机械制造工艺学课程设计之杠杆

1、机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“杠杆”的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量 4000 件） 设计人：指导教师：学号：西安工程大学 机械设计工艺学课程设计任务书 题目： 设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量为 4000件） 内容：1. 目的2. 要求：零件图1张机械加工工艺卡片1套夹具总装图1张夹具主要零件图5份课程设计说明书1班级：学生： 指导老师： 教研室主任：份目录第一章：零件的分析零件的分析 1毛胚的选择 3第二章：工艺设计工艺规程的设计 3定位基准的选择 3确定工艺路线 3工艺路线方案的分析比较5机床设备及工艺装备的选择66具体选择机床设备及工艺设备 6加工工序

2、设计 7工序 30和 90 7工序 40 和 100 8粗、精铣 ? ?圆柱体上表面 9粗、精铣 ? ?圆柱体下表面 9加工 ?孔 10加工 ? ?孔 11加工 2* ?8H7孔1112第三章：夹具设计零件图的分析13定位方案设计13对刀方案14装置选用及设计14定位误差计算14夹紧力的计算15最大切削力15最大转矩15切削功率15夹紧力计算15设计说明本次设计是我们在学完大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课程 之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的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 重要地位。就我个人而言，我希望

3、能通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次 适应性训练， 从中段炼自己分析问题、 解决问题的能力， 为今后参加祖国的现代 化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。第一章 零件的分析零件的分析已知任务要求设计的零件为一杠杆。 现假定该机器年产量为 4000件/ 年，且 每台机器中能同时加工的零件数仅为一件，若取设备率为 3%，机械加工的废品 率为 2%，则得出该零件的年产纲领为：N=4000*（1+3%+2%件） / 年=4200件/ 年 由计算可知，该零件的年产量为 4200 件。由零件的特征可知，它属于中批 生产。设计要求杠杆的主要作用是用来支撑的

4、、 固定的。要求零件的配合是符合要 求的。1 ）设计零件所用材料为 HT200。该材料的特点是具有较高强度、 耐磨性、 耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。2 ）该零件是以 ?25H9的孔套在轴上，主要以 ?25H9的孔及端面为其定位基 准，包括粗铣 ?40的圆柱体及其凸台表面，精铣左右两边，宽度为 ?30mm的圆柱 体上下端面。钻、扩、铰 ?25、 ?10、?8的孔。3 ）主要加工表面及其孔的要求： ?40圆柱及其凸台：上端面粗糙度为。下端面粗糙度为。 左右两边 ?30 的上下端面：上下端面的粗糙度均为 R6.3um。 ?25的孔：表面粗糙度为，孔倒角为 45 两个?8H7的

5、孔：表面粗糙度为，两个 ?8H7孔中心与 ?25H9孔中心的距 离为84 0.2mm。 ?10H7的孔：孔中心与 ?25H9孔中心之间的距离为 48mm，平行度要求为。4）零件图：毛胚的选择类型和制造方法根据零件材料 HT200确定毛胚为铸件，又已知零件纲领为 4200件/ 年， 该零件质量约 1kg，可知，其生产类型为中批生产，由于零件结构简单，用锻件 是不太可能的。因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经 济的考虑， 所以用毛胚制造最好选用砂型铸造的方法。 选用砂型机器造型， 未消 除残余应力，铸造后安排人工时效。1 ）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等缺陷。铸件

6、表面应 清除毛刺、结瘤和粘沙等。2 ）正火处理硬度 174-207HBS,以消除应力，改善切削加工性能。3 ）未注圆角为 R3-R5mm。4 ）起模斜度为 30。第二章 工艺设计工艺规程的设计定位基准的选择1 ）粗基准的选择：选择零件的重要孔的毛胚孔作粗基准，在保证各加工 面均有加工余量的前提下， 使重要孔的加工余量尽量均匀； 此外还应能保证定位 精准、夹紧可靠。因此通过对零件的分析，考虑到上述的各方面要求，故可以选 择?40圆柱体的外轮廓为粗基准。2 ）精基准的选择： 由零件图可知 ?25H9孔及其底面既是装配基准， 又是设 计基准，用他们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。且其余各

7、面和 孔的加工也可用它们定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外， 采用了 ?25H9孔作为精基准，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，操作方 便。1 ）确定各表面加工方法：根据各表面加工的要求和各种加工方法所能达 到的经济精度，确定各表面加工。方法如下：粗铣 ?40圆柱体及凸台表面和精铣 左右两边 ?30圆柱体上下两端面，钻扩铰 2* ?8H7、 ?10H7和?25H9四个孔。2 ）拟定加工工艺路线：加工方案有以下两种，如表一表二所示 表一加工方案（一）工序号工序内容简要说明10铸造20时效处理消除应力30粗铣?40圆柱体及凸台上端面先加工基准面40粗铣?40圆柱体及凸台下端面加

8、工面50粗铣 2*?30圆柱体上下端面60钻、扩、铰 ?25H9孔，孔口倒角 1*45留精扩铰余量70钻、扩、铰 ?10H7的孔80钻、扩、铰 2*?8H7的孔90精铣?40圆柱体及凸台上端面100精铣?40圆柱体及凸台下端面110精铣2?30圆柱体上下端面120精铰?25H9孔，表面粗糙度后加工孔130精铰?10H7孔140精铰 2*?8H7孔，表面粗糙度150去毛刺160清角170检验表二加工方案（二）工序号工序内容简要说明10铸造20时效处理消除内应力30粗铣?40圆柱体及凸台上端面先加工基准面40粗铣?40圆柱体及凸台下端面先加工面50钻、扩、铰 ?25H9孔，孔口倒角 1*45后加工

9、孔60粗铣 2* ? 30圆柱体上下端面先加工面70钻、扩、铰 ?10H7的孔后加工孔80钻、扩、铰 2* ? 8H7的孔90精铣?40圆柱体及凸台上端面精加工面100精铣?40圆柱体及凸台下端面110精铣2?30圆柱体上下端面精加工孔120精铰?25H9孔，表面粗糙度后加工孔130精铰?10H7孔140精铰 2* ? 8H7孔，表面粗糙度150去毛刺160清角170检验方案一：按工序集中原则组织工序，先在一台铣床上将 ?40圆柱体和 ?30圆 柱体的端面全部铣好，然后将 ?25H9、 ? 10H7、 2* ?8H7四个孔在一台钻床上将孔加工完成。该方案的有点是：工艺路线短，减少工件装夹次数，

10、易于保证加工面 的相互位置精度， 需要的机床数量少， 减少工件在工序中的运输， 减少辅助时间 和准备终结时间。方案二：按工序分散原则组织工序，先在一台铣床上将 ?40柱体的两端面铣 好，再在钻床上钻好 ?25H9，然后以 ? 25H9和一端面为基准加工零件的其它面和 孔该方案的优点是可以采用通用夹具； 缺点是工艺路线长， 增加了工件的装夹次 数。总结：由于该零件确定的生产类型为单件中批生产， 所以可以采用自动机床 或者专用机床并配以专用夹具加工零件， 尽量使工序集中以满足生产率和保证质 量的要求， 综合比较，考虑选择方案一更为合理， 即要求按工序集中原则组织工 序加工。机床设备及工艺装备的选择

11、由于生产类型为单件中批生产， 故加工设备宜以通用数控机床为主， 其它生 产方式为通用机床加专用夹具为主， 辅以少量专用机床的流水式生产线。 工件在 各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工来完成。1）铣面时考虑到工件的定位方案及夹具结构设计的问题，采用立铣，选择 X52K 立式铣床。选择 c 类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。2）钻孔时，所要加工的孔的最大直径为 25mm，故可选择用 Z525 立式铣 床，直柄麻花钻，扩、铰孔专用。采用专用夹具，专用量具。工序号工序名称机床设备和工艺设备10铸造20热处理30粗铣端面X62W型万能卧铣床 直齿端铣刀 游标卡尺40粗铣端面X62W型万能卧铣床 直

12、齿端铣刀 游标卡尺50粗铣端面X62W型万能卧铣床 直齿端铣刀 游标卡尺60粗加工 ?25H9孔Z525 立式铣床 直柄麻花钻直柄扩孔钻 高速钢机用铰刀 内径千分尺70粗加工 ?25H9孔Z525 立式铣床 直柄麻花钻直柄扩孔钻 高速钢机用铰刀 内径千分尺80粗加工 ?25H9孔Z525 立式铣床 直柄麻花钻 直柄扩孔钻 高速钢机用铰刀 内径千分尺90精铣端面X62W型万能卧铣床 直齿端铣刀 游标卡尺100精铣端面X62W型万能卧铣床 直齿端铣刀 游标卡尺110精铣端面X62W型万能卧铣床 直齿端铣刀 游标卡尺120粗加工 ?25H9孔Z525立式铣床高速钢机用铰刀 游标卡尺130精加工 ?1

13、0H7孔Z525立式铣床 高速钢机用铰刀 游标卡尺140精加工 2* ? 8H7孔Z525立式铣床 高速钢机用铰刀 游标卡尺150去毛刺平锉160清洗清洗机170检验塞规百分表卡尺加工工序设计（确定切削用量及基本工时）确定工序尺寸一般方法是， 由加工表面的最后工序往前推算， 最后工序的工 序尺寸按零件图样的要求标注。 当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸只 与工序的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链来计算。工序 30 粗铣和工序 90 精铣?圆柱体和凸台上表面 查有关手册平面加工余量表，得精加工余量 ZN为，总余量 ZN为， 故粗加工余量 ZN=。由该面的设计尺寸为 XNB

14、精 =。 查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为 IT1113，由于零件要求为 IT13 ， 其公差为，所以 XNB精=（+）mm。校核精铣余量 ZV 精：ZN精 min=，则粗铣该平面的工序尺寸 XN精=XNB精 min-XNB精 max=（） -54= ，故余量足够。查阅有关手册， 取粗铣每齿进给量 fz=z ；精铣的每转进给量 f=z ；粗铣走刀 1 次， ap=；精铣走刀 1 次， ap=。取粗铣主轴转速为 150r/min ，取精铣主轴转速为 300r/min 。前面已选定铣 刀直径 D为100mm，故相应的切削速度分别为：粗加工 V（粗） = ?d? n/ 1000=min,精加工

15、 V= ? d ?n/ 1000=*100*300/1000=min 。机床校核功率（一般只校核粗加工工序） ：参考有关资料，铣削时的切削功 率为 Pc=。又从机床 X52K说明书（主要技术参数）的机床功率，机床传动效率 一般取，则说明机床电动机所需要功率 PE=Pc/，故机床功率足够。? 圆柱体和凸台下表面。查有关手册平面加工余量表，得精加工余量 ZN为，总余量 ZN（总）为，故 粗加工余量 ZN（粗） =。由该面的设计尺寸为 XNB精 =。查平面加工方法表，得粗铣加工差等级为 IT1113, 由于零件要求为 IT13， 其公差为，所以 XNB精=（+）mm。校核精铣余量 ZN精：ZN精 m

16、in=。则粗铣该平面的工序尺寸 XN精=XNB精 min-XNB精 max=（） -54= ，故余量足够。查阅有关手册， 取粗铣的每齿进给量 fz=z ；精铣的每转进给量 f=z ；粗铣走 刀一次， ap=；精铣走刀一次， ap=。取粗铣的主轴转速为 150r/min, 取精铣主轴转速为 300r/min 。铣刀直径 D 为 100mm，故相应的切削速度分别为： 粗加工 V（粗）=min. 精加工 V（精）=min。校核机床功率（一般只校核粗加工工序） ：参考有关资料，铣削时的切削功 率为 Pc=（取 Z=5个齿， n=s,ae=83mm,ap=,fz=z,kpc=1; ）又从机床 X52K说

17、明书 （主要技术参数） 的机床功率， 机床传动效率一般取， 则说明机床电动机所需 要功率 PE=Pc/，故机床功率足够。? 圆柱体上表面查有关手册平面加工余量表，得精加工余量 ZN为，总余量 ZN（总）为，故 粗加工余量 ZN（粗） =。由该面的设计尺寸为 XNB精 =15mm，粗铣加工 XNB精=。查平面加工方法表， 得粗铣加工差等级为 IT11 13，取 IT11, 其公差为。ZN精 min=，所以 XNB精=（+）mm。校核精铣余量 ZN精： ZN精 min=XNB 精 min-XN B 精 max=（） -15= ，故余量足够。查阅有关手册， 取粗铣的每齿进给量 fz=z ；精铣的每转

18、进给量 f=z ；粗铣走 刀一次， ap=；精铣走刀一次， ap=。取粗铣的主轴转速为 150r/min, 取精铣主轴转速为 300r/min 。铣刀直径 D 为 50mm，故相应的切削速度分别为： 粗加工 V（粗）=min. 精加工 V（精）=min。校核机床功率（一般只校核粗加工工序） ：参考有关资料，铣削时的切削功 率为 Pc=（取 Z=10个齿， n=s,ae=30mm,ap=,fz=z,kpc=1 ）。又从机床 X52K说明 书（主要技术参数）的机床功率，机床传动效率一般取，则说明机床电动机所 需要功率 PE=Pc/，故机床功率足够。? 圆柱体下表面查有关手册平面加工余量表，得精加工

19、余量 ZN为，总余量 ZN（总）为，故 粗加工余量 ZN（粗） =。由该面的设计尺寸为 XNB精 =15mm，粗铣加工 XNB精=。查平面加工方法表， 得粗铣加工差等级为 IT11 13，取 IT11, 其公差为。ZN精 min=，所以 XNB精=（+）mm。校核精铣余量 ZN精： ZN精 min=XNB 精 min-XN B 精 max=（） -15= ，故余量足够。查阅有关手册， 取粗铣的每齿进给量 fz=z ；精铣的每转进给量 f=z ；粗铣走 刀一次， ap=；精铣走刀一次， ap=。取粗铣的主轴转速为 150r/min, 取精铣主轴转速为 300r/min 。铣刀直径 D 为 50m

20、m，故相应的切削速度分别为： 粗加工 V（粗）=min. 精加工 V（精）=min。校核机床功率（一般只校核粗加工工序） ：参考有关资料，铣削时的切削功 率为 Pc=（取 Z=10个齿， n=s,ae=30mm,ap=,fz=z,kpc=1 ）。又从机床 X52K说明 书（主要技术参数）的机床功率，机床传动效率一般取，则说明机床电动机所 需要功率 PE=Pc/，故机床功率足够。? 孔1）钻 D=?23mm选用立式钻床 Z525，直柄麻花钻，钻头材料为硬质合金 YG8钻头直径为 23mm。 参考机床技术参考表，取钻 ?23 的进给量 f=r ，查有关资料得其切削速度为 V=s=30m/min,由

21、此算出 n=min, 按机床实际转速 n=392r/min, 则实际切削速度为 V=30m/min。2）扩 D= ?查手册的：进给量：f=（）f 钻=（）mm/r,取 f=r ，扩钻速度： V=（1/3 1/2 ）V钻=（） m/min,则 n=（107r/min, 取 n=140r/min 。所以，实际切削速 度 V=min。3）铰 D= ?查表，可先用铰刀铰孔进给量： f= （） mm/r,取f=r ，切削速度 V=（） m/s,取 V=s。则 n=1000v/d=s=min, 取 n=680r/min 所以，实际切削速度 V=min。4）精铰 D= 25H9进给量 f=r 取切削速度 V

22、=s, 则 n=1000v/d=s=min 取 n=960r/min 。所以，实 际切削速度 V=min? 孔1）钻 D=选用立式钻床 Z525，直柄麻花钻，钻头材料为硬质合金 YG8钻头直径为。 参考机床技术参考表，取钻孔的进给量 f=r ，查有关资料得其切削速度为 V=s=min,由此算出 n=min, 按机床实际转速 n=680r/min, 则实际切削速度为 V=min。2）扩 D=查手册得：进给量： f= （） f 钻=（） mm/r,取f=r ，扩钻速度： V=（1/3 1/2 ）V 钻=（） m/min,则n=r/min, 取 n=272r/min 。所以，实际切削速度 V=min

23、。3）铰 D=查表，可先用铰刀铰孔进给量： f= （） mm/r,取f=r ，切削速度 V=（） m/s,取 V=s。则 n=1000v/d=s=1950r/min, 取 n=1360r/min 所以，实际切削速度 V=min。4）精铰 D= 10H7进给量 f=r 取切削速度 V=s, 则 n=1000v/d=s=2484r/min 取 n=1360r/min 。所 以，实际切削速度 V=min。?8H7孔1）钻 D=选用立式钻床 Z525，直柄麻花钻，钻头材料为硬质合金 YG8钻头直径为。 参考机床技术参考表，取钻孔的进给量 f=r ，查有关资料得其切削速度为 V=s=min, 由此算出

24、n=1039m/min,按机床实际转速 n=960r/min, 则实际切削速度 为 V=min。2）扩 D=查手册得：进给量： f= （） f 钻=（） mm/r,取f=r ，扩钻速度： V=（1/3 1/2 ）V 钻=（ 11） m/min,则 n= r/min, 取 n=392r/min 。所以，实际切削速度 V=min。3）铰 D=查表，可先用铰刀铰孔进给量： f= （） mm/r,取f=r ，切削速度 V=（） m/s,取 V=s。则 n=1000v/d=s=min, 取 n=1360r/min 所以，实际切削速度 V=min。4）精铰 D= 8H7进给量 f=r 取切削速度 V=s,

25、 则 n=1000v/d=s=3105r/min 取 n=1360r/min 。所 以，实际切削速度 V=min。1 ）机动时间L+L1+ L2D参考有关资料，得钻孔的计算公式为：t j = L+LF1n+ L2，其中L1 = 2Dcot k+（1 2）, L2 = 1 4，钻盲孔时取L2=0。对于孔 25H9mm：钻孔 23时：L1 = 2 cot k+（12）=9mm，L=54mm，取L2=3mm。将以上数据及前面 已选定的 f 和n 代入公式，得tj =扩孔时：L1 = 2cot k+（1 2）=,L=54mm取L2=3mm。将以上数据及前面的 f 和 n 代入公 式，得tj =铰孔时：

26、L1=，tj =精铰 25H9时：L1=，tj =所以，加工孔 25H9的基本时间为：tb=+= 对于孔 10H7mm：钻孔时：L1=，L=25mm，取L2=3mm。将以上数据及已选定的 f 和 n 代入公式，得tj =铰孔时：L1=，tj =精铰孔 10H7时：L1=，tj = 所以加工10H7的基本时间为：t b=+=对于孔 2* 8H7mm： 钻孔时：L1=，L=15mm，取L2=3mm。将以上数据及已选定的 f 和n代入公式，得 2tj=扩孔时：L1=，L=15mm，取L2=3mm将以上数据及已选定的 f 和n代入公式，得 2tj=铰孔 8H7时：L1=，2t j =精铰孔 8H7时：

27、L1=，2t j=所以加工孔 2* 8H7 的基本时间为：tb=+=则总的机动加工时间为：t b=+=第 3 章夹具设计零件图的分析加工该工件 ?8 的孔，精度等级为 IT7 级，中批量生产且有位置精度要求， 由此可知应保证其存在的位置精度，而该精度需由钻头和夹具共同保证。定位方案设计：1. 理限分析：保证孔前后位置要求，必须限制 Y的移动和 X的转动。 保证孔左右位置要求，必须限制 X的移动、 Z的转动及 Y的转动。因加工通孔上下位置可不用限制。所以：加工该孔需限制工件 X 移动转动、 Y的移动转动以及 Z 的转动。定位方案的确定及定位元件的选用：用大平面与工 件底面接触限制 Z 的移动、X

28、的转动以及 Y的转动作为辅助定位。用短圆柱心轴与 工件?25的内孔壁接触限制 X的移动， Y的移动作为主定位。用短 V形块限制 Z 的转动作为辅助定位。 所以：该定位方案采用的定位元件共限制了 X的移动转动、 Y的移动转动、 Z 的移动转动，属于完全定位，符合定位要求。（1） 定位误差（ dw）的计算：jb ： 定位基准重合 jb 0db： db1/2 （ D d min）1/2 （0）dw： jb 和 db 相关 dwdw1/3 T 满足要求。对刀方案： 工序尺寸 H108 对刀尺寸 H108因为要加工的孔为 ?8, 所以选择?8的刀具,钻套?8 根据以上选用推算出 1 e1 e2 x1= x2 钻模板： H（24）d70，h（1）d35 工件厚度： B15 偏斜量 x3 x2/H（B+h+70（15+35+35） 刀具误差jd 3T 所以满足要求。装置选用及设计结构简单，且具有通用性等。因此选用螺旋夹紧。由于夹紧力是面接触，选用的螺纹直径为 16 的刀具。定位误差计算确定基准定位误差?w= 2x ?+ 2?cos?（90- ?）圆柱销直