銑床（等臂）杠桿 加工工藝和粗精銑15mm端面夾具設(shè)計課程設(shè)計

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一、零件分析 （一）零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工藝分析 杠桿的Φ25+0.052mm孔的軸線和兩個端面有著垂直度的要求?，F(xiàn)分述如下： 本夾具用于在臥式銑床上，加工杠桿的15上下端面。工件以Φ25H9孔及其Ra3.2端面和水平面底為定位基準。在長銷大平面、支承釘和可調(diào)V形擋塊上實現(xiàn)完全定位。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑15端面的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平臺的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺）、Ra3.2（下平臺）、Φ10(H7)孔為Ra1.6um、Φ25（H9）孔為Ra3.2um、15端面的上下表面粗糙度如圖和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）。杠桿有過渡圓角為R5，則其他的過渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是15端面的上下表面。 二、工藝規(guī)程的設(shè)計 (一)、確定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200。考慮到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年產(chǎn)量為中批生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合中批生產(chǎn)的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 查參考文獻（機械加工工藝簡明手冊）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)/mm 說明 Ф40mm的上下平臺 54 G 4 加工上下底面 寬度30mm的平臺 25 H 3 加工上表面 15mm端面的上下面 15 H 3 加工端面上下面 Φ10H7孔 10 H 3 加工內(nèi)孔 Φ8H7孔 8 H 3 加工內(nèi)孔 Φ25H9孔 25 G 4 加工內(nèi)孔 又由參考文獻得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 7 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 21 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 5 3 15端面的上下表面尺寸 15 — 18 — Ф40mm的上下平臺 寬度30mm的平臺 54 25 — — 58 28 — — (二)、基面的選擇 （1）粗基準的選擇。對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準，可用壓板對肩臺進行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基準的選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準。 （三）、工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑Φ40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺面、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺的平臺。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺和寬度為30mm的平臺面：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 3、 15mm的上下表面：公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ10(H7)內(nèi)孔：公差等級為IT7～IT8，表面粗糙度為Ra1.6，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 5、 鉆Φ25（H9）內(nèi)孔：公差等級為IT6～IT8，表面粗糙度為Ra3.2，采用鉆孔→擴孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內(nèi)角。 6、 鉆Φ8（H7）內(nèi)孔：公差等級為IT6～IT8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 (四)、確定工藝路線 1、工藝路線方案一： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺 工序Ⅱ：粗精銑15mm的上下表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。 工序Ⅳ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：檢驗入庫。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺。 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。 工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm。 工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm。 工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。 工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：檢驗入庫。 （五）：工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準，Ф25（H7）孔作為精基準，所以就要加工Ф25孔時期尺寸達到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 （六）：選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具 由于生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各級床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完后。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標卡尺。 粗精銑15mm的上下表面。采用X5021臥式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號刀）D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。 擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴孔鉆（莫氏錐度3號刀），專用鉆夾具和專用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。 鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。 （參考資料和文獻均來自：機械工藝設(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版） （七）：加工工序設(shè)計 根據(jù)本次設(shè)計的要求，工序設(shè)計只設(shè)計老師所給出工序的計算。下面是對Φ8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)計。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸 15的上下表面 粗銑 1 — 16 15的上下表面 精銑 0 — 15 1、 粗銑15端面使尺寸達到16。 2、 精銑15端面使尺寸達到15。 這兩部工序全都采用X5021機床來進行加工的，故： （1）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考X5021機床主要技術(shù)參數(shù)，f=0.1mm,v=200m/min,L=30mm n=1000v/(2L)=3333r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=3000r/min，則實際切削速度為v≈180m/min. 從參考文獻得知： Ff=9.81×42.7×2Lf0.8KF(N)=22600N M=9.81×0.021×2L×2Lf0.8KF(N.m)=667N*m 根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進給力，故滿足機床剛度需求。 基本工時t=2/(0.1×3000)=0.07min （2）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考X5021機床主要技術(shù)參數(shù)，取精銑f=0.1mm,v=300m/min,n=5000r/min 基本工時t=1/(0.1×5000)=0.02min 三、夾具的設(shè)計 本次的夾具為—工序II：粗精銑15mm的上下表面而設(shè)計的?！”竟ば蛩庸さ拿媸俏挥讦?0凸臺平面內(nèi)，尺寸不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因，采用臥式定位、立式銑刀側(cè)銑的方法。 1、 確定設(shè)計方案 這道工序所加工的面在Φ30凸臺平面內(nèi)。 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面Ra3.2和水平面底、V形擋塊分別在長銷小平面、可調(diào)支承釘和可調(diào)螺釘上實現(xiàn)完全定位。銑15端面時，為防止工件加工時旋轉(zhuǎn)，采用了可調(diào)支承釘。 2 、選擇定位元件 （1）選擇長銷大平面，作為以φ 25H9孔及其端面的定位元件。 （2）選擇可調(diào)支承釘和可調(diào)V形塊，防止在加工孔時出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，限制工件六個自由度。 3、計算夾緊力 參考文獻（機械加工工藝手冊），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系為： F夾=KF，式中的K為安全系數(shù)。由參考文獻得，當夾緊力與切削力方向相反時，取K=3。 由前面的計算可知F=22600N。所以，F(xiàn)夾=KF=67800N. 4、定位誤差計算 （1）加工φ8H7時孔距尺寸 84± 0.2mm的定位誤差計算，由于基準重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基準位移誤差為定位孔 (φ25H9 )與定位銷的最大間隙，故：定位銷取直徑為φ25H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準也符合設(shè)計要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工表面距基準面為58+0.74mm,則定位誤差為0.74mm. 　　此方案能滿足定位要求。 四、設(shè)計心得 兩個星期的機械設(shè)計到今天已經(jīng)劃上句號，經(jīng)過著兩個星期的努力，不僅順利完成了課程設(shè)計這個任務，而且從中一方面鞏固了之前的理論學習，另一方面也發(fā)現(xiàn)了自 己在學習工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)過老師的知道，和自己的認真學習，自己把一些沒有掌握好的知識點進一步加深理解，把在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題，作為今后學習過程中努力的方向。課程設(shè)計，是一個系統(tǒng)性、知識點廣泛的學習過程。通過這樣一個系統(tǒng)性的學習和結(jié)合，使自己把學過的知識聯(lián)系起來，運用在各個方面上去。同時，廣泛地運用設(shè)計手冊，學會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作；在整個零件的加工過程是和其他同學分工完成，所以在設(shè)計過程中需要和同學一起討論分析，在夾具設(shè)計過程中也想同學征求了意見，是設(shè)計更加符合實際要求。 五、參考文獻 1、《機械制造工藝學課程設(shè)計指導書及習題》 2、《機床夾具設(shè)計手冊》 3、《機床夾具圖冊》 4、《機械零件設(shè)計手冊》 5、《機械加工工藝人員手冊》 目錄 1、 零件分析................................... ... 2、 工藝規(guī)程設(shè)計.................................. 3、 夾具設(shè)計....................................... 四、設(shè)計心得....................................... 五、參考文獻....................................... 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計題目：銑杠桿的端面夾具設(shè)計 指導老師：史 紅 設(shè) 計 者：賈 利 班 級：機械05-4班25號 哈爾濱理工大學 二○○八年九月二十五日