銑床杠桿的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 說(shuō)明書 銑床杠桿的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2009年 12 月序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(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)。這是我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系世紀(jì)的訓(xùn)練。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(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)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

2、設(shè)計(jì)的基本原理和方法。在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、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(huì)。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。為自己未來(lái)的職業(yè)生涯打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。目錄第1章 課程設(shè)計(jì)序言 1.1 零件的分析 1 1 零件的工藝分析 31.2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 3 確定毛坯的制造形式 3 基準(zhǔn)的選擇 3 41.3 確定工藝路線 4 加工余量及毛坯尺寸的確定 6 71.4 加工工序設(shè)計(jì) 191.5 夾具的設(shè)計(jì) 10 10 11 11 12第2章 綜合訓(xùn)練2.1 夾具體三維造型實(shí)現(xiàn)

3、方法的概述 132.2 夾具三維造型過(guò)程簡(jiǎn)述 14小結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23 銑床杠桿的機(jī)械工藝規(guī)程及機(jī)械裝備設(shè)計(jì)第1章 課程設(shè)計(jì)1.1零件的分析 設(shè)計(jì)的具體要求包括： 1. 零件圖 1張 2. 毛坯圖 1張 3. 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1套 4機(jī)械加工工序卡片 1套 5夾具總裝圖 1張 6夾具三維造型圖 1張 7. 夾具體零件圖 1張 7課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份 題目所給定的零件是銑床杠桿。它的主要的作用是用來(lái)支承、固要求零件的配合符合要求。 圖1-1為銑床杠桿的零件圖，1-2為三維造型圖。 圖1-1 杠桿的零件圖 圖1-2 杠桿的三維圖1.1.2 零件的工藝分析 杠桿的25(H9)孔的軸線和兩個(gè)

4、端面垂直度的要求,2×8(H7)孔的軸線與25H9孔的軸線有平行度要求.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(H9) 孔及端面和水平面底、30的凸臺(tái)分別在定位銷10、活動(dòng)V形塊上實(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7，當(dāng)輔助支承7與工件接觸后，用螺母2鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)、粗精銑30凸臺(tái)的上下表面、鉆25(H9)的小孔 、鉆2×8(H7)的小孔 、鉆10(H7)孔。加工要求有：40mm的平臺(tái)的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺(tái)）、Ra3.2（下平臺(tái)）、25

5、（H9）和8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×8（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）、10(H7)孔為Ra3.6um。杠桿有過(guò)渡圓角為R5，則其他的過(guò)渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是孔8(H7),要用8(H7)鋼球檢查。1.2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200?？紤]到零件在工作中處于潤(rùn)滑狀態(tài)，因此采用潤(rùn)滑效果較好的鑄鐵。由于零件年產(chǎn)量為5000件，達(dá)到大批量生產(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(duì)稱特

6、性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過(guò)程，而且還可以提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量。 基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)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(duì)肩臺(tái)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x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工25（H9）的孔。（2）精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí),應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。本工序中為了便于裝夾，采用25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。 工件表面加工方法的選擇 本零件的

7、加工表面有：粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)、鉆10(H7)孔、鉆2×8+0.015的小孔 、粗精銑30凸臺(tái)的平臺(tái)。材料為HT200，加工方法選擇如下：1、 40mm圓柱的上平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8IT10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑精銑的加工方法。2、 40mm圓柱的下平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8IT10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑精銑的加工方法。3、 Ø30mm的凸臺(tái)上下表面：公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑精銑的加工方法。4、 鉆25（H9）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6IT8，表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔擴(kuò)孔鉆鉆孔精鉸的加工方法，并倒1

8、5;45°內(nèi)角。5、 鉆8（H7）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6IT8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔粗鉸精鉸的加工方法。6、 鉆10(H7)內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7IT8，表面粗糙度為Ra3.2，平行度為0.1µm（A），采用鉆孔粗鉸精鉸的加工方法。1.3 確定工藝路線 由于該零件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn),所以應(yīng)盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率,除此之外,還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。1、 工藝路線方案一：鑄造時(shí)效涂底漆 工序：粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái) 工序：鉆孔25（H9）使尺寸達(dá)到23mm 工序：擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.8mm 工序：鉸孔25（H9）使尺寸

9、達(dá)到25(H9) 工序：鉆、粗、精鉸2×8（H7）小孔使尺寸達(dá)到8（H7） 工序 ：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：精鉸10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10（H7）mm。 工序：檢驗(yàn)入庫(kù)。2、工藝路線方案二：鑄造時(shí)效涂底漆 工序：粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。 工序：鉆孔25（H9）使尺寸達(dá)到23mm。 工序：鉆2×8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到8(H7) 工序：擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.8mm 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

10、.8mm 工序 ：粗鉸10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm 工序：精鉸10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10（H7）mm。 工序：粗鉸2×8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。 工序：精鉸2×8(H7)小孔使尺寸達(dá)到8（H7）。 工序：檢驗(yàn)入庫(kù)。3、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（H9）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2×8小孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。而方案二則先粗加工孔25，而不進(jìn)一步加工就鉆8（H7），那樣就很難保證2×8的圓度跳動(dòng)誤差精度。所以決定選擇方

11、案一作為加工工藝路線比較合理。具體工藝過(guò)程如下:1、工藝路線方案一：鑄造時(shí)效涂底漆 工序：粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)(粗基準(zhǔn)的選擇如前所述) 工序：鉆孔25（H9）使尺寸達(dá)到23mm 工序：擴(kuò)孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達(dá)到24.8mm 工序：鉸孔25（H9）使尺寸達(dá)到25(H9) 工序：鉆、粗、精鉸2×8（H7）小孔使尺寸達(dá)到8（H7）(以25定位) 工序 ：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：精鉸10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到10（H7）mm 工序：檢驗(yàn)入庫(kù) 加工余量及毛坯尺寸的確定 根據(jù)工件的原始

12、資料及加工工藝,分別確定各加工表面的加工余量及毛坯尺寸:查參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)）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(jí)加工余量數(shù)值(mm)說(shuō)明40mm的上下平臺(tái)寬度30mm的平臺(tái)4030GH43加工上下底面加工上表面Ø30mm的凸臺(tái)上下面 30H3凸臺(tái)上下面10(H7)孔10 H3加工內(nèi)孔8（H7）孔 8 H3加工內(nèi)孔25（H9）孔25 G4加工內(nèi)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CT2×8（H7）之間的中心距離168168410（H7）孔尺寸 102.010 325（H9）孔尺寸253.02548（H7）孔

13、尺寸82.08 3圖1-3 零件的毛坯圖 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(jí)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。粗精銑寬度為40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標(biāo)卡尺。粗精銑寬度為3

14、0mm的凸臺(tái)表面。采用X5021立式銑床，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(hào)刀）D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。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(hào)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1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。鉆2×8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。采用

15、立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。粗鉸2×8(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2×8(H7)小孔使尺寸達(dá)到8（H7）。采用立式Z518型鉆床，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。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

16、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。（參考資料和文獻(xiàn)均來(lái)自：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）1.4 加工工序設(shè)計(jì)根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，工序設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)老師所給出工序的計(jì)算。下面是對(duì)40上端面的加工設(shè)計(jì)。表 1余量和工序尺寸及公差 （mm）加工表面加工方法余量公差等級(jí)工序尺寸40上表面 粗銑0.21554.2740上表面 精銑0.055 541、 粗銑40平面使尺寸達(dá)到54.27mm。2、 精銑40平面使尺寸達(dá)到54.27mm。這兩道工序全都采用X5023機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的，故：

17、（1）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5023機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取粗銑40上表面的進(jìn)給量f=0.3mm/r,求得40上表面的切削速度為V=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為:n=1000v/d=1000×26.1/3.14×8r/min1039r/min按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min，則實(shí)際切削速度為V=3.14×1000/1000m/min22m/min.從參考文獻(xiàn)得知： =9.81×42.7do(N) M=9.81×0.021(N.m)求出銑40平面的和M如下：=9.81×42.7×8&

18、#215;×1=1279NM=9.81×0.021×××1=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）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考X5023機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取粗銑40平面的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：切削速度為（）V，故取Va=1/2V=1/2×22m/min=11m/min,由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。（3）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考

19、Z5023機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取精銑40平面的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：切削速度為V=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速：n=1000v/d=1000×18/3.14×8r/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=dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min1.5 夾具的設(shè)計(jì)本次的夾具為工序：粗精銑寬度為40mm的上平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)而設(shè)計(jì)的。確定設(shè)計(jì)方案: 這道工序所加工的面在40凸臺(tái)平面上，表面粗糙度為6.3。 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有： 工

20、件以40水平底面、40的圓柱分別在圓形凸臺(tái)、固定V形塊上實(shí)現(xiàn)完全定位，轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)扳手通過(guò)活動(dòng)V形塊對(duì)工件進(jìn)行夾緊。 圖1-4 活動(dòng)V形塊夾 選擇定位元件（1）選擇圓形臺(tái)階面，以 40下端面為定位基準(zhǔn)。（2）選擇固定V形塊，以30凸臺(tái)下方、40圓柱外緣毛坯面定位 , 轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)扳手通過(guò)活動(dòng)V形塊對(duì)工件進(jìn)行夾緊。計(jì)算夾緊力參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力與切削力F之間的關(guān)系為：=KF，式中的K為安全系數(shù)。由參考文獻(xiàn)得，當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，取K=3。由前面的計(jì)算可知F=1279N。所以，為防止工件在切削扭矩M（N mm）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力

21、=KF=1279×3N=3837N， 為防止工件在軸向力F的作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力=2174.3 N。 定位誤差計(jì)算 （1）加工40平臺(tái)尺寸的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。而基準(zhǔn)位移誤差為定位面 (40下端面)與固定V形塊的最大間隙，故：定位凸臺(tái)取直徑為40H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準(zhǔn)也符合設(shè)計(jì)要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84±

22、 0.2mm的定位要求。（2）加工40面時(shí)軸線平行度 0.15mm 的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.015=0.03mm而基準(zhǔn)位移誤差是定位面40下端面與定位面間的誤差。故 :0.052+0.052mm=0.104mm所以有：0.03+0.104mm=0.134mm 此方案能滿足定位要求。通過(guò)定位方案的確定，夾緊力與定位誤差的計(jì)算和選擇了可靠的定位元件以后，就設(shè)計(jì)出我們所需要的夾具。第2章 綜合訓(xùn)練2.1 夾具體三維造型實(shí)現(xiàn)方法的概述通過(guò)實(shí)體造型把夾具的三維圖簡(jiǎn)要的三維圖制作出來(lái)，下面的設(shè)計(jì)是銑床桿的鉆孔夾具。這個(gè)夾具可以通過(guò)Pro/E,UG,AutoCAD,Masterc

23、am等三維造型軟件實(shí)現(xiàn)，我是用UG來(lái)實(shí)現(xiàn)造型的。下圖是用AutoCAD畫的夾具裝配圖。2.2 夾具三維造型過(guò)程簡(jiǎn)述 1下面是用UG軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)三維造型步驟：步驟一：首先設(shè)計(jì)一個(gè)夾具體 ，形如下： 圖2-1 夾具體圖步驟二： 設(shè)計(jì)定位銷， 圖形如下：圖2-2 定位銷步驟三： 設(shè)計(jì)螺釘 ，圖形如下： 圖2-3 螺釘步驟四： 設(shè)計(jì)螺栓 圖形如下：圖2-4 螺栓步驟五： 設(shè)計(jì)六角螺母 圖形如下： 圖2-5 六角螺母步驟六： 設(shè)計(jì)兩個(gè)V形塊，圖形如下： 圖2-6a 固定V形塊 圖2-6b 活動(dòng) V形塊步驟七： 設(shè)計(jì)一個(gè)支撐板，圖形如下：圖2-7 支撐板步驟八： 設(shè)計(jì)一個(gè)蓋板，圖形如下：圖2-8 蓋板 步驟九： 設(shè)計(jì)一個(gè)V形塊，圖形如下： 圖2-9 活動(dòng) V形塊上面的三維造型都是為了夾具的整體裝配做準(zhǔn)備的下面我們就來(lái)實(shí)現(xiàn)夾具的三維圖.2 下面的是用UG軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)裝配的過(guò)程：步驟如下：步驟一: 裝配固定V形塊 圖2-11 裝配固定V形塊步驟二： 裝配工件，圖形如下：圖2-12 裝配工件步驟三： 裝配支撐板，圖形如下：圖2-