等臂杠杆课程设计说明书.doc

Hefei University 机机械械制制造造技技术术综综合合 训训练练说说明明书书 COURSE PROJECT 题目 设计杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备 系别 机械工程系 专业 机械设计制造及自动化 学制 四 年 姓名 学号 导师 合肥学院 机械制造技术综合训练任务书 题目 设计杠杆零件的机械加工工艺规程及 工 艺装备 年产量 6000 件 内容内容 1 零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3 机械加工工艺过程卡片 1 张 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 份 第 0 页 目录目录 一一 零件的分析零件的分析 2 2 1 11 1 零件的作用零件的作用 2 2 1 21 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 2 2 二二 工艺规程的设计工艺规程的设计 3 3 2 12 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 3 3 2 22 2 基面的选择基面的选择 3 3 2 2 3 3 工件表面加工方法的选择工件表面加工方法的选择 4 4 2 2 4 4 确定工艺路线确定工艺路线 4 4 2 2 5 5 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 6 2 2 6 6 确定切削余量确定切削余量 7 7 三三 夹具的设计夹具的设计 1818 3 13 1 确定设计方案确定设计方案 1 19 9 3 23 2 选择定位元件选择定位元件 1 19 9 3 33 3 计算夹紧力计算夹紧力 1 19 9 3 43 4 定位误差计算定位误差计算 2 20 0 心得体会心得体会 2121 参考文献参考文献 2222 第 1 页 一 一 零件的分析零件的分析 1 1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床的杠杆结构 此零件的作用是支撑 固定 传递扭矩 帮助改变机床工作台的运动方向 要求零件的配合符 合要求 1 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 杠杆的 25 孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求 现 052 0 0 分述如下 本夹具用于立式铣床上 加工 40 凸台端面 工件以 25 孔及端面和水平面底 30 的凸台分别用定位销 052 0 0 10 孔用菱形销实现完全定位 铣 40 端面时工件为悬臂 为了 防止加工时变形 采用螺旋辅助支承与工件接触后 用螺母锁紧 要加工的主要工序包括 粗精铣宽度为 40 的上下平台 钻 10H7 的孔 钻 2x 8H7 的小孔 锪 30 的上下表面 015 0 0 加工要求有 40 的平台的表面粗糙度各为 Ra6 3um 上平 台 Ra3 2um 下平台 10H7 的孔为 Ra3 2um 2x 8H7 孔有平行度分别为 0 1um A 0 15um A 杠杆有过渡圆 015 0 0 角为 R5 其他的过渡圆角为 R3 其中主要的加工表面是 30 得 端面 要用游标卡尺检查 第 2 页 二二 工艺规程的设计工艺规程的设计 2 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料是 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 由于年生产量很高 达到了中批生产的水平 而 且零件的轮廓尺寸不大 铸造的表面要求质量高 故可以采用铸造质量 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 查参考文献得 各加工表面表面总余量 加工表面 基本尺寸 加 工余量等级 加工余量数值说明 2 2 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一 基面选择的正确与合 理 可以使加工质量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺中会 问题百出 更有甚者 还会造成零件大批报废 使生产无法正常进行 1 粗基准的选择 对于本零件而言 按照粗基准的选择原则 选择本零件的加工表面就是宽度为 40 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 型块支承 40 的外轮廓作主要 定位 以消除以消除 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 H9 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 H9 的孔作为精基准 第 3 页 2 3 工件表面加工方法的选择工件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有 粗精铣宽度为 40mm 的上下平台 钻 2 8 的小孔 锪 30 凸台的平台 钻 10 的孔 材料为 HT200 加工方法选择如下 1 40mm 圆柱的上平台 公差等级为 IT8 IT10 表面粗糙度 为 Ra6 3 采用粗铣 精铣的加工方法 2 40mm 圆柱的下平台 公差等级为 IT8 IT10 表面粗糙度 为 Ra3 2 采用采用粗铣 精铣的加工方法 3 钻 25 H9 内孔 公差等级为 IT6 IT8 表面粗糙度 为 Ra3 2 采用钻孔 扩孔钻钻孔 铰的加工方法 并倒 1 45 内角 4 钻 10 H7 的孔 公差等级为 IT6 IT8 表面粗糙度 为 Ra3 2 采用钻孔 粗铰 精铰的加工方法 5 钻 2x 8 H7 内孔 公差等级为 IT6 IT8 采用钻孔 粗铰 精铰的加工方法 30mm 的凸台上下表面 公差等级为 IT13 表面粗糙度为 Ra6 3 采用锪的加工方法 2 4 确定工艺路线 确定工艺路线 工艺路线方案 铸造 时效 涂底漆 第 4 页 工序 第一步 粗铣直径为 40mm 的上端面和宽度为 30mm 的平 台 第二步 精铣直径为 40mm 的上端面和宽度为 30mm 的平 台 第三步 钻孔使尺寸达到 23mm 第四步 扩孔钻钻孔 23 使尺寸达到 24 8mm 第五步 铰孔 24 8 使尺寸达到 25 H9 第六步 钻孔使尺寸达到 9 8mm 第七步 粗铰 9 8mm 的孔至 9 96mm 第八步 精铰 9 96mm 孔至 10 工序 粗铣直径为 40mm 的下端面 工序 精铣直径为 40mm 的下端面 工序 第一步 钻孔使尺寸达到 7 8mm 第二步 粗铰孔 7 8 使尺寸达到 7 96 第三步 精铰孔 7 96 使尺寸达到 8 H7 第四步 锪直径为 30mm 的凸台表面 工序 第一步 钻 粗 精铰 8 的孔 第二步 锪直径为 30mm 的凸台表面 工序 检验入库 第 5 页 2 5 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的零材料是 HT200 毛坯的重量约为 2KG 生产类型为成批生 产 采用金属模铸造毛坯 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各 加工表面的机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸 1 40 外圆表面沿轴线长度方向及宽度为 30 的平台高度方向 的加工余量及公差 查 机械制造工艺设计简明手册 表 2 2 5 p41 其中铸造模 选用金属模铸造 铸造材料是 HT200 公差等级为 7 9 级 加工余量等 级为 F 查表 2 2 4 p39 尺寸公差等级选取 8 级 加工余量等级 F 基本尺寸是 54 和 25mm 都在 0 100 之间 故单侧加工余量为 2 0 查表 2 2 1 P38 得长度方向的公差是 1 4mm 2 圆柱内孔 25H9 毛坯为实心 不冲出孔 内孔的精度要求是 H9 参照 机械制造 工艺设计简明手册 表 2 3 9 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 23 扩孔 24 8 2Z 1 8 绞孔 25H9 2Z 0 2 052 0 0 3 30 凸台上 2 8 内孔的尺寸 8H7 参照 机械制造工艺设计简明手册 015 0 0 表 2 3 9 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 7 8 绞孔 8H7 2Z 0 2 015 0 0 第 6 页 4 30 凸台厚度方向的加工余量及公差 查 机械制造工艺设计简明手册 表 2 2 5 p41 其中铸造模 选用金属模铸造 铸造材料是 HT200 公差等级为为 7 9 级 加工余 量等级为 F 查表 2 2 4 p39 尺寸公差等级选取 8 级 加工余量 等级 F 基本尺寸是 15 在 0 100 之间 故单侧加工余量为 2 0 查表 2 2 1 p38 得长度方向的公差为 1 1 5 宽度为 30 表面上 10H7 015 0 0 内孔尺寸 10H7 参照 机械制造工艺设计简明手册 015 0 0 表 2 3 9 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 9 8 绞孔 10H7 2Z 0 2 015 0 0 2 2 6 6 确定切削余量确定切削余量 粗铣宽度为粗铣宽度为 40mm 40mm 的上平台和宽度为的上平台和宽度为 30mm30mm 的平台的平台 加工条件 工件材料 HT200 金属模铸造 机床 XA5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时是用高速钢 圆柱铣刀 精铣时用硬质合金端铣刀 d0 50mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 ro 5 o 16 a0 6 30 根据 切削用量简明手册 表 3 3 p86 铣床功率为 7 5w 工艺系统刚度选中等所以得 fz 0 10 0 15mm z 取 fz 0 15mm z 第 7 页 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 120min 选用高速钢细齿圆柱铣刀 因其单边余量 Z 1mm 所以铣削深度 e ammae0 1 根据 切削用量简明手册 表 3 12 p93 根据 T 120min d0 50mm 得齿数 z 8 min 54min 170min 26mmvrnmv fc min 5 103 8014 3 2610001000 0 c r d v n c 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 60min 75mmvrn fcc min 84 18 1000 758014 3 1000 0 m nd v c zmm zn v f c fc zc 1 0 875 60 根据 切削用量简明手册 表 3 11 p92 得 Pct 1 1kw 切削修正功率 故实际切削修正功率 Pcc Pct 1 1kw 1 MPc k 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 5 75 0 5 7PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即 Mcc PcP zmmfmvrnmmvmma zcfe 1 0min 86 23min 75min 60 1 基本工时 ylL 第 8 页 l 83mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 mmy8 tm min51 1 60 883 f v L 精铣精铣 40mm 40mm 的上平台及宽度为的上平台及宽度为 30 30 的平台的平台 工件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时是用高速钢 圆柱铣刀 精铣时用硬质合金端铣刀 d0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 5 10 5 20 2 4512 soor kk 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 fz 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 1mm 所以铣削深度 p ammap0 1 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d0 100mm 得齿数 z 10 min 490min 322min 98mmvrnmv fc min 1 312 10014 3 9810001000 0 c r d v n c 第 9 页 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 235min 300mmvrn fcc min 4 31 1000 30010014 3 1000 0 m nd v c zmm zn v f c fc zc 08 0 10300 235 根据 切削用量简明手册 表 3 11 p92 得 Pct 1 1kw 切削修正功率 故实际切削修正功率 Pcc Pct 1 1kw 1 MPc k 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 5 75 0 5 7PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即 Mcc PcP zmfmvrnmmvmma zcfp 08 0 min 4 31min 300min 235 1 基本工时 ylL l 83mm 根据 切削用量简明手册 表 3 26 p106 mmy7 tm min38 0 235 783 f v L 粗铣粗铣 40mm 40mm 的下平台的下平台 工件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时用硬质合金 端铣刀 d0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 第 10 页 由于 HBS 190 5 10 5 20 2 4512 soor kk 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 fz 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 1 5mm 所以铣削深度 p ammap5 1 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d0 100mm 得齿数 z 10 min 490min 322min 98mmvrnmv fc min 1 312 10014 3 9810001000 0 c r d v n c 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 235min 300mmvrn fcc min 4 31 1000 30010014 3 1000 0 m nd v c zmm zn v f c fc zc 08 0 10300 235 根据 切削用量简明手册 表 3 24 p105 得 Pcc 1 1kw 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 5 75 0 5 7PcM 第 11 页 故 因此所决定的切削用量可以采用 即 Mcc PcP zmfmvrnmmvmma zcfp 08 0 min 4 31min 300min 235 1 基本工时 ylL l 40mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 mmy8 tm min07 0 235 710 f v L 精铣精铣 40mm 40mm 的下平台的下平台 件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故精铣时用硬质合金 端铣刀 d0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 5 10 5 20 2 4512 soor kk 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 fz 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 2 5mm 所以铣削深度 p ammap5 3 第 12 页 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d0 100mm 得齿数 z 10 min 432min 275min 86mmvrnmv fc min 9 273 10014 3 8610001000 0 c r d v n c 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 235min 300mmvrn fcc min 4 31 1000 30010014 3 1000 0 m nd v c zmm zn v f c fc zc 08 0 10300 235 根据 切削用量简明手册 表 3 24 p105 得 Pcc 1 1kw 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 5 75 0 5 7PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即 Mcc PcP zmfmvrnmmvmma zcfp 08 0 min 4 31min 300min 235 1 基本工时 ylL l 40mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 mmy7 tm min07 0 235 710 f v L 钻铰钻铰 2 82 8 的小孔使尺寸达到的小孔使尺寸达到 8H7 8H7 1 加工条件 工件材料 HT200 灰铸铁 金属模铸造 第 13 页 加工要求 钻 绞 8H7 的孔 机床 立式 Z550 型钻床 刀具 钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是硬质合金 总长度 L 为 156 刀柄长度 l 为 81 绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金 总长度 L 为 156 刀柄长度 l 为 139 2 计算切削用量 1 钻孔 7 8 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 25 r 表 2 15 得 v 14m min n 571 3r min s w d v 1000 8 7 411000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床 z550 选取 n 500r min w 所以实际的切削速度 v 12 3m min 1000 wwn d 1000 0508 7 切削工时 nf L t ylL l 15mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得 mmy5 2 min14 0 25 0 500 5 215 t 2 绞孔 8H7 第 14 页 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 r 表 2 15 得 v 8m min n 318 3r min s w d v 1000 8 81000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 351r min w 所以实际的切削速度 v 8 8m min 1000 wwn d 1000 3518 切削工时 nf L t ylL l 15mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得 mmy5 2 min05 0 1351 5 215 t 钻绞钻绞 10H7 10H7 的孔的孔 1 加工条件 工件材料 HT200 灰铸铁 金属模铸造 加工要求 钻 绞 10H7 的孔 机床 立式 Z550 型钻床 刀具 钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢 总长度 L 为 168 刀柄长度 l 为 81 绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金 总长度 L 为 168 刀柄长度 l 为 151 第 15 页 2 计算切削用量 1 钻孔 9 8 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 3 r 表 2 15 得 v 13m min n 422 2r min s w d v 1000 8 9 311000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 500r min w 所以实际的切削速度 v 15 4m min 1000 wwn d 1000 0058 9 切削工时 nf L t ylL l 25mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得 mmy5 min2 0 3 0500 255 t 2 绞孔 10H7 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 r 表 2 15 得 v 8m min n 254 6r min s w d v 1000 10 81000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 250r min w 第 16 页 所以实际的切削速度 v 7 9m min 1000 wwn d 1000 02510 切削工时 nf L t ylL l 25mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得 mmy5 min12 0 1250 255 t 扩铰孔使尺寸达到扩铰孔使尺寸达到 25 H9 1 加工条件 工件材料 HT200 灰铸铁 金属模铸造 加工要求 钻 扩 绞 25 H9 的孔 机床 立式 Z550 型钻床 刀具 钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是硬质合金 总长度 L 为 253 刀柄长度 l 为 98 扩孔的锥柄扩孔钻钻头材料是高速钢 总长度 L 为 281 刀柄长度 l 为 121 绞孔的锥柄机用铰刀材料 是硬质合金 总长度 L 为 268 刀柄长度 l 为 240 2 计算切削用量 1 钻孔 23 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 50 r 表得 v 14m min 2 15 第 17 页 n 193 05r min s w d v 1000 23 141000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 185r min w 所以实际的切削速度 v 13 4m min 1000 wwn d 1000 58123 2 扩孔 24 8 根据 切削用量简明手册 表 2 10 p53 得 f 0 80 r 表 2 15 得 v 12m min n 154 0r min s w d v 1000 8 24 211000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 185r min w 所以实际的切削速度 v 14m min 1000 wwn d 1000 518 8 24 3 绞孔 25H7 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 0 r 表 2 15 得 v 10m min n 127 32r min s w d v 1000 25 101000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 125r min w 所以实际的切削速度 v 9 8m min 1000 wwn d 1000 25125 第 18 页 锪锪 3030 上端面上端面 根据有关资料 锪平面时进给量和切削速度约为钻孔时的 1 2 1 3 故 f 1 3f钻 1 3 0 25 0 083mm r v 1 3v钻 1 3 14 4 67m min n 74 4r min s w d v 1000 20 67 4 1000 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻床选取 n 89r min w 以实际的切削速度 v 5 59m min 1000 wwn d 1000 8920 切削工时 L 2mm nf L t min27 0 083 0 89 2 t 三 夹具的设计三 夹具的设计 本次的夹具为 工序 钻 粗 精铰 2 8 H7 小孔使尺寸 达到 8 H7 而设计的 并锪 30 凸台平面 本工序所加工的孔是位于 30 凸台平面内 孔径不大 工件重量 较轻 轮廓尺寸以及生产量不是很大等原因 采用翻转式钻模 3 1 确定设计方案确定设计方案 第 19 页 这道工序所加工的孔在 30 凸台平面上 且与土台面垂直 根据工件结构特点 其定位方案有 一面两孔 工件以 25 0 052mm 的孔和底面 以及 10 的孔定位 30 的凸台分别在 25 0 052mm 的孔台阶定位销 10 的孔菱形销上实 现完全定位 钻 8 H7 mm 孔时工件为悬臂 为防止工件加工时变 形 采用了螺旋辅助支承 当辅助支承与工件接触后 用螺母锁紧 3 2 选择定位元件选择定位元件 1 选择带台阶面的定位销 作为以 25H9 孔及其端面的定位 元件 定位副配合取 2 选择可调支承钉为 8 H7 孔外缘毛坯一侧防转定位面的 定位元件 用锁紧螺母将其锁紧 防止在加工孔时出现扭转 为增加刚 性 在 8 H7 的端面增设一螺旋辅助支承 辅助支承与工件接触后 用螺母将其锁紧 3 选择菱形销作为 10 H7 的定位 限制工件在加工时旋转 3 3 计算夹紧力计算夹紧力 查阅资料 因夹具的的夹紧力与切削力方向相反 实际所需夹紧力 与切削力 F 之间的关系为 KF 式中的 K 为安全系数 由参考 文献得 当夹紧力与切削力方向相反时 取 K 3 F 9 81 42 7Kf N 0 d 8 0 f F 9 81 42 7 81 1105 45N 0 8 0 25 第 20 页 所以 KF 1105 45 3N 3316 35N 由此可以知道 选择一个 M30 的螺旋辅助支承 一是为了承受切削力的冲击 二是为了防止工件 在加工时变形 因为钻 8 H7 孔时 工件为悬臂 3 4 定位误差计算定位误差计算 1 加工 8H7 时孔距尺寸 84 0 2mm 的定位误差计算 由于 基准重合 故 0 015 0 2 0 215mm 0 015 0 2 0 185mm 上下偏差 为 0 215 0 185 0 4mm 符合尺寸要求 而基准位移误差