杠杆二机械加工工艺规程及Φ20H7孔的夹具设计

('机械制造技术基础课程设计题目：杠杆（二）机械加工工艺规程及Φ20H7孔的夹具设计班级：机械11-2班完成日期：2014.任务书一、设计题目：杠杆（二）机械加工工艺规程及Φ20H7孔的夹具设计二、原始资料(1)被加工零件的零件图1张(2)生产类型:（中批或大量大量生产）三、上交材料1．所加工的零件图1张2．毛坯图1张3．编制机械加工工艺进程卡片1套4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片1套5．绘制夹具装配图（A0或A1）1张6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一样为夹具体）。1张7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全数内容。（约5000-8000字）1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1．第l～2天查资料，绘制零件图。2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确信毛坯的类型、制造方式，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3．第8～10天，完成夹具整体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4．第11～13天，完成夹具装配图的绘制。5．第14～15天，零件图的绘制。6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8．第20～21天，答辩五、指导教师评语该生设计的进程中表现，设计内容反映的大体概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写。综合评定成绩：指导教师日期摘要设计内容：“杠杆（二）”机械加工工艺规程及φ20孔的夹具设计，并绘制出调速杠杆零件图、毛坯图、夹具零件图和夹具装配图，填写工艺卡片，编制课程设计说明书。设计目的：通过该课程设计，使我把自己所学理论与生产实践专门好地相结合，锻炼了我分析问题、解决问题的能力，在那个进程中我独立分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为尔后的毕业设计及对自己以后将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。由于能力所限，体会不足，设计中还有许多不足的地方，还请列位教师多加指教。AbstractDesigncontent:"leverage(2)"themachiningprocessplanningandΦ20holesoffixturedesign,anddrawthedrawing,castingspeedcontrolleverfigure,fixtureandfixturedrawingassemblydrawing,fillinprocesscard,ofcoursethedesignspecificationDesignedto:theadoptionofthecurriculumdesign,Ihavelearnedtotheirowntheoryandpracticeofproducingagoodcombination,theexerciseofmyanalysis,problem-solvingabilities,intheprocessIamanindependentanalysisandsolutionofthemanufactureofmechanicalpartsoftheproblem,Amachinedesignedforthisfixturetypicalofequipment,improvethestructuredesigncapabilityforfuturegraduatestodesigntheirownfutureandwillbeengagedintheworkofanadaptationtraining,thuslayingagoodfoundation.Ascapacityconstraints,lackofexperience,thedesignofmanydeficiencies,alsorequestedtheteachersmoreideasonhowtoimprove.目录1.零件图分析..............................................81.1零件的功用..........................................81.2零件的技术要求.....................................81.3审查杠杆的工艺性...................................91.4确信杠杆的生产类型.................................92.确信毛坯、确信毛坯尺寸、设计毛坯图.....................92.1确信毛坯制造方式...................................92.2确信毛坯尺寸公差和加工余量.........................92.2.1确信毛坯尺寸..................................92.2.2确信毛坯尺寸公差品级和公差..................102.3绘制毛坯图.........................................113.制定零件工艺线路.......................................113.1选择定位基准......................................113.1.1精基准的选择.................................113.1.2粗基准的选择.................................113.2表面加工方式的确信................................123.3加工时期的划分....................................133.4工序集中与分散....................................133.5工序顺序的安排....................................143.5.1机械加工工序的安排...........................143.5.2热处置工序及表面处置工序的安排..............153.5.3辅助工序安排.................................153.6确信工艺线路......................................154.工序设计(加工M4螺孔).................................164.1确信加工方案......................................164.2确信加工余量......................................164.3计算两次工序尺寸的大体尺寸........................174.4两次工步计算......................................174.4.1钻孔工步.....................................174.4.2攻丝孔工步...................................175.时刻定额的计算.........................................185.1两工步时刻定额的计算..............................185.1.1钻孔工步.....................................185.1.2丝攻工步.....................................185.2辅助时刻的计算....................................186.夹具设计...............................................186.1问题的提出.........................................196.2.1定位方案设计.................................196.2.2定位误差分析与计算...........................206.2.3夹紧力方向的选择............................206.2.4夹紧力作用点的选择...........................206.2.5切削力及夹紧力计算...........................206.2.6夹具操作简要说明.............................207.体会与展望.............................................20参考文献..................................................22本零件为用于某些机械中的杠杆，其功用是传递驱动力。加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra形位公差/mmΦ20孔外端面15Φ35孔外端面15Φ16孔外端面6Φ10孔上端面插槽内表面5Φ8H7孔加工Φ8H7Φ20H7孔加工Φ20H7Φ8F9孔加工Φ8F9Φ10孔加工Φ10M4螺孔加工M4左端缺口8该杠杆形状复杂、结构简单，属于典型的杠杆类零件。为实现传递驱动力的功能，其杠杆各孔与机械有配合要求，因此加工精度要求较高。杠杆左端两臂内表面在工作中需经受较大的冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处置；为保证装配时有准确的位置，Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9三个端面孔有平行度要求，中间孔与两头的孔的平行度为0.1mm。综上所述，该杠杆的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在传递驱动力中的功用。分析零件图可知，杠杆零件中的Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均要求铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面，如此既减少了加工面积，又提高了其接触刚度；φ8H7和φ20H7孔的端面均为平面，能够避免加工进程中钻头偏离，以保证加工精度；另外，该零件除要紧工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就能够够达到加工要求；而要紧工作表面尽管加工精度相对较高，但也能够在正常的生产条件下，采纳较经济的方式保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。//0.1AB依题目可知，该杠杆生产类型为中批量生产。2.确信毛坯、确信毛坯尺寸、设计毛坯图零件材料是QT45-5，硬度\\HB=160～210。零件年产量为中批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采纳铸造成型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状能够与零件的形状尽可能接近，Φ8H7、Φ8F9三个小孔不铸出，中间Φ20H7大孔铸出。毛坯尺寸通过确信加工余量后再决定。确信毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra≥1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将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级加工余量/mm说明Φ8H7两孔外端面15mmCT8单边余量Φ20H7孔外端面15mmCT8单边余量Φ8F7孔外端面6mmCT7单边余量Φ10孔上端面CT9单边余量两Φ8H7孔之间的表面5mmCT8单边余量缺口8mmCT7单边余量确信毛坯尺寸公差品级和公差（1）确信毛坯尺寸公差品级由《课程设计指导书》中表2-1大量量生产的毛坯铸件的公差品级表确信毛坯的尺寸的公差品级。由于铸件材料为球墨铸铁加工方式为金属型铸造，确信毛坯尺寸公差品级为CT8-10.（2）确信毛坯尺寸公差查《铸造工艺手册》中表1-9确信本零件的毛坯尺寸公差如下。杠杆尺寸公差2.3绘制毛坯图基准面的选择是工艺规程设计的重要进程之一。基面的选择正确与否，能够是加工质量取得保证，生产效率提高，不然，不但加工工艺进程漏洞百出，更有甚者，零件的大量量的报废，利用无法进行，难以在工期内完成加零件毛坯尺寸公差ΦΦmΦΦ两Φ缺口8mm工任务。精基准的选择依照该杠杆零件的技术要求和装配要求,关于精基准而言，要紧考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，此题目以Φ20H7的孔为精基准，大体知足要求。粗基准的选择重点考虑到既要保证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尽可能均匀，又要保证定位夹紧的靠得住性，装夹的方便性，减少辅助时刻，因此选杠杆零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面为粗基准。一、杠杆零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯铸造出来以后第一个加工的端面，此面将作为粗基准，表面粗糙度为3.2。依照表面粗糙度要求咱们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时刻又能达到技术要求。二、Φ10孔上端面，表面粗糙度为12.5，依照表面粗糙度要求咱们采取粗铣的加工方式。3、Φ8F9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，依照表面粗糙度要求咱们采取粗铣—半精铣的加工方式。4、两Φ8H7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与Φ8H7同心在Φ20内，依照表面粗糙度要求咱们采取粗铣—半精铣的加工方式。五、Φ20H7孔加工，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要求咱们采取粗扩—精扩—铰的工序进程，最终完成Φ20H7孔加工。六、Φ8H7、Φ8F9孔加工，加工时关于Φ20H7孔有平行度要求，表面粗糙度为1.6，依照表面粗糙度要求咱们采取钻—精铰的加工方式。7、Φ10孔加工，表面粗糙度为12.5，依照表面粗糙度要求咱们采取钻孔就能够达到要求。八、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，依照表面粗糙度要求咱们采取粗车就能够达到要求。九、M4螺孔加工，考虑到工艺要求，咱们采取钻、攻丝两步工序。在加工的适当工艺进程中咱们对产品进行质量检查，以知足工艺要求。各表面加工方案如下表加工表面尺寸精度等级表面粗超度Ra/μm加工方案备注Φ20H7、Φ8H7孔外端面IT11粗铣—半精铣表1-8Φ10孔上端面IT10粗铣表1-8Φ8F9孔的外端面IT11粗铣—半精铣表1-8两Φ8H7孔之间的表面IT11粗铣—半精铣表1-8Φ20H7孔加工IT7粗扩—精扩—铰表1-7Φ8H7孔加工IT8钻—精铰表1-7Φ8F9孔加工IT7钻—精铰表1-7Φ10孔加工IT11钻表1-7缺口的加工IT11粗铣表1-7M4螺孔加工钻—攻表1-10该杠杆加工质量要求一样，可将加工时期划分成粗加工和精加工两个时期。在粗加工时期，第一将精基准（Φ20H7孔）预备好，使后续工序都可采纳精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三个圆孔的外端面、粗铣Φ10孔上端面和两Φ8H7孔之间的表面、钻Φ8H7及Φ8F9孔、缺口的粗铣、钻Φ10孔及M4螺孔；在精加工时期，进行三个圆孔的外端面的半精铣、Φ8H7及Φ8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。在生产纲领一确信成批生产的情形下，考虑到经济效益，工艺简单，尽可能降低本钱等因素咱们采纳工序集中。该杠杆的生产类型为中批生产，能够采纳万用型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原那么使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时刻，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。机械加工工序的安排方案一：一、粗扩—精扩—铰Φ20H7孔二、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面3、粗铣两Φ8H7孔之间的表面4、粗铣—半精铣Φ8F9孔的外端面五、查验六、粗铣Φ10孔上端面7、粗铣缺口八、钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔九、钻Φ10孔10、钻—攻M4螺孔方案二：一、粗扩—精扩—铰Φ20H7孔二、钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔3、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面4、粗铣两Φ8H7孔之间的表面五、查验六、钻Φ10孔7、粗铣Φ10孔上端面八、粗铣—半精铣Φ8F9孔的外端面九、粗铣缺口10、钻—攻M4螺孔热处置工序及表面处置工序的安排一、铸造成型后，为改善工件材料切削性能和排除毛坯内应力而安排的热处置工序：时效处置。二、在粗加工以后，为排除切削加工进程中工件的内应力而安排的热处置工序：人工时效处置辅助工序安排在粗加工和热处置后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述：该杠杆工序的安排顺序为：基准加工—要紧表面粗加工及一些余量大的表面粗加工—热处置—要紧表面精加工。关于上述工序安排的两个方案进行比较：方案一工序相对集中，便于治理。方案二那么采纳工序分散原那么，各工序工作相对独立。考虑到该零件生产批量较大，工序集中可简化调整工作，易于保证加工质量，且采纳气动夹具，可提高加工效率，故采纳方案一较好。在综合考虑上述工序顺序安排原那么的基础上，下表列出了杠杆的工艺线路。杠杆工艺线路及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1粗扩、精扩、铰Φ20H7孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规2粗铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3半精铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺4粗铣两Φ8H7孔之间的表面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5粗铣Φ8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺6半精铣Φ8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺7去毛刺钳工台平锉8检验塞规、百分尺、卡尺等9粗铣Φ10孔上端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺10粗铣缺口立式铣床X51端铣刀游标卡尺11钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规12钻Φ10孔立式钻床ZX525麻花钻塞规13钻、攻M4螺孔四面组合钻床麻花钻、丝锥塞规14清洗清洗机15终检塞规、百分表、卡尺等4.工序设计(加工Φ20H7孔)依照《课程设计指导书》中表2-40，孔最大公称直径为20mm公差品级为IT721mm.而零件在毛坯时Φ20孔已经铸出，因此确信加工方案为：粗扩—精扩—铰。由表2-1和2-5查得关于中批生产，采纳金属型铸造成型，取其尺寸公差品级为8级，加工余量品级为F级.1.由表2-28（孔的加工余量），查得：粗扩的加工余量为0.2mm。2.由表2-28（孔的加工余量），查得：精扩的。3.由表2-2。三次工序尺寸的大体尺寸铰孔后孔的最大公称直径尺寸为20mm，查表2-28知粗扩孔的直径为mm，而精扩孔工序的加工尺寸为：20-0.06=19.94mm。那么精扩孔加工余量为：三次工步计算粗扩孔工步一、背吃刀量的确信取ap=mm二、进给量的确信查表5-23，因零件材料是QT45-5，硬度\\HB=160～210，选取该工步的每钻进给量f=mm/r3、切削速度的计算查网上数据，选取v=50m/min由公式（5-1）得：n=1000×v/3.14d=1000×50×)=803r/min参照表4-9四面组合钻床，主轴钻速可取n=960r/min，将此带入公式（5-1）实际钻削速度v=nπd/1000=m/min精扩孔工步一、背吃刀量的确信取ap=0.14mm二、进给量的确信选取该工步的每钻进给量f=mm/r3、切削速度的计算查网上数据，选取v=50m/min由公式（5-1）得：n=1000×v/3.14d=1000×5×19.94)=798r/min参照表4-9四面组合钻床，主轴钻速可取n=960r/min，将此带入公式（5-1）实际钻削速度v=nπd/1000=m/min4.4.3铰孔工步一、背吃刀量的确信取ap=mm二、进给量的确信查表5-31选取该工步的每钻进给量f=mm/r3、切削速度的计算查表5-31得v=4m/min由公式（5-1）得：n=1000×v/3.14d=1000×4×20)=637r/min参照表4-9四面组合钻床，主轴钻速可取n=680r/min，将此带入公式（5-1）实际钻削速度v=nπd/1000=m/min粗扩孔工步依照表5-41，粗扩孔的大体时刻可由下面公式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：l1=（D/2）cotkr+(1~2)=（0.2/2）cot60°+2=2.1mml2=4mm,l=30mm代入可得Tj=s精扩孔工步依照表5-41，精扩孔的大体时刻可由下面公式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：l1=（D/2）cotkr+(1~2)=（0.14/2）cot60°l2=4mm,l=30mm代入可得5.1.3铰孔工步依照表5-41，铰孔的大体时刻可由下面公式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn依照表5-42式中：l1=mml2=13mm,l=30mm代入可得Tj=3.82s5.2辅助时刻的计算由公式TTj计算粗扩孔工步的辅助时刻Tf=s计算铰孔工步的辅助时刻Tf=s6夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。设计粗扩—精扩—铰Φ20孔，本夹具将用于四面组合钻床，刀具为麻花钻、扩孔钻、铰刀。问题的提出本夹具是用来加工Φ20孔的夹具,加工孔需要三道工序才能完成，而且孔的中心线与工件水平线有必然的角度要求,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,保证精度。定位方案设计分析该零件图的工艺性，并考虑到机床的结构限制，因此采纳一面一支撑杆一V型块的定位方式。选择Φ8H7孔为定位孔，Φ20H7孔一侧外端面为定位面，而其外圆侧面由固定V型块定位。夹具体采纳结构均匀的“V”形夹具体形式。分析加工Φ20H7时的工序定位要求可知，该工序定位需要限制六个自由度，夹具体的表面限定3个自由度，固定V型块限定2个自由度，支撑杆和压板限制1个自由度，其定位符合要求，能保证加工精度要求，而且保证了铸造件的壁厚均匀形状简单，使得铸造方便。分析夹紧力的动力源，采纳手动作为夹紧的动力源，尽管存在必然的不稳固性，但关于整体加工并无阻碍，能保证工作效率，知足生产纲领。综上所述，该方案靠得住，操作方便、工作效率高。定位误差分析与计算由夹具装配图可看出，在固定V型块处工序基准与定位基准重合，△b=0,只有基准位移误差，那么：△d=△j=δd/2sin(α/2)=0.021/2sin(90°15mm6.2.3夹紧力方向的选择。考虑到夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，和工件所受外力的作用方向等有关。因此选择夹紧力方向为平行于要紧定位基准面，以保证工件夹紧的稳固性。并与工件刚度最大的方向一致，以减少变形。即夹紧力方向向右。6.2.4夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择对夹紧的稳固性和工件变形有专门大的阻碍。选择时注意：应落在支撑元件上或几个支撑元件所形成的支承面内，应落在工件刚度好的部位上，应尽可能靠近加工面。Φ8H7孔外圆下侧面为一平面，方便定位受力，且定位稳固，因此夹紧力作用在杠杆Φ8H7孔外圆侧面为平面处。6.2.5切削力及夹紧力计算在加工进程中,粗扩、精扩、铰孔时的要紧切削力为钻头的切削方向,即垂直于第必然位基准面,只要V型块与杠杆Φ8H7孔侧面平面处夹紧即可，不必再对切削力进行计算。6.2.6夹具操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率幸免干与。应使夹具结构简单，便于操作，降低本钱，提高夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需手动拆装支撑杆处螺钉即可轻松实现。这次的课程设计，完满是在迷迷糊糊中开始的，看着挺厚的一本《课程设计指导》，不知如何下手，磨磨蹭蹭几天以后才缓慢开始，毫不回避的说，这次课设是在借鉴前几届学长的成品以后，仿照着他们的计算步骤，在自己明白得的基础上，慢慢写出来的，因此能够说也是有些收成。1、理论知识联系实际，有了更深体会通过对实际零件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺规程设计及指定工序的专用机床夹具设计等学习，关于以往学过的课程中的知识点有了更系统化的温习，关于这些理论知识有了更深的明白得。专用夹具的设计，运用所学知识，通过查找资料，依如实际工作情形完成该零件的夹具设计，使自己加倍明白得理论知识在实际中的运用。2、激发了自己学习的踊跃性通过该课程设计，使我全面系统的明白得了专用夹具设计的大体实现方式。把僵硬的讲义知识变的生动有趣，激发了学习的踊跃性。把学过的机械制造知识强化，能够把课堂上的知识通过自己的设计实践化，加深了对理论知识的明白得。3、明白得了该知识点和学科之间的融合渗透本次课程设计部份是运用机械制造基础课中的夹具设计知识点完成的，在设计的进程中运用了，机械制图、互换性与测量技术、工程材料等以往学过的课程，这次设计将各学科联系起来，把各学科之间的知识融合起来，把各门课程的知识联系起来，使我对各知识的联系明白得加倍深切。在这次课程设计中，我依照课程设计指导书中的要求和进度来进行的，完全达到了培育实际动手设计能力的目的。关于这种类型的实践类学习关于以后工作的进展和问题的解决起到了铺垫和指引的意义。参考文献[1]黄键求，书名:《机械制造基础》，出版者：机械工业出版社，出版年：2005.11[2]刘宏梅，书名:《机械制造基础课程设计指导书》，出版者：辽宁工程技术大学，出版年：2012.06[3]赵丽娟冷岳峰，书名:《机械几何量精度设计与检测》，出版者：清华大学出版社，出版年：2011.07社,2000.［5］陈国香主编.机械制造与模具制造工艺学［M］.北京:清华大学出版社,2006.5.［6］李彩霞主编.机械精度设计与检测技术［M］.上海:上海交通大学出版社,2006.1.［7］方剂良主编.机械制造技术基础［M］.上海:上海交通大学出版社,2005.1.［8］华楚生主编.机械制造技术基础［M］.重庆:重庆大学出版社,2000.4.［9］李益民主编.机械制造工艺设计简明手册［M］.北京:机械工业出版社,1999.10.［10］王光斗等主编.机床夹具设计手册［M］.上海:上海科学技术出版,2000.11.［11］艾兴等编.切削用量简明手册［M］.北京:机械工业出版社,2000.3.［12］王伯平主编.互换性与测量技术基础（第2版）［M］.北京:机械工业出版社,2004.4.',)