机械制造技术课程设计-杠杆二机械加工工艺规程及铣大端面夹具设计【全套图纸】 .doc

机械制造技术基础课 程 设 计 说 明 书设计题目：设计“ 杠杆二”零件的机械加工工艺规程及机床夹具 开始日期： 完成日期： 学生姓名： 班级学号： 指导教师： 学校名称： 机械制造技术基础课程设计任务书全套图纸，加153893706设计题目：设计“杠杆二 ”零件的机械加工工艺规程的编制及机床夹具生产纲领：2000件/年题目: 设计”杠杆二”零件的机械加工工艺规则及工艺装备内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张 4. 结构设计装配图 1张 5. 结构设计零件图 1张 6. 课程设计说明书 1张班级学号：学 生：指导教师： 目录序言1一、零件的分析11.1零件的作用11.2零件的技术要求11.3审查杠杆的工艺性21.4确定杠杆的生产类型2二、工艺规程设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基面的选择22.2.1粗基准的选择22.2.2精基准的选择22.3表面加工方法的确定22.4制定工艺路线42.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.6确定切削用量及基本工时6三、夹具设计153.1问题的提出153.2夹具设计153.2.1定位方案设计153.2.2上述方案的比较153.2.3夹紧力方向的选择163.2.4夹紧力作用点的选择163.2.5切削力及夹紧力计算163.2.6夹具操作简要说明16四、设计总结16参考文献17杠杆二课程设计序言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们对所学各课程的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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的分析1.1、零件的作用题目所给的零件是杠杆，20h7孔套在某固定轴上，8h7孔和8f9孔分别套在主动件和从动件上，主要是支撑与传动作用。1.2、零件的技术要求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/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插槽内表面50.053.28h7孔加工8h71.6/ 0.120h7孔加工20h71.68f9孔加工8f91.6/ 0.110孔加工1012.5m4螺孔加工m4左端缺口812.5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，其杠杆各孔与机器有配合要求，因此加工精度要求较高。杠杆左端两臂内表面在工作中需承受较大的冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理；为保证装配时有准确的位置，8h7、20h7、8f9三个端面孔有平行度要求，中间孔与两端的孔的平行度为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。1.3、审查杠杆的工艺性分析零件图可知，杠杆零件中的8h7、20h7、8f9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，这样既减少了加工面积，又提高了其接触刚度；8h7和20h7孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头偏离，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。1.4、确定杠杆的生产类型依题目可知，该杠杆生产类型为中批量生产。二、工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形式该零件的材料是qt45-5，球墨铸铁。考虑到此设计零件的材料性质能抗压，不能抗扭和抗弯。还有毛坯的形状为对称形状。由此改零件应选择铸造。采用上下分型的铸造方法。2.2、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。2.2.1、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量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选杠杆零件20h7孔及8h7孔外端面为粗基准。2.2.2、精基准的选择。根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要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，本题目以20h7的孔为精基准，基本满足要求。2.3、表面加工方法的确定1、杠杆零件中零件20h7、8h7孔的外端面，它是毛坯铸造出来之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。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。2、10孔上端面，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式。3、8f9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣半精铣的加工方式。4、两8h7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与8h7同心在20内，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣半精铣的加工方式。5、20h7孔加工，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要求我们采取粗扩精扩铰的工序过程，最终完成20h7孔加工。6、8h7、8f9孔加工，加工时对于20h7孔有平行度要求，表面粗糙度为1.6，根据表面粗糙度要求我们采取钻精铰的加工方式。7、10孔加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取钻孔就能达到要求。8、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗车就能达到要求。9、m4螺孔加工，考虑到工艺要求，我们采取钻、攻丝两步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。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/m加工方案备注20h7、8h7孔外端面it113.2粗铣半精铣表1-810孔上端面it1012.5粗铣表1-88f9孔的外端面it113.2粗铣半精铣表1-8两8h7孔之间的表面it113.2粗铣半精铣表1-820h7孔加工it71.6粗扩精扩铰表1-78h7孔加工it81.6钻精铰表1-78f9孔加工it71.6钻精铰表1-710孔加工it1112.5钻表1-7缺口的加工it1112.5粗铣表1-7m4螺孔加工3.2钻攻表1-102.4、制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一： 1、粗扩精扩铰20h7孔 2、粗铣半精铣20h7、8h7、8f9孔外端面3、钻8f9孔4、钻8h7孔5、铣两8h7孔之间的表面和r65内圆弧面6、铣缺口7、铣10孔上端面8、钻10孔9、钻、攻m4螺孔方案二： 1、粗扩精扩铰20h7孔 2、钻精铰8h7孔及8f9孔 3、粗铣半精铣20h7、8h7孔外端面 4、粗铣两8h7孔之间的表面 5、钻10孔 6、粗铣10孔上端面 7、粗铣半精铣8f9孔的外端面 8、粗铣缺口 9、钻攻m4螺孔 对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，便于管理。方案二则采用工序分散原则，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，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案一较好。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了杠杆的工艺路线。序号工序名称工序内容定位基面设备1备料2钻粗扩、精扩、铰20h7孔35和20两外端面四面组合钻床3铣铣20h7、8h7、8f9孔外端面20h7内圆柱面立式铣床x514钻钻8f9孔20h7内圆柱面四面组合钻床5钻钻8h7孔20h7内圆柱面四面组合钻床6铣铣两8h7孔之间的表面和r65内圆弧面20h7和8f7两内圆柱面卧式铣床x627铣铣缺口20h7和8f7两内圆柱面立式铣床x518铣铣10孔上端面20h7和8f7两内圆柱面立式铣床x519钻钻10孔20h7和8f7两内圆柱面立式钻床zx52510钻钻、攻m4螺孔20h7和8h7两内圆柱面四面组合钻床11辅助清洗12检终检2.5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定查机械制造技术基础 课程设计指南有：要求的加工余量rma和毛坯尺寸r的关系：单边外表面加工：r=f+rma+ct/2双边外表面加工：r=f+2*rma+ct/2双边内表面加工：r=f-2*rma-ct/2注：ct为公差等级。可查机械制造技术基础 课程设计指南得出。在零件20h7中，加工部分为双边，内表面加工。查表得ct=2.4 rma=1.5 由此：r=20-2x1.5-2.4/2=15.8在零件离圆心48.5mm中，加工部分为单边，外表面加工。查表得 ct=2.8 rma=1.5 由此：r=48.5+1.5+2.8/2=51.3在零件距基准线8mm中，加工部分为单边，外表面加工。查表得ct=2 rma=1.5 由此：r=8+1.5+2/2=10.5在宽12mm尺寸处，加工部分为双边，外表面加工。查表得ct=2.4 rma=1.5 由此：r=12+2x1.5+2.4/2=16.2在宽30mm尺寸处，加工部分为双边，外表面加工。查表得ct= rma=1.5 由此：r=30+2x1.5+2.6/2=34.3由此可查表计算出下表的毛坯加工面的尺寸：零件尺寸单边加工余量铸件尺寸20h72.115.8离圆心48.5mm2.851.3距基准线8mm 2.58.5宽12尺寸2.116.2宽30尺寸2.1534.3单位mm 按上面的尺寸和给定加工零件图，绘制毛坯图。2.6确定切削用量及基本工时工序一 备料工序二 以35的外圆面为粗基准，钻、粗铰、精铰20孔,孔的精度达到it7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。3.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。扩铰和精铰的切削用量如下：扩钻： 铰孔： 精铰： 工序三 以20h7内孔为精基准，铣20h7、8h7、8f9孔外端面，使20h7、8h7两孔外端面尺寸至、使8f9外端面尺寸至1. 加工条件工件材料：qt45-5,b =0.16gpa hb=190241,铸造。加工要求：粗、精铣20、8h7、8f9孔的端面。机床：x51立式铣床。刀具：w18cr4v硬质合金钢端铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=60,深度appcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(32+80)/475=0.09min。工序四 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰8孔，保证孔的精度达到it9。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，钻头采用双头刃磨法，后角o11，二重刃长度b=7.5mm,横刀长b=5mm, 棱带长度 2.选择切削用量（1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择z535机床已有的进给量（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.91.4mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.60.9mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下：扩钻： 铰孔： 精铰： .计算工时所有工步工时相同。工序五 以20孔为精基准，钻、扩、铰、精铰8孔，保证空的精度达到it7。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=6mm，钻头采用双头刃磨法，后角o11，二重刃长度b=7.5mm,横刀长b=5mm, 棱带长度 2.选择切削用量（1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择z535机床已有的进给量（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.81.2mm，寿命扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.91.4mm，寿命铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为0.60.9mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。扩铰和精铰的切削用量同理如下：扩钻： 铰孔： 精铰： .计算工时所有工步工时相同。工序六 以20孔为精基准，粗铣两8h7孔之间的表面和粗铣r65内圆弧面工件材料：qt45-5 铸造。机床：x62卧式铣床。1、粗铣內槽留余量1mm刀具：w18cr4v硬质合金钢直角三面刃铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=10,深度ap=42.5,齿数z=1,故据切削手册取刀具直径do=130mm，刀宽9mm。2 、切削用量1） 铣削深度 因为切削量较大，因为r65内圆弧面粗糙度大 故可以选择ap=42.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册选f=0.5 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，将f降一级为f=0.5 mm/z。查得 vc110mm/s，n=252r/min,vf=577mm/s据xa62卧式铣床参数，选择nc=235r/min,vfc=600mm/s,则实际切削速度v c=600.4,实际进给量为fzc=v fc/ncz=0.21mm/z。5)校验机床功率 查切削手册,而机床所能提供功率为pcm=56.3kwpcc=2.7kw。故校验合格。3、半精铣內槽刀具：w18cr4v硬质合金钢直角三面韧铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=10,深度ap=12,齿数z=1,故据切削手册取刀具直径do=130mm，刀宽10mm。4 、切削用量1） 铣削深度 因为切削量较大，因为r65内圆弧面粗糙度大 故可以选择ap=42.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册选f=0.5 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，将f降一级为f=0.5 mm/z。查得 vc110mm/s，n=252r/min,vf=577mm/s据xa62卧式铣床参数，选择nc=235r/min,vfc=600mm/s,则实际切削速度v c=600.4,实际进给量为fzc=v fc/ncz=0.21mm/z。5)校验机床功率 查切削手册,而机床所能提供功率为pcm=56.3kwpcc=2.7kw。故校验合格。5、计算基本工时tml/ vf=(42.5*4)/60=2.8min.结果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,vfc=600mm/s工序七 粗铣缺口 刀具：w18cr4v硬质合金三面铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=30mm,深度ap=2.5齿数z=3,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=24mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃kr=60,过渡刃kr=30,副刃kr=5过渡刃宽b=1mm。=0.25mm/z =0.35m/s（21mm/min），d=175mm, n=0.637r/s (38.2r/min)按机床选取n=31.5r/min=0.522r/s 故实际切削速度=0.29m/s切削工时 l=75mm，l=175mm，l=3mm t= =121.2s=2.02min 工序八粗铣10孔上端面。1. 加工条件工件材料：qt45-5,b =0.45gpa hb=160210,铸造。加工要求：粗铣10上端面。机床：x51立式铣床。刀具：w18cr4v硬质合金套式面铣刀,牌号yg6。铣削宽度ae=16,深度ap=2.8,齿数z=3,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径do=24mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃kr=60,过渡刃kr=30,副刃kr=5过渡刃宽b=1mm。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=2.8mm，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc36mm/s，n=480r/min,vf=432mm/s据x51铣床参数，选择nc=490r/min,vfc=441mm/s,则实际切削速度v c=3.14*24*441/1000=33.2m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=441/(300*3)=0.49mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=2.8mm，nc=490r/min,vfc=441mm/s，v c=33.2m/min，f z=0.49mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(32+80)/432=0.25min。工序九 以20h7孔为精基准，钻10孔，深度20mm。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=10mm，钻头采用双头刃磨法，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.5.mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。.计算工时由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。工序十 以20孔为精基准，钻一个3孔，攻m4螺纹。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=3mm，后角o16，二重刃长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查切 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0.50.8mm，寿命（3）切削速度查切 修正系数 故。查切机床实际转速为故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 故满足条件，校验成立。.计算工时螺纹钻削由于没有手册可查，故以钻削切削用量及其他钻螺纹工序估算。祥见工艺卡片三、 夹具设计经过与组员的协商，决定设计铣大端面的铣床夹具。本卡具将用立式铣床x51。3.1、 问题的提出本夹具是用来铣大端面的夹具,该面与工件水平线有一定的角度要求,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。3.2、 夹具设计3.2.1 定位方案设计 对于该杠杆零件的夹具设计中的定位方案的设定，在课程设计前期设定方案一，在设计中后期设定了方案二，将其列于下面进行比较。 方案一： 分析该零件图的工艺性，采用一面一孔定位一面夹紧的定位方式。并采用手动夹紧的方式。选择20h7孔为定位孔，20h7一侧的外端面为定位面，另一端面受夹紧力。夹具体采用左右面宽，下端面窄的“g”形夹具体形式。 方案二： 分析该零件图的工艺性，并考虑到机床的结构限制，所以采用一面两孔的定位方法。选择20h7孔及20f9孔为定位孔，20h7孔一侧外端面为定位面，另一侧受夹紧力作用夹紧。夹具体采用结构均匀的“l”形夹具体形式。3.2.2上述方案的比较：分析加工工序定位要求可知，该工序定位需要限制六个自由度。方案一的定位方法，只能保证限制五个自由度，无法限制在工件在销的轴向上的转动，属于欠定位，在加工该工序时容易由于工件的转动而导致孔的中心的变动，从而导致孔径的变化。方案二，在方案一的基础上加了一个“削边销”来限制第六个自由度，将零件固定，其定位符合要求，能保证加工精度要求。分析夹具体的铸造问题，方案一的夹具体不符合铸造件的要求，铸造件要求壁厚均匀，并且“g”形工件无法铸造，相比方案二，保证了铸造件的壁厚均匀，并且“l”形工件，形状简单，铸造方便。分析夹紧力的动力源，方案一采用手动夹紧。对于该工件属于中批量生产，手动显得工作效率，不能满足生产纲领。相比之下方案一，采用气压作为夹紧的动力源，虽然存在一定的不稳定性，但对于总体加工并无影响，能保证工作效率，满足生产纲领。 综上所述，选择方案二比较好。该方案可靠，操作方便、工作效率高。3.2.3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，以及工件所受外力的作用方向等有关。所以选择夹紧力方向为垂直于主要定位基准面，以保证工件夹紧的稳定性。并与工件刚度最大的方向一致，以减少变形。即夹紧力方向向左。3.2.4夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。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，应尽量靠近加工面。下端面作用面积大，稳定，所以夹紧力作用在杠杆中间大圆的外端面上。3.2.5切削力及夹紧力计算在加工过程中,切削方向,即垂直于第一定位基准面,只要夹紧杠杆中间大圆的外端面即可，无须再对切削力进行计算。3.2.6夹具操作简要说明如前所述，