機械制造技術課程設計-杠桿二加工工藝及鉆20孔夾具設計

PAGEI摘要本此的設計主要是對杠桿零件的加工工藝設計和鉆工序的夾具設計，它是在我們完成大學全部基礎課和專業(yè)課以及工廠實習的一次深入的學習和驗證過程。本次的設計是對指定零件“杠桿”進行機械加工工藝規(guī)程和夾具的設計，從而實現(xiàn)毛坯到零件滿足圖紙要求的過程。本次設計主要涉及了“杠桿”零件的工藝規(guī)程及工序卡片，杠桿的鉆削工序的夾具設計以及編寫設計說明書設計正確合理的加工方法和加工過程中所用的夾具。專用的夾具，才可以更好的保證零件在該鉆工序上達到尺寸精度的要求，同時可以提高零件的加工質量和縮短加工時間，提高工作效率，降低加工成本。關鍵詞：杠桿；加工工藝設計；鉆夾具全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411AbstractThedesignhereismainlythedesignoftheprocessingtechnologyoftheleverpartsandthedesignofthefixtureformilling.Itisanin-depthlearningandverificationprocesswhenwecompleteallthebasicandprofessionalcoursesoftheuniversityandthefactoryinternship.Thisgraduationdesignisthedesignofthemachiningprocessspecificationandfixtureforthedesignatedpart"lever",soastorealizetheprocessfromtheblanktothepartmeetingtherequirementsofthedrawing.Thisdesignmainlyinvolvestheprocessrulesandprocesscardsof"lever"parts,thefixturedesignofthedrillingprocessofthelever,andthepreparationofdesignspecificationstodesigncorrectandreasonableprocessingmethodsandfixturesusedintheprocessingprocess.Thespecialfixturecanbetterensurethatthepartmeetstherequirementsofdimensionalaccuracyinthemillingprocess,andatthesametime,itcanimprovetheprocessingqualityandshortentheprocessingtimeofthepart,improveworkefficiency,andreduceprocessingcosts.Keywords:lever;processingtechnologydesign;drillingfixture目錄TOC\o"1-1"\h\u8956摘要 I7688Abstract I19426目錄 124581第1章前言 -1-6772第2章零件的分析 -3-22227第3章毛坯的確定 -5-11807第4章工藝規(guī)程的設計 -7-21680第5章機床，刀具，夾具，儀器的選擇及工序計算 -10-9867第6章鉆φ20H7孔夾具設計 -14-23449結論 -19-25852致謝 -20-23022參考文獻 -21-21-第1章前言1.1課題設計的目的車削、銑削、鉆削，是通常機械制造工藝的方法，它連接著產(chǎn)品設計和產(chǎn)品產(chǎn)出，是他們的橋梁，在產(chǎn)品的制造過程中，我們會根據(jù)產(chǎn)品的類型，特點，形狀等等，來確定到底采用哪種加工方法，加工方法不同，會影響產(chǎn)品的質量以及產(chǎn)品加工的效率。通過此次對杠桿的機械加工工藝及夾具設計，培養(yǎng)了我們綜合分析和解決一般工程技術問題的能力，同時也培養(yǎng)了我們編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，鞏固且深化了我們所學的理論知識。綜合性的讓我們把各科知識統(tǒng)一起來，融會貫通，進行機械加工工藝設計訓練，設計出科學的機械加工工藝方案和合理的專用夾具，做到有計劃有目的地生產(chǎn)，以保證加工質量和提高生產(chǎn)效率。本次的設計的意義在于是對我在大學階段學到的知識全面的一個綜合練習。它將大學所學到的知識應用到實際的生產(chǎn)當中去，它很全面的涉及到我所學到的相關專業(yè)課方面的知識。例如，機械設計的知識、機械制造工藝學的知識、工藝裝備的設計等。通過本次的設計，使自己能夠了解到，自己在一些方面的不足，知識掌握的不夠牢靠，理論與實際有時不能很好的結合。這次的設計杠桿夾具設計進行了零件的加工方法的分析，編寫了工藝流程。繪制工藝過程卡和工序卡片，通過不斷的摸索和研究，我還是能從中學到很多的知識，這為自己以后走向工作崗位打好了良好的基礎。1.2課題研究主要方法本次設計主要要求完成杠桿的工藝規(guī)程設計和機床夾具的設計，通過分析零件的結構和形狀，分析零件圖紙要求，以及加工的要求，精度要求等等，來設計零件毛坯，繪制毛坯圖，毛坯圖中包含了零件的加工余量，由零件圖中的加工要求，設計出合理的加工方式，確定選用的機床類型，加工時用的刀具，和切削的用量，編制相關的工藝文件，最后對鉆工序加工工序的夾具進行設計。1.3課題的主要內容(1)完成杠桿的零件圖及毛坯圖(2)完成杠桿的工藝規(guī)程及工序卡片(3)完成杠桿的兩道鉆工序的夾具設計（4）完成設計說明書的撰寫

第2章零件的分析2.1零件的作用杠桿的主要作用是主要作用是傳遞扭距,幫助改變運動方向。我們對其零件圖進行繪制，如下圖所示：圖2.1零件圖2.2零件的工藝分析2.2.1零件的材料分析杠桿零件的材料是QT45-5，其中QT是指球墨鑄鐵，45是指抗拉強度45Mpa，5是指延伸率。2.2.2零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度以及設計基準由零件圖可知，杠桿需要保證的一些尺寸和需要機械加工的面：1、平面這一部分加工表面包括：φ35右端面，粗糙度要求RA3.2，φ16右端面，粗糙度要求RA3.2，φ20外圓下端面，粗糙度要求RA12.5；2、加工的內孔表面Φ35外圓上Φ20H7，粗糙度要求RA1.6，φ16外圓上φ8F9，粗糙度要求RA1.6，φ20外圓上φ8H7，粗糙度要求RA1.6，φ20外圓上M4螺紋孔。3、加工的槽兩Φ20外圓中間寬10mm槽（+0.1,0），粗糙度要求RA3.2另外φ20中心線與φ8F9、φ8H7兩中心線分別有平行度0.1要求。Φ16外圓需要粗糙度Ra12.5，但同時規(guī)定不需要放加工余量，因此不用加工。2.2.3零件熱處理分析杠桿材料為鑄鐵，一般為鑄造成型，需要先通過時效處理，去除鑄造應力，才可用于機加工。鑄造過程中鑄鐵件由表及里冷卻速度不一樣，形成鑄造內應力，若不消除，在切削加工及使用過程中它會使零件變形甚至開裂。為釋放應力常采用人工時效及自然時效兩種辦法。將鑄件加熱到大約500~560℃保溫一定時間，接著隨爐冷取出鑄件空冷，這種時效為人工時效；自然時效是將鑄鐵件存放在室外6~18個月，讓應力自然釋放，這種時效可將應力部分釋放，但因用的時間長，效率低，已不太采用。第3章毛坯的確定3.1毛坯種類選擇確保零件結構表面加工不僅在設計上需要保證，還要具有良好的加工工藝。就是說既要能夠加工，便于加工，還要能夠保證加工的質量，減少加工工作量，降低勞動強度。將工藝和設計聯(lián)系在一起，相輔相成。設計和加工工藝的時候還要在選擇加工方法和加工設備上滿足加工精度的要求，同時需要考慮經(jīng)濟和效率因素，確保高效實用的原則。余量的確定，從而可以正確選擇毛坯尺寸，對后續(xù)加工有著非常重要的影響。這對坯料的后續(xù)加工質量和制造方法也有重要影響，包括坯料的制造精度。此時，零件的材料為鑄鐵，因此確定了毛坯材料。而零件的尺寸和形狀也是非常重要的。根據(jù)特點分析，它是一種鑄造成型的生產(chǎn)方法。通過查閱相關設計文獻手冊，發(fā)現(xiàn)零件的設計是合理的。這次材料是鑄鐵的。按照CT8-12檢查本冊表2-1鑄件可以確認毛坯尺寸公差等級。3.2確定毛坯的形狀和尺寸毛坯的外形形狀尺寸與零件外形形狀之間的尺寸差被稱為毛坯邊距。我們參考手冊和參考資料，進行工藝分析，分別確定加工余量基準的尺寸和零件的總體設計草圖。毛坯外形形狀以及其結構的外形設計主要是建立在零件的形狀和結構之上。零件與毛坯的主要區(qū)別是:零件是已經(jīng)加工好的成品，毛坯的尺寸是零件表面增加加工余量。在生產(chǎn)毛坯時，會有公差要求，通常稱為毛坯制造偏差公差。加工過程中毛坯的偏差和保留將直接影響零件的毛坯成形過程，零件的材料成本和加工成本有相關要求和技術要求。毛坯加工余量和預留加工量的設計一般應根據(jù)實際生產(chǎn)情況，結合相關操作手冊進行設計計算。由于生產(chǎn)需要，要求是大批量生產(chǎn)，而且零件尺寸不是很大，所以可以使用模具成形。根據(jù)參考文獻《金屬機械加工工藝人員手冊》的表5-5，通過查表來確定待加工表面的加工，查表得出余量為2±0.5mm，2級精度澆注底面和側面。具體毛坯零件圖如下圖：圖3.1毛坯圖第4章工藝規(guī)程的設計4.1選擇定位基準基準是一個參考，作為產(chǎn)品的設計或者零件加工中以及檢驗零件尺寸是的一個依據(jù)，它起著關鍵性的作用。因此基準選擇不合理或者亂選擇都會造成零件的質量以及其尺寸準確度誤差或者錯誤。而定位基準作為零件加工過程中位置確定的一個基準參考，它可以分為粗基準和及精基準，在具體的加工某個工序中，需要先通過粗基準來加工一個或多個面或者其他部位，然后再通過已經(jīng)加工好的表面或者其他部位作為精基準來進行加工一些精度要求更高的面或者其他需要加工部位。基準的選擇需要通過以下幾個要求來設定：第一、基準在零件中的位置關系，主要是指加工的面和不加工的面之間；第二、需要保證需要加工面的加工余量小而均勻；第三、需要保證加工面與定位基準面之間位置的精度；第四、一定要方便零件在夾具上容易安裝且安裝后固定可靠?；鶞实倪x擇也是工藝規(guī)程制定中的重要工作之一。合理的基準面選擇，在零件的加工質量上可以得到很大的提升，也會零件的生產(chǎn)率得到提高。若基準面的選擇有問題，那么加工過程中可能會導致問題百出，更加嚴重的，還有可能造成零件大批次報廢，整個生產(chǎn)過程失敗，重新制定生產(chǎn)工藝。4.1.1粗基準的選擇粗基準應是用于加工過程中需要定位的第一個表面，是為了后續(xù)其他表面加工已經(jīng)精加工提供第一基準。因此粗基準應具有以下特點：粗基準應選擇較大的表面；粗基準應選擇平坦、能夠方便夾緊的夾緊面。由于粗基準只能使用一次，因此粗基準的選擇必須考慮零件的加工工藝。對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的φ35右端面作為加工的粗基準。4.1.2精基準的選擇主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的φ35左端面作為精基準，加工其他精度更高的部位。4.2制定工藝路線經(jīng)過分析零件圖紙，需要制定合理正確的工藝路線，來滿足零件的尺寸要求，粗糙度要求等。我擬定了如下的工藝方案：表4-1工藝路線工序號工序名稱工序內容5備料鍛造毛坯10熱處理時效處理15銑粗銑φ35、20外圓左端端面20銑粗、精銑φ35、20外圓右端端面25銑粗、精銑φ16外圓右端端面30鉆鉆、擴、鉸φ20H7孔35鉆鉆、擴、鉸φ16外圓上φ8F9孔40鉆鉆、擴、鉸φ20外圓上φ8H7孔45鉆鉆φ10孔50銑粗、精銑10mm槽55銑粗銑φ20外圓平面60鉆鉆M4孔螺紋底孔、攻絲65鉗去毛刺70質檢終檢4.3機械加工余量、工序尺寸的確定表4-2加工余量、工序尺寸加工表面工序單邊余量工序尺寸粗半精精粗半精/精Φ35、20左端面232Φ35、20右端面1.60.430.430Φ20H790.60.4Φ18Φ19.2Φ20Φ8F930.60.4Φ6Φ7.2Φ8Φ8H730.60.4Φ6Φ7.2Φ8Φ105Φ1010mm槽4.50.591M4螺紋底孔1.653.3第5章機床，刀具，夾具，儀器的選擇及工序計算5.1機床選擇選擇機床應遵循如下原則：（1）加工設備的加工范圍應和零件的總體尺寸相符合；（2）加工設備的精度應與零件要求的精度相符合；（3）加工設備的生產(chǎn)率應與零件的生產(chǎn)的類型相符合。機床是用來加工產(chǎn)品、零件的設備。在學校的金工實習中我們就見過很多機床，有普通的臥式車床CA6140、CA6132，還有在工廠實習時見到的大型加工設備，龍門銑，龍門鏜，以及先進的數(shù)控機床或者大型的加工中心。在本次的設計，工序15、工序20、工序25、工序50為銑削加工，選用銑床X51或臥室銑床X61進行加工。其余工序為鉆、擴和攻絲，因加工單道工序，選用立式鉆床Z525鉆床進行加工。5.2刀具選擇本次設計時，所使用的刀具如下：表5-1刀具工序名稱內容工藝裝備1銑粗銑φ35、20外圓左端端面端銑刀2銑粗、精銑φ35、20外圓右端端面端銑刀3銑粗、精銑φ16外圓右端端面端銑刀4鉆鉆、擴、鉸φ20H7孔麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀5鉆鉆、擴、鉸φ16外圓上φ8F9孔麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀6鉆鉆、擴、鉸φ20外圓上φ8H7孔麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀7鉆鉆φ10孔、倒角麻花鉆8銑粗、精銑10mm槽立銑刀9銑粗銑φ20外圓平面端銑刀10鉆鉆M4孔螺紋底孔、攻絲麻花鉆、絲錐5.2夾具設計夾具是在零件的加工過程中，用以保證工件的準確位置，然后將零件夾緊的一種工藝的裝備。它可以保證零件的加工精度；提高加工效率；減輕勞動強度。夾具分為很多種類，在本次的設計中且零件外形與所加工面不易加工，為了提高生產(chǎn)率，為此在生產(chǎn)加工過程中需專門設計專用的夾具。本次設計了兩套鉆孔夾具，分別是φ20鉆孔專用夾具、φ8鉆孔專用夾具。5.3儀器選擇及測量方法本次加工需要用到的儀器主要是量具和粗糙度檢查，主要用于檢測加工處尺寸。分別需要游標卡尺、內徑千分尺、塞規(guī)，標準樣塊。其中游標卡尺主要檢查平面加工及槽加工尺寸，內徑千分尺主要用于檢查內孔尺寸，塞規(guī)主要用于檢查螺紋孔尺寸，標準樣塊用于檢查粗糙度。5.4確定各工序的切削用量和時間定額鉆擴鉸φ20H7孔工序1：鉆φ181刀具：Φ18高速鋼麻花鉆進給量：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=0.25mm/r鉆削速度：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=10m/min機床主軸速度：查[3]表4-9，取=180r/min實際鉆削速度：每分進給量：鉆孔深度：=30mm刀具切入長度：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：刀具切出長度：查機械加工工藝師手冊》[1]表28-42取=2mm機動時間：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：工序2：擴φ19.2孔2刀具：擴孔鉆進給量：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=0.3mm/r鉆削速度：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=20m/min機床主軸速度：查[3]表4-9，取=320r/min實際鉆削速度：每分進給量：鉆孔深度：=30mm刀具切入長度：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：刀具切出長度：查機械加工工藝師手冊》[1]表28-42取=2mm機動時間：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：工序3：鉸φ20H7孔3刀具：鉸刀進給量：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=0.4mm/r鉆削速度：查《機械加工工藝師手冊》[1]表28-13，取=30m/min機床主軸速度：查[3]表4-9，取=480r/min實際鉆削速度：每分進給量：鉆孔深度：=30mm刀具切入長度：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：刀具切出長度：查機械加工工藝師手冊》[1]表28-42取=2mm機動時間：由《機械加工工藝師手冊》[1]表28-42得：第6章鉆φ20H7孔夾具設計6.1夾具類型及使用機床選擇根據(jù)課題杠桿加工工藝及夾具設計，選擇了在杠桿中比較重要的工序之一的鉆φ20H7孔進行夾具設計。鉆夾具有夾具體、鉆模板、鉆套等零件組成，是在機械加工中使用最廣泛的夾具之一。對于加工機床，由于一次加工一個孔，故選擇用Z525立式鉆床進行加工。Z525立式鉆床是機械加工中使用特別普遍的一種鉆削設備，廣.泛用于各種機械加工中。Z525立式鉆床如圖6.1所示。圖6.1Z525立式鉆床6.2定位基準及定位元件選擇6.2.1工件定位面選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ35外圓端面和φ35外圓側面、R9圓弧側面和φ16外圓作為定位精基準。6.2.2定位元件選擇及自由度分析機床的定位元件有很多如定位板、定位銷、支承釘、定位軸、V型塊等，撥叉插花鍵夾具中，本工序采用平面，和支撐釘定位，工件與平面，以及支撐釘接觸6.3對刀及導引裝置設計鉆夾具需要進行先鉆后鉸加工，所以需要在鉆削后更換鉆套，鉆套使用快換鉆套，配合鉆套螺釘使用。鉆套在鉆模板和夾具體上，其作用是用來確定工件上被加工孔的位置，引導刀具進行加工，并提高刀具在加工過程中的剛性和防止加工中的振動。鉆套的高度H增大時，則導向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇。一般取H=1～2.5d。排屑空間h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。增大h值，排屑方便，但刀具的剛度和孔的加工精度都會降低。鉆削易排屑的鑄鐵時，常取h=(0.3～0.7)d；鉆削較難排屑的鋼件時，常取h=(0.7～1.5)d；工件精度要求高時，可取h=0，使切屑全部從鉆套中排出。6.4切削力和夾緊力計算6.4.1計算切削力刀具：采用高速鋼直柄麻花鉆，QUOTEd0=20mmd=18mm材料：HT200，，鑄件。鉆削軸向力為引自參考文獻《機床夾具手冊（第三版）》表1-2-8.進給量f=0.25修正系數(shù)引自參考文獻《機夾具設計手冊（第三版）》表1-2-8.故F則實際夾緊力為查《機床夾具計手冊（第三版）》表1-2-1.安全系數(shù)K可按下式計算－基本安全系數(shù)1.5；－加工性質系數(shù)1.1;－刀具鈍化系數(shù)1.0；－斷續(xù)切削系數(shù)１.0;上述數(shù)據(jù)查《機械夾具具設計手冊（第三版）》表1-2-1.故F6.4.2計算夾緊力根據(jù)《機械加工工藝手冊》孟少農(nóng)表6.3-8中公式W=(WLW：作用在工件上的夾緊力WL：螺旋夾緊力M：螺旋上的原始作用力M=QLd2：螺紋中徑,取14mmQ：手柄上的的作用力，取200NL：手柄長度，取300mml1:支撐到螺栓中心線距離,取70mml2:螺栓中心線到夾緊中心距離,取70mmq:彈簧彈力（此處忽略不計）：機構效率，取0.9α：螺旋升角：查數(shù)據(jù)取6°：楔塊與杠桿摩擦角：此處取0β：螺紋摩擦角：取0帶入數(shù)據(jù)得：WW=8108×6.5定位誤差分析夾具的主要定位元件為平面和支撐釘。定位誤差是關聯(lián)實際被測要素對其具有確定位置的理想要素的變動量。定位誤差值用定位最小包容區(qū)域的寬度或直徑表示。定位最小包容區(qū)域是與公差帶形狀相同、按理想被測要素的位置、包容實際被測要素且具有最小寬度或直徑的區(qū)域。所謂定位誤差，是由于工件在夾具上（或者機床上）定位不準而引起的加工誤差。因為對一批工件來說，

刀具經(jīng)調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。本工序定位誤差的產(chǎn)生來源主要是支撐釘外圓尺寸產(chǎn)生的。定位誤差的來源主要是支撐釘?shù)某叽缙頰。根據(jù)支撐釘?shù)牧慵D可知，支撐釘?shù)某叽缡?6±0.05，故工件在此方向上的定位誤差為0.05mm。同理在水平側用的支撐板尺寸偏差也是0.05mm，所以水平側定位誤差為0.05mm。6.6夾具設計的技術要求1.零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。2.裝配前應對零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關精度進行復查。3.裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。圖6.2裝配圖結論本次的設計是對我在大學階段學到的知識全面的一個綜合練習。它將大學所學到的知識應用到實際的生產(chǎn)當中去，它很全面的涉及到我所學到的相關專業(yè)課方面的知識。例如，機械設計的知識、機械制造工藝學的知識、工藝裝備的設計等。通過本次的設計，使自己能夠了解到，自己在一些方面的不足，知識掌握的不夠牢靠，理論與實際有時不能很好的結合。這次的設計對杠桿進行了零件的