杠杆零件加工工艺规程设计

北京联合大学 毕业设计 引 言机械零件加工方案制作工作，就是根据客户要求为客户制定加工方案及设备选型工作。此设计是我根据杠杆零件图纸和生产纲量（每年产4000件。按一年230天，每天总工作时间为8小时），进行工艺参数设计，夹具设计的方案。工艺在设计中起到至关重要的地位，因为工艺规程是指导生产的主要技术文件、工艺规程是生产准备工作的主要依据、工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。所以工艺及夹具是此次设计中的重点。同时根据设计要求，我多次到企业现场参观调研，调研中企业工程师多用经验法选定加工工艺，夹具工艺参数，但在此次设计中我查找了大量的设计资料，多用的是计算法和查表法，并与实践数据进行对照。此设计，可以锻炼和培养我理论联系实际的能力，尽快的适应社会工作。（1）工艺特点和工艺内容在查看加工零件后，我根据加工工艺学观点对工艺流程进行新的规划设计，这里包括对原工艺生产流程的变革、探索实现新工艺方法的可行性、探索实现现代生产管理和物流管理可行性、探索使用先进刀具工装大幅度提高生产效率，目的是希望在生产中更好的发挥设备潜能，更大的节约生产力，提高生产效率，从而设计出最佳工艺制造流程。在安排工艺流程中我充分考虑以下列因素并加以解决：(1)选择了最短的加工工艺流程；(2)在加工工艺中我从经济观点考虑，在经济批量基础上使用比较先进的工艺手段；(3)尽量的发挥了机床的各种工艺特点，追求最大限度地发挥机床的综合加工能力特长，在生产流程中配置最少的机床数量、最少的工艺装备和夹具；(4)考虑生产线的各种设备能力的平衡和生产线的配置。在保证产品质量的同时，采取了单序多台的工艺方法，同时根据工序转接，各设备之间的生产能力的平衡，满足生产节拍的综合要求，所以安排每台设备上的工序数量、加工工序顺序等应发挥各台机床的特长、满足精度要求，还进一步应考虑到各台机床上工件转序时工艺基准的合理使用。由于在加工过程中的热变形、内应力引起的工件变形、工夹具夹紧变形、热处理要求时效等工艺因素和操作者操作因素等，很难一次装卡完成全部加工；(5)在工件工艺流程的安排中，妥善的安排各台机床和生产线的手工调整和检测等工作，即人工干预的影响。客观的考虑了适当采用手工调整来补充企业要达到完全自动化的能力，对设备水平进行确切的定位；（2）夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用、地位结构特点和组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度、对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等。每个夹具不一定都具备所有的各类元件,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计1杠杆零件加工工艺规程设计1.1 零件图纸零件图纸是工艺设计、生产加工的重要依据，此次任务零件图纸如下图1-1 图1-1 杠杆零件图纸1.2 零件的分析根据客户给出的杠杆零件图纸，并和客户交流沟通后得知其主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。零件外形复杂不规则，同时要求加工精度高，不能采用成型夹具装夹。1.3零件的工艺分析零件的材料为灰铸铁，牌号为HT200。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高。现分析杠杆零件需要加工表面以及加工表面的位置要求如下：（1）主要加工面1）小头钻以及与此孔相通的14阶梯孔、M8螺纹孔；2）钻锥孔及铣锥孔平台；3）钻2M6螺纹孔；4）铣杠杆底面及2M6螺纹孔端面。（2）主要基准面1）以45外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括：的孔、杠杆下表面2）以的孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：14阶梯孔、M8螺纹孔、锥孔及 锥孔平台、2M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹孔和锥孔平台。 杠杆的25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：在夹具中用于加工25孔的是立式钻床。工件以25孔下表面及45孔外圆面为定位基准，在定位块和V型块上实现完全定位。加工25时，由于孔表面粗糙度为Ra6.3um。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。在夹具中用于加工杠杆的小平面和加工12.7是立式铣床。工件以 孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面：包括粗、精铣宽度为30mm的下平台、钻12.7的锥孔，由于30mm的下平台的表面、孔表面粗糙度都为Ra6.3um。其中主要的加工表面是孔12.7，要用12.7钢球检查。在夹具中用于加工与25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。工件以孔及其下表面和宽度为30mm的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工M8螺纹底孔时，先用7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。1.4 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的措施1.4.1.确定毛坯的制造形式零件的年产量为4000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，故设计者确定零件的材质为灰口铸铁。灰口铸铁铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，减少了加工过程的金属去除量，而且还可以提高生产率。1.4.2. 基准面的选择基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。 在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面即加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，利用45圆为粗基准。（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的孔作为精基准。1.4.3. 确定工艺路线根据基准面的选择和零件的工艺分析情况现制定两工艺方案如下：（1） 工艺路线方案一，如表1-1。表1-1工艺路线方案一工序号工序内容工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达mm工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻12.7的锥孔工序5加工M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔工序6粗精铣2-M6上端面工序7钻2-M6螺纹底孔孔，攻螺纹孔2-M6工序8检查工艺路线方案二，如表1-2。表1-2工艺路线方案一工序号工序内容工序1粗精铣25孔下表面工序2钻、扩、铰孔使尺寸到达mm工序3粗精铣宽度为30mm的下平台工序4钻12.7的锥孔工序5粗精铣2-M6上端面工序6钻2-5孔，加工螺纹孔2-M6工序7加工M8螺纹孔，锪钻14阶梯孔工序8检查工艺路线的比较与分析如下：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序5钻14孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序7粗精铣M6上端面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。以25mm的孔外轮廓为精基准，先铣下端面再钻锥孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面， 再“钻14孔，加工螺纹孔M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表1-3所示。表1-3 工艺过程工序号工序内容工序1粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K。工序2加 工孔25。钻孔25的毛坯到22mm；扩孔22mm到24.7mm；铰孔24.7mm到mm。保证粗糙度是Ra1.6采用立式钻床Z535。采用专用夹具。工序3粗精铣宽度为30mm的下平台，仍然采用立式铣床X52K，用组合夹具。工序4钻12.7的锥孔，采用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，用夹具工序5加工螺纹孔M8，锪钻14阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成10。工序6粗精铣M6上端面。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36的台肩。用卧式铣床X52K，使用组合夹具。工序7钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具工序8检查2 杠杆零件加工工艺参数设计2.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是HT200。毛坯的重量0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出，根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工，半精铣与精铣的加工余量都为0.5mm。1）加工25的端面。根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上、下端面的加工余量都是2mm。2）对25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求Ra1.6um。可采用两次切削方法，即一次粗加工（切除1.9mm），一次精加工（切除0.1mm）就可达到要求。3）加工宽度为30mm的下平台。用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求Ra3.2um，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm。 4）钻锥孔12.7时。要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用12的钻头，切削深度是2.5mm。5）钻14阶梯孔。由于粗糙度要求Ra3.2um，因此考虑加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可达到要求。6）加工M8底孔。根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。7）加工2-M6螺纹。，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。8）加工2-M6端面。粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2确定切削用量2.2.1粗、精铣孔下平面（1） 粗铣孔下平面加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床： X52K立式铣床。刀 具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。（查参考文献7表3034）因其单边余量Z ： Z=1.9mm所以铣削深度：每齿进给量 ：（根据参考文献3表2.4-75，取）铣 削 速 度 ：。（参照参考文献7表3034，取）机床主轴转速 计算公式： （2-1）式中： V铣削速度 单位mm/min；d刀具直径 单位mm。根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献3表3.1-74 ： 取 根据以上公式实际铣削速度计算如下：机床进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣孔下平面加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床： X52K立式铣床。刀 具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，此为细12齿铣刀。（参考文献7表3031）精铣单边余量Z： Z=0.1mm铣 削 深 度： 每齿进给量 ： （根据参考文献7表3031，取）铣 削 速 度 ： （参照参考文献7表3031，取）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献7表3.1-31： 取 实际铣削速度计算如下：机床进给量：工作台每分进给量： 2.2.2加工孔25到要求尺寸工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度Ra6.3。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：1）钻孔22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；2）扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；3）铰孔25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故： 。查Z535立式钻床说明书：取 。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床Z535说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率根据参考文献7表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故:根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：查Z535机床说明书：取 。实际切削速度为计算如下：由表28-5，故：3）校验机床功率切削功率为 （2-2） 式中：Pm切削功率 N实际机床转速 N最高转速 Kmm 系数根据式式（2-2）机床功率计算如下：机床有效功率故选择的钻削用量可用即:，相应地:，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量根据参考文献7表28-31:。根据Z535机床说明书：取 =0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取,修正系数：，故: 根据式（2-1）机床主轴转速计算如下： 查机床Z535说明书：取 ,实际切削速度为计算如下: （3）确定铰孔切削用量1）确定进给量根据参考文献7表28-36:，按该表注4，进给量取小值查Z535说明书:取 。2）确定切削速度及由参考文献7表28-39:取 由参考文献7表28-3：修正系数， 故： 查机床Z535说明书：取 ，根据式（2-1）机床主轴转速计算如下： （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：， ， ，扩孔：，铰孔：， ， ，2.2.3 粗精铣宽度为30mm的下平台（1）粗铣宽度为30mm的下平台加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床： X52K立式铣床。刀 具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。（查参考文献7表3034）因其单边余量 Z： Z=2mm所以铣削深度： 每齿进给量 ： （根据参考文献3表2.4-75：取）铣 削 速 度 ： 。(参照参考文献7表3034：取)根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献3表3.1-74： 实际铣削速度： 机床进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 根据(2-3)公式：刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：1（2）精铣宽度为30mm的下平台加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床： X52K立式铣床。刀 具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：，齿数12，此为细齿铣刀。（由参考文献7表3031）精铣单边余量Z： Z=1.0mm铣 削 深 度：每齿 进给量： （根据参考文献7表3031）铣 削 速 度：，（参照参考文献7表3031）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献3表3.1-31： 取 实际铣削速度：机床进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：12.2.4钻12.7的锥孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为12.7mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，钻孔12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书：取 。 根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床Z535说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。结论：由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率根据参考文献7表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故： 根据式（2-1）机床主轴转速计算如下查Z535机床说明书：取。实际切削速度为 V：由参考文献7表28-5，故： 3）校验机床功率 根据式（2-2）机床切削功率：机床有效功率：故选择的钻削用量可用即：，相应地：，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31：。根据Z535机床说明书：取 =0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 ： 根据式（2-1）机床主轴转速计算如下 查机床Z535说明书：取 。实际切削速度为： 2.2.5钻M8螺纹孔锪钻14阶梯孔（1）加工M8底孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。切削深度 ：进 给 量 ： (根据参考文献5表2.4-39，取)切削速度 ： (参照参考文献5表2.4-41，取)根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：，取 实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1（2）攻M81.5的螺纹机 床：Z535立式钻床刀 具：细柄机用丝锥（）进给量 ： （由于其螺距,因此进给量）切削速度： (参照参考文献5表2.4-105，取)根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：，取 丝锥回转转速：实际切削速度： （3）锪钻14阶梯孔工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为14mm，表面粗糙度Ra3.2um。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔14mm小直径端面锪钻。 1）确定切削用量确定进给量根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故: 。查Z535立式钻床说明书：。根据参考文献7表28-8： 。(钻头强度所允许是进给量)由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9： 。(允许的进给量)由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故: 根据式（2-1）机床主轴转速计算如下查Z535机床说明书： 。取实际切削速度为：由参考文献7表28-5，故2）校验机床功率 根据式（2-2）机床切削功率 机床有效功率：故选择的钻削用量可用即：，相应地， 2.2.6粗精铣M6上端面工件材料为HT200铁，硬度200HBS。要求粗糙度Ra3.2um，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。（1）粗铣M6上端面加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床：X52K立式铣床。刀 具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。（查参考文献7表3034）因其单边余量 Z：Z=2mm所以铣削深度：每齿 进 给量： （根据参考文献3表2.4-75，取）铣 削 速 度 ： （参照参考文献7表3034，取）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献7表3.1-74 ： 实际铣削速度：进 给 量 ： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为：1（2）精铣M6上端面加工条件工件材料： HT200，铸造。机 床： X52K立式铣床。刀 具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。（参考文献7表3031）精铣单边余量Z：Z=1.0mm铣 削 深 度：每齿进给量 ： （根据参考文献7表3031，取）铣 削 速 度： （参照参考文献7表3031，取）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：按照参考文献3表3.1-31 ： 实际铣削速度：进给量由式有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：12.2.7 钻2-M6工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至5，选用5的麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。（1）钻5孔 加工条件机 床：Z535立式钻床刀 具：5钻头，细柄机用丝锥（）切削深度：进 给 量： （根据参考文献5表2.4-39，取）切削速度： （参照参考文献5表2.4-41，取）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：，取 实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1（2）攻M61.5的螺纹进 给 量： （由于其螺距,因此进给量）切削速度： （参照参考文献5表2.4-105，取）根据式（2-1）机床主轴转速计算如下：，取 丝锥回转转速：实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：12.2.8 校验 校验工序是工艺加工完毕后的必要工序，主要尺寸以成型刀具保证并配合标准检具，完成所有尺寸的校验工作。检具见表2-1。表2-1 检具工序号检具规格工序2mm 通止规一套工序3150mm游标卡尺工序412.7mm成型钢球工序5螺纹M8x1.5通止规。锪钻14阶梯孔成型刀具保证工序6150mm游标卡尺工序7螺纹M6x1.5通止规2.3确定基本生产工时：工时定额也可称“时间定额”，是生产单位产品或完成一定工作量所规定的时间消耗量。如对车工加工一个零件、装配工组装一个部件或一个产品所规定的时间；工时定额通常包括单位工时工资定额和单位工时成本定额（材料定额、变动制造费用定额和固定制造费用定额）。工时定额为了能够提高计划管理水平，增加经济效益，并为成本核算、劳动定员提供数据，同时体现按劳分配的原则。 单件时间t的计算公式如下： t=+式中：机动时间 是指直接用于改变生产对象的尺寸、形状、相互位置、以及表面状态或材料性质等工艺过程所消耗时间。单位min辅助时间 是指实现工艺过程而必须进行的各种辅助动作所消耗的时间。单位 min2.3.1粗铣、精铣25孔下平面（1）加工条件工件材料：HT200铸铁，200MPa机 床：X525K机床刀 具：高速钢镶齿套式面铣刀（2）粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走 刀 次 数为 ：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间 （3）精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间 （4）铣25孔下表面的总工时t=+=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min2.3.2 钻孔（1）加工条件工件材料：HT200铸铁，200MPa机 床：Z535立式钻床 刀 具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀（2）钻孔工时切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速，=（30+3+1）/0.43195=0.41min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间 （3）扩孔工时切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/0.57275=0.22min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（4）铰孔工时切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/1.6100=0.21min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（5）总工时t=+=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min2.3.3粗精铣宽度为30mm的下平台（1）加工条件工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到Ra3.2um。机 床：X52K立式铣床刀 具：高速钢镶齿式面铣刀（2）粗铣宽度为30mm的下平台切削工时根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min。根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间（3）精铣宽度为30mm的下平台切削工时根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间（4）粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min2.3.4钻锥孔12.7（1）加工条件工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗糙度要求Ra6.3机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头12，（2） 12扩孔12.7的内表面切削工时根据参考文献9进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。切削工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（3）12.7扩孔12.7的内表面根据参考文献9进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。切削工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（4）总的基本工时t=+=4.7min。2.3.5钻M8底孔及锪钻14阶梯孔（1）加工条件工件材料：HT200，金属模铸造，机 床：Z535立式钻床刀 具：高速钢钻头7，M8丝锥，14小直径端面锪钻（2）钻M8底孔的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（3）攻M8螺纹的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（4）锪钻14阶梯的工时锪钻孔进给量机床主轴转速被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：由参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间切削工时：t=+t=0.19+1.77=1.96min（5）工序的总工时为1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min2.3.6粗精铣2-M6上端面（1）加工条件 工件材料：HT200，金属模铸造。加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到Ra6.3。机 床：X52K立式铣床。刀 具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。（2）粗铣2-M6上端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间（4）精铣2-M6上端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走 刀 次 数 为：1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间（5）铣2-M6上端面切削总工时t=+=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min2.3.7钻2-M6螺纹孔（1）加工条件机床：Z535立式钻床刀具：5钻头，细柄机用丝锥（）（2）钻锥孔26到25用5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（3）攻M6螺纹被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走 刀 次 数 为：1机 动 时 间 ：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间（4）总基本工时t=2+=3.75min2.4生产总工时与生产纲领计算比对根据该零件的生产纲量为每年产4000件。按一年360天，每天总工作时间为8小时。则每个零件所需的额定时间为：t=3608604000=43.2min。根据计算所得的机动时间加上每道工序间的辅助时间。所用是实际时间为：所以该方案满足生产要求。3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。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据加工要求中，需要设计加工工艺孔25mm夹具、铣宽度为30mm的下平台夹具及钻M8底孔夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为30mm的下平台将用于组合铣床，刀具为硬质合金端铣刀YG8对杠杆的25mm孔下表面进行加工。钻M8底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。3.1加工工艺孔25夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔25mm。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为Ra1.6mm，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时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。3.1.1定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣25mm下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用45mm外圆面作为定位基准，用V型块定位限制4个自由度。再以25mm下表面加3个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。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25mm进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔25mm进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻 削 力 ： 钻削力矩 ： 式中： 本道工序加工工艺孔时，工件的45mm外圆面与V形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式： （31）式中：单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； 原始作用力（N）； 作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺纹升角（）； 螺旋副的当量摩擦角（）。根据式（31）和根据参考文献11表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：3.1.3夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图31所示。图3-1 带光面压块的压紧螺钉3.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：（1）钻孔22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；（2）扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；（3）铰孔mm标准高速铰刀。根据参考文献11表2-1-47可查得钻套孔径结构尺寸如图3-10及表3-1所示。快换钻套孔径结构尺寸如图3-10表3-1 铰工艺孔钻套结构参数如下表 单位：mmdHD公称尺寸公差222530+0.021+0.0084642125.5181829.555衬套选用固定衬套其结构如图3-2所示。 图 32 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表3-2所示。表3-2 固定衬套的结构尺寸 单位：mmdHDC公称尺寸允差公称尺寸允差30+0.041+0.0202542+0.033+0.01713根据参考文献11表2-1-27固定V型块的结构及主要尺寸如图3-3及表3-3所示。图3-3 固定V型块表3-3 固定V型块的主要尺寸 单位：mmNDBHLllAA1dd1d2hb4245522068201426221011181012注：T=L+0.707D-0.5N钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及45mm外圆面分别靠在夹具支架的定位快及V型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图ZJZ-01所示。3.1.5夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸mm及表面粗糙度Ra6.3mm。本道工序最后采用铰加工，选用标准高速铰刀，直径为mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为，外径为同轴度公差为。固定衬套采用孔径为，同轴度公差为。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。（2）各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。（3）当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸 时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时，相对于最大实体尺寸的偏离量为，此时轴线的位置度误差可达到其最大值。即孔的位置度公差最小值为。工艺孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸满足。工艺孔的表面粗糙度Ra1.6mm，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下所示）：（1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差：（2）两衬套的同轴度公差：（3）衬套与钻套配合的最大间隙：（4）钻套的同轴度公差：（5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 所以能满足加工要求。3.1.6夹具设计及操作的简要说明钻铰25mm孔的夹具如夹具装配图ZJZ-01所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；再把工件向固定V行块靠拢，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。3.2粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计本夹具主要用来粗精铣杠杆宽度为30mm的下平台。由加工本道工序的工序简图可知。粗精铣杠杆宽度为30mm的下平台时，杠杆宽度为30mm的下平台有粗糙度要求Ra6.3mm，杠杆宽度为30mm的下平台与工艺孔轴线分别有尺寸要求。本道工序是对杠杆宽度为30mm的下平台进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.1定位基准的选择由零件图可知25孔的轴线所在平面和右端面有垂直度的要求是10，从定位和夹紧的角度来看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基准是右端面，设计基准是孔25的轴线，定位基准与设计基准不重合，需要重新计算上下端面的平行度，来保证垂直度的要求。在本工序只需要确定右端面放平。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对杠杆宽度为30mm的下平台同时进行粗精铣加工。同时为了采用手动夹紧。3.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献11带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图34所示。图3-4 带大端面的短圆柱销根据参考文献11固定定位销的结构如图3-9所示。固定定位销主要结构尺寸参数如下表3-4所示。表3-4 固定定位销的结构尺寸 单位：mm1218142641243.2.3定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm由公式：e=(H/2+h+b)max/H （32）根据式（32）计算如下:max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mme = 0.0630/32 = 0.05625可见这种定位方案是可行的3.2.4铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和“11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式如下：Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （33）式中：Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为： FjktTs （34） 式中：Fj螺栓夹紧力(N)；kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)根据式(3-4)计算如下：Fj =52000=10000N3.2.5夹具体槽形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U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。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献11定向键的结构如图3-5所示。图3-5 定向键根据参考文献11夹具U型槽的结构如图3-6所示。图3-6 U型槽U型槽主要结构尺寸参数如下表35所示。表35 U型槽的结构尺寸 单位：mm螺栓直径12143020夹具在机床上安装完毕，在进行加工之前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相对夹具定位元件处于正确位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀，调整法对刀，用样件或对刀装置对刀。对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。对