等臂杠杆设计说明书.doc

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机电及自动化学院 机械制造加工工艺 课程设计 设计题目：等臂杠杆 专 业：12机械工程及自动化 学 号： 1211111043 姓 名： 王文镇 指导老师： 胡中伟 2015年7月21日 目 录 1.引言 3 2.计算生产纲领，确定生产类型 3 3.零件的分析 3 3.1零件的作用 3 3.2零件的材料及其力学性能 3 3.3零件的结构工艺分析 3 4. 选择毛坯 4 5.工艺规程设计 4 5.1定位基准的选择 4 5.2零件表面加工方法的选择 4 5.3制定工艺路线 5 5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸 6 6.工艺设计 7 6.1机床的选择 7 6.2刀具的选择 7 6.3工序尺寸的确定及计算 7 7.选择切削用量、确实时间定额 9 1. 引言 《机械制造工艺学》课程设计是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM等专业基础课和主要专业课，又经过了机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。 这次我做的题目是等臂杠杆，希望通过这次的课程设计我可以更深的了解机械制造这方面的知识，也希望这次我的课程设计能得到一个好的成绩。 2. 计算生产纲领，确定生产类型 任务书上的题目内容为：加工一个等臂杠杆，该零件年常量为20000台，设其备品率为10%，机械加工废品率为1%，试进行该杠杆零件的工艺规程设计。 现制定该零件的机械加工工艺规程。 N=Q n(1+a%)(1+b%)=200001(1+10%)（1+1%）=22220（件/年） 该零件的年产量为22220件，根据《机械制造技术基础》教材中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为大批量生产。 3. 零件的分析 3.1零件的作用 题目所给的零件为等臂杠杆，其主要作用是用来支撑、固定的。要求零件的配合是符合要求的。 3.2零件的材料及其力学性能 材料名称:灰铸铁 牌号：HT200 标准GB9439-88 力学性能：抗拉强度200MPa,硬度200HB（RH=1时） 试样尺寸：试棒直径30mm 3.3零件的结构工艺分析 零件结构简单，材料为灰铸铁，表面粗糙度的要求合理，主要是对各个圆柱或圆台的两端面进行加工以及对四个孔的加工。由于面加工的对象是面，所以可以对其进行铣削，Ra值最大的是6.3，因此要对其进行粗铣和精铣，两个直径为8的孔和直径为10的孔要求一定的形位公差，加工时需要选好基准。还有孔由于孔径比较小，铸造时是铸造不出来的，只能铸出实心，然后再进行加工。 4.选择毛坯 零件毛坯为铸件，考虑到整体式加工，较废材料，不经济，而零件为普通零件不受冲击，故不宜选用锻件，最终确定使用铸件，为大量生产，且轮廓尺寸规则，可采用砂型机器造型及壳型铸造，且可用大型铸造如一出十等方法铸造，这样更能提高生产率。 5.工艺规程设计 5.1定位基准的选择 1、粗基准的选择：工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用宽度为30mm肩面作为粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支撑Φ40mm的外轮廓作为主要定位。达到完全定位，加工Φ25的孔。 2、精基准的选择：考虑到加工精度和装夹方便，加工孔时以加工好了的Φ25的孔为主要的定位精基准。铣面时可以为互为基准。 5.2零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有：粗精铣Φ40mm的上下平台和宽度为30mm的上平台面、粗精铣两个Φ30mm凸台上下端面、对Φ25mm，Φ10mm,2Φ8mm孔的钻，扩或铣。具体如下： 1、 Φ40mm圆柱的上平台及宽度为30mm的上平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra6.3，采用粗铣--精铣的加工方法。 2、 Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra3.2，采用粗铣--精铣的加工方法。 3、 2Φ30mm圆柱的上下平台：公差等级为IT7-IT9，表面粗糙度Ra6.3，采用粗铣--精铣的加工方法。 4、 钻Φ25mm内孔：公差等级为IT6-IT9，表面粗糙度Ra1.6，采用钻孔-扩孔-精铰孔的加工方法。 5、 钻Φ10mm内孔：公差等级为IT8-IT9，表面粗糙度Ra3.2，采用钻孔-铰孔的加工方法。 6、 钻2Φ8mm内孔：公差等级为IT7-IT8，表面粗糙度Ra1.6，采用钻孔-粗铰-精铰的加工方法。 5.3制定工艺路线 按照先加工基准面及先粗后精的原则，机加工可按下述路线进行。 （1）工艺路线方案一： 下料，铸造，人工时效 工序四：粗铣Φ40mm上平台和30mm的平台。 工序五：精铣Φ40mm上平台和30mm的平台。 工序六：粗铣Φ40mm下平台。 工序七：精铣Φ40mm下平台。 工序八:粗铣2Φ30mm的凸台上下表面。 工序九:精铣2Φ30mm的凸台上下表面。 工序十：钻-扩-精铰Φ25mm的内孔。 工序十一：钻-铰Φ10mm的内孔。 工序十二：钻-粗铰-精铰2Φ8mm的内孔。 工序十三：终检入库。 （2） 工艺路线方案二： 下料，铸造，人工时效 工序四：以Φ40mm上平台为定位基准，粗铣Φ40mm下平台、2Φ30mm凸台下表面。 工序五：以Φ40mm下平台为定位基准，粗铣Φ40mm上平台和宽度为30mm的上平台面、2Φ30mm凸台上表面。 工序六：以Φ40mm上平台为定位基准，精铣Φ40mm下平台、2Φ30mm凸台下表面。 工序七：以Φ40mm下平台为定位基准，精铣Φ40mm上平台和宽度为30mm的上平台面、2Φ30mm凸台上表面。 工序八：以Φ40mm的圆周面为定位基准，钻-扩-精铰-倒角Φ25的内孔。 工序九：以Φ25mm的内孔为定位基准，钻-铰Φ10mm的内孔。 工序十：以Φ25mm的内孔为定位基准，钻-粗铰-精铰2Φ8mm的内孔。 工序十一：终检入库。 对于工艺路线一，虽然能在一定程度上保证工件的精度，但安装繁琐，和工艺路线二比起来，工艺路线二更能保证零件的加工精度，且安装、加工路线也比较合理，因此选择工艺路线二作为此次零件的加工路线。 5.4确定机械加工余量及毛坯尺寸 工艺方法：砂型机器造型及壳型 查《机械制造技术基础课程设计》P19表2.8可知CT=8-10，取CT=10，加工余量等级为G，孔的加工等级比地面和侧面的加工余量等级低一级为H。 序号 基本尺寸/mm 加工余量等级 加工余量/mm 尺寸公差/mm 毛坯工序尺寸/mm 1 地面54mm G 单侧3.5 2.8 57.51.4 2 左边Φ30mm凸台下台面4mm G 单侧3.5 2.0 31 3 右边Φ30mm凸台下台面58mm G 单侧3.5 2.8 651.4 4 顶面54mm G 单侧3.5 2.8 611.4 5 左边Φ30mm凸台上台面73mm G 单侧3.5 3.2 801.6 6 右边Φ30mm凸台上台面11mm G 单侧3.5 2.2 181.1 7 孔Φ25mm H 双侧一半12.5 8 孔Φ10mm H 双侧一半5 9 孔2Φ8mm H 双侧一半4 注：加工余量查《机械制造技术基础课程设计》P20，尺寸公差查P18. 6.工序设计 6.1机床的选择 立式铣床X52K：主电机功率7.5KW，主轴转速30-1500r/min，工作台纵向进给量：23.5-1180mm。 ‚立式钻床Z525：主电动机功率2.8KW，主轴转速范围97-1360r/mm,进给量范围0.1-0.81r/min. 6.2刀具的选择 加工表面 刀具名称 刀具参数 刀片材料 粗铣端面 直齿三面刃铣刀 D=50,Z=14 高速钢 精铣端面 直齿三面刃铣刀 D=50,Z=14 高速钢 钻孔 锥柄短麻花钻 d=7.8,d=9.8, d=23 高速钢 扩孔 锥柄扩孔钻 d=24.8 硬质合金钢 铰孔 锥柄机用铰刀 d=7.96,d=8, d=10,d=25 硬质合金钢 孔Φ25mm的倒角 90直柄锥面锪钻 d=50,Z=10 硬质合金钢 6.3工序尺寸的确定及计算 （各工步加工余量、工序尺寸、公差的确定等） 工序 加工表面（括号内为基本尺寸/mm） 加工方法 加工余量/mm 精度等级IT 公差值/mm 工序尺寸/mm 工序四 Φ40mm的下平台面（54） 粗铣 3 11 0.19 Φ30mm左凸台下台面（4） 粗铣 3 11 0.075 Φ30mm右凸台下台面（58） 粗铣 3 11 0.19 工序五 Φ40mm的上平台面及宽度为30mm上平台面（54） 粗铣 3 11 0.19 Φ30mm左凸台上台面（73） 粗铣 3 11 0.19 Φ30mm右凸台上台面（11） 粗铣 3 11 0.11 工序六 Φ40mm的下平台面（54） 精铣 0.5 8 0.046 Φ30mm左凸台下台面（4） 精铣 0.5 8 0.018 Φ30mm右凸台下台面（58） 精铣 0.5 8 0.046 工序七 Φ40mm的上平台面及宽度为30mm上平台面（54） 精铣 0.5 8 0.046 Φ30mm左凸台上台面（73） 精铣 0.5 8 0.046 Φ30mm右凸台上台面（11） 精铣 0.5 8 0.027 工序八 Φ25mm内孔 钻孔 23 11 0.13 扩孔 1.8 10 0.084 精铰 0.2 7 0.021 工序九 Φ10mm内孔 钻孔 9.8 11 0.09 铰孔 0.2 8 0.022 工序十 2Φ8mm内孔 钻孔 7.8 11 0.09 粗铰 0.16 8 0.022 精铰 0.04 7 0.015 注：精度等级可查《机械制造技术基础课程设计》P41-42，公差值可查书P47. 7.选择切削用量、确定时间定额 （1） 工序四 <1>工步一：粗铣Φ40mm下平台 切削用量 已知工件材料为HT200，选择高速钢直齿三面刃铣刀直径D=50mm，齿数z=14。背吃刀量a=3mm。机床选用X52K立式铣床。根据资料所知，X52K型立式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查《机械制造工艺学课程设计指导书》P133表5-27和表5-30分别得每齿进给量f=0.25mm/z和铣削速度Vc＝20m/min， 则 =127r/min 由书《机械制造技术基础课程设计》P81表3.7可选取转速n=150r/min 所以实际切削速度： Vc = Vc==23.55m/min 实际进给量： =0.2514150=525mm/min 由书《机械制造技术基础课程设计》P81表3.8可选取工作台进给量=475mm/min ‚校验机床功率 查书《机械制造工艺学课程设计指导书》P135表5-31与表5-32得=30，=3mm,=1.0,=0.25,=0.65,=40mm,=0.83,Z=14,d=50mm,=0.83,n=150r/min,=0,=0.96 所以经过计算切削力=408.19N 功率==0.16KW,小于机床电机功率7.5KW,所以切削用量合适。 ƒ工时的计算 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得11.5mm，=2mm,=40mm,所以 6.76s,=1.01s,0.23，0.23s. 单件时间8.23s <2>工步二：粗铣Φ30mm左凸台下台面与<3>工步三：粗铣Φ30mm右凸台下台面，由于切深，机床，刀具与工序一一样，所以切削用量不变。 n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min， 因为其切削面积小于工步一，所以功率也较小，切削用量符合。 ‚工时的计算 A.工步二的工时： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=30mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得7mm，=2mm,=30mm,所以 4.92s,=0.7s,0.17，0.17s. 单件时间6s B.工步三的工时： Φ30mm右凸台下表面由于其加工过程与工步二完全一样，所以单件时间6s 综合：工序一总工时t=20.23s （2）工序五 <1>工步一：粗铣Φ40mm上平台表面和宽度为30mm的上平台面。 ①切削用量，所用机床，刀具等都和工序一的工步一一样，即n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min， ②工时的计算： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得11.5mm，=2mm,=83mm,所以 12s,=1.8s,0.41，0.41s. 单件时间14.62s <2>工步二：粗铣Φ30mm左凸台上台面与<3>工步三：粗铣Φ30mm右凸台上台面， ①切削用量：由于切深，机床，刀具与工序一一样，所以切削用量不变。 n=150r/min，Vc=23.55m/min，=475mm/min ②工时计算： 工步二和工步三由于粗铣过程与工序一中工步二、工步三一样，所以工步二和工步三的工时：6s 综合：工序二总工时t=26.62s （3） 工序六 <1>工步一：精铣Φ40mm下平台表面。 ①切削用量： 机床刀具和粗铣时一样，但背吃刀量a=0.5mm。 查《机械制造工艺学课程设计指导书》P133表5-27和表5-30分别得每转进给量f=0.5mm/r和铣削速度Vc＝26m/min， 则 165.6r/min 由书《机械制造技术基础课程设计》P81表3.7可选取转速n=190r/min 所以实际切削速度： Vc = Vc=29.83m/min 实际进给量： 0.5190=95mm/min 由书《机械制造技术基础课程设计》P81表3.8可选取工作台进给量=95mm/min ‚校验机床功率 查书《机械制造工艺学课程设计指导书》P135表5-31与表5-32得=30，=0.5mm,=1.0,=0.018,=0.65,=40mm,=0.83,Z=14,d=50mm,=0.83,n=190r/min,=0,=0.96 所以经过计算切削力=12.30N 功率==0.006KW,小于机床电机功率7.5KW,所以切削用量合适。 ③工时的计算： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得11.5mm，=2mm,=40mm,所以 33.6s,=5.04s,1.16s，1.16s. 单件时间40.96s <2>工步二和工步三的精铣与工步一一样， ①切削用量：n=190r/min，Vc=29.83m/min，=95mm/min ②工时计算： A.工步二的工时： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=30mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得7mm，=2mm,=30mm,所以 24.6s,=13.69s,0.85s，0.85s. 单件时间29.99s B.工步三的工时： 由于加工过程和加工参数与工步二完全一样，所以29.99s 综合：工序三总工时t=100.94s (4)工序七 <1>工步一：精铣Φ40mm上平台表面和宽度为30mm的上平台面。 ①切削用量，所用机床，刀具等都和工序三的工步一 一样。 ②工时的计算： 基本时间：主偏角=90，d=50mm,=40mm,采用对称铣平面。由书《机械制造技术基础课程设计》P231表5.41得11.5mm，=2mm,=83mm,所以 61.2s,=9.18s,2.11s，2.11s. 单件时间74.6s <2>工步二：精铣Φ30mm左凸台上台面与<3>工步三：精铣Φ30mm右凸台上台面， ①切削用量： 由于切深，机床，刀具与工序三的工步二和工步三一样，所以切削用量一样。 ②工时的计算： 由于工步二和工步三精铣过程和加工参数与工序三中工步二、工步三一样，所以所用时间也一样，单件时间都是29.99s 综合：工序四总工时t=134.58s （5） 工序八：Φ25mm内孔的钻-扩-精铰 加工条件：工件材料HT200.采用机床：Z525立式钻床。机床主电机功率2.8KW <1>工步一：钻孔 ①切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=23,查《机械制造技术基础课程设计》P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.25mm/r 则239r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=272r/min 实际切削速度：V==20.50m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得54mm,0,D=23mm,0,45,所以12.5mm,则58.8s,=8.82s,2.03s，2.03s. 单件时间71.68s <2>工步二：扩孔 刀具：锥柄扩孔钻。机床：Z525立式钻床。d=24.8mm, ①切削用量： 查《机械制造技术基础课程设计》P220表5.21与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=87.5m/min， 则1128r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=960r/min 实际切削速度：V==74.46m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得54mm,0,D=24.8mm,23,45,所以1.9mm,则4.31s,=0.65s,0.15s，0.15s. 单件时间5.26s <3>工步三：精铰 刀具：锥柄机用铰刀d=25mm ①切削用量： 查《机械制造技术基础课程设计》P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=70m/min， 则892r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=960r/min 实际切削速度：V==75.36m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得54mm,0,D=25mm,24.8,45,所以1.1mm,则4.2s,=0.63s,0.14s，0.14s. 单件时间5.11s 综合：工序五总工时t=82.05s <4>工步四：倒角 刀具：90直柄锥面锪钻，d=50mm,z=10mm，查书《机械制造工艺学课程设计指导书》P168表5-60与《机械制造技术基础课程设计》P88表3.19，选f=0.17mm/r，Vc=40m/min， 则255r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=272r/min 实际切削速度：v==42.70m/min （6） 工序九：Φ10mm内孔加工钻-铰，机床Z252立式钻床 <1>工步一：钻孔 ①切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=9.8mm， 查《机械制造技术基础课程设计》P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.17mm/r 则585r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=545r/min 实际切削速度：V==16.77m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得25mm,0,D=9.8mm,0,45,所以5.9mm,则19.8s,=2.97s,0.68s，0.68s. 单件时间24.13s <2>工步二：铰孔 ①切削用量： 刀具：锥柄机用铰刀d=10mm 查《机械制造技术基础课程设计》P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=50m/min， 则1592r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=1360r/min 实际切削速度：V==42.70m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得25mm,0,D=10mm,9.8,45,所以1.1mm,则1.42s,=0.063s,0.04s，0.04s. 单件时间1.56s 综合：工序六的总工时t=25.69s （7） 工序十：钻-粗铰-精铰2Φ8mm的内孔 <1>工步一：钻孔 ①切削用量： 刀具：高速钢锥柄短麻花钻，d=7.8mm， 查《机械制造技术基础课程设计》P219表5.20得Vc=18m/min，进给量f=0.17mm/r 则735r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=680r/min 实际切削速度：V==16.65m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得15mm,0,D=7.8mm,0,45,所以4.9mm,则10.2s,=1.53s,0.35s，0.35s. 单件时间224.86s <2>工步二：粗铰 刀具：锥柄机用铰刀d=7.96mm ①切削用量： 查《机械制造技术基础课程设计》P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.81mm/r，查表5.22得Vc=50m/min， 则2000r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=1360r/min 实际切削速度：V==33.99m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得15mm,0,D=7.96mm,7.8,45,所以1.08mm,则0.88s,=0.13s,0.03s，0.03s. 单件时间22.14s <3>工步三：精铰 ①切削用量： 刀具：锥柄机用铰刀d=8mm 查《机械制造技术基础课程设计》P222表5.26与P88表3.19得进给量f=0.62mm/r，查表5.22得Vc=80m/min， 则3185r/min 查《机械制造技术基础课程设计》P87表3.18得n=1360r/min 实际切削速度：V==34.16m/min ②工时的计算： 查书《机械制造技术基础课程设计》P229表5.39得15mm,0,D=8mm,7.96,45,所以1.02mm,则1.14s,=0.021s,0.03s，0.03s. 单件时间22.44s 综合：工序七总工时t=29.44s