1、键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字成绩西南科技大学城市学院City College of Southwest University Of Science and Technology制造技术基础课程设计说明书20132014 学年第 2 学期设计题目： 杠杆的铣 11 端面夹具设计 题目类别： 专用夹具 指导教师： 徐学林 专业班级： 机制 1103 班 姓 名： 陶 阳 学 号： 201140157 日 期： 2014.05.14 机电工程系 制键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字目录一 、序言 .4二、杠杆加工工艺规程设计 .52.1 零件的分析 .5
2、2.1.1 零件的作用 52.1.2 零件的工艺分析 52.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 .62.2.1 确定毛坯的制造形式 62.2.2 基面的选择 62.2.3 确定工艺路线 62.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8三、专用夹具设计 .103.1 铣削 11 的端面的夹具设计 .103.1.1 定位基准的选择 103.1.2 切削力的计算与夹紧力分析 103.1.3 夹紧元件及动力装置确定 113.1.4 定位零件的确定 .123.2 夹具精度分析 .133.3 定位误差分析 .133.5 小结 .14四总结 .15【参考文献】： .16键入文字
3、西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字西南科技大学城市学院制造技术基础课程设计任务书20122013 学年第 1 学期设计题目 杠杆零件的工艺规程设计学生姓名 陶阳 专业班级 机制 1103 学号 201140157工作任务及要求1、工作任务根据给定的产品图及其要求，完善产品的零件图及技术要求，根据机床夹具设计的流程完成产品的工艺规程，并利用 AutoCAD、UG NX 8.0 或 Pro/E 等软件，完成零件制造工艺的工艺卡片。2、基本要求：(1) 课程设计说明书一份 (A1)；(2)过程卡片一张（A4） ；(3) 工序卡片若干张（ A4） ；(4) 刀具清单、量具清单、设备清单各一张
4、（A4） ；起止时间 工作内容第 3 周第 4 周 产品零件的测绘与工艺分析；产品零件图绘制；第 5 周第 6 周 确定制造工艺路线，制作过程卡片；第 7 周第 8 周 明确工艺过程，制作工序卡片；第 9 周第 10 周 统计并制作刀具清单、量具清单、设备清单；进度安排第 11 周第 12周 技术说明书编制；主要参考资料1机械制造技术基础第 3 版卢秉恒主编机械工业出版社 2012.062机械制造技术课程设计第二版吴雄彪主编浙江大学出版社 2010.013互换性与技术测量周玉凤杜向阳主编清华大学出版社 2008.124机械制图田凌冯涓刘朝儒主编清华大学出版社 2007.09以上内容由指导教师填
5、写指导教师签 字教师姓名：年 月 日系部审核审核意见： 组长签字： 年 月 日学生接受任务签字 接受任务时间： 2012 年 09 月 15 日 键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字学生签名：庄志立一 、序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行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，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通个这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许
6、多不足之处，请各位老师给予指教。键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字二、杠杆加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是 CA6140 的杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）小头钻 以及与此孔相通的 14 阶梯孔、M8 螺纹孔；0.2352）钻 锥孔及铣 锥孔平台；.170.173）钻 2M6 螺纹孔；4）铣杠杆底面及 2M6 螺纹
7、孔端面。（2）主要基准面：1）以 45 外圆面为基准的加工表面这一组加工表面包括： 的孔、杠杆下表面0.2352）以 的孔为中心的加工表面0.235这一组加工表面包括：14 阶梯孔、M8 螺纹孔、 锥孔及 0.127锥孔平台、2M6 螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是 M8 螺纹孔和 0.17锥孔平台。 .杠杆的 25 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本套夹具中用于加工 25 孔的是立式钻床。工件以 25 孔下表面及 45孔外圆面为定位基准，在定位块和 V 型块上实现完全定位。加工 25 时，由于孔表面粗糙度为 。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。1.6aRm本套夹具中用于加工
8、杠杆的小平面和加工 12.7 是立式铣床。工件以孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完0.235全定位。加工表面：包括粗精铣宽度为 30mm 的下平台、钻 12.7 的锥孔，由于 30mm 的下平台的表面、孔表面粗糙度都为 。其中主要的加工表6.3aRm键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字面是孔 12.7，要用 12.7 钢球检查。本套夹具中用于加工与 25 孔相通的 M8 螺纹底孔是用立式钻床。工件以孔及其下表面和宽度为 30mm 的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱0.235销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工 M8 螺纹底孔时，先用 7 麻花钻钻
9、孔，再用 M8 的丝锥攻螺纹。2.2 杠杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料 HT200。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，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。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2 基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个 V 形块支承 45 圆的外轮廓作主要定位，以限制z、z、y、y 四个自由度。再以一面定位消
10、除 x、x 两个自由度，达到完全定位,就可加工 25 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 的孔作为精基准。2.2.3 确定工艺路线表 2.1 工艺路线方案一工序 1 粗精铣 25 孔下表面工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm0.235工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台工序 4 钻 12.7 的锥孔工序 5 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 6 粗精铣 2-M6 上端面键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字工序 7 钻 2-M6 螺纹底孔孔，攻螺纹孔 2-M6工序 8 检查表 2.2 工艺路线方案二工序 1 粗精铣 25
11、孔下表面工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 mm0.235工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台工序 4 钻 12.7 的锥孔工序 5 粗精铣 2-M6 上端面工序 6 钻 2-5 孔，加工螺纹孔 2-M6续表 2.2工序 7 加工 M8 螺纹孔，锪钻 14 阶梯孔工序 8 检查工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序 5 钻 14 孔，再加工螺纹孔M8”变为“工序 7 粗精铣 M6 上端面”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动影响生产效率。而对于零的尺寸精度和位置精度都没有太大程度的帮助。以 25mm 的孔子外轮廓为精基准，先铣下端面。再钻锥孔，从而保证了两孔中
12、心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。若选第二条工艺路线而先上端面， 再“钻 14 孔，加工螺纹孔 M8”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非功过否重合这个问题。所以发现第二条工艺路线并不可行。从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第一个方案也比较合理想。所以我决定以第一个方案进行生产。具体的工艺过程如表 2.3 所示。表 2.3 最终工艺过程工序 1 粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是 3.2 选用立式升降台铣床 X52K。工序 2 加工孔 25。钻孔 25 的毛坯到 22mm；扩孔 22mm 到 24.7mm；铰孔 24.7mm 到
13、mm。保证粗糙度是 1.6 采用立式钻床0.235Z535。采用专用夹具。工序 3 粗精铣宽度为 30mm 的下平台，仍然采用立式键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字铣床 X52K，用组合夹具。工序 4 钻 12.7 的锥孔，采用立式钻床 Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。工序 5 加工螺纹孔 M8，锪钻 14 阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成 10 。工序 6 粗精铣 M6 上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成 36 的台肩。用卧式铣床X52K，使用组合夹具。工序 7 钻 2-M6 螺纹底孔、攻 2-M6 螺纹用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置
14、度，采用专用夹具工序 8 检查2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定杠杆的材料是 HT200，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用 6mm 的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余量都为 0
15、.5mm。1）加工 25 的端面，根据参考文献8表 4-35 和表 4-37 考虑 3mm，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm，同理上下端面的加工余量都是 2mm。2）对 25 的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求 1.6。可用一次粗加工 1.9mm，一次精加工 0.1mm 就可达到要求。3）加工宽度为 30mm 的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求 ，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的6.3aRm铣削的方式，每次铣削的深度是 2.5mm。 4）钻锥孔 12.7 时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产键入文字 西南科技
16、大学城市学院课程设计说明书 键入文字率起见，仍然采用 12 的钻头，切削深度是 2.5mm。5）钻 14 阶梯孔，由于粗糙度要求 ，因此考虑加工余量3.2aRm2mm。可一次粗加工 1.85mm，一次精加工 0.15 就可达到要求。6）加工 M8 底孔，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1 就可达到要求。7）加工 2-M6 螺纹，根据参考文献8表 4-23 考虑加工余量 1.2mm。可一次钻削加工余量 1.1mm，一次攻螺纹 0.1mm 就可达到要求。8）加工 2-M6 端面，粗加工 2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求
17、，精加工 1mm，可达到要求。键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字三、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔 11 的那个端面，并且保证尺寸 40，所用机床为数控铣床，应该先用数控铣床对其一边端面进行铣削加工，之后再翻转过来对另外一面进行铣削。3.1 铣削 11 的端面的夹具设计本夹具主要用来粗铣、精铣。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加1.6aRm工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工
18、序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.1 定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣 25 下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用 45 外圆面作为定位基准，用
19、V 型块定位限制 4 个自由度。再以 25 下表面加 3 个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔25 进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔 25 进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2 切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献得：键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字钻削力 钻削力矩 6.08.2HBDfF 6.08.91HBfDT式中： 5m23
20、1753231minaxmax B1.rf0.80.6265275.FN1.9314T本道工序加工工艺孔时，工件的 45 外圆面与 V 形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献可查得夹紧力计算公式：式（3.1）0 12()ZQLWrtgt式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；0原始作用力（N） ；作用力臂（ mm） ；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ；r螺杆端部与工件间的摩擦角（ ） ；1螺纹中径之半（mm） ；Z螺纹升角（） ；螺旋副的当量摩擦角（） 。2由式（3.1）根据参考文献可查得点接触的单个普通螺旋夹紧
21、力： 035018954(1)WN3.1.3 夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧装置的结构如图 3.1 所示。键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字图 3.1 专用标准夹具示意图3.1.4 定位零件的确定1）.长心轴：用于插入 11 的孔，并限制 x 和 y 方向的移动自由度；2）.可调支撑钉：用于加固零件的刚度，是铣削加工
22、时零件不易变形；3）.小平面支撑板：放在工件的凸台的那个面，用于限制 x 和 y 的转动自由度和 z 的移动自由度。其示意如图 3.2 所示图 3.2 为定位长心轴的示意图键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字3.2 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证wd工艺孔尺寸 mm
23、 及表面粗糙度 。本道工序最后采用铰加工，选0.2351.6aRm用标准高速铰刀，直径为 mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为0.235，外径为 同轴度公差为 。固定衬套采0.3921dm.1D0.5用孔径为 ，同轴度公差为 。.46 .5该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为 的理想圆柱面的2.124.9m控制。 （2）各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸 。 （3）当各5孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸 时可将2偏离量补偿给位置度公差。 （4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为 时，相对于最
24、大实体尺寸 的偏离量为 ，5.03m250.此时轴线的位置度误差可达到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m度公差最小值为 。.1工艺孔的尺寸 ，由选用的铰刀尺寸 满足。0.23 0.58工艺孔的表面粗糙度 ，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满6aR足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差： m05.1（2）两衬套的同轴度公差： 05.2（3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3.422（4）钻套的同轴度公差： .4（5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 5.95.08.31222134507wdm所以能满足加工要求。键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书
25、 键入文字3.3 定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，钻模与销的误差 0.02mm，钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b) max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.5
26、 小结对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字四总结本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。附录一：键入文字 西南科技大学城市学院课程设计说明书 键入文字【参考文献】：1机械制造技术基础第 3 版卢秉恒主编机械工业出版社 2012.062机械制造技术课程设计第二版吴雄彪主编浙江大学出版社 2010.013互换性与技术测量周玉凤杜向阳主编清华大学出版社 2008.124机械制图田凌冯涓刘朝儒主编清华大学出版社 2007.09
