机械制造技术课程设计-等臂杠杆机械加工工艺规程及钻2×φ8H7孔夹具设计【全套图纸】.pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：杠杆机械加工工艺规程及杠杆机械加工工艺规程及8H7 孔夹具孔夹具 设计设计 班 级：机械 09-6 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽宁工程技术大学课程设计 1 1 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目:杠杆机械加工工艺规程及杠杆机械加工工艺规程及8H7 孔夹具设计孔夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 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，一般为夹具体） 。 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 计全部内容。 （约 5000-8000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，绘制零件图。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方 法，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 810 天，完成夹具总体方案设计（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 1113 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 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 2021 天，答辩 五、指导教师评语五、指导教师评语 辽宁工程技术大学课程设计 2 2 该生设计的过程中表现 ， 设计内容反映的基本概念 及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ， 说明书撰写 。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽宁工程技术大学课程设计 3 3 摘要摘要 本设计是 CA6140 杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用 夹具设计。 CA6140 杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。 一般来说， 保证平面的加工精度要 比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵 循先面后孔的原则。并将孔与平面的 加工明确划分成粗加工和精加 工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆 45 外圆面作为 粗基准， 以 25 孔及其下表面作为精基准。 先将底面加工出来， 然 后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组 合机床。 在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单， 夹紧方式多采用手动夹 紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设 计要求。 关键词关键词 杠杆零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧 辽宁工程技术大学课程设计 4 4 ABSTRACT This paper is to design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request. Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip 辽宁工程技术大学课程设计 5 5 目录目录 1 零件分析 . 1 1.1 零件的作用 . 1 1.2 零件的工艺分析 . 1 2 工艺规程的设计 . 1 2.1 确定毛坯的制造形式 1 2.2 基面的选择 . 3 2.2.1 粗基准的选择。 3 2.2.2 精基准的选择。 3 2.3 工件表面加工方法的选择 3 2.4 确定工艺路线 . 3 2.4.1 工艺路线方案一： 3 2.4.2 工艺路线方案二： 4 2.5 工艺方案的比较和分析： 4 2.6 选择加工设备及刀、量、夹具 4 2.7 加工工序设计 . 5 3 夹具的设计 . 6 辽宁工程技术大学课程设计 6 6 3.1 确定设计方案 . 7 3.2 选择定位元件 . 7 3.3 计算夹紧力并确定螺杆直径 7 3.4 定位误差计算 . 7 4 设计心得 . 8 5 参考文献 . 9 辽宁工程技术大学课程设计 7 7 辽宁工程技术大学课程设计 1 1 1 零件分析零件分析 1.1 零件的作用零件的作用 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。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 杠杆的25+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8(H7)孔。工件以250.052mm 孔及端 面和水平面底、30 的凸台分别在台阶定位销 7、支承钉 11 上实现完全定位。 钻8（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40mm 的上下平台、钻10(H7)孔、钻 28+0.015 的小孔 、粗 精铣30 凸台的上下表面。加工要求有：40mm 的平台的表面粗糙度各为 Ra6.3um（上平台） 、Ra3.2（下平台） 、10(H7)孔为 Ra3.6um、25（H9）和 8 （H7） 孔表面粗糙度都为 Ra1.6um。 28 （H7） 孔有平行度分别为 0.1um （A） 、 0.15um(A)。10(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8(H7),要用8(H7)钢球检查。 2 工艺规程的设计工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的制造形式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 辽宁工程技术大学课程设计 2 2 加工表面加工表面 基本尺寸基本尺寸 加工余量等加工余量等 级级 加工余量数加工余量数 值值(mm) 说明说明 40mm 的的 上下平台上下平台 宽度宽度 30mm 的平台的平台 40 30 G H 4 3 加工上下底 面 加工上表面 30mm的的凸凸 台上下面台上下面 30 H 3 凸台上下面 10(H7)孔孔 10 H 3 加工内孔 8（H7）孔孔 8 H 3 加工内孔 25（H9） 孔孔 25 G 4 加工内孔 又由参考文献得出： 主要毛坯尺寸及公差 主主要尺寸要尺寸 零 件 尺零 件 尺 寸寸 总总余量余量 毛坯尺寸毛坯尺寸 公差公差 CT 28（H7）之）之 间间的的中心距离中心距离 168 168 4 10（H7）孔尺孔尺 寸寸 10 2.0 10 3 25（H9）孔尺孔尺25 3.0 25 4 辽宁工程技术大学课程设计 3 3 寸寸 8 （H7） 孔尺寸孔尺寸 8 2.0 8 3 2.2 基面的选择基面的选择 2.2.1 粗粗基基准准的的选择。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 40mm 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40mm 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25（H7）的孔。 2.2.2 精精基基准准的的选择。选择。 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用25(H7)的孔作为精基准。 2.3 工件表面加工方法的选择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40mm 的上下平台、钻10(H7)孔、钻 2 8+0.015 的小孔 、粗精铣30 凸台的平台。材料为 HT200，加工方法选择 如下： 1、 40mm 圆柱的上平台：公差等级为 IT8IT10,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、 40mm 圆柱的下平台：公差等级为 IT8IT10,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、 30mm 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10(H7)内孔： 公差等级为 IT7IT8， 表面粗糙度为 Ra3.2， 平行度为 0.1m （A） ，采用钻孔粗铰精铰的加工方法。 5、 钻25（H9）内孔：公差等级为 IT6IT8，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 145内角。 6、 钻8（H7）内孔：公差等级为 IT6IT8,表面粗糙度为 Ra1.6，采用钻孔粗 铰精铰的加工方法。 2.4 确定工艺路线确定工艺路线 2.4.1 工艺工艺路线方案路线方案一：一： 铸造 时效 涂底漆 工序：粗精铣宽度为40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台 辽宁工程技术大学课程设计 4 4 工序：粗精铣宽度为30mm 的凸台表面 工序：钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。 工序：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。 工序：铰孔25（H9）使尺寸达到25(H9)。 工序 ：钻10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。 工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。 工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。 工序：钻、粗、精铰 28（H7）小孔使尺寸达到8（H7） 。 工序：检验入库。 2.4.2 工艺路线方案二：工艺路线方案二： 铸造 时效 涂底漆 工序：粗精铣宽度为40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。 工序：粗精铣宽度为30mm 的凸台表面 工序：钻孔25（H9）使尺寸达到23mm。 工序：钻 28(H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。 工序：铰孔25（H9）使尺寸达到25(H9)。 工序 ：钻10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。 工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。 工序：精铰10（H7）内孔使尺寸达到10（H7）mm。 工序：粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。 工序：精铰 28(H7)小孔使尺寸达到8（H7） 。 工序：检验入库。 2.5 工艺工艺方案方案的的比较和比较和分析：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，25（H7）孔作为精基准，所以就要加工25 孔时期尺寸达到要求的尺寸， 那样就保证了 28 小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔25， 而不进一步加工就钻8（H7） ，那样就很难保证 28 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 选择选择加工设加工设备备及及刀刀、量、夹具、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40mm 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。 辽宁工程技术大学课程设计 5 5 粗精铣宽度为30mm 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25（H9）使尺寸达到23mm。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25(H9)使尺寸达到24.8mm。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25 （H9） 使尺寸达到25(H9)。 采用立式 Z535 型钻床， 刀具选 D=25mm 的锥柄机用铰刀，并倒 145的倒角钻用铰夹具和专用检量具。 钻 28(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10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。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10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。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10（H7）内孔使尺寸达到10（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 28(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。 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 28(H7)小孔使尺寸达到8（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） 2.7 加工工序设计加工工序设计 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 8（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 28(H7) 钻孔 0.215 7.8 28(H7) 扩孔 0.055 7.96 28(H7) 铰孔 H7 8(H7) 1、 钻 28(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。 2、 粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。 3、 精铰 28(H7)小孔使尺寸达到8（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28(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻28(H7)孔的切削速度为 v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为: n=1000v/错误！未找到引错误！未找到引用用源。源。d=100026.1/3.148r/min=1039r/min 按机床实际转速取 n=1000r/min，则实际切削速度为 v=3.141000/1000m/min 22m/min. 从参考文献得知： 错误！未找到引错误！未找到引用用源。源。=9.8142.7do 错误！未找到引错误！未找到引用用源。源。(N) 辽宁工程技术大学课程设计 6 6 M=9.810.021 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。(N.m) 求出钻 28(H7)孔的错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。和 M 如下： 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=9.8142.78错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。1=1279N M=9.810.021错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。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 28(H7)的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（错误！未 找到引用源。 错误！未 找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 ）V 钻，故取 v 扩=1/2v 钻=1/2 22m/min=11m/min, 由此算出转速 n=1000v/错误！ 未找到引用源。错误！ 未找到引用源。 d=100011/3.148r/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/错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。d=100018/3.148r/min=717r/min 按照机床的实际转速 n=720r/min。则实际切削速度为： V=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。dn/1000=3.148720/1000m/min=18.1m/min。 3 夹具的设计夹具的设计 本次的夹具为工序： 钻、 粗、 精铰 28 （H7） 小孔使尺寸达到8 （H7） 而设计的。 本工序所加工的孔是位于30 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 确定设计确定设计方案方案 这道工序所加工的孔在30 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250.052mm 孔及端面和水平面底、30 的凸台分别在台阶定位 销、支承钉上实现完全定位。钻8（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 选择选择定定位元位元件件 （1）选择带台阶面的定位销，作为以 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8（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8（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 计计算算夹夹紧力并紧力并确定确定螺螺杆杆直径直径 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， 辽宁工程技术大学课程设计 7 7 实际所需夹紧力错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。与切削力 F 之间的关系为： 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=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，错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=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8（H7）孔时，工件为悬 臂。 3.4 定定位误差位误差计计算算 （1） 加工8H7 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 (25H9 )与定位销的最大间隙，故：定位销取直径 为25H9，尽量减少位移误差。故：25-