等臂杠杆工艺及夹具设计

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 设计题目：制定等臂杠杆的加工工艺，设计钻2-Φ8H7孔的钻床夹具 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 系 主 任： 设计日期： 机械制造技术基础课程设计任务书 2 序言 3 1.零件的工艺 4 1.1零件的作用 4 1.2零件的工艺分析 4 2.工艺规程的设计 5 2.1确定毛坯的制造形式。 5 2.2基面的选择 7 2.3工件表面加工方法的选择 7 2.4确定工艺路线 7 2.5工艺方案的比较和分析： 8 2.6选择加工设备及刀、量、夹具 8 2.7加工工序设计 9 3.夹具的设计 11 3.1确定设计方案 11 3.2选择定位元件 11 3.3计算夹紧力并确定螺杆直径 11 3.4定位误差计算 12 4.设计心得 12 参考文献 12 机械制造技术基础课程设计任务书 设计题目：制定等臂杠杆的加工工艺，设计钻2-Φ8H7孔的钻床夹具 设计要求：1、中批生产； 2、选用通用设备； 3、采用手动加紧机构； 设计内容：1、绘制加工工件图，计算机绘图； 2、制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡。 3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸； 4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写； 5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。 序言 机械制造技术学课程设计是在学完了机械制造技术（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加以指教。完成夹具结构设计能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。 1.零件的工艺 1.1零件的作用 题目给出的零件是等臂杠杆。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。 1.2零件的工艺分析 杠杆的Φ25+0.052mm孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下： 本夹具用于在立式钻床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在台阶定位销7、支承钉11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2，当辅助支承2与工件接触后，用螺母1锁紧。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。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)钢球检查。 2.工艺规程的设计 2.1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。 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(mm) 说明 Ф40mm的上下平台 宽度30mm的平台 40 30 G H 4 3 加工上下底面 加工上表面 Ø30mm的凸台上下面 30 H 3 凸台上下面 Φ10(H7)孔 10 H 3 加工内孔 Φ8（H7）孔 8 H 3 加工内孔 Φ25（H9）孔 25 G 4 加工内孔 又由参考文献得出： 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 2.0 10 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 25 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 8 3 2.2基面的选择 （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，以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H7)的孔作为精基准。 2.3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。 2.4确定工艺路线 （1）工艺路线方案一： 铸造 时效 涂底漆 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）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：检验入库。 （2）工艺路线方案二： 铸造 时效 涂底漆 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。 2.5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。 2.6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。 2.7加工工序设计 根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。下面是对Φ8（H7）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 2×Φ8(H7) 钻孔 0.215 — Φ7.8 2×Φ8(H7) 扩孔 0.055 — Φ 7.96 2×Φ8(H7) 铰孔 — H7 Φ8(H7) 1、 钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。 2、 粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。 3、 精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。 这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故： （1）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取钻2×Ф8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2×Ф8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为: n=1000v/d=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min 按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min. 从参考文献得知： =9.81×42.7do(N) M=9.81×0.021(N.m) 求出钻2×Ф8(H7)孔的和M如下： =9.81×42.7×8××1=1279N M=9.81×0.021×××1=5N.m 根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求。 （2）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取扩孔2×Ф8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（—）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2×22m/min=11m/min, 由此算出转速n=1000v/d=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。 （3）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速： n=1000v/d=1000×18/3.14×8r/min=717r/min 按照机床的实际转速n=720r/min。则实际切削速度为： V=dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。 3.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。 3.1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。 3.2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。 3.3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，实际所需夹紧力与切削力F之间的关系为： =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，=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。 3.4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。 4.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。 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 6、吴拓、万琼山主编，机械制造工艺与机床夹具课程设计知道，机械工业出版社2010第二版 12