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1、左摆动杠杆课程设计说明书1.左摆动杠杆的工艺分析 1.1左摆动杠杆的用途左摆动杠杆主要应用在某些柴油机的左摆动器中，包括有中部有定轴管、一端为拨叉、另一端为触杆的锻造成型的杠杆体，在其两触杆端部各设有孔，在该两孔中设有与其紧密配合的钢球头。杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。动力动力臂=阻力阻力臂，用代数式表示为F1 L1=F2L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。1.2左摆动杠杆的技术要求表一 左摆动杠杆
2、的零件技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Raum左摆动杆上面177IT93.2左摆动杆右面28IT93.2左摆动杆左面28IT93.2右图孔IT81.6右图孔IT71.6右图孔及M10螺纹 M10IT1112.5左图盲孔IT1112.5左图孔IT81.6左图下槽8IT83.21.3左摆动杠杆的工艺分析分析零件图可知，左摆动杠杆的上、左和右端面的粗糙度要求较高，为3.2，所以需要进行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因为是大批生产，所以采用锻造毛坯的方法，其他面无需加工。零件中几个孔的要求较高，粗糙度为3.2，但孔的直径较小，所以采取钻、粗铰，精铰的加工以确保精度
3、等级。零件中对形位公差的要求并不高。由此，该零件加工方便，工艺性较好。1.4确定生产类型根据设计任务书可知：年产量为5000件（大批量生产）。2确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯由于左摆动杠杆在实际应用中要承受较大的力，为了增强左摆动杠杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯采用锻件。该零件尺寸不大，且生产类型为大批生产、形状较复杂，为提高生产率和精度，宜采用模锻方法制造毛坯。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-6到表2-10可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素。2.2.1公差等级由左摆动杠杆的功用技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。2.2.2锻件重量根
4、据零件（45钢）材料密度和尺寸，可估算出机械加工后的左摆动杠杆重量为1.2Kg，机械加工前的毛坯质量为2.3Kg.。2.2.3锻件形状复杂系数对左摆动杠杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即179mm，32mm，27mm。（详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数2.2.4锻件材质系数由于该材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。2.2.5零件表面粗糙度由零件图可知，该左摆动杠杆的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um。根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表二。表二左摆动杠
5、杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/Kg包容体重量/Kg形状复杂系数材质系数公差等级1.22.3普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度28表2-61.5-2.0 两端各取2表2-9长度177表2-61.5-2.0 各取2和1.5表2-9高度24表2-61.5-2.0 各取1.5表2-92.2.6绘制左摆动杠杆的锻造毛坯简图由表二所得结果，绘制毛坯简图如下图所示： 3拟定左摆动杠杆工艺路线3.1定位基准的选择定位基准有粗基准还有精基准，通常先确定粗基准，再确定精基准。3.1.1粗基准的选择作为粗基准的表面应该平整，没有飞边、毛刺、或其他的欠缺。本设计选用的是尺寸177（右
6、图）的后表面作为粗基准。3.1.2精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择左摆动杠杆的上端面和左端面为精准，零件上的很多表面和孔都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。另一方面，我们可以以这两个面为定位基准，加工其他的平面和孔，保证“基准重合”的原则。最后一方面，以这两个面为定位基准，在加紧方便。3.2表面加工方法的确定根据左摆动杠杆零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法。如表三所示表三左摆动杠杆各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注尺寸28左端面（右图）IT93.2粗铣-精铣表1-11尺寸28右端面（右图
7、）待添加的隐藏文字内容2IT93.2粗铣-精铣表1-11尺寸28上端面（右图）IT93.2粗铣-精铣表1-11孔（右图）IT81.6钻-铰表1-10孔IT71.6钻-铰表1-10孔IT81.6钻-铰表1-10攻螺纹M106H12.5钻-攻螺纹表1-12孔（左图）IT1112.5钻-扩表1-10盲孔IT1112.5钻-扩表1-108mm的槽IT83.2粗铣-精铣表1-112mm槽IT1212.5粗铣表1-113.3加工阶段的划分该左摆动杠杆的质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先应该将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面和
8、孔的加工精度;然后粗钻其他的一些孔，再粗铰、的孔；在精铰刀加工阶段，完成粗糙度为1.6的孔的精铰加工。3.4工序的集中与分散由于生产类型是大批生产，采用工序集中的加工工序。采用外能型机床以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中的原则是工价的装夹次数少，可以缩短辅助时间。3.5工序顺序的安排3.5.1机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-左端面与上端面；遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原则，先加工三个端面，然偶加工剩下的几个孔。3.5.2热处理工序加工之
9、前进行时效处理。3.5.3辅助工序半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该左摆动杠杆工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-主要孔的精加工。3.6确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表四列出了拨叉的工艺路线。表四工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣177前、后表面X51立式铣床面铣刀游标卡尺2粗、精铣28的左表面，右表面X51立式铣床面铣刀游标卡尺3粗、精铣宽24的上表面X51立式铣床面铣刀游标卡尺4钻-铰6H7孔；钻-扩12孔；钻-铰12H8Z525立式钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺
10、、塞规5钻-扩12孔Z525立式钻床麻花钻 扩孔刀卡尺、塞规6钻-铰孔Z525立式钻床麻花钻 铰刀卡尺、塞规7攻螺纹M10，深度12mm麻花钻 丝锥8模板夹具粗铣轮廓面铣刀9铣24左右宽度为2mm；铣8mm槽X51立式铣床铣刀卡规、深度游标卡尺10粗铣177上方宽度为2mm的槽X51立式铣床铣刀 卡规、深度游标卡尺11去毛刺钳工台手锤12中检塞规、百分表、卡尺等13清洗清洗机14终检塞规、百分表、卡尺等4.工序-钻、铰15mm的孔4.1.加工余量、工序尺寸、和公差的确定（只算工序5）查表2-20可得，铰余量为 Z精=0.2mm;钻孔的余量为Z=14.8mm。各工序尺寸按加工经济精度查表1-20
11、可依次确定为：铰孔为IT8；钻孔IT12。查标准公差数值表2-30可确定各公步的公差值分别为：铰孔为0.027，钻孔为0.18.综上所述，各工序各工步尺寸与公差为：铰孔工序尺寸d=d2=mm；钻孔工序尺寸d1=mm。其相互关系参看下图： 5确定切削用量及时间定额（只算工序6的切削用量、时间定额）5.1切削用量的计算5.1.1钻孔工步 1）确定背吃刀量：ap=Z钻/2=14.8/2=7.4mm。 2）确定进给量： 由表5-22和表4-10，取该工步的每转进给量 f=0.22mm/r。 3)计算切削速度 由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=20m/min，由式（5-1）可求得该工序钻头转速n
12、=1000v/d=1000x20/(3.14x14.8)=430.37r/min.。查表4-9对照该工序所选Z525型立式机床的主轴转速取n=545r/min。可求出该工序的实际钻削速度为v=nd/1000=545x3.14x14.8/1000=25.32m/min。5.1.3铰工步1）确定背吃刀量：ap=Z钻/2=0.2/2=0.1mm2）确定进给量：由表5-32和表4-10，取该工步的每转进给量 f=0.22mm/r3)计算切削速度 由表5-32查得，取切削速度为v=8m/min，由式（5-1）可求得该工序钻头转速n=1000v/d=1000x8/(3.14x15)=169.85r/min
13、.。查表4-9对照该工序所选Z525型立式机床的主轴转速取n=195r/min。可求出该工序的实际钻削速度为v=nd/1000=195x3.14x15/1000=9.18m/min5.2时间定额的计算5.2.1基本时间tm的计算1）钻孔 查表5-45可由公式tj=L/fn=（+）/fn求得该工步的基本时间。式中=28 mm， 取=0 mm ，=(14.8/2)cot54+(1-2)=7mm，f=0.22 mm/r, n=545 r/min，将上述结果代入公式，则该工步的基本时间：tj=L/fn=(28+0+7)/(0.22x545)=17.5s2）铰孔 根据表5-45可由公式tj=L/fn=（
14、+）/nf求得该工步的基本时间，查表5-46按kr=15，ap=（D-d）/2=（15-14.8）/2=0.1mm，的条件查得=0.37mm ，=15mm ，l=28mm,f=0.22mm/r , n=195 r/min将上述结果代入公式tj=L/nf，则该工步基本时间tj=L/fn=（0.37+15+28）/0.22x195=60.6s。5.2.2辅助时间的计算辅助时间tf与基本时间tj的关系为tf =（0.150.2）tj,本工序取tf =0.15tj，则各工步的辅助时间为：钻孔工步：tf =0.1517.5=2.625s铰孔工步：tf =0.1560.6=9.09s。5.2.3其他时间计
15、算除了作业时间之外，每件工序的单位时间还包括布置工作地点时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。由于该左摆动杠杆锻件是大批生产，需要考虑各工序的准备与终止时间，tz/m为作业时间的3%5%；而布置工作地时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%,在此均取3%，则各工序的其他时间（tb+tx+tz/m）可按关系式（3%+3%+3%）x（tj+tf）计算，他们分别为：钻孔：tb+tx+tz/m=9%（17.5+2.625）=1.81s铰孔：tb+tx+tz/m=9%（60.6+9.09）=6.27s5.2.4单件总时间的计算钻孔工步：tdj =17.5+2.62
16、5+1.81=21.94s铰孔工步：tdj =60.6+9.09+6.27=75.96s5.2.5加工单件总时间T=21.94+75.96=97.9s6机床的夹具设计6.1定位方案设计6.1.1工件在夹具体中的定位通过分析零件可知，15的孔是长为28mm的左端面为设计基准，选择了以下的定位方案：用一个面定位，夹具的底面限制了一个方向的平动与两个方向的转动自由度；用2个支承钉顶住长为24左端面定位，限制一个方向的平动和一个方向的转动自由度；用支承钉长为177的上端面，限制一个方向的平动；由上分析，此种定位方案共限制了6个自由度，实现了完全定位，保证加工的准确性。6.1.2定位误差的分析由于定位基
17、准在左端面上，而工序基准在15孔的中心线上，定位基准与设计基准的不统一，所以基准不重合度误差为长度为24mm方向上的误差的一半，即等于0.05。基准位移误差为15孔的加工误差。6.2导向装置设计根据工序7的加工工步：钻孔-铰孔。采用快换钻套与衬套想配合的方式作为麻花钻和铰刀的导向装置。快换钻套的选取：根据经验公式H=（12.5）d可以确定钻套的高度为1537.5。再根据表9-10可以选取相应的钻套。衬套的选取：根据所选的快换钻套，选取与之配合的衬套。排屑间隙的确定：根据经验公式h=（0.71.5）d可以确定排屑间隙为10.522.5，选取12。根据定位装置与快换钻套与衬套，设计钻模板。其简图可
18、见下图：6.3夹紧装置设计根据支承钉钉分布情况与工件的定位方法，采用夹紧螺钉夹紧方式：夹紧螺钉定位，使夹紧力指向定位基准；此种夹紧方案，能限制所有方向的移动与转动，夹紧可靠，保证加工精度。6.4夹具体设计根据定位方案、导向装置、夹紧装置的要求，并考虑结构公益性和清除切削等要求，设计夹具体，具体见夹具体图。7心得体会经过十多天的努力，在赵仑老师的悉心指导下和同学们的热情帮助下，我完成了的机械设计制造技术基础的课程设计-机械夹具设计。在设计中，我们组组员团结一致，同心协力，发挥了大学生应有的素质水平。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计；第二阶段是专用夹具设计。在第一阶段
19、中，我们运用了基准选择、切削力与切削用量、机床与刀具的选择、工作时间定额计算等基础理论知识。在第二阶段中，我们运用了定位基准设计、零件结构设计、夹紧机构设计等实际应用知识。在本次课程设计中，我们组的课题是设计左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程，而我分配到的任务是设计工序6直径为15mm的孔的夹具设计。通过本次课程设计，我们将学到的基础理论知识运用到实际应用上，解决实际问题。通过本次课程设计，我们掌握了工艺路线的制定、工艺卡得编制、专用夹具设计的基本步骤与方法，加强了查相关手册、工艺装备的选用、AUTOCAD绘图等相关技能。不过，在本次设计过程中我暴露出来了不少缺点：1） 缺乏实际的生产工作经验，
20、对一些参数和元件的选用可能不够合理，出现浪费现象。2） 相关的刀具、刀具夹具、量具缺乏了解。3） 工艺规程设计可能存在不合理的地方，浪费工时，工作效率低。由于我能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请老师、同学们批评指正。参考文献1 邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版），北京：机械工业出版社，2011.6.2 于骏一，邹青.机械制造技术基础(第二版)，北京：机械工业出版社，2009.2(2012.1重印).3 李洪.机械加工工艺手册M，北京：机械工业出版社，1990。4 薛源顺,机床夹具设计(第二版)M,机械工业出版社,2003.1.5 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册M，北京：机械工业出版社，1994。6孙全颖、陈明等.机械精度设计与质量保证，哈尔滨工业大学出版社，2009.2（2011.1重印）.7冯开平、左宗义.画法几何与机械制图（第二版），华南理工大学出版社，2007.7（2009.7重印）.
