资源描述
摘要此次课程设计是学习完机械制造技术基础这一门课程后的一次实践学习。所以，他最突出的特点是很强的实践性。在设计过程中，主要完成了某零件的工艺卡片与工序卡片的制定，进一步熟悉了机械生产的全过程；同时针对某一指定工序设计夹具体，实现零件的大批量生产。此次课程设计的主要意义有：一 进一步熟悉所学课程，并应用到实践，再从实践中反过来加强对所学知识的熟悉程度。二 增强知识的综合运用的能力。此次课程设计，不但设计到机械制造技术基础这一门课程，更是对机械精度设计与检测、机械图学与机械设计等课程的一次全面复习，与综合运用能力的锻炼。三 增强自主解决问题的能力与设计能力。AbstractThe curriculum design is another learning after the learning of Manufacturing Technology course this time. Therefore, his most prominent feature is the strong practicalism. We have completed the main parts of the process of a card and the process of a development of the card, becoming more familiar with the machinery of the entire process of production; At the same time for a specific folder we design processes and achieve high-volume production parts.The main significance of the curriculum design has the followings:First. To further familiarize themselves with the course, and applied to practice, from practice, in turn, enhance the knowledge of the degree of familiarity withSecond. The curriculum design is not only a totally review of the such courses as Machinery Manufacturing Technology、precision mechanical design and testing、mechanical Graphics and mechanical design，but also a exercise comprehensive use of ability.Third. Enhance the ability of independent problem-solving and design capability目录1左摆动杠杆的工艺分析1.1左摆动杠杆的用途11.2左摆动杠杆的技术要求11.3左摆动杠杆的工艺分析21.4确定生产类型32确定毛坯、绘制毛坯简图32.1选择毛坯32.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量33拟定左摆动杠杆工艺路线53.1定位基准的选择53.2表面加工方法的确定53.3加工阶段的划分63.4工序的集中与分散63.5工序顺序的安排63.6确定工艺路线75.1切削用量的计算95.2时间定额的计算106机床的夹具设计126.1定位方案设计126.2导向装置设计126.3夹紧装置设计136.4夹具体设计137方案综合评价与分析138体会与展望131左摆动杠杆的工艺分析 1.1左摆动杠杆的用途 左摆动杠杆主要应用在某柴油机的左摆动器中，包括有中部有定轴管、一端为拨叉、另一端为触杆的锻造成型的杠杆体，在其两触杆端部各设有孔，在该两孔中设有与其紧密配合的钢球头。1.2左摆动杠杆的技术要求表一 左摆动杠杆的零件技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度Raum左摆动杆上面177IT93.2左摆动杆右面IT93.2左摆动杆左面IT93.2右图孔IT71.6右图孔IT71.6右图孔及M10螺纹 M10IT86.4左图盲孔IT86.4左图孔IT71.6左图下槽8IT83.21.3左摆动杠杆的工艺分析 分析零件图可知，左摆动杠杆的上、左和右端面的粗糙度要求较高，为3.2，所以需要进行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因为是大批生产，所以采用锻造毛坯的方法，其他面无需加工。零件中几个孔的要求较高，粗糙度为3.2，但孔的直径较小，所以采取钻、粗铰，精铰的加工以确保精度等级。零件中对形位公差的要求并不高。由此，该零件加工方便，工艺性较好。1.4确定生产类型 该零件为大批生产2确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯 由于左摆动杠杆在实际应用中要承受较大的力，为了增强左摆动杠杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯采用锻件。该零件尺寸不大，且生产类型为大批生产、形状较复杂，为提高生产率和精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度为2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-10和表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素2.2.1公差等级 由左摆动杠杆的技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。2.2.2锻件重量已知机械加工后的左摆动杠杆的重量为1.2Kg，由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为2.3Kg2.2.3锻件形状复杂系数 对左摆动杠杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即179mm，32mm，24mm。（详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数2.2.4锻件材质系数 由于该材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。2.2.5零件表面粗糙度由零件图可知，该左摆动杠杆的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表二表二左摆动杠杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/Kg包容体重量/Kg形状复杂系数材质系数公差等级1.22.3普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度28表2-101.7-2.2 取2表2-13长度117表2-101.7-2.2 取2表2-13高度24表2-101.7-2.2 取2表2-133拟定左摆动杠杆工艺路线3.1定位基准的选择 定位基准有粗基准还有精基准，通常先确定精基准，再确定粗基准。3.1.1精基准的选择 根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择左摆动杠杆的上端面和左端面为精准，零件上的很多表面和孔都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。另一方面，我们可以以这两个面为定位基准，加工其他的平面和孔，保证“基准重合”的原则。最后一方面，以这两个面为定位基准，在加紧方便。3.1.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应该平整，没有飞边、毛刺、或其他的欠缺。本例选择右端面为粗基准。3.2表面加工方法的确定 根据左摆动杠杆零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法。如表三所示表三左摆动杠杆各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注左端面IT93.2粗铣-半精铣表1-8右端面IT93.2粗铣-半精铣表1-8上端面IT93.2粗铣-半精铣表1-8孔右图IT71.6钻-粗铰-精铰表1-7孔IT71.6钻-粗铰-精铰表1-7孔IT71.6钻-粗铰-精铰表1-7攻螺纹M10钻-攻螺纹孔左图IT86.3铰表1-7盲孔IT86.3钻-粗铰表1-78mm的槽IT83.2粗铣-半精铣表1-82mm槽IT83.2粗铣-半精铣表1-83.3加工阶段的划分 该左摆动杠杆的质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先应该将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面和孔的加工精度;然后粗钻其他的一些孔，再粗铰、的孔；在精铰刀加工阶段，完成粗糙度为1.6的孔的精铰加工。3.4工序的集中与分散 由于生产类型是大批生产，采用工序集中的加工工序。采用外能型机床以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中的原则是工价的装夹次数少，可以缩短辅助时间。3.5工序顺序的安排3.5.1机械加工工序遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-左端面与上端面；遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原则，先加工三个端面，然偶加工剩下的几个孔。3.5.2热处理工序模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241-285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。3.5.3辅助工序 半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该左摆动杠杆工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-热处理-主要孔的精加工3.6确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表四列出了拨叉的工艺路线表四工序号工序名称机床设备刀具量具1粗铣左右端面及上下端面X51面铣刀游标卡尺2半精铣左端面，上端面X51面铣刀游标卡尺3半精铣右端面X51面铣刀游标卡尺4钻-粗铰盲孔四面组合机床麻花钻 铰刀5钻-粗铰-攻螺纹四面组合机床麻花钻 铰刀6钻-粗铰-精铰孔四面组合机床麻花钻 铰刀7钻-粗铰-精铰孔四面组合机床麻花钻 铰刀8钻-粗铰-精铰孔四面组合机床麻花钻 铰刀9粗铣-半精铣8mm槽X51铣刀 铰刀10粗铣-半精铣2mm槽X51铣刀 铰刀11去毛刺钳工台平锉12中检塞规 百分尺 卡尺13清洗清洗机14终检塞规 百分尺 卡尺4加工余量、工序尺寸、和公差的确定（只算工序5）查表2-28可得，精铰余量为 Z精=0.04mm;扩孔的余量为Z扩=0.96mm；钻孔的余量为Z=5mm查表1-20可确定各工序尺寸的加工精度等级为：精铰IT8；扩孔IT10；钻孔IT12根据上述结果，查表2-40可知，个工步公差为：精铰，66.018；扩孔，5.855.92；钻孔55.12其相互关系参看右图5切削用量、时间定额的计算只算工序5的切削用量、时间定额5.1切削用量的计算5.1.1钻孔工步 1）背吃刀量=5mm 2）进给量 由表5-12，选取每转进给量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=20m/min，带入公式得参照表4-15所列X51型立式机床的主轴转速取n=590r/min。实际转速为5.1.2扩孔工步1）背吃刀量=0.85mm2）进给量 由表5-31可查得，取f=0.50 mm/r3）切削速度计算 由表5-31可得 v=2 m/min 参照表4-9所列Z525型立式钻床单主轴转速，取n=97 r/min。实际转速5.1.3精铰工步1）背吃刀量=0.15 mm2）进给量 查表5-31 f=0.4 mm/r3)切削速度计算 查表5-31可查到 v=4 m/min 参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取n=140 r/min 实际转速 5.2时间定额的计算5.2.1基本时间的计算1）钻孔 查表5-41，=24 mm， =2 mm =5 mm f=0.2 mm/r, n=590 r/min 带入2）扩孔 根据表5-41，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ， =5.3 mm3）铰孔 根据表5-41及表5-42 查得 =20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min5.2.2辅助时间的计算 根据经验公式，辅助时间与基本时间的关系为 =（0.150.2）,本例取=0.15，则各工步的辅助时间为：钻孔工步：=0.1515.8=2.37s扩孔工步：=0.1533.8=5.07s 精铰工步：=0.1545.6=6.84s5.2.3其他时间计算除了作业时间之外，每件工序的单位时间还包括布置工作地点时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。由于是大批生产，分摊到每个工件的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作时间是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的2%4%,在此均取3%，则各工序的其他时间（+）可按关系式（3%+3%）+(+)计算，他们分别为：钻孔：+=6%（2.37+15.8）=1.09s扩孔：+=6%（5.07+33.8）=2.33s铰孔：+=6%（6.84+45.6）=3.15s5.2.4单件总时间的计算钻孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06s扩孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2s铰孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51s5.2.5加工单件总时间T=19.06+41.2+55.5=1115.86机床的夹具设计6.1定位方案设计6.1.1工件在夹具体中的定位通过分析零件可知，6的孔是以15孔的中心轴线、与左端面为设计基准，为保证“基准重合”的原则，选择以下的定位方案：用定位销定位，定位销位于15的孔内, 限制了两个方向的平动与两个方向的转动自由度；用支承钉顶住左端面定位，限制一个方向的平动；用支承钉顶住下端面，与定位销共同限制一个方向的转动；由上分析，此种定位方案共限制了6个自由度，实现了完全定位，保证加工的准确性。6.1.2定位误差的分析由于实现了定位基准与设计基准的统一，所以基准不重合度误差为0。基准位移误差为15孔的加工误差，所以此种定位方案实现了定位误差的最小。6.2导向装置设计根据工序7的加工工步：钻孔-扩孔-铰孔。与加工所用的刀具（铣刀）与机床（四面组合机床），采用快换钻套与衬套想配合的方式作为铣刀与钻刀的导向装置。快换钻套的选取：根据经验公式H=（12.5）d可以确定钻套的高度为615。再根据表9-10可以选取相应的钻套。衬套的选取：根据所选的快换钻套，选取与之配合的衬套。排屑间隙的确定：根据经验公式h=（0.71.5）d可以确定排屑间隙为4.29，选取6。根据定位装置与快换钻套与衬套，设计钻模板。6.3夹紧装置设计根据支承钉钉分布情况与工件的定位方法，采用两种相辅相成的夹紧方式：夹紧螺钉定位，使夹紧力指向定位基准；偏心轮夹紧，并使夹紧力指向下端面。此种夹紧方案，能限制所有方向的移动与转动，夹紧可靠，保证加工精度。具体如装配图。6.4夹具体设计根据定位方案、导向装置、夹紧装置的要求，并考虑结构公益性和清除切削等要求，设计夹具体，具体见夹具体图。7方案综合评价与分析此套方案，从机械加工工艺规程设计到夹具体的设计，都是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。工艺规程制定合理、规范，有很强的实用性。夹具体的设计，从定位方案的设计，到导向装置与夹紧装置的设计，也是以零件为基本，所以做到合理。总之，这套方案合理、规范，使用性强。8体会与展望通过此次课程设计，进一步复习所学的机械制造技术基础、精度设计与检测、机械图学与机械设计等课程的内容，并运用到实践。锻炼了自己运用所学知识的能力、自己发现问题解决问题的能力和设计能力。但通过此次课程设计，也体会到：所学知识不扎实，运用能力还是不强等自身的不足。这些都将会促进我更进一步的学习。参考文献1绉青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京:机械工业出版社，20042韩正铜.机械精度设计与检测M.江苏:中国矿业大学出版社，20073 苏翼林.材料力学M.北京:人民教育出版社,19794 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