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1、机械喇造工程学设计题目：“杠杆”零件的机械加工工艺规程及夹具设计院（系）：机械工程学院专业：工业工程班级：姓名：学号：大学号（小学号）指导教师：设计时间：202211月28日-2022年12月09日机械制造工艺学课程设计任务书学生姓名：杠杆设计开始日期：2022年11月28日设计完成日期：2022年12月09日一、设计题目：“杠杆”零件的机械加工工艺规程及夹具设计（年产量5000件）二、设计的主要内容：设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及专用夹具。绘制零件图1张、机械加工工艺过程卡片1张、机械加工工序卡片1张、专用夹具结构装配图1张、编写课程设计说明书1份。指导教师：教研室主任：2022年11
2、月28日1零件分析21.1 杠杆零件作用21.2 杠杆零件的工艺分析22工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基面的选择32.3 制订工艺路线32.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.5 确定切削用量及基本工时43夹具设计203.1 问题的提出183.2 夹具设计183.2.1 定位元件及夹紧元件的选择183.2.2 切削力和夹紧力的计算183.2.3 定位误差分析193.2.4 钻套设计19参考文献22机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各
3、样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。杠杆的加工工艺规程及其钻攻M12螺纹的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又
4、要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1零件分析1.1 杠杆零件作用题目所给的零件是杠杆，20H7孔套在某固定轴上，22X28槽和24X32槽分别套在主动件和从动件上，主要是支撑与传动作用。1.2 杠杆零件的工艺分析图IT杠杆零件图杠杆共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下:1 .以20H7孔为基准的加工面：M12螺纹、22X28槽、24X32槽2 .以40端面为基准的加工面：中40前端面、40后端面、20H7mm孔。2工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT150o由
5、机械制造工艺设计简明手册表1.3T知，毛坯铸造形式为金属性浇注，铸件等级CT810,加工余量等级MA-G。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量,提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.3 基准选择原则如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量
6、较小的表面作粗基准。选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目以20H7孔及其端面为精基准,满足要求。2精基准选择的原则用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作
7、为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。重点考虑到既要保证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尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选杠杆零件后端面、40外圆面及4038侧面为粗基准。2.4 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万
8、能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。最终工艺路线方案：工序01：砂型铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：粗铳杠杆前端面工序04：粗铳、精铳杠杆后端面工序05：精铳杠杆前端面工序06：钻孔至18；扩18孔至619.8；粗一19.8孔至19.94；精钱19.94孔至20H7;孔口倒角工序07：钻M12螺纹底孔10.2；攻M12螺纹工序08：杠杆40X28两端面工序09：粗铳、精铳杠杆22X28槽工序10：粗铳、精铳、宽刃刀精刨杠杆24X32槽工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求工序13：涂漆工序14：入库2.5 机
9、械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6 造出来的毛坯精度等级1T9,加工余量等级MA-G,查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知。1、杠杆前后端面的加工余量杠杆前后端面，单边加工余量Z=3.Ornm,由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度Ra3.2,再由机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，需要经过粗铳一一精铳方可满足其精度要求。粗铳单边余量Z=2.5mm精铳单边余量Z=0.5mm2、杠杆40X38两端面的加工余量40X38两端面，单边加工余量Z=3.Omm,由零件图知，40X38两端面表面粗糙度Ra6.3,再由机械制造工艺设计简明手册表1.48知，一步铳削即可满足其精度要求。3、杠杆22
10、X28槽的加工余量杠杆22X28槽，单边加工余量Z=3.Omm,由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度Ra3.2,再由机械制造工艺设计简明手册表1.48知，需要经过粗铳一一精铳方可满足其精度要求。粗铳单边余量Z=2.5mm精铳单边余量Z=0.5mm4、杠杆24X32槽的加工余量杠杆24X32槽，单边加工余量Z=3.Omm,由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度RaO.8,再由机械制造工艺设计简明手册表1.48知，需要经过粗铳一一精铳一一宽刃刀精刨方可满足其精度要求。粗铳单边余量Z=2.5mm精铳单边余量Z=0.4mm宽刃刀精刨单边余量Z=Odmm5、杠杆20H7孔的加工余量因孔的尺寸不大，为了方便工件
11、的成型，简化模具的结构，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表2.38知，首先钻孔至18.0,再扩中18.0孔至19.8,接着粗钱19.8孔至19.94,最后精钱中19.94孔至中20H7孔。6、杠杆M12螺纹的加工余量因螺纹的尺寸不大，为了方便工件的成型，简化模具的结构，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表2.320知，首先钻M12螺纹中10.2,再攻M12螺纹。7、其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.5确定切削用量及基本工时工序03：粗铳杠杆前端面1 .选择刀具刀具选取端面铳刀ap=2.5mm,J0=50mm,v=75Zm/min。决定铳削深度ap=2.5m/n决定每
12、次进给量及切削速度100OvdIoooX75万X50478rmin按机械制造工艺设计简明手册表4.2-36,X52K机床标准选取凡,.=475min当nw=475rmin时z=fznw-0.24475=380mm/r按机械制造工艺设计简明手册表4237,X52K机床标准选取%=375削”3.计算工时_/+1+Z2Z1=0.5+（d-yd2-ae2）2=1-3工作台的水平进给量（mmmin）fMc工作台的垂直进给量（mmmin）Cle铳削宽度（垂直于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）ap铳削深度（平行于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d铳刀直径（mm）1=0.5+（d-J2-）=0.5
13、+（50-502-402）=20.5mmTJ =/+/+4f.1:74 + 20.5 + 2.5375min 0.259min工序04：粗铳、精铳杠杆后端面工步一：粗铳杠杆后端面1.选择刀具刀具选取端面铳刀ap=2.5rn,=50/丽，v=75Tm/min。决定铳削深度an=2.5mm决定每次进给量及切削速度100Ov100075.nt=478rmnd4X50按机械制造工艺设计简明手册表4236,X52K机床标准选取外=475min当nw=475rmin时z=fznw=0.24475=380mmIr按机械制造工艺设计简明手册表4237,X52K机床标准选取%=375削”3.计算工时_/+1+Z
14、2y-Z1=0.5+（d-yd2-ae2）2=1-3工作台的水平进给量（mmmin）fMc工作台的垂直进给量（mmmin）4一一铳削宽度（垂直于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）%铳削深度（平行于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d铳刀直径（mm）1=0.5+（d-J2-）=0.5+（50-502-402）=20.5mm工步二：精铳杠杆后端面1 .选择刀具刀具选取端面铳刀ap=0.5nn,J0=50wn,v=l00Zm/min。2 .决定铳削用量决定铳削深度0.5nn决定每次进给量及切削速度IOOOvTidIoOoXIoOrx50 637rmin按机械制造工艺设计简明手册表4236,X
15、52K机床标准选取%,=600min当nw=600rmin时AlZ=fP1w=0.24600=480%r按机械制造工艺设计简明手册表4237,X52K机床标准选取.3二=475加九/一3 .计算工时T,l4二人l=0.5+（d-yjd2-ae2）2=1*3fM:工作台的水平进给量（mmmin）fMc工作台的垂直进给量（mmmin）4铳削宽度（垂直于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）ap铳削深度（平行于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d铳刀直径（mm）li=0.5+（d-d2-at;）=0.5+（50-502-402）=20.5mmTJ=1+2_wz74+2().5+0.5475min
16、0.200min工序05：精铳杠杆前端面1 .选择刀具刀具选取端面铳刀ap=0.5nn,J0=50rwn,v=l00Zm/min。2 .决定铳削用量决定铳削深度0.5nn决定每次进给量及切削速度IooouTid1000l)x50 637 min按机械制造工艺设计简明手册表4236,X52K机床标准选取%,=600min当nw=600rmin时fM/=fznw-0.24600=480wn!r按机械制造工艺设计简明手册表4237,X52K机床标准选取了%=475帆九3 .计算工时12二九1=0.5+（d-yd2-ae2）2=l-3fM:工作台的水平进给量（mmmin）fMc工作台的垂直进给量（mm
17、min）4一一铳削宽度（垂直于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）ap铳削深度（平行于铳刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d铳刀直径（mm）TJ =74 + 20.5 + 0.5475Z1=0.5+（d-J2-）=0.5+（50-502-402）=20.5mmmin0.200min工序06：钻孔至18；扩18孔至19.8；粗钱19.8孔至19.94；精较19.94孔至20H7；孔口倒角工步一：钻孔至中181、切削用量本工序为钻孔，刀具选择高速钢复合钻头，直柄d=18mm0钻1个通孔。使用切削液。2、确定进给量了由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给3、选择钻头磨钝标准及耐用度根据切削用量简明
18、手册第二部分表2.12*,钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm；耐用度T=15min(4、确定切削速度y由表2.13”,可查得u=17mmin,n=1000rmi11o根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际完成转速。5、基本时间的确定钻1个15通孔，基本时间为:L1+I+127JI1=9mm,2=2mmL44+9+2T=-Z=lmin0.344minyJh10000.16工步二：扩二孔至19.8利用钻头将18孔扩至19.8,根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取/=(1.21.8)启=(1.21.8)x0.65X0.75=0.5850.87wnr根据机床说明书，选取=0.257
19、7rX12=64?/in=392 r/min ,则主轴转速为九=97-I36rmin，并按Z525立式钻床说明书取四实际切削速度为7tdwnw )xl9.8x39210001000r/min 19.5rmin切削工时：I=44nm,I1=0.9ww,I2=2mm,则机动工时为=：2=44+09+2mino.544minnwf3920.22工步三：粗钱19.8孔至19.94根据参考文献IV表2-25,=0.1-0.8b三r,ns=971360r/min查参考文献V表4.2-2,按机床实际进给量和实际转速，取/=0.13加%/一,n,r=545rmin,实际切削速度y=125%min。切削工时：I
20、=44mm,=0.07mm,I22mm,则机动工时为/244+0.07+2八.tm=!-2-=0.65Ommnwf545x0.13工步四：精锐19.94孔至中20的根据参考文献IV表2-25,/=0.1-0.8L初,ns=971360r/min查参考文献V表4.2-2,按机床实际进给量和实际转速，取了=0.13mm,nw=680r/min,实际切削速度U=I2.5初/min。切削工时：I=44mm，I1=0.03/?zw,I2=2mm,则机动工时为/+/+/,440.03+2I.=!=0.521minnf680x0.13F*工序07：钻M12螺纹底孔10.2；攻M12螺纹工步一：钻M12螺纹底
21、孔中10.2选用。10.2机机高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16）由切削表2.7和工艺表4.216查得京=0.28相机v=20mmin(切削表2.15)n=100Ov=100020rzmin%624r/minD乃X10.2按机床选取n=600rmindnw)x10.2x600.V=19.2z/min100Ol0切削工时：1=lnn,I2=5nmfZ3=3/丽则机动工时为1+Z3.11+5.1+3,=-=-1=2min0.227minmnf6(X)0.28工步二：攻M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥f等于工件螺纹的螺距p，即f=0.9mmrV=15/7?/min100Ov1000l5,/.n=
22、rmn398rmnD2按机床选取n=400rmin切削工时：Z1=1nn,I2=0.9/mz,I3=3nn则机动工时为+12+13.nJ11+0.9+34(X)0.9X2min0.083min工序08：杠杆40X28两端面1 .选择刀具刀具选取三面刃铳刀ap=3.Ozn/w,J0=20mm,v=150/?z/min,Z=4。2 .决定铳削用量决定铳削深度ap-3.Otrun决定每次进给量及切削速度根据X62W型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出人=0.2制/齿，则_IOOOv dIOOoXI50乃 l20 398r min按机床标准选取W=400r/min 151/w/
23、mindn,%X120x400V=10001000当nw=400rmin时fm=fnw=0.24400=320mtn/r按机床标准选取fm=300三/r3 .计算工时切削工时：1=2Smm,I2-3.0ww,I3=3mm,则机动工时为1+03.28+3.0+3ocq612图3-4快换钻套规格及主要尺寸参考文献Ul张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京：航空工业出版社，202012肖继德，陈宁平主编.机床夹具设计（第2版）.北京：机械工业出版社202013J浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册（第2版）.北京：机械工业出版社，202014任嘉卉主编.公差与配合手册.北京：机械工业出版社，201915东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册.北京：冶金工业出版社，202116江南大学郑修本主编.机械制造工艺学（第二版）.北京：机械工业出版社，20197上海理工大学陆剑中，孙家宁主编.金属切削原理与刀具（第4版）.北京：机械工业出版社，202118刘力，王冰主编.机械制图（第二版）.北京：高等教育出版社，202019陈于萍，高晓康编著.互换性与测量技术（第二版）.北京：高等教育出版社，2019UOJ张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计知道书及习题.北京：机械工业出版社，2019
