杠杆加工工艺规程及指定工序夹具设计

机械制造技术课程设计说明书设计题目：杠杆加工工艺规程及指定工序夹具设计

目录第1章设计任务1.1基本要求1.1.1工艺规程设计的基本要求1.1.2夹具设计的基本要求1.2零件图第2章零件分析2.1零件的作用2.2零件的工艺分析第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式。3.2表面加工方案的选择3.3基准面的选择3.4确定工艺路线3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定第4章夹具设计.4.1确定设计方案4.2、选择定位元件4.3、夹具夹紧方案分析与论证4.4、夹具设计方案图设计心得参考文献

设计任务1.1基本要求1.1.1工艺规程设计的基本要求机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件。因此制定机械加工工艺规程应满足如下技术要求：应保证零件的加工质量，达到图纸上提出的各项技术要求。在保证质量的前提下，尽量提高生产效率和降低消耗，同时要尽量减少工人的劳动强度。充分利用现有条件和基础，尽可能采用国内外先进工艺技术。工艺规程的内容应正确、完整、统一、清晰，工艺编写应规范化、标准化。工艺规程的格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号应符合相应的标准、规定。1.1.2夹具设计的基本要求所设计的夹具必须结构性能可靠、使用安全、操作方便。所设计的夹具结构工艺性良好，便于制造、调整、维修，且便于切屑的清理、排除。应提高夹具零部件的标准化、通用化、系列化夹具设计图必须清晰、完整、正确，符合制图标准。1.2零件图

第2章零件的分析2.1零件的作用零件上直径为Φ10mm的孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转动，油门拉杆即可打开油门（增速）或关小油门（减速）；两个直径为Φ6mm孔装两个定位销，起限位作用。手柄可在120°内转动，实现无级变速。2.2零件的工艺分析转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为Φ9mm的螺栓孔与Φ10mm孔有位置要求；120°圆弧端面与Φ10mm孔的中心线有位置度要求。现分述如下：（1）两个直径为Φ9mm的螺栓孔两个直径为Φ9mm的螺栓孔的表面粗糙度为Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面的尺寸要求为18mm；两个螺栓孔的中心线距离为mm；螺栓孔与直径为Φ10mm的孔中心线距离为mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为Ra6.3。（2）Φ10mm的孔及120°圆弧端面Φ10mm的孔尺寸为Φ10mm，表面粗糙度为Ra6.3，其孔口倒角0.5×45°，两个Φ6mm的孔表面粗糙度为Ra3.2，120°圆弧端面相对Φ10mm孔的中心线有端面圆跳动为0.2mm的要求，其表面粗糙度为Ra6.3。从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的Φ10mm和Φ6mm孔。第3章工艺规程的设计3.1确定毛坯的制造形式。该零件材料为HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为50000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。3.2表面加工方案的选择（1）后平面表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣→精铣；（2）Φ18mm圆柱端面表面粗糙度为Ra12.5，经济精度为IT11，加工方案确定为：粗铣；（3）Φ9mm螺栓孔表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削→铰孔；（4）Φ25mm圆柱上端面表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：粗铣→精铣；（5）Φ10mm孔Ra3.3基准面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。4.1.1粗基准的选择对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。而加工Φ6mm孔和120º圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工Φ9mm螺栓孔、Φ18mm圆柱端面时，以加工过的120º圆弧端面为定位基准；加工Φ10mm孔时，则以后平面和两个Φ6mm孔为定位基准。4.1.2精基准的选择为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工。加工后平面、120º圆弧端面时，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工Φ9mm螺栓孔、Φ18mm圆柱端面、Φ10mm孔和Φ6mm孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则综合运用。3.4确定工艺路线制订机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，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，以便使生产成本尽量降低。（1）工艺路线方案一工序10铸造；工序20热处理；工序30粗、精铣后平面；工序40粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面；工序50粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面；工序60钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；工序70钻削、铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º；工序80粗、精铣加工120º圆弧端面；工序90钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔；工序100去毛刺；工序110检查；工序120入库。（2）工艺路线方案二工序10铸造；工序20热处理；工序30粗、精铣后平面；工序40粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面；工序50粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面；工序60粗、精铣加工120º圆弧端面；工序70钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；工序80钻削并铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º；工序90钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔；工序100去毛刺；工序110检查；工序120入库。（3）工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。特别是铣削加工120º圆弧端面，如果按方案二进行加工，则是Φ10mm的孔在其后加工。这样，120º圆弧端面的形位公差0.2mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为Φ25mm的端面尺寸位置要求4mm。另外，先加工出Φ10mm的孔，然后以该孔为定位基准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕Φ10mm孔的轴线旋转，更便于加工120º圆弧端面。因此，最后与指导老师讨论后加工路线确定如下：工序10铸造；工序20热处理；工序30粗铣加工120º圆弧端面；工序40精铣加工120º圆弧端面；工序50钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔；工序60粗铣Φ9的两侧面；工序70粗铣Φ18圆柱端面；工序80粗铣Φ25圆柱端面；工序90精铣Φ9的两侧面；工序100精铣Φ18圆柱端面；工序110精铣Φ25圆柱端面；工序120钻削、铰削加工两个直径为Φ9mm的孔；工序130钻削、铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º；工序140去毛刺；工序150检查；工序160入库。以上工艺过程详见机械加工工艺卡片。3.5确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下：（1）两螺栓孔Φ9mm毛坯为实心，而螺栓孔的精度为IT9（参考《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9），确定工序尺寸及余量：钻孔：Φ8.9mm；铰孔：Φ9mm，2Z=0.1mm。具体工序尺寸见表1。表1钻Φ9mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm铰孔0.1H9Ra6.39Ra6.3钻孔8.9H12Ra12.58.9Ra12.5（2）Φ10mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8～IT9之间（参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量：钻孔:Φ9.8mm；粗铰孔：Φ9.96mm，2Z=0.16mm；精铰孔：Φ10mm，2Z=0.04mm。具体工序尺寸见表2。表2钻Φ10mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精铰孔0.04H9Ra6.310Ra6.3粗铰孔0.16H10Ra6.39.96Ra6.3钻孔9.8H12Ra12.59.8Ra12.5（3）两个Φ6mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8～IT9之间（参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔：Φ5.8mm；铰孔：Φ6mm，2Z=0.2mm。具体工序尺寸见表3。表3钻Φ6mm孔工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm铰孔0.2H9Ra6.36Ra6.3钻孔5.8H12Ra12.55.8Ra12.5（4）后平面粗铣：Z=3.5mm；精铣：Z=1.0mm。具体工序尺寸见表4。表4铣后平面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精铣1.0H8Ra6.37Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.58Ra12.5毛坯H13Ra2511.5Ra25（5）Φ18mm圆柱端面粗铣：Z=4.5mm。具体工序尺寸见表5。表5铣Φ18mm圆柱端面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm粗铣4.5H11Ra12.514Ra12.5毛坯H13Ra2518.5Ra25（6）Φ25mm圆柱端面粗铣：Z=3.5mm；精铣：Z=1.0mm。具体工序尺寸见表6。表6铣Φ25mm圆柱端面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精铣1.0H8Ra6.38Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.59Ra12.5毛坯H1612.5Ra25（7）120°圆弧端面粗铣：Z=3.5mm；精铣：Z=1.0mm。具体工序尺寸见表7。表7铣120°圆弧端面工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精铣1.0H8Ra6.311Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.512Ra12.5毛坯H1615.5Ra25第4章夹具的设计本次设计的夹具为第8道工序——精铣上表面；该夹具适用于立式铣床。主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。4.1确定设计方案铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、键槽、花键、缺口及各种成形面。由于铣削加工通常是夹具随工作台一起作进给运动，按进给方式不同铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种类型。靠模铣床夹具：这种带有靠模的铣床夹具用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动。按主进给运动方式，靠模铣床夹具可分为直线进给和圆周进给两种。由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理。这道工序所加工的平面与孔Ⅰ有跳动要求，按照基准重合原则，以心轴孔定位。用一根小于10的螺栓穿过心轴孔，用螺栓把它夹紧。铣削时用一个支撑来支撑悬空的加工面。4.2选择定位元件定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻铰床夹具也常使用。定向键有矩形和圆形两种，定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的安装位置。4.3夹具夹紧方案分析与论证为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔Φ10H7进行钻削加工；然后采用标准高速铰刀对工艺孔Φ10H7进行铰孔加工。采用手动夹紧方式夹紧。为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳座。 若夹具体较宽，可在同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座；对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运。4.3.1钻削力计算因为铣平面时的切削力大，所以在计算夹具的加紧力时应按铣削平面的切削力来计算和校核。铣刀轴向力：（式中：）扭矩：（式中：）螺栓产生的加紧力的力（安全系数）所以，有：则：选用M8螺栓夹紧。4.4夹具设计方案图

设计心得此次课程设计是在我们学完了大学三年的全部基础课程、技术基础课程以及部分专业课的基础之上进行的，是一次深入的综合性的应用和总结，也是一次理论联系实际的训练，为我们大四的毕业设计打下基础和铺垫。就我个人而言，这次课程设计包括三个部分：（1）前期资料的搜集和整理：这是很重要的一个环节，因为设计离不开资料的参考和搜集。（2）工艺：工艺是生产中最活跃的因素，落实在由工件、刀具、夹具、机床、量具组成的工艺系统中。（3）夹具设计：夹具是为特定的工序正常的进行所设计的特殊工具，通过它的设计，可以了解它在设计中的地位，为加工的顺利进行提供了保障。在缩短加工时间，减小加工难度，提高生产效率都有重大保证。此设计历时两周的时间，通过自己的认识、计算、研究、设计、查手册得到了最终结果，真正地起到了训练自己的目的，希望此次设计能为以后的工作打好一定的实践基础，也提供一些宝贵的经验。最后，感谢老师们的辛勤指导和帮助！谢谢！参考文献[1]马智贤主编：《实用机械加工手册》：辽宁科学技术出版社：2002年[2]李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》：机械工业出版社：1999年[3]现代机械制造工艺装备标准应用手册委员会主编：《现代机械制造工艺装备标准应用手册》：机械工业出版社：1997年[4]王先逵主编：《机械制造工艺学》（第二版）：机械工业出版社：2006年[5]韩荣第、周明、孙玉洁主编：《金属切削原理与刀具》：哈尔滨工业大学出版社：2003年[6]廖念昭、古莹菴、莫雨松、李硕根、杨兴骏主编：《互换性与技术测量》：中国计量出版社：1998年[7]薛源利主编：《机床夹具设计》：机械工业出版社：2000年[8]孙巳德主编：《机床夹具图册》：机械工业出版社：1983年

机械加工工序卡产品型号零部件图号1产品名称转速器盘零部件名称1共2页第2页车间工序号工序名称材料牌号加工中心11H200毛坏种类毛坏外形尺寸每个毛坏可制件数每台件数铸造11设备名称设备型号设备编号同时加工工件数X611夹具编号夹具名称切削液4专用铣床夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准时单件工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时（r/min）（m/min）(mm/r)mm机动辅助1按工艺，以φ10mm孔