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机械毕业设计全套
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GY01-166@杠杆工艺和工装设计,机械毕业设计全套
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浙 江学 院 毕业设计： 杠杆工艺和工装设计 设计人： 班 级： 学 号： 指导老师： nts 1 摘要 本设计的零件为杠杆零件，选用号钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采钻床加工。通过对零件的分析，此工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。 关键词：钻床加工，杠杆零件，尺寸精度。 Abstract The design of parts for the lever parts of 45 steel. According to parts of shape, dimensional accuracy, cost-effective production areas such as a detailed analysis of its manufacturing processes, Most Drilling. Part of the analysis, the shape of the workpiece contour small size, light weight, low-processing, not mass production. Therefore the quality assurance and productivity, under the premise of the structure as simple as possible, so economically rational. Keywords : Drilling, leveraged parts, dimensional accuracy 。 nts 2 目 录 摘要： . 错误 !未定义书签。 前 言 . 3 绪 言 . 4 1 毕业设计的目的 . 4 2 毕业设计的基本任务与要求 . 4 2.1 设计基本任务 . 4 2.2 设计要求 . 4 3 毕业设计说明书的编写 . 5 杠杆零件工艺设计与工装设计 . 6 1. 基本任务： . 6 2. 设计要求： . 6 3. 方法和步骤： . 7 3.1 生产纲领 . 7 3.2 零件图审查 . 7 4. 钻床夹具设计 . 7 4.1 设计任务 . 8 4.2 设计方法和步骤 . 9 4.3 夹紧装置的设计 . 13 4.4 导向装置的设计及其他装置结构 .夹具体的确定 . 16 4.5 绘制夹具结构图 . 17 4.6 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 . 18 4.7 夹具精度分析与计算 . 18 4.8 绘制夹具非标准零件 . 19 4.9 工艺卡 . 19 结 论 . 20 致 谢 . 20 参考文献项目 . 21 nts 3 前 言 本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了三年来所学的的理论知识，还使我们把所学的理论知识运用到实际操作中。理论结合实际从而达到对理论知识更加的巩固与理解，为我们走向社会打下坚实的基础。 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。 数控加工本身而言，具有设定数控程序后大批大量加工、效率高、质量控制稳定等优点，是加工的必然趋势。关键是你承接的工件，是否适合你的数控机床，价格是否具有赢利。 数控技术是一种集机、电、液、光 、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。 本次设计主要步骤：杠杆零件夹具设计：设计夹具装置 ,导向装置 ,确定夹具技术要求和有关尺寸 ,公差配合 ,夹具精度分析和计算；杠杆零件工艺设计：确定毛坯 ,确定工艺内容。 nts 4 绪 言 1.毕业设计的目的 机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 是 培 养 机 械 工 程 类 专 业 学 生 应 职 应 岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺 规程和工艺装备的设计。其基本目的是： ( 1 )培养工程意识。 ( 2 )训练基本技能。 ( 3 )培养质量意识。 ( 4 )培养规范意识。 2 毕业设计的基本任务与要求 2.1 设计基本任务 ( 1 )绘制零件工作图一张 ( 2 )绘制毛坯零件图一张 ( 3 )编制机械加工工艺规程卡片一套 ( 4 )编写设计说明书一份 ( 5 )收集资料 ,为夹具设计做好准备 ( 6 )绘制草图 ,进 行 必 要 的 理 论 计 算 和 分 析 以 及 夹 具 的 结 构 方 案( 7 )绘制总图和主要非标准件零件图 ,编写设计说明书 ( 8 )编制夹具的使用说明或技术要求 2.2、设计要求 2 . 2. 1、 工 艺 设 计 的 设 计 要 求 ( 1 )保证零件加工质量 ,达到图纸的技术要求 ( 2 )在保证加工质量的前提下 ,尽可能提高生产效率 ( 3 )要尽量减轻工人的劳动强度 ,生产安全 nts 5 ( 4 )在立足企业的前提下 ,尽可能采用国内技术和装备 ( 5 )工艺规程应正确 .清晰 ,规范化 ,标准化的要求 ( 6 )工艺规程应满足规范化、标准化要求。 3 毕业设计说明书的编写 说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工 整 、图 例 清 晰 、图 文 并 茂 ，充 分 表 达 自 己 的 见 解 ，力 求 避 免 抄书 . nts 6 杠杆零件工艺设计与工装设计 1基本任务： （ 1）绘制零件工件图一张； （ 2）绘制毛坯 零件合图一张； （ 3）编制机械加工工艺规程卡片一套； （ 4）编写设计说明书一份； （ 5）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。 （ 6）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。 （ 7） 绘制夹具总图和主要非标准件零件图，编写设计说明书。（ 8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。 2设计要求 ： （ 1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求； （ 2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率； （ 3）要 尽 量 减 轻 工 人 劳 动 强 度 ，必 须 考 虑 生 产 安 全 、工 业 卫生等措施； （ 4） 在 立 足 本 企 业 的 生 产 条 件 基 础 上 ， 尽 可 能 采 用 国 内 外新技术、新工艺、新装备； （ 5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰； （ 6）工艺规程应满足规范化、标准化要求； （ 7）夹具设计保证工件的加工精度； （ 8）提高生产效率； （ 9）工艺性好； （ 10）使用性好； nts 7 （ 11）经济性好 3方法和步骤： 3 1 生产纲领 生产纲领的计算与生产类型的确定 生产类型 生产纲领（件 /年） 小批生产 中型零件（ 0.5150kg) 10200 3 2 零件图审查 3 2 1 了解零件的功用及技术要求 熟悉用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和功用，审查图样的完整性和正确性 3 2 2 分析零件的结构工艺性 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面： （ 1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理； （ 2）各加工表面的几何形状应尽量简单； （ 3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工 ； 零件的工艺过程 如下（具体参考各工序卡）（另附页）： （ 1） 模锻成形，（ 28 锻 成 22）其余实心； （ 2） 退火，消除残余内应力； （ 3） 数控铣，铣左边两平面，再 钻 铰 28H7 孔 ，用 平 虎 钳 定 位 和 装 夹 ； （ 4） 数控铣，铣右 边两平面 ， 用平虎钳定位和装夹 ； （ 5） 钻孔，用专用钻 夹具加工 10H9 和 11 孔； （ 6） 数控铣，铣 36 准 ； （ 7） 数控铣，割开 4.75 槽； （ 8） 去毛刺 .检验。 nts 8 4.1 设计任务 （ 1）加 工 工 件 零 件 图 如 图 4 -1 所 示（ 见 零 件 图 ），完 成 设 计 钻 、扩、较杠杆 10 H9 孔和 11 孔的钻床夹具。 （ 2）生产类型：中批量生产。 （ 3）毛胚：模锻件。 模锻是利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法 .模 锻 与 自由锻相比 ,具有生产率高 ,锻件外形复杂 ,尺寸精度高 ,表面粗糙度值小 ,加 工 余 量 小 等 优 点 ,但 模 锻 件 质 量 受 设 备 能 力 的 限 制 一 般 不超过 1 50 k g,锻模制造成本高 .模锻适合中小锻件的大批量生产 .模锻方法较多 ,常用的有锤上模锻 . （ 4）工艺内容：先铣端面 ,后完成钻、扩、较 10 H9 孔和11 孔，工序如图 4- 2 所示。该工序所用设备为 Z5 2 5 立式钻床。 图 4 2 nts 9 （ 5）工 序 的 加 工 要 求 ： 10 H 9 孔和 28 H 7 孔 的 中 心 距 为（ 80 0 .2 0） mm；平 行 度 允 差 0. 30m m； 11 孔与 2 8H 7 孔中心距为（ 15 0 .2 5） mm。 4.2 设计方法和步骤 1.夹具类型的确定 由 设 计 任 务 及 条 件 可 知 ,工 件 的 外 形 轮 廓 尺 寸 小 ,重 量 轻 ,加工要求不高 ,生产批量不大 .因此 ,设 计 的 夹 具 不 宜 复 杂 ,在保证质量和 提 高 生 产 率 的 前 提 下 ,尽 量 简 化 结 构 ,做 到 经 济 合 理 .根 据 被 加工部位 的分布情况 ,拟采用翻转式钻夹具 (快换钻套 ). 2.定位装置的设计 ( 1 )确定定位方案 根据工件结构特点 ,其定位方案有两种 : 方案一 :如图 4 - 3 所示 ,以 28H7 孔及一组合面 (K 面与 10H9孔下端面组合 )为定位面 ,限制工件的五个自由度 ,以 10H9 孔端外缘毛胚一侧为防转定位 面 ,限制工件 Z 自由度 .该方案由于尺寸8 8M M 的公差大 ,定位不稳定 ,定位误差大 . 方案二 :如图 4 - 4 所示 ,以孔 28H7 及端面 K 定位 ,限制工件 5个自由度 , 以 11 孔外缘定位 , 限制 Z 自由度 . 为 增 强 刚 性 , 在10H9 孔下端 ,增设一辅助支承 .由于定位精度未受尺寸 88 MM 的影响 ,定位误差小 . 比较上述两个方案 ,方案二为最佳方案 . nts 10 图 4 -3 方案一 nts 11 图 4 -4 方案二 ( 2 )选择定位元件 1)选用带台阶面的定位销 ,作为 28H7 孔及其端面定位的定位元件 (见夹具总图 4- 8 ) .其结构和尺寸按要求确定 . 2)以 10H9 孔 端 面 外 缘 定 位 ,采 用 的 定 位 元 件 有 两 种 形 式 (如图 4 -5 所示 ): 选用可调支承钉作为以 10H9 孔外缘定位的定位元件 ,其结构和尺寸按表 3 - 19 和表 3- 20 确定 ,它可限制 Z 自由度 .该方案可克 服 毛 胚 精 度 对 定 位 精 度 的 影 响 ,在 使 用 过 程 中 根 据 每 批 毛 胚 的精度进行调整 ,结构如图 4 -5 ( a)所示 . 采用移动形块为定位元件 ,如图 4- 5 ( b)所示 ,限制了 Z 自由度 ,其 定 位 精 度 不 受 毛 胚 精 度 的 影 响 ,但 受 夹 具 结 构 限 制 ,并 且 结构复杂 ,布局较难 . 形 块 除 定 位 作 用 外 ,还有夹紧作用 ,根据本工件的结构特点 ,易引起工件的变形 . nts 12 比较上述两种形式 ,确定采用第一种形式 . 图 4 -5 定位件的选择 ( 3 )定位误差分析计算 1)加工 10H9,要 求 保 证 中 心 距 尺 寸 ( 8 00. 20 )m m 及 两 孔 轴 线平行度 0. 30 mm. 计算中心距尺寸 ( 8 00. 20 )m m 定位误差 为 = B+ 由图 4 -4 可知 , B=0 基准位移误差 等于定位销与定位孔的最大间隙值 Xm ax ,销孔配合 代号为 28H7,28H7 为 28,28g6 为 28 . 于是 Xm ax =D m ax - dmi n =2 8. 02 1 27 .9 8=0. 04 1（ mm） D= Y =X max =0 .0 41（ m m) 其中： G =0 .4m m D 允 =1 /3 G =0 .1 3（ m m) 则 D D 允 该定位方案满足要求。 计 算 1 0H 9 与 2 8H7 两 孔 轴 线 的 平 行 度 定 位 误差。 nts 13 同理 D= B+ Y， B=0 由基准位位移误差定义可知 Y= 1+ 2 1 是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在一次安装中加工出的，其误差很小，也是可忽略不计 2=0。 因此 D= B+ Y =0 定位误差的允许值 D 允 =1 /3 G =1 /3 * 0. 3=0. 10（ mm ) 显然 D D 允 因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度 0 .3mm 的 加 工 要 求 。 2）加工 11 孔，要求保证孔距尺寸（ 12 0 .2 5） mm 的定位精度。 同理 D= B+ Y， B=0 而 Y 与加工 1 0H 9 孔时相同，只是方向沿加工尺寸 1 5mm方向。 D= Y =0 .4 1（ mm ) 其中： G =0 .5m m D 允 =1 /3 G =1 /3 * 0. 5=.0 .1 67 ( mm ) 显然 D D 允 该定位方案满足要求。 由于上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。 4.3 夹紧装置的设计 1.夹紧机构 根 据 生 产 类 型 ，此 夹 具 的 夹 紧 机 构 不 宜 复 杂 ，采 用 螺 旋 夹 紧 方式 。螺 栓 直 径 暂 用 M 12，为 缩 短 装 卸 工 件 的 时 间 ，采 用 开 口 垫 圈 。 2.夹紧力的计算 （ 1）加工 1 0H 9 时受力分析如图 4 6 所示，加工时，钻削轴向力 F 与夹紧力 F1 同 向 ，作 用 在 定 位 支 承 上 ， 而钻削扭距 T1则有使工件紧靠于可调支承之势，所用钻头直径小，切削力矩不大 。因 此 ，对 加 工 此 孔 来 说 ，夹 紧 是 可 靠 的 ，不 必 进 行 夹 紧 力 校nts 14 核。 图 4 -6 加工 10 H 9 孔时工件受力图 nts 15 图 4 -7 加工 11 孔时工件受力图 （ 2）加工 11 孔时受力分析如图 4 7 所示，加工时，钻削轴向力 F 有使工件绕 O 点 旋 转 的 趋 势 ，而 钻 削 扭 矩 T2 又有使工件 翻 转 的 趋 势 ，为 防 止 上 述 两 种 趋 势 的 发 生 ，夹 具 的 夹 紧 机 构 具有足够的夹紧力和摩檫力矩，为此需进行夹紧的校核。 1）钻削轴向力 F F=9 . 81C d 设 f =0 .2 5m m，已知 d0 =11 mm 其余参数查文献 5得： F=9. 81 6 1. 2 11 0. 25 0. 7 0. 86 6=2 16 7. 15（ N） 2）钻削力距 T2 T =9. 8 1=9. 81 0 .0 311 11 0 .2 5 0. 86 6 =9 .8 66（ N m） 3）使工件转动的转距 T3 和使工件翻转的力距 M0 由图 4 -7 知 T 3 =FL nts 16 M 0 =F0 L1 式中： F0 为 翻 转 力 ， F0 =T2 / L1 ， L1 为翻转力臂，L1 = L=d 0 / 2 D 0/2 得 T3 =FL=2 1 6 7. 15 0 .0 15 =3 2. 51（ N m） M0=F0 L1 =9 . 86 6/ 0.0 11 （ 0. 01 5 +0 .0 11 /2 - 0. 04 0/2 ） =0 .4 8（ N m） 4）防转夹紧力 F3 和防转夹紧力 F3 根据力学平衡原理，由图 4 -7 知： F3 f r +2 Fn f r KT 3 F3D /2 FM0 其中， r 为当量摩檫半径，查表 3 -3 得： r =1/ 3 ( D1 - D3/ D 1 - D) =1/ 3 (0 .0 4 -0 .0 28/ 0. 0 4 - 0. 02 8 ) =0 .0 18 (m m) 得 F3 =K T3 /2 r f =1 .5 32 . 51/ 2 0. 01 8 0. 15 =9. 30 .5 6 (N ) F3 = 2 KM 0/ D =2 1 .5 0. 48/ 0. 02 8 =5 1. 42 ( N ) 5)夹紧机构产生的夹紧为 F3。 根 据 初 步 选 用 螺 栓 直 径 为 M1 2mm ,由 参 考 文 献 9查 得 ， 采 用M 12 的螺栓十，许用夹紧力 F3 =58 00N。 F3 F3”， 显 然 M12 螺栓无法满足要求。现改用 M 16 螺栓，许用夹紧力 F3=1 0 50 0N，F3 F3”。 M1 6 螺栓可满足夹紧要求，同时， M1 6 螺母的最大直径也小于定位孔 2 8 H7 的尺寸，不妨碍工件的装卸。 4.4 导向装置的设计及其他装置结构 .夹具体的确定 1.加工 10 H 9 孔导向装置的确定 为适应钻、 扩 、铰 的 要 求 ，现 选 用 快 换 钻 套 及 与 之 相 适 应 的 衬套，它们的主要尺寸和结构由表 3 57 和表 3 58 选取 . 具体尺寸如表 4 1 所示。 nts 17 表 4 1 快换钻套及衬套尺寸 钻套端面至加工面间的距离一般取（ 0 . 3 1） d ( d 为 钻 头 直 径 ），取 8mm . 2.加工 11 孔的导向装置的确定 为 维 修 方 便 ，不 采 用 固 定 钻 套 ，而 选 用 可 换 钻 套 ，它 们 的 主 要尺寸和结构由参考文献 1选取。其主要尺寸如表 4 2 所示。 表 4 2 可换钻套及衬套 尺寸 钻 套 端 面 至 加 工 表 面 的 距 离 ， 选 取 原 则 与 H9 孔 相 同 ， 因 加工精度低，为排屑方便取 12 mm. 各导向件至定位元件（ 28 H7 孔中心）间的位置尺寸公差按工件相应公差的 1/ 2 1/5 选取。因此，它们分别为（ 15 0 .0 5）m m, (8 0 0. 05） mm， 10 H9 孔钻套轴心线对基准面垂直度允差0 . 05m m, 11 孔钻套轴心线对基准面平行度允差 0. 05m m. 3.其他装置的确定 为 便 于 排 屑 ，辅 助 支 承 采 用 螺 旋 套 筒 式 ；为 便 于 夹 具 的 制 造 和维 修 ，钻 模 板 与 夹 具 体 的 联 接 采 用 装 配 式 。夹 具 体 采 用 开 式 ，使加工、观察、清理切屑均 方便。 4.5 绘制夹具结构图 绘制夹具结构图一般分两步，首先绘制草图，待对夹具精度进nts 18 行分析和计算后，若需修改的，修改后再按国际正式绘制夹具总装图，如图 4 -8 所示。 4.6 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 夹具技术要求和有关尺寸，公差配偶和是根据教材和、有关资料 ，手 册 规 定 的 原 则 和 方 法 确 定 的 ，本 例 的 技 术 要 求 和 公 差 配 合如下： 1.技术要求 定 位 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上 为0 . 03m m。 导 向 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上 为0 . 05m m 导 向 元 件 （ 件 11） 与 夹 具 底 面 （ F） 的 平 行度误差允许值为0 . 05m m 2.公差配合 10 H9 孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为： 2 6 H7/ n6（衬套 钻模板） 18 H 7/ g6(钻套 衬套 ) 11 孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为： 2 6 H7/ n6（衬套 钻模板） 18 H 7/ g6(钻套 衬套 ) 其余部分的公差配合代号及精度如图 4 -8 所示。 4.7 夹具精度分析与计算 由图 4 -1 可 知 ， 所 设 计 夹 具 需 保 证 的 加 工 要 求 有 ： 尺 寸 （ 150 . 25） mm，尺寸（ 80 0 .2） mm，尺寸 14m m 及 10 H 9 孔和2 8 H7 孔轴线间平行度误差 0. 30 mm 等 四 项 。其 中 尺 寸 1 4m m 和尺nts 19 寸（ 15 0. 2 5） mm 要 求 较 低 ， 不 必 验 算 ， 其 余 各 项 精 度 要 求 分别验算如下： 尺寸（ 80 0 .2） mm； 定位误差 D，由前计算可知 D=0 .0 41 mm； 定位元件对底面的垂直度误差 A=0 .0 3mm； 钻套与衬套间的最大配合间隙 T1=0 .0 33 mm； 衬套孔的距离公差 T2 =0. 1mm； 衬套轴线对底面（ F）的垂直度误差为 T3 =0. 05m m； 麻花钻与钻套内孔的间隙 X =0 .0 50； 有式 3 -2 可得： J= D+ A+ T1 + T2 + T3 +X =0 .0 41 2 +0 .0 3 +0 .0 33 +0. 1 +0 .0 5 +0 .0 50 =0 .1 31 2/ 3 G =2/ 3 X0 .4 =0 .2 6 因而夹具能保证尺寸这项加工要求。 同理可完成 10 H9 孔轴线对 25 H7 孔 轴 线 的 平 行 线
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