等臂杠桿的設(shè)計(jì)

等臂杠桿的設(shè)計(jì),杠桿,設(shè)計(jì) 一、（一）零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來(lái)支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工藝分析 杠桿的Φ25+0.052mm孔的軸線合兩個(gè)端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下： 本夾具用于在立式鉆床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺(tái)分別在臺(tái)階定位銷7、支承釘11上實(shí)現(xiàn)完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時(shí)工件為懸臂，為防止工件加工時(shí)變形，采用了螺旋輔助支承2，當(dāng)輔助支承2與工件接觸后，用螺母1鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺(tái)、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺(tái)的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平臺(tái)的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺(tái)）、Ra3.2（下平臺(tái)）、Φ10(H7)孔為Ra3.6um、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）。杠桿有過(guò)渡圓角為R5，則其他的過(guò)渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)鋼球檢查。 二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) (一)、確定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200?？紤]到零件在工作中處于潤(rùn)滑狀態(tài)，采用潤(rùn)滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為5000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，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(guò)程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 查參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)值(mm) 說(shuō)明 Ф40mm的上下平臺(tái) 寬度30mm的平臺(tái) 40 30 G H 4 3 加工上下底面 加工上表面 ?30mm的凸臺(tái)上下面 30 H 3 凸臺(tái)上下面 Φ10(H7)孔 10 H 3 加工內(nèi)孔 Φ8（H7）孔 8 H 3 加工內(nèi)孔 Φ25（H9）孔 25 G 4 加工內(nèi)孔 又由參考文獻(xiàn)得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 10 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 25 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 8 3 (二)、基面的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。 （三）、工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺(tái)、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺(tái)的平臺(tái)。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺(tái)：公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 3、 ?30mm的凸臺(tái)上下表面：公差等級(jí)為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ10(H7)內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra3.2，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 5、 鉆Φ25（H9）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→擴(kuò)孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內(nèi)角。 6、 鉆Φ8（H7）內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT6～I(xiàn)T8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 (四)、確定工藝路線 1、工藝路線方案一： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái) 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時(shí)效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。 工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。 工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。 工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。 工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：檢驗(yàn)入庫(kù)。 （五）：工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點(diǎn)是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，Ф25（H7）孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工Ф25孔時(shí)期尺寸達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進(jìn)一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動(dòng)誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 （六）：選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各級(jí)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完后。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標(biāo)卡尺。 粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面。采用X5021立式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標(biāo)卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號(hào)刀）D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。 擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴(kuò)孔鉆（莫氏錐度3號(hào)刀），專用鉆夾具和專用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。 鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機(jī)用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機(jī)用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機(jī)用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。 （參考資料和文獻(xiàn)均來(lái)自：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版） （七）：加工工序設(shè)計(jì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，工序設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)老師所給出工序的計(jì)算。下面是對(duì)Φ8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)計(jì)。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級(jí) 工序尺寸 2×Φ8(H7) 鉆孔 0.215 — Φ7.8 2×Φ8(H7) 擴(kuò)孔 0.055 — Φ 7.96 2×Φ8(H7) 鉸孔 — H7 Φ8(H7) 1、 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。 2、 粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。 3、 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。 這三部工序全都采用Z518機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的，故： （1）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取鉆2×Ф8(H7)孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,用插入法求得鉆2×Ф8(H7)孔的切削速度為v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為: n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min，則實(shí)際切削速度為v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min. 從參考文獻(xiàn)得知： Ff=9.81×42.7dof0.8KF(N) M=9.81×0.021d02f0.8KM(N.m) 求出鉆2×Ф8(H7)孔的Ff和M如下： Ff=9.81×42.7×8×0.30.8×1=1279N M=9.81×0.021×82×0.30.8×1=5N.m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進(jìn)給力，故滿足機(jī)床剛度需求。 （2）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取擴(kuò)孔2×Ф8(H7)的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：擴(kuò)孔的切削速度為（12—13）V鉆，故取v擴(kuò)=1/2v鉆=1/2×22m/min=11m/min, 由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。 （3）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取鉸孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速： n=1000v/πd=1000×18/3.14×8r/min=717r/min 按照機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=720r/min。則實(shí)際切削速度為： V=πdn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。 三、夾具的設(shè)計(jì) 本次的夾具為—工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）而設(shè)計(jì)的?！”竟ば蛩庸さ目资俏挥讦?0凸臺(tái)平面內(nèi)，孔徑不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因，采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。 1、 確定設(shè)計(jì)方案 這道工序所加工的孔在Φ30凸臺(tái)平面上，且與土臺(tái)面垂直，平行度△A=0.1。 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺(tái)分別在臺(tái)階定位銷、支承釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時(shí)工件為懸臂，為防止工件加工時(shí)變形，采用了螺旋輔助支承，當(dāng)輔助支承與工件接觸后，用螺母鎖緊。 2 、選擇定位元件 （1）選擇帶臺(tái)階面的定位銷，作為以φ 25H9孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。 （2）選擇可調(diào)支承釘為φ8（H7）孔外緣毛坯一側(cè)防轉(zhuǎn)定位面的定位元件 ,用鎖緊螺母將其鎖緊，防止在加工孔時(shí)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，限制工件六個(gè)自由度。為增加剛性，在φ8（H7）的端面增設(shè)一螺旋輔助支承，輔助支承與工件接觸后，用螺母將其鎖緊。 3、計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑 參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系為： F夾=KF，式中的K為安全系數(shù)。由參考文獻(xiàn)得，當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)，取K=3。 由前面的計(jì)算可知F=1279N。所以，F(xiàn)夾=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，選擇一個(gè)M30的螺旋輔助支承。一是為了承受切削力的沖擊，二是為了防止工件在加工時(shí)變形，因?yàn)殂@φ8（H7）孔時(shí)，工件為懸臂。 4、定位誤差計(jì)算 （1）加工φ8H7時(shí)孔距尺寸 84± 0.2mm的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基準(zhǔn)位移誤差為定位孔 (φ25H9 )與定位銷的最大間隙，故：定位銷取直徑為φ25H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準(zhǔn)也符合設(shè)計(jì)要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工φ8H7孔時(shí)軸線平行度 0.15mm 的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故 ：0.015+0.015=0.03mm 而基準(zhǔn)位移誤差是定位孔φ25H9與定位面間的垂直度誤差。故 :0.052+0.052mm=0.104mm 所以有：0.03+0.104mm=0.134mm 　　此方案能滿足平行度 0.15mm的定位要求。 四、設(shè)計(jì)心得 兩個(gè)星期的機(jī)械設(shè)計(jì)到今天已經(jīng)劃上句號(hào)，經(jīng)過(guò)著兩個(gè)星期的努力，不僅順利完成了課程設(shè)計(jì)這個(gè)任務(wù)，而且從中一方面鞏固了之前的理論學(xué)習(xí)，另一方面也發(fā)現(xiàn)了自 己在學(xué)習(xí)工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)老師的知道，和自己的認(rèn)真學(xué)習(xí)，自己把一些沒(méi)有掌握好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步加深理解，把在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，作為今后學(xué)習(xí)過(guò)程中努力的方向。課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)系統(tǒng)性、知識(shí)點(diǎn)廣泛的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)這樣一個(gè)系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和結(jié)合，使自己把學(xué)過(guò)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用在各個(gè)方面上去。同時(shí)，廣泛地運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)會(huì)了在實(shí)際中運(yùn)用工具書(shū)，和獨(dú)立完成每一步查找工作；在整個(gè)零件的加工過(guò)程是和其他同學(xué)分工完成，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要和同學(xué)一起討論分析，在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中也想同學(xué)征求了意見(jiàn)，是設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際要求。 五、參考文獻(xiàn) 1、李益民主編，機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7 2、李洪主編，機(jī)械加工工藝手冊(cè)，北京：北京出版社，1990 3、廖念釗等主編，互換性與技術(shù)測(cè)量（第四版），北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1990.2 4、于駿一、鄒青主編，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 5、劉華明主編，刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 目錄 序言 1、 零件分析................................... ... 2、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).................................. 3、 夾具設(shè)計(jì)....................................... 四、設(shè)計(jì)心得....................................... 五、參考文獻(xiàn)....................................... 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)（含機(jī)床夾具設(shè)計(jì)）和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案，由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加以指教。完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實(shí)踐機(jī)會(huì)，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。