等臂杠杆课程设计说明书.doc

Hefei University 机 械 制 造 技 术 综 合 训 练 说 明 书 COURSE PROJECT 题目 设计杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备 系别 机械工程系 专业 机械设计制造及自动化 学制 四 年 姓名 学号 导师 合肥学院 机械制造技术综合训练任务书 题目 设计杠杆零件的机械加工工艺规程及 工 艺装备 年产量 6000 件 内容 1 零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3 机械加工工艺过程卡片 1 张 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 目录 一 零件的分析 2 1 1 零件的作用 2 1 2 零件的工艺分析 2 二 工艺规程的设计 3 2 1 确定毛坯的制造形式 3 2 2 基面的选择 3 2 3 工件表面加工方法的选择 4 2 4 确定工艺路线 4 2 5 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2 6 确定切削余量 7 三 夹具的设计 18 3 1 确定设计方案 19 3 2 选择定位元件 19 3 3 计算夹紧力 19 3 4 定位误差计算 20 心得体会 21 参考文献 22 一 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 孔的轴线和两个端面有着垂直度的要求 现052 分述如下 本夹具用于立式铣床上 加工 40 凸台端面 工件以 25 孔及端面和水平面底 30 的凸台分别用定位销 052 10 孔用菱形销实现完全定位 铣 40 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 的上下平台 钻 10H7 的孔 钻 2x 8H7 的小孔 锪 30 的上下表面 015 加工要求有 40 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 2x 8H7 孔有平行度分别为 0 1um A 0 15um A 杠杆有过渡圆015 角为 R5 其他的过渡圆角为 R3 其中主要的加工表面是 30 得 端面 要用游标卡尺检查 二 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 故可以采用铸造质量 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 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 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 2 8 的小孔 锪 30 凸台的平台 钻 10 的孔 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 IT8 IT10 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 IT8 IT10 表面粗糙度 为 Ra3 2 采用采用粗铣 精铣的加工方法 3 钻 25 H9 内孔 公差等级为 IT6 IT8 表面粗糙度为 Ra3 2 采用钻孔 扩孔钻钻孔 铰的加工方法 并倒 1 45 内角 4 钻 10 H7 的孔 公差等级为 IT6 IT8 表面粗糙度为 Ra3 2 采用钻孔 粗铰 精铰的加工方法 5 钻 2x 8 H7 内孔 公差等级为 IT6 IT8 采用钻孔 粗铰 精铰的加工方法 30mm 的凸台上下表面 公差等级为 IT13 表面粗糙度为 Ra6 3 采用锪的加工方法 2 4 确定工艺路线 工艺路线方案 铸造 时效 涂底漆 工序 第一步 粗铣直径为 40mm 的上端面和宽度为 30mm 的平 台 第二步 精铣直径为 40mm 的上端面和宽度为 30mm 的平 台 第三步 钻孔使尺寸达到 23mm 第四步 扩孔钻钻孔 23 使尺寸达到 24 8mm 第五步 铰孔 24 8 使尺寸达到 25 H9 第六步 钻孔使尺寸达到 9 8mm 第七步 粗铰 9 8mm 的孔至 9 96mm 第八步 精铰 9 96mm 孔至 10 工序 粗铣直径为 40mm 的下端面 工序 精铣直径为 40mm 的下端面 工序 第一步 钻孔使尺寸达到 7 8mm 第二步 粗铰孔 7 8 使尺寸达到 7 96 第三步 精铰孔 7 96 使尺寸达到 8 H7 第四步 锪直径为 30mm 的凸台表面 工序 第一步 钻 粗 精铰 8 的孔 第二步 锪直径为 30mm 的凸台表面 工序 检验入库 2 5 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 外圆表面沿轴线长度方向及宽度为 30 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 5 p41 其中铸造模 选用金属模铸造 铸造材料是 HT200 公差等级为 7 9 级 加工余量等 级为 F 查表 2 2 4 p39 尺寸公差等级选取 8 级 加工余量等级 F 基本尺寸是 54 和 25mm 都在 0 100 之间 故单侧加工余量为 2 0 查表 2 2 1 P38 得长度方向的公差是 1 4mm 2 圆柱内孔 25H9 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 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 23 扩孔 24 8 2Z 1 8 绞孔 25H9 2Z 0 2 052 3 30 凸台上 2 8 内孔的尺寸 8H7 参照 机械制造工艺设计简明手册 015 表 2 3 9 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 7 8 绞孔 8H7 2Z 0 2 015 4 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 5 p41 其中铸造模 选用金属模铸造 铸造材料是 HT200 公差等级为为 7 9 级 加工余 量等级为 F 查表 2 2 4 p39 尺寸公差等级选取 8 级 加工余量 等级 F 基本尺寸是 15 在 0 100 之间 故单侧加工余量为 2 0 查表 2 2 1 p38 得长度方向的公差为 1 1 5 宽度为 30 表面上 10H7 015 内孔尺寸 10H7 参照 机械制造工艺设计简明手册 015 表 2 3 9 p65 确定工序尺寸及余量为 钻孔 9 8 绞孔 10H7 2Z 0 2 015 2 6 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 XA5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时是用高速钢 圆柱铣刀 精铣时用硬质合金端铣刀 d 0 50mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 r o 5 o 16 a0 6 30 根据 切削用量简明手册 表 3 3 p86 铣床功率为 7 5w 工艺系统刚度选中等所以得 fz 0 10 0 15mm z 取 fz 0 15mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 120min 选用高速钢细齿圆柱铣刀 因其单边余量 Z 1mm 所以铣削深度 eam0 1 根据 切削用量简明手册 表 3 12 p93 根据 T 120min d 0 50mm 得齿数 z 8 in 54in 17i 26vrmvfc mi 0384 3260c rdvnc 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 in 6min 75vrfcc mi 84 107514 30dv zznfcfz 8 根据 切削用量简明手册 表 3 11 p92 得 Pct 1 1kw 切削修正功率 故实际切削修正功率 Pcc Pct 1 1kw 1 MPck 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 57 0PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即c zmfvrnmva zcfe 1 0in 86 23i 7i 1 基本工时 ylL l 83mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 my8 tm in51 603fvL 精铣 40mm 的上平台及宽度为 30 的平台 工件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时是用高速钢 圆柱铣刀 精铣时用硬质合金端铣刀 d 0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 5 10 5 20 4512 soork 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 f z 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 1mm 所以铣削深度 pam0 1 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d 0 100mm 得齿数 z 10 in 490in 32min 98mvrvfc i 1 21 80c rdvc 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 235in 30vrnfcc i 4 1104 1dv zznfcfz 8 3 根据 切削用量简明手册 表 3 11 p92 得 Pct 1 1kw 切削修正功率 故实际切削修正功率 Pcc Pct 1 1kw 1 MPck 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 57 0PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即c zmfvrnmva zcfp 08 in 4 31i 0i 2 1 基本工时 ylL l 83mm 根据 切削用量简明手册 表 3 26 p106 m7 tm in38 025 fvL 粗铣 40mm 的下平台 工件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故粗铣时用硬质合金 端铣刀 d 0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 5 10 5 20 4512 soork 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 f z 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 1 5mm 所以铣削深度 pam5 1 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d 0 100mm 得齿数 z 10 in 490in 32min 98mvrvfc i 1 21 80c rdvc 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 235in 3vrnfcc i 4 1104 10dv zznfcfz 8 3 根据 切削用量简明手册 表 3 24 p105 得 Pcc 1 1kw 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 57 0PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即McP zmfvrnmva zcfp 08 in 4 31i 30i 235 1 基本工时 ylL l 40mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 m8 tm in07 2351 fvL 精铣 40mm 的下平台 件材料 HT200 铸造 机床 X5032 立式铣床 根据 切削用量简明手册 表 3 1 p84 故精铣时用硬质合金 端铣刀 d 0 100mm 根据 切削用量简明手册 表 3 2 p84 由于 HBS 190 5 10 5 20 4512 soork 根据 切削用量简明手册 表 3 5 p88 选用硬质合金面铣刀 刀具材料为 YG6 f z 0 14 0 24mm z 取 fz 0 18mm z 根据 切削用量简明手册 表 3 8 p89 刀具寿命为 180min 因其单边余量 Z 2 5mm 所以铣削深度 pam5 3 根据 切削用量简明手册 表 3 16 p96 根据 T 180min d 0 100mm 得齿数 z 10 min 432in 275min 86vrvfc i 9 10 38610c rdvc 根据 切削用量简明手册 表 3 30 p111 得实际的 min 25in 3vrnfcc i 4 31104 10dv zznfcfz 8 3 根据 切削用量简明手册 表 3 24 p105 得 Pcc 1 1kw 根据 X5032 型立式铣床说明书得 kw63 57 0PcM 故 因此所决定的切削用量可以采用 即c zmfvrnmva zcfp 08 in 4 31i 0i 2 1 基本工时 ylL l 40mm 根据 切削用量简明手册 表 3 25 p106 m7 tm in07 2351 fvL 钻铰 2 8 的小孔使尺寸达到 8H7 1 加工条件 工件材料 HT200 灰铸铁 金属模铸造 加工要求 钻 绞 8H7 的孔 机床 立式 Z550 型钻床 刀具 钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是硬质合金 总长度 L 为 156 刀柄长度 l 为 81 绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金 总长度 L 为 156 刀柄长度 l 为 139 2 计算切削用量 1 钻孔 7 8 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 25 r 表 2 15 得 v 14m min n 571 3r minswdv 108 71 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床 z550 选取 n 500r min w 所以实际的切削速度 v 12 3m min10wnd 058 7 切削工时 nfLt yl l 15mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得my5 2 in14 0 1 t 2 绞孔 8H7 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 r 表 2 15 得 v 8m min n 318 3r minswdv 108 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 351r min w 所以实际的切削速度 v 8 8m min10wnd 3518 切削工时 nfLt yl l 15mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得my5 2 in05 13 t 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 的孔 机床 立式 Z550 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 168 刀柄长度 l 为 81 绞孔的锥柄机用铰刀材料是硬质合金 总长度 L 为 168 刀柄长度 l 为 151 2 计算切削用量 1 钻孔 9 8 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 3 r 表 2 15 得 v 13m min n 422 2r minswdv 108 931 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 500r min w 所以实际的切削速度 v 15 4m min10wnd 058 9 切削工时 nfLt yl l 25mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得my5 in2 03 t 2 绞孔 10H7 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 r 表 2 15 得 v 8m min n 254 6r minswdv 108 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按 钻床选取 n 250r min w 所以实际的切削速度 v 7 9m min10wnd 025 切削工时 nfLt yl l 25mm 根据 切削用量简明手册 表 2 29 p68 得my5 in12 0 t 扩铰孔使尺寸达到 25 H9 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 的孔 机床 立式 Z550 型钻床 刀具 钻孔的锥柄麻花钻钻头材料是硬质合金 总长度 L 为 253 刀柄长度 l 为 98 扩孔的锥柄扩孔 钻钻头材料是高速钢 总长度 L 为 281 刀柄长度 l 为 121 绞孔的锥柄机用铰刀材料 是硬质合金 总长度 L 为 268 刀柄长度 l 为 240 2 计算切削用量 1 钻孔 23 根据 切削用量简明手册 表 2 7 p50 得 f 0 50 r 表 得 v 14m min 2 5 n 193 05r minswdv 102314 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 185r min w 所以实际的切削速度 v 13 4m min10wnd 5823 2 扩孔 24 8 根据 切削用量简明手册 表 2 10 p53 得 f 0 80 r 表 2 15 得 v 1 2m min n 154 0r minswdv 108 41 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 185r min w 所以实际的切削速度 v 14m min10wnd 518 24 3 绞孔 25H7 根据 切削用量简明手册 表 2 11 p53 得 f 1 0 r 表 2 15 得 v 10m min n 127 32r minswdv 102510 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻 床选取 n 125r min w 所以实际的切削速度 v 9 8m min10wnd 25 锪 30 上端面 根据有关资料 锪平面时进给量和切削速度约为钻孔时的 1 2 1 3 故 f 1 3f 钻 1 3 0 25 0 083mm r v 1 3v 钻 1 3 14 4 67m min n 74 4r minswdv 102067 4 根据 机械制造工艺设计简明手册 表 4 2 15 p149 按钻床选取 n 89r min w 以实际的切削速度 v 5 59m min10wnd 892 切削工时 L 2mm nfLt min27 083 9 t 三 夹具的设计 本次的夹具为 工序 钻 粗 精铰 2 8 H7 小孔使尺寸 达到 8 H7 而设计的 并锪 30 凸台平面 本工序所加工的孔是位于 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 采用翻转式钻模 3 1 确定设计方案 这道工序所加工的孔在 30 凸台平面上 且与土台面垂直 根据工件结构特点 其定位方案有 一面两孔 工件以 25 0 052mm 的孔和底面 以及 10 的孔定位 30 的凸台分别在 25 0 052mm 的孔台阶定位销 10 的孔菱形销上实 现完全定位 钻 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 3 2 选择定位元件 1 选择带台阶面的定位销 作为以 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 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 为增加刚 性 在 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 选择菱形销作为 10 H7 的定位 限制工件在加工时旋转 3 3 计算夹紧力 查阅资料 因夹具的的夹紧力与切削力方向相反 实际所需夹紧力 与切削力 F 之间的关系为 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 F 9 81 42 7 Kf N 0d8 f F 9 81 42 7 8 1 1105 45N 0 25 所以 KF 1105 45 3N 3316 35N 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 8 H7 孔时 工件为悬臂 3 4 定位误差计算 1 加工 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 25H9 与定位销的最大间隙 故 定 位销取直径为 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 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 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 心得体会 通过进行三周的课程设计 让我在课程设计中不但检验了我所学习 的知识 而且让我在设计学习了更多的新知识 也对以前所学知识有了 更加深刻的认识 也培养了我的独立思考的能力 在设计过程中 与指 导老师的相互交流 与同学分工设计 和同学们相互讨论 相互学习 相互监督 学会了与他人合作 在合作中不断进步 在合作中学会了相 互理解 课程设计一项专业课程知识综合应用的实践训练 将我们所学知识 应用到实际的训练 学以致用才能更好的体现出所学知识的价值 通过本次夹具设计 让我在很多方面都有所提高 在这次夹具设计 过程中 培养了我独立思考的能力 学会了综合运用所学知识 全面分 析问题的能力 完善并且巩固了自己所学的知识 掌握了夹具设计的方 法和步骤 懂得了如何分析零件的工艺性 怎样确定工艺方案 了解了 夹具的基本结构 提高了计算能力 在设计过程中 多次利用 CAD 制图 提高了绘图能力 熟悉了规范和标准 能够熟练的查阅所需资料和手册 在本次设计过程中 展示出自己单独设计夹具的能力以及综合运用 所学知识的能力 独立思考的能力 与他人相互合作的能力 通过将所 学知识应用到实际中过程 让我体会到自己所学知识的作用 也让我从 中收获到很多喜悦 在设计的过程中 我发现了许多自己所学知识的不 足与错误的理解 在设计中不断的改正与学习 让我学有的更加深刻的 认识 参考文献 1 孟宪栋 刘彤安 机床夹具图册 北京 机械工业出版社 1999 12 2 东北重型机械学院 洛阳工业学院 第一汽车制造厂职工大学 机床夹具设计手册 上 海科学技术出版社 1980 1 3 李益民 机械制造工艺设计简明手册 北京 哈尔滨工业大学出版社 1993 6 4 艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册 北京 机械工业出版社 2002 6 5 肖继德 陈宁平 机床夹具设计 北京 机械工业出版社 1999 5 6 赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导书 北京 机械工业出版社 2000 10