铣床杠杆的机械加工工艺规程及工艺装备设计.doc

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

课程设计与综合训练
说明书

铣床杠杆的机械加工工艺规程及工艺装备设计

学院名称： 机械工程学院
专 业： 机械设计制造及其自动化
班 级： 05 机制 2 班
姓 名： 蒋 波
学 号： 0 5 3 2 1 2 20
指导教师姓名： 恽 国 兴
指导教师职称： 副 教 授

2009年 1 月

序言

机械制造工艺学课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系世纪的训练。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法。在完成夹具结构设计的同时，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。为自己未来的职业生涯打下一个良好的基础。

目录

第1章 课程设计
序言
1.1 零件的分析………………………………………………………… 1
1.1.1 零件的作用 …………………………………………………… 1
1.1.2 零件的工艺分析………………………………………………… 3
1.2 工艺规程的设计………………………………………………… 3
1.2.1 确定毛坯的制造形式…………………………………………… 3
1.2.2 基准的选择……………………………………………………… 3
1.2.3 工件表面加工方法的选择………………………………………… 4
1.3 确定工艺路线……………………………………………………… 4
1.3.1 加工余量及毛坯尺寸的确定……………………………………… 6
1.3.2 选择加工设备及刀、量、夹具…………………………………… 7
1.4 加工工序设计……………………………………………………… 19
1.5 夹具的设计………………………………………………………… 10
1.5.1 定位方案的确定………………………………………………… 10
1.5.2 选择定位元件…………………………………………………… 11
1.5.3 计算夹紧力……………………………………………………… 11
1.5.4 定位误差计算…………………………………………………… 12
第2章 综合训练
2.1 夹具体三维造型实现方法的概述………………………………… 13
2.2 夹具三维造型过程简述 ………………………………………… 14
小结………………………………………………………………………… 22
参考文献…………………………………………………………………… 23

铣床杠杆的机械工艺规程及机械装备设计

第1章 课程设计
1.1零件的分析

设计的具体要求包括：
1. 零件图 1张
2. 毛坯图 1张
3. 机械加工工艺过程卡片 1套
4．机械加工工序卡片 1套
5．夹具总装图 1张
6．夹具三维造型图 1张
7. 夹具体零件图 1张
7．课程设计说明书 1份

1.1.1 零件的作用
题目所给定的零件是铣床杠杆。它的主要的作用是用来支承、固要求零件的配合符合要求。 图1-1为铣床杠杆的零件图，1-2为三维造型图。
图1-1 杠杆的零件图

图1-2 杠杆的三维图

1.1.2 零件的工艺分析
杠杆的Φ25(H9)孔的轴线和两个端面垂直度的要求,2×Φ8(H7)孔的轴线与Φ25H9孔的轴线有平行度要求.现分述如下:
本夹具用于在立式钻床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25(H9) 孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在定位销10、活动V形块上实现完全定位。钻Φ8（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7，当辅助支承7与工件接触后，用螺母2锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、粗精铣Φ30凸台的上下表面、钻Ф25(H9)的小孔 、钻2×Ф8(H7)的小孔 、钻Φ10(H7)孔。加工要求有：Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度为0.1um（A）、Φ10(H7)孔为Ra3.6um。杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)钢球检查。

1.2 工艺规程的设计

1.2.1 确定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，因此采用润滑效果较好的铸铁。由于零件年产量为5000件，达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率,保证加工质量。

1.2.2 基准的选择
（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Ф40mm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形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，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Φ25（H9）的孔。
（2）精基准的选择。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。本工序中为了便于装夹，采用Φ25(H7)的孔作为精基准。

1.2.3 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Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔 、粗精铣Φ30凸台的平台。材料为HT200，加工方法选择如下：
1、 Φ40mm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、 Φ40mm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、 Ø30mm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Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。
5、 钻Φ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。
6、 钻Φ10(H7)内孔：公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1µm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

1.3 确定工艺路线
由于该零件生产类型为大批量生产,所以应尽量使工序集中来提高生产率,除此之外,还应降低生产成本。
1、 工艺路线方案一：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台
工序Ⅱ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm
工序Ⅲ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm
工序Ⅳ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)
工序Ⅴ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）
工序Ⅵ ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。
工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。
工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。
工序Ⅸ：检验入库。
2、工艺路线方案二：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。
工序Ⅱ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。
工序Ⅲ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到Ф8(H7)
工序Ⅳ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm
工序Ⅴ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)
工序Ⅵ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm
工序Ⅶ ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm
工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。
工序Ⅸ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。
工序Ⅹ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。
工序Ⅺ：检验入库。
3、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，Ф25（H9）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。具体工艺过程如下:
1、工艺路线方案一：
铸造
时效
涂底漆
工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台(粗基准的选择如前所述)
工序Ⅱ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm
工序Ⅲ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm
工序Ⅳ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)
工序Ⅴ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）(以Ф25定位)
工序Ⅵ ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm
工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm
工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm
工序Ⅸ：检验入库

1.3.1 加工余量及毛坯尺寸的确定
根据工件的原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的加工余量及毛坯尺寸:
查参考文献（机械加工工艺简明手册）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(mm)
说明
Ф40mm的上下平台

宽度30mm的平台
40
30
G
H
4
3
加工上下底面

加工上表面
Ø30mm的凸台上下面
30
H
3
凸台上下面
Φ10(H7)孔
10
H
3
加工内孔
Φ8（H7）孔
8
H
3
加工内孔
Φ25（H9）孔
25
G
4
加工内孔

又由参考文献得出：
主要毛坯尺寸及公差
主要尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
2×Φ8（H7）之间的中心距离
168
—
168
4
Φ10（H7）孔尺寸
10
2.0
10
3
Φ25（H9）孔尺寸
25
3.0
25
4
Φ8（H7）孔尺寸
8
2.0
8
3

图1-3 零件的毛坯图

1.3.2 选择加工设备及刀、量、夹具
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成。
粗精铣宽度为Ф40mm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X5012立式铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=2mm的削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。
粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X5021立式铣床，刀具选D=2mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。
钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。采用Z535型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。
扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。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Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。
钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。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2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ7.96mm。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2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（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。
钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。
粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到Φ9.96mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。
精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。
（参考资料和文献均来自：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）

1.4 加工工序设计
根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。下面是对Φ40上端面的加工设计。
表 1余量和工序尺寸及公差 （mm）
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸
Φ40上表面
粗铣
0.215
—
54.27
Φ40上表面
精铣
0.055
—
54
1、 粗铣Φ40平面使尺寸达到54.27mm。
2、 精铣Φ40平面使尺寸达到54.27mm。
这两道工序全都采用X5023机床来进行加工的，故：
（1） 参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考X5023机床主要技术参数，取粗铣Φ40上表面的进给量f=0.3mm/r,求得Φ40上表面的切削速度为V=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:

图2-16 装配手柄
步骤七： 装配定位键，图形如下：

图2-17 装配定位键

下面是图形的整体装配图：

图2-18 整体装配图

小结
五个星期的机械制造工艺学课程设计马上就要划上句号，经过这五个星期的努力，我在老师的指导下，取得了自己满意的效果，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践相结合，加深了理论知识的理解，强化了在运用中的感性认识。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备以及更加熟练的运用三维软件造型等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。

参考文献

1、李益民，机械加工工艺简明手册[M]，北京：机械工业出版社，1994
2、李洪，机械加工工艺手册[M]，北京：北京出版社，1990
3、廖念钊等，互换性与技术测量（第四版）[M]，北京：中国计量出版社，1990
4、于骏一、邹青，机械制造技术基础[M]，北京：机械工业出版社，2004
5、刘华明，刀具设计手册[M]，北京：机械工业出版社，1999
6、艾兴、肖诗钢,切削用量手册[M], 北京：机械工业出版社，1985
7、上海柴油机厂工艺设备研究所,金属切削机床夹具设计手册[M], 北京：机械工业出版社，1984

目 录
第一章 总论 1
1.1项目名称与承办单位 1
1.2研究工作的依据、内容及范围 1
1.3编制原则 3
1.4项目概况 3
1.5技术经济指标 5
1.6结论 6
第二章 项目背景及建设必要性 8
2.1项目背景 8
2.2建设的必要性 9
第三章 建设条件 11
3.1项目区概况 11
3.2建设地点选择 错误！未定义书签。
3.3项目建设条件优劣势分析 错误！未定义书签。
第四章 市场分析与销售方案 13
4.1市场分析 13
4.2营销策略、方案、模式 14
第五章 建设方案 15
5.1建设规模和产品方案 15
5.2建设规划和布局 15
5.3运输 18
5.4建设标准 18
5.5公用工程 20
5.6工艺技术方案 21
5.7设备方案 21
5.8节能减排措施 24
第六章 环境影响评价 25
6.1环境影响 25
6.2环境保护与治理措施 26
6.3评价与审批 28
第七章 项目组织与管理 29
7.1组织机构与职能划分 29
7.2劳动定员 29
7.3经营管理措施 30
7.4技术培训 30
第八章 劳动、安全、卫生与消防 31
8.1编制依据及采用的标准 31
8.2安全卫生防护原则 31
8.3自然灾害危害因素分析及防范措施 32
8.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施 32
8.5消防编制依据及采用的标准 34
8.6消防设计原则 35
8.7火灾隐患分析 35
8.8总平面消防设计 35
8.9消防给水设计 36
8.10建筑防火 36
8.11火灾检测报警系统 37
8.12预期效果 37
第九章 项目实施进度 38
9.1实施进度计划 38
9.2项目实施建议 38
第十章 项目招投标方案 40
10.1招标原则 40
10.2项目招标范围 40
10.3投标、开标、评标和中标程序 40
10.4评标委员会的人员组成和资格要求 42
第十一章 投资估算和资金筹措 43
11.1投资估算 43
11.2资金筹措及使用计划 45
第十二章 财务评价 47
12.1费用与效益估算 47
12.2财务分析 48
12.3不确定性分析 49
12.5财务评价结论 50
第十三章 建设合理性分析 51
13.1产业政策符合性分析 51
13.2清洁生产符合性分析 51
13.3规划符合性分析 51
13.4项目建设环保政策符合性分析 51
13.5环境承载性分析 51
13.6结论 52
第十四章 结论与建议 53

19