等臂杠杆的工艺规程及夹具设计

1、机械制造技术课程设计说明书序言3一、零件的作用及工艺分析5（一）零件的作用5(二)零件的工艺分析5二、工艺规程的设计6(一)、确定毛坯的制造形式。6(二)、基面的选择7（三）、工件表面加工方法的选择8(四)、确定工艺路线8（五）：工艺方案的比较和分析：10（六）：选择加工设备及刀、量、夹具10（七）：加工工序设计12三、夹具的设计141、确定设计方案152、选择定位元件153、计算夹紧力并确定螺杆直径164、定位误差计算16四、设计心得17五、参考文献1921机械制造技术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钻2×8孔工序的专用夹具内容：（1）零件毛坯合图 1张 （2）

2、机械加工工艺规程卡片 1套 （3）夹具装配图 1张 （4）夹具体零件图 1张 （5）课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样一张；生产纲领为8000件/年；每日一班。2016年10月31日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，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。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

3、。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。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250.052mm 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，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承2，当辅助支承2

4、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2×8+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Ra1.6um。2×8（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R3。其中主要的加工表面是孔8(H7),要用8(H7)钢球检查。二、工艺规程的设计(一)、确定

5、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)说明40mm的上下平台宽度30mm的平台40 30GH43加工上下底面加工上表面Ø30mm的凸台上下面 30H3凸台上下面10(H7)孔 10 H3加

6、工内孔8（H7）孔 8 H3加工内孔25（H9）孔25 G4加工内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CT2×8（H7）之间的中心距离168168 410（H7）孔尺寸 102.010 325（H9）孔尺寸253.02548（H7）孔尺寸82.08 3(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

7、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2×8+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、 Ø30mm的凸台上下表面：公差等级为IT1

8、3，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0.1µm（A），采用钻孔粗铰精铰的加工方法。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1×45°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。(四)、确定工艺路线1、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序：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：钻孔25

9、（H9）使尺寸达到23mm。工序：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：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序：钻、粗、精铰2×8（H7）小孔使尺寸达到8（H7）。工序：检验入库。2、工艺路线方案二：铸造时效涂底漆工序：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：钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。工序：钻2×8(H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔

10、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：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。工序：粗铰2×8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。工序：精铰2×8(H7)小孔使尺寸达到8（H7）。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2×8小孔的圆跳动误差精度等。

11、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2×8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

12、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1

13、×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻2×8(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2×8(H7)小

14、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2×8(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，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2×8(H7)钻孔0.2157.82×8(H7)扩孔0.055 7.

15、962×8(H7)铰孔H78(H7)1、 钻2×8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。2、 粗铰2×8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。3、 精铰2×8(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Z518机床主要技术参数，取钻2×8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2×8(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=1000×26.1/3.14×8r/min=

16、1039r/min按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为v=3.14×1000/1000m/min22m/min. 从参考文献得知： Ff=9.81×42.7dof0.8KF(N) M=9.81×0.021d02f0.8KM(N.m)求出钻2×8(H7)孔的Ff和M如下：Ff=9.81×42.7×8×0.30.8×1=1279NM=9.81×0.021×82×0.30.8×1=5N.m根据所得出数据，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

17、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2×8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（1213）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2×22m/min=11m/min,由此算出转速n=1000v/d=1000×11/3.14×8r/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=18m/min。由此算出转速：n=1000v/d=10

18、00×18/3.14×8r/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=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。三、夹具的设计本次的夹具为工序：钻、粗、精铰2×8（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。（一）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，其定位方案有： 工件以250.052mm 孔及端

19、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。（二）、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。（三）、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

20、需夹紧力F夹与切削力F之间的关系为：F夹=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=3。由前面的计算可知F=1279N。所以，F夹=KF=1279×3N=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。（四）、定位误差计算 （1）加工8H7时孔距尺寸 84± 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-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。而

21、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± 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=0.134mm此方案能满足平行度 0.15mm的定位要求。四、设计心

22、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