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1、 目录 1.零件图分析 1 1.1零件的功用 1 1.2零件的技术规定 1 1.3审查杠杆的工艺性 2 1.4确定杠杆的生产类型 2 2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2 2.1确定毛坯制造措施 2 2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量 2 2.2.1确定毛坯尺寸 2 2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差 3 2.3绘制毛坯图 4 3.制定零件工艺路线 4 3.1选择定位基准 4 3.1.1精基准的选择 4 3.1.2粗基准的选择 4 3.2表面加工措施确实定 5 3.3加工阶段的划分 6 3.4工序集中与分散 6 3.5工序次序的安排 7 3.
2、5.1机械加工工序的安排 7 3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排 8 3.5.3辅助工序安排 8 3.6确定工艺路线 8 4.工序设计(加工Φ8H7孔之间的平面) 9 4.1粗铣內槽留余量1mm 9 4.2切削用量 9 4.3半精铣內槽 10 4.4计算基本工时 10 5.夹具设计 11 5.1问题的提出 11 5.2.1定位方案设计 11 5.2.2上述方案的比较 11 5.2.3夹紧力方向的选择 12 5.2.4夹紧力作用点的选择 12 5.2.5切削力及夹紧力计算 12 5.2.6夹具操作简要阐明 12 6.体会与展望 13 参照文献 14 附
3、录 15 1.零件图分析 1.1零件的功用 本零件为用于某些机械中的杠杆，其功用是传递驱动力。 1.2零件的技术规定 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等级 表面粗糙度Ra 形位公差/mm Φ20孔外端面 15 0.2 3.2 Φ35孔外端面 15 0.2 3.2 Φ16孔外端面 6 0.05 3.2 Φ10孔上端面 48.5 12.5 插槽内表面 5 0.05 3.2 Φ8H7孔加工 Φ8H7 1.6 Φ20H7孔加工 Φ20H7
4、 1.6 // 0.1 AB Φ8F9孔加工 Φ8F9 1.6 Φ10孔加工 Φ10 12.5 M4螺孔加工 M4 左端缺口 8 12.5 该杠杆形状复杂、构造简朴，属于经典的杠杆类零件。为实现传递驱动力的功能，其杠杆各孔与机器有配合规定，因此加工精度规定较高。杠杆左端两臂内表面在工作中需承受较大的冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面规定高频淬火处理；为保证装配时有精确的位置，Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9三个端面孔有平行度规定，中间孔与两端的孔的平行度为0.1mm。 综上所述，该杠杆的各项技术规定制定的较合理，符合
5、该零件在传递驱动力中的功用。 1.3审查杠杆的工艺性 分析零件图可知，杠杆零件中的Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均规定铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了其接触刚度；φ8H7和φ20H7孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头偏离，以保证加工精度；此外，该零件除重要工作表面外，其他表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以到达加工规定；而重要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的措施保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。 1.4确定杠杆的生产类型 依题目可知，该杠杆生产
6、类型为中批量生产。 2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2.1确定毛坯制造措施 零件材料是QT45-5。零件年产量为中批量，并且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸导致型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量靠近，Φ8H7、Φ8F9三个小孔不铸出，中间Φ20H7大孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。 2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量 2.2.1确定毛坯尺寸 分析本零件，所有加工表面Ra≥1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量/mm
7、 阐明 Φ8H7两孔外端面 15mm CT8 1.5 单边余量 Φ20H7孔外端面 15mm CT8 1.5 单边余量 Φ8F9孔外端面 6mm CT7 1.5 单边余量 Φ10孔上端面 48.5mm CT9 3.0 单边余量 两Φ8H7孔之间的表面 5mm CT8 1.25 单边余量 缺口 8mm CT7 2.00 单边余量 2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差 （1） 确定毛坯尺寸公差等级由《课程设计指导书》中表2-1大批量生产的毛坯铸件的公差等级表确定毛坯的尺寸的公差等级。
8、由于铸件材料为球墨铸铁加工措施为金属型铸造，确定毛坯尺寸公差等级为CT8-10. （2） 确定毛坯尺寸公差 查《铸造工艺手册》中表1-9确定本零件的毛坯尺寸公差如下。 杠杆尺寸公差 零件毛坯尺寸 公差 Φ8H7两孔外端面 16.25mm 0.14 Φ20H7孔外端面 16.25mm 0.14 Φ8F9孔外端面 7.5mm 0.20 Φ10孔上端面 51.5mm 0.24 两Φ8H7孔之间的表面7.5 0.10 缺口 8mm 0.12 2.3 绘制毛坯图 3.制定
9、零件工艺路线 3.1选择定位基准 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择对的与否，可以是加工质量得到保证，生产效率提高，否则，不仅加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完毕加工任务。 3.1.1精基准的选择 根据该杠杆零件的技术规定和装配规定,对于精基准而言，重要考虑到基准重叠的问题，当设计基准与工艺基准不重叠时，应当进行尺寸换算，本题目以Φ20H7的孔为精基准，基本满足规定。 3.1.2粗基准的选择 重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的以便性，减少辅
10、助时间，因此选杠杆零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面为粗基准。 3.2表面加工措施确实定 1、杠杆零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯铸造出来之后第一种加工的端面，此面将作为粗基准，表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度规定我们采用粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能到达技术规定。 2、Φ10孔上端面，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度规定我们采用粗铣的加工方式。 3、Φ8F9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，根据表面粗糙度规定我们采用粗铣—半精铣的加工方式。 4、两Φ8H7孔之间的表面，该表面需要检查，规定检查范围与Φ8H7同心在Φ20内，根据表面粗糙度规定我们采用粗铣
11、—半精铣的加工方式。 5、Φ20H7孔加工，它将作为精基准以完毕后来的加工，为到达题目规定我们采用粗扩—精扩—铰的工序过程，最终完毕Φ20H7孔加工。 6、Φ8H7、Φ8F9孔加工，加工时对于Φ20H7孔有平行度规定，表面粗糙度为1.6，根据表面粗糙度规定我们采用钻—精铰的加工方式。 7、Φ10孔加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度规定我们采用钻孔就能到达规定。 8、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度规定我们采用粗车就能到达规定。 9、M4螺孔加工，考虑到工艺规定，我们采用钻、攻丝两步工序。在加工的合适工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺规定。 各表面加
12、工方案如下表 加工表面 尺寸精度等级 表面粗超度Ra/μm 加工方案 备注 Φ20H7、Φ8H7孔外端面 IT11 3.2 粗铣—半精铣 表1-8 Φ10孔上端面 IT10 12.5 粗铣 表1-8 Φ8F9孔的外端面 IT11 3.2 粗铣—半精铣 表1-8 两Φ8H7孔之间的表面 IT11 3.2 粗铣—半精铣 表1-8 Φ20H7孔加工 IT7 1.6 钻—粗铰—精铰 表1-7 Φ8H7孔加工 IT8 1.6 钻—精铰 表1-7 Φ8F9孔加工 IT7 1.6 钻—精铰 表1-7 Φ10孔加工 IT11
13、 12.5 钻 表1-7 缺口的加工 IT11 12.5 粗铣 表1-7 M4螺孔加工 3.2 钻—攻 表1-10 3.3加工阶段的划分 该杠杆加工质量规定一般，可将加工阶段划提成粗加工和精加工两个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（Φ20H7孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度规定；然后粗铣三个圆孔的外端面、粗铣Φ10孔上端面以及两Φ8H7孔之间的表面、钻Φ8H7及Φ8F9孔、缺口的粗铣、钻Φ10孔及M4螺孔；在精加工阶段，进行三个圆孔的外端面的半精铣、Φ8H7及Φ8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。 3.4工序集中与分散
14、在生产大纲一确定成批生产的状况下，考虑到经济效益，工艺简朴，尽量减少成本等原因我们采用工序集中。该杠杆的生产类型为中批生产，可以采用万用型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；并且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不仅可缩短辅助时间，并且由于在一次装夹中加工了许多表面，有助于保证各加工表面之间的相对位置精度规定。 3.5工序次序的安排 3.5.1机械加工工序的安排 方案一： 1、钻—粗铰—精铰Φ20H7孔 2、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面 3、钻—粗铰—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔 4、粗铣两Φ8H
15、7孔之间的表面 5、粗铣缺口 6、粗铣Φ10孔上端面 7、钻Φ10孔 8、钻—攻M4螺孔 9、 检查 方案二： 1、钻—粗铰—精铰Φ20H7孔 2、钻—粗铰—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔 3、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面 4、粗铣两Φ8H7孔之间的表面 5、钻Φ10孔 6、粗铣Φ10孔上端面 7、粗铣缺口 8、钻—攻M4螺孔 9、检查 3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排 1、铸导致型后，为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序：时效处理。 2、在粗
16、加工之后，为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的热处理工序：人工时效处理 3.5.3辅助工序安排 在粗加工和热处理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述：该杠杆工序的安排次序为：基准加工—重要表面粗加工及某些余量大的表面粗加工—热处理—重要表面精加工。 3.6确定工艺路线 对于上述工序安排的两个方案进行比较： 方案一工序相对集中，便于管理。方案二则采用工序分散原则，各工序工作相对独立。考虑到该零件生产批量较大，工序集中可简化调整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案一很好。 在综合考虑上述工序次序安
17、排原则的基础上，下表列出了杠杆的工艺路线。 杠杆工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗扩、精扩、铰Φ20H7孔 四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻、铰刀 卡尺、塞规 2 粗铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面 立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 3 半精铣Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面 立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 4 钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔 四面组合钻床 麻花钻、扩孔钻 卡尺、塞规 5 去毛刺 钳工台 平锉 6 粗铣Φ10孔上端面 立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 7
18、 粗铣缺口 立式铣床X51 端铣刀 游标卡尺 8 钻Φ10孔 立式钻床ZX525 麻花钻 塞规 9 钻、攻M4螺孔 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 塞规 10 清洗 清洗机 11 终检 塞规、百分表、卡尺等 4. 工序设计(加工Φ8H7孔之间的平面) 以φ20孔为精基准，粗铣两Φ8H7孔之间的表面和粗铣R65内圆弧面 工件材料：QT45-5 铸造。 机床：X62卧式铣床。 4.1粗铣內槽留余量1mm 刀具：W18Cr4V硬质合金钢直角三面刃铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=10,深度ap=42.5,齿数z=1
19、２,故据《切削手册》取刀具直径do=130mm，刀宽9mm。 4.2切削用量 4.2.1铣削深度 由于切削量较大，由于R65内圆弧面粗糙度大，故可以选择ap=42.5mm，一次走刀即可完毕所需长度。 4.2.2每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》选f=0.5 mm/z。 4.2.3后刀面最大磨损及寿命 查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min 4.2.4计算切削速度 按《切削手册》将f降一级为f=0.5 mm/z。查得Vc＝110mm/s，n
20、252r/min,Vf=577mm/s。据XA6132卧式铣床参数，选择nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切削速度Vc=600.4,实际进给量为fzc=V，fc/ncz=0.21mm/z。 4.2.5校验机床功率 查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校验合格。 4.3半精铣內槽 刀具：W18Cr4V硬质合金钢直角三面韧铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=10,深度ap=12,齿数z=1２,故据《切削手册》取刀具直径do=130mm，刀宽10mm。 4 、切削用量 4.3.1铣削深度 由于切削
21、量较大，由于R65内圆弧面粗糙度大 故可以选择ap=42.5mm，一次走刀即可完毕所需长度。 4.3.2每齿进给量 机床功率为7.5kw。查《切削手册》选f=0.5 mm/z。 4.3.3查后刀面最大磨损及寿命 查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。 查《切削手册》表3.8，寿命T=180min 4.3.4计算切削速度 按《切削手册》，将f降一级为f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s 据XA62卧式铣床参数，选择nc=235r/min,Vfc=600mm/s,则实际切
22、削速度V c=600.4,实际进给量为fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。 4.3.5校验机床功率 查《切削手册》,而机床所能提供功率为Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校验合格。 4.4计算基本工时 tm＝L/ Vf=(42.5*4)/60=2.8min. 成果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600mm/s 5夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，需要设计专用夹具。设计粗铣—半精铣10mm槽，本夹具将用于X6132卧式铣床，刀具为130mm平面端铣刀。 5.1问题的
23、提出 本夹具是用来铣槽10时的夹具,因此本工序加工时要考虑怎样提高劳动生产率,减少劳动强度,保证精度。 5.2.1 定位方案设计 对于该杠杆零件的夹具设计中的定位方案的设定，在课程设计前期设定方案一，在设计中后期设定了方案二，将其列于下面进行比较。 方案一： 分析该零件图的工艺性，采用一面两孔定位一面夹紧的定位方式。并采用手动夹紧的方式。选择Φ20H7孔为定位孔，Φ20H7一侧的外端面为定位面，另一端面受夹紧力。夹详细采用左右面宽，下端面窄的“G”形夹详细形式。 方案二： 分析该零件图的工艺性，并考虑到机床的构造限制，因此采用一面两孔的定
24、位措施。选择Φ20H7孔及Φ20F9孔为定位孔，Φ20H7孔一侧外端面为定位面，另一侧受夹紧力作用夹紧。夹详细采用构造均匀的“L”形夹详细形式。 5.2.2上述方案的比较： 分析加工10mm槽时的工序定位规定可知，该工序定位需要限制六个自由度。方案一的定位措施，只能保证限制五个自由度，无法限制在工件在销的轴向上的转动，属于欠定位，在加工该工序时轻易由于工件的转动而导致孔的中心的变动，从而导致孔径的变化。方案二，在方案一的基础上加了一种压块来限制第六个自由度，将零件固定，其定位符合规定，能保证加工精度规定。 分析夹详细的铸造问题，方案一的夹详细不符合铸造件的规定，铸造件规定壁厚均匀，并
25、且“G”形工件无法铸造，相比方案二，保证了铸造件的壁厚均匀，并且“L”形工件，形状简朴，铸造以便。 分析夹紧力的动力源，方案一采用手动夹紧。对于该工件属于中批量生产，手动显得工作效率，不能满足生产大纲。相比之下方案一，采用气压作为夹紧的动力源，虽然存在一定的不稳定性，但对于总体加工并无影响，能保证工作效率，满足生产大纲。 综上所述，选择方案二比很好。该方案可靠，操作以便、工作效率高。 5.2.3夹紧力方向的选择。 考虑到夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。因此选择夹紧力方向为垂直于重要定位基准面，以保证工件夹紧的稳定性。并与工件刚度最大的方向一
26、致，以减少变形。即夹紧力方向向左。 5.2.4夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点的选择对夹紧的稳定性和工件变形有很大的影响。选择时注意：应落在支撑元件上或几种支撑元件所形成的支承面内，应落在工件刚度好的部位上，应尽量靠近加工面。下端面作用面积大，稳定，因此夹紧力作用在杠杆中间大圆的外端面上。 5.2.5切削力及夹紧力计算 在加工过程中,粗铣、半精铣时的重要切削力为铣刀的切削方向,即平行于第一定位基准面,只要夹紧杠杆中间大圆的外端面即可，不必再对切削力进行计算。 5.2.6夹具操作简要阐明 如前所述，在设计夹具时，应当注意提高劳动生产率防止干涉。应使夹具构造简朴，便于操作，减少成本。提
27、高夹具性价比。本夹具操作简朴，省时省力，装卸工件时只需靠汽缸控制压力杆的收缩即可轻松实现。 6.体会与展望 在老师的指导下，顺利完毕了机械制造课课程设计的所有内容。通过这次的课程设计，收获颇多。 1、 对理论知识有了更深的理解 通过对实际零件的功用分析、工艺分析、机械加工工艺规程设计及 指定工序的专用机床夹具设计等学习，对于以往学过的课程中的知识点有了更系统化的复习，对于这些理论知识有了更深的理解。 2、 对理论知识在实践中的应用有了更深的理解 通过这次专用夹具的设计，完全是自己运用所学知识，通过查找资料，根据实际工作状况完毕
28、该零件的夹具设计，使自己愈加形象的理解了理论知识在实际中的运用。 3、 激发了自己学习的积极性 通过该课程设计，使我全面系统的理解了专用夹具设计的基本实现措施。把僵硬的书本知识变的生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的机械制造知识强化，可以把课堂上的知识通过自己的设计实践化，加深了对理论知识的理解。 4、 理解了该知识点以及学科之间的融合渗透 本次课程设计部分是运用机械制造基础课中的夹具设计知识点完毕的，在设计的过程中运用了，机械制图、互换性与测量技术、工程材料等以往学过的课程，这次设计将各学科联络起来，把各学科之间的知识融合起来，把各门课程的知识联络起来，使我对各知识的联
29、络理解愈加深入。 在这次课程设计中，我按照课程设计指导书中的规定和进度来进行的，完全到达了培养实际动手设计能力的目的。对于这种类型的实践类学习对于后来工作的发展和问题的处理起到了铺垫和指导的意义。 参照文献 【1】作者：继德、陈宁平，书名:《机床夹具设计（第二版）》，出版者：机械工业出版社，出版年：.05 【2】作者：张耀霍，书名:《机械加工工艺设计实用手册》，出版者：机械工业出版社，出版年：.04 【4】作者：陈国香，书名:《机械制造与模具制造工艺学》，出版者：清华大学出版社，出版年：.05 【5】作者：李彩霞，书名:《机械精度设计与检测技术》，出版者：
30、上海交通大学出版社，出版年：.01 【6】作者：秦宝荣，书名:《机床夹具设计》，出版者：中国建材工业出版社，出版年：1998.02 【8】作者：方子良，书名:《机械制造技术基础》，出版者：上海交通大学出版社，出版年：.01 【9】作者：李弘英，书名:《铸造工艺设计》，出版者：机械工业出版社，出版年：.02 【10】作者：武良臣、郭培红，书名:《敏捷夹具设计理论及应用》，出版者：煤炭工业出版社，出版年：.09 【11】作者：邹青，书名:《机械制造技术基础课程设计指导教程》，出版者：机 械工业出版社，出版年：.08 【12】作者：秦国华、张卫红，书名:《机床夹具的现代设计措施》，出版者：航空工业出版社，出版年：.11 【13】作者：崇凯，书名:《机械制造技术基础课程设计指南》，出版者：化学工业出版社，出版年：.02 【14】作者：黄健求，书名:《机械制造技术基础》，出版者：机械工业出版社，出版年：.11 附录 零件图 毛坯图
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