杠杆课程设计说明书

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：杠杆一零件的机械加工工艺过程设计及夹具设计学生姓名： 刘利春学号 0914121215专业：机械设计制造及其自动化（职业师范方向）指导教师：高英杰学校：晋中学院2012-5-2一、零件图的分析1.1、生产类型1.2、零件的作用1.3、零件的结构特点及工艺分析二、工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形式2.2、基面的选择221、粗基准的选择222、精基准的选择2.3、工件表面加工方法的选择2.4、确定工艺路线2.5、工艺方案的比较和分析2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定261、40伽外圆表面沿轴线长度方向、圆柱内孑L25H9 mm263、30凸台上2X8 m264、30凸台厚度方向的加工余量及公差265、宽度为30 m表面上10H7 （。0.015） m2.7确定切削余量工序I的切削用量的确定工序H的切削用量的确定工序皿的切削用量的确定工序W的切削用量的确定工序V的切削用量的确定三、夹具的设计3.1、确定设计方案3.2、定位元件设计3.3、计算铣削力、扭矩及校验机床功率3.4、定位误差的分析四、参考文献零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140车床的杠杆结构，此零件的作用是支 撑、固定，传递扭矩，帮助改变机床工作台的运动方向，要求零件的 配合符合要求。1.2零件的工艺分析杠杆的25畀52伽孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于历立式铣床上，加工40伽凸台端面。工件以250.052伽孔及端面和水平面底、30伽的凸台分别用定位销实现完全定位。铣 40 mm端面时工件为悬臂，为了防 止加工时变形，采用螺旋辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为 40 m的上下平台、钻 10H7的孔、钻2x8H7 （。0.015） m的小孔、粗精铣30 m的上下 表面。加工要求有：40 m的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2um（下平台）、 10H7 的孔为 Ra3.2um。 2x8H7 （畀15） m孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um （A）。杠 杆有过渡圆角为R5,其他的过渡圆角为R3,其中主要的加工表面 是30 m得端面，要用游标卡尺检查。工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式零件的材料是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。由于年生产量很高，达到了中批生产的水平， 而且零件的轮廓尺寸不大，铸造的表面要求质量高，故可以米用铸造 质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，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、加工余量数值说明2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与 合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺 中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常 进行。(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 40的肩面表面作为加工的粗 基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组 V型块支承40的外轮 廓作主要定位，以消除以消除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 (H9)的孔。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(H9)的孔作为精基准。2. 3、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 40mm的上下平台、钻2X 8 mm的小孔、粗精铣30伽凸台的平台。材料为 HT200，加工方法选择如下:1、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-精铣的加工方法。2、40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8IT10,表面粗糙度为 Ra3.2，采用采用粗铣-精铣的加工方法。3、?30mm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-精铣的加工方法。4、钻25( H9)内孑L:公差等级为IT6IT8，表面粗糙度为Ra3.2,米用钻孔扩孔钻钻孔精铰的加工方法，并倒1X 45内角。5、钻2x8 (H7)内孔：公差等级为IT6IT8,采用钻孔-粗铰 -精铰的加工方法。2. 4、确定工艺路线(1)、工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序I:铣宽度为 40mm的上下平台和宽度为 30mm的平台工序铣宽度为 30mm的凸台表面工序皿：钻孔使尺寸达到 23mm。工序W:扩孔钻钻孔 23使尺寸达到24.8mm。工序V:铰孔 24.8 mm使尺寸达到 25(H9)。工序VI :钻、粗、精铰2X8的孔工序X:检验入库(2)、工艺路线方案二:铸造 时效涂底漆工序I:粗铣宽度为40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序精铣宽度为40mm的上平台和宽度为30mm的平台。工序皿:粗铣宽度为40mm的下平台。工序W:精铣宽度为40mm的下平台。工序V:扩铰孔使尺寸达到 25(H9)。工序粗铣宽度为 30mm的凸台表面工序 :精铣宽度为 30mm的凸台表面工序町钻铰2X8的小孔使尺寸达到&工序区：钻绞10H7的孔。工序X:检验入库。2. 5、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， 25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 2X8小孔的圆跳动误差精度等。 而方案二则根据 25孔加工40的上下表面和30的凸台表面，因 为他们的加工与25有着一定的定位精度和形状去误差，先粗加工， 接着半精加工，精加工，减少了安装次数，同时也减少了安装误差。所以决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。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X50K 立式铣床，刀具选D=20mm的削平型立铣刀、专用夹具、专用量具和 游标卡尺。粗精铣宽度为30mm的凸台表面。采用X50K立式铣床，刀具选 D=20mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。钻直径为23的孔。采用立式Z535型钻床，刀具选D=23mm的锥 柄孔钻(莫氏锥度3号刀)，专用钻夹具和专用检具。扩孔钻钻孔23使尺寸达到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25 (H9)使尺寸达到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2X8的孔使尺寸达到&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。粗铰2X8螺纹孔使尺寸达到 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2X8小孔使尺寸达到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。2.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的零材料是HT200,毛坯的重量约为2KG，生产类型为成批 生产，采用金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确 定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。1 ,40 mm外圆表面沿轴线长度方向及宽度为 30 mm的平台高度方 向的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-3,其中铸造模选用金 属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为79级。查表2.2-4, 尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F,基本尺寸是54 m,在 0100 m之间，故加工余量在1.52.0 m之间，现取2.0 m,长度方 向的偏差是；46伽。2, 圆柱内孔25H9 m毛坯为实心，不冲出孔。内孔的精度要求是H9，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻孔：23 mm扩孔： 24.8 m2Z=1.8 m绞孔： 25H9 ( 00.052 ) m2Z=0.2 m3, 30凸台上2X8 m内孔的尺寸8H7 ( 00.015) mm,参照机械制造工艺设计简明手册 表2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻孔：7.8 mm绞孔： 8H7 ( 00015 ) m2Z=0.2 m4, 30凸台厚度方向的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-3,其中铸造模选用金 属模铸造，铸造材料是HT200，公差等级为为79级。查表2.2-4, 尺寸公差等级选取8级，加工余量等级选取F,基本尺寸是15 m,在 0100 m之间，故加工余量在1.52.0 m之间，现取2.0 m。5, 宽度为30 m表面上 10H7 (。015) m内孔尺寸10H7 (00.015 )m，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻孔：9.8 m绞孔： 10H7 ( 00.015) m2Z=0.2 m2.7确定切削余量粗铣宽度为 40mm的上平台和宽度为 30mm的平台加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料： YG8 D=125mm，齿数z=6,寿 命T=180min,匕=90,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度ap : ap =1.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5,取a0D nm Z 铣削速度v :根据机械制造设计工艺手册，取V = 64m/min。 由式2.1得机床主轴转速n :1000V1000 64.n163r/min兀 D3.14 025查机械制造设计工艺简明手册n =190r/mi n实际铣削速度v:兀Dnv =10003.14 125 1901000 60:1.24m/s进给量 Vf : Vf 二afZ n=0.12 8 300/60 ： 3.8mm/s工作台每分进给量 fm : fm 二Vf = 3.8mm/s = 228mm/min精铣40mm的上平台及宽度为 30 mm的平台工件材料：HT200，铸造。机床：X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢立铣刀：YT15 , D = 125mm，齿数10,此为细齿铣 刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度ap: ap = 0.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5, f=1.2-2.7,取f=2.0, af =f /Z =0.20mm/Z铣削速度V :根据机械制造设计工艺手册，V=0.35m/s,24小書2625：725一 狀 30.*10机床主轴转速n:1000V1000 0.35 60.n54r / minnD3.14 汇 125查机械制造设计工艺简明手册X52K机床主轴转速，取n二75r/min实际铣削速度v:v 二卫14 125 60 “39m/s1000 1000 60进给量 Vf，由式（2.3 ） 有：Vf 二 afZn=0.20 20 60/60 = 2.0mm/s工作台每分进给量 fm :fm 二Vf 二 2.0mm/ s = 120mm/ min粗铣40mm的下平台加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料： YG8 D=125mm，齿数z=6,寿 命T=180min,匕=90,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度ap : ap =1.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5,取a nm Z 铣削速度V :根据机械制造设计工艺手册，取V = 64m/min。由式2.1得机床主轴转速n :1000V1000 64n163r / min兀 D 3.14 勺 25查机械制造设计工艺简明手册n =190r/mi n实际铣削速度v:兀Dnv 二10003.14 125 1901000 60进给量VfVf =afZn=0.12 8 300/60 ： 3.8mm/s工作台每分进给量 fm : fm =Vf = 3.8mm/s =228mm/min精铣40mm的下平台工件材料：HT200，铸造。机床：X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：YT15， D = 125mm，齿数10，此为细齿铣 刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度ap: ap = 0.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5, f=1.2-2.7,取f=2.0, af 二 f /Z = 0.20mm/ZL： p fii铣削速度V :根据机械制造设计工艺手册,V=0.35m/s,n,o26X25180. *0.7n *02） *30. *10U4=1L J1. JL -U=21.25m / min机床主轴转速n:1000V1000 0.35 60，.n54r / min兀 D3.14 汇 125查机械制造设计工艺简明手册X25K机床主轴转速，取n二75r/min实际铣削速度v:兀Dnv =10003.14 125 601000 60进给量 Vf，由式（2.3 ） 有：Vf 二 afZn=0.20 20 60/60 = 2.0mm/s工作台每分进给量 fm :fm =Vf = 2.0mm/s = 120mm/min扩铰孔使尺寸达到 25(H9)伽。1,加工条件工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造(加工要求：钻、扩、绞 25(H9)伽的孔机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为253伽,刀柄长度I为98 mm；扩孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢，总长度L为281 mm,刀柄长度|为121 mm；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合 金，总长度L为268 mm,刀柄长度|为240 mm。2,计算切削用量(1) 钻孔23 m根据切削用量简明手册表 2.7得，f=0.50 m/r;表2.15得，v=14m/min。ns =鑿=193.05r/min二dw二 23根据机械制造设计工艺手册按钻床选取nw=195r/min ;所以实际的切削速度 v=二dwnw = 23 195 =14m/mi n 1000 1000(2) 扩孔24.8 m根据切削用量简明手册表2.7得，f=0.50 m/r;表2.15得,1000v1000 汇 14 ec 八ns=180.4r/mins 叱Uw根据机械制造设计工艺手册按钻床选取nw=195r/min ;所以实际的切削速度 v=：dwnw :24.7 180.4 =l4m/min 10001000(3) 绞孔25H7 mm根据切削用量简明手册表2.7得，f=2.0 mm/r;表2.15得,v=10m/m in。ns =型=127.32r/min二dw二25根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取n w=140r/m in;所以实际的切削速度 v=力血=25 140 =11m/min1000 1000粗铣30mm的下平台加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造。机床：X52K立式铣床刀具：硬质合金端铣刀，材料： YG8 D=125mm，齿数z=6,寿 命T=180min, K =90,此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.3mm所以铣削深度ap : ap =1.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5,取af =00 nm Z 铣削速度v :根据机械制造设计工艺手册，取V = 64m/min。 由式2.1得机床主轴转速n :1000V1000 64.n163r/min兀 D 3.14 減 125查机械制造设计工艺简明手册n =190r/mi n实际铣削速度v : v二凹仝14 125 190 5m/s10001000x60进给量 Vf : Vf 二afZ n=0.12 8 300/60 ： 3.8mm/s工作台每分进给量 fm : fm 二Vf = 3.8mm/s = 228mm/min精铣宽度为30mm的凸台表面工件材料：HT200，铸造。机床：X52K立式升降台铣床。刀具：高速钢端铣刀：YT15 , D = 125mm，齿数10,此为细齿铣 刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.7mm铣削深度ap: ap = 0.3mm每齿进给量af :根据切削用量简明手册表3.5, f=1.2-2.7,取f=2.0, af 二 f/Z = 0.20mm/Z铣削速度V :根据机械制造设计工艺手册,V=0.35m/s,18OOJ01=1.机床主轴转速 n :26幻25；*0.25. *30,*1021000V1000 0.35 60n 二二54r / min兀 D3.14 汇 125查机械制造设计工艺简明手册X25K机床主轴转速，取n = 75r/min实际铣削速度v:“卫14 125 60“.39m/s1000 1000 60进给量 Vf，由式(2.3 ) 有：Vf 二 afZn=0.20 20 60/60 = 2.0mm/s工作台每分进给量 fm :fm =Vf = 2.0mm/s = 120mm/min钻铰2X8的小孔使尺寸达到 8H71, 加工条件工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造加工要求：钻、绞8H7 mm的孔。机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢， 总长度L为156 m, 刀柄长度I为81 mm；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金， 总长度L 为156 mm,刀柄长度|为139 mm。2, 计算切削用量(1)钻孔7.8 m根据切削用量简明手册表 2.7得，f=0.25 m/r;表2.15得，v=16m/min。ns =1000vdw1000 16二 7.8=653r/min根据机械制造设计工艺手册按钻床选取nw=750r/min ; 7.8 750所以实际的切削速度益=十金=伽/聞(2)绞孔8H7 m根据切削用量简明手册表 2.25得，f=0.2 m/r;表2.15得，v=10m/min。ns=iooa = io=398r/min根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取nw=400r/min ；所以实际的切削速度 v=也 = 8 400 =i0m/min1000 1000钻绞10H7的孔1, 加工条件工件材料：HT200灰铸铁，金属模铸造。加工要求：钻、绞10H7 mm的孔。机床：立式Z535型钻床刀具：钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是高速钢， 总长度L为156 m, 刀柄长度I为81 mm；绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金， 总长度L 为156 mm,刀柄长度|为139 mm。2, 计算切削用量(1)钻孔9.8 m根据切削用量简明手册表 2.7得，f=0.25 m/r;表2.15得，v=16m/min。ns =1000v：dw1000 169.8=519r/min根据机械制造设计工艺手册按钻床选取nw=530r/min ;所以实际的切削速度v=也 = 98 530 =16.3m/min1000 1000(2)绞孔10H7 m根据切削用量简明手册表 2.25得，f=0.2 m/r;表2.15得，v=10m/min。ns =1000vdw1000 10二 10=318r/min根据机械制造设计工艺简明手册按钻床选取nw=400r/min ；所以实际的切削速度v=二dw% = 10 400 =12.6m/min1000 1000三、夹具的设计本次的夹具为工序：粗精铣宽度为30mm的凸台表面使其表 面粗糙度达到6.3而设计的.3. 1、确定设计方案根据工件的特点，其定位方案为：工件以孔25h9及其端面、40的凸台端面分别在心轴、夹具底 座、定位销上实现完全定位。铣削40的凸台表面时，为防止工件产 生变形，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。3. 2、定位元件设计(1)选择带台阶面和螺纹的心轴，作为以-2500.052孔及其端面的定位 元件，定位副配合取-25Hh9选择定位销为-30的凸台端面一侧防转定位面的定位元件，防止在销削时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在-30的凸台下面各加一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其 锁紧。T形槽用螺栓采用国家标准，查机床夹具设计手册第五章第六节3、T形槽用螺栓3. 3、计算铣削力、扭矩及校验机床功率查机械加工工艺简明手册圆周铣削力铣削扭矩m =(N*m),铣削功率P = FzV 4 (kw)2T03m 14粗铣时 a =1.3mm,af =0.20mm/Z, a =30mm, kF =1,v=1.24m/s,Z=6P5 f7 W5 F57z将数据代入公式计算可得F =293.0N,M=18.3N*m, p =0.36kw zm半精铣时 a =0.7mm, a =0.20mm/Z, a =30mm, k =1,v=0.35m/s,p5 f5 wFzZ=10将数据代入公式计算可得Fz=198.4N,M=12.4N*m, pm =0.07kw由计算可知：粗铣时Fz=293.0N, pm =0.36kw;半精铣时Fz = 198.4N,pm=0.07kw,铣削力很小，铣削功率满足要求。3. 4、定位误差的分析定位误差主要由定位基准不重合误差和定位基准位移误差组成， 本设计中，定位基准与设计基准重合，所以定位基准不重合误差为零, 定位基准位移误差不影响本工序的平面加工，所以定位误差可以忽 略。四、参考文献1 ,机械制造工艺学课程设计指导书第二版赵家齐编机械工业出版社2, 机械制造工艺设计简明手册李益民编机械工业出版社3, 机床夹具设计手册上海科学技术出版社4，切削用量简明手册艾兴 肖诗纲编 机械工业出版社