机械制造技术课程设计-杠杆二加工工艺及铣10槽夹具设计.docx

全套图纸加扣3012250582 夹具 课程设计说明书题目：编制杠杆零件的工艺规程与其中铣R65槽工序的机床专用夹具设计学 院： 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化指导教师： 2018年 7月13日目录序言一、零件的分析1.1、零件的作用1.2、零件的技术要求1.3、审查杠杆的工艺性1.4、确定杠杆的生产类型二.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1确定毛坯制造方法2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量2.3 绘制毛坯图三.制定零件工艺路线3.1选择定位基准3.2、表面加工方法的确定3.3加工阶段的划分3.4工序集中与分散3.5工序顺序的安排3.6确定工艺路线四.工序设计4.1定加工余量4.2确定切削用量及基本工时五.夹具设计5.1问题的提出5.2 定位方案设计5.3上述方案的比较：5.4切削力及夹紧力计算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。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、零件的技术要求表1.2零件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8H71.620H7孔加工20H71.68F9孔加工8F91.68H7孔之间的表面和R65内圆弧面100.0112.5M4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。全套图纸加扣30122505821.3、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.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1确定毛坯制造方法该零件的材料是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。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用铸造成型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，8H7、8F9三个小孔不铸出，中间20H7大孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量2.2.1确定毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra1.6，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表2.2.1毛坯加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明8H7两孔外端面15mmCT81.25单边余量20H7孔外端面15mmCT81.25单边余量8F7孔外端面6mmCT71.00单边余量10孔上端面48.5mmCT93.0单边余量两8H7孔之间的表面5mmCT81.25单边余量缺口8mmCT72.00单边余量2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差（1） 确定毛坯尺寸公差等级由课程设计指导书中表2-1大批量生产的毛坯铸件的公差等级表确定毛坯的尺寸的公差等级。由于铸件材料为球墨铸铁加工方法为金属型铸造，确定毛坯尺寸公差等级为CT8-10.（2） 确定毛坯尺寸公差 查铸造工艺手册中表1-9确定本零件的毛坯尺寸公差如下。表2.2.1杠杆尺寸公差零件毛坯尺寸公差8H7两孔外端面 16.25mm0.1420H7孔外端面 16.25mm0.148F7孔外端面 7.00mm0.2010孔上端面 51.5mm0.24两8H7孔之间的表面7.50.10缺口 8mm0.122.3 绘制毛坯图图2.3零件毛坯图三.制定零件工艺路线3.1选择定位基准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。3.1.1、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。3.1.2、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。3.2、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。表3.2 表面加工方案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1-103.3加工阶段的划分该杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（20H7孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，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10孔上端面以及两8H7孔之间的表面、钻8H7及8F9孔、缺口的粗铣、钻10孔及M4螺孔；在精加工阶段，进行三个圆孔的外端面的半精铣、8H7及8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。3.4工序集中与分散在生产纲领一确定成批生产的情况下，考虑到经济效益，工艺简单，尽量降低成本等因素我们采用工序集中。该杠杆的生产类型为中批生产，可以采用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则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，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。3.5工序顺序的安排3.5.1机械加工工序的安排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3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排1、铸造成型后，为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序：时效处理。2、在粗加工之后，为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的热处理工序：人工时效处理3.5.3辅助工序安排在粗加工和热处理后，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：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工热处理主要表面精加工。3.6确定工艺路线 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。表3.6 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 四.工序设计4.1定加工余量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。在槽宽10尺寸处，加工部分为双边，内表面加工。查表得CT=2.8 RMA=1.5 由此：L=10-2.8/2-1.5/2=7.85在R=65槽出处,，加工部分为单边，内表面加工。查表得 CT=2.8 RMA=2 由此：R=65-2.8/2-2/2=62.6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槽宽10尺寸1.257.85R=65槽2.462.6单位mm4.2确定切削用量及基本工时 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=180min（4） 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=180min（4） 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五.夹具设计经过与组员的协商，决定设计第7道工序铣槽宽至100+0.1，槽深至R65夹具。本卡具将用X520K。5.1问题的提出在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在夹紧的方便与快速性上。5.2 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。5.3上述方案的比较：分析铣两8H7孔之间的表面和R65内圆弧面 时的工序定位要求可知，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。5.4切削力及夹紧力计算刀具材料：45#（高速钢镶齿双面刃铣刀） 刀具有关几何参数： 可得铣削切削力的计算公式： Cp=930N对于灰铸铁： 取 ， 即所以 1168N切削力 ： 5.5.定位误差分析本工序采用20H7和8F7两内圆柱面定位，,由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。六、设计总结通过这次的毕业设计，我们系统地回顾了相关专业的大学，也深深意识到学习的重要性，认识到设计是一种学习的方式。在设计过程中，我们使用的系统设计方法和相关设计软件（如AutoCAD），熟悉设计相关的信息（包括手册，标准和规范）和实证估计有了一定程度的提高，在计算机和方便的参考书籍和手册的情感设计和帮助。通过这次毕业设计，机械制造过程更系统的了解一般的过程，学习和掌握整个设计过程中，有一个科学的设计方