機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)課 程 設(shè) 計機(jī)械加工工藝及等臂杠桿直徑 25 杠桿專用夾具設(shè)計班 級：姓 名：指導(dǎo)教師：完成日期：摘要本設(shè)計的零件為杠桿零件，選用⒋⒌號鋼。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益等各方面的詳細(xì)分析其加工工藝，多采鉆床加工。通過對零件的分析，此工件外形輪廓尺寸小，重量輕，加工要求不高，生產(chǎn)批量不大。因此在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，做到經(jīng)濟(jì)合理。關(guān)鍵詞：鉆床加工，杠桿零件，尺寸精度。AbstractThe design of parts for the lever parts of 45 steel. According to parts of shape, dimensional accuracy, cost-effective production areas such as a detailed analysis of its manufacturing processes, Most Drilling. Part of the analysis, the shape of the workpiece contour small size, light weight, low-processing, not mass production. Therefore the quality assurance and productivity, under the premise of the structure as simple as possible, so economically rational.Keywords : Drilling, leveraged parts, dimensional一、設(shè)計題目 二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1 張(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）三、上交材料1．繪制零件圖 1 張2．毛坯圖 1 張3．編制機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1 套4．編制機(jī)械加工工藝卡片（僅編制所設(shè)計夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工藝卡片） 1 套5．繪制夾具裝配圖（A0 或 A1） 1 張6．繪制夾具中 1 個零件圖（A1 或 A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體） 。 1 張7．編寫課程設(shè)計說明書（約 5000-8000 字） 。 1 份四、進(jìn)度安排本課程設(shè)計要求在 3 周內(nèi)完成。1．第 l～2 天查資料，熟悉題目階段。2．第 3～7 天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計并編制出零件的機(jī)械加工工藝卡片。3．第 8～10 天，完成夾具總體方案設(shè)計（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計的下一步） 。4．第 11～13 天，完成夾具總裝圖的繪制。5．第 14～15 天，零件圖的繪制。6．第 16～18 天，整理并完成設(shè)計說明書的編寫。7．第 19 天，完成圖紙和說明書的輸出打印。8．第 20～21 天，答辯五、指導(dǎo)教師評語該同學(xué)在課程設(shè)計過程中表現(xiàn) 認(rèn)真，工藝路線 夾具設(shè)計方案 ，說明書及圖紙質(zhì)量 ，綜合評定其成績?yōu)? 。成 績： 指導(dǎo)教師 日 期 目錄一、 零件的分析--------------------------------------1二、 確定的毛坯寸------------------------------------2三、 擬定工藝路線（附機(jī)械加工工藝過程卡片）四、 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------３五、 工序 5-鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸 Φ25mm 孔的切削用量與時間 定額的計算---------------------------------------４六、 機(jī)械加工工藝過程卡和加工工序卡片（附表）七、 夾具設(shè)計--------------------------------７八、 小結(jié)------------------------------------8九、 參考文獻(xiàn)--------------------------------8一、零件的分析（一） 、杠桿的用途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、傳遞力矩的。(二)、杠桿的技術(shù)要求杠桿的 Φ25、Φ10、Φ8 四孔的軸線有平行度的要求?，F(xiàn)分述如下表：杠桿零件技術(shù)要求表加工表面 尺寸及公差/mm公差及精度等級表面粗糙度Ra/μm形位公差/mmΦ40 小表面 540-0.46 IT13 6.3Φ40 大表面 540-0.46 IT13 3.2左 Φ30 表面15 IT12 6.3右 Φ30 表面15 IT12 6.3Φ25 孔 250+0.052 IT9 1.6Φ10 孔 100+0.015 IT7 3.2 ∥ 0.1 A左 Φ8 孔 80+0.015 IT7 1.6 ∥ 0.15 A右 Φ8 孔 80+0.015 IT7 1.6 ∥ 0.1 A該杠桿的形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，是常見的杠桿零件。為實(shí)現(xiàn)起功能，對其的配合面要求較高，加工精度要求較高。因其在工作中的工作平穩(wěn)，故無須進(jìn)行熱處理。綜上所述，該杠桿的各項(xiàng)要求制定較合理，符合其功用。（三） 、審查杠桿的工藝性分析零件圖可知，杠桿中間的兩平面和左右兩邊的端面要進(jìn)行切削加工，Φ25、Φ10、Φ8 孔的端面均為平面，這樣可以防止加工的過程中鉆頭鉆偏，可以保證加工的精度和配合的精度。另外，除了 Φ10 孔以外，對其余的三孔的空內(nèi)表面的要求較高。要采取必要的措施以保證其表面精度。但這些加工精度可以在正常的生產(chǎn)條件下采用經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來。端面和孔的加工可以同過通用銑床和鉆床保證其加工精度，而不需要使用高精度的機(jī)床，通過鉆削、銑削的加工就可以達(dá)到要求。（四） 、確定杠桿的生產(chǎn)類型依設(shè)計題目知：Q=5000 件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備用品率 a%和廢品率b%分別取 3%和 0.5% 。代入公式得N=5000 X（1+3%）X（1+0.5）=5175.75 件/年。通過 PROE 的實(shí)體估算，其重量為 6 千克，查教材表 1-3 得，該杠桿屬1 中型零件；由教材表 1-4 得，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。二、確定毛坯的尺寸（一） 、選擇毛坯該杠桿在工作中的載荷平穩(wěn)，根據(jù)零件要求材料為 HT200，毛坯采用鑄造。該杠桿的零件的輪轂尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，為提高質(zhì)量和生產(chǎn)的毛坯的精度，故使用金屬模鑄造。毛坯的拔模斜度為 5O。（二） 、確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量由教材的表 2-10～2-12 可知，要確定的毛坯機(jī)械加工余量和尺寸公差，先確定以下各項(xiàng)因素。1、公差等級由杠桿的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2、鑄件的重量由 PROE 的實(shí)體估算杠桿零件的重量為 6 千克，由此再估算起毛坯的重量為 8 千克。3、零件的分模面根據(jù)該杠桿零件的形位特點(diǎn)，該零件的 Φ25、Φ8 軸線組成的平面為分模面，屬于直分模面。4、零件的表面粗糙度由零件圖可知，該杠桿的各加工表面的粗糙度 Ra 均大于 1.6μm。根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果見下表。毛坯圖加工表面機(jī)械加工余量/mm尺寸公差粗 3 -Φ40 小表面 精 1 0+0.3粗 3 -Φ40 大表面 精 1 0+0.3粗 3 -左 Φ30表面 精 1 0+0.3粗 3 -右 Φ30表面 精 1 0+0.3三、擬訂杠桿工藝路線（附機(jī)械加工工藝過程卡片）2(一)、定位基準(zhǔn)的選擇由于定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，故先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。（1） 、精基準(zhǔn)的選擇分析杠桿零件的零件圖，可得，零件的設(shè)計基準(zhǔn)為杠桿中間的小平面和 Φ25 孔。為了遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，故選杠桿中間的小平面和 Φ25孔作為精基準(zhǔn)。（2） 、粗基準(zhǔn)的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺等。故可選擇杠桿中間的大平面和中間的 Φ30 凸臺作為粗基準(zhǔn)。(二)、確定工藝路線按照基準(zhǔn)的選擇原則，確定工藝路線如下：1、粗精銑杠桿中間小平面到 580+0.82、粗精銑杠桿中間大平面 540+7.43、粗精銑杠桿左面平面 154、粗精銑杠桿右面平面 155、鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸 Φ25 孔到 Φ25 0+0.0526、Φ25 孔倒角 C17、鉆、粗鉸、精鉸 Φ8 孔 Φ8 0+0.0158、鉆、粗鉸、精鉸 Φ10 孔 Φ10 0+0.0159、去毛刺10、檢驗(yàn)四、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定杠桿的材料是 HT200，毛坯的重量 10kg，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)， 。（1） 、由于毛坯采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：R=F+2RMA+CT/2查教材 P23得：CT=8～10，取 CT=9故得 CT=1.8～3.6mm，取 CT=2.5mm查教材 P25得：RMA=D～F，取 RMA=E查表得：RMA=1.1mm對于中間小平面有：R 中 =F+2RMA+CT/2=54+2X1.1+2.5/2=57.45mm兩邊平面厚：R 右 = F+RMA+CT/2=17.35左邊平面高：R 左 = F+RMA+CT/2=60.35右邊平面高：R 左 = F+RMA+CT/2=13.353查教材得工序間的加工余量：平面粗加工余量：3mm，平面精加工余量：1mm查教材 P101的表 5-7～5-10 得粗加工時：f z=0.5～0.3精加工時：R a=3.2，f=0.3～0.7；R a=6.3，f=0.7～1.8銑削時的最后一次走刀前留余量≥0.5mm孔的加工余量：Φ8 一次鉆孔：Φ7.8，粗鉸：Φ7.96，精鉸：Φ8，R a=1.6，IT7。Φ10 一次鉆孔：Φ9.8，粗鉸：Φ9.96，精鉸：Φ10，R a=3.2，IT7。Φ25 一次鉆孔：Φ23.00，擴(kuò)孔：Φ24.8，粗鉸：Φ24.94，精鉸：Φ25，R a=1.6，IT9進(jìn)給量由教材 P108查得麻花鉆鉆孔 Φ25：f=0.4mm/r;Φ8、Φ10:f=0.2mm/r,擴(kuò)孔 Φ25：f=0.8～0.9 取 f=1.2mm/r,Vc=18m/min 粗鉸 Φ25：f=1mm/r,Vc=3.8m/minΦ8、Φ10:f=1mm/r,Vc=11.5m/min精鉸由教材 P110表 5-26，Ra=2.5～1.25,Vc=2～3;Ra=5～2.5,Vc=4～5Φ25：Ra=1.6,f=0.8mm/r,Vc=4.95m/min;Φ8:f=0.3mm/r,Vc=4m/min;Φ10:f=1mm/r,Vc=6m/min.五、工序 5-鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸 Φ25mm 孔的切削用量與時間定額的計算（一） 、加工余量的確定查教材得，鉆孔余量為 23.0mm，擴(kuò)孔的余量為 1.8mm，粗鉸的余量為0.14mm，精鉸的余量為 0.06mm.（二） 、切削用量的計算（1） 鉆孔工步1）背吃刀量的確定 a p=23.0 mm。2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 f=0.4 mm/r。3）切削速度的計算 由于該材料為 HT150，由教材初選切削速度為 V 為 20 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速n=276.93 r/min，參照教材所列 Z550 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=250 r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：4 V=nd/1000=250 r/min X ∏ X 23.0mm=18 m/min。（2）擴(kuò)孔工步1）背吃刀量的確定 a p=1.8 mm。2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=1.2mm/r。3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為 V 為 4 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速 n=51.36 r/min，參照教材所列 Z550 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=47r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：V=nd/1000=47r/min X ∏ X 24.8mm=3.66m/min。（3）粗鉸工步1）背吃刀量的確定 a p=0.14 mm。2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 f=1.0mm/r。3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為 V 為 3m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉(zhuǎn)速 n=38.28 r/min，參照教材所列Z550 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=47r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：V=nd/1000=47r/min × ∏ × 24.94mm=3.806 m/min。（4）精鉸工步1）背吃刀量的確定 a p=0.06 mm。2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 f=0.8 mm/r。3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為 V 為 5 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉(zhuǎn)速 n=63.69 r/min，參照教材所列 Z550 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速 n=63/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：V=nd/1000=63 r/min × ∏ × 25 mm=4.95 m/min。(三)、時間定額的計算1、基本時間 tj的計算（1） 鉆孔工步由教材表 5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj= L/fn=(l＋l 1＋l 2)/fn 求得。其中 1=54 mm，l 2=1 mm，l1=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(23.0x cot56 0)/2＋(1～2)=8.7mm；f=0.4 mm/r;n=250 r/min。將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時間：5tj=（54 mm＋8.7mm＋1 mm）/（0.4 mm/r×250 r/min）=0.637min=38.22。（2）擴(kuò)孔工步由教材表 5-41，鉆孔的基本時間可由公式 tj= L/fn=(l＋l 1＋l 2)/fn 求得。其中 1=54 mm，l 2=3 mm，l1=(D-d1) ×cotkr/2＋(1～2)=(24.8-23.0)x cot60 0/2＋(1～2)=2.525mm；f=1.2 mm/r；n=47r/min。將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時間：tj=（54 mm＋2.525mm＋3 mm）/（1.2 mm/r×47 r/min）=1.055min=63.3 s（3）粗鉸工步由教材表 5-41 鉆孔的基本時間可由公式 tj= L/fn=(l＋l 1＋l 2)/f求得。式中 l1,l2 由教材表 5-42 按 kr=150、a p=(D-d)/2=(24.94-24.8)=0.07mm的條件查得 l1=0.37mm；l 2=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時間：tj=（54 mm＋0.37mm＋15mm）/（1.0 mm/r×47 r/min）=1.48min=88.8s（4）精鉸工步由教材表 5-41 鉆孔的基本時間可由公式 tj= L/fn=(l＋l 1＋l 2)/f求得。式中 l1,l2 由教材表 5-42 按 kr=150、a p=(D-d)/2=(25.0-24.94)=0.03mm的條件查得 l1=0.19mm；l 2=13mm；l=54mm；f=0.8 mm/r；n=63r/min；將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時間：tj=（54 mm＋0.19mm＋13mm）/（0.8 mm/r×63 r/min）=1.33min=79.8s2、輔助時間 ta的計算由教材可知，輔助時間 ta與基本時間 tj的關(guān)系為 ta=(0.15～0.2)t j，在這里取 ta=0.15tj，則各本工序的輔助時間為：工序 5 的鉆孔的輔助時間：t a=0.15×38.22s=5.73s工序 5 的擴(kuò)孔的輔助時間：t a=0.15×63.3s=9.5s工序 5 的粗鉸的輔助時間：t a=0.15×88.8s=13.32s工序 5 的精鉸的輔助時間：t a=0.15×79.8s=11.97s3、其它時間 tm的計算除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間 tb、休息與生理需要時間 tx和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由本例桿杠的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€工件的準(zhǔn)備與終結(jié)時間很少，可忽略不計；布置工作地時間和休息與生理需要時間與作業(yè)時間的關(guān)系為：tb＋t x=6%×（t j＋t a） ；所以工序 5 的鉆孔的其它時間：t b＋t x=6%×（38.22＋5.73）s=2.67s工序 5 的擴(kuò)孔的其它時間：t b＋t x=6%×（63.3＋9.5）s=4.376工序 5 的粗鉸的其它時間：t b＋t x=6%×（88.8＋13.32）s=6.13s工序 5 的精鉸的其它時間：t b＋t x=6%×（79.8＋11.92）s=5.51s4、單件時間 tdj 的計算本工序的單件時間為四個工步的時間總和：其中鉆孔工步 t dj 鉆 =（2.64＋38.22＋5.73）s=46.6s擴(kuò)孔工步 t dj 擴(kuò) =(4.37＋63.3＋9.5)s=77.53s粗鉸工步 t dj 粗鉸 =(6.13＋88.8＋13.32)s=108.25s精鉸工步 t dj 精鉸 =(5.51＋79.8＋11.97)s=97.28s所以工序 5 的單件時間為：tdj= tdj 鉆 + tdj 擴(kuò) tdj 粗鉸 + tdj 精鉸 =(46.6+77.53+108.25+97.28)s=329.66s六、機(jī)械加工工藝過程卡和加工工序卡片(附表)七、夾具設(shè)計為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。經(jīng)我組分工現(xiàn)在對第 1 道工序設(shè)計夾具。夾具將用在立式 Z5012 立式鉆床。刀具是錐柄麻花鉆（25GB/T1438.1-1996） 、錐柄擴(kuò)孔鉆（25 GB/T1141-1984） 、錐柄機(jī)用鉸刀（25 GB/T1133-1984）錐機(jī)用鉸刀（25 GB/T1133-1984） 。(一)、定位方案因?yàn)楸緤A具加工的是第 5 道工序，故采用己加工的中間大平面精基準(zhǔn)定位的方式進(jìn)行定位，定位基準(zhǔn)已經(jīng)由前面討論得出，然后現(xiàn)采用 V 形塊和凸臺圓支進(jìn)行定位，由于上孔加工，故不需限制其鉆頭旋轉(zhuǎn)的自由度。(二)、夾緊機(jī)構(gòu)本夾具的夾緊機(jī)構(gòu)采用快速夾緊機(jī)構(gòu)通過手柄控制操縱壓緊杠桿進(jìn)和壓板通過螺母動作對工件件進(jìn)壓緊工件。(三)、導(dǎo)向裝置本夾具采用鉆套對其進(jìn)行導(dǎo)向。確定鉆套與工件之間的距離，因?yàn)楸竟ば虻目准庸ひ鳛橄旅婀ば虻木鶞?zhǔn)，并且有其平行度的要求，所以由關(guān)系式：h=(0.7～1.5)d；其中 h 鉆套與工件之間的垂直距離，d 為要加工的孔徑，考慮到排屑的導(dǎo)向的精度，在此取 h=d。(四)、夾具與機(jī)床的聯(lián)接元件采用夾具體座耳與機(jī)床工作臺的 T 形槽通過聯(lián)結(jié)螺釘進(jìn)行固定的方法進(jìn)行夾具與機(jī)床的定位。(五)、夾具體通過夾具體將夾具的各組成部分聯(lián)結(jié)起來。夾具的具體結(jié)構(gòu)和夾具的組成元件列表見夾具裝配圖。 7八、小結(jié)在設(shè)計的過程中要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以提高其設(shè)計的周期和減少設(shè)計成本，同時要滿足其所要達(dá)到的設(shè)計要求，設(shè)計功能在滿足工件的加工要求的情況下力求結(jié)構(gòu)的簡單，不要盲目的追求高的自動化以使夾具復(fù)雜化，使得制造成本的增加，這樣不符合經(jīng)濟(jì)上的要求。同時設(shè)計要考慮其外形的美觀和使夾具的使用、維護(hù)的方便性等。九、參考文獻(xiàn)：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 于英華 主編畫法幾何及機(jī)械制圖 東北大學(xué)出版社 劉青科 李鳳平 蘇猛 屈振生 主編機(jī) 械 制 造 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 劉 宏梅 主 編機(jī) 械 幾 何 量 精 度 設(shè) 計 與 檢 測 清 華 大 學(xué) 出 版 社 趙 麗娟 冷 岳 峰 主 編蘇翼林.材料力學(xué)[M].北京:人民教育出版社 ,1979趙 俊,楮乃雄.AG 材料床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].制造技術(shù)與機(jī),1996,26(03):27-29張 平.銑床夾具優(yōu)化設(shè)計的研究[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文，20068