左摆动杠杆零件机械

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：设计“左摆动杠杆”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计者： 班级学号： 指导老师 江南大学20010年7月1日江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“左摆动杠杆”零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张3.机械加工工序卡 1套 4.夹具装配图 1张 5.夹具体零件图 1张 6.课程设计说明书 1份原始资料:该零件图样,Q=2000台/年，n=1件/台, 每日1班。 班级学号:0401070721学 生: 仇小军指导教师: 薛国祥2010年7月1日目 录序言.4一零件的工艺分析及生产类型的确定4二选择毛坏，确定毛坏尺寸，设计毛坏图5三选择加工方法，制定工艺路线.6四工序设计.9五确定切削用量及基本时间.13六夹具设计.17七设计小结18八参考文献18序 言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，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未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教一、零件的分析1.1零件的作用题目给出的零件是左摆动杠杆。它的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。1.2零件的工艺分析 零件的材料为45钢，45钢生产工艺较简单，性能优良，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：2.1主要加工面：1）铣24的上下面、177mm的前后面及28的左右面。2）铣外轮廓面3）小头钻12孔以及M10螺纹孔；4）钻6H7的通孔及12H8通孔5）小头钻15H8通孔及12*18的孔4）铣杠杆两端的槽面。2.2主要基准面： 我们通过底面、前表面、12孔、6孔的配合夹紧可保证各加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。1.3工艺规程设计 3.1确定毛坯的制造形式毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。二、毛坯的设计2. 1选择毛坯 该零件材料为45钢。考虑到零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，以及经济上考虑，因此应该选择锻件。2. 2确定机械加工余量、毛皮尺寸和公差（1）锻件公差等级 普通级（2）锻件质量mf根据零件材料密度7.85g/3零件的尺寸估算零件的成品质量为0.94kg估算mf为1.2kg。该锻件质量Mn=2.312kg（3）锻件的形状复杂系数sS=mf/mn=0.94/2.312=0.41由于0.41介于0.32和0.63之间，故该零件的复杂系数属于s2级(4)锻件的材质系数M由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数为M1级（5）零件的表面粗糙度 由零件图可知除了12H8、6H7、15H8内孔面为1.6，宽8mm的槽、左端上表面、前面与下表面为3.2和55的左端面为1.6外其他的都是12.52. 3确定机械加工余量根据锻件的质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为2.0至2.2。水平方向也是这么多。2. 4确定毛坯尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸偏差1773.0183+1.9-0.9282.2及3.035.2+1.4-0.7532.0及3.058+1.5-0.7242.028+1.5-0.72三、选择加工方法，制定工艺路线3. 1基准选择： 工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用177mm的后表面加工对面177mm的前面，以上符合粗基准的选择原则的余量最小原则、在以后的加工中，则使用经过加工的表面作为定为基准，177mm的前表面和24mm底面作为定为基准，这个基准为精基准。再选精基准时采用有基准重合、基准统一。3. 2零件表面加工方法选择：市场经济的前提下同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和经济性，而在选择上，一般根据加工资料和工人经验来确定。由工人在结合具体的工件和条件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中，考虑工件具体情况，我们按加工顺序来阐述加工方案：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法24mm上端面Ra12.5自由公差 粗铣 24mm下表面Ra3.2IT7粗铣-精铣177mm的后面Ra12.5自由公差粗铣177mm的前面Ra3.2IT7粗铣-精铣28mm左端面Ra3.2IT7粗铣-精铣12孔Ra1.6IT6钻孔-扩孔-精绞孔6孔Ra1.6IT6钻孔-精铰孔8.3孔 Ra12.5自由公差钻孔-扩孔轮廓面Ra12.5自由公差粗铣-精铣15孔Ra1.6IT6钻孔-扩孔-精绞孔12x18孔Ra12.5自由公差钻孔-扩孔8mm槽Ra3.2 IT9粗铣-精铣2mm槽 自由公差粗铣12孔Ra12.5自由公差扩孔M10螺纹3. 3制定工艺路线：根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：表3.1工艺路线方案一工序1粗铣177后表面工序2粗精铣177前表面工序3钻、扩、绞前表面孔使尺寸达12H8mm、6H7mm、8.3mm工序4粗铣宽24上表面工序5粗精铣宽24下表面工序6粗精铣28右表面工序7粗精铣28左表面工序8木模板夹具粗精铣轮廓面工序9钻 、扩、绞孔使尺寸达15H8mm、12mm工序10粗精铣宽8mm槽工序11铣2mm槽工序12扩8.3mm孔至12*11工序13攻M10螺纹工序14检查表3.2工艺路线方案二工序1粗精铣宽24的上表面工序2粗精铣宽24下表面工序3粗铣177后表面工序4粗精铣177前表面工序5粗精铣28右表面工序6粗精铣28左表面工序7钻、扩、绞前表面孔使尺寸达12H8mm、6H7mm、8.3mm工序8木模板夹具粗精铣轮廓面工序9钻 、扩、绞孔使尺寸达15H8mm、12mm工序10粗精铣宽8mm槽工序11铣2mm槽工序12扩8.3mm孔至12*11工序13攻M10螺纹工序14检查工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序3：钻、扩、绞前表面孔使尺寸达12H8mm、6H7mm、8.3mm”后移至“工序7”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的提高也有较大程度的帮助。 以各面为基准，先铣各表面。再钻孔，从而保证了各孔中心线间的尺寸及与对应表面的尺寸，符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线而先 “钻孔”再铣其余表面不符合先面再孔原则，并且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否重合这个问题，以至于影响铣其他表面的的精度。所以发现第一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，发现第二个方案也比较合理想。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程如表2.3所示。表3.3 最终工艺过程工序1粗精铣宽24的上表面工序2粗精铣宽24下表面工序3粗铣177后表面工序4粗精铣177前表面工序5粗精铣28右表面工序6粗精铣28左表面工序7钻、扩、绞前表面孔使尺寸达12H8mm、6H7mm、8.3mm工序8模板夹具粗精铣轮廓面工序9钻 、扩、绞孔使尺寸达15H8mm、12mm工序10粗精铣宽8mm槽工序11铣2mm槽工序12扩8.3mm孔至12*11工序13攻M10螺纹工序14检查四、工序设计： 4.1选择加工设备与工艺设备：（1） 选择机床 根据不同的工序选择机床1）、工序1、2、3、4、5、7、9、10是粗铣和精铣。各工序工步不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式机床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求不很高，选用常用的X51。铣床参数如下：型号X51,主轴孔锥度7:24,主轴孔径25mm。主轴转速651800r/min。工作台面积(长×宽)1000×250。工作台最大行程:纵向(手动/机动)620mm,横向手动190mm、机动170mm，升降手动370mm、机动350mm。工作台进给量:纵向35980mm/min、横向25765mm/min、升降12380mm/min。工作台快速移动速度:纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率4.5KW。2)、工序6、8、11为钻、绞孔，因加工孔较小，精度要求较高，表面粗糙度数值小，需要较精密的机床才能满足要求因此选用Z515钻床的参数如下：型号Z515，主轴转速320-2900r/min,主轴行程100mm最大钻孔直径15mm，工作台台面尺寸350x350(mm x mm),主电动机功率0.6kw。（2） 选择夹具 本零件除了粗铣及半精铣槽钻孔等工序需要专用夹具外，其他的使用通用夹具即可。（3） 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件左摆动杠杆材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。1）、粗精铣24mm的上下表面用YT15端铣刀。2）、粗精铣28左端面及177mm的前后表面用高速钢圆柱铣刀。3）、钻孔用高速钢麻花钻，绞孔用高速钢铰刀。4）、铣8mm槽直齿三面刃铣刀，2mm槽用锯片铣刀。4.2加工余量工序尺寸及公差的确定： 根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1） 24mm上表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度粗铣 2.0 IT12 56 6.3 2）、24mm下表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 半精铣 1.0 IT6 53 3.2 粗铣 2.0 IT12 54 6.3 毛坯 3.0 56 3）、177mm后表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 粗铣 2.0 IT12 26 6.34）、177mm前表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 半精铣 0.5 IT6 24 3.2 粗铣 1.5 IT12 24.5 6.3 毛坯 2.0 26 5）、28mm右表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 半精铣 1.0 IT6 180 3.2 粗铣 2.0 IT12 181.2 6.3 毛坯 3.0 183 6）、28mm左表面工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 半精铣 1.0 IT6 177 3.2 粗铣 2.0 IT12 178.2 6.3 毛坯 3.0 180 7）、12H8孔工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精绞 0.15 IT7 12 1.6 扩孔 0.85 IT9 11.85 6.3 钻孔 11 IT12 11 6.3 8）、6孔工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精绞 1.0 IT6 6 1.6 钻孔 2.0 IT12 5.8 6.3 9）、12*11孔工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 扩孔 3.7 IT12 12 6.3 扩孔 0.3 IT12 8.3 6.3 钻孔 8.0 8.0 10）、15H8孔工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精绞 0.05 IT6 15 1.6 粗绞 0.1 IT6 14.95 3.2 扩孔 0.85 IT6 14.85 6.3 钻孔 14 IT12 14 6.3 11）、12*18孔工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精绞 o.o5 IT6 12 1.6 粗绞 0.95 IT12 11.95 3.2 钻孔 11 IT12 11 6.3 精绞 1.0 IT6 6 1.6 12）、宽2mm槽工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 粗铣 2 IT12 2 6.3 13）、宽8mm槽工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精铣 IT6 8 3.2 粗铣 IT12 6.3 五、确定切削用量：5.1粗精铣宽24mm（毛坯28mm）的下表面：（1）粗铣宽度为24mm的下表面加工条件：工件材料： 45钢，锻造。机床：X51立式铣床。查参考文献1表3034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。因其单边余量：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1表3034，取。由机床主轴转速得机床主轴转速： 式（2.1） 按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：=94.2m/min进给量：0.8mm/r 工作台每分进给量： ：根据参考文献1表2.4-81,被切削层长度：取l= 2830刀具切入长度： 式（2.2）刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣宽度为24mm（毛坯28mm）的下平面加工条件：工件材料： 45钢，锻造。机床： X51立式铣床。由参考文献1表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献1表3031，取铣削速度：参照参考文献1表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为15.2孔的加工2.1确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献1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1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。2.2确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献1表28-31，。根据Z515机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献1表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 （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，进给量取小植。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1表28-3，得修正系数，故 查Z515说明书，取，实际铰孔速度 5.3 铣槽粗铣：fz=0.12mm/r ap=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/d=955.4r/min Vf=n×fz=114.6mm/r精铣： fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/d=1194.2r/min Vf=n×fz=119.4mm/r五夹具设计设计工序钻15H8和12孔（一） 夹具设计1 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。6,8, 12的孔和其余端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的8孔，6孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以端面和两销作为定位夹具。1. 夹紧机构 根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足，通过拧紧右侧夹紧螺母使垫片和压板同时压紧工件，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钻削力作用下产生的倾覆和振动，手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。加工时，为了抵消在钻头方向的进给力，在工件下方安装一个可调支承。3. 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在摇臂钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，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。本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。七设计小结通过此次设计，我对夹具的设计过程有了更深一层次的理解，锻炼了综合运用机械技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决零件机械制造工艺问题，设计机床专用夹具这一典型工艺装备以及结构设计的能力。对不同的定位方法也有了进一步的理解，特别是一面两孔定位。而对于粗基准，精基准的选取，毛坏尺寸的确定，定位误差的计算以及根据所给的材料分析确定各个位置的尺寸，最终确定每道工序所需要的加工余量等各个方面都有了一定的理性认识。相信通过此次设计对我以后的学习以及进一步的深造会有很好的帮助。此次设计得到班主任李楠老师的精心指导，在此一并表示感谢。八参考文献崇凯 李楠 机械制造技术基础课程设计指南 化学工业出版社冯辛安 机械制造装备设计 机械工业出版社张进生 机械工程专业课程设计指导 机械工业出版社李益民 机械制造工艺设计简明手册*第三版 机械工业出版社孙已德 机床夹具图册 机械工业出版社赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书*第二版 机械工业出版社19 / 19文档可自由编辑打印