献11序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1. 零件的分析1.1 零件的作用题目所给的零件是杠杆(见附图1)，它位于传动轴的端部。主要作用是传递扭矩，零件中部有一孔20H7，两端分别是通孔和盲孔8H7，三孔均要求有较高的配合精度，用于传递较小扭矩。1.2 零件的工艺分析 共有两组加工平面，它们之间有一定的位置要求，现分述如下：1.上表面 这一组表面包含两个8H7的孔和其倒角；与两孔垂直的平面包括通孔的端面16、盲孔的端面20和中部孔的端面32. 2.下表面 此加工面包括长宽均为68的下表面轮廓还有20H7孔及其倒角。2.工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，由于零件为大批量生产且轮廓尺寸不大，可采用熔模铸造。2.2 基面的选择 加工下表面轮廓是以20的端面32为粗基准；在以加工好的下表面为基准加工通孔8的端面16、盲孔8的端面20和20的端面32。2.3 制定工艺路线 工序I 依次粗铣和精铣下底面轮廓1，通孔8的端面16和孔20的端面32，盲孔8的端面20. 工序II 依次钻、粗铰和精铰通孔和盲孔8H7并锪倒角0.545；粗铰后精铰孔20H7并锪倒角0.545。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “杠杆”件的材料为HT200.毛坯重量为0.5千克生产类型为大批生产，采用熔模铸造生产毛坯。 根据原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.平面 、平面第一次粗加工余量。由工艺手册知零件厚度t50时，加工余量为1.01.5，选取1.3。 、粗铣后精铣，由工艺手册知当厚度t为030且宽度200，长度100时，加工余量为0.7；当t为3050且宽度200，长度100时，加工余量为1.0mm。 因此精铣下底面轮廓及16和32端面时，选择加工余量为0.7，精铣20端面时选择加工余量为1.0。2盲孔和通孔8H7（）. 由工艺手册知8H7孔的标准加工步骤：先钻至7.8，再粗铰至7.96，最后精铰至8H7。3. 孔20H7(). 铸造得到的基本尺寸是19.8，粗铰至19.94，最后精铰至20H7。 由于毛坯及各道工序(或工步)的加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。 毛坯尺寸： t1=25+21.3+20.7=29mm t2=40+21.3+0.7+1.0=44.3mm 铸孔尺寸 D=19.8mm2.5确定切削用量及基本工时 工序I 先粗铣再精铣底面轮廓和各端面，本工序采用计算法确定切削用量。1.加工条件 工件材料：HT200，熔模铸造，统一采用顺铣加工。 加工要求：先粗铣再精铣下底面和16、20和32端面。 机床：卧式升降台铣床X6010。 刀具：刀具材料为W18Cr4V，圆柱铣刀d=60mm，z=8。 Kr=90，粗铣刀：后角0=8，前角20，刃倾角=35。 细铣刀：后角0=140，前角20，刃倾角=42。2.计算切削用量 、已知毛坯厚度方向上的加工余量为Zmax=4.0mm，为双边余量。加工时先粗铣一次完工，ap=1.3mm，精铣时ap=0.7mm。 、进给量f 由工艺手册，f=0.50.7mmr，取f=0.5mmr。 、计算切削速度（取寿命T=60min） Vc= 由切削手册知 Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20。 修正系数查切削手册知 Kmv=1.44，Ksv=0.8，Kkv=1.04，Krv=0.81，Kbv=0.97 所以 Vc=1.440.81.040.810.97 123rmin 精铣时同理得 Vc=135mmin 、确定机床主轴转速。 nd=653rmin nd=717rmin 与653rmin相近的机床转速为630rmin和670rmin。选择670rmin，实际铣削速度v=126mmin=2.1ms。同理与717rmin相近的机床转速为710rmin，所以实际铣削速度为v=134mmin=2.23ms。 、检验机床功率。 主切削力Fc按照切削手册表1-29所示公式计算 Fc=9.81 其中=114，xfc=1.0，yfc=0.75，nfc=0 =1，=0.94，=1，=0.87 Fc=9.8111410.9410.87 380N 铣削时消耗功率Pc。 Pc=0.85（kw） 由切削手册表1-32中X6010铣床说明书知，X6010的主电机功率为2.0kw，当主轴转速为710rmin时，主轴传递的最大功率为1.75kw，足够用，因此可以正常加工。 、检验系统强度。 已知主切削力为380N，径向切削力Fp按照切削手册表1.29所示公式计算: Fp=9.81 其中 =119，xfp=0.9，yfp=0.75，nfp=0 =1，=0.77，=1，=0.66 Fp=9.811190.770.66 255.9N 而轴向切削力 Ff=9.81 其中 =51，xFf=1.2，yFf=0.65，nFf=0。=1， =1.11，=1，=1。Ff=9.8151 231N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为： F=Ff+(Fc+Ff)=294N 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为2240N（见切削手册表1-30）故机床进给系统可正常工作。 切削工时 粗铣时 t1=（min） 精铣时 t2= 所以铣平面所用的总工时为t=t1+t2=0.53。 工序 钻，粗铰，精铰两个8孔至8H7并锪倒角0.545；粗铰，精铰20孔至20H7并锪倒角0.545。 1、钻孔8。 确定进给量f: 根据切削手册表7.7知 钻7.8孔，f=（0.080.2）mmr，Vc=（210）mmin。根据Z3040说明书，取f=0.15mmr，Vc=8mmin，ns=rmin。 根据机床说明书，取n=335rmin，故实际速度为 V=mmin。 钻通孔时，机动工时： t1= 钻盲孔时，t2= 钻孔总工时：t=t1+t2=1.26（min）2、铰孔8H7，先粗铰至7.96，最后精铰至8H7 。 有切削手册知，铰削铸铁件：Vc=8mmin10mmin，f=0.5mmr3mmr。 粗铰时 ，Vc=10mmin，f=2.5mmr 精铰时 0.04，Vc=8mmin，f=1mmr 粗铰和精铰时共用一个刀杆，机床主轴转速取n=68rmin。 加工通孔时，粗铰用时 t1= 精铰用时 t2= t=t1+t2=0.57。 加工盲孔时，粗铰用时 t1= 精铰用时 t2= t=t1+t2=0.42 粗铰并精铰两孔总用时 t=t+t=0.57+0.42=0.99 倒角0.545，采用90锪钻，为了缩短时间，采用与钻孔相同转速。 3、粗铰、精铰20H7。毛坯尺寸为19.8，粗铰为19.94，最后精铰至20H7。 粗铰时，=1.14，Vc=10mmin，f=2.5mmr。 精铣时，=0.06，Vc=8mmin，f=1mmr。 粗铰、精铰共用一个刀杆，机床主轴转速为 n=68rmin 粗铰时，t1= 精铰时，t2= t=t1+t2=0.64（min） 倒角0.545，采用90锪钻，为缩短时间，采用与铰孔时相同转速n=68rmin，手动进给。 最后，将上述各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他数据，一起填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表I。3 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。 经与老师协商，决定设计第II道工序-钻、粗铰、精铰8H7两孔，并锪倒角0.545的钻床夹具。 、问题的提出 本夹具主要用来钻铰两个8孔，一个通孔和一个盲孔，孔径较小，加工过程需使用钻套，本加工工序有精度要求，因此要求定位准确。 、夹具设计。由零件图可知，20为铸造孔，可用短销打平面定位。 、根据基准重合原则，应选20H7为主要定位基准，为使夹具结构简单，采用间隙定位配合的刚性心轴加小端面的定位方式（若16端面与8孔的垂直度误差较大，则端面处应加球面垫圈）。又为保证小孔处壁厚均匀，采用活动V型块来确定工件的角向位置。 、确定导向装置。本工序孔的精度要求较高，一次装夹要完成钻、粗铰、精铰三个工步，故采用快换钻套（机床上相应采用快换夹头）；又考虑到要求结构简单且能保证精度，故应采用固定钻模板。 、确定夹紧机构，理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，本工序可采用可涨心轴，液塑心轴等，但这样会使夹具结构复杂，成本较高。为了简化机构，确定采用螺纹夹紧，即在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和开关垫圈锁紧。 确定其他装置和夹具体，为了保证加工时工艺系统的刚度和减少工件变形，应在靠近工件加工部位增加辅助支撑。夹具体的设计应通盘考虑，应使上述各部位通过夹具体联系起来，形成一套完整的夹具。因此，还应该考虑机床的连接，因为是在立式钻床上使用的夹具，安装时可直接用钻套找正并用压板固定，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可，又考虑到夹具的刚度和安装的稳定性，夹具体底面设计成周边接触的形式。详细内容见附图I。4. 结果与结论4.1 课程设计结果 经过论证，按照该设计方案可以加工出符合要求的零件。 4.2 课程设计结论 加工方法合理有效，工序设计可行，夹具设计正确，毛坯尺寸，加工余量和切削用量的选择均符合要求，机床与刀具的选择也可行。5. 收获与致谢 本次课程设计涉及面广，涵盖了金属切削机床概论、机械设计、互换性与测量技术基础、金属切削原理与刀具等以前学过的基础课，技术基础课和专业基础课。通过本次课程设计，我对过去的知识进行了系统化得梳理，专业能力得到提高。也是自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基础。6. 参考文献1 贾亚洲，王世刚，蔡开颖。金属切削机床概论。吉林工业大学，1996.5（2009.1重印）。2 王先奎，张富润，吴博达。机械制造工艺学。清华大学，2006.