机械制造技术课程设计-杠杆一加工工艺及铣22槽夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u13262摘要 序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。杠杆的加工工艺规程及其铣杠杆22×28槽的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第1章零件分析1.1零件的作用题目所给的零件是杠杆，Φ20H7孔套在某固定轴上，22×28槽和24×32槽分别套在主动件和从动件上，主要是支撑与传动作用。1.2零件的工艺分析通过铣削、钻削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。零件共有组加工表面，现分述如下：杠杆前端面杠杆后端面杠杆Φ20H7孔杠杆M12螺纹杠杆22×28槽杠杆24×32槽第2章工艺过程设计2.1确定生产类型根据生产需要，设计该杠杆生产类型为大批量生产。2.2确定毛坯的制造形式该零件的材料是HT150，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。采用砂型铸造方法。砂型铸造出来的毛坯精度等级IT9，加工余量等级MA-G，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知。杠杆前后端面的加工余量杠杆前后端面，单边加工余量Z=3.0mm，由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度Ra3.2，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要经过粗铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm精铣单边余量Z=0.5mm杠杆40×38两端面的加工余量40×38两端面，单边加工余量Z=3.0mm，由零件图知，40×38两端面表面粗糙度Ra6.3，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步铣削即可满足其精度要求。杠杆22×28槽的加工余量杠杆22×28槽，单边加工余量Z=3.0mm，由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度Ra3.2，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要经过粗铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm精铣单边余量Z=0.5mm杠杆24×32槽的加工余量杠杆24×32槽，单边加工余量Z=3.0mm，由零件图知，杠杆前后端面表面粗糙度Ra0.8，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，需要经过粗铣——精铣——宽刃刀精刨方可满足其精度要求。粗铣单边余量Z=2.5mm精铣单边余量Z=0.4mm宽刃刀精刨单边余量Z=0.1mm杠杆Φ20H7孔的加工余量因孔的尺寸不大，为了方便工件的成型，简化模具的结构，故采用实心铸造，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8知，首先钻孔至Φ18.0，再扩Φ18.0孔至Φ19.8，接着粗铰Φ19.8孔至Φ19.94，最后精铰Φ19.94孔至Φ20H7孔。杠杆M12螺纹的加工余量因螺纹的尺寸不大，为了方便工件的成型，简化模具的结构，故采用实心铸造，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-20知，首先钻M12螺纹Φ10.2，再攻M12螺纹。其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。2.3精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。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Φ20H7孔及其端面为精基准，满足要求。2.4粗基准的选择①如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。②如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。③如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。④选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。⑤粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。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，所以选杠杆零件后端面、Φ40外圆面及40×38侧面为粗基准。2.5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。砂型铸造时效处理以消除内应力工序05：粗铣杠杆前端面工序10：粗铣、精铣杠杆后端面工序15：精铣杠杆前端面工序20：钻孔至Φ18；扩Φ18孔至Φ19.8；粗铰Φ19.8孔至Φ19.94；精铰Φ19.94孔至Φ20H7；孔口倒角工序25：钻M12螺纹底孔Φ10.2；攻M12螺纹工序30：杠杆40×28两端面工序35：粗铣、精铣杠杆22×28槽工序40：粗铣、精铣、宽刃刀精刨杠杆24×32槽去毛刺检验至图纸要求涂漆入库第3章切削用量及基本工时砂型铸造时效处理以消除内应力工序05：粗铣杠杆前端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，X52K机床标准选取＝475当＝475r/min时按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，X52K机床标准选取3）计算工时=0.5+(d-)=1~3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(50-)=20.5mm0.259min工序10：粗铣、精铣杠杆后端面工步一：粗铣杠杆后端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，X52K机床标准选取＝475当＝475r/min时按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，X52K机床标准选取3）计算工时=0.5+(d-)=1~3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(50-)=20.5mm0.259min工步二：精铣杠杆后端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，X52K机床标准选取＝600当＝600r/min时按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，X52K机床标准选取3）计算工时=0.5+(d-)=1~3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(50-)=20.5mm0.200min工序15：精铣杠杆前端面1.选择刀具刀具选取端面铣刀，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，X52K机床标准选取＝600当＝600r/min时按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，X52K机床标准选取3）计算工时=0.5+(d-)=1~3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(50-)=20.5mm0.200min工序20：钻孔至Φ18；扩Φ18孔至Φ19.8；粗铰Φ19.8孔至Φ19.94；精铰Φ19.94孔至Φ20H7；孔口倒角工步一：钻孔至Φ18切削用量本工序为钻孔，刀具选择高速钢复合钻头，直柄d=18mm。钻1个通孔。使用切削液。确定进给量由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给选择钻头磨钝标准及耐用度根据《切削用量简明手册》第二部分表2.12，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm；耐用度T=15min。确定切削速度由表2.13，可查得=17m/min，n=1000r/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际完成转速。基本时间的确定钻1个Φ15通孔，基本时间为：=9mm,mm工步二：扩Φ18孔至Φ19.8利用钻头将Φ18孔扩至Φ19.8，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按Z525立式钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步三：粗铰Φ19.8孔至Φ19.94根据参考文献Ⅳ表2-25，， 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工步四：精铰Φ19.94孔至Φ20H7根据参考文献Ⅳ表2-25，， 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工序25：钻M12螺纹底孔Φ10.2；攻M12螺纹工步一：钻M12螺纹底孔Φ10.2选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）624r/min按机床选取n=600r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：攻M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.9mm/r398r/min按机床选取n=400r/min切削工时：，，则机动工时为工序30：杠杆40×28两端面1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，，，。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝400当＝400r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序35：粗铣、精铣杠杆22×28槽工步一：粗铣杠杆22×28槽1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，，，宽度B=21。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝475当＝475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工步二：精铣杠杆22×28槽1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，，，宽度B=22。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序40：粗铣、精铣、宽刃刀精刨杠杆24×32槽工步一：粗铣杠杆24×32槽1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，，，宽度B=23。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝475当＝475r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工步二：精铣杠杆24×32槽1.选择刀具刀具选取三面刃铣刀，，，宽度B=23.8。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为工步三：宽刃刀精刨杠杆24×32槽1.选择刀具刀具选取宽刃刀，，，宽度B=24。2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X62W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时：，，，则机动工时为去毛刺检验至图纸要求涂漆入库第4章铣22×28槽夹具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。由指导老师的分配，决定设计工序35：粗铣、精铣杠杆22×28槽的夹具设计4.1问题的提出本夹具主要用于粗铣、精铣杠杆22×28槽，粗糙度为Ra3.2，与其他面没有位置度要求，设计夹具时不用考虑位置度关系。4.2切削力和夹紧力的计算（1）切屑力计算查表1-2-3圆周力：径向力：轴向力：其中：查《机床夹具手册》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=8mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=3.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠4.3定位误差的分析与计算定位元件为一面、一心轴、一挡销，误差分析如下：1、定位误差：式中：T——工件定位孔的孔径公差T——定心心轴的轴径公差——工件定位孔与定位心轴的最小配合间隙2、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响较小，取=03、磨损造成的加工误差：通过不超过0.005mm,误差总合：+=0.108mm<0.3mm从上分析，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.4定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB2207—80定向键结构如图所示：图4.1夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如下：表4.1定向键数据表BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.011-0.02725125125.718+0.0235对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用直角对刀块，其结构如下图4.2所示，塞尺选用平塞尺，其结构如下图4.3所示：图4.2直角对刀块图4.3平塞尺图塞尺尺寸为：表3.1平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.54.5铣夹具的说明1.轴Φ50端面与工件前端面配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动、Z轴转动2.轴Φ20外圆面与工件Φ20H7孔配合限制两个自由度，即Y轴移动、Z轴移动。3.A型固定式定位销与工件40×18侧面配合限制一个自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。4.铣刀的位置由直形对刀块与塞尺保证。5.夹具体与工作台的位置由两个定位键保证。6.工件的夹紧则是由螺母、螺栓、快换垫圈和心轴组成的夹紧机构来实现，松动螺母，即可取下快换垫圈，进而取出工件，同理，当放上待加工工件后，将快换垫圈放上，拧紧螺母即可夹紧工件。总结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的毕业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课程设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们以后的毕业设计打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次毕业设计的机会，它将是我们踏入社会的关键一步。致谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查