等臂杠桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)中批量生產(chǎn)

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：“等臂杠桿”零件的機(jī)械加工工及夾具設(shè)計(jì)（中批量生產(chǎn)）設(shè)計(jì)者 穆曉軍指導(dǎo)教師 石鋼晉中學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化08級本三班2011年6月一設(shè)計(jì)目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì) 原理課程，藝規(guī)程設(shè)計(jì)經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)； 在老 師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會綜合運(yùn)用以前所學(xué)過的全部課 程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè) 計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的 知識，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位， 夾緊以

2、及合理制訂工藝 規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會工藝裝備設(shè)計(jì)的一般 方法。通過學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能 力。3、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，并學(xué)會使用手冊、 查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。二、資料查閱與收集任務(wù)1、查閱和收集所給零件的零件圖、該零件在產(chǎn)品或部件中的作 用、材料及熱處理特點(diǎn)、機(jī)械加工工藝性、主要加工表面的技術(shù)要求 等；2、查閱和收集對應(yīng)的毛坯圖、了解毛坯的制造過程和要求等；3、查閱和收集該零件加工工藝規(guī)程編制的要求和主要注意點(diǎn)；4、查閱和收集各工序所采用工、夾、量

3、、刃具、設(shè)備；相應(yīng)的切削加工用量等；5、查閱和收集相關(guān)加工方法的總余量，工序加工余量、工序尺寸及公差等；6、其他你認(rèn)為應(yīng)收集的相關(guān)資料。序言一、零件分析 . .二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .三、 夾具設(shè)計(jì) .四、設(shè)計(jì)心得 .五、參考文獻(xiàn) .目錄序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)（含機(jī)床 夾具設(shè)計(jì)）和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè) 教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理 論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決工藝問題， 初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜零件 （杠桿）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用 夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案，由于能力有

4、限，經(jīng) 驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加以指教。 完成 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力， 也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、 圖表等技術(shù)資料及編 寫技術(shù)文件等基本技能的一次實(shí)踐機(jī)會，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從 事的工作打下良好的基礎(chǔ)。一、零件分析(一)零件的作用題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求 零件的配合是符合要求。(二)零件的工藝分析杠桿的25+0.052mm孔的軸線合兩個(gè)端面有著垂直度的要求。 現(xiàn) 分述如下：本夾具用于在立式鉆床上，加工8(H7)孔。工件以25+0.052mm孔及端面和水平面底、30的凸臺分別在臺階定位銷7、支承釘11上實(shí)現(xiàn)完全定位。鉆8(H7)mm孔時(shí)工

5、件為懸臂，為防止工件加 工時(shí)變形，采用了螺旋輔助支承2，當(dāng)輔助支承2與工件接觸后，用 螺母1鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為40mm的上下 平臺、鉆10(H7)孔、鉆2X8+0.015的小孔、粗精銑30凸臺的 上下表面。 加工要求有： 40mm的平臺的表面粗糙度各為Ra6.3um(上平臺)、Ra3.2(下平臺)、10(H7孔為Ra3.6um25(H9)和 8(H7)孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2X8(H7)孔有平行度分 別為0.1um(A)、0.15um(A)。10(H7)孔的平行度為0.1um(A)。杠 桿有過渡圓角為R5,則其他的過渡圓角則為R3。其中主要的加工表 面是孔8(H

6、7)要用8(H7)鋼球檢查。二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)(一)、確定毛坯的制造形式。零件的材料HT20Q考慮到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效 果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為5000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且 零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn) 定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性， 故采取 兩件鑄造在一起的方法， 便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高 生產(chǎn)率。查參考文獻(xiàn)(機(jī)械加工工藝簡明手冊)得：各加工表面表面總余量加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值(mm)說明40mm的40F4加工上下底上下平臺面寬度30mmB30G3加工上表面的平臺?30mm的凸

7、30G3凸臺上下面臺上下面10(H7)孔10G3加工內(nèi)孔8( H7)孔8G3加工內(nèi)孔25(H9)25F4加工內(nèi)孔孔又由參考文獻(xiàn)得出:主要毛坯尺寸及公差主要尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CT2XO8(H7)之間的中心距離168168410(H7)孔尺寸102.010325(H9)孔尺寸253.02548( H7)孔尺寸82.083(二)、基面的選擇(1) 粗基準(zhǔn)的選擇。對于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選 擇本零件的加工表面就是寬度為40mm的肩面表面作為加工的粗 基準(zhǔn)，可用壓板對肩臺進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承40mm的外 輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消 除

8、x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位，就可加工25(H7)的孔。(2) 精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采 用25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。(三) 、工件表面加工方法的選擇本零件的加工表面有：粗精銑寬度為40mm的上下平臺、鉆10(H7)孔、鉆2X8+0.015的小孔、粗精銑30凸臺的平臺。材料為HT200,加工方法選擇如下：1、40mm圓柱的上平臺：公差等級為IT8IT11,表面粗糙度為Ra6.3,采用粗銑-半精銑的加工方法，并倒R3圓角。2、40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT7IT9,表面粗糙度為Ra3.2,采用采用粗銑-精銑的加工方法，并倒R3圓角。3、?30mm的凸臺上下

9、表面：公差等級為IT8IT11，表面粗糙度 為Ra6.3,采用粗銑-半精銑的加工方法。4、鉆10(H7)內(nèi)孔：公差等級為IT8IT9，表面粗糙度為Ra1.6, 平行度為0.1卩mA),采用鉆孔-鉸孔的加工方法。5、鉆25(H9)內(nèi)孔：公差等級為IT6IT9，表面粗糙度為Ra3.2, 采用鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔的加工方法。6、鉆8(H7)內(nèi)孔：公差等級為IT8IT9表面粗糙度為Ra1.6,采用鉆孔-鉸孔的加工方法。(四)、確定工藝路線1、工藝路線方案一：鑄造時(shí)效涂底漆工序I:粗精銑寬度為40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺工序粗精銑寬度為30mm的凸臺表面工序皿：鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到23mm

10、。工序W:擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.8mm。工序V:鉸孔25(H9)使尺寸達(dá)到25(H9)。工序W:鉆10(H7)的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。工序:粗鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。工序忸：精鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10(H7)mm。工序區(qū)：鉆、粗、精鉸2X08(H7)小孔使尺寸達(dá)到8(H7)。 工序X:檢驗(yàn)入庫。2、工藝路線方案二:鑄造時(shí)效涂底漆工序I:粗精銑寬度為40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺 工序粗精銑寬度為30mm的凸臺表面工序皿：鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到23mm。工序W:鉆2X8(H7)的小孔使尺寸。工序V:擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.

11、8mm。工序鉸孔25(H9)使尺寸達(dá)到25(H9)。工序 :鉆10(H7)的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。工序忸：粗鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。工序區(qū)：精鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10(H7)mm。工序X:粗鉸2X8(H7)小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。工序幻：精鉸2X8(H7)小孔使尺寸達(dá)到8(H7)。 工序刈：檢驗(yàn)入庫。(五)：工藝方案的比較和分析：上述兩種工藝方案的特點(diǎn)是： 方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面 作為粗基準(zhǔn)，25(H7)孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工25孔時(shí)期 尺寸達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了2X8小孔的圓跳動誤差精度 等。而方案二則先粗加工孔25,而不進(jìn)一步加工就

12、鉆8(H7),那 樣就很難保證2X8的圓度跳動誤差精度。所以決定選擇方案一作 為加工工藝路線比較合理。(六) ：選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主， 輔以少量專用機(jī)床。 其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主， 輔以 少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。 工件在各級床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完后。粗精銑寬度為40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺?？紤] 到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，采用立銑，選擇X5012立式銑床，機(jī)，刀具選D=2mm的削平型立銑刀專用夾具、專 用量具和游標(biāo)卡尺。粗精銑寬度為30mm的凸臺表面。 采用X5021立式銑床

13、， 刀具 選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標(biāo)卡尺。鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到23mm。采用Z535型鉆床，刀具選 莫氏錐柄麻花鉆(莫氏錐柄2號刀)D=23mm,專用鉆夾具，專用檢擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.8mm。采用立式Z535型鉆 床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴(kuò)孔鉆(莫氏錐度3號刀),專用鉆夾 具和專用檢具。鉸孔25(H9)使尺寸達(dá)到25(H9)。采用立式Z535型鉆床， 刀具選D=25mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1X45的倒角鉆用鉸夾具和 專用檢量具。鉆2X8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。采用立式Z518型鉆床， 刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用

14、鉆夾具和專用檢量具。鉆10(H7)的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。采用立式Z518型鉆 床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。粗鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。采用立式Z518型鉆床， 刀具選用D=10mm的直柄機(jī)用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。精鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10(H7)mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。粗鉸2XO8(H7)小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。采用立式Z518型鉆 床，選擇刀具為D=8mm直柄機(jī)用鉸刀， 使用專用夾具和專用量檢具。精鉸2X08(H7)小孔使尺寸達(dá)到8(H7)。采用立式Z518型鉆

15、 床，選擇刀具為D=8mm的直柄機(jī)用鉸刀，使用專用的夾具和專用的 量檢具。(七) ：加工工序設(shè)計(jì)對8(H7)內(nèi)孔的加工設(shè)計(jì)。加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸2X08(H7)鉆孔0.2157.8各工步余量和工序尺寸及公差mm)2X08(H7)擴(kuò)孔0.0557.962X08(H7)鉸孔G78(H7)1、鉆2X8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。2、粗鉸2XO8(H7)小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。3、精鉸2X08(H7)小孔使尺寸達(dá)到8(H7)。這三部工序全都采用Z518機(jī)床來進(jìn)行加工的，故：(1)取鉆2X8(H7)孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,用插入法求得鉆2X8(H7)孔的切削速度為v=0

16、.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為：n=1000v/錯誤！未找到引用源。d=1000X26.1/3.14X8r/min=1039r/mi n按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min,則實(shí)際切削速度為v=3.14X1000/1000m/min22m/mi n.從參考文獻(xiàn)得知：錯誤！未找到引用源。=9.81X42.7do錯誤！未找到引用源。(N)M=9.81X0.021錯誤！未找到引用源。(N.m)求出鉆2X8(H7)孔的錯誤!未找到引用源。和M如下：錯誤!未找到引用源。=9.81X42.7X8X錯誤！未找到引用源。X1=1279NM=9.81X0.021X錯誤！未找到引用源。X錯誤

17、！未找到引用源。X1二5N.m根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進(jìn)給 力，故滿足機(jī)床剛度需求。(2) 取擴(kuò)孔2X8(H7)的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：擴(kuò)孔的 切削速度為( 錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 )V鉆， 故取v擴(kuò)=1/2v鉆=1/2x22m/min=11m/min,由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/錯誤！未找到引用源。d=1000 x11/3.14x8r/min=438r/min,取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。(3) 取鉸孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速：n=1000v/錯

18、 誤！未 找 到 引 用 源 。d=1000 x18/3.14x8r/min=717r/min按照機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=720r/min。則實(shí)際切削速度為：V=錯 誤！未 找 到 引 用 源 。dn/1000=3.14x8x720/1000m/min=18.1m/min。三、夾具的設(shè)計(jì)本次的夾具為一工序區(qū)：鉆、粗、精鉸2X8(H7)小孔使尺寸 達(dá)到8(H7)而設(shè)計(jì)的。本工序所加工的孔是位于30凸臺平面 內(nèi)，孔徑不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因， 采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。1、 確定設(shè)計(jì)方案這道工序所加工的孔在30凸臺平面上，且與土臺面垂直，平行度A=0.1。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有

19、：工件以25+0.052mm孔及端面和水平面底、30的凸臺分別在 臺階定位銷、支承釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。鉆8(H7)mm孔時(shí)工件為懸臂，為防止工件加工時(shí)變形，采用了螺旋輔助支承，當(dāng)輔助支承與 工件接觸后，用螺母鎖緊。2、選擇定位元件(1) 選擇帶臺階面的定位銷，作為以25H9孔及其端面的定位元 件。定位副配合取 。(2) 選擇可調(diào)支承釘為8( H7)孔外緣毛坯一側(cè)防轉(zhuǎn)定位面的定位元件,用鎖緊螺母將其鎖緊， 防止在加工孔時(shí)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)， 限制工件六 個(gè)自由度。為增加剛性，在8(H7)的端面增設(shè)一螺旋輔助支承，輔助支承與工件接觸后，用螺母將其鎖緊。3、計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑 因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力錯誤!未找到引用源。與切削力F之間的關(guān)系為：錯誤!未找到引用源