机械制造技术课程设计-等臂杠杆加工工艺及钻2-φ8H7孔夹具设计

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：设计杠杆的工艺规程及钻2-Ф8H7孔夹具设计班级：设计者：学号：指导教师：2022年5月11日目录内容提要 一序言(一)、机械制造简介:1、机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。2、机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。3、机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。(二)、夹具设计中的特点：1、夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2、专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3、“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。4、夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1、夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2、保证工件的精度。3、保证使用方便与安全。4、正确处理作用力的平衡问题。5、注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。6、在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：6.1发展通用夹具的新品种:6.6.6.2发展调整式夹具6.3推广和发展组合夹具及拼拆夹具。6.4加强专用夹具的标准化和规范化。6.5大力推广和使用机械化及自动化夹具。6.6采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。(三)、本次设计方向:1、本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。2、机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前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。3、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的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。二零件的分析（一）零件的作用:题目说给的零件是要机工成有三个孔:2－Ф10和Ф8的杠杆。其中中间孔是固定用的,两边的孔是连接其它零件用的。这样两边孔就可以绕着中间孔做一定弧度的旋转。它是利用杠杆产生弯矩的原理来传递力,以改变与之相连的零件的运动性质,从而起到对机械部分零件运动的控制。有图说给的精度看出,该零件是承受一定力的载体。其简图如下所示:(二)、零件的工艺分析1、从零件图可以看出,该杠杆主要有三组加工表面,它们之间有一定的位置关系要求,现将这一组表面的位置关系分析如下:1、作为基准面的Ф40上下端面粗糙度为3.2,即加工精度等级为IT7级,整个表面的加工分为:粗铣－精铣,两道工序才能完全符合精度要求。2、Ф30平台面的表面粗糙度为6.3,即加工精度等级为IT9级,整个表面的加工需:粗铣－精铣,两道工序才能符合精度要求。2、表面工序完成后,孔的加工:1、用立式钻床对中间孔进行加工,其加工只需一道工序中的:钻－粗铰,两个个工步就能满足精度要求,即加工Ф25,并保证上偏差为+0.052mm,下偏差为0mm。2、对其它三个小孔进行加工,其加工需要两道工序,每道工序分别由:钻－铰两个工步组成,即分别加工Ф10和Ф8,并保证这两个孔的上偏差为+0.015mm。三工艺规程的设计(一)、确定毛坯的制造形式零件材料为铸铁，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸不大，可以采用铸件，这样可以方便快捷的进行生产，提高生产率。(二)、基面的选择（1）粗基准的选择。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Ф40mm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Φ40mm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Φ25（H7）的孔。（2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H7)的孔作为精基准。(三)、制定工艺路线1、拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。2、工艺路线方案一:工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。工序Ⅳ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。工序Ⅴ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。工序Ⅵ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。3、工艺路线方案二：工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。工序Ⅳ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。工序Ⅵ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。工序Ⅶ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。工序Ⅹ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。工序Ⅺ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。4、工艺方案的比较和分析：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，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8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。(四)、选择加工设备及刀、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Ф40mm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。粗精铣宽度为Φ30mm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Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。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Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。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Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻2×Ф8(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Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。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Φ10(H7)内孔使尺寸达到Φ9.96mm。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Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（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2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ7.96mm。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2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（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）（五）、切削用量基本计算和确定1、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Φ8（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2×Φ8(H7)钻孔0.215—Φ7.82×Φ8(H7)扩孔0.055—Φ7.962×Φ8(H7)铰孔—H7Φ8(H7)钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（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2×Ф8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2×Ф8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min.从参考文献得知：Ff=9.81×42.7dofM=9.81×0.021d0求出钻2×Ф8(H7)孔的FfFf=9.81×42.7×8×0.30.8M=9.81×0.021×82×0.30.8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2×Ф8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（12—13）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2由此算出转速n=1000v/πd=1000×11/3.14×8r/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/πd=1000×18/3.14×8r/min=717r/min按照机床的实际转速n=720r/min。则实际切削速度为：V=πdn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。四夹具的设计（一）、夹具设计的目的为了提高劳动生产效率、保证零件加工质量和降低技术工人的劳动强度，需要设计专用夹具。本次的夹具为—工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）而设计的。本工序所加工的孔是位于Φ30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。（二）、夹具的设计确定设计方案这道工序所加工的孔在Φ30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Φ25＋0.052mm孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻Φ8（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。、选择定位元件（1）选择带台阶面的心轴，作为以φ25H9孔及其端面的定位元件。（2）选择可调支承钉为φ8（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φ8（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、计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献（机械加工工艺手册），因夹具的的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹F夹由前面的计算可知F=1279N。所以，F夹=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φ4、定位误差计算（1）加工φ8H7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(φ25H9)与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为φ25H9，尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸84±0.2mm的定位要求。（2）加工φ8H7孔时轴线平行度0.15mm的定位误差计算，由于基准重合，故：0.015+0.015=0.03mm而基准位移误差是定位孔φ25H9与定位面间的垂直度误差。故:0.052+0.052mm=0.104mm所以有：0.03+0.104mm=0.134mm此方案能满足平行度0.15mm的定位要求。（三）、夹具的操作简要说明 工件卸载时需先卸下拎紧在心轴上的六角螺母，然后工件绕心轴旋开一定的角度，往上提起，从卡具台上卸下工件。否则，工件会因为两端的钻模板挡着而无法卸下。五设计总结为期两周的机械制造工艺学课程设计即将结束了，两周是时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这两周的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更