杠杆（二）机械加工工艺规程及φ10孔的夹具设计 (2)

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10孔的夹具设计班级机械112班完成日期20140626任务书一、设计题目杠杆（二）机械加工工艺规程及10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。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10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“THEMACHININGPROCESSPLANNINGAND10HOLESOFFIXTUREDESIGN,ANDDRAWTHEDRAWING,CASTINGSPEEDCONTROLLEVERFIGURE,FIXTUREANDFIXTUREDRAWINGASSEMBLYDRAWING,FILLINPROCESSCARD,OFCOURSETHEDESIGNSPECIFICATIONDESIGNEDTOTHEADOPTIONOFTHECURRICULUMDESIGN,IHAVELEARNEDTOTHEIROWNTHEORYANDPRACTICEOFPRODUCINGAGOODCOMBINATION,THEEXERCISEOFMYANALYSIS,PROBLEMSOLVINGABILITIES,INTHEPROCESSIAMANINDEPENDENTANALYSISANDSOLUTIONOFTHEMANUFACTUREOFMECHANICALPARTSOFTHEPROBLEM,AMACHINEDESIGNEDFORTHISFIXTURETYPICALOFEQUIPMENT,IMPROVETHESTRUCTUREDESIGNCAPABILITYFORFUTUREGRADUATESTODESIGNTHEIROWNFUTUREANDWILLBEENGAGEDINTHEWORKOFANADAPTATIONTRAINING,THUSLAYINGAGOODFOUNDATIONASCAPACITYCONSTRAINTS,LACKOFEXPERIENCE,THEDESIGNOFMANYDEFICIENCIES,ALSOREQUESTEDTHETEACHERSMOREIDEASONHOWTOIMPROVE目录1零件图分析811零件的功用812零件的技术要求813审查杠杆的工艺性914确定杠杆的生产类型92确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图921确定毛坯制造方法922确定毛坯尺寸公差和加工余量9221确定毛坯尺寸及公差等级和公差923绘制毛坯图113制定零件工艺路线1131选择定位基准11311精基准的选择11312粗基准的选择1132表面加工方法的确定1233加工阶段的划分1334工序集中与分散1335工序顺序的安排14351机械加工工序的安排14352热处理工序及表面处理工序的安排15353辅助工序安排1536确定工艺路线154工序设计加工10孔1641确定加工方案1642机床钻头及夹具的选择1643工步计算165时间定额的计算1651基本时间的计算1652辅助时间的计算166夹具设计16611定位方案17612定位误差分析与计算1762夹紧机构1763结构特点177体会与展望17参考文献191零件图分析11零件的功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。2确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图21确定毛坯制造方法该零件的材料是QT455，球墨铸铁。考虑到此设计零件的材料性20H7孔加工20H7168F9孔加工8F91610孔加工10125M4螺孔加工M4左端缺口8125/01AB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确定毛坯尺寸公差和加工余量221确定毛坯尺寸及公差等级和公差要求的加工余量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注CT为公差等级。可查课程设计指导书得出。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215343单位MM23绘制毛坯图3制定零件工艺路线31选择定位基准基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量得到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。311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。312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。32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，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1820H7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11033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。34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。35工序顺序的安排351机械加工工序的安排方案一1、粗扩精扩铰20H7孔2、粗铣半精铣20H7、8H7孔外端面3、粗铣两8H7孔之间的表面4、粗铣半精铣8F9孔的外端面5、检验6、粗铣10孔上端面7、粗铣缺口8、钻精铰8H7孔及8F9孔9、钻10孔10、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、检验6、钻10孔7、粗铣10孔上端面8、粗铣半精铣8F9孔的外端面9、粗铣缺口10、钻攻M4螺孔352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353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。36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。杠杆工艺路线及设备、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20H7孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀卡尺、塞规2粗铣20H7、8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3半精铣20H7、8H7孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺4粗铣两8H7孔之间的表面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5粗铣8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺6半精铣8F9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10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8H7孔及8F9孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规12钻10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10孔）41确定加工方案根据课程设计指导书中表17，因为孔的表面粗糙度是125UM，经济精度等级为IT1112，因此用钻。又由于孔没有精度要求，所以一次钻孔就可以达到要求。42机床钻头及夹具的选择Z535立式钻床，直柄麻花钻由于工件太复杂，选择专用夹具。43工步计算1进给量的确定查表522，因零件材料是QT455，硬度HB160210，选取该工步的每钻进给量F015MM/R2切削速度的计算查表522，V20M/MIN由公式（51）得N1000V/314D100020/31410639R/MIN参照表49立式钻床，主轴钻速可取N750R/MIN，将此带入公式（51）实际钻削速度VND/10002355M/MIN5时间定额的计算51基本时间的计算根据表541基本时间可由下面公式计算TJL/FN5201/FN式中5（D/2）COTKR12（10/2）COT6025MM代入可得TJ347S52辅助时间的计算由公式TF015TJTF015347052S6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。设计钻20孔，本夹具将用于立式钻床，刀具为直柄麻花钻。611定位方案此专用夹具采用一面两销原则。一个平面三个自由度，一个菱形销（一个自由度）和一个短销（两个自由度）。共限制6个自由度。612定位误差分析与计算20孔定位基准（孔轴线）在X,Y方向上的基准位移误差Y1XY1Y1MIND1D11MAX1MAXCOS240021COS240019MM8孔定位误差（孔轴线）在X,Y方向上的基准位移误差Y2Y2MIND2D12MAX2MAXCOS240036COS240032MM两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差YA2A2ARCTAN1MAX2MAX/2L005MMYACOS240045MM62夹紧机构在短销处开个螺纹，用一个M12螺柱和一个M12螺母和一个垫片一起共同加紧。既不能产生过定位，也起到了加紧的作用。6结构特点该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便，利于钻孔加工。7体会与展望这次课程设计，在阅读了课程设计指导书之后还是懵懵懂懂的开始了，期间遇到了很多问题困难，不过通过与