机械制造课程设计_杠杆_夹具图

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1、江苏大学械制造基石出课程设计题 目：杠杆（二）机械加工工艺规程及20H7孔的夹具设计班 级：机械10-4班姓 名：学 号：指导教师：完成日期：2013.06.20任务书一、设计题目：杠杆（二）机械加工工艺规程及20H7孔的夹具设计二、原始资料（1）被加工零件的零件图1张（2）生产类型：（中批或大批大量生产）三、上交材料1 所加工的零件图1张2. 毛坯图1张3编制机械加工工艺过程卡片1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片1套5 绘制夹具装配图（A0或A1）1张6. 绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7. 课程设计

2、说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000 字）1 份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1. 第l2天查资料，绘制零件图。2. 第37天，完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺 规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3. 第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提 下，进行课程设计的下一步）。4. 第1113天，完成夹具装配图的绘制。5. 第1415天，零件图的绘制。6. 第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7. 第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8 .第2021天，答辩五、指导教师评

3、语该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写。综合评定成绩：指导教师日 期摘要设计内容：“杠杆（二）”机械加工工艺规程及20孔的夹具设计， 并绘制出调速杠杆零件图、毛坯图、夹具零件图和夹具装配图，填写 工艺卡片，编制课程设计说明书。设计目的：通过该课程设计，使我把自己所学理论与生产实践很 好地相结合，锻炼了我分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我 独立分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这 一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及对自 己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足

4、，设计中还有许多不足之处，还请各位 老师多加指教。目录1. 零件图分析 81.1零件的功用 81.2零件的技术要求 81.3审查杠杆的工艺性 91.4确定杠杆的生产类型 92. 确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图92.1确定毛坯制造方法 92.2确定毛坯尺寸公差和加工余量92.2.1确定毛坯尺寸 92.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差 102.3绘制毛坯图 113. 制定零件工艺路线 113.1选择定位基准 115辽宁工稈技术大学课稈设计3.1.1精基准的选择 113.1.2粗基准的选择 113.2表面加工方法的确定 123.3加工阶段的划分 133.4工序集中与分散 133.5工序顺序的安排

5、 143.5.1机械加工工序 的安排 143.5.2热处理工序及表面处理工序的安排 153.5.3辅助工序安排 153.6确定工艺路线 154. 工序设计（加工20H7螺孔） 164.1确定加工方案 164.2确定加工余量 164.3计算两次工序尺寸的基本尺寸 174.4三次工步计算 174.4.1粗扩孔工步 174.4.2精扩孔工步 174.4.3铰孔工步 185. 时间定额的计算 185.1三工步时间定额的计算 185.1.1粗扩孔工步 185.1.2精扩孔工步 195.1.2铰孔工步 195.2辅助时间的计算 186. 夹具设计 186.1问题的提出 196.2.1定位方案设计 196.

6、2.2定位误差分析与计算 206.2.3夹紧力方向的选择206.2.4夹紧力作用点的选择 206.2.5切削力及夹紧力计算 206.2.6夹具操作简要说明 207. 体会与展望 20参考文献221.零件图分析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/mm0 20孔外端面150.23.20 35孔外端面150.23.20 16孔外端面60.053.20 10孔上端面48.512.5插槽内表面50.053.20 8H7孔加工0 8H71.60 20H7孔加工0 20H71.60 8

7、F9孔加工0 8F91.60 10孔加工0 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，其杠杆各孔与机器有配合要求，因此加工精度要求较高。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AB性，该表面要求高频淬火处理；为保证装配时有准确的位置，心8中、0 20H7、0 8F9三个端面孔有平行度要求，中间孔与两端的孔的平行度 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。13审査杠杆的工艺性分析零件图可知，杠杆零件中的0 8H7、0 20H7、0 8F9孔的外端面

8、 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；屮8H7和屮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。14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，硬度HB=160210。

9、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，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，0 8H7、 0 8F9三个小孔不铸出，中间0 20H7大孔铸出。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2.2.1确定毛坯尺寸分析本零件，所有加工表面Ra鼻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加工余量/mm说明0 8H7 两 孔外端面15mmCT81.25单边余量0 20H7 孔 外端面15mmCT81.25单边余量0 8F7 孔 外端面6mm

10、CT71.00单边余量0 10孔上 端面48.5mmCT93.0单边余量两 0 8H7 孔之间的 表面5 mmCT81.25单边余量缺口8mmCT72.00单边余量222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0 8H7两孔外端面16.25mm0.140 20H7孔外端面16.25mm0.140 8F7孔外端面

11、7.00mm0.200 10孔上端面51.5mm0.24两0 8H7孔之间的表面7.50.10缺口8mm0.12113GJEBI33Iit3. 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。基面的选择正确与 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 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。311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，当设计基准与工艺基准不重合时，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。312粗基准的选择重点

12、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20H7孔及0 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0 20H7、0 8H7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、0 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、0 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

13、铣的加工方式。4、两0 8H7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与0 8H7 同心在0 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、0 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0 20H7孔加工。6、0 8H7、0 8F9孔加工，加工时对于0 20H7孔有平行度要求，表 面粗糙度为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、0 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

14、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/ |J m加工方案备注0 20H7 、0 8H7 孔外端面IT113.2粗铣一半精铣表1-80 10孔上 端面IT1012.5粗铣表1-80 8F9 孔 的外端面IT113.2粗铣一半精铣表1-8两 0 8H7 孔之间的 表面IT113.2粗铣一半精铣表1-80 20H7 孔 加工IT71.6粗扩一精扩一 铰表1-70 8H7 孔加工IT81.6钻一精铰表1-70 8F9 孔 加工IT71.6钻一精铰表1-70

15、10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（0 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0 10孔上端面以及两0 8H7孔之间的表面、钻0 8H7 及0 8F9孔、缺口的粗铣、钻0 10孔及M4螺孔；在精加工阶段，进行三 个圆孔的外端面的半精铣、0 8H7及0 8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。3.4工序集中与分散在生产纲领一确定成批生产

16、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3.5.1机械加工工序的安排方案一：1、粗扩一精扩一铰0 20H7孔2、粗铣一半精铣0 20H7、0 8H7孔外端面3、粗铣两0 8H7孔之间的表面4、粗铣一半精铣0 8F9孔的外端面5、检验6、粗铣0 10孔上端面7、粗铣缺口8、钻一精铰0 8H7孔及0 8F9孔9、钻0 10

17、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0 8H7孔及0 8F9孔3、粗铣一半精铣0 20H7、0 8H7孔外端面4、粗铣两0 8H7孔之间的表面5、检验6、钻0 10孔7、粗铣0 10孔上端面8、粗铣一半精铣0 8F9孔的外端面9、粗铣缺口10、钻一攻M4螺孔352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353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，安排去毛刺、清 洗和终检工序。综上所述：

18、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则， 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粗铣0 20H7、0 8H7 孔外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺2半精铣0 20H7、08H7孔外端面立式铣床X

19、51端铣刀游标卡尺3粗扩、精扩、铰020H7 孔四面组 合钻床麻花钻、扩孔 钻、铰刀卡尺、塞规4粗铣两0 8H7孔之间的表面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5粗铣0 8F9孔的外端 面立式铣床X51端铣刀游标卡尺6半精铣0 8F9孔的外端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺7去毛刺钳工台平锉8检验塞规、百分尺、 卡尺等9粗铣0 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0 8H7孔及0 8F9 孔四面组 合钻床麻花钻、扩孔 钻卡尺、塞规12钻0 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

20、、百分表、 卡尺等4. 工序设计（加工20H7孔）4.1确定加工方案根据课程设计指导书中表2-40 ,孔最大公称直径为20mm公差 等级为IT7级，公差为0.021mm.而零件在毛坯时20孔已经铸出，因 此确定加工方案为：粗扩一精扩一铰。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：粗扩的加工余量为0.2mm。2. 由表2-28 （孔的加工余量），查得：精扩的加工余量为0.2mm。3由表2-28 （孔的加工余量），查得：铰用的加工余量为0.06mm。4.3计算三次工序尺寸的基本

21、尺寸铰孔后孔的最大公称直径尺寸为20mm，查表2-28知粗扩孔的直 径为19.8mm，而精扩孔工序的加工尺寸为：20-0.06=19.94mm。则精扩孔加工余量为：19.94-19.8=0.144.4三次工步计算4.4.1粗扩孔工步1、背吃刀量的确定取 ap=0.2mm2、进给量的确定 查表5-23，因零件材料是QT450-10，硬度HB=160210，选取该工步的每钻进给量f=0.6mm/r3、切削速度的计算 查网上数据，选取 v=50m/min由公式（5-1 ）得：n=1000 X v/3.14d=1000 X 50/（3.14 X 19.8）=803r/min参照表4-9 四面组合钻床，

22、主轴钻速可取n=960r/min，将此带入公式（5-1）实际钻削速度 v=nn d/1000=59.72m/min4.4.2精扩孔工步1、背吃刀量的确定取ap=0.14mm2、进给量的确定 选取该工步的每钻进给量 f=0.6mm/r3、切削速度的计算 查网上数据，选取 v=50m/min 由公式（5-1）得：n=1000 X v/3.14d=1000 X 50/（3.14 X 19.94）=798r/min参照表4-9 四面组合钻床，主轴钻速可取n=960r/min，将此带入 公式（5-1 ）实际钻削速度 v=nn d/1000=59.72m/min4.4.3铰孔工步1、背吃刀量的确定取ap=

23、0.06mm2、 进给量的确定查表5-31选取该工步的每钻进给量f=1.0mm/r3、切削速度的计算 查表5-31得 v=4m/min 由公式（5-1 ）得：n=1000 X v/3.14d=1000 X 4/（3.14 X 20）=637r/min参照表4-9 四面组合钻床，主轴钻速可取n=680r/min，将此带入公式（5-1 ）实际钻削速度 v=nn d/1000=42.73m/min5. 时间定额的计算5.1两工步时间定额的计算511粗扩孔工步根据表5-41 ,粗扩孔的基本时间可由下面公式计算Tj二L/fn=(ll+l2+l)/fn式中：11二(D/2)co tkr+(12)=( 0.

24、2/2)co t60 +2=2.1mm12 =4 mm,1=30 mm 代入可得 Tj=3.76s5.1.2精扩孔工步根据表5-41，精扩孔的基本时间可由下面公式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn式中：l1二(D/2)co tkr+(12)=( 0.14/2)co t60 +2=2.1mml2 =4 mm,l=30 mm 代入可得 Tj=3.76s5.1.3铰孔工步根据表5-41，较孔的基本时间可由下面公式计算Tj=L/fn=(l1+l2+l)/fn根据表5-42式中：l1=0.19mml2 =13 mm,l=30 mm 代入可得 Tj=3.82s5.2辅助时间的计算由公式Tf=0.

25、15Tj计算粗扩孔工步的辅助时间Tf=0.56s计算精扩孔工步的辅助时间Tf=0.56s计算较孔工步的辅助时间Tf=0.57s6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。设计粗扩一精扩一较20孔，本夹具将用于四面组合钻床，刀具为麻花钻、扩孔钻、铰刀。6.1问题的提出本夹具是用来加工0 20孔的夹具，加工孔需要三道工序才能完成， 并且孔的中心线与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，所以采用两面 一 V型块一支撑钉的定位方法。选择0 20H

26、7孔两侧外端面为定位面，而 0 20H7孔外圆侧面由固定V型块定位，在0 8H7处采用支撑杆限制工件 的旋转运动。分析加工0 20H7时的工序定位要求可知，该工序定位需要限制六个 自由度，夹具体的钻模版与压板都限定3个自由度，固定V型块限定2 个自由度，支撑钉限制1个自由度，属于过定位，其定位符合要求，能 保证加工精度要求，并且保证了铸造件的壁厚均匀形状简单，使得铸造 方便。分析夹紧力的动力源，采用手动拧紧螺钉，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，该方案可靠，操作方便、工作效率高。622定位误差分析与计算由夹具装配图可看

27、出，在固定V型块处工序基准与定位基准重合， b=0,只有基准位移误差，贝U： d= j= 6 d/2sin( a /2)=0.021/2sin(90 /2)=0.015mm6.2.3夹紧力方向的选择。考虑到夹紧力的方向与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。并与工件刚度最大的方向一致，以减少变形。 即夹紧力方向垂直于0 20H7孔两侧外端面。6.2.4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

28、部位上，应尽量靠近加工面。0 20H7孔两侧外端面为一 平面，方便定位受力，且定位稳定，所以夹紧力作用在该处625切削力及夹紧力计算在加工过程中，粗扩、精扩、铰孔时的主要切削力为钻头的切削方 向，即垂直于第一定位基准面,只要V型块与杠杆20H7孔两侧平面处 夹紧即可，无须再对切削力进行计算。626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，装卸工件时只需手动拧松螺钉即可轻松实现。7.体会与展望这次的课程设计，完全是在迷迷糊糊中开始的，看着挺厚的一本课 程设计指导不知如何下手，磨磨蹭蹭

29、几天之后才缓慢进行，最初阶 段也是在借鉴前几届学长的成品之后，仿照着他们的步骤写出的，但随 着课设的不断进展，加上自己的理解，感觉到越是了解其原理步骤，发 现自己错的地方越多，因此不断修改，并且在绘图过程中因CAXA崩 溃导致重画一次，虽然很懊恼，但也获得了宝贵的经验，也是有很大收 获的！1、理论知识联系实际，有了更深体会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。专用夹具的设计，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，使自己更加理解理

30、论知识在实际中的运 用。2、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。3、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、互换性与测量技术、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 知识融合起来，把各门课程的知识联系起来，使我对各知识的联系理解 更加深入。在这次课程设计中，我按照课程设计指导书中的

31、要求和进度来 进行的，完全达到了培养实际动手设计能力的目的。对于这种类型的实 践类学习对于以后工作的发展和问题的解决起到了铺垫和指引的意义。参考文献【1】作者：黄键求，书名：机械制造基础，出版者：机械工业出版社，出版 年：2005.11【2】作者：刘宏梅，书名：机械制造基础课程设计指导书出版者：辽宁工 程技术大学，出版年：2012.06【3】作者：赵丽娟 冷岳峰，书名：机械几何量精度设计与检测，出版者：清 华大学出版社，出版年：2011.07夹具装配图：主视图左视图标题栏姊鉢：70愛理，QT45J-1O,讪和曹上砒许飓、軌、I瓠対、冊練亂不髀铺、畑rv麹壮棘紛縫尅訓申軸舫飢 “it軽肄. 弐林辭細*IJ)/T2L H JJJ145匚姑鼎和彼IH紳橐11 -CMJ-2m11 -jj/Twia.n-PSJ14S1 C1/T?L1-M*21 u/ntis.i-iwj121(TI50-H話KT450-10麻0卜掩7T* a卜f 4峯对RT?t W|!lq肄*1 (t iH工1:1noX 11# t俯视图杠杆毛坯图A3杠杆零件图A3FTTS1Mrqtd饥曲*肿1杓tt时I i# W常為科斛MHna3rra剩苴举酬K*