“杠桿二”加工工藝及鉆Φ10孔夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書

機(jī)制工藝及工裝夾具課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目“杠桿二”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及相關(guān)工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)下屬學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師2020年月日

機(jī)制工藝及工裝夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：“杠桿二”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及相關(guān)工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1.零件圖1張 2.毛坯圖1張 3.機(jī)械加工工藝過程卡片1張4.機(jī)械加工工序卡片1~2張 5.夾具裝配圖 1張 6.夾具零件圖 1張 7.課程設(shè)計(jì)說明書 1份原始資料：該零件圖樣，Q=5000臺(tái)/年,n=1件/臺(tái)，每日1班班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師系（教研室）主任日期目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1零件工藝分析及生產(chǎn)類型確定 71.1零件的用途 71.2零件的技術(shù)要求 71.3審查杠桿的工藝性 81.4確定杠桿的生產(chǎn)類型 82確定毛坯、繪制毛坯簡(jiǎn)圖 82.1選擇毛胚 82.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 82.3繪制毛坯簡(jiǎn)圖 93擬定加工工藝路線 103.1定位基準(zhǔn)的選擇 103.2各表面加工方案的確定 103.3加工階段的劃分 123.4工序順序集中與分散 123.5工序順序的安排 123.6確定工藝路線 124確定加工余量和工序尺寸 144.1工序一備料 144.2工序二以φ35的外圓面為粗基準(zhǔn)，鉆、粗鉸、精鉸φ20孔,孔的精度達(dá)到IT7。 145確定切削用量及時(shí)間定額 145.1確定切削用量 145.2時(shí)間定額的計(jì)算 156專用夾具設(shè)計(jì) 166.1鉆Φ10mm螺紋孔專用夾具定位方案設(shè)計(jì) 166.2定位誤差分析及計(jì)算 166.4夾緊裝置設(shè)計(jì) 166.5夾具體設(shè)計(jì) 17設(shè)計(jì)小結(jié) 18參考文獻(xiàn) 191零件工藝分析及生產(chǎn)類型確定1.1零件的用途題目所給的零件是杠桿，φ20H7孔套在某固定軸上，φ8H7孔和φ8F9孔分別套在主動(dòng)件和從動(dòng)件上，主要是支撐與傳動(dòng)作用。圖1.1杠桿二零件圖1.2零件的技術(shù)要求加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等級(jí)表面粗糙度Ra形位公差/mmΦ20孔外端面150.23.2Φ35孔外端面150.23.2Φ16孔外端面60.053.2Φ10孔上端面48.512.5插槽內(nèi)表面50.053.2Φ8H7孔加工Φ8H71.6//0.1Φ20H7孔加工Φ20H71.6Φ8F9孔加工Φ8F91.6//0.1Φ10孔加工Φ1012.5M4螺孔加工M4左端缺口812.5表1-1技術(shù)要求表該杠桿形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬于典型的杠桿類零件。為實(shí)現(xiàn)傳遞驅(qū)動(dòng)力的功能，其杠桿各孔與機(jī)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(qiáng)其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理；為保證裝配時(shí)有準(zhǔn)確的位置，Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9三個(gè)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(xiàng)技術(shù)要求制定的較合理，符合該零件在傳遞驅(qū)動(dòng)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Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均要求銑削加工,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；φ8H7和φ20H7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(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)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、繪制毛坯簡(jiǎn)圖2.1選擇毛胚該零件的材料是QT45-5，球墨鑄鐵?？紤]到此設(shè)計(jì)零件的材料性質(zhì)能抗壓，不能抗扭和抗彎。還有毛坯的形狀為對(duì)稱形狀。由此改零件應(yīng)選擇鑄造。采用上下分型的鑄造方法。2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》有：要求的加工余量RMA和毛坯尺寸R的關(guān)系：?jiǎn)芜呁獗砻婕庸ぃ篟=F+RMA+CT/2雙邊外表面加工：R=F+2*RMA+CT/2雙邊內(nèi)表面加工：R=F-2*RMA-CT/2注：CT為公差等級(jí)?？刹椤稒C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》得出。在零件Φ20H7中，加工部分為雙邊，內(nèi)表面加工。查表得CT=2.4RMA=1.5由此：R=20-2x1.5-2.4/2=15.8在零件離圓心48.5mm中，加工部分為單邊，外表面加工。查表得CT=2.8RMA=1.5由此：R=48.5+1.5+2.8/2=51.3在零件距基準(zhǔn)線8mm中，加工部分為單邊，外表面加工。查表得CT=2RMA=1.5由此：R=8+1.5+2/2=10.5在寬12mm尺寸處，加工部分為雙邊，外表面加工。查表得CT=2.4RMA=1.5由此：R=12+2x1.5+2.4/2=16.2在寬30mm尺寸處，加工部分為雙邊，外表面加工。查表得CT=RMA=1.5由此：R=30+2x1.5+2.6/2=34.3由此可查表計(jì)算出下表的毛坯加工面的尺寸：零件尺寸單邊加工余量鑄件尺寸Φ20H72.115.8離圓心48.5mm2.851.3距基準(zhǔn)線8mm2.58.5寬12尺寸2.116.2寬30尺寸2.1534.3表2-1杠桿二毛坯機(jī)械加工總余量及毛坯尺寸（單位mm）2.3繪制毛坯簡(jiǎn)圖按上面的尺寸和給定加工零件圖，繪制毛坯圖。圖2.1杠桿二毛胚簡(jiǎn)圖3擬定加工工藝路線3.1定位基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。3.1.1粗基準(zhǔn)的選擇重點(diǎn)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，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間，所以選杠桿零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面為粗基準(zhǔn)。3.1.2精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)該杠桿零件的技術(shù)要求和裝配要求,對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目以Φ20H7的孔為精基準(zhǔn)，基本滿足要求。3.2各表面加工方案的確定1、杠桿零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯鑄造出來之后第一個(gè)加工的端面，此面將作為粗基準(zhǔn)，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(shí)間又能達(dá)到技術(shù)要求。2、Φ10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、Φ8F9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Φ8H7孔之間的表面，該表面需要檢查，要求檢查范圍與Φ8H7同心在Φ20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。5、Φ20H7孔加工，它將作為精基準(zhǔn)以完成以后的加工，為達(dá)到題目要求我們采取粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸的工序過程，最終完成Φ20H7孔加工。6、Φ8H7、Φ8F9孔加工，加工時(shí)對(duì)于Φ20H7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、Φ10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(dá)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(dá)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(dāng)工藝過程中我們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗超度Ra/μm加工方案?jìng)渥ⅵ?0H7、Φ8H7孔外端面IT113.2粗銑—半精銑表1-8Φ10孔上端面IT1012.5粗銑表1-8Φ8F9孔的外端面IT113.2粗銑—半精銑表1-8兩Φ8H7孔之間的表面IT113.2粗銑—半精銑表1-8Φ20H7孔加工IT71.6粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸表1-7Φ8H7孔加工IT81.6鉆—精鉸表1-7Φ8F9孔加工IT71.6鉆—精鉸表1-7Φ10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1-10表3-1杠桿二零件各表面加工方案3.3加工階段的劃分杠桿加工階段可劃分為粗加工和精加工兩個(gè)階段。粗加工階段首先將杠桿零件中Φ20H7、Φ8H7孔的外端面進(jìn)行粗銑、半精銑的加工，其次將其作為精基準(zhǔn)來定位加工Φ20H7、Φ8H7的孔，采用粗?jǐn)U-精擴(kuò)-絞的工序。精加工階段，以杠桿零件中Φ20H7、Φ8H7孔的外端面和Φ20H7、Φ8H7的孔做精基準(zhǔn)對(duì)Φ10孔上端面、Φ8F9孔的外端面、兩Φ8H7孔之間的表面、Φ10孔、缺口、M4螺孔采取合適的加工工序完成零件最后的加工。3.4工序順序集中與分散零件杠桿二的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，應(yīng)選用工序集中原則安排加工工序，前提是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,盡量使用工序集中來提高生產(chǎn)率。3.5工序順序的安排機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——前橫架底面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原則，先加工平面，后加工螺紋孔以及墊片圓槽。3.6確定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。方案一：1、粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸Φ20H7孔2、粗銑—半精銑Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面3、鉆Φ8F9孔4、鉆Φ8H7孔5、銑兩Φ8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面6、銑缺口7、銑Φ10孔上端面8、鉆Φ10孔9、鉆、攻M4螺孔方案二：1、粗?jǐn)U—精擴(kuò)—鉸Φ20H7孔2、鉆—精鉸Φ8H7孔及Φ8F9孔3、粗銑—半精銑Φ20H7、Φ8H7孔外端面4、粗銑兩Φ8H7孔之間的表面5、鉆Φ10孔6、粗銑Φ10孔上端面7、粗銑—半精銑Φ8F9孔的外端面8、粗銑缺口9、鉆—攻M4螺孔對(duì)于上述工序安排的兩個(gè)方案進(jìn)行比較：方案一工序相對(duì)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(duì)獨(dú)立?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序集中可簡(jiǎn)化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，且采用氣動(dòng)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(chǔ)上，下表列出了杠桿的工藝路線。序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基面設(shè)備1備料2鉆粗?jǐn)U、精擴(kuò)、鉸Φ20H7孔Φ35和Φ20兩外端面四面組合鉆床3銑銑Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面Φ20H7內(nèi)圓柱面立式銑床X514鉆鉆Φ8F9孔Φ20H7內(nèi)圓柱面四面組合鉆床5鉆鉆Φ8H7孔Φ20H7內(nèi)圓柱面四面組合鉆床6銑銑兩Φ8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面臥式銑床X627銑銑缺口Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面立式銑床X518銑銑Φ10孔上端面Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面立式銑床X519鉆鉆Φ10孔Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面立式鉆床ZX52510鉆鉆、攻M4螺孔Φ20H7和Φ8H7兩內(nèi)圓柱面四面組合鉆床11輔助清洗12檢終檢表3-2杠桿二零件工藝路線及設(shè)備、工裝的選用4確定加工余量和工序尺寸4.1工序一備料4.2工序二以φ35的外圓面為粗基準(zhǔn)，鉆、粗鉸、精鉸φ20孔,孔的精度達(dá)到IT7。5確定切削用量及時(shí)間定額5.1確定切削用量5.1.1選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝12°，二重刃長(zhǎng)度bε=2.5mm,橫刀長(zhǎng)b=1.5mm,寬l=3mm,棱帶長(zhǎng)度°°°5.1.2選擇切削用量（1）確定背吃刀量：（2）決定進(jìn)給量由表4-7和表5-22可知，根據(jù)材料的硬度取該步的進(jìn)給量按鉆頭強(qiáng)度選擇按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量經(jīng)校驗(yàn)校驗(yàn)成功。（3）切削速度查表5-22可知，取切削速度修正系數(shù)故。由式（5-1）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為故實(shí)際的切削速度（3）校驗(yàn)扭矩功率所以故滿足條件，校驗(yàn)成立。5.2時(shí)間定額的計(jì)算5.2.1基本時(shí)間的計(jì)算根據(jù)表5-45，鉆孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中l(wèi)=22mm，取，，將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間5.2.3其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間(基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和)以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于本例中前橫架的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，不需要考慮工序的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間,布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%-7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%-4%。本例均取為3%，則工序的其他時(shí)間(+）應(yīng)按關(guān)系式(3%+3%)x計(jì)算，則鉆孔工步的其他時(shí)間為(3%+3%)x=6%x（12+1.89）=1.16s5.2.4單件時(shí)間定額的計(jì)算6專用夾具設(shè)計(jì)6.1鉆Φ10mm螺紋孔專用夾具定位方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為加工“杠桿二”零件Φ10mm螺紋孔，以工件Φ20H7孔、Φ8f9孔為精基準(zhǔn)，鉆Φ10孔，深度20mm。6.2定位誤差分析及計(jì)算本工序采用心軸定位，工件孔與心軸之間不可避免地有間隙形成間隙配合，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。6.4夾緊裝置設(shè)計(jì)6.4.1加緊力方向的確定夾緊力的方向垂直于主支撐面的方向，作用于工件的厚度方向，且與切削力方向垂直。6.4.2切削力夾緊力的確定本步加工可按銑削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。鉆削力FC=9.81(78.8)a1.1*ef0.80*za0.95pzd-1.1=9.81*78.8*101.1*0.30.80*12*42.5*130-11=8956N由于扭矩很小，可忽略。夾緊力為取系數(shù)S1=1.5S2=S3=S4=1.1則實(shí)際夾緊力為F’=S1*S2*S3*S4*F=444382N夾緊力較大，使用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)，即可指定可靠的夾緊力。6.5夾具體設(shè)計(jì)1.為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。2.夾具上設(shè)置有鉆套，用于鉆孔對(duì)刀。設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)