等臂杠杆的工艺规程及夹具方案设计书

1、等臂杠杆的工艺规程及夹具设计目录序言 3一、零件的作用及工艺分析 4（一）零件的作用 4（二 ）零件的工艺分析 4二、工艺规程的设计 4（一 ）、确定毛坯的制造形式。 4（二 ）、基面的选择 6 （三）、工件表面加工方法的选择 6（四 ）、确定工艺路线 7（五）：工艺方案的比较和分析： 8（六）：选择加工设备及刀、量、夹具 9（七）：加工工序设计 10三、夹具的设计 121、确定设计方案 122、选择定位元件 133、计算夹紧力并确定螺杆直径 134、定位误差计算 13四、设计心得 14五、参考文献 15序言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行

2、了生产实习的基础上进行的一 个教案环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本 理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺 问题，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能 力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，由于能 力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加 以指教。完成夹具结构设计能力，也是熟悉和运用有关手册、图表 等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的 毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我 这里还有一个压缩包，里面有相应的 word 说明书和 CAD

3、 图纸。下载后请联系 QQ ：1459919609 。我可以将压缩包 免费送给你。欢迎朋友的光临！（注：注册账号时最 好用你的 QQ 号，以方便我将压缩包发给你）一、零件的作用及工艺分析(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)零件的工艺分析杠杆的25+0.052mm孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分 述如下：本夹具用于在立式钻床上，加工8(H7)孔。工件以25 + 0.052mm 孔及端面和水平面底、 30 的凸台分别在台阶定位销 7、 支承钉 11 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

4、变形，采用了螺旋辅助支承2，当辅助支承 2 与工件接触后，用螺母 1 锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为40mm的上下平台、钻 10(H7)孔、钻2X8+0.015的小孔、粗 精铣30凸台的上下表面。加工要求有：40mm的平台的表面粗糙度各为 Ra6.3um (上平台)、Ra3.2 (下平台)、10(H7)孔为Ra3.6um、25 (H9)和8 ( H7)孔表面粗糙度都为 Ra1.6umo 2 X 8 ( H7)孔有平行度分别为 0.1um (A)、0.15um(A)。 10(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R3o其中主要的加工表面是

5、孔8(H7),要用8(H7)钢球检 查。二 、 工艺规程的设计(一)、确定毛坯的制造形式。零件的材料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。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加工表面基本尺寸加工余量等 级加工余量数值(mm)(mm)说明40mm40mm的40G4加工上下底上下平台面宽度30mm30m

6、m30H3加工上表面的平台?30mm30mm 的30H3凸台上下面凸台上下面10(H7)10(H7)孔10H3加工内孔 8 8 ( H7H7)8H3加工内孔孔 2525 (H9H9)25G4加工内孔孔又由参考文献得出: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CTCT2 2X 8 8 ( H7H7)之间的中心距离16816841010 (H7H7)孔尺 寸102.01032525 (H9H9)孔尺253.0254寸8 8 ( H7H7)孔尺 寸82.083(二)、基面的选择(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 40mm的肩面表面

7、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40mm的外轮廓作主要定位，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 (H7)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(H7)的孔作为精基准。(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 40mm的上下平台、钻 10(H7)孔、钻2X8+0.015的小孔、粗精铣30凸台的平台。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IT8IT10,表面粗糙度为 Ra6.3,采用粗铣-精铣的加工方法，并倒 R3

8、圆角。2、40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为Ra3.2,采用采用粗铣-精铣的加工方法，并倒R3圆角。3、?30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铣-精铣的加工方法。4、钻10(H7)内孔：公差等级为IT7IT8 ,表面粗糙度为Ra3.2,平行度为0.1 m A),米用钻孔宀粗铰宀精铰的加工 方法。5、钻25 ( H9)内孔：公差等级为 IT6IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔-扩孔钻钻孔-精铰的加工方法，并倒1X45内角。6、钻8 ( H7)内孔：公差等级为IT6IT8,表面粗糙度为 Ra1.6,采用钻孔-粗铰-精铰的加工方法

9、。(四)、确定工艺路线1 、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序I:粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为 30mm的平台工序粗精铣宽度为 30mm的凸台表面工序皿：钻孔 25 (H9)使尺寸达到 23mm。工序W:扩孔钻钻孔 25(H9使尺寸达到24.8mm。工序V:铰孔25 (H9)使尺寸达到25(H9)。工序钻10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序 :粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序忸：精铰 10 (H7)内孔使尺寸达到 10 (H7) mm。 工序区：钻、粗、精铰 2X8 (H7)小孔使尺寸达到 8 (H7)。工序X:检验入库。2、工艺路线方案二：铸造时效涂底漆

10、工序I:粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为 30mm的平 台。工序粗精铣宽度为 30mm的凸台表面工序皿：钻孔 25 (H9)使尺寸达到 23mm。工序W:钻2X8(H7)的小孔使尺寸。工序V:扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到24.8mm。工序铰孔 25 (H9)使尺寸达到 25(H9)。工序:钻10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序忸：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序区：精铰 10 (H7)内孔使尺寸达到 10 (H7) mm。工序X:粗铰2X8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。工序幻：精铰2X8(H7)小孔使尺寸达到8 (H7)。 工序刈：检验入库。(

11、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 40mm 的上下肩 面作为粗基准，25 (H7)孔作为精基准，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 2X8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（H7）,那样就很难保证2X8的圆度跳动误差精度。所以决定选 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

12、后。粗精铣宽度为 40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。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 X5012 立式铣床（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=2mm 的削平型立铣刀（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30mm的凸台表面。采用 X5021立式铣床，刀 具选D=2mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。钻孔25 （H9）使尺寸达到23mm。采用Z535型钻床，刀具 选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄 2号刀）D=23mm,专用钻夹具，专

13、用检具。扩孔钻钻孔25（H9）使尺寸达到24.8mm。采用立式Z535型钻 床，刀具选 D=24.7mm 的锥柄扩孔钻（莫氏锥度 3 号刀），专用钻 夹具和专用检具。铰孔25 ( H9)使尺寸达到25(H9)。采用立式Z535型钻床， 刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1X 45的倒角钻用铰夹具 和专用检量具。钻2X8(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。采用立式Z518型钻 床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。钻10 (H7)的内孔使尺寸达到 9.8mm。采用立式Z518型钻 床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。粗铰10(H7)内孔使

14、尺寸达到 9.96mm。采用立式 Z518型钻 床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。精铰10 ( H7)内孔使尺寸达到 10 ( H7) mm。采用立式 Z518 型钻床，选择刀具 D=10mm 的精铰刀，使用专用夹具和量检 具。粗铰2X8(H7)小孔使尺寸达到 7.96mm。采用立式Z518型 钻床，选择刀具为 D=8mm 直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量 检具。精铰2X8(H7)小孔使尺寸达到 8 (H7)。采用立式Z518型 钻床，选择刀具为 D=8mm 的直柄机用铰刀，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，

15、机械工业出版社出版)(七) ：加工工序设计根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计F=9.81 X 42.7do(N)算。下面是对8 (H7)内孔的加工设计各工步余量和工序尺寸及公差(mm)加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸2X 8(H7)钻孔0.2157.82X 8(H7)扩孔0.055 7.962X 8(H7)铰孔H7 8(H7)1、钻2X8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。2、粗铰2X8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。3、精铰2X8(H7)小孔使尺寸达到 8 (H7)。这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故：(1)参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z51

16、8机床主要技术参数，取钻2X8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2 X8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为：n=1000v/ d=1000X 26.1/3.14 X 8r/min=1039r/min按机床实际转速取n=1000r/min ,则实际切削速度为v=3.14X1000/1000m/min 22m/mi n.从参考文献得知:d M=9.81 X 0.021(N.m)F求出钻2X8(H7)孔的 和M如下：=9.81 X 42.7 X 8X 仁 1279N2o 3M=9.81X 0.021 X； X“ ； X 仁 5N.m根据所

17、得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求(2) 参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要 技术参数，取扩孔 2X8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩1 1孔的切削速度为(一* ) V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2 X22m/mi n=11m/mi n,由此算出转速 nNOOOvNdhOOOX 11/3.14 X 8r/min=438r/min, 取机 床实际转速n=450r/min。(3) 参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=

18、18m/min。由此算出转速：n=1OOOv/：d=1OOOX 18/3.14 X8r/min=717r/min按照机床的实际转速n=720r/min。则实际切削速度为：V= dn/1000=3.14 X 8X 720/1000m/min=18.1m/min。三、夹具的设计本次的夹具为一工序区：钻、粗、精铰 2X8 (H7)小孔使尺 寸达到8 ( H7)而设计的。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，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=0.1。根据工件结构特点，其定位方案

19、有: 工件以25+ 0.052mm孔及端面和水平面底、30的凸台分别在台 阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻 8 (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。2、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，限制工 件六个自由度。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、计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献(

20、机械加工工艺手册)，因夹具的的夹紧力与切削F力方向相反，实际所需夹紧力与切削力F之间的关系为：F=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=3oF由前面的计算可知 F=1279N。所以， =KF=1279X3N=3837N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。4、定位误差计算(1)加工 8H7时孔距尺寸84 士 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- (

21、-0.185 ) =0.4mm 符合尺寸要求。而基准位移误差为定位孔( 25H9 )与定位销的最大间隙，故： 定位销取直径为 25H9,尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm,下偏差：0-0=0mm其基准也符合设计要 求。由此可知此定位方案能满足尺寸 84 士 0.2mm的定位要求。(2)加工 8H7 孔时轴线平行度 0.15mm 的定位误差计算,由于基准重合,故 ： 0.015+0.015=0.03mm 而基准位移误差是定位孔 25H9 与定位面间的垂直度误差。故 :0.052+0.052mm=0.104mm所以有： 0.03+0.104mm=0.134

22、mm此方案能满足平行度0.15mm的定位要求。四、设计心得 两个星期的机械设计到今天已经划上句号,经过着两个星期 的努力,不仅顺利完成了课程设计这个任务,而且从中一方面巩固 了之前的理论学习,另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道,和自己的认真学习,自己把一些没 有掌握好的知识点进一步加深理解,把在设计过程中发现的问题, 作为今后学习过程中努力的方向。课程设计,是一个系统性、知识 点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把 学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设 计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工 作；在整个零件

23、的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过 程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了 意见，是设计更加符合实际要求。五、参考文献1、李益民主编，机械加工工艺简明手册，北京：机械工业出版 社， 1994.72、李洪主编，机械加工工艺手册，北京：北京出版社， 19903、廖念钊等主编，互换性与技术测量（第四版），北京：中国 计量出版社， 1990.24、于骏一、邹青主编，机械制造技术基础，北京：机械工业出1999版社， 2004.15、刘华明主编，刀具设计手册，北京：机械工业出版社，广东海洋大学职业技术学院数控专业工艺卡片机械加工工艺过程卡片零件号零件名称工序名称铸造时效处理涂

24、底漆粗铳精铳$ 40上下端面和宽度 为30的平台面粗精铳$ 30凸台面钻25 ( H9)孔扩钻25 (H9)孔铰 $ 25(H9)孔钻 2X Q 8 ( H7)孔钻10 (H7)孔粗铰10 ( H7)孔精铰10 ( H7)孔粗铰$ 8 ( H7)孔精铰$ 8 ( H7)孔检查、入库设备夹具刀具量具名称型号名称规格名称规格(mm)名称规格工时立式铳床X5201专用夹具削平型铳刀D=2游标卡尺和卡板6.99min立式铳床X5201专用夹具削平型铳D=2游标卡尺0.19min立式钻床Z535专用夹具刀莫氏锥柄D=23游标卡尺0.28min立式钻床Z535专用夹具麻花钻锥柄扩孔D=24.7卡规0.45min立式