杠桿(二) 彎臂杠桿零件機械加工工藝規(guī)程及銑R65槽夾具設計【銑R65槽寬10mm】

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mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑槽寬至8，槽深至R64.8 Φ8銑槽刀、專用量具 235 3.6 0.21 64.9 13 2 半精銑槽寬至100+0.1，槽深至R65 Φ10銑槽刀、專用量具 475 14.9 0.15 65 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 夾具 課程設計說明書 題目：編制杠桿零件的工藝規(guī)程與其中銑R65槽工序的機床專用夾具設計 學 院： 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 2018年 7月13日 目錄 序言 １ 一、零件的分析 ２ 1.1、零件的作用 ２ 1.2、零件的技術要求 ２ 1.3、審查杠桿的工藝性 ３ 1.4、確定杠桿的生產(chǎn)類型 ３ 二.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 ４ 2.1確定毛坯制造方法 ４ 2.2確定毛坯尺寸公差和加工余量 ４ 2.3 繪制毛坯圖 ６ 三.制定零件工藝路線 ６ 3.1選擇定位基準 ６ 3.2、表面加工方法的確定 ７ 3.3加工階段的劃分 ８ 3.4工序集中與分散 ８ 3.5工序順序的安排 ９ 3.6確定工藝路線 １０ 四.工序設計 １１ 4.1定加工余量 １１ 4.2確定切削用量及基本工時 １１ 五.夾具設計 １３ 5.1問題的提出 １３ 5.2 定位方案設計 １３ 5.3上述方案的比較： １３ 5.4切削力及夾緊力計算 １４ · 序言 機械制造工藝學課程設計使我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 一、零件的分析 1.1、零件的作用 　　題目所給的零件是杠桿，φ20H7孔套在某固定軸上，φ8H7孔和φ8F9孔分別套在主動件和從動件上，主要是支撐與傳動作用。 1.2、零件的技術要求 表1.2零件技術要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等級 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 插槽內(nèi)表面 5 0.05 3.2 Φ8H7孔加工 Φ8H7 1.6 Φ20H7孔加工 Φ20H7 1.6 Φ8F9孔加工 Φ8F9 1.6 8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面 10 0.01 12.5 M4螺孔加工 M4 左端缺口 8 12.5 該杠桿形狀復雜、結構簡單，屬于典型的杠桿類零件。為實現(xiàn)傳遞驅動力的功能，其杠桿各孔與機器有配合要求，因此加工精度要求較高。杠桿左端兩臂內(nèi)表面在工作中需承受較大的沖擊載荷，為增強其耐磨性，該表面要求高頻淬火處理；為保證裝配時有準確的位置，Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9三個端面孔有平行度要求，中間孔與兩端的孔的平行度為0.1mm。 綜上所述，該杠桿的各項技術要求制定的較合理，符合該零件在傳遞驅動力中的功用。 ３ 1.3、審查杠桿的工藝性 分析零件圖可知，杠桿零件中的Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均要求銑削加工,并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了其接觸剛度；φ8H7和φ20H7孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭偏離，以保證加工精度；另外，該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 1.4、確定杠桿的生產(chǎn)類型 依題目可知，該杠桿生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 二.確定毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 2.1確定毛坯制造方法 該零件的材料是QT45-5，球墨鑄鐵。考慮到此設計零件的材料性質(zhì)能抗壓，不能抗扭和抗彎。還有毛坯的形狀為對稱形狀。由此改零件應選擇鑄造。采用上下分型的鑄造方法。零件年產(chǎn)量為中批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大，在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型中的金屬模鑄造。零件形狀復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，Φ8H7、Φ8F9三個小孔不鑄出，中間Φ20H7大孔鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 2.2確定毛坯尺寸公差和加工余量 2.2.1確定毛坯尺寸 分析本零件，所有加工表面Ra≥1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量即可 表2.2.1毛坯加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量/mm 說明 Φ8H7兩孔外端面 15mm CT8 1.25 單邊余量 Φ20H7孔外端面 15mm CT8 1.25 單邊余量 Φ8F7孔外端面 6mm CT7 1.00 單邊余量 Φ10孔上端面 48.5mm CT9 3.0 單邊余量 兩Φ8H7孔之間的表面 5mm CT8 1.25 單邊余量 缺口 8mm CT7 2.00 單邊余量 2.2.2確定毛坯尺寸公差等級和公差 （1） 確定毛坯尺寸公差等級由《課程設計指導書》中表2-1大批量生產(chǎn)的毛坯鑄件的公差等級表確定毛坯的尺寸的公差等級。由于鑄件材料為球墨鑄鐵加工方法為金屬型鑄造，確定毛坯尺寸公差等級為CT8-10. （2） 確定毛坯尺寸公差 查《鑄造工藝手冊》中表1-9確定本零件的毛坯尺寸公差如下。 表2.2.1杠桿尺寸公差 零件毛坯尺寸 公差 Φ8H7兩孔外端面 16.25mm 0.14 Φ20H7孔外端面 16.25mm 0.14 Φ8F7孔外端面 7.00mm 0.20 Φ10孔上端面 51.5mm 0.24 兩Φ8H7孔之間的表面7.5 0.10 缺口 8mm 0.12 2.3 繪制毛坯圖 圖2.3零件毛坯圖 三.制定零件工藝路線 3.1選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 3.1.1、粗基準的選擇。 重點考慮到既要保證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盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選杠桿零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面為粗基準。 3.1.2、精基準的選擇。 根據(jù)該杠桿零件的技術要求和裝配要求,對于精基準而言，主要考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目以Φ20H7的孔為精基準，基本滿足要求。 3.2、表面加工方法的確定 1、杠桿零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯鑄造出來之后第一個加工的端面，此面將作為粗基準，表面粗糙度為3.2。根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑、半精銑的加工方式，即節(jié)省時間又能達到技術要求。 2、Φ10孔上端面，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑的加工方式。 3、Φ8F9孔的外端面，表面粗糙度為3.2，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑—半精銑的加工方式。 4、兩Φ8H7孔之間的表面，該表面需要檢查，要求檢查范圍與Φ8H7同心在Φ20內(nèi)，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗銑—半精銑的加工方式。 5、Φ20H7孔加工，它將作為精基準以完成以后的加工，為達到題目要求我們采取粗擴—精擴—鉸的工序過程，最終完成Φ20H7孔加工。 6、Φ8H7、Φ8F9孔加工，加工時對于Φ20H7孔有平行度要求，表面粗糙度為1.6，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆—精鉸的加工方式。 7、Φ10孔加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取鉆孔就能達到要求。 8、缺口的加工，表面粗糙度為12.5，根據(jù)表面粗糙度要求我們采取粗車就能達到要求。 9、M4螺孔加工，考慮到工藝要求，我們采取鉆、攻絲兩步工序。在加工的適當工藝過程中我們對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢查，以滿足工藝要求。 表3.2 表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗超度Ra/μm 加工方案 備注 Φ20H7、Φ8H7孔外端面 IT11 3.2 粗銑—半精銑 表1-8 Φ10孔上端面 IT10 12.5 粗銑 表1-8 Φ8F9孔的外端面 IT11 3.2 粗銑—半精銑 表1-8 兩Φ8H7孔之間的表面 IT11 3.2 粗銑—半精銑 表1-8 Φ20H7孔加工 IT7 1.6 粗擴—精擴—鉸 表1-7 Φ8H7孔加工 IT8 1.6 鉆—精鉸 表1-7 Φ8F9孔加工 IT7 1.6 鉆—精鉸 表1-7 Φ10孔加工 IT11 12.5 鉆 表1-7 缺口的加工 IT11 12.5 粗銑 表1-7 M4螺孔加工 3.2 鉆—攻 表1-10 3.3加工階段的劃分 該杠桿加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（Φ20H7孔）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑三個圓孔的外端面、粗銑Φ10孔上端面以及兩Φ8H7孔之間的表面、鉆Φ8H7及Φ8F9孔、缺口的粗銑、鉆Φ10孔及M4螺孔；在精加工階段，進行三個圓孔的外端面的半精銑、Φ8H7及Φ8F7孔的精鉸、M4螺孔的攻絲加工。 3.4工序集中與分散 在生產(chǎn)綱領一確定成批生產(chǎn)的情況下，考慮到經(jīng)濟效益，工藝簡單，盡量降低成本等因素我們采用工序集中。該杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬用型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5工序順序的安排 3.5.1機械加工工序的安排 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 方案一： 1、粗擴—精擴—鉸Φ20H7孔 2、粗銑—半精銑Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面 3、鉆Φ8F9孔 4、鉆Φ8H7孔 5、銑兩Φ8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面 6、銑缺口 7、銑Φ10孔上端面 8、鉆Φ10孔 9、鉆、攻M4螺孔 方案二： 1、粗擴—精擴—鉸Φ20H7孔 2、鉆—精鉸Φ8H7孔及Φ8F9孔 3、粗銑—半精銑Φ20H7、Φ8H7孔外端面 4、粗銑兩Φ8H7孔之間的表面 5、鉆Φ10孔 6、粗銑Φ10孔上端面 7、粗銑—半精銑Φ8F9孔的外端面 8、粗銑缺口 9、鉆—攻M4螺孔 3.5.2熱處理工序及表面處理工序的安排 1、鑄造成型后，為改善工件材料切削性能和消除毛坯內(nèi)應力而安排的熱處理工序：時效處理。 2、在粗加工之后，為消除切削加工過程中工件的內(nèi)應力而安排的熱處理工序：人工時效處理 3.5.3輔助工序安排 在粗加工和熱處理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述：該杠桿工序的安排順序為：基準加工—主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工—熱處理—主要表面精加工。 3.6確定工藝路線 對于上述工序安排的兩個方案進行比較： 　方案一工序相對集中，便于管理。方案二則采用工序分散原則，各工序工作相對獨立。考慮到該零件生產(chǎn)批量較大，工序集中可簡化調(diào)整工作，易于保證加工質(zhì)量，且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案一較好。 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了杠桿的工藝路線。 表3.6 杠桿的工藝路線 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基面 設備 1 備料 2 鉆 粗擴、精擴、鉸Φ20H7孔 Φ35和Φ20兩外端面 四面組合鉆床 3 銑 銑Φ20H7、Φ8H7、Φ8F9孔外端面 Φ20H7內(nèi)圓柱面 立式銑床X51 4 鉆 鉆Φ8F9孔 Φ20H7內(nèi)圓柱面 四面組合鉆床 5 鉆 鉆Φ8H7孔 Φ20H7內(nèi)圓柱面 四面組合鉆床 6 銑 銑兩Φ8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面 Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面 臥式銑床X62 7 銑 銑缺口 Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面 立式銑床X51 8 銑 銑Φ10孔上端面 Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面 立式銑床X51 9 鉆 鉆Φ10孔 Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面 立式鉆床ZX525 10 鉆 鉆、攻M4螺孔 Φ20H7和Φ8H7兩內(nèi)圓柱面 四面組合鉆床 11 輔助 清洗 12 檢 終檢 四.工序設計 4.1定加工余量 查《機械制造技術基礎 課程設計指南》有： 要求的加工余量RMA和毛坯尺寸R的關系： 單邊外表面加工：R=F+RMA+CT/2 雙邊外表面加工：R=F+2*RMA+CT/2 雙邊內(nèi)表面加工：R=F-2*RMA-CT/2 注：CT為公差等級。可查《機械制造技術基礎 課程設計指南》得出。 在槽寬10尺寸處，加工部分為雙邊，內(nèi)表面加工。 查表得CT=2.8 RMA=1.5 由此： L=10-2.8/2-1.5/2=7.85 在R=65槽出處,，加工部分為單邊，內(nèi)表面加工。 查表得 CT=2.8 RMA=2 由此： R=65-2.8/2-2/2=62.6 由此可查表計算出下表的毛坯加工面的尺寸： 零件尺寸 單邊加工余量 鑄件尺寸 槽寬10尺寸 1.25 7.85 R=65槽 2.4 62.6 單位mm 4.2確定切削用量及基本工時 以φ20孔為精基準，粗銑兩Φ8H7孔之間的表面和粗銑R65內(nèi)圓弧面 工件材料：QT45-5 鑄造。 機床：X62臥式銑床。 1、粗銑內(nèi)槽留余量1mm 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼直角三面刃銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae=10,深度ap=42.5,齒數(shù)z=1２,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=130mm，刀寬9mm。 2 、切削用量 （1） 銑削深度 因為切削量較大，因為R65內(nèi)圓弧面粗糙度大 故可以選擇ap=42.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 （2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》選f=0.5 mm/z。 （3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min （4） 計算切削速度 按《切削手冊》，將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s 據(jù)XA62臥式銑床參數(shù)，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切削速度V c=600.4,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。 （5）校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗合格。 3、半精銑內(nèi)槽 刀具：W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼直角三面韌銑刀,牌號YG6。銑削寬度ae=10,深度ap=12,齒數(shù)z=1２,故據(jù)《切削手冊》取刀具直徑do=130mm，刀寬10mm。 4 、切削用量 （1） 銑削深度 因為切削量較大，因為R65內(nèi)圓弧面粗糙度大 故可以選擇ap=42.5mm，一次走刀即可完成所需長度。 （2） 每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》選f=0.5 mm/z。 （3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min （4） 計算切削速度 按《切削手冊》，將f降一級為f=0.5 mm/z。查得 Vc＝110mm/s，n=252r/min,Vf=577mm/s 據(jù)XA62臥式銑床參數(shù)，選擇nc=235r/min,Vfc=600mm/s,則實際切削速度V c=600.4,實際進給量為fzc=V fc/ncz=0.21mm/z。 （5）校驗機床功率 查《切削手冊》,而機床所能提供功率為Pcm=56.3kw>Pcc=2.7kw。故校驗合格。 5、計算基本工時 tm＝L/ Vf=(42.5*4)/60=2.8min. 結果ap=1.0mm, f=0.21 mm/z, nc=235r/min,Vfc=600mm/s 五.夾具設計 經(jīng)過與組員的協(xié)商，決定設計第7道工序——銑槽寬至100+0.1，槽深至R65夾具。本卡具將用X520K。 5.1問題的提出 在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應在夾緊的方便與快速性上。 5.2 定位方案設計 對于該杠桿零件的夾具設計中的定位方案的設定，在課程設計前期設定方案一，在設計中后期設定了方案二，將其列于下面進行比較。 方案一： 分析該零件圖的工藝性，采用一面一孔定位一面夾緊的定位方式。并采用手動夾緊的方式。選擇Φ20H7孔為定位孔，Φ20H7一側的外端面為定位面，另一端面受夾緊力。夾具體采用左右面寬，下端面窄的“G”形夾具體形式。 方案二： 分析該零件圖的工藝性，并考慮到機床的結構限制，所以采用一面兩孔的定位方法。選擇Φ20H7孔及Φ20F9孔為定位孔，Φ20H7孔一側外端面為定位面，另一側受夾緊力作用夾緊。夾具體采用結構均勻的“L”形夾具體形式。 5.3上述方案的比較： 分析銑兩Φ8H7孔之間的表面和R65內(nèi)圓弧面 時的工序定位要求可知，該工序定位需要限制六個自由度。方案一的定位方法，只能保證限制五個自由度，無法限制在工件在銷的軸向上的轉動，屬于欠定位，在加工該工序時容易由于工件的轉動而導致孔的中心的變動，從而導致孔徑的變化。方案二，在方案一的基礎上加了一個“削邊銷”來限制第六個自由度，將零件固定，其定位符合要求，能保證加工精度要求。 分析夾具體的鑄造問題，方案一的夾具體不符合鑄造件的要求，鑄造件要求壁厚均勻，并且“G”形工件無法鑄造，相比方案二，保證了鑄造件的壁厚均勻，并且“L”形工件，形狀簡單，鑄造方便。 分析夾緊力的動力源，方案一采用手動夾緊。對于該工件屬于中批量生產(chǎn)，手動顯得工作效率，不能滿足生產(chǎn)綱領。相比之下方案一，采用氣壓作為夾緊的動力源，雖然存在一定的不穩(wěn)定性，但對于總體加工并無影響，能保證工作效率，滿足生產(chǎn)綱領。 綜上所述，選擇方案二比較好。該方案可靠，操作方便、工作效率高。 5.4切削力及夾緊力計算 刀具材料：45#（高速鋼鑲齒雙面刃銑刀） 刀具有關幾何參數(shù)： 可得銑削切削力的計算公式： Cp=930N 對于灰鑄鐵： 取 ， 即 所以 1168N 切削力 ： 5.5.定位誤差分析 本工序采用Φ20H7和Φ8F7兩內(nèi)圓柱面定位，,由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 六、設計總結 通過這次的畢業(yè)設計，我們系統(tǒng)地回顧了相關專業(yè)的大學，也深深意識到學習的重要性，認識到設計是一種學習的方式。在設計過程中，我們使用的系統(tǒng)設計方法和相關設計軟件（如AutoCAD），熟悉設計相關的信息（包括手冊，標準和規(guī)范）和實證估計有了一定程度的提高，在計算機和方便的參考書籍和手冊的情感設計和幫助。 通過這次畢業(yè)設計，機械制造過程更系統(tǒng)的了解一般的過程，學習和掌握整個設計過程中，有一個科學的設計方法是更嚴格的。畢業(yè)設計的基本理論知識，可以學習使用，定位和夾緊工件加工的正確的解決方案，選擇合理的設計方案，進行必要的計算，效率高的項目的設計以滿足高質(zhì)量的要求，基于降低成本基本理論知識，進行必要的計算設計，高質(zhì)量，高效率夾具，成本低。清晰的過程，了解情況之前，機床刀具和加工，畢業(yè)設計有很大的收獲我的。但也有許多地方都在辛苦的工作。但教師思想教育比平常更多，認為他們的社會責任感的未來，思想在世界上是因為一些小錯誤，我不提醒自己，要形成良好的習慣的高度負責，一絲不茍。 在設計和分析使我感到更多的設計思路，提高我們的學習能力，和我們討論的問題，所以我要了解分析更清晰，使我受益不淺。通過這次的畢業(yè)設計，我深深感到，做任何事都要有耐心，細心。畢業(yè)設計的過程，許多計算有時會讓我感到心煩意亂；有時是不小心計算誤差，只能被無情地重做。 參考文獻 [1]尹成湖主編，《機械制造技術基礎課程設計指導書》，高等教育出版社，2009. 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