1、辽 宁 工 程 技 术 大 学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目 ： 杠 杆 机 械 加 工 工 艺 规 程 及 8H7 孔 夹具 设 计班 级 ： 机 械 09-6 班姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 完 成 日 期 ： 辽宁工程技术大学课程设计 11任 务 书一、设计题目:杠杆机械加工工艺规程及 8H7 孔夹具设计二、原始资料(1) 被 加 工 零 件 的 零 件 图 1 张(2) 生 产 类 型 :（ 中 批 或 大 批 大 量 生 产 ）三、上交材料1 所 加 工 的 零 件 图 1 张2 毛 坯 图 1 张3 编 制 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片
2、1 套4 编 制 所 设 计 夹 具 对 应 的 那 道 工 序 的 机 械 加 工 工 序 卡 片 1 套5 绘 制 夹 具 装 配 图 （ A0 或 A1） 1 张6 绘 制 夹 具 中 1 个 零 件 图 （ A1 或 A2。 装 配 图 出 来 后 ， 由 指 导 教 师为 学 生 指 定 需 绘 制 的 零 件 图 ， 一 般 为 夹 具 体 ） 。 1 张7 课 程 设 计 说 明 书 ， 包 括 机 械 加 工 工 艺 规 程 的 编 制 和 机 床 夹 具 设 计全 部 内 容 。 （ 约 5000-8000 字 ） 1 份四、进度安排本 课 程 设 计 要 求 在 3 周 内
3、 完 成 。1 第 l 2 天 查 资 料 ， 绘 制 零 件 图 。2 第 3 7 天 ， 完 成 零 件 的 工 艺 性 分 析 ,确 定 毛 坯 的 类 型 、 制 造 方法 ， 编 制 机 械 加 工 工 艺 规 程 和 所 加 工 工 序 的 机 械 加 工 工 序 卡 片 。3 第 8 10 天 ， 完 成 夹 具 总 体 方 案 设 计 （ 画 出 草 图 ， 与 指 导 教 师 沟通 ， 在 其 同 意 的 前 提 下 ， 进 行 课 程 设 计 的 下 一 步 ） 。4 第 11 13 天 ， 完 成 夹 具 装 配 图 的 绘 制 。5 第 14 15 天 ， 零 件 图
4、的 绘 制 。6 第 16 18 天 ， 整 理 并 完 成 设 计 说 明 书 的 编 写 。7 第 19 天 ， 完 成 图 纸 和 说 明 书 的 输 出 打 印 。8 第 20 21 天 ， 答 辩五、指导教师评语辽宁工程技术大学课程设计 22该生设 计 的 过 程 中 表 现 ， 设 计 内 容 反 映 的 基 本 概 念及 计 算 ， 设 计 方 案 ， 图 纸 表 达 ， 说 明 书 撰 写 。全套图纸，加 153893706综合评定成绩： 指导教师 日 期 辽宁工程技术大学课程设计 33摘 要本设计是 CA6140 杠杆零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 CA6140
5、 杠杆零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要 比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的 加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆 45 外圆面作为粗基准，以 25 孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来， 然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。 在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹 紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。关键词 杠杆零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧辽宁工程技术大学课程设计 44ABSTRACTThis paper is to
6、 design the craft processes of making the CA6140 lever spare parts and some specialized tongs in the process. The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, t
7、his design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider 45 outside circle as rough basis and to consider 25 bore and
8、 its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple const
9、ruction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request. Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip辽宁工程技术大学课程设计 55目录1零件分析 11.1零件的作用 .11.2零件的工艺分析 .12工艺规程的设计 12.1确定毛坯的制造形式
10、.12.2基面的选择 .32.2.1粗基准的选择。 .32.2.2精基准的选择。 .32.3工件表面加工方法的选择 .32.4确定工艺路线 .32.4.1工艺路线方案一： .32.4.2工艺路线方案二： .42.5工艺方案的比较和分析： .42.6选择加工设备及刀、量、夹具 .42.7加工工序设计 .53夹具的设计 6辽宁工程技术大学课程设计 663.1确定设计方案 .73.2选择定位元件 .73.3计算夹紧力并确定螺杆直径 .73.4定位误差计算 .74设计心得 85参考文献 8辽宁工程技术大学课程设计 77辽宁工程技术大学课程设计 111零件分析1.1零件的作用题目给出的零件是杠杆。它的主
11、要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。1.2零件的工艺分析杠杆的 25+0.052mm 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于在立式钻床上，加工 8(H7)孔。工件以 250.052mm 孔及端面和水平面底、30 的凸台分别在台阶定位销 7、支承钉 11 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 2，当辅助支承 2 与工件接触后，用螺母 1 锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台、钻 10(H7)孔、钻 28+0.015 的小孔 、粗精铣 30 凸台的上下表面。加工要求有：40mm
12、 的平台的表面粗糙度各为 Ra6.3um（上平台） 、Ra3.2 （下平台） 、10(H7)孔为 Ra3.6um、25 （H9 ）和 8 （H7）孔表面粗糙度都为 Ra1.6um。28 （H7）孔有平行度分别为0.1um（A） 、0.15um(A)。10(H7)孔的平行度为 0.1um（A ） 。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 8(H7),要用8(H7)钢球检查。2工艺规程的设计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，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为 5000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大
13、，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。查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：辽宁工程技术大学课程设计 22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40mm 的上下平台宽度 30mm的平台4030GH43加工上下底面加工上表面30mm 的凸台上下面30 H 3 凸台上下面10(H7)孔 10 H 3 加工内孔8（H7 ）孔8 H 3 加工内孔25（H9 ）孔25G 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
14、寸总余量 毛坯尺寸 公差 CT28（H7）之间的中心距离 168 168 410（H7 ）孔尺 10 2.0 10 3辽宁工程技术大学课程设计 33寸25（H9 ）孔尺寸25 3.0 25 48（H7 ）孔尺寸8 2.0 8 32.2基面的选择2.2.1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40mm 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 40mm 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 25（H7）的孔。2.2.2精基准的选择。主要考虑
15、到基准重合的问题，和便于装夹，采用 25(H7)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 10(H7)孔、钻28+0.015 的小孔 、粗精铣 30 凸台的平台。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 IT8IT10,表面粗糙度为 Ra6.3，采用粗铣精铣的加工方法，并倒 R3 圆角。2、 40mm 圆柱的下平台：公差等级为 IT8IT10,表面粗糙度为 Ra3.2，采用采用粗铣精铣的加工方法，并倒 R3 圆角。3、 30mm 的凸台上下表面：公差等级为 IT13，表面粗糙度为 Ra6.3，采
16、用粗铣精铣的加工方法。4、 钻 10(H7)内孔：公差等级为 IT7IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，平行度为辽宁工程技术大学课程设计 440.1m（A） ，采用钻孔粗铰精铰的加工方法。5、 钻 25（H9）内孔：公差等级为 IT6IT8，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 145内角。6、 钻 8（H7）内孔：公差等级为 IT6IT8,表面粗糙度为 Ra1.6，采用钻孔粗铰精铰的加工方法。2.4确定工艺路线2.4.1工艺路线方案一：铸造时效涂底漆工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面工序：钻孔
17、25（H9）使尺寸达到 23mm。工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10 （H7 ）mm。工序：钻、粗、精铰 28（H7）小孔使尺寸达到 8（H7 ） 。工序：检验入库。2.4.2工艺路线方案二：铸造时效涂底漆工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面工序：钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。工序：钻 28(
18、H7)的小孔使尺寸。 工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。 工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10 （H7 ）mm。工序：粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。工序：精铰 28(H7)小孔使尺寸达到 8（H7） 。工序：检验入库。2.5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，25（H7）孔作为精基准，所以就要加工 25 孔时期尺寸达到要求的尺寸
19、，那样就保证了 28 小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔辽宁工程技术大学课程设计 5525，而不进一步加工就钻 8（H7 ） ，那样就很难保证 28 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。2.6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后。粗精铣宽度为 40mm 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
20、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 30mm 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 25（H9）使尺寸达到 23mm。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 25(H9)使尺寸达到 24.8mm 。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
21、刀） ，专用钻夹具和专用检具。铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。采用立式 Z535 型钻床，刀具选D=25mm 的锥柄机用铰刀，并倒 145的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻 28(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。钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm 。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 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm 。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
22、 10（H7）内孔使尺寸达到 10 （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。粗铰 28(H7)小孔使尺寸达到 7.96mm 。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 28(H7)小孔使尺寸达到 8（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。（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）2.7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8 （H7 ）内孔的
23、加工设计。各工步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 工序尺寸辽宁工程技术大学课程设计 6628(H7) 钻孔 0.215 7.828(H7) 扩孔 0.055 7.9628(H7) 铰孔 H7 8(H7)1、 钻 28(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。2、 粗铰 28（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。3、 精铰 28(H7)小孔使尺寸达到 8（H7） 。这三部工序全都采用 Z518 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 Z518 机床主要技术参数，取钻 28(H7)孔的进给量 f=0.3mm/r,用插入法求得钻 28(H7)
24、孔的切削速度为 v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:n=1000v/ d=100026.1/3.148r/min=1039r/min按机床实际转速取 n=1000r/min，则实际切削速度为v=3.141000/1000m/min22m/min.从参考文献得知：=9.8142.7do (N)M=9.810.021 (N.m)求出钻 28(H7)孔的 和 M 如下：=9.8142.78 1=1279NM=9.810.021 1=5N.m根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求。（2）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考 Z518 机床主
25、要技术参数，取扩孔 28(H7)的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（ ）V 钻，故取 v 扩=1/2v 钻=1/2 22m/min=11m/min,辽宁工程技术大学课程设计 77由此算出转速 n=1000v/ d=100011/3.148r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。（3）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考 Z518 机床主要技术参数，取铰孔的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速：n=1000v/ d=100018/3.148r/min=717r/min按照机床的实
26、际转速 n=720r/min。则实际切削速度为：V= dn/1000=3.148720/1000m/min=18.1m/min。3夹具的设计本次的夹具为工序：钻、粗、精铰 28（H7）小孔使尺寸达到8 （H7 ）而设计的。 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，平行度A=0.1。根据工件结构特点，其定位方案有：工件以 250.052mm 孔及端面和水平面底、30 的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻 8（H7）mm 孔时工件为悬臂，
27、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，限制工件六个自由度。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。3.3计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献（机械加工工艺手册） ，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：辽宁工程技术大学课程设计 88=KF，式中的 K 为安
28、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。由前面的计算可知 F=1279N。所以， =KF=12793N=3837N，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
29、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。4设计心得三个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的努力，不仅顺
30、利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自 己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。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，在夹具辽宁工程技术大学课程设计 99设计过程中也想同学征求了意见，是
31、设计更加符合实际要求。5参考文献1李益民主编，机械加工工艺简明手册，北京：机械工业出版社，1994.72李洪主编，机械加工工艺手册，北京：北京出版社，19903廖念钊等主编，互换性与技术测量（第四版） ，北京：中国计量出版社，1990.24于骏一、邹青主编，机械制造技术基础，北京：机械工业出版社，2004.15刘华明主编，刀具设计手册，北京：机械工业出版社，19996 蒲良贵.纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，20107 孙桓.陈作模.机械原理M.北京：高等教育出版社，20108 孙志礼.冷聚兴.机械设计 M.沈阳：东北大学出版社，20109 宋一霞.付元德.AutoCAD 机械设计精彩范例M.北京：机械工业出版社，200410 徐翠萍.赵树国.工程材料与成型工艺M.北京：冶金工业出版社，2010
