杠桿二機械加工工藝及銑10mm槽夾具設計【含CAD圖紙、說明書】

20 機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎課 程 設 計題 目：杠桿工藝及專用夾具設計班級姓名指導教師完成日期摘要設計內(nèi)容：“杠桿（二）”機械加工工藝規(guī)程及槽10的夾具設計，并繪制出調(diào)速杠桿零件圖、毛坯圖、夾具零件圖和夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設計說明書。設計目的：通過該課程設計，使我把自己所學理論與生產(chǎn)實踐很好地相結(jié)合， 鍛煉了我分析問題、解決問題的能力，在這個過程中我獨立分析和解決了零件機械制造的工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設計能力，為今后的畢業(yè)設計及對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練，從而打下了良好的基礎。由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，還請各位老師多加指教。AbstractDesign content: leverage (2) the machining process planning and10 groove of fixture design, and draw the drawing, casting speed control lever figure, fixture and fixture drawing assembly drawing, fill in process card, of course the design specification Designed to: the adoption of the curriculum design, I have learned to their own theory and practice of producing a good combination, the exercise of my analysis, problem-solving abilities, in the process I am an independent analysis and solution of the manufacture of mechanical parts of the problem , A machine designed for this fixture typical of equipment, improve the structure design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of an adaptation training, thus laying a good foundation. As capacity constraints, lack of experience, the design of many deficiencies, also requested the teachers more ideas on how to improve.目錄1.零件圖分析11.1零件的功用11.2零件的技術(shù)要求11.3審查杠桿的工藝性21.4確定杠桿的生產(chǎn)類型22.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖22.1確定毛坯制造方法22.2確定毛坯尺寸公差和加工余量22.2.1確定毛坯尺寸22.2.2確定毛坯尺寸公差等級和公差32.3繪制毛坯圖43.制定零件工藝路線43.1選擇定位基準43.1.1精基準的選擇43.1.2粗基準的選擇43.2表面加工方法的確定53.3加工階段的劃分63.4工序集中與分散63.5工序順序的安排73.5.1機械加工工序的安排73.5.2熱處理工序及表面處理工序的安排83.5.3輔助工序安排83.6確定工藝路線84.工序設計(加工M4螺孔)94.1確定加工方案94.2確定加工余量94.3計算兩次工序尺寸的基本尺寸104.4兩次工步計算104.4.1鉆孔工步104.4.2攻絲孔工步105.時間定額的計算115.1兩工步時間定額的計算115.1.1鉆孔工步115.1.2絲攻工步115.2輔助時間的計算116.夾具設計116.1問題的提出126.2.1定位方案設計126.2.2上述方案的比較126.2.3夾緊力方向的選擇126.2.4夾緊力作用點的選擇136.2.5切削力及夾緊力計算136.2.6夾具操作簡要說明137.體會與展望13參考文獻15附錄117附錄2181.零件圖分析1.1零件的功用本零件為用于某些機械中的杠桿，其功用是傳遞驅(qū)動力。1.2零件的技術(shù)要求加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等級表面粗糙度Ra形位公差/mm20孔外端面150.23.235孔外端面150.23.216孔外端面60.053.210孔上端面48.512.5插槽內(nèi)表面50.053.28H7孔加工8H71.620H7孔加工20H71.6/ 0.1 AB8F9孔加工8F91.610孔加工1012.5M4螺孔加工M4左端缺口812.5該杠桿形狀復雜、結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的杠桿類零件。為實現(xiàn)傳遞驅(qū)動力的功能，其杠桿各孔與機器有配合要求，因此加工精度要求較高。杠桿左端兩臂內(nèi)表面在工作中需承受較大的沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理；為保證裝配時有準確的位置，8H7、20H7、8F9三個端面孔有平行度要求，中間孔與兩端的孔的平行度為0.1mm。綜上所述，該杠桿的各項技術(shù)要求制定的較合理，符合該零件在傳遞驅(qū)動力中的功用。1.3審查杠桿的工藝性分析零件圖可知，杠桿零件中的8H7、20H7、8F9孔的外端面均要求銑削加工,并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了其接觸剛度；8H7和20H7孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭偏離，以保證加工精度；另外，該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。1.4確定杠桿的生產(chǎn)類型依題目可知，該杠桿生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。2.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖2.1確定毛坯制造方法零件材料是QT45-5。零件年產(chǎn)量為中批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型中的金屬模鑄造。零件形狀復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，8H7、8F9三個小孔不鑄出，中間20H7大孔鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。2.2確定毛坯尺寸公差和加工余量2.2.1確定毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量即可加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量/mm說明8H7兩孔外端面15mmCT81.25單邊余量20H7孔外端面15mmCT81.25單邊余量8F7孔外端面6mmCT71.00單邊余量10孔上端面48.5mmCT93.0單邊余量兩8H7孔之間的表面5mmCT81.25單邊余量缺口8mmCT72.00單邊余量2.2.2確定毛坯尺寸公差等級和公差（1） 確定毛坯尺寸公差等級由課程設計指導書中表2-1大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級表確定毛坯的尺寸的公差等級。由于鑄件材料為球墨鑄鐵加工方法為金屬型鑄造，確定毛坯尺寸公差等級為CT8-10.（2） 確定毛坯尺寸公差 查鑄造工藝手冊中表1-9確定本零件的毛坯尺寸公差如下。杠桿尺寸公差零件毛坯尺寸公差8H7兩孔外端面 16.25mm0.1420H7孔外端面 16.25mm0.148F7孔外端面 7.00mm0.2010孔上端面 51.5mm0.24兩8H7孔之間的表面7.50.10缺口 8mm0.122.3 繪制毛坯圖3.制定零件工藝路線3.1選擇定位基準基準面的選擇是工藝規(guī)程設計的重要過程之一。基面的選擇正確與否，可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率提高，否則，不但加工工藝過程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的報廢，使用無法進行，難以在工期內(nèi)完成加工任務。3.1.1精基準的選擇根據(jù)該杠桿零件的技術(shù)要求和裝配要求,對于精基準而言，主要考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目以20H7的孔為精基準，基本滿足要求。3.1.2粗基準的選擇重點考慮到既要保證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盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選杠桿零件20H7孔及8H7孔外端面為粗基準。3.2表面加工方法的確定1、杠桿零件中零件20H7、8H7孔的外端面，它是毛坯鑄造出來之后第一個加工的端面，此面將作為粗基準，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術(shù)要求。2、10孔上端面，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑的加工方式。3、8F9孔的外端面，表面粗糙度為3.2，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑半精銑的加工方式。4、兩8H7孔之間的表面，該表面需要檢查，要求檢查范圍與8H7同心在20內(nèi)，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑半精銑的加工方式。5、20H7孔加工，它將作為精基準以完成以后的加工，為達到題目要求我們采取粗擴精擴鉸的工序過程，最終完成20H7孔加工。6、8H7、8F9孔加工，加工時對于20H7孔有平行度要求，表面粗糙度為1.6，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆精鉸的加工方式。7、10孔加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆孔就能達到要求。8、缺口的加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗車就能達到要求。9、M4螺孔加工，考慮到工藝要求，我們采取鉆、攻絲兩步工序。在加工的適當工藝過程中我們對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。各表面加工方案如下表加工表面尺寸精度等級表面粗超度Ra/m加工方案備注20H7、8H7孔外端面IT113.2粗銑半精銑表1-810孔上端面IT1012.5粗銑表1-88F9孔的外端面IT113.2粗銑半精銑表1-8兩8H7孔之間的表面IT113.2粗銑半精銑表1-820H7孔加工IT71.6粗擴精擴鉸表1-78H7孔加工IT81.6鉆精鉸表1-78F9孔加工IT71.6鉆精鉸表1-710孔加工IT1112.5鉆表1-7缺口的加工IT1112.5粗銑表1-7M4螺孔加工3.2鉆攻表1-103.3加工階段的劃分該杠桿加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個階段。在粗加工階段，首先將精基準（20H7孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑三個圓孔的外端面、粗銑10孔上端面以及兩8H7孔之間的表面、鉆8H7及8F9孔、缺口的粗銑、鉆10孔及M4螺孔；在精加工階段，進行三個圓孔的外端面的半精銑、8H7及8F7孔的精鉸、M4螺孔的攻絲加工。3.4工序集中與分散在生產(chǎn)綱領一確定成批生產(chǎn)的情況下，考慮到經(jīng)濟效益，工藝簡單，盡量降低成本等因素我們采用工序集中。該杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬用型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。3.5工序順序的安排3.5.1機械加工工序的安排方案一： 1、粗擴精擴鉸20H7孔 2、粗銑半精銑20H7、8H7孔外端面 3、粗銑兩8H7孔之間的表面 4、粗銑半精銑8F9孔的外端面 5、檢驗 6、粗銑10孔上端面 7、粗銑缺口 8、鉆精鉸8H7孔及8F9孔 9、鉆10孔 10、鉆攻M4螺孔方案二： 1、粗擴精擴鉸20H7孔 2、鉆精鉸8H7孔及8F9孔 3、粗銑半精銑20H7、8H7孔外端面 4、粗銑兩8H7孔之間的表面 5、檢驗 6、鉆10孔 7、粗銑10孔上端面 8、粗銑半精銑8F9孔的外端面 9、粗銑缺口 10、鉆攻M4螺孔3.5.2熱處理工序及表面處理工序的安排1、鑄造成型后，為改善工件材料切削性能和消除毛坯內(nèi)應力而安排的熱處理工序：時效處理。2、在粗加工之后，為消除切削加工過程中工件的內(nèi)應力而安排的熱處理工序：人工時效處理3.5.3輔助工序安排在粗加工和熱處理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述：該杠桿工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工熱處理主要表面精加工。3.6確定工藝路線 對于上述工序安排的兩個方案進行比較：方案一工序相對集中，便于管理。方案二則采用工序分散原則，各工序工作相對獨立?？紤]到該零件生產(chǎn)批量較大，工序集中可簡化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案一較好。 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了杠桿的工藝路線。 杠桿工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1粗擴、精擴、鉸20H7孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)2粗銑20H7、8H7孔外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺3半精銑20H7、8H7孔外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺4粗銑兩8H7孔之間的表面立式銑床X51端銑刀游標卡尺5粗銑8F9孔的外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺6半精銑8F9孔的外端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺7去毛刺鉗工臺平銼8檢驗塞規(guī)、百分尺、卡尺等9粗銑10孔上端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺10粗銑缺口立式銑床X51端銑刀游標卡尺11鉆精鉸8H7孔及8F9孔四面組合鉆床麻花鉆、擴孔鉆卡尺、塞規(guī)12鉆10孔立式鉆床ZX525麻花鉆塞規(guī)13鉆、攻M4螺孔四面組合鉆床麻花鉆、絲錐塞規(guī)14清洗清洗機15終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等4. 工序設計(銑10mm槽)4.1確定加工方案根據(jù)課程設計指導書中表2-40，螺孔最大公稱直徑為4mm公差等級為IT8級，公差為0.018mm.確定加工方案為：鉆-攻。4.2確定加工余量由表2-1和2-5查得對于中批生產(chǎn)，采用金屬型鑄造成型，取其尺寸公差等級為8級，加工余量等級為F級.1. 由表2-28（孔的加工余量），查得：鉆孔的加工余量為0.1mm2. 由表2-39（攻螺紋孔前鉆孔用麻花鉆直徑），查的：鉆孔用的麻花鉆直徑為3.3mm。3. 由表3-37（機用絲錐的參數(shù)），查的：絲錐的公稱直徑為4.0mm。4.3計算兩次工序尺寸的基本尺寸 攻螺紋后孔的最大公稱直徑尺寸為4mm，查表2-39知普通粗牙螺紋內(nèi)孔的直徑為3.3mm，則鉆孔工序的加工尺寸為： 3.30-0.10=3.20mm。4.4兩次工步計算4.4.1鉆孔工步 1、背吃刀量的確定 取ap=1mm 2、進給量的確定 查表5-22選取該工步的每鉆進給量f=0.10mm/r 3、切削速度的計算 查表5-22得 v=15m/min 由公式（5-1）得： n=1000v/3.14d=100015/(3.143.3)=1447r/min參照表4-8 四面組合鉆床，主軸鉆速可取n=1360r/min，將此帶入公式（5-1）實際鉆削速度v=nd/1000=14.09m/min4.4.2攻絲孔工步 1、背吃刀量的確定 取ap=0.07mm 2、進給量的確定 查表5-22選取該工步的每鉆進給量f=0.10mm/r 3、切削速度的計算 查表5-22得 v=10m/min 由公式（5-1）得： n=1000v/3.14d=100010/(3.144.0)=796r/min參照表4-8 四面組合鉆床，主軸鉆速可取n=780r/min，將此帶入公式（5-1）實際鉆削速度v=nd/1000=9.79m/min5.時間定額的計算5.1兩工步時間定額的計算5.1.1鉆孔工步根據(jù)表5-41（鉆削基本時間的計算），鉆孔的基本時間可由下面公式計算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：l1=（D/2）cotkr+(12)=6.3mml2 =2,代入可得tj=21.32s5.1.2絲攻工步 根據(jù)表5-46（用絲攻螺紋基本時間的計算），攻孔的基本時間可由下面公式計算 Tj=(l1+l2+l)/fn+(l1+l2+l)/fn0i 式中：l1=（13）P L2=（23）P代入可得tj=12.2s5.2 輔助時間的計算由公式tf=0.15tj 計算鉆孔工步的輔助時間tf=3.198s計算攻孔工步的輔助時間tf=1.830s6夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。設計槽10槽，本夾具將用于四面組合鉆床，刀具為麻花鉆、絲錐。6.1問題的提出本夾具是用來銑槽10時的夾具,加工該螺紋孔需要兩道工序才能完成，并且螺孔的中心線與工件水平線有一定的角度要求,因此本工序加工時要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,保證精度。6.2.1 定位方案設計 對于該杠桿零件的夾具設計中的定位方案的設定，在課程設計前期設定方案一，在設計中后期設定了方案二，將其列于下面進行比較。 方案一： 分析該零件圖的工藝性，采用一面一孔定位一面夾緊的定位方式。并采用手動夾緊的方式。選擇20H7孔為定位孔，20H7一側(cè)的外端面為定位面，另一端面受夾緊力。夾具體采用左右面寬，下端面窄的“G”形夾具體形式。 方案二： 分析該零件圖的工藝性，并考慮到機床的結(jié)構(gòu)限制，所以采用一面兩孔的定位方法。選擇20H7孔及20F9孔為定位孔，20H7孔一側(cè)外端面為定位面，另一側(cè)受夾緊力作用夾緊。夾具體采用結(jié)構(gòu)均勻的“L”形夾具體形式。6.2.2上述方案的比較：分析加工M4螺紋孔時的工序定位要求可知，該工序定位需要限制六個自由度。方案一的定位方法，只能保證限制五個自由度，無法限制在工件在銷的軸向上的轉(zhuǎn)動，屬于欠定位，在加工該工序時容易由于工件的轉(zhuǎn)動而導致孔的中心的變動，從而導致孔徑的變化。方案二，在方案一的基礎上加了一個“削邊銷”來限制第六個自由度，將零件固定，其定位符合要求，能保證加工精度要求。分析夾具體的鑄造問題，方案一的夾具體不符合鑄造件的要求，鑄造件要求壁厚均勻，并且“G”形工件無法鑄造，相比方案二，保證了鑄造件的壁厚均勻，并且“L”形工件，形狀簡單，鑄造方便。分析夾緊力的動力源，方案一采用手動夾緊。對于該工件屬于中批量生產(chǎn)，手動顯得工作效率，不能滿足生產(chǎn)綱領。相比之下方案一，采用氣壓作為夾緊的動力源，雖然存在一定的不穩(wěn)定性，但對于總體加工并無影響，能保證工作效率，滿足生產(chǎn)綱領。 綜上所述，選擇方案二比較好。該方案可靠，操作方便、工作效率高。6.2.3夾緊力方向的選擇?？紤]到夾緊力的方向與工件定位基準所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關。所以選擇夾緊力方向為垂直于主要定位基準面，以保證工件夾緊的穩(wěn)定性。并與工件剛度最大的方向一致，以減少變形。即夾緊力方向向左。6.2.4夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇對夾緊的穩(wěn)定性和工件變形有很大的影響。選擇時注意：應落在支撐元件上或幾個支撐元件所形成的支承面內(nèi)，應落在工件剛度好的部位上，應盡量靠近加工面。下端面作用面積大，穩(wěn)定，所以夾緊力作用在杠桿中間大圓的外端面上。6.2.5切削力及夾緊力計算在加工過程中,鉆、攻螺紋孔時的主要切削力為鉆頭或絲錐的切削方向,即垂直于第一定位基準面,只要夾緊杠桿中間大圓的外端面即可，無須再對切削力進行計算。6.2.6夾具操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本夾具操作簡單，省時省力，裝卸工件時只需靠汽缸控制壓力桿的收縮即可輕松實現(xiàn)。7.體會與展望在老師的指導下，順利完成了機械制造課課程設計的全部內(nèi)容。通過這次的課程設計，收獲頗多。1、 對理論知識有了更深的理解 通過對實際零件的功用分析、工藝分析、機械加工工藝規(guī)程設計及 指定工序的專用機床夾具設計等學習，對于以往學過的課程中的知識點有了更系統(tǒng)化的復習，對于這些理論知識有了更深的理解。2、 對理論知識在實踐中的應用有了更深的理解 通過這次專用夾具的設計，完全是自己運用所學知識，通過查找資料，根據(jù)實際工作情況完成該零件的夾具設計，使自己更加形象的理解了理論知識在實際中的運用。3、 激發(fā)了自己學習的積極性 通過該課程設計，使我全面系統(tǒng)的理解了專用夾具設計的基本實現(xiàn)方法。把僵硬的課本知識變的生動有趣，激發(fā)了學習的積極性。把學過的機械制造知識強化，能夠把課堂上的知識通過自己的設計實踐化，加深了對理論知識的理解。4、 理解了該知識點以及學科之間的融合滲透 本次課程設計部分是運用機械制造基礎課中的夾具設計知識點完成的，在設計的過程中運用了，機械制圖、互換性與測量技術(shù)、工程材料等以往學過的課程，這次設計將各學科聯(lián)系起來，把各學科之間的知識融合起來，把各門課程的知識聯(lián)系起來，使我對各知識的聯(lián)系理解更加深入。 在這次課程設計中，我按照課程設計指導書中的要求和進度來進行的，完全達到了培養(yǎng)實際動手設計能力的目的。對于這種類型的實踐類學習對于以后工作的發(fā)展和問題的解決起到了鋪墊和指引的意義。參考文獻【1】作者：于英華，書名:機械制造基礎，出版者：機械工業(yè)出版社，出版年：2013.5【2】作者：劉宏梅，書名:機械制造基礎課程設計指導書，出版者：遼寧工程技術(shù)大學，出版年：2014.06【3】作者：趙麗娟 冷岳峰，書名:機械幾何量精度設計與檢測，出版者：清華大學出版社，出版年：2011.07【4】作者：陳國香，書名:機械制造與模具制造工藝學，出版者：清華大學出版社，出版年：2006.05【5】作者：李彩霞，書名:機械精度設計與檢測技術(shù)，出版者：上海交通大學出版社，出版年：2006.01【6】作者：秦寶榮，書名:機床夾具設計，出版者：中國建材工業(yè)出版社，出版年：1998.02【7】作者：方子良，書名:機械制造技術(shù)基礎，出版者：上海交通大學出版社，出版年：2005.01【8】作者：李弘英，書名:鑄造工藝設計，出版者：機械工業(yè)出版社，出版年：2005.02【9】作者：武良臣、郭培紅，書名:敏捷夾具設計理論及應用，出版者：煤炭工業(yè)出版社，出版年：2003.09【10】作者：鄒青，書名:機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程，出版者：機械工業(yè)出版社，出版年：2004.0820