机械制造课程设计说明书正文A4

1、1. 零件图分析 11.1零件的功用 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 22. 确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 22.1确定毛坯制造方法 22.2确定毛坯尺寸公 差和加工余量 22.2.1 确定毛坯尺寸 22.2.2 确定 毛坯尺寸 公差等级和公差 32.3绘制毛坯图 43. 制定零件工艺路线 43.1选择定位基准 43.1.1 精基准的选择 43.1.2 粗基准的选择 43.2表面加工方法的确定 53.3加工阶段的划分 63.4工序集中和分散 63.5工序顺序的安排 73.5.1 机械加工工序的安排 7热处理工序及表面处理工序的安排8辅助工序安

2、排 83.6确定工艺路线 84. 工序设计（加工M4螺孔） 94.1确定加工方案 94.2确定加工余量 94.3计算两 次工序尺 寸的基本尺寸 104.4两次工步计算 104.4.1 钻孔工步 104.4.2 攻丝孔工步 105. 时间定额的计算 115.1两工步时间定额的计算 115.1.1 钻孔工步 115.1.2 丝攻工步 115.2辅助时间的计算 116. 夹具设计 116.1问题的提出 126.2.1 定位方案设计 126.2.2 上述方案的比较 12夹紧力方向的选择 12夹紧力作用点的选择 13切削力及夹紧 力计算 136.2.6 夹具 操作简要说明 137. 体会和展望 13参考

3、文献 15附录1 17附录2 181. 零件图分析1.1零件的功用本零件为用于某些机械中的杠杆，其功用是传递驱动力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8H71.620H7孔加工 20H71.6/0.1AB8F9孔加工8F91.610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，其杠杆各孔和机器有配合要求，因此加工

4、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，中间孔和两端的孔的平行度 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

5、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2. 确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1确定毛坯制造方法零件材料是QT450-10。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，因此毛坯形状可以和零件的形状尽量接近， 8H7、8F9三个小孔不铸出，中间20H7大

6、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确定毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra> 1.6，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加工表面基本尺寸加工余量等级力卩工余量/mm说明8H7两孔外端面15mmCT81.25单边余量20H7孑L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

7、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 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3. 制定零件工艺路线3.1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。基面的选择正确和 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

8、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。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，当设计基准和工艺基准不重合时，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。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20H矶及8H7孔外端面为粗基准。3.2表面加工方法的确定1、杠杆零件中零件20H78H7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

9、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 取粗铣一半精铣的加工方式。4、两8H7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围和8H7 同心在20内，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣一半精铣的加工方 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一精扩一铰的工序过程，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

10、糙度为1.6，根据表面粗糙度要求我们采取钻一精铰的加工方式。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/ 卩 m加工方案备注 20H7、8H7孔外端面IT113.2粗铣一半精铣表1-810孔上端面IT1012.5粗铣表1-88F9孔的外端面IT113.2粗铣一半精铣表1-8两8H7孔之间的表面I

11、T113.2粗铣一半精铣表1-820H7孔加工IT71.6粗扩一精扩一 铰表1-78H7孔加工IT81.6钻一精铰表1-78F9孔加工IT71.6钻一精铰表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钻一攻表 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

12、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工序集中和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工序顺序的安排机械加工工序的安排方案一：1、粗扩一精扩一铰20H7孔2、粗铣一半精铣20H7、8H7孔外端面3、粗铣两8H7孔之间的表面4、粗铣一半精铣8F9孔的外端

13、面5、检验6、粗铣10孔上端面7、粗铣缺口8、钻一精铰8H7孔及8F9孔9、钻10孔10、钻一攻M4螺孔方案二：1、粗扩一精扩一铰20H7孔2、钻一精铰8H7孔及8F9孔3、粗铣一半精铣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、粗铣一半精铣8F9孔的外端面9、粗铣缺口10、钻一攻M4螺孔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

14、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：基准加工一主要表面粗加工 及一些余量大的表面粗加工一热处理一主要表面精加工。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贝U， 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

15、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去毛刺钳工台平锂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钻一精铰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.

16、 工序设计（加工M4螺孔）4.1确定加工方案根据课程设计指导书中表2-40，螺孔最大公称直径为4mm公差 等级为IT8级，公差为0.018mm.确定加工方案为：钻-攻。4.2确定加工余量由表2-1和2-5查得对于中批生产，采用金属型铸造成型，取其尺 寸公差等级为8级，加工余量等级为F级.1. 由表2-28 （孔的加工余量），查得：钻孔的加工余量为0.1mm2. 由表2-39 （攻螺纹孔前钻孔用麻花钻直径），查的：钻孔用的麻 花钻直径为3.3mm。3. 由表3-37 （机用丝锥的参数），查的：丝锥的公称直径为4.0mm。4.3计算两次工序尺寸的基本尺寸攻螺纹后孔的最大公称直径尺寸为4mm查表2-

17、39知普通粗牙螺 纹内孔的直径为3.3mm，则钻孔工序的加工尺寸为：3.30-0.10=3.20mm。4.4两次工步计算钻孔工步1、背吃刀量的确定取即=1mm2、 进给量的确定查表5-22选取该工步的每钻进给量 f=0.10mm/r3、 切削速度的计算 查表5-22得v=15m/min由公式（5-1）得：n=1000 x v/3.14d=1000 x 15/（3.14 x 3.3）=1447r/min参照表4-8 四面组合钻床，主轴钻速可取n=1360r/min ，将此带 入公式（5-1 ）实际钻 削速度v=n n d/1000=14.09m/min攻丝孔工步1、背吃刀量 的确定取 即=0.0

18、7mm2、进给量的确定 查表5-22选取该工步的每钻进给量f=0.10mm/r3、切削速度的计算 查表5-22得 v=10m/min由公式(5-1 )得：n=1000 x v/3.14d=1000 x 10/(3.14 x 4.0)=796r/min参照表4-8 四面组合钻床，主轴钻速可取n=780r/min，将此带入公式(5-1 )实际钻削速度 v=n n d/1000=9.79m/min5. 时间定额的计算5.1两工步时间定额的计算钻孔工步根据表5-41 (钻削基本时间的计算)，钻孔的基本时间可由下面公 式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：11=( D/2)cotk r+(

19、12)=6.3mml2 =2, 代 入可得 tj=21.32s丝攻工步根据表5-46 (用丝攻螺纹基本时间的计算)，攻孔的基本时间可由 下面公式计算Tj= (H+l2+l)/fn+(l1+l2+l)/fn0 i式中：l1= ( 13) PL2= ( 23 ) P代入可得tj=12.2s5.2 辅助时间的计算由公式tf=0.15tj计算钻孔工步的辅助时间tf=3.198s计算攻孔工步的辅助时间tf=1.830s6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-攻M4孔，本夹具将用于四面组合钻床，刀具为麻花钻、 丝锥。6.1问题的提出本夹具是用来铣槽10时的夹具

20、，加工该螺纹孔需要两道工序才能完 成，并且螺孔的中心线和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。6.2.1 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 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

21、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。上述方案的比较：分析加工M4螺纹孔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

22、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。623夹紧力方向的选择。考虑到夹紧力的方向和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。并和工件刚度最大的方向一致，以减少变形。 即夹紧力

23、方向向左。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。625切削力及夹紧力计算在加工过程中，钻、攻螺纹孔时的主要切削力为钻头或丝锥的切削 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。夹具操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应 使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作 简单，省时省力，装卸工件时只

24、需靠汽缸控制压力杆的收缩即可轻松实 现。7.体会和展望在老师的指导下，顺利完成了机械制造课课程设计的全部内容。通 过这次的课程设计，收获颇多。1、对理论知识有了更深的理解通过对实际零件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺规程设 计及指定工序的专用机床夹具设计等学习，对于以往学过的课程中 的知识点有了更系统化的复习，对于这些理论知识有了更深的理解。2、对理论知识在实践中的使用有了更深的理解通过这次专用夹具的设计，完全是自己运用所学知识，通过查 找资料，根据实际工作情况完成该零件的夹具设计，使自己更加形象的 理解了理论知识在实际中的运用。3、激发了自己学习的积极性通过该课程设计，使我全面系统的理解了专用夹具设计的基本 实现方法。把僵硬的课本知识变的生动有趣，激发了学习的积极性。把 学过的机械制造知识强化，能够把课堂上的知识通过自己的设计实践 化，加深了对理论知识的理解。4、理解了该知识点以及学科之间的融合渗透本次课程设计部分是运用机械制造基础课中的夹具设计知识点 完成的，在设计的过程中运用了，机械制图、互换性和测量技术、工程 材料等以往学过的课程，这次设计将各学科联系起来，把各学科之间的 知