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 份班级：学生：指导老师： 教研室主任：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

2、工艺设备 6加工工序设计 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 1515切削功率 15夹紧力计算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

3、活中占有 重要地位。就我个人而言，我希望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

4、。设计要求杠杆的主要作用是用来支撑的、 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勺圆 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

5、45 两个？8H7的孔：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48mrp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HT20O确定毛胚为铸件，又已知零件纲领为 4200件/年， 该零件质量约Ikg,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、

6、气孔和夹渣等缺陷。铸件表面应 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“

7、基准重合”的原则。且其余各面 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，钻一扩一铰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

8、柱体及凸台下端面加工面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

9、倒角1*45 °后加工孔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，易于保证加工 面的相互

10、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由于生产类型为单件中批生产，故加工设备宜

11、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

12、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？10H7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

13、150去毛刺平锂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?Zffl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精=0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

14、min=,则粗铣该平面的工序尺寸 XN精=XNBImin-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，即=;精铣走刀1次，ap=o取粗铣主轴转速为150rmin ,取精铣主轴转速为300rmin。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（粗）= n?d? n/1000 =min, 精加工 V=n?d?n/1000 =*100*3001000=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=O又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率，机床传

15、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）=0由该面的设计尺寸为XNB精=o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min=则粗铣该平面的工序尺寸 XN精=XNE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=o取粗铣的主轴

16、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=Pcn,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）=o由该面的设计尺寸为XNB精

17、=15mm粗铣加工XNB精=。查平面加工方法表， 得粗铣加工差等级为IT1113,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=o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

18、，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，得精加工余量 ZN为，总余量ZN （总）为，故 粗加工余量ZN （粗）=0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0ZN精min=，所以XNB精 = （+） mm校核精铣余量 ZN精：ZN精min=XNB 精 min-XN

19、B 精 max=（） -15=，故余量足够0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=o取粗铣的主轴转速为 150rmin, 取精铣主轴转速为 300rmin 0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=P

20、c,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=30mmin,由此算出n=min,按机床实际转速n=392rmin,则实际切削速度为 V=30mmirb2）扩 D=?查手册的：进给量：f=（）f钻=（）mmr,取f=r，扩钻速度：V=（ 1/31/2 ） V钻=（）mmin,则 n=（107r/min,取 n=140rmin。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= （） mmr, 取 f=

21、r ，切削速度 V=（） ms, 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=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=680rmin,则实际切削速度为 V=min。2）扩D=查手册得：进给量：f=（）f钻

22、=（）mmr,取f=r ,扩钻速度：V= （1/31/2 ） V 钻=（）mmin,则n=r/min,取n=272rmin。所以，实际切削速度 V=mi03）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=1000vd=s=2484rmin 取 n=1360rmin。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

23、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=1039mmin, 按机床实际转速 n=960rmin, 则实际切削速度 为 V=min。2）扩D=查手册得：进给量：f=（）f钻=（）mmr,取f=r ,扩钻速度：V= （1/31/2 ） V 钻=（11） mmin,则n=r/min,取n=392rmin。所以，实际切削速度 V=mi03）铰D=查表，可先用铰刀铰孔进给量： f= （） mmr, 取 f=r ，切削速度 V=（） ms, 取 V=s。贝U n=1000vd=s=min,取 n=1

24、360rmin 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,则 n=1000vd=s=3105rmin 取 n=1360rmin。所 以，实际切削速度V=min1 ）机动时间参考有关资料，得钻孔的计算公式为：tj = L+LP,其中LI = I cotk+（12）, L2 = 14,钻盲孔时取L2 =0。对于孔25H9mm钻孔 23寸：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 = 2 cot k+（12）=,L=54mm取L2=3mm将以上数据及前面的f和n代

25、入公式，得tj =铰孔时: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：tb=+=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=,

26、 2tj =精铰孔 8H7时：Li=, 2tj =所以加工孔2* 8H7的基本时间为：0=+=则总的机动加工时间为： tb=+=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

27、动、X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 : V 定位基准重合 jb = 0 db： db= 1/2 ( D+ d+ min)=1/2 ( + + 0) dw V jb 和 db 相关° dw= dw 1/3 T 满足要求。对刀方案：V工序尺寸H = 108±对刀尺寸H= 108±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 = el = e2 = x1= x2 = 钻模板： H=（24）d=70，h=（1）d=35 工件厚度： B=15 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 = 2 & ?2?cos? （90 - ?圆柱销直径 D=24mm圆柱销直径偏差 D=24+00