0024-杠杆加工工艺及钻孔夹具设计【等臂杠杆钻8孔】

喜欢就充值下载吧，，资源目录下展示的全都有，，下载后全都有，dwg格式的为CAD图纸，有疑问咨询QQ：414951605 或1304139763 课程设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　22 课 程 设 计 题 目： 序言 大三下学期我们进行了《机械制造基础》课的学习，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,我们进行了本次课程设计。 通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。 摘要 在进行了一系列的课程学习之后我们进行了本次课程设计，目的是通过这次设计加深理解前面的知识，同时为我们以后的设计课程做一个铺垫，本次设计的内容为一个等臂杠杆，对他的设计主要有从铸造生产到加工成型，整个过程：包括毛坯铸造，刀具选择，机床选择 加工工序设计以及加工误差的计算等一系列过程。起中有两个最主要的过程：一是机床与刀具的计算和选择，二是，工序专用夹具的设计。 在进行这两部分是要分外的耐心，查找各种手册和工具书来完成设计。最后要对整个过程进行检验。 abstract After carried on a series of curricula studied us to carry on this curriculum to design, Front the goal is deepens understanding the knowledge through this design Meanwhile makes an upholstery for we later design curriculum This design content is one and so on the arm release leversHis design mainly has from the casting produces to the processing formation Entire process: Including semifinished materials casting,Engine bed choice，Cutting tool choice Processing working procedure design as well as processing error computation and so on a series of processes. Gets up has two most main processes:first, Engine bed and cutting tool computation and choice; Working procedure unit clamp design. Is carrying on these two parts is must the particularly patience, Searches each kind of handbook and the reference book completes the design,Finally must carry on the examination to the entire process 目录 1. 序言………………………………………………………………….1 2. 摘要………………………………………………………………….2 3. 零件的分析………………………………………………………….5 4. 工艺规程的设计…………………………………………………….5 5. 确定工艺路线…………………………………………….................8 6. 工艺方案的比较分析……………………………………………….9 7. 选择加工设备及刀、量、夹具……………………………………10 8. 加工工序计算……………………………………………………….11 9. 夹具的设计…………………………………………..……………..18 10. 设计心得…………………………………………………………….21 11. 参考资料……………………………………………………………22 一、（一）零件的作用 题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但塑性较差，要进行退火热处理。零件的主要加工工序包括： 要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、粗精铣Φ30凸台的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ10(H7)孔为Ra3.6um、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度为0.1um（A）。杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。由以上分析知此杠杆没有复杂加工表面，所以根据上述技术要求采用常规的 加工工艺均可保证。 二、工艺规程的设计 (一)、确定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。 （二），确定零件加工余量及形状 查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：各加工表面表面总余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 Ф40mm的上下平台 40 G 4 加工上下底面 宽30的平台 30 H 3 加工上表面 Ø30mm的凸台上下面 30 H 3 凸台上下表面 Φ10(H7)孔 10 H 10 加工内孔 Φ8（H7）孔 8 H 8 加工内孔 Φ25（H9）孔 25 G 25 加工内孔 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之间的中心距离 168 ----- 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 10 10 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 25 25 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 8 8 3 三，工艺规程设计 (一)基准的选择 1.粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位 2.精基准的选择 主要烤考虑到基准重合问题和便于装卡原则，还要降低生产成本，提高生产效率。三）、工件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、粗精铣Φ30凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下： 1、 Φ40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法，并倒R3圆角。 2、 Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra3.2，采用采用粗铣→精铣的加工方法，并倒R3圆角。 3、 Ø30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法。 4、 钻Φ10(H7)内孔：公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1µm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。 5、 钻Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。 6、 钻Φ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。 7、 四、 确定工艺路线 1、工艺路线方案一： 铸造 退火 时效 工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台 工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。 工序Ⅳ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。 工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。 工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸 工序Ⅹ：检验入库。 2、工艺路线方案二： 铸造 时效 退火 工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。 工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面 工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。 工序Ⅳ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。 工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。 工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。 工序Ⅺ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：检验入库。 五：工艺方案的比较和分析： 上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。 六：选择加工设备及刀、量、夹具 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。 粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X5012立式铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=2mm的削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。 粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X5021立式铣床，刀具选D=2mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。 钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。采用Z535型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。 扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。 铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。 钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。 钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。 粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到Φ9.96mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。 精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。 粗铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。 精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。 （参考资料和文献均来自：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版） 七：加工工序设计 工序Ⅰ：粗铣Φ40mm上端面 1.加工条件：工件材料HT200。 加工要求：粗铣Φ40mm上端面 。加工余量 4mm。 机床 X51 刀具：高速钢立铣刀 2.切削用量 （1）.确定切削深度ap 因余量较小，故选ap =4mm 一此走刀即可完成。 （2）.确定每齿进给量fz 查表P94,P104 及机床进给量取fz =0.12，切削速度 v=48m/min 则主轴转速：n=1000v/πd=1000×48/3.14×50=305.7r/min 查表P94 机床实际转速n=300r/min 实际转速V=πdn/1000=3.14×50×300/1000=47.1m/min 机床进给量为f=nzf=300×0.12×6=216 mm/min 取f=205 则f=0.11mm （3）.检验机床功率 给据切《削手册》，近似取P=3.3Kw，根据机床使用说明书主轴允许功率P=4.5×0.75=3.375> P。故校验合格，机床可用。 （4）.计算工时： t=(l+l+l)/ f l=0.5(d-)=12 mm l=1-3 则t=（83+12+2）/205=24 S 2.半精铣Φ40下端面 计算过程与前相同 粗铣时的工时t=(l+l+l)/ f=（40+12+2）/205=17 S 半精选时，铣削速度为原来的一般为23.5m/min ,f=0.12mm/z 主轴转速n=1000v/dπ=160×3.14×50/1000=25.1m/min f=fnz=0.12×160×6=106.8mm/min 查表取f=105 计算工时t=(l+l+l)/ f=（40+12+2）/105=31 S 工序Ⅱ： 粗精铣Φ30凸台面 选用X51铣床，高速钢铣刀 a=4mm 一次走刀完成 进给量f=0.12 铣削速度v=48m/min 主轴转速n=1000v/ dπ=1000×48/3.14×50=305.7r/min 取n=300r/min 实际切削速度V=πdn/1000=3.14×50×300/1000=47.1r/min f=0.12×300×6=216mm/min 计算工时: t=(l+l+l)/ f=(30+12+2)/205=14 S 工序Ⅵ：Φ钻8孔 机床Z525 进给f=0.28mm/r 切削速度V=20m/min 主轴转速n=1000v/dπ=1000×20/3.14×8=796r/min P91 取n=680r/min 实际切削速度为V=πdn/1000=680×3.14×8=17m/min 机床进给f=nf=680×0.28=190.4mm/min 计算工时t=(l+l+l)/ f=（15+4+4）/190.4=17 S l=cotK+(1-2)=6 l=2 工序Ⅶ 扩孔Φ8到Φ7.96 进给量f=0.28 扩孔的速度为钻孔的一般为V=8.5m/min n=1000v/dπ×=1000×8.5/3.14×8=338r/min 取实际转速n=392 r/min 取实际转速v=n dπ/1000=392×8×3.14/1000=9.85m/min f=nf=392×0.28=109.8mm/min 计算工时t=(l+l+l)/ f=23/109.8=13 S 工序Ⅷ：铰孔至Φ8H7 进给量不变f=0.28 切削速度为原来的1/3为5.8m/min 主轴转速n=1000v/ dπ=1000×5.8/8×3.14=225r/min 取n=195r/min 实际切削速度 V=n dπ/1000=195×3.14×8=4.8m/min 计算工时t=(l+l+l)/ f=23/0.28×195=26 S 工序Ⅸ：钻Φ10孔 进给量f=0.17 钻削速度V=20m/min 主轴转速n=1000v/ dπ=1000×20/(3.14×10)=636.9r/min 取n=680r/min 实际钻削速度V=ndπ/1000=21.35m/min 计算工时t=(l+l+l)/ f=（25+5+2）/115.6=17 S 工序Ⅹ：扩孔到Φ9.98 进给量f=0.17 切削速度V=10m/min 主轴转速n=1000v/ dπ=（1000×10）/（3.14×10）=318.5r/min 取n=272r/min 计算工时t=(l+l+l)/ f=35 S l=cotK+(1-2)=3 l=2 f=nf=272×0.17=51.68 工序Ⅺ：精铰孔到Φ10H8 进给量f=0.11 切削速度V=5.8m/min 由于是高速刚铰刀最大速度为4m/s 主轴转速n=1000v/ dπ=(1000×4)/(10×3.14)=127r/min 取n=97r/min 实际切削速度为V= ndπ/1000=97×3.14×10=3m/s f=nf=0.17×97=16.49 计算工时t=(l+l+l)/ f=105S 工序设计只设计老师所给出工序的计算。下面是对Φ25（H9）内孔的加工设计。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 Φ25(H9) 钻孔 0.215 — Φ23 Φ25(H9) 扩孔 0.055 — Φ24.96 Φ25(H9) 铰孔 — H9 Φ25(H9) 1、 钻Ф25(H9)的小孔使尺寸达到23mm。 2、 粗铰Φ25（H9）小孔使尺寸达到24.96mm。 3、 精铰Φ25(H9)小孔使尺寸达到Φ25（H9）。 这三部工序全都采用Z525机床来进行加工的，故 （1）参考文献：机械制造技术基础课程设计指导书，P108，并参考Z525机床主要技术参数取进给量fz=0.22 mm/z ，钻削速度v=20 m/min,由此计算出转速为： n=1000v/πd=1000×20/（3.14×25）=276.9r/min 由机械制造技术基础课程设计指导书，P91 取n=272 r/min 则实际切削速度v=nπd/1000=272×3.14×25=19.6m/min 则机床进给量v=nzfz=272×0.22×2=119.68 mm/min (2)计算基本工时 t=L/ v=（54+8.2+1）/119.68=0.52min=32S L=L+L+L L= cotK+(1-2)=8.2 L=1-4 从参考文献得知： Ff=9.81×42.7dof0.8KF(N) M=9.81×0.021d02f0.8KM(N.m) 求出钻孔状态下的Ff和M Ff=9.81×42.7dof0.8KF=9.81×42.7×23×0.22×1=2869.2 N M=9.81×0.021d02f0.8KM=9.81×0.021×23×0.22×1=32.5N.m 由于Ff<8839, M<245.25 所以此机床强度足够可用。 4、 粗铰Φ25（H9）小孔使尺寸达到24.96mm。 根据机械制造技术基础课程设计指导书 并参考Z525主要技术参数取进给量fz=0.22 mm/z ，粗铰的切削速度为钻削的一半为9.8 m/min 则主轴转速为n=1000v/(πd)=1000×9.8/(3.14×25)=128.4r/min 查表取n=140r/min 则实际切削速度为v=nπd/1000=140×3.14×25/1000=10.9m/min 机床进给量v=nzfz=140×2×0.22=61.6mm/min 计算工时t=L/ v=（54+2+4）/61.6=59 S L=L+L+L L= cotK+(1-2)=2 L=2-4 工序粗铰Ⅴ：Φ25（H9）小孔使尺寸达到Φ25（H9） 根据机械制造技术基础课程设计指导书 并参考Z525主要技术参数取进给量fz=0.22 mm/z ，精铰的切削速度为钻的1/3大约为6.7 m/min 则主轴转速为n=1000v/(πd)=1000×6.7/（3.14×25）=84.9r/min 查表去n=95r/min 机床进给v=nzfz =95×0.22×2=41.8mm/min 计算工时 t=L/ v=60/41.8=1.44min=86 S L= cotK+(1-2)=2 L=2-4 八：夹具的设计 本次的夹具为—工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）而设计的。　本工序所加工的孔是位于Φ30凸台平面内，孔径不大，工件重量较轻、轮廓尺寸以及生产量不是很大等原因，采用翻转式钻模。 1、 确定设计方案 这道工序所加工的孔在Φ30凸台平面上，且与土台面垂直，平行度△A=0.1。 根据工件结构特点，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻Φ8（H7）mm孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承，当辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。 2 、选择定位元件 （1）选择带台阶面的定位销，作为以φ 25H9孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。 （2）选择可调支承钉为φ8（H7）孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件 ,用锁紧螺母将其锁紧，防止在加工孔时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在φ8（H7）的端面增设一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。 3、计算夹紧力并确定螺杆直径 参考文献（机械加工工艺手册），因夹具的的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系为： F夹=KF，式中的K为安全系数。由参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3。 由前面的计算可知F=1279N。所以，F夹=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，选择一个M30的螺旋辅助支承。一是为了承受切削力的冲击，二是为了防止工件在加工时变形，因为钻φ8（H7）孔时，工件为悬臂。 4、定位误差计算 （1）加工φ8H7时孔距尺寸 84± 0.2mm的定位误差计算，由于基准重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差为：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基准位移误差为定位孔 (φ25H9 )与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为φ25H9，尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工φ8H7孔时轴线平行度 0.15mm 的定位误差计算，由于基准重合，故 ：0.015+0.015=0.03mm 而基准位移误差是定位孔φ25H9与定位面间的垂直度误差。故 :0.052+0.052mm=0.104mm 所以有：0.03+0.104mm=0.134mm 　　此方案能满足平行度 0.15mm的定位要求。 九、设计心得 两个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自 己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。 十：参考文献 1、李益民主编，机械加工工艺简明手册，北京：机械工业出版社，1994.7 2、李洪主编，机械加工工艺手册，北京：北京出版社，1990 3、廖念钊等主编，互换性与技术测量（第四版），北京：中国计量出版社，1990.2 4、于骏一、邹青主编，机械制造技术基础，北京：机械工业出版社，2004.1 5、刘华明主编，刀具设计手册，北京：机械工业出版社，1999