杠杆机械设计

、(一)零件的作用 题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求 零件的配合是符合要求。(二)零件的工艺分析杠杆的e 25+0.052mm孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现 分述如下：本夹具用于在立式钻床上，加工e 8(H7)孔。工件以e 25+0.052mm 孔及端面和水平面底、e 30的凸台分别在台阶定位销7、支承钉11 上实现完全定位。钻e 8 (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2,当辅助支承2与工件接触后，用 螺母1锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为e 40mm的上下 平台、钻e 10(H7)孔、钻2X0 8+0.015的小孔、粗精铣e 30凸台的 上下表面。加工要求有：e40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um(上平台)、Ra3.2 (下平台)、e 10(H7)孔为 Ra3.6um、e 25 (H9)和 e 8 (H7)孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2Xe 8 (H7)孔有平行度分 别为 0.1um (A)、0.15um(A)。e 10(H7)孔的平行度为 0.1um (A)。杠 杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。其中主要的加工表 面是孔0 &H7),要用0 &H7)钢球检查。二、工艺规程的设计(-)、确定毛坯的制造形式。零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效 果较好的铸铁。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且 零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳 定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取 两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高 生产率。查参考文献(机械加工工艺简明手册)得：各加工表面表面总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值(mm)说明O 40mm 的40G4加工上下底上下平台面宽度30mm30H3加工上表面的平台030mm的凸30H3凸台上下面台上下面0 10(H7)孔10H3加工内孔0 8 (H7)孔8H3加工内孔0 25 (H9)25G4加工内孔孔又由参考文献得出:主要毛坯尺寸及公差主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT28 (H7)之间的中心距离1681684e io(H7)孔尺寸102.0103e 25 (H9)孔尺寸253.0254e 8(H7)孔尺寸82.083(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0 40mm的肩面表面作为加工的粗 基准，可用压板对肩台进行夹紧，利用一组V形块支承40mm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25 (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25(H7)的孔作为精基准。(三)、工件表面加工方法的选择本零件的加工表面有:粗精铣宽度为e 40mm的上下平台、钻e 10(H7)孔、钻2X0 8+0.015的小孔、粗精铣e 30凸台的平台。材料为HT200, 加工方法选择如下：1、e 40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8IT10，表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣一精铣的加工方法，并倒R3圆角。2、e 40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8IT10，表面粗糙度为Ra3.2，采用粗铣一精铣的加工方法，并倒R3圆角。3、030mm的凸台上下表面:公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3, 采用粗铣一精铣的加工方法。4、钻e 10(H7)内孔：公差等级为IT7IT8,表面粗糙度为Ra3.2, 平行度为0.lAm(A),采用钻孔一粗铰一精铰的加工方法。5、钻e 25 (H9)内孑L：公差等级为IT6IT8,表面粗糙度为Ral.6, 采用钻孔一扩孔钻钻孔一精铰的加工方法，并倒1X45。内角。6、钻e 8 (H7)内孔：公差等级为IT6IT8,表面粗糙度为Ra1.6, 采用钻孔一粗铰一精铰的加工方法。(四 )、确定工艺路线1、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序I：粗精铣宽度为0 40mm的上下平台和宽度为30mm的平台 工序II：粗精铣宽度为e 30mm的凸台表面工序III：钻孔25 (H9)使尺寸达到23mm。工序W：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到24.8mm。工序V：铰孔25 (H9)使尺寸达到25(H9)。工序：钻e 10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序：粗铰10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序训：精铰10 (H7)内孔使尺寸达到10 (H7) mm。工序IX：钻、粗、精铰2X0 8 (H7)小孔使尺寸达到8 (H7)。工序X：检验入库。2、工艺路线方案二：铸造时效涂底漆工序I：粗精铣宽度为40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。工序II：粗精铣宽度为0 30mm的凸台表面工序III：钻孔25 (H9)使尺寸达到23mm。工序W：钻2X0 8(H7)的小孔使尺寸达8mm工序V：扩孔钻钻孔25(H9)使尺寸达到0 24.8mm。工序“：铰孔0 25 (H9)使尺寸达到0 25(H9)。工序：钻0 10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。工序训：粗铰0 10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。工序IX：精铰0 10 (H7)内孔使尺寸达到0 10 (H7) mm。工序X：粗铰2X0 8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。工序XI：精铰2X0 &H7）小孔使尺寸达到e 8 （H7）。工序XH：检验入库。（五）：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，0 25 （H7）孔作为精基准，所以就要加工25孔时期 尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了 2X08小孔的圆跳动误差精度 等。而方案二则先粗加工孔0 25,而不进一步加工就钻0 8 （H7）,那 样就很难保证2X0 8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。（六）：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0 40mm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0 30mm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25 (H9)使尺寸达到23mm。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e 25(H9)使尺寸达到e 24.8mm。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e 25(H9)使尺寸达到e 25(H9)。采用立式Z535型钻床， 刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1X45。的倒角钻用铰夹具和 专用检量具。钻2Xe &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10 (H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。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10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。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10 (H7)内孔使尺寸达至忡10 (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2X0 8(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。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2X0 &H7)小孔使尺寸达到0 8 (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)(七) ：加工工序设计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e 8 (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2X0 8(H7)钻孔0.2150 7.82X0 8(H7)扩孔0.0550 7.962X0 8(H7)铰孔H70 8(H7)1、钻2X0 8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。2、粗铰2X0 8 (H7)小孔使尺寸达到7.96mm。3、精铰2X0 &H7)小孔使尺寸达到8 (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2X0 8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r用插入法求得钻2X 0 8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为：n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000 X 26.1/3.14 X8r/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 X 1000/1000m/min22m/min.从参考文献得知：错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。(N)M=9.81X 0.021错误！未找到引用源。(N.m)求出钻2X0 8(H7)孔的错误！未找到引用源。和M如下：错误！未找到引用源。=9.81X42.7X8X错误！未找到引用源。X1=1279N错误！未找到引用源。X错误！未找到引用源。X 1=5N.m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2X0 8(H7)的进给量f=0.3mm/r渗考文献得：扩孔的 切削速度为(错误！未找到引用源。一错误！未找到引用源。)V钻, 故取 v 扩=1/2v 钻=1/2X22m/min=11m/min,由此算出转速n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000X 11/3.14X 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/ 错误！未找到引用源。d=1000 X 18/3.14 X 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=错误！未找到引用源。dn/1000=3.14 X 8 X 720/1000m/min=18.1m/min。三、夹具的设计本次的夹具为一工序IX：钻、粗、精铰2X0 8 (H7)小孔使尺寸 达到8 (H7)而设计的。 本工序所加工的孔是位于0 30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， 米用翻转式钻模。1、确定设计方案这道工序所加工的孔在0 30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0 25 + 0.052mm孔及端面和水平面底、0 30的凸台分别在 台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻0 8 (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。2、选择定位元件(1) 选择带台阶面的定位销，作为以少25H9孔及其端面的定位元 件。定位副配合取。(2) 选择可调支承钉为(p 8 (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p 8 (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，实际所需夹紧力错误！未找到引用源。与切削力F之间的 关系为：错误！未找到引用源。=KF，式中的K为安全系数。由参考文 献得，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3。由前面的计算可知F=1279N。所以，错误！未找到引用源。 二KF=1279X3N=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 钻少8 (H7)孔时，工件为悬臂。4、定位误差计算(1) 加工少8H7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(少25H9 )与定位销的最大间隙，故： 定位销取直径为少25H9，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) 加工少8H7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少25H9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。四、设计心得两个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的 努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了 之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道，和自己的认真学习，自己把一些没有掌 握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为 今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广 泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过 的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手 册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在 整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需 要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见， 是设计更加符合实际要求。五、参考文献1、李益民主编，机械加工工艺简明手册，北京：机械工业出版社,1994.72、李洪主编，机械加工工艺手册，北京：北京出版社，19903、廖念钊等主编，互换性与技术测量（第四版），北京：中国计量出版社，1990.24、于骏一、邹青主编，机械制造技术基础，北京：机械工业出版社，2004.15、刘华明主编，刀具设计手册，北京：机械工业出版社，1999目录序言一、零件分析二、工艺规程设计三、夹具设计四、设计心得五、参考文献序言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床 夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个 教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理 论，并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， 初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用 夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，由于能力有限，经 验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加以指教。完成 夹具结构设计能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编 写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从 事的工作打下良好的基础。