机械制造技术课程设计杠杆(一)加工工艺及杠及钻孔夹具设计.doc

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 机械制造工艺学课程设计 杠杆零件的工艺规程及夹具设计 指导教师： 职称: 教 授 职称: 讲师 2013年1月14日 中北大学课程设计任务书 2012/2013 学年第 1 学期学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 0902014128课程设计题目： 机械制造工艺学课程设计 杠杆零件的工艺规程及夹具设计 起 迄 日 期：2013年1月2日2013年1月15日 课程设计地点： 中北大学 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 2013 年1月 14日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理；机械设计、互换性与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 （2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：本次设计要求编制一个中等复杂程度零件（不少于10道工序，见附图）的机械加工工艺规程，并设计其中一道工序的专用夹具，绘制相关图纸，撰写设计说明书。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 具体内容如下： （1）根据零件图，确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析。 （2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图。 （3）拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。 （4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片。 （5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图12张。 （6）撰写设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，填写工艺卡片、工序卡片。2专用夹具设计。设计某道工序的专用夹具。3撰写课程设计说明书一份（A4纸）。 4主要参考文献：1崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.122张龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，2006.13孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.94艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社5李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社，2000.107 李云，机械制造及设备指导手册. 北京:机械工业出版社，1997.85设计成果形式及要求：提供课程设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求；被加工零件的零件图1张；毛坯图1张；夹具装配图1套；夹具主要零件图（通常为夹具体）1张；机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片1套。6工作计划及进度：2010年1月4日1月6日 分析研究被加工零件，画零件图； 1月7日1月10日 工艺设计：选择加工方案、确定工艺路线，画毛坯图，填写工艺卡片；1月11日1月18日 夹具设计，画夹具装配图及夹具主要零件图；1月19日1月21日 编写课程设计说明书1月22日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日 目录前 言61.零件的工艺分析及生产类型确定71.1零件的作用71.2零件的工艺分析72.选择毛坯,确定毛坯尺寸和设计毛坯图82.1选择毛坯82.2确定毛坯尺寸和设计毛坯图83选择加工方法，制定工艺路线93.1定位基准的选择93.2零件表面加工方法的选择93.3制定工艺路线104.工序设计114.1选择加工设备和工艺装备114.2确定工序尺寸125确定切削用量及基本时间136.夹具设计21总 结22参考文献22前 言大学四年的学习即将结束，在我们即将踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。我的课程设计课题目是套齿轮工艺编制与工装设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、机械制造工艺学、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至.1.零件的工艺分析及生产类型确定1.1零件的作用题目所给的零件是杠杆，用于传递力与扭矩，它的加工精度影响自身的传动精度甚至整个系统的传动精度。通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的地方有平面和孔，加工难度不大，本零件的工艺性较好。1.2零件的工艺分析从零件图上看来，知原图样的视图正确完整，尺寸和公差还有技术要求齐全。从加工表面上看来，毛坯采用铸件，部分加工表面是主要的工作表面。加工表面有： 1）.零件的上、下端面（由图纸所示），粗糙度达到6.3。 2）.40圆柱上、下端面,要满足圆跳动公差为0.05。 3）.内端面,精度要求较高,粗糙度达到3.2,用于连接固定其它部件.2.选择毛坯,确定毛坯尺寸和设计毛坯图2.1选择毛坯根据零件图可知，零件材料为HT150，零件形状为异形件，且属中批及大批生产，因此选用铸造毛坯，这样，毛坯形状与成品相似，加工方便，省工省料.加工的表面比较少,而且形状比较复杂,故用铸件.2.2确定毛坯尺寸和设计毛坯图（1）求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长203mm，宽38mm，高44mm，固最大轮廓尺寸为203mm。（2）选取公差等级CT查表，铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围810级，取10级。（3）求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查表得出，公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查表，铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级为G。（5）求机械加工余量 RMA对所有加工表面取同一个数值，查表，最大轮廓尺寸为203mm ，机械加工余量等级为G级，得RMA数值为：单侧加工时选取3.5mm，双侧加工时选取2.5mm。M12孔较小，铸成实心。（6） 查表确定毛坯各加工表面尺寸公差 1.20H7孔：2.2mm 2.40圆柱的上下表面：2.8mm 3.38mm尺寸上的表面：2.8mm 4.24H8尺寸上的表面：2.4mm 5.440-0.1尺寸上的表面：2.8mm 6.22-0.1+0.2尺寸上的表面：2.4mm 7.28mm内槽尺寸上的的公差：2.4mm 8.32内槽尺寸上的公差：2.6mm 9.18mm尺寸上的表面公差：2.4mm 3选择加工方法，制定工艺路线3.1定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则，不但加工工艺规程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产不能正常进行。本零件是带孔的杆状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），在加工零件的平面及钻孔时，都应该以孔作为定位基准，从而避免由于基准不重合而产生的误差。选择不需加工的面作为粗基准，选20mm孔及一端面作为精基准。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有端面，内孔，底面等，材料为灰铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。左右端面：为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定，只需要进行粗铣。20H7孔：标注了公差尺寸和表面粗糙度值1.6，精度较高，因为铰刀是定尺寸刀具，能加工出7级精度的孔，所以这里选择扩孔，绞孔。左边槽44上端面：标注了表面粗糙度值3.2，精度较高，需要进行粗铣，半精铣。左边槽44下底面：标注了表面粗糙度值3.2，精度较高，需要进行粗铣，半精铣。左边槽22内端面：标注了表面粗糙度值3.2，精度较高，需要进行粗铣，半精铣。40上下端面，标注了表面粗糙度值3.2，相对于基准轴线A的圆跳动为0.05，精度较高，需要进行粗铣，半精铣，精铣。24H8槽：标注了表面粗糙度值0.8，精度较高，需要进行粗铣，半精铣，精铣。表2 零件表面加工方法加工部位表面粗糙度经济精度IT加工方法40mm孔上下两端面粗铣12半精铣10粗铣 半精铣40mm两侧端面-粗铣mm孔扩孔10绞孔7扩孔，绞孔24H8mm槽内表面粗铣12半精铣10精铣8粗铣 半精铣精铣mm槽内表面粗铣12半精铣10粗铣 半精铣440-0.1上下表面粗铣12半精铣10粗铣 半精铣 磨28mm单侧内表面-粗铣32单侧内表面-粗铣M12螺纹孔-钻孔 手动攻丝3.3制定工艺路线本零件的加工工艺路线按照先加工基准面、先面后孔、先住后次以及先粗后精的原则加工，本零件的加工可按以下工艺路线进行。 工序一： 1.粗铣杠杆中间圆柱上下面 2.半精铣杠杆中间圆柱上下面工序二： 扩孔、精铰ø20H7孔 工序三： 1.粗铣杠杆左端44上下表面 2.粗铣杠杆左端22上下面 3.半精铣杠杆左端44上下表面 4.半精铣杠杆左端22上下面 5.粗铣杠杆左端28单侧内表面工序四： 1.粗铣杠杆右端18上下面 2.粗铣24H8的上下面 3.半精铣杠杆右端24H8上下面 4.粗铣杠杆右端32单侧内表面 工序五：用直径为10.5的钻钻螺纹孔 工序六：手攻M12的螺纹 工序七：1.车倒角1x45° 2.车倒角1.5 x45° 工序八：精铣杠杆右端24H8内上下面 工序九：杠杆左右叉局部淬火 工序十：校正杠杆右端拨叉上下面平行度 工序十一：磨杠杆中间圆柱两端面至44-0.0.1，对ø20H7的圆跳动为0.05 工序十二：清洗 工序十三：终检4.工序设计4.1选择加工设备和工艺装备（1）选择机床 根据不同的工序选择机床 1. 工序1是粗加工和半精加工。工序的工步数不多，选用立式铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，所以选用X52K立式铣床。2. 工序2是定位孔的加工，精度要求较高，扩孔选用四面组合钻床，绞孔用手动。3. 工序3、4是粗加工和半精加工，依然选用X52K立式铣床。4. 工序5选用Z518立式钻床。5. 工序6手动攻丝。6. 工序7为车倒角，选用转塔式六角车床即可。7. 工序8为精铣转速要求高一点，进给量要求小一点，选用X51立式铣床。8. 工序9用热处理装备淬火机进行淬火处理。9. 工序10是用平行度校正仪进行平行度的校正。10. 工序11磨端面选用MM7112卧轴矩台平面磨床。11. 工序12清洗用清洗机。12. 工序13用各种专用量具对各部分进行检验。（2）选择夹具本零件结构复杂，无法用通用夹具进行装夹，需使用专用夹具，进行各工序的加工（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具1.平面铣削选用立铣刀，考虑到需加工的最大平面尺寸为40圆柱端面，因此所选铣刀：高速钢套式立铣刀，直径d=10 mm，长度l=22mm，粗齿数3。2. 扩孔选用锥柄扩孔钻，铰刀选用手用铰刀。3. 钻螺纹孔10.5mm.攻丝M12 用锥柄阶梯麻花钻，手用丝锥。4. 倒角选用普通车刀450偏刀。5.磨端面用1-350×40×127-WA46K5V砂轮（4）选择量具本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。 选择加工平面所用量具铣端面，选择读数值0.02，测量范围0150游标卡尺。 选择加工孔所用量具钻、扩、铰孔选择读数值0.01，测量范围530内径千分尺。4.2确定工序尺寸表3 本零件各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 （mm）加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度/粗（钻）半精精（铰）粗半精精粗半精精mm上下端面1.50.94644.23.2mm孔2.40.119.820H71.644mm上下表面1.51.0463.2mm上下内表面1.51.0203.218mm上下面2.518 6.324H8mm上下内表面1.50.80.22123.624H80.8螺纹孔10.5攻丝1.528mm单侧内表面3.5286.332mm单侧内表面3.5326.35确定切削用量及基本时间工序I 平面加工（1）本工序为粗铣、半精铣平面。材料为HT150，铸件；机床为X52K立式铣床，主电动机功率7.5 kw，工件安装在专用夹具上。1.切削用量（1）粗铣平面 确定背吃刀量 mm上下端面粗铣=1.5mm精铣=1.0 确定每齿进给量 本精铣工步加工后表面粗糙度为3.2，查表得=0.15 mm/z 选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为0.3 mm，刀具寿命T=120 min 确定切削速度v和进给量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5 mm =40 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 选n=75 r/min 则=67.5 mm/min查表 选f=60 mm/min则实际切削速度为v=10.60 m/min 实际每齿进给量=0.14 mm/z 校验机床功率 查表得：=30 =1.0 =0.65 =0.83 =0.83 =0取=1.5mm =35 mm =0.63得=0.82 kw 7.5 kw 固可用X52K立式铣床（2）半精铣上下端面 确定背吃刀量 本工步加工余量=0.9mm 确定每齿进给量 本工步加工后表面粗糙度为，查表得=0.6 mm/r，即=0.1 mm/z 选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为0.2 mm，刀具寿命T=120 min 确定切削速度v和进给量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=0.9 mm =30 mm =1得=15.88 m/min =126.43 r/min查表 选n=118 r/min 则=70.8 mm/min查表 选f=60 mm/min则实际切削速度为v=16.67 m/min 实际每齿进给量=0.09 mm/z2.基本时间（1）粗铣平面mm上下端面：=40 mm =90° = 12.32mm =2 mm得=0.91 min=55 s（2）半精铣上下端面=40 mm =90° =12.32 mm =2 mm得=0.91 min=55 s工序总时间=55+55+55+55=220 s工序 ¢20孔加工本工序为粗镗、精镗孔。材料为HT150，铸件；机床为四面组合钻床，主电动机功率7.5 kw，工件安装在专用夹具上。1. 切削用量（1）扩孔 确定背吃刀量 本工步加工余量=2.4mm 确定进给量f 查表得：进给量f=0.30 mm/r 确定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min取=2.4mm =0.9得=19.03 m/min =242.42 r/min查表 选n=235 r/min 选v=63 mm/min（2）精铰孔 确定背吃刀量 本工步加工余量=0.1 mm 确定进给量f 查表得：进给量f=0.10 mm/r 确定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min取=0.1 mm =0.9得=48.13 m/min =613.12 r/min查表 选n=600 r/min 选v=50 mm/min2. 基本时间（1）扩孔=44 mm =45° =5 mm =4 mm =0得=0.9 min=54 s（2）铰孔=44 mm =45° =2.5 mm =4 mm =0得=1.0 min=60s工序总时间=60+54=114s工序 平面加工（2）本工序为粗铣平面。材料为HT150，铸件；机床为X52K立式铣床，主电动机功率7.5 kw，工件安装在专用夹具上。一.44mm上下端面切削用量 确定背吃刀量 44mm上端面加工余量=1.5 mm 确定每齿进给量 本工步加工后表面粗糙度为3.2，查表得=0.15 mm/z 选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为0.3 mm，刀具寿命T=120 min 确定切削速度v和进给量f mm上端面：查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5 mm =40 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 选n=75 r/min 则=67.5 mm/min查表 选f=60 mm/min则实际切削速度为v=10.60 m/min 实际每齿进给量=0.14 mm/z 2.基本时间与工序相同44mm上下端面： =0.91min=55 s工序 总时间=55+55=110s二.22上下表面切削用量（1）粗铣平面 确定背吃刀量=1.5 确定每齿进给量 本工步加工后表面粗糙度为3.2，查表得=0.15 mm/z 选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为0.3 mm，刀具寿命T=120 min 确定切削速度v和进给量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5mm =28 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 选n=75 r/min 则=67.5 mm/min查表 选f=60 mm/min则实际切削速度为v=10.60 m/min 实际每齿进给量=0.14 mm/z（2）半精铣端面 确定背吃刀量 本工步加工余量=1.0 mm 确定每齿进给量 本工步加工后表面粗糙度为，查表得=0.6 mm/r，即=0.1 mm/z 选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为0.2 mm，刀具寿命T=120 min 确定切削速度v和进给量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.0 mm =20mm =1得=18.65 m/min =132.75 r/min查表 选n=118 r/min 则=70.8 mm/min查表 选f=60 mm/min则实际切削速度为v=16.67 m/min 实际每齿进给量=0.09 mm/z2.基本时间（1）粗铣平面=28 mm =90° = 10mm =2 mm得=0.59 min=35 s（2）半精铣端面=28 mm =90° =7 mm =2 mm得=0.6 min=36 s工序总时间=35+36=71 s注意：其他工序里32内测表面、24H8，28内测表面、18mm上下面、螺纹的加工和上面介绍的的类似，不在赘述。6.夹具设计本夹具是工序5用锥柄阶梯麻花钻钻M12里.5孔的专用夹具。所设计的夹具装配图及工序简图如图所示，夹具体零件图如图所示。有关说明如下：1) 定位方案 工件以另一端面及20H7mm孔为定位基准，采用平面与定位销组合定位方案，用短圆柱面及台阶面上定位，其中台阶平面限制3个自由度、短圆柱面限制2个自由度，共限制了五个自由度。在Z方向无位置要求，该自由度不需限制。2) 夹紧机构 根据生产率要求，运用螺钉夹紧可以满足。采用螺母副夹紧机构，通过拧紧夹紧螺母使一对压板同时压紧工件，实现夹紧，有效提高了工作效率。压板夹紧力主要作用是防止工件在铣削力作用下产生的倾覆和振动，手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。3) 夹具与机床连接元件 采用螺母副定位件，固定在夹具体底面的同一直线位置的键槽中，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置，并保证定位键的宽度与机床工作台T形槽相匹配的要求。4) 夹具体 工件的定位元件和夹紧元件由连接座连接起来，连接座定位固定在夹具体上，这样该夹具便有机连接起来，实现定位、夹紧、对刀等功能。5) 结构特点 该夹具结构简单，操作方便。故适用于加要工求不高的场合。 总 结课程设计作为工科院校大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验毕业生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。大学四年的学习即将结束，在我们即将踏入社会之前，通过课程设计来检查和考验我们在这几年的所学的知识，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。通过这一学期的学习和对有关资料的查阅，我运用所学的专业知识和从与专业相关联的课程为出发点，设计了离合齿轮零件的工艺、编制了离合齿轮的加工程序，并复习了所学软件AUTOCAD的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在设计思想中尽可能体现了我所学的、掌握和了解的知识。其次我从这次课程设计中获益匪浅，在以后的工作中，肯定会遇到许多困难，但回想起这设计经历的时候，我就萌发出那种和困难做斗争的勇气。当然由于设计经验的不足，在设计过程中难免有不足和缺点，但是我绝得得到教训也算是一种收获吧。参考文献1机械制造工艺学 王先逵 机械工业出版社 1995年2机械制造工艺学课程设计指导书 赵家齐 哈尔滨工业大学出版社 1981年3互换性与测量技术基础 庞学慧 武文革 兵器工业出版社 2003年4机械制造工艺设计简明手册 李益民 哈尔滨工业大学出版社 2000年5 机械制造工艺、金属切削机床设计指导 李洪 东北工学院出版社 1989年 6 机械设计课程设计手册 吴宗泽 罗圣国 高等教育出版社 1992年