杠杆机械加工工艺和工装设计

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。ABSTRACTTHEDESIGNOFPARTSFORTHELEVERPARTSOF45STEELACCORDINGTOPARTSOFSHAPE,DIMENSIONALACCURACY,COSTEFFECTIVEPRODUCTIONAREASSUCHASADETAILEDANALYSISOFITSMANUFACTURINGPROCESSES,MOSTDRILLINGPARTOFTHEANALYSIS,THESHAPEOFTHEWORKPIECECONTOURSMALLSIZE,LIGHTWEIGHT,LOWPROCESSING,NOTMASSPRODUCTIONTHEREFORETHEQUALITYASSURANCEANDPRODUCTIVITY,UNDERTHEPREMISEOFTHESTRUCTUREASSIMPLEASPOSSIBLE,SOECONOMICALLYRATIONALKEYWORDSDRILLING,LEVERAGEDPARTS,DIMENSIONALACCURACY。2目录摘要1前言3绪言41毕业设计的目的42毕业设计的基本任务与要求421设计基本任务422设计要求43毕业设计说明书的编写5杠杆零件工艺设计与工装设计51基本任务52设计要求63方法和步骤631生产纲领632零件图审查64钻床夹具设计741设计任务742设计方法和步骤843夹紧装置的设计1244导向装置的设计及其他装置结构夹具体的确定1545绘制夹具结构图1746确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合1747夹具精度分析与计算1848绘制夹具非标准零件1849工艺卡19结论20致谢21参考文献项目213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。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4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21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22、设计要求221、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。53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（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；（11）经济性好3方法和步骤31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（05150KG1020032零件图审查321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7和正确性322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475槽；（8）去毛刺检验。41设计任务（1）加工工件零件图如图41所示（见零件图），完成设计钻、扩、较杠杆10H9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150KG,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10H9孔和11孔，工序如图42所示。该工序所用设备为Z525立式钻床。8图42（5）工序的加工要求10H9孔和28H7孔的中心距为（80020）MM；平行度允差030MM；11孔与28H7孔中心距为（15025）MM。42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9方案一如图43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88MM的公差大,定位不稳定,定位误差大方案二如图44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88MM的影响,定位误差小比较上述两个方案,方案二为最佳方案10图43方案一11图44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48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45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319和表320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45A所示采用移动形块为定位元件,如图45B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,易引起工件的变形比较上述两种形式,确定采用第一种形式12图45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80020MM及两孔轴线平行度030MM计算中心距尺寸80020MM定位误差为B由图44可知,B0基准位移误差等于定位销与定位孔的最大间隙值XMAX,销孔配合代号为28H7,28H7为28,28G6为28于是XMAXDMAXDMIN2802127980041（MM）DYXMAX0041（MM其中G04MMD允1/3G013（MM则DD允该定位方案满足要求。计算10H9与28H7两孔轴线的平行度定位误差。同理DBY，B0由基准位位移误差定义可知Y12131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20。因此DBY0定位误差的允许值D允1/3G1/303010（MM显然DD允因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度03MM的加工要求。2）加工11孔，要求保证孔距尺寸（12025）MM的定位精度。同理DBY，B0而Y与加工10H9孔时相同，只是方向沿加工尺寸15MM方向。DY041（MM其中G05MMD允1/3G1/3050167MM显然DD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。43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M12，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10H9时受力分析如图46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，不必进行夹紧力校核。14图46加工10H9孔时工件受力图15图47加工11孔时工件受力图（2）加工11孔时受力分析如图47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FF981CD设F025MM，已知D011MM其余参数查文献5得F98161211025070866216715（N）2）钻削力距T2T981981003111102508669866（NM）3）使工件转动的转距T3和使工件翻转的力距M0由图47知16T3FLM0F0L1式中F0为翻转力，F0T2/L1，L1为翻转力臂，L1LD0/2D0/2得T3FL21671500153251（NM）M0F0L19866/0011（00150011/20040/2）048（NM）4）防转夹紧力F3和防转夹紧力F3根据力学平衡原理，由图47知F3FR2FNFRKT3F3D/2FM0其中，R为当量摩檫半径，查表33得R1/3D1D3/D1D1/30040028/00400280018MM得F3KT3/2RF153251/2001801593056NF32KM0/D215048/00285142N5夹紧机构产生的夹紧为F3。根据初步选用螺栓直径为M12MM,由参考文献9查得，采用M12的螺栓十，许用夹紧力F35800N。F3F3”，显然M12螺栓无法满足要求。现改用M16螺栓，许用夹紧力F310500N，F3F3”。M16螺栓可满足夹紧要求，同时，M16螺母的最大直径也小于定位孔28H7的尺寸，不妨碍工件的装卸。44导向装置的设计及其他装置结构夹具体的确定1加工10H9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357和表358选取具体尺寸如表41所示。17表41快换钻套及衬套尺寸钻套端面至加工面间的距离一般取（031）DD为钻头直径），取8MM2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42所示。表42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12MM各导向件至定位元件（28H7孔中心）间的位置尺寸公差按工件相应公差的1/21/5选取。因此，它们分别为（15005）MM,80005）MM，10H9孔钻套轴心线对基准面垂直度允差005MM,11孔钻套轴心线对基准面平行度允差005MM3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。45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48所示。1846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详细DWG图纸三二1爸爸五四0六全套资料低拾10快起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003MM。导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为005MM导向元件（件11）与夹具底面（F）的平行度误差允许值为005MM2公差配合10H9孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为26H7/N6（衬套钻模板）18H7/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26H7/N6（衬套钻模板）18H7/G6钻套衬套其余部分的公差配合代号及精度如图48所示。47夹具精度分析与计算由图41可知，所设计夹具需保证的加工要求有尺寸（15025）MM，尺寸（8002）MM，尺寸14MM及10H9孔和28H7孔轴线间平行度误差030MM等四项。其中尺寸14MM和尺寸（15025）MM要求较19低，不必验算，其余各项精度要求分别验算如下尺寸（8002）MM；定位误差D，由前计算可知D0041MM；定位元件对底面的垂直度误差A003MM；钻套与衬套间的最大配合间隙T10033MM；衬套孔的距离公差T201MM；衬套轴线对底面（F）的垂直度误差为T3005MM；麻花钻与钻套内孔的间隙X0050；有式32可得JDAT1T2T3X00412003003301005005001312/3G2/3X04026因而夹具能保证尺寸这项加工要求。同理可完成10H9孔轴线对25H7孔轴线的平行线误差为030MM的精度校核