设计“ 杠杆二”零件的机械加工工艺规程及铣大断面机床夹具

机械制造技术基础课程设计题目设计“杠杆二”零件的机械加工工艺规程及铣大断面机床夹具班级机械112完成日期201471任务书一、设计题目设计“杠杆二”零件的机械加工工艺规程及铣大断面机床夹具二、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50008000字）1份四、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。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大端面的夹具设计，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很好地相结合，锻炼了我分析问题、解决问题的能力，在这个过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，为今后的毕业设计及对自己未来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，经验不足，设计中还有许多不足之处，还请各位老师多加指教。ABSTRACTDESIGNCONTENT“LEVERAGE2“THEMACHININGPROCESSPLANNINGAND20HOLESOFFIXTUREDESIGN,ANDDRAWTHEDRAWING,CASTINGSPEEDCONTROLLEVERFIGURE,FIXTUREANDFIXTUREDRAWINGASSEMBLYDRAWING,FILLINPROCESSCARD,OFCOURSETHEDESIGNSPECIFICATIONDESIGNEDTOTHEADOPTIONOFTHECURRICULUMDESIGN,IHAVELEARNEDTOTHEIROWNTHEORYANDPRACTICEOFPRODUCINGAGOODCOMBINATION,THEEXERCISEOFMYANALYSIS,PROBLEMSOLVINGABILITIES,INTHEPROCESSIAMANINDEPENDENTANALYSISANDSOLUTIONOFTHEMANUFACTUREOFMECHANICALPARTSOFTHEPROBLEM,AMACHINEDESIGNEDFORTHISFIXTURETYPICALOFEQUIPMENT,IMPROVETHESTRUCTUREDESIGNCAPABILITYFORFUTUREGRADUATESTODESIGNTHEIROWNFUTUREANDWILLBEENGAGEDINTHEWORKOFANADAPTATIONTRAINING,THUSLAYINGAGOODFOUNDATIONASCAPACITYCONSTRAINTS,LACKOFEXPERIENCE,THEDESIGNOFMANYDEFICIENCIES,ALSOREQUESTEDTHETEACHERSMOREIDEASONHOWTOIMPROVE目录序言1一、零件的分析111零件的作用112零件的技术要求113审查杠杆的工艺性214确定杠杆的生产类型2二、工艺规程设计221确定毛坯的制造形式222基面的选择2221粗基准的选择2222精基准的选择223表面加工方法的确定224制定工艺路线425机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定526确定切削用量及基本工时6三、夹具设计1531问题的提出1532夹具设计15321定位基准的选择15322切削力和加紧力计算15323定位误差分析16324夹具设计及操作的简要说明16四、设计总结16参考文献17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11、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。12、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15023235孔外端面15023216孔外端面60053210孔上端面485125插槽内表面5005328H7孔加工8H716/0120H7孔加工20H7168F9孔加工8F916/01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01MM。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。13、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。14、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21、确定毛坯的制造形式该零件的材料是QT455，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。22、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。221、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。222、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10孔加工10125M4螺孔加工M4左端缺口8125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。23、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32。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125，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32，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16，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125，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125，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IT1132粗铣半精铣表1810孔上端面IT10125粗铣表188F9孔的外端面IT1132粗铣半精铣表18两8H7孔之间的表面IT1132粗铣半精铣表1824、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，20H7孔加工IT716粗扩精扩铰表178H7孔加工IT816钻精铰表178F9孔加工IT716钻精铰表1710孔加工IT11125钻表17缺口的加工IT11125粗铣表17M4螺孔加工32钻攻表110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。25、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RFRMACT/2双边外表面加工RF2RMACT/2双边内表面加工RF2RMACT/2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CT24RMA15由此R202X1524/2158在零件离圆心485MM中，加工部分为单边，外表面加工。查表得CT28RMA15由此R4851528/2513在零件距基准线8MM中，加工部分为单边，外表面加工。查表得CT2RMA15由此R8152/2105在宽12MM尺寸处，加工部分为双边，外表面加工。查表得CT24RMA15由此R122X1524/2162在宽30MM尺寸处，加工部分为双边，外表面加工。查表得CTRMA15由此R302X1526/2343由此可查表计算出下表的毛坯加工面的尺寸单位MM按上面的尺寸和给定加工零件图，绘制毛坯图。零件尺寸单边加工余量铸件尺寸20H721158离圆心485MM28513距基准线8MM2585宽12尺寸21162宽30尺寸21534326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DO18MM，钻头采用双头刃磨法，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度ML511201032选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/86735120DL所以，R/0按钻头强度选择按机床强度选择RF/51RMF/0最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成RMF/480AX69FF功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命IN0T（3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV1TVK故。0KX10APVRMC/8IN/3180RDVNS查切机床实际转速为IN/27RC故实际的切削速度MDVSC/4150（4）校验扭矩功率所以NMMC60N2MCM故满足条件，校验成立。ECPKWP02713计算工时MIN10453NFLTM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IN/27RRF/480MIN/415VCD8190铰孔M4精铰I/RNRF/I/VC720IT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311加工条件工件材料QT455,B016GPAHB190241,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AEPCC。故校验合格。最终确定AP15MM，NC475R/MIN,VFC475MM/S，VC1193M/MIN，FZ016MM/Z。6）计算基本工时TML/VF3280/475009MIN。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DO6MM，钻头采用双头刃磨法，后角O11，二重刃长度B75MM,横刀长B5MM,棱带长度ML311201032选择切削用量（1）决定进给量查切57/FMR按钻头强度选择按机床强度选择06FRMF/530最终决定选择Z535机床已有的进给量RF/40（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0812MM，寿命IN140T扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0914MM，寿命6铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为0609MM，寿命MI2（3）切削速度查切修正系数10/CVMR01TVKMV01TVK故。KX10APV/CMR0534/INSVNRD查切机床实际转速为530/INCR故实际的切削速度941SCDVM（4）校验扭矩功率所以NMMC362N28MCM故满足条件，校验成立。KWPKEC954扩铰和精铰的切削用量同理如下扩钻30/MINRRF/4095/MINCV076D铰孔5685精铰/IRRF/ICV09IT计算工时17802MIN53MLTNF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DO6MM，钻头采用双头刃磨法，后角O11，二重刃长度B75MM,横刀长B5MM,棱带长度ML311201032选择切削用量（1）决定进给量查切57/FMR按钻头强度选择按机床强度选择06FRMF/530最终决定选择Z535机床已有的进给量RF/40（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0812MM，寿命IN140T扩孔后刀面最大磨损限度（查切）为0914MM，寿命6铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查切）为0609MM，寿命MI2（3）切削速度查切修正系数105/CVMR01TVKMV01TVK故。KX10APVK5/CMR015692/MINSVNRD查切机床实际转速为54/INCR故实际的切削速度09871SCDV（4）校验扭矩功率所以NMMC362N24MCM故满足条件，校验成立。KWPKE95扩铰和精铰的切削用量同理如下扩钻4/INRRF/4010/INCV0765DM铰孔5M28精铰/IRRF/ICV0IT计算工时178019IN543MLTNF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QT455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AE10,深度AP425,齿数Z1,故据切削手册取刀具直径DO130MM，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AP425MM，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为75KW。查切削手册选F05MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37，后刀面最大磨损为1015MM。查切削手册表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按切削手册，将F降一级为F05MM/Z。查得VC110MM/S，N252R/MIN,VF577MM/S据XA62卧式铣床参数，选择NC235R/MIN,VFC600MM/S,则实际切削速度VC6004,实际进给量为FZCVFC/NCZ021MM/Z。5校验机床功率查切削手册,而机床所能提供功率为PCM563KWPCC27KW。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AE10,深度AP12,齿数Z1,故据切削手册取刀具直径DO130MM，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AP425MM，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为75KW。查切削手册选F05MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37，后刀面最大磨损为1015MM。查切削手册表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按切削手册，将F降一级为F05MM/Z。查得VC110MM/S，N252R/MIN,VF577MM/S据XA62卧式铣床参数，选择NC235R/MIN,VFC600MM/S,则实际切削速度VC6004,实际进给量为FZCVFC/NCZ021MM/Z。5校验机床功率查切削手册,而机床所能提供功率为PCM563KWPCC27KW。故校验合格。5、计算基本工时TML/VF4254/6028MIN结果AP10MM,F021MM/Z,NC235R/MIN,VFC600MM/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AE30MM,深度AP25齿数Z3,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径DO24MM。选择刀具前角O5后角O8，副后角O8，刀齿斜角S10,主刃KR60,过渡刃KR30,副刃KR5过渡刃宽B1MM。025MM/ZF035M/S（21MM/MIN），D175MM,WN0637R/S382R/MINSWD10V175340按机床选取N315R/MIN0522R/S故实际切削速度029M/S10NDSW切削工时L75MM，L175MM，L3MM12T1212S202MINMZNFW2615037工序八粗铣10孔上端面。1加工条件工件材料QT455,B045GPAHB160210,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AE16,深度AP28,齿数Z3,故据切削用量简明手册（后简称切削手册）取刀具直径DO24MM。选择刀具前角O5后角O8，副后角O8，刀齿斜角S10,主刃KR60,过渡刃KR30,副刃KR5过渡刃宽B1MM。2切削用量1）铣削深度因为切削量较小，故可以选择AP28MM，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量机床功率为75KW。查切削手册F014024MM/Z。由于是对称铣，选较小量F014MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表37，后刀面最大磨损为1015MM。查切削手册表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按切削手册，查得VC36MM/S，N480R/MIN,VF432MM/S据X51铣床参数，选择NC490R/MIN,VFC441MM/S,则实际切削速度VC31424441/1000332M/MIN,实际进给量为FZCVFC/NCZ441/3003049MM/Z。5校验机床功率查切削手册PCC11KW,而机床所能提供功率为PCMPCC。故校验合格。最终确定AP28MM，NC490R/MIN,VFC441MM/S，VC332M/MIN，FZ049MM/Z。6）计算基本工时TML/VF3280/432025MIN。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DO10MM，钻头采用双头刃磨法，后角O12，二重刃长度B25MM,横刀长B15MM,宽L3MM,棱带长度ML511201032选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/703351203DL所以，/41按钻头强度选择按机床强度选择RF/5RMF/0最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成RMF/480AX69FF功。（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为05MM，寿命IN0T（3）切削速度查切修正系数RMVC/25101TVKMV1TVK故。0KX10APVKRMC/8IN/390RDVNS查切机床实际转速为IN/136RC故实际的切削速度MDVSC/2740（4）校验扭矩功率所以NMMC60N1MCM故满足条件，校验成立。EPKWP271计算工时IN20453NFLTM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DO3MM，后角O16，二重刃长度120450302选择切削用量（1）决定进给量查切RMF/0218按钻头强度选择按机床强度选择F5RMF/530最终决定选择机床已有的进给量经校验校验成功。RF/20（2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切）为0508MM，寿命IN20T（3）切削速度查切修正系数RMVC/1801TVKMV1TVK故。0KX10APVRMC/8019/INSVNRD查切机床实际转速为1830/INCR故实际的切削速度07SCDNVM（4）校验扭矩功率故满足条件，校验成立。MCMECP计算工时42015IN183MLTNF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，决定设计第八道工序钻10孔的钻床床夹具。本卡具将用立式钻床ZX525。刀具为10MM的高速钢麻花钻。31、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。32、夹具设计321、定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择20H7孔和8F9为基准，即以一面上一长销配合以一削边销使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行夹紧。322、切削力和夹紧力计算本步加工可按铣削估算夹紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。钻削力FC981788A11EF080ZA095PZD1198178810110308012425130118956N由于扭矩很小，可忽略。夹紧力为232TANDDFDCLN01597036T359186223取系数S115S2S3S411则实际夹紧力为FS1S2S3S4F444382N夹紧力较大，使用螺旋夹紧机构调节夹紧力调，即可指定可靠的夹紧力。323、定位误差分析本工序