杠杆零件的机械加工工艺及钻孔夹具设计（全套CAD图纸+设计说明书）
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杠杆
加工
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设计
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（一）零件的作用
题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。
(二)零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但塑性较差，要进行退火热处理。零件的主要加工工序包括：
要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、粗精铣Φ30凸台的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ10(H7)孔为Ra3.6um、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度为0.1um（A）。杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。由以上分析知此杠杆没有复杂加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的 加工工艺均可保证。
- 内容简介：
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课 程 设 计 题 目： 课程设计 1 序言 大三下学期我们进行了机械制造基础课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行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 ,我们进行了本次课程设计。 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，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另 外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 课程设计 2 摘要 在进行了一系列的课程学习之后我们进行了本次课程设计，目的是通过这次设计加深理解前面的知识，同时为我们以后的设计课程做一个铺垫，本次设计的内容为一个等臂杠杆，对他的设计主要有从铸造生产到加工成型，整个过程：包括毛坯铸造，刀具选择， 机床选择 加工工序设计以及加工误差的计算等一系列过程。起中有两个最主要的过程：一是机床与刀具的计算和选择，二 是，工序专用夹具的设计。 在进行这两部分是要分外的耐心，查找各种手册和工具书来完成设计。最后要对整个过程进行检验。 课程设计 3 on a of us to on to is an we is so on to as as so on a of up Is on is of on to 程设计 4 目录 1. 序言 . 摘要 . 零件的分析 . 工艺规程的设计 . 确定工艺路线 . 工艺方案的比较分析 . 选择加工设备及刀、量、夹具 10 8. 加工工序计算 . 夹具的设计 . .0. 设计 心得 1. 参考资料 2 2 课程设计 5 一、（一）零件的作用 题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二 )零件的工艺分析 零件的材料为 铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但塑性较差，要进行退火热处理。零件的主要加工工序包括： 要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为 40上下平台、钻10(、钻 2 8+小孔 、粗精铣 30 凸台的上下表面。加 工要求有： 40平台的表面粗糙度各为 平台）、平台）、 10(为 25（ 8（ 表面粗糙度都为 2 8（ 有平行度分别为 A）、 )。 10(的平行度为 A）。杠杆有过渡圆角为 其他的过渡圆角则为 由以上分析知此杠杆没有复杂加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的 加工工艺均可保证。 二、工艺规程的设计 (一 )、确定毛坯的制造形式。 零件的材料 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。 课程设计 6 （ 二），确定零件加工余量及形状 查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：各加工表面表面总余量 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 8（ 间的中心距离 168 168 4 10（ 尺寸 10 10 10 3 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 40上下平台 40 G 4 加工上下底面 宽 30 的平台 30 H 3 加工上表面 30凸台上下面 30 H 3 凸台上下表面 10( 10 H 10 加工内孔 8（ 8 H 8 加工内孔 25（ 25 G 25 加工内孔 课程设计 7 25（ 尺寸 25 25 25 4 8（ 尺寸 8 8 8 3 三，工艺规程设计 (一 )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 40外轮廓作主要定位 主要烤考虑到基准重合问题和便于装卡原则，还要降低生产成本，提高生产效率。 三 ）、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 40 上 下平台 、钻 10( 、钻 2 8+ 、粗精铣 30凸台的平台。材料为 工方法选择如下： 1、 40柱 的上平台：公差等级为 采用粗铣精铣的加工方法，并倒 角。 2、 40柱的下平台：公差等级为 用 采用粗铣精铣的加工方法，并倒 3、 30差等级为 面粗糙度为 程设计 8 采用粗铣 精铣的加工方法。 4、 钻 10(孔：公差等级为 面粗糙度为 行度为 A），采用钻孔粗铰精铰的加工方法。 5、 钻 25（ 孔：公差等级为 面粗糙度为 用钻孔扩孔钻钻孔精铰的加工方法，并倒 1 45内角。 6、 钻 8（ 孔：公差等级为 面粗糙度为 用钻孔 粗铰精铰的加工方法。 7、 四、 确定工艺路线 1、工艺路线方案一： 铸造 退火 时效 工序 ： 粗精铣宽度为 40 上 下平台 和宽度为 30平台 工序 ：粗精铣宽度为 30凸台表面 工序 ： 钻孔 25（ 尺寸 达 到 23 工序 ：扩孔 钻钻孔 25(尺寸达到 工序 ：铰孔 25（ 尺寸达到 25( 工序 ：钻 10（ 内孔使尺寸达到 工序 ：粗铰 10(孔使尺寸达到 工序 ：精铰 10（ 孔使尺寸达到 10（ 工序 ： 钻 、粗、 精 铰 2 8（ 孔使尺寸 工序 ：检验入库。 课程设计 9 2、工艺路线方案二 ： 铸造 时效 退火 工序 ： 粗精铣宽度为 40 上 下平台 和宽度为 30平台。 工序 ：粗精铣宽度为 30凸台表面 工序 ： 钻孔 25（ 尺寸 达 到 23 工序 ： 钻 2 8(小 孔 使尺寸。 工序 ： 扩孔钻钻孔 25(尺寸达到 工序 ：铰孔 25（ 尺寸达到 25( 工序 ：钻 10（ 内孔使尺寸达到 工序 ：粗铰 10(孔使尺寸达到 工序 ：精铰 10（ 孔使尺寸达到 10（ 工序 ：粗铰 2 8（ 孔使尺寸达到 工序 ：精铰 2 8(孔使尺寸达到 8（ 工序 ：检验入库。 五 ：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 40上下肩面作为粗基准， 25（ 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 2 8 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（ 那样就很难保证 2 8 的圆度跳动误差精度。所以决定选课程设计 10 择方案一作为加工工艺路线比较合理。 六 ：选择加工设备及刀、量、夹具 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后。 粗精铣宽度为 40 上 下平台 和宽度为 30平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择式铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选 D=2削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。 粗精铣宽度为 30凸台表面。采用 式铣床，刀具选 D=2削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标 卡尺。 钻孔 25（ 尺寸 达 到 23用 钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄 2 号刀） D=23用钻夹具，专用检具。 扩孔钻钻孔 25(尺寸达到 用立式 钻床，刀具选 D=锥柄扩孔钻（莫氏锥度 3 号刀），专用钻夹具和专用检具。 铰孔 25（ 尺寸达到 25(采用立式 钻床，刀具选 D=25锥柄机用铰刀，并倒 1 45的倒角 钻用铰夹具和课程设计 11 专用检量具。 钻 2 8(小 孔 使尺寸达到 用立式 钻床 ，刀具选用 D=直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。 钻 10（ 内孔使尺寸达到 用立式 钻床，刀具选用 D=直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。 粗铰 10(孔使尺寸达到 用立式 钻床，刀具选用 D=10直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。 精铰 10（ 孔使尺寸达到 10（ 用立式 择刀具 D=10精铰刀，使用专用夹具和量检具。 粗铰 2 8(孔使尺寸达到 用立 式 钻床，选择刀具为 D=8柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。 精铰 2 8(孔使尺寸达到 8（ 采用立式 钻床，选择刀具为 D=8直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。 （参考资料和文献均来自：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版） 七： 加工工序设计 工序 ： 粗铣 40端面 件材料 加工要求：粗铣 40端面 。加工余量 4 机床 具：高速钢立铣刀 课程设计 12 （ 1） 因余量较小，故选 4一此走刀即可完成 。 （ 2） 查表 104 及机床进给量取 =切削速度 v=48m/主轴转速： n=1000v/ d=1000 48/50=表 床实际转速 00r/际转速 000=50 300/1000=床进给量为 00 6=216 mm/ 05 则 3） 给据切削手册，近似取 据机床使用说明书主轴允许功率 校验合格，机床可用。 （ 4） l+(d- * )=12 mm 1 83+12+2） /205=24 S 40 下端面 课程设计 13 计算过程与前相同 粗铣时的工时 l+（ 40+12+2） /205=17 S 半精选时，铣削速度为原来的一般为 ,z 主轴转速 n=1000v/d =160 50/1000=160 6=表取 105 计算工时 l+（ 40+12+2） /105=31 S 工序 ： 粗精铣 30 凸台面 选用 床，高速钢铣刀 次走刀完成 进给量 铣削速度 v=48m/轴转速 n=1000v/ d =1000 48/50= 00r/际切削速度 000=50 300/1000=300 6=216mm/算工时 : l+(30+12+2)/205=14 S 工序 ： 钻 8孔 机床 给 r 切削速度 V=20m/轴转速 n=1000v/d =1000 20/8=796r/91 取 80r/际切削速度为 V= 000=680 8=17m/程设计 14 机床进给 80 算工时 l+（ 15+4+4） /7 S 2(16 2 工序 扩孔 8 到 给量 扩孔的速度为钻孔的一般为 V=n=1000v/d =1000 8=338r/实际转速 92 r/实际转速 vc=n d /1000=392 8 000=92 算工 时 l+ ：铰孔至 8给量不变 削速度为原来的 1/3 为 轴转速 n=1000v/ d =1000 25r/ 95r/际切削速度 Vc=n d /1000=195 8=算工时 l+ 195=26 S 工序 ：钻 10 孔 进给量 削速度 V=20m/课程设计 15 主轴转速 n=1000v/ d =1000 20/(10)= 80r/际钻削速度 Vc=1000=算工时 l+（ 25+5+2） /7 S 工序 ：扩孔到 给量 切削速度 V=10m/轴转速 n=1000v/ d =（ 1000 10） /（ 10） = 72r/算工时 l+(13 2 272 序 ： 精铰 孔到 10给量 削速度 V=于是高速刚铰刀最大速度为 4m/s 主轴转速 n=1000v/ d =(1000 4)/(10 127r/ 7r/际切削速度为 1000=97 10=3m/s 97=算工时 l+。下面是对 25（ 孔的加工设计。 各工步余量和工序尺寸及公差 （ 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 25(钻孔 23 25(扩孔 25(铰孔 25(1、 钻 25(小孔使尺寸达到 23 2、 粗铰 25（ 孔使尺寸达到 3、 精铰 25(孔使尺寸达到 25（ 这三部工序全都采用 床来进行加工的，故 （ 1）参考文献：机械制造技术基础课程设计指导书， 并参考床主要技术参数 取进给量 mm/z ，钻削速度 v=20 m/此计算出 转速为： n=1000v/ d=1000 20/（ 25） =机械制造技术基础课程设计指导书， 72 r/实际切削速度 v=n d/1000=272 25=机床进给量 vn=72 2=mm/2)计算基本工时 （ 54+） /2S 课程设计 17 L=L+ 2(12 =1参考文献得知： =N) M=求出钻孔状态下的 和 M =23 1= M=232 1=于 8839, M以此机床强度足够可用。 4、 粗铰 25（ 孔使尺寸达到 根据 机械制造技术基础课程设计指导书 并参考 要技术参数取进给量 mm/z ，粗铰的切削速度为钻削的一半为 9.8 m/主轴转速为 n=1000v/( d)=1000 25)=表取 40r/程设计 18 则实际切削速度为 v=n d/1000=140 25/1000=床进给量 vn=40 2 算工时 （ 54+2+4） /9 S L=L+ 2dD(12 2序 粗铰 ： 25（ 孔使尺寸达到 25（ 根据 机械制造技术基础课程设计指导书 并参考 要技术参数取进给量 mm/z ，精铰的切削速度为钻的 1/3 大约为 6.7 m/主轴转速为 n=1000v/( d)=1000 25） =表去 5r/床进给 vn=95 2=算工时 (12 2： 夹具的设计 本次的夹具为 工序 ： 钻 、粗、 精 铰 2 8（ 孔使尺寸达到 8（ 设计的。 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，课程设计 19 采用翻转式钻模 。 1、 确定设计方案 这道工序所加工的孔在 30 凸台平面上，且与土台面垂直，平行度 A= 根据工件结构特点 ， 其定位方案有 ： 工件以 25 及端面和水平 面底、 30 的凸台分别在台阶定位销、 支承钉 上实现完全定位。钻 8（ 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。 2 、选择定位元件 （ 1） 选择带台阶面的定位销，作为以 25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（ 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，限制工件 六个自由度。为增加刚性，在 8（ 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、计 算夹紧力并确定螺杆直径 参考文献（机械加工工艺手册），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： =中的 参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时，取 K=3。 课程设计 20 由前面的计算可知 F=1279N。所以， =279 3N=3837N，由此可以知道，选择一个 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（ 时，工件为悬臂。 4、 定位误差 计算 （ 1） 加工 8孔距尺寸 84 定位误差计算 ， 由于基准重合，故 ： 下偏差为：=合尺寸要求。 而基准位移
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