機械制造課程設計-杠桿(二)-帶圖

1、遼寧工程技術大學機 械 制 造 技 術 基 礎課 程 設 計題 目：杠桿（二）機械加工工藝規(guī)程及20H7孔的夾具設計班級：機械09-1班姓名： 楊再煜學 號：指導教師： 劉宏梅完成日期：2012.06.20任 務 書一、設計題目：杠桿（二）機械加工工藝規(guī)程及20H7孔的夾具設計二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1張(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）三、上交材料1所加工的零件圖 1張2毛坯圖 1張3編制機械加工工藝過程卡片 1套4編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工序卡片 1套5繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張6繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指

2、定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張7課程設計說明書，包括機械加工工藝規(guī)程的編制和機床夾具設計全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份四、進度安排本課程設計要求在3周內(nèi)完成。1第l2天查資料，繪制零件圖。2第37天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機械加工工序卡片。3第810天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。4第1113天，完成夾具裝配圖的繪制。5第1415天，零件圖的繪制。6第1618天，整理并完成設計說明書的編寫。7第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。8第2021天，答辯五

3、、指導教師評語該生設計的過程中表現(xiàn) ，設計內(nèi)容反映的基本概念及計算 ，設計方案 ，圖紙表達 ，說明書撰寫 。綜合評定成績： 指導教師日期摘要設計內(nèi)容：“杠桿（二）”機械加工工藝規(guī)程及20孔的夾具設計，并繪制出調(diào)速杠桿零件圖、毛坯圖、夾具零件圖和夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設計說明書。設計目的：通過該課程設計，使我把自己所學理論與生產(chǎn)實踐很好地相結(jié)合， 鍛煉了我分析問題、解決問題的能力，在這個過程中我獨立分析和解決了零件機械制造的工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設計能力，為今后的畢業(yè)設計及對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練，從而打下了良好的基礎。由于能力所

4、限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，還請各位老師多加指教。AbstractDesign content: leverage (2) the machining process planning and20 holes of fixture design, and draw the drawing, casting speed control lever figure, fixture and fixture drawing assembly drawing, fill in process card, of course the design specification Designed t

5、o: the adoption of the curriculum design, I have learned to their own theory and practice of producing a good combination, the exercise of my analysis, problem-solving abilities, in the process I am an independent analysis and solution of the manufacture of mechanical parts of the problem , A machin

6、e designed for this fixture typical of equipment, improve the structure design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of an adaptation training, thus laying a good foundation. As capacity constraints, lack of experience, the design of many deficien

7、cies, also requested the teachers more ideas on how to improve.目錄1.零件圖分析81.1零件的功用81.2零件的技術要求81.3審查杠桿的工藝性91.4確定杠桿的生產(chǎn)類型92.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖92.1確定毛坯制造方法92.2確定毛坯尺寸公差和加工余量92.2.1確定毛坯尺寸92.2.2確定毛坯尺寸公差等級和公差102.3繪制毛坯圖113.制定零件工藝路線113.1選擇定位基準113.1.1精基準的選擇113.1.2粗基準的選擇113.2表面加工方法的確定123.3加工階段的劃分133.4工序集中與分散133.5工

8、序順序的安排143.5.1機械加工工序的安排143.5.2熱處理工序及表面處理工序的安排153.5.3輔助工序安排153.6確定工藝路線154.工序設計(加工20H7螺孔)164.1確定加工方案164.2確定加工余量164.3計算兩次工序尺寸的基本尺寸174.4三次工步計算174.4.1粗擴孔工步174.4.2精擴孔工步174.4.3鉸孔工步185.時間定額的計算185.1三工步時間定額的計算185.1.1粗擴孔工步185.1.2精擴孔工步195.1.2鉸孔工步195.2輔助時間的計算186.夾具設計186.1問題的提出196.2.1定位方案設計196.2.2定位誤差分析與計算206.2.3夾

9、緊力方向的選擇 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.2.4夾緊力作用點的選擇206.2.5切削力及夾緊力計算206.2.6夾具操作簡要說明207.體會與展望20參考文獻221.零件圖分析1.1零件的功用本零件為用于某些機械中的杠桿，其功用是傳遞驅(qū)動力。1.2零件的技術要求加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等級表面粗糙度Ra形位公差/mm20孔外端面150.23.235孔外端面150.23.216孔外端面60.053.210孔上端面48.512.5插槽內(nèi)表面50.053.28H7孔加工8H71.620H7孔

10、加工20H71.6/ 0.1 AB8F9孔加工8F91.610孔加工1012.5M4螺孔加工M4左端缺口812.5該杠桿形狀復雜、結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的杠桿類零件。為實現(xiàn)傳遞驅(qū)動力的功能，其杠桿各孔與機器有配合要求，因此加工精度要求較高。杠桿左端兩臂內(nèi)表面在工作中需承受較大的沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理；為保證裝配時有準確的位置，8H7、20H7、8F9三個端面孔有平行度要求，中間孔與兩端的孔的平行度為0.1mm。綜上所述，該杠桿的各項技術要求制定的較合理，符合該零件在傳遞驅(qū)動力中的功用。1.3審查杠桿的工藝性分析零件圖可知，杠桿零件中的8H7、20H7、8F9孔的外端面均要

11、求銑削加工,并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了其接觸剛度；8H7和20H7孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭偏離，以保證加工精度；另外，該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。1.4確定杠桿的生產(chǎn)類型依題目可知，該杠桿生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。2.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖2.1確定毛坯制造方法零件材料是QT450-10，硬度HB=160210。零件年產(chǎn)量為中批

12、量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型中的金屬模鑄造。零件形狀復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，8H7、8F9三個小孔不鑄出，中間20H7大孔鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。2.2確定毛坯尺寸公差和加工余量2.2.1確定毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量即可加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量/mm說明8H7兩孔外端面15mmCT81.25單邊余量20H7孔外端面15mmCT81.25單邊余量8F7孔外端面6mmCT71.00單邊余量10孔上端面48.5mmCT93.0單邊余

13、量兩8H7孔之間的表面5mmCT81.25單邊余量缺口8mmCT72.00單邊余量2.2.2確定毛坯尺寸公差等級和公差（1） 確定毛坯尺寸公差等級由課程設計指導書中表2-1大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級表確定毛坯的尺寸的公差等級。由于鑄件材料為球墨鑄鐵加工方法為金屬型鑄造，確定毛坯尺寸公差等級為CT8-10.（2） 確定毛坯尺寸公差 查鑄造工藝手冊中表1-9確定本零件的毛坯尺寸公差如下。杠桿尺寸公差零件毛坯尺寸公差8H7兩孔外端面 16.25mm0.1420H7孔外端面 16.25mm0.148F7孔外端面 7.00mm0.2010孔上端面 51.5mm0.24兩8H7孔之間的表面7.50.1

14、0缺口 8mm0.122.3 繪制毛坯圖3.制定零件工藝路線3.1選擇定位基準基準面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要過程之一?；娴倪x擇正確與否，可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工任務。3.1.1精基準的選擇根據(jù)該杠桿零件的技術要求和裝配要求,對于精基準而言，主要考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目以20H7的孔為精基準，基本滿足要求。3.1.2粗基準的選擇重點考慮到既要保證在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性

15、，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選杠桿零件20H7孔及8H7孔外端面為粗基準。3.2表面加工方法的確定1、杠桿零件中零件20H7、8H7孔的外端面，它是毛坯鑄造出來之后第一個加工的端面，此面將作為粗基準，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術要求。2、10孔上端面，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑的加工方式。3、8F9孔的外端面，表面粗糙度為3.2，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑半精銑的加工方式。4、兩8H7孔之間的表面，該表面需要檢查，要求檢查范圍與8H7同心在20內(nèi)，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑半精銑的加工方式。

16、5、20H7孔加工，它將作為精基準以完成以后的加工，為達到題目要求我們采取粗擴精擴鉸的工序過程，最終完成20H7孔加工。6、8H7、8F9孔加工，加工時對于20H7孔有平行度要求，表面粗糙度為1.6，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆精鉸的加工方式。7、10孔加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆孔就能達到要求。8、缺口的加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗車就能達到要求。9、M4螺孔加工，考慮到工藝要求，我們采取鉆、攻絲兩步工序。在加工的適當工藝過程中我們對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。各表面加工方案如下表加工表面尺寸精度等級表面粗超度Ra/m加工方案備注

17、20H7、8H7孔外端面IT113.2粗銑半精銑表1-810孔上端面IT1012.5粗銑表1-88F9孔的外端面IT113.2粗銑半精銑表1-8兩8H7孔之間的表面IT113.2粗銑半精銑表1-820H7孔加工IT71.6粗擴精擴鉸表1-78H7孔加工IT81.6鉆精鉸表1-78F9孔加工IT71.6鉆精鉸表1-710孔加工IT1112.5鉆表1-7缺口的加工IT1112.5粗銑表1-7M4螺孔加工3.2鉆攻表1-103.3加工階段的劃分該杠桿加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個階段。在粗加工階段，首先將精基準（20H7孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加

18、工表面的精度要求；然后粗銑三個圓孔的外端面、粗銑10孔上端面以及兩8H7孔之間的表面、鉆8H7及8F9孔、缺口的粗銑、鉆10孔及M4螺孔；在精加工階段，進行三個圓孔的外端面的半精銑、8H7及8F7孔的精鉸、M4螺孔的攻絲加工。3.4工序集中與分散在生產(chǎn)綱領一確定成批生產(chǎn)的情況下，考慮到經(jīng)濟效益，工藝簡單，盡量降低成本等因素我們采用工序集中。該杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬用型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。3.5工序順序的安排3.5.1機械加工工

19、序的安排方案一： 1、粗擴精擴鉸20H7孔 2、粗銑半精銑20H7、8H7孔外端面 3、粗銑兩8H7孔之間的表面 4、粗銑半精銑8F9孔的外端面 5、檢驗 6、粗銑10孔上端面 7、粗銑缺口 8、鉆精鉸8H7孔及8F9孔 9、鉆10孔 10、鉆攻M4螺孔方案二： 1、粗擴精擴鉸20H7孔 2、鉆精鉸8H7孔及8F9孔 3、粗銑半精銑20H7、8H7孔外端面 4、粗銑兩8H7孔之間的表面 5、檢驗 6、鉆10孔 7、粗銑10孔上端面 8、粗銑半精銑8F9孔的外端面 9、粗銑缺口 10、鉆攻M4螺孔3.5.2熱處理工序及表面處理工序的安排1、鑄造成型后，為改善工件材料切削性能和消除毛坯內(nèi)應力而安排

20、的熱處理工序：時效處理。2、在粗加工之后，為消除切削加工過程中工件的內(nèi)應力而安排的熱處理工序：人工時效處理3.5.3輔助工序安排在粗加工和熱處理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述：該杠桿工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工熱處理主要表面精加工。3.6確定工藝路線 對于上述工序安排的兩個方案進行比較：方案一工序相對集中，便于管理。方案二則采用工序分散原則，各工序工作相對獨立?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序集中可簡化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案一較好。 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列

21、出了杠桿的工藝路線。 杠桿工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1粗銑20H7、8H7孔外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺2半精銑20H7、8H7孔外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺3粗擴、精擴、鉸20H7孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)4粗銑兩8H7孔之間的表面立式銑床X51端銑刀游標卡尺5粗銑8F9孔的外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺6半精銑8F9孔的外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺7去毛刺鉗工臺平銼8檢驗塞規(guī)、百分尺、卡尺等9粗銑10孔上端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺10粗銑缺口立式銑床X51端銑刀游標卡尺11鉆精鉸8H7孔及8F9孔四面組合鉆床麻花鉆

22、、擴孔鉆卡尺、塞規(guī)12鉆10孔立式鉆床ZX525麻花鉆塞規(guī)13鉆、攻M4螺孔四面組合鉆床麻花鉆、絲錐塞規(guī)14清洗清洗機15終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等4. 工序設計(加工20H7孔)4.1確定加工方案根據(jù)課程設計指導書中表2-40，孔最大公稱直徑為20mm公差等級為IT7級，公差為0.021mm.而零件在毛坯時20孔已經(jīng)鑄出，因此確定加工方案為：粗擴精擴鉸。4.2確定加工余量由表2-1和2-5查得對于中批生產(chǎn)，采用金屬型鑄造成型，取其尺寸公差等級為8級，加工余量等級為F級.1. 由表2-28（孔的加工余量），查得：粗擴的加工余量為0.2mm。2. 由表2-28（孔的加工余量），查得：精擴的加工余量

23、為0.2mm。3. 由表2-28（孔的加工余量），查得：鉸用的加工余量為0.06mm。4.3計算三次工序尺寸的基本尺寸 鉸孔后孔的最大公稱直徑尺寸為20mm，查表2-28知粗擴孔的直徑為19.8mm，而精擴孔工序的加工尺寸為： 20-0.06=19.94mm。則精擴孔加工余量為：19.94-19.8=0.144.4三次工步計算4.4.1粗擴孔工步 1、背吃刀量的確定 取ap=0.2mm 2、進給量的確定 查表5-23，因零件材料是QT450-10，硬度HB=160210，選取該工步的每鉆進給量f=0.6mm/r 3、切削速度的計算 查網(wǎng)上數(shù)據(jù)，選取 v=50m/min 由公式（5-1）得： n

24、=1000v/3.14d=100050/(3.1419.8)=803r/min參照表4-9 四面組合鉆床，主軸鉆速可取n=960r/min，將此帶入公式（5-1）實際鉆削速度v=nd/1000=59.72m/min4.4.2精擴孔工步1、背吃刀量的確定 取ap=0.14mm 2、進給量的確定 選取該工步的每鉆進給量f=0.6mm/r 3、切削速度的計算 查網(wǎng)上數(shù)據(jù)，選取 v=50m/min 由公式（5-1）得： n=1000v/3.14d=100050/(3.1419.94)=798r/min參照表4-9 四面組合鉆床，主軸鉆速可取n=960r/min，將此帶入公式（5-1）實際鉆削速度v=n

25、d/1000=59.72m/min4.4.3鉸孔工步 1、背吃刀量的確定 取ap=0.06mm 2、進給量的確定 查表5-31選取該工步的每鉆進給量f=1.0mm/r 3、切削速度的計算 查表5-31得 v=4m/min 由公式（5-1）得： n=1000v/3.14d=10004/(3.1420)=637r/min參照表4-9 四面組合鉆床，主軸鉆速可取n=680r/min，將此帶入公式（5-1）實際鉆削速度v=nd/1000=42.73m/min5.時間定額的計算5.1兩工步時間定額的計算5.1.1粗擴孔工步根據(jù)表5-41，粗擴孔的基本時間可由下面公式計算Tj=L/fn=(l1+l2+l)

26、/fn式中：l1=（D/2）cotkr+(12)=（0.2/2）cot60+2=2.1mml2 =4 mm,l=30 mm代入可得Tj=3.76s5.1.2精擴孔工步根據(jù)表5-41，精擴孔的基本時間可由下面公式計算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：l1=（D/2）cotkr+(12)=（0.14/2）cot60+2=2.1mml2 =4 mm,l=30 mm代入可得Tj=3.76s5.1.3鉸孔工步根據(jù)表5-41，鉸孔的基本時間可由下面公式計算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn根據(jù)表5-42式中：l1=0.19mml2 =13 mm,l=30 mm代入可得Tj=3.82s5.

27、2 輔助時間的計算由公式Tf=0.15Tj 計算粗擴孔工步的輔助時間Tf=0.56s計算精擴孔工步的輔助時間Tf=0.56s計算鉸孔工步的輔助時間Tf=0.57s6夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。設計粗擴精擴鉸20孔，本夾具將用于四面組合鉆床，刀具為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀。6.1 問題的提出本夾具是用來加工20孔的夾具,加工孔需要三道工序才能完成，并且孔的中心線與工件水平線有一定的角度要求,因此本工序加工時要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,保證精度。6.2.1 定位方案設計 分析該零件圖的工藝性，并考慮到機床的結(jié)構(gòu)限制，所以采用兩面一V型塊一支撐釘

28、的定位方法。選擇20H7孔兩側(cè)外端面為定位面，而20H7孔外圓側(cè)面由固定V型塊定位，在8H7處采用支撐桿限制工件的旋轉(zhuǎn)運動。分析加工20H7時的工序定位要求可知，該工序定位需要限制六個自由度，夾具體的鉆模版與壓板都限定3個自由度，固定V型塊限定2個自由度，支撐釘限制1個自由度，屬于過定位，其定位符合要求，能保證加工精度要求，并且保證了鑄造件的壁厚均勻形狀簡單，使得鑄造方便。分析夾緊力的動力源，采用手動擰緊螺釘，作為夾緊的動力源，雖然存在一定的不穩(wěn)定性，但對于總體加工并無影響，能保證工作效率，滿足生產(chǎn)綱領。 綜上所述，該方案可靠，操作方便、工作效率高。6.2.2定位誤差分析與計算由夾具裝配圖可看

29、出，在固定V型塊處工序基準與定位基準重合，b=0,只有基準位移誤差，則：d=j= d/2sin(/2)=0.021/2sin(90/2)=0.015mm6.2.3夾緊力方向的選擇。考慮到夾緊力的方向與工件定位基準所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關。所以選擇夾緊力方向為垂直于主要定位基準面，以保證工件夾緊的穩(wěn)定性。并與工件剛度最大的方向一致，以減少變形。即夾緊力方向垂直于20H7孔兩側(cè)外端面。6.2.4夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇對夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時注意：應落在支撐元件上或幾個支撐元件所形成的支承面內(nèi)，應落在工件剛度好的部位上，應盡量靠近加工面。20H7孔兩側(cè)外端面為一平面，方便定位受力，且定位穩(wěn)定，所以夾緊力作用在該處6.2.5切削力及夾緊力計算在加工過程中, 粗擴、精擴、鉸孔時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于第一定位基準面,只要V型塊與杠桿20H7孔兩側(cè)平面處夾緊即可，無須再對切削力進行計算。6.2.6夾具操作簡要說明如