机械制造课程设计说明书(杠杆).doc

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19

辽宁工程技术大学课程设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

江苏大学

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

粗铣Φ10孔上端面夹具设计

班　　级：

　京江学院

姓　　名：

学号：

指导教师：

完成日期：

摘　要

机械制造基础课程设计是我们学完了大学的机械制造基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。

这是我们大学中进行的第二次的课程设计，每次课程设计对毕业设计有着很大的帮助

这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。

首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。

了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。

然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。

目录

1.零件图分析 1

1.1零件的功用 1

1.2零件的技术要求 1

1.3审查杠杆的工艺性 2

1.4确定杠杆的生产类型 2

2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 2

2.1确定毛坯制造方法 2

2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量 2

2.2.1确定毛坯尺寸 2

2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差 3

2.3绘制毛坯图 4

3.制定零件工艺路线 4

3.1选择定位基准 4

3.1.1精基准的选择 4

3.1.2粗基准的选择 4

3.2表面加工方法的确定 5

3.3加工阶段的划分 6

3.4工序集中与分散 6

3.5工序顺序的安排 7

3.5.1机械加工工序的安排 7

3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排 8

3.5.3辅助工序安排 8

3.6确定工艺路线 8

4.工序设计（加工φ10螺孔） 9

4.1确定加工方案 9

4.2确定加工余量 9

4.3工步计算 10

5.时间定额的计算 11

5.1工步时间定额的计算 11

5.1.1基本时间计算 11

5.1.2辅助时间的计算 11

5.1.3其他工作的时间 11

5.1.4单件时间的计算...........................11

6.夹具设计 11

6.1问题的提出 12

6.2.1定位方案设计 12

6.2.2上述方案的比较 12

6.2.3夹紧力方向的选择 12

6.2.4夹紧力作用点的选择 13

6.2.5切削力及夹紧力计算 13

6.2.6夹具操作简要说明 13

7.体会与展望 13

参考文献 15

1.零件图分析

1.1零件的功用

　　本零件为用于某些机械中的杠杆，其功用是传递驱动力。

1.2零件的技术要求

加工表面

尺寸及偏差/mm

公差/mm及精度等级

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

插槽内表面

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

Φ10孔加工

Φ10

12.5

M4螺孔加工

M4

该杠杆形状复杂、结构简单，属于典型的杠杆类零件。

为实现传递驱动力的功能，其杠杆各孔与机器有配合要求，因此加工精度要求较高。

杠杆左端两臂内表面在工作中需承受较大的冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理；为保证装配时有准确的位置，Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9三个端面孔有平行度要求，中间孔与两端的孔的平行度为0.1mm。

综上所述，该杠杆的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在传递驱动力中的功用。

1.3审查杠杆的工艺性

分析零件图可知，杠杆零件中的Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均要求铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了其接触刚度；φ8H7和φ20H7孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头偏离，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

1.4确定杠杆的生产类型

依题目可知，该杠杆生产类型为中批量生产。

2.确定毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图

2.1确定毛坯制造方法

零件材料是QT450-10。

零件年产量为中批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型中的金属模铸造。

零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，Φ8H7、Φ8F9三个小孔不铸出，中间Φ20H7大孔铸出。

毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

2.2确定毛坯尺寸公差和加工余量

2.2.1确定毛坯尺寸

分析本零件，所有加工表面Ra≥1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可

加工表面

基本尺寸

加工余量等级

加工余量/mm

说明

Φ8H7两孔外端面

15mm

CT8

1.25

单边余量

Φ20H7孔外端面

15mm

CT8

1.25

单边余量

Φ8F7孔外端面

6mm

CT7

1.00

单边余量

Φ10孔上端面

48.5mm

CT9

3.0

单边余量

两Φ8H7孔之间的表面

5mm

CT8

1.25

单边余量

2.2.2确定毛坯尺寸公差等级和公差

（1）确定毛坯尺寸公差等级由《课程设计指导书》中表2-1大批量生产的毛坯铸件的公差等级表确定毛坯的尺寸的公差等级。

由于铸件材料为球墨铸铁加工方法为金属型铸造，确定毛坯尺寸公差等级为CT8-10.

（2）确定毛坯尺寸公差

查《铸造工艺手册》中表1-9确定本零件的毛坯尺寸公差如下。

杠杆尺寸公差

零件毛坯尺寸

公差

Φ8H7两孔外端面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

两Φ8H7孔之间的表面7.5

0.10

2.3绘制毛坯图

3.制定零件工艺路线

3.1选择定位基准

基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。

基面的选择正确与否，可以是加工质量得到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。

3.1.1精基准的选择

根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目以Φ20H7的孔为精基准，基本满足要求。

3.1.2粗基准的选择

重点考虑到既要保证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尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选杠杆零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面为粗基准。

3.2表面加工方法的确定

1、杠杆零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯铸造出来之后第一个加工的端面，此面将作为粗基准，表面粗糙度为3.2。

根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。

2、Φ10孔上端面，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式。

3、Φ8F9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣—半精铣的加工方式。

4、两Φ8H7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与Φ8H7同心在Φ20内，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣—半精铣的加工方式。

5、Φ20H7孔加工，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要求我们采取粗扩—精扩—铰的工序过程，最终完成Φ20H7孔加工。

6、Φ8H7、Φ8F9孔加工，加工时对于Φ20H7孔有平行度要求，表面粗糙度为1.6，根据表面粗糙度要求我们采取钻—精铰的加工方式。

7、Φ10孔加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取钻孔就能达到要求。

8、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗车就能达到要求。

9、M4螺孔加工，考虑到工艺要求，我们采取钻、攻丝两步工序。

在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。

各表面加工方案如下表

加工表面

尺寸精度等级

表面粗超度Ra/μm

加工方案

备注

Φ20H7、Φ8H7孔外端面

IT11

3.2

粗铣—半精铣

表1-8

Φ10孔上端面

IT10

12.5

粗铣

表1-8

Φ8F9孔的外端面

IT11

3.2

粗铣—半精铣

表1-8

两Φ8H7孔之间的表面

IT11

3.2

粗铣—半精铣

表1-8

Φ20H7孔加工

IT7

1.6

粗扩—精扩—铰

表1-7

Φ8H7孔加工

IT8

1.6

钻—精铰

表1-7

Φ8F9孔加工

IT7

1.6

钻—精铰

表1-7

Φ10孔加工

IT11

12.5

钻

表1-7

缺口的加工

IT11

12.5

粗铣

表1-7

M4螺孔加工

3.2

钻—攻

表1-10

3.3加工阶段的划分

该杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（Φ20H7孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三个圆孔的外端面、粗铣Φ10孔上端面以及两Φ8H7孔之间的表面、钻Φ8H7及Φ8F9孔、缺口的粗铣、钻Φ10孔及M4螺孔；在精加工阶段，进行三个圆孔的外端面的半精铣、Φ8H7及Φ8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。

3.4工序集中与分散

在生产纲领一确定成批生产的情况下，考虑到经济效益，工艺简单，尽量降低成本等因素我们采用工序集中。

该杠杆的生产类型为中批生产，可以采用万用型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排

3.5.1机械加工工序的安排

方案一：

1、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面

2、粗铣两Φ8H7孔之间的表面

3、扩—粗铰—精铰Φ20H7孔

4、粗铣—半精铣Φ8F9孔的外端面

5、检验

6、粗铣Φ10孔上端面

7、粗铣缺口

8、钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔

9、钻Φ10孔

10、钻—攻M4螺孔

方案二：

1、扩—粗铰—精铰Φ20H7孔

2、钻—精铰Φ8H7孔及Φ8F9孔

3、粗铣—半精铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面

4、粗铣两Φ8H7孔之间的表面

5、检验

6、钻Φ10孔

7、粗铣Φ10孔上端面

8、粗铣—半精铣Φ8F9孔的外端面

9、粗铣缺口

10、钻—攻M4螺孔

3.5.2热处理工序及表面处理工序的安排

1、铸造成型后，为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序：

时效处理。

2、在粗加