“等臂杠杆”零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计(中批量生产)

1、机械制造技术基础课程设计课程设计说明书设计题目：“等臂杠杆”零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计（中批量生产）设计者 穆晓军指导教师 石钢晋中学院机械设计制造及其自动化08级本三班 2011年6月一 设计目的：机械制造工艺学课程设计, 是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程， 经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节； 在老师的指导下， 要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识， 正确地解决一个零件在加工中的定位， 夹紧

2、以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。二、资料查阅与收集任务1、查阅和收集所给零件的零件图、该零件在产品或部件中的作用、材料及热处理特点、机械加工工艺性、主要加工表面的技术要求等；2、查阅和收集对应的毛坯图、了解毛坯的制造过程和要求等；3、查阅和收集该零件加工工艺规程编制的要求和主要注意点；4、查阅和收集各工序所采用工、夹、量、刃具、设

3、备；相应的切削加工用量等；5、查阅和收集相关加工方法的总余量，工序加工余量、工序尺寸及公差等；6、其他你认为应收集的相关资料。目录序言一、零件分析2、 工艺规程设计3、 夹具设计 四、设计心得五、参考文献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

4、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。一 、零件分析( 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(H7万L。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

5、件加 工时变形，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：粗精铳宽度为40mm的上下平台、钻10(H7双、钻2X8+0.015的小孔、粗精铳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成为Ra3.6uni25 (H9)和 8 (H7)孔表面粗糙度都为 Ra1.6um。2X8 (H7)孔有平行度分 别为 0.1um (A)、0.15um(A)。 10(H7)孔的平彳亍度为 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(H

6、7),要用8(H7郝球检查。二 、 工艺规程的设计 (一)、确定毛坯的制造形式。零件的材料HT200O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)说明中40mm的上下平台40F4加工上下底面宽度30mm的平台B 30G3加工上表面?

7、30mm的凸台上卜面30G3凸台上卜面10(H7)孔10G3加工内孔8 (H7)孔8G3加工内孔 25 (H9)孔25F4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CT2X0 8 (H7)之间的中心距离168一168410 (H7)孔尺寸102.010325 (H9)孔尺寸253.02548 (H7)孔尺寸82.083(二卜基面的选择(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中 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

8、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：粗精铳宽度为40mm的上下平台、钻10(H7) 孔、钻2X8+0.015的小孔、粗精铳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IT8IT11,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铳一半精铳的加工方法，并倒 R3圆角。2、 40mm圆柱的下平台：公差等级为IT7IT9,表面粗糙度为Ra3.2,采用采用粗铳一精铳的加工方法，并倒 R3圆角

9、。3、 ？30mm的凸台上下表面：公差等级为IT8IT11 ,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铳一半精铳的加工方法。4、 钻10(H7)内孔：公差等级为IT8IT9,表面粗糙度为Ra1.6,平行度为0.1A),采用钻孔一较孔的加工方法。5、 钻25 (H9)内孔：公差等级为IT6IT9,表面粗糙度为Ra3.2,采用钻孔一扩孔一较孔的加工方法。6、 钻8 (H7)内孔：公差等级为IT8IT9浅面粗糙度为Ra1.6,采用钻孔一较孔的加工方法。(四 ) 、确定工艺路线1、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序I:粗精铳宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序H:粗精铳宽度为30mm的凸台表面工序

10、田：钻孔25 (H9)使尺寸达到23mm。工序IV:扩孔钻钻孔25(H9腱尺寸达到24.8mm。工序V:钱孔25 (H9)使尺寸达到25(H9)。工序VI :钻10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序即：粗钱10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序叩：精较10 (H7)内孔使尺寸达到10 (H7) mm。工序IX:钻、粗、精较 2X0 8 (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：铸造时效涂底漆工序I :粗精铳宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序H:粗精铳宽度为30mm的凸台表面工序田：钻孔25 (H9)使尺寸达到23mm。工序IV:钻2

11、X8(H7)的小孔使尺寸。工序V:扩孔钻钻孔25(H9腱尺寸达到24.8mm。工序VI:钱孔25 (H9)使尺寸达到25(H9)。工序即：钻10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序叫：粗钱10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序IX：精较10 (H7)内孔使尺寸达到10 (H7) mm。工序X:粗较2X0 8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。工序XI：精较2X8(H7)小孔使尺寸达到8 (H7)。工序刈：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，所以就要加工中25孔时期

12、尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2X中8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔中25,而不进一步加工就钻中8 (H7),那样就很又t保证2X 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。粗精铳宽度为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立式铳床，机，刀具选

13、 D=2mm的削平型立铳刀专用夹具、专 用量具和游标卡尺。粗精铳宽度为30mm的凸台表面。采用X5021立式铳床，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。钱孔25 (H9)使尺寸达到25(H9)。采用立式Z535型钻床， 刀具选D=25mm的锥柄机用钱刀，并倒1X45的倒角钻用钱夹具和

14、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。粗钱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。精钱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。粗钱2X8(H7yJ、孔使尺寸达到7.96mm。采用立式Z518

15、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。精较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。( 七 ) ：加工工序设计对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0.215一7.82X 8(H7)扩孔0.055 7.962X 8(H7)较孔一G7 8(H7)1、 钻2X8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。2、 粗较2X8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。3、 精较2X8(H7)小孔使尺寸达到8(H

16、7)。这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故：(1)取钻2X8(H7万的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2X中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/错误！未找到引用源。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/min.从参考文献得知:错误！未找到引用源。=9.81 X42.7do错误！未找到引用源。(N)M=9.81 x 0.021错误！未找到引用源。(N.m)求出钻2X8(H7)

17、孔的错误!未找到引用源和M如下:错误!未找到引用源。=9.81X42.7 X8X错误！未找到引用源。X1=1279NM=9.81 X 0.021 X错误！未找到引用源。X错误！未找到引用源。x1=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，故满足机床刚度需求。(2)取扩孔2X8(H7)的进2量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为( 错误 ! 未找到引用源。 错误 ! 未找到引用源。 ) V 钻， 故取 v 扩=1/2v 钻=1/2 x 22m/min=11m/min,由此算出转速 n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000x 11/3.14 X8r/mi

18、n=438r/min, 取机床实际转速n=450r/min 。(3)取钱孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：钱孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min 。由此算出转速：n=1000v/ 错误！未 找到引 用源。d=1000 X 18/3.14 X 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二错误！未找到引用源。dn/1000=3.14 x 8 X 720/1000m/min=18.1m/min 。三 、 夹具的设计本次的夹具为一工序IX:钻、粗、精较 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

19、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025H9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0 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0 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因夹具的的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 错误 !未找到引用源。 与切削力 F 之间的关系为：错误！未找到引用源。=KF,式中的K为安