机械制造技术课程设计等臂杠杆加工工艺及铣厚度为15mm平面夹具设计（全套图纸）.doc

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1、设计（论文）说明书 系 部： 机 械 工 程 系 专 业： 数 控 技 术 应 用姓 名： 学 号： 题 目： 杠杆的工艺工装设计 起 讫 日 期： 2016年5月1日-6月18日 设计（论文）地点： 指 导 教 师： 专 业 负 责 人： 中文摘要零件的工艺分析是制定加工中心工艺的首要工作。其任务是分析零件技术要求，检查零件图的完整性和正确性；分析零件的结构工艺性；选择加工中心加工内容等。数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术。它是人们大量数控加工实践总结。关键词：工

2、序 工步 工位 工艺基准 工序基准 结构工艺性工序：工序是指一个（或一组）工人，在一台机床（或一固定工作地），对一个（或几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。它是机械加工工艺过程的组成。工位：工位是安装中的一个部分。在一次安装中，工件在夹具或机床中所占据的每一个确定的位置称工位。工步是最小单元。工艺基准：零件在加工、装配及工艺文件上所采用的基准称为工艺基准。工序基准： 在工艺文件上标定加工表面正确位置、尺寸、方向时所采用的基准称为工序基准。结构工艺性：所谓零件的结构工艺性是指在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率，最低的成本，方便地制造出来的特性。目 录1 引言4 2 杠杆加工工艺规程设

3、计52.1 课题的内容和要求 5 2.2 零件的分析 52.2.1零件的结构分析 5 2.2.2零件的技术要求 52.3确定毛坯，画毛坯-零件综合图62.4 工艺规程设计 73 夹具的设计134设 计 小 结 165 参考文献 17一、引言进入20世纪90年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS方向发展。当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，而可能只是对其中一部分进行数控加工，必须对零件图纸进行仔细

4、的工艺分析，确定那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择并做出决定时，应结合本单位的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。通过此次的设计达到了培养我的岗位能力，让我意识到实践的重要性。由于本人水平有限，设计中错误与不妥之处在所难免，恳请各位教师前辈们赐教。全套图纸，加153893706毕业设计的目的与作用毕业设计是学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是学生毕业资格认证的重要依据。在学完了数控加工工艺及装备课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和孔的

5、加工工艺进一步了解的练习性教学环节。通过该毕业设计，使学生首先感觉到合作配合工作的重要性，其次熟悉实际生产中的工艺设计过程及方法，使学生达到以下效果：掌握数控加工工序的设计及刀具的选择；掌握使用UG或MASTERCAM软件对零件三维图的绘制；最后学会独立分析解决问题、编写（纂写）毕业设计说明书（论文）、查找参考资料的方法。二、杠杆加工工艺规程设计（一）课题内容和要求计算生产纲领，确定生产类型杠杆：该产品年生产量为4000台，设其备品率为16%，机械加工废品率为2%。先制定该零件的机械加工工艺规程。技术要求：（1）铸件应消除内应力。（2）未注明圆角R2-R3。（3）铸件不得有沾砂、多肉、裂纹等缺

6、陷。（4）未注明倒角为0.5*45。（5）去毛刺，修锐边。（6）涂漆按NJ226-31执行。（7）材料HT200。N=Qn（1+a%+b%）=400*1*（1+16%+2%）件/年=4720件/年杠杆年产量为4720件/年，现通过计算该零件质量约为0.7千克，根据教材表4-2生产类型，可确定其生产类型为中批量生产。（二）零件的分析1. 零件的结构分析图3-7所示是铣床进给机构中的杠杆25H9孔与一轴连接起支撑本零件的作用。左右2-8H7孔各装一拨叉，控制铣床工作台自动进给的离合器，10H7孔通过销与另一杠杆（操纵手柄）连接，操纵手柄即可实现铣床工作台三个方向的自动进给。2.零件的技术要求由零件

7、图可知,其材料HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性及减振性，适用于承受教大应力，要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为2-8H7孔，10H7、25H9孔、40上下表面及厚度为15mm杠子的左下表面和右上表面。2-8H7，10H7与A面的平行度0.15、0.1、0.1，直接影响杠臂对A面的平行度。因此，在加工它们时，最好在一次装夹下将2-8H7孔，10H7孔同时加工出来。（三）确定毛坯，画毛坯-零件综合图根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为4720件/年，该零件质量约为0.7kg。可知，其生产类型为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于要消除残余应力，铸造后

8、应安排人工时效。1.铸件尺寸公差铸件尺寸公差分为16级，由于是中批量生产，毛坯制造方法选用砂型机器造型。由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为10级。主要尺寸公差见表AA： 各加工表面总余量加工表面基本尺寸加工余量值说明302厚度为15mm杠子的左下表面和右上表面403+4.5先顶面加工，后底面加工孔2-884孔10105孔252552.零件-毛坯综合图零件-毛坯综合图一般包括以下内容：铸件毛坯形状、尺寸、加工余量。铸造斜度及圆角和其他有关技术要求等零件-毛坯综合图上技术要求包括以下内容： 铸造方法。 未注明铸造斜度及圆角半径。 铸件交货状态。 铸件综合技术要求。 逐渐是否进行气压或液压实验。

9、 热处理硬度。（四）工艺规程设计1.定位基准的选择 精基准的选择以40既是装配基准，又是设计基准，用它做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，40的面积教大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，操作方便。2.制定工艺路线根据个表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：40顶面为粗铣-半精铣、底面为粗铣-精铣，厚度为15mm的左下右上均为粗铣，孔2-8和25为钻-扩-铰，孔10为钻-扩。因孔2-8和10都有较高的平行度要求，故它们加工宜采用工序集中的原则，既分别在一次装夹下将3孔同时加工出来

10、，以保证其位置精度。根据先面后孔，先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则，将40顶、底两面先粗加工在精加工，然后将孔25加工出来，在粗铣厚度为15mm的左下右上两个面然后将孔2-8和10一次加工出来。拟定加工工艺路线铸造时效涂底漆10粗铣40顶面和底面20半精铣40顶面和精铣40底面，孔口倒角3*4530钻、扩、铰25的孔，孔口倒角1*4540铣厚度为15mm的左下和右上两个小表面50钻、扩、铰2-8孔和钻、扩10的孔60去毛刺，修锐边70清洗工件80磁力探伤90检验入库3.选择加工设备及工艺装备由于生产类型为中批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式为以通用机床夹

11、具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 粗铣40 考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床，选择直径D为80mm的可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。 精铣40 由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择X62W卧式铣床，选择与粗铣相同型号的刀具，采用精铣专用夹具、游标卡尺。 工序30 钻、扩、铰25孔，选用摇臂钻床Z3025，选用锥柄麻花钻、镗刀、扩孔钻、锥柄机绞刀，专用夹具，游标卡尺。 工序50 钻、扩、铰2-8孔和钻、扩10孔，选用摇臂钻床Z3025，选用锥柄麻花钻、机用锥柄绞刀，用专用夹具和量具。4.加工工序

12、设计确定工序尺寸一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的饿尺寸按零件图样的要求标注，当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 工序10粗铣及工序20半精铣查有关手册平面加工余量表，得半精加工余量ZN为1.5mm，已知40底面总余量ZN总为4.5mm，故粗加工余量ZN粗=（4.5-1.5）mm=3mm如图4-1所示，精铣40底面工序中以40顶面定位，40至2-8孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XN-40=（840.2）mm。则粗铣40面的工序尺寸为85.5mm。查教材平面加工方法，得粗铣加工公差等级为IT11-

13、13，取IT11，其公差TN-40精=0.16mm，所以XN-40精=（85.50.08）mm（中心距公差对称标注）X N-40精 校核精铣余量ZN精 ZN精min=XN-40精min XN-40精max =（85.5-0.16）-（84+0.21）mm=1.32mm故余量足够。查有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z，粗铣走刀一次，取粗铣的走刀一次，P=3.5mm；粗铣的走刀一次，P=1.5mm。参考文献2表3.174，取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。又前面已选定铣刀直径D为80。故相应切削速度分别为粗加

14、工 40=Dn粗/1000=3.1480150/1000=37.68m/min 精加工 40=Dn精/1000=3.1480300/1000=75.36m/min 参考有关资料，铣削时的切削功率为 PC=167.910-5ap0.9fz0.74aeZnkpc取Z=10，n=150/60=2.5r/s，ae=168mm，ap=3.5mm，fz=0.2mm/z，kpc=1将它们代入公式得： PC=167.910-53.50.90.20.74168102.51 =6.62KW 又丛机床X52K说明书（主要技术参数）得机床功率为7.5KW，机床传动效率一般取0.75-0.85，若取m=0.85，则机床

15、电动机所需功率PE=PC/m=6.62/0.85=7.79KW7.5KW故重新选择粗加工时的主轴转速为118r/min（低一档速），则40=Dn粗/1000=3.1480118/1000=30m/min将其带入公式得PC=167.910-53.50.90.20.7416810（118/60）15.2KWPE=PC/m=5.2/0.85=6.1KW7.5KW故机床功率足够。工序50钻扩铰2-8孔，钻扩10孔2-8孔扩、铰余量查有关手册取Z扩=0.9mm ，Z铰=0.1mm ，由此可以算出Z钻=（8/2-0.9-0.1）mm =3mm10孔扩余量查有关手册取Z扩=0.9mm，由此可以算出Z钻=（1

16、0/2-0.9）mm=4.1mm各工步的余量和工序尺寸及公差见表B 各工步的余量和工序尺寸及公差/mm加 工 表 面加 工 方 法余 量公 差 等 级工 序 尺 寸2-8H7钻孔362-8H7扩孔0.9（单边）H107.8+0.03402-8H7铰孔0.1（单边）F98+0.015010H7钻孔4.18.210H7铰孔0.9（单边）H1010+0.150参考Z3025机床技术要求表，取钻孔8.2mm的进给量f=0.25mm/r，取钻孔2-6mm的进给量f=0.2mm/r。参考有关资料，得钻孔8.2mm的切削速度Vc=25.4m/min；由此算出转速为n8.2=1000/d=100025.4/3

17、.148.2=986r/min按机床实际钻速取n=810r/min。同理，参考有关资料得钻孔6mm的切削速度Vc=28m/min；由此算出转速为n6=1000/d=100028/3.146=1486r/min按机床实际转速取n=1120r/min。参考文献6表2.4-69，得 Ff=9.8142.7d0f0.8KF（N） M=9.810.021d02f0.8KM（Nm） 分别求出钻8.2mm孔的Ff及钻孔6mm的Ff和M如下：Ff8.2=9.8142.78.20.250.81=1133N M8.2=9.810.0218.220.250.81=4.56Nm FF6=9.8142.760.20.8

18、1=693N M6=9.810.021620.20.81=2Nm它们均小于机床的最大进给力和机床的最大扭转力矩，故机床刚度足够扩孔10mm,参考有关资料,并参考机床实际进给量,取f=0.2mm/r(因扩的是盲孔,所以进给量取得教小).参考有关资料,扩孔切削速度为钻孔时的1/2-1/3,故取扩=1/325.4m/min =8.8m/min 由此算出转速为 n10=1000/d=10008.8/3.1410=280r/min按机床实际转速取n=280r/min。同理, 扩孔7.8mm,参考有关资料,扩孔切削速度为钻孔时的1/2-1/3,故取扩=1/328m/min =9m/min 由此算出转速为

19、n10=1000/d=10009/3.147.8=367r/min按机床实际转速取n=350r/min。参考有关资料，铰孔的进给量取f=0.2mm/r(因铰的是盲孔,所以进给量取得教小).同理,参考有关资料,取铰孔切削速度为Vc=15m/min。由此算出转速为n10=1000/d=100015/3.148=597r/min按机床实际转速取为n=590r/min。则实际切削速度为8=nd/1000=5903.148/1000=14.8m/min 时间定额计算。计算工序50的时间定额。 机动时间。参考有关资料，得钻孔的计算公式为 tj=l+ l1+l3/fnl1=(d/2)cottkr+(1-2)

20、l2=1-4，钻盲孔时l2=0对钻孔8.2mm 有l1=8.2/2 cot(118/2)+1.5mm=3.96mml=19.5mm，取l2=3mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得tj=19.5+3.9+3/0.25810=0.13min4 tj=40.13=0.52min对钻孔2-6mm 有 l1=6/2 cot(118/2)+1.5mm=3.3mml=11.5mm，l2=0。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得tj=11.5+3.3+0/0.21120=0.07min2 tj=20.07min=0.14min参考有关资料，得扩孔和铰孔的计算公式为tj=l+ l1+l3/fn

21、l1=(D-d1 )/2cottkr+(1-2)钻盲孔和铰盲孔时l2=0对扩孔10mm 有l1=（10-7）/2cot60+1.5mm2.32mml=11.5mm,l2=0将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得tj=11.5+2.32+0/0.2280=0.25min2 tj=20.25min=0.5min同理对扩孔2-7.8mm 有l1=（7.8-7）/2cot60+1.5mm1.7mml=11.5mm,l2=0将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得tj=11.5+1.7+0/0.2350=0.18min2 tj=20.18min=0.36min对铰2-8mm 有l1=（8-7.8）

22、/2cot45+1.5mm=1.6mm将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得tj=11.5+1.6+0/0.2590=0.11min 总机动时间 ti（即基本时间tb）为tb=（0.52+0.14+0.36+0.5+0.22）min=1.74min 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡三 夹具的设计一铣夹具设计所示为轴套类零件的零件图。现需设计铣厚度为15mm杠杆的左下和右上的夹具。1.零件本工序的加工要求分析本工序的加工要求，在实体上铣出长度为30，两面平行，表面粗糙度为Ra6.3um。本工序前，外圆40顶面和底面及内孔25H9+0.0520已加工完毕。本工序采用X52K立式铣床上完成

23、。2.确定夹具类型 本工序所加工的是铣厚度为15mm杠杆的左下和右上两个表面，宜采用数控铣床，用端铣刀。3.拟定定位方案和选择定位元件 定位方案 以25mm内孔作为定位基准，再选孔端面为定位基准，限制工件五个自由度。 以8孔外缘毛坯一侧为防转定位面，增设一挡销，限制工件六个自由度。为增加刚性在8H7的端面增设一辅助支承。方案的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙，不易保证轴的对称度，且有过定位现象，辅以方案可以保证工件的精度要求，故方案可行。 选择定位元件 选择带台阶面的定位销，作为以25H9孔及其端面的定位元件，定位副配合取25（H9/g9） 选择可调支撑钉为8外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件

24、定位误差计算。工序尺寸58+0.740mm定位误差分析如下：由于定位孔与心轴为任意接触，则y = D +d + Xmin =（0.052+0.015+0.005）mm=0.072mm故 D = B + Y =（0+0.072） mm =0.072mm（1/3）K因此定位精度足够。由于加工精度要求不高，其它精度可不必计算。4. 确定夹紧方案夹孔端面，夹紧力指向主定位面。二钻夹具的设计1.零件本工序的加工要求分析 钻、扩、铰2-8H7孔和钻、扩10H7孔。 8H7孔和25H7的距离为（800.2）mm：平行度要求为0.15、0.1。 10H7孔和25H9的距离为48mm：平行度要求为0.1。 10

25、H7孔与端面的距离为15mm。本工序前已加工的表面如下： 25H9孔及两端面。 8H7两端面本工序使用机床为X52K立式铣床。刀具为通用标准工具。2.确定夹具类型本工序所加工三孔（2-8H7和10H7），位于互成90的两平面内，孔径不大，工件质量较大，轮廓尺寸以及生产量不是很大，应此采用铰链式钻摸。3.拟订定位方案和选择定位元件 定位方案。根据工件结构特点，其定位方案如下。 以25H9孔及一组合面（40底面和8H7一端面组合而成）为定位面，以8H7孔端外缘毛坯一侧为防转定位面，限制六个自由度。这一定位方案，由于尺寸58mm公差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。 以孔25H9及40底面定位，

26、以8H7孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制六个自由度。为增加刚性，在8H7的端面增设一辅助支承。比较上述两种方案，初步确定选用第二种方案。 选择定位元件 选择带台阶面的定位销，作为以25H9孔及其端面的定位元件，定位副配合取25（H9/g9） 选择可调支撑钉为10孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,用活动V形块，考虑结构简单。 定位误差计算 加工8H7孔时孔距尺寸（800.2）mm的定位误差计算。基准位移误差为定位孔40与定位销（25）的最大间隙，故=（0+0.052+0.015）mm=0.067mm D=B+Y=（0+0.067）mm=0.06mm（1/3）K由此可知此定位方案能满足尺寸（80

27、0.2）mm的定位要求。 加工8H7孔时轴线平行度0.1、0.15的定位误差计算。由于基准重合，故=0。基准位移误差是定位孔25H9与40底面间的垂直误差。故=0.015mm。D=B+Y =（0+0.015）mm=0.015mm（1/3）K此方案能满足平行度0.1、0.15mm的定位要求。 加工10孔时孔距尺寸48mm。加工10孔时与加工8H7孔时相同。B =0 Y =0.067D=B+Y =（0+0.067）mm=0.06mm（1/3）K此定位方案能满足孔距48mm的定位要求。4.确定夹紧方案参考夹具资料，采用M12螺杆在25H9端面夹紧 5.确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸） 对10H7

28、孔，为适应钻、铰选用快换转套。主要尺寸由国家标准GB/T2206-80选取。 对钻8孔时，钻套采用快速钻套。6. 夹具精度分析所设计的夹具需保证的加工要求有：尺寸48mm；尺寸840.2mm及8H7孔和25H9孔轴线平行度允差0.1等三项。除尺寸48mm，因精度要求较低不必进行验算外，其余三项精度分别验算如下： 尺寸（840.2 ）mm的精度效核定位误差D，由前已计算，已知=0.067mm定位元件对底面的垂直误差A=0.015mm钻套与衬套间的最大配合间隙T=0.033mm衬套孔的距离公差T2 =0.1mm麻花钻和钻套内孔的间隙X2=0.050mm衬轴线与底面的垂直度误差T3=0.05mm04

29、12+0.0152+0.0332+0.12+0.0502+0.052=0.1512mm2/3K因而该夹具能保证尺寸（840.2 ）mm加工要求。 8H7轴线对25H9轴线平行度0.15mm的精度校核。 D=0.015mm，A=0.015mm。衬套对底面的垂直度误差T=0.05mm0152+0.0152+0.052=0.0542 mm2/3K因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。四 设 计 小 结首先，我思考了工艺规程的步骤，如下：首先熟悉和分析制定工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析，还进行了技术要求分析，然后根据零件的用途确定了毛坯类型，又根据手册查定表

30、面加工余量及余量公差。接着进行定位基准的选择制定工艺路线选择加工设备及工艺装备加工工序设计、工序尺寸计算选择切削用量，最后填写了工艺卡片和工序卡片，编写说明书。在做设计的过程中，我明白了课程设计主要用来培养学生树立正确的设计思想，熟练用有关技术教材进行理论计算，结合设计和技能。设计则要能全面考虑制造工艺、装配、使用、维护、经济和安全等方面的问题。在设计过程中运用CAD技术，不仅避免在绘图过程中大量的重复性的劳动，提高了绘图效率。同时还培养了我机械设计等方面的综合能力，使我了解到软件二次开发的意义。通过编写说明书，进一步培养了分析、总结、表达能力。巩固深化了在设计过程中获得的知识。此次杠杆的工艺

31、设计培养了我认真负责，一丝不苟的工作态度，为我以后工作打下了基础，所以我很用心的做，但是还有不足之处，肯请老师赐教，给予转载和引用权的资料、图片、文献、研究思想和设想的所有者致谢，向指导老师给予的帮助表示致谢。五 参 考 文 献 1 黄鹤汀、吴善元主编 机械制造技术 北京：机械工业出版社 1997.102 郑修本主编 机械制造工艺学 北京：机械工业出版社 1999.053 倪森寿主编 机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书 北京：化学工业出版社 2003.84 赵如福主编 金属机械加工工艺人员手册 上海科学技术出版社 1990.105 林文焕、陈本通编 机床夹具设计 国防工业出版社 1987.086 徐鸿本主编 机床夹具设计手册 辽宁科学技术出版社 2003.107 赵峰主编 组合夹具图手册 机械工业出版社 1998.05