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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9
1杠桿的工藝性分析
1.1杠桿的用途
題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。
1.2杠桿的技術(shù)要求
杠桿零件技術(shù)要求表
加工表面
尺寸及偏差(mm)
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra(μm)
杠桿中間圓住上下面
43±0.05
IT12
3.2
杠桿左端44上下面
43±0.05
IT12
3.2
杠桿右端18上下面
18
IT12
6.3
杠桿左端22內(nèi)表面
22±0.15
IT12
3.2
杠桿左端28內(nèi)表面
28
IT12
3.2
鉆、粗鉸、精鉸Φ20H7孔
Φ20H7
IT7
1.6
車M12的螺紋
12
杠桿右端24H8內(nèi)上下面
24H8
IT7
1.6
杠桿右端32內(nèi)表面
32
IT12
3.2
1.3確定杠桿的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：N=4000件/年，杠桿重量為1.0kg，杠桿屬輕型零件。該杠桿的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)
2、確定毛坯，繪制毛坯簡圖
2.1選擇毛坯
零件的材料HT150?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(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，表面質(zhì)量與機(jī)械性能均好，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對(duì)稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2確定鑄造杠桿毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
2.2.1公差等級(jí)
由于杠桿的功用和技術(shù)要求。確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí).
2.2.2 鑄件重量
已知機(jī)械加工后杠桿件的重量為1kg，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鑄件毛坯的重量為1.5kg。
2.2.3鑄件的材質(zhì)系數(shù)
由于該撥叉材料為HT200，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65%的碳素鋼，該鑄件的采制系數(shù)屬M(fèi)2級(jí)。
杠桿鑄造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
鑄件重量/kg
包容體重量/kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材料系數(shù)
公差等級(jí)
1.5
1
S2
M1
普通級(jí)
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
寬度44
1.4
48.2±2.8
厚度24H8
1
20.7±2.3
厚度22
1
18.7±2.3
孔徑?20H7
1
16.7±2.3
3擬定工藝路線
3.1選擇定位基準(zhǔn)
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
3.1.1粗基準(zhǔn)的選擇
以零件的小頭上端面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
3.1.2精基準(zhǔn)的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以兩個(gè)小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準(zhǔn)。
3.1.3表面加工方法的確定
根據(jù)拔叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表
加工表面
尺寸精度
表面粗糙度
加工方案
備注
杠桿中間圓住上下面
IT12
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
杠桿左端44上下面
IT12
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
杠桿右端18上下面
IT12
6.3
粗銑
表1-8
杠桿左端22內(nèi)表面
IT12
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
杠桿左端28內(nèi)表面
IT12
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
鉆、粗鉸、精鉸Φ20H7孔
IT7
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表1-8
車M12的螺紋
攻螺紋
表1-8
杠桿右端24H8內(nèi)上下面
IT7
1.6
粗銑-半精銑
表1-8
杠桿右端32內(nèi)表面
IT12
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
3.2撥叉零件各表面加工方案及加工余量
3.3確定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，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。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序號(hào)
工序稱名
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
00
10
銑
1.粗銑杠桿上下面
立式銑床x51
高速鋼套式立銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
2.粗銑杠桿左端44上下面
3.粗銑杠桿右端18上下面
4.粗銑杠桿左端22內(nèi)表面
5.粗銑杠桿左端28內(nèi)表面
20
鉆
鉆、粗鉸、精鉸?20H7孔
四面組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺
30
銑
1.半精銑杠桿中間圓柱上面
立式銑床x51
高速鋼套立銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
2. 半精銑杠桿左端44上下面
3. 半精銑杠桿左端22內(nèi)表面
40
車
1.車倒角1x45°
轉(zhuǎn)塔式六角車床
45°偏刀
2.車倒角1.5 x45°
50
鉆
用直徑為10.5的鉆鉆空
四面組合鉆床
麻花鉆、內(nèi)徑千分尺
60
板牙
攻M12的螺紋
70
銑
1.粗銑杠桿右端24H8內(nèi)上下面
立式銑床x51
高速鋼立銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
夾具
2.粗銑右端32內(nèi)表面
80
銑
半精銑杠桿右端24H8內(nèi)上下面
立式銑床x51
高速鋼立銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
90
熱處理
杠桿左右叉局部淬火
淬火機(jī)
100
校正
校正杠桿右端撥叉上下面平行度
校正工具、游標(biāo)卡尺
110
磨
磨杠桿中間圓柱兩端面至44-0.-0.1，對(duì)Φ20H7的圓跳動(dòng)為0.05
M7120A
砂輪1-350×40×127-WA46K5V，磨夾具游標(biāo)卡尺
120
輔助
清洗
清洗機(jī)
130
檢
終撿
3.4確定切削用量，時(shí)間定額
工步20 鉆，粗鉸，精鉸直徑為10毫米的孔
3.4.1切削用量的計(jì)算
﹙1﹚鉆孔工步
鉆孔至直徑為Φ20H7，Ra1.6um
1）背吃刀量為aP=19.8mm
2) 進(jìn)給量由表查5-22得f=0.2mm/r
3)切削速度計(jì)算由表5-22得v取18m/min。由公式5-1計(jì)算的鉆頭轉(zhuǎn)速為734.93r/min,參照表4-9選取主軸轉(zhuǎn)速為 n=960r/min.在有公式算出.v=23.5m/min.
﹙2﹚粗鉸工步
1)背吃刀量為aP=0.16mm
2)進(jìn)給量由表查5-22得f=1mm/min
3) 切削速度計(jì)算由表5-22得v取3m/min。由公式5-1計(jì)算的鉆頭轉(zhuǎn)速為120r/min,參照表4-9選取主軸轉(zhuǎn)速為 n=140r/min.在有公式算出.v=3.49m/min.
﹙3﹚精鉸工步
1)背吃刀量aP=0.04mm
2)進(jìn)給量由表查5-22得f=0.8mm/min
3) 切削速度計(jì)算由表5-22得v取4m/min。由公式5-1計(jì)算的鉆頭轉(zhuǎn)速為159r/min,參照表4-9選取主軸轉(zhuǎn)速為 n=195r/min.在有公式算出.v=4.89m/min.
3.4.2時(shí)間定額的計(jì)算
鉆孔工步
基本時(shí)間=（25+4。6+1）/392*0。1=46。8秒
輔助時(shí)間=0。15*46。8=7。02秒
其它時(shí)間=0。06*46。8=2。81秒
鉆孔的單件時(shí)間=46。8+7。02+2。81=56。63秒
粗鉸工步
基本時(shí)間=（25+0。37+15）/97*0。4=62。4秒
輔助時(shí)間=0。15*62。4=9。36秒
其它時(shí)間=0。06*62。4=3。74秒
粗鉸的單件時(shí)間62。4+9。36+3。74=75。5秒
精鉸工步
基本時(shí)間=（25+0。19+13）/97*0。3=78。6秒
輔助時(shí)間=0。15*78。6=11。79秒
其它時(shí)間=0。06*78。6=4。72秒
精鉸的單件時(shí)間=78。6+11。79+4。72=95。11秒
因此，加工10毫米孔的單件時(shí)間為
56．53+75。5+95。11=227。14秒
4夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序20——鉆、粗鉸、精鉸?20H7孔的夾具。本夾具將用于四面組合式鉆床
4.1定位基準(zhǔn)選擇
由零件圖可知，，Φ20為圓柱孔，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇杠桿右端面為定位基準(zhǔn)保證基準(zhǔn)重合。此外，還應(yīng)以杠桿中間圓柱下端面為基準(zhǔn)，從而保證加工位置。
4.2定位元件的選擇
夾具的主要定位元件為兩個(gè)定位銷，這兩個(gè)定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相匹配杠桿兩端的尺寸與公差相同，即由兩個(gè)支撐板就可以。
4.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時(shí)，松開夾緊螺母1~2扣，拔下劃塊，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時(shí)，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行攻螺紋加工。
4.4 定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為兩個(gè)定位銷，這兩個(gè)定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相匹配杠桿兩端的尺寸與公差相同。
（2）計(jì)算鉆套中心線與工作臺(tái)的度誤差。
鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為：
襯套外徑與鉆模板孔的最大間隙為：
則鉆套中心與工作臺(tái)平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。
（3）計(jì)算定位銷軸與工作臺(tái)的平行度誤差。
定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：
夾具體孔的長度為14mm，則上述間隙引起的最大平行度誤差為： 0.034/14，即0.24/100。
4.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時(shí)，松開夾緊螺母1~2扣，拔下開口墊圈，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時(shí)，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行鉆孔加工。
5設(shè)計(jì)新得
作為一名機(jī)械系，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化大三的學(xué)生，我覺得能做類似的課程設(shè)計(jì)是十分有意義，而且是十分必要的。
?在已度過的大三的時(shí)間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實(shí)踐面？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次大作業(yè)的過程中，我感觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計(jì)手冊了。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們是在作設(shè)計(jì)，但我們不是藝術(shù)家。他們可以拋開實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。
?作為一名專業(yè)學(xué)生掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，我就簡單的學(xué)歷學(xué)CAD，剛開始時(shí)覺得好難，就是因?yàn)闆]有把自己放在使用者的角度，單單是為了學(xué)而學(xué)，效率不是很高。邊學(xué)邊用這樣才會(huì)提高效率，這是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。但是由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
1.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》作者：李益民，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期：1999-10-1
2《金屬切削技術(shù)基礎(chǔ)手冊》主編：陳宏鈞，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2006
3《刀具設(shè)計(jì)手冊》主編：劉華明，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期：1999
4《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》主編：王伯平，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2007.5
5《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》主編：薛源順，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2000.6
6《公差與配合實(shí)用手冊》主編方昆凡，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版日期2006.2
7《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊》主編：黃廷合 譯，出版社：科學(xué)出版社，出版日期：2006.12
8《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編著：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期： 2004-8
9《Auto CAD 中文版機(jī)械制圖教程》作者：北京市計(jì)算機(jī)繪圖教育研究中心，出版社：上?？茖W(xué)普及出版社，出版日期：2006.1
10《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》主編：吳拓，方瓊珊 ，出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期：2006-1-1