左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计说明书.docx
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左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计说明书
课程设计
题目：
左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
班 级：
机自08本三班
姓 名：
乔瑜
指导教师：
石钢
完成日期：
2011年6月3日
一、设计题目
左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
大批生产
三、设计工作量要求
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片1张
（4）机械加工工艺工序卡片（2个典型工序）2张
（4）夹具装配图1张（5）课程设计说明书（6000字以上）1份
四、设计目的
1、能熟练运用机械制造技术基础、公差与测量技术、工程力学、机械设计基础、机械制图等课程中的基础知识与理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量；熟悉该零件在机器中的工作原理；
2、学会使用手册及图表资料；
3、进一步培养识图、绘图、工艺运算和编写技术文件等基本技能。
五、资料查阅与收集任务
1、查阅和收集所给题目零件的零件图、该零件在产品或部件中的作用、材料及热处理特点、机械加工工艺性、主要加工表面的技术要求等；
2、查阅和收集对应的毛坯图、了解毛坯的制造过程和要求等；
3、查阅和收集该零件加工工艺规程编制的要求和主要注意点；
4、查阅和收集各工序所采用工、夹、量、刀具、设备；相应的切削加工用量等；
5、查阅和收集相关加工方法的总余量、工序加工余量、工序尺寸及公差等；
6、其他拟认为应收集的相关资料。
目录
1左摆动杠杆的工艺分析
1.1左摆动杠杆的用途1
1.2左摆动杠杆的技术要求1
1.3左摆动杠杆的工艺分析2
1.4确定生产类型3
2确定毛坯、绘制毛坯简图3
2.1选择毛坯3
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3
3拟定左摆动杠杆工艺路线5
3.1定位基准的选择5
3.2表面加工方法的确定5
3.3加工阶段的划分6
3.4工序的集中与分散6
3.5工序顺序的安排6
3.6确定工艺路线7
5.1切削用量的计算9
5.2时间定额的计算10
6机床的夹具设计12
6.1定位方案设计12
6.2导向装置设计12
6.3夹紧装置设计13
6.4夹具体设计13
7方案综合评价与分析13
8体会与展望13
1左摆动杠杆的工艺分析
1.1左摆动杠杆的用途
左摆动杠杆主要应用在某柴油机的左摆动器中，包括有中部有定轴管、一端为拨叉、另一端为触杆的锻造成型的杠杆体，在其两触杆端部各设有孔，在该两孔中设有与其紧密配合的钢球头。
1.2左摆动杠杆的技术要求
表一左摆动杠杆的零件技术要求
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
um
左摆动杆下面
177
IT9
3.2
左摆动杆左面
28
IT9
3.2
左摆动杆上面
55
IT9
3.2
主图
孔
IT7
1.6
主图
孔
IT7
1.6
主图
孔及M10螺纹
M10
IT8
12.5
俯图
盲孔
IT8
12.5
俯图
孔
IT7
1.6
俯图右槽
8
IT8
3.2
俯图左槽
2
IT8
12.5
1.3左摆动杠杆的工艺分析
分析零件图可知，左摆动杠杆的上、下和左端面的粗糙度要求较高，为3.2，所以需要进行切削加工。
而其他的各表面的粗糙度要求并不高，厚度比较薄，又因为是大批生产，故选用两块12mm的板材，经过冲压成型，将两块板焊接起来的方法，其他面无需加工。
零件中几个孔的要求较高，粗糙度为1.6，但孔的直径较小，所以采取钻、粗铰，精铰的加工方法以确保精度等级。
零件中对形位公差的要求并不高。
由此，该零件加工方便，工艺性较好。
1.4确定生产类型
该零件为大批生产
2确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
由于左摆动杠杆在实际应用中要承受较小的力，故将板材冲压成型，然后将两块板焊接到一起。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
由于冲压成的毛坯可以达到要求，故只给毛坯下、上、左面留0.5mm的加工余量就可以。
3拟定左摆动杠杆工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准还有精基准，通常先确定精基准，再确定粗基准。
3.1.1精基准的选择
根据该零件的技术要求和装配要求，选择左摆动杠杆的下端面和左端面为精准，零件上的很多表面和孔都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。
另一方面，我们可以以这两个面为定位基准，加工其他的平面和孔，保证“基准重合”的原则。
最后一方面，以这两个面为定位基准，在加紧方便。
3.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应该平整，没有飞边、毛刺、或其他的欠缺。
本例选择后端面为粗基准。
3.2表面加工方法的确定
根据左摆动杠杆零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工零件表面的加工方法。
如表二所示
表二左摆动杠杆各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
下端面
IT9
3.2
半精铣
左端面
IT9
3.2
半精铣
上端面
IT9
3.2
半精铣
H8孔
IT7
1.6
钻-粗铰-精铰
H7孔
IT7
1.6
钻-粗铰-精铰
H8孔
IT7
1.6
钻-粗铰-精铰
攻螺纹M10
钻-攻螺纹
孔
IT8
12.5
钻
盲孔
IT8
12.5
钻
8mm的槽
IT8
3.2
粗铣-半精铣
2mm槽
IT8
12.5
粗铣
3.3加工阶段的划分
该左摆动杠杆的质量要求不太较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段，首先应该将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面和孔的加工精度;然后粗钻其他的一些孔，再粗铰
、
、
的孔；在精铰刀加工阶段，完成粗糙度为1.6的孔的精铰加工。
3.4工序的集中与分散
由于生产类型是大批生产，采用工序集中的加工工序。
十个零件一起加工上、下、左端面，以提高生产率，可以缩短辅助时间。
3.5工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-左端面与上端面；遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原则，先加工三个端面，然偶加工剩下的几个孔。
3.5.2热处理工序
冲压成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241-285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。
喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。
3.5.3辅助工序
半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该左摆动杠杆工序的安排顺序为：
基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-热处理-主要孔的精加工
3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表四列出了拨叉的工艺路线
表四
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
倒圆角、半精铣下、上、左端面
立式铣床X51
面铣刀
游标卡尺
2
钻-粗铰-精铰孔
H8
立式钻床525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
3
钻-粗铰-精铰孔
H7
立式钻床525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
4
钻孔
立式钻床525
麻花钻
卡尺、塞规
5
钻、攻螺纹M10
立式钻床525
麻花钻、攻丝附件
卡尺、塞规
6
钻-粗铰-精铰孔
H8
立式钻床525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
7
钻孔
立式钻床525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
8
粗铣-半精铣8mm槽
立式铣床X51
片铣刀
游标卡尺
9
粗铣2mm槽
立式铣床X51
片铣刀
游标卡尺
10
去毛刺
钳工台
平锉
11
中检
塞规百分尺卡尺
12
清洗
清洗机
13
终检
塞规百分尺卡尺
4加工余量、工序尺寸、和公差的确定（只算工序5）
查表2-28可得，精铰余量为Z精=0.04mm;扩孔的余量为Z扩=0.96mm；钻孔的余量为Z=5mm
查表1-20可确定各工序尺寸的加工精度等级为：
精铰IT8；扩孔IT10；钻孔IT12
根据上述结果，查表2-40可知，个工步公差为：
精铰，
6～
6.018；扩孔，
5.85～
5.92；钻孔
5～
5.12
其相互关系参看右图
5切削用量、时间定额的计算
只算工序5的切削用量、时间定额
5.1切削用量的计算
5.1.1钻孔工步
1）背吃刀量
=5mm
2）进给量由表5-12，选取每转进给量f=0.2mm/r
3）切削速度由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=20m/min，带入公式得
参照表4-15所列X51型立式机床的主轴转速取n=590r/min。
实际转速为
5.1.2扩孔工步
1）背吃刀量
=0.85mm
2）进给量由表5-31可查得，取f=0.50mm/r
3）切削速度计算由表5-31可得v=2m/min
参照表4-9所列Z525型立式钻床单主轴转速，取n=97r/min。
实际转速
5.1.3精铰工步
1）背吃刀量
=0.15mm
2）进给量查表5-31f=0.4mm/r
3）切削速度计算查表5-31可查到v=4m/min
参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取n=140r/min
实际转速
5.2时间定额的计算
5.2.1基本时间的计算
1）钻孔查表5-41，
=24mm，
=2mm
=5mm
f=0.2mm/r,n=590r/min
带入
2）扩孔根据表5-41，
，
按
=15，
=1.5，查得
=0.56mm，
=5.3mm
3）铰孔根据表5-41及表5-42查得
=20mm，
=22mm，l=24mmf=0.4mm/r,n=140r/min
5.2.2辅助时间的计算
根据经验公式，辅助时间与基本时间的关系为
=（0.15～0.2）
本例取
=0.15
，则各工步的辅助时间为：
钻孔工步：
=0.15×15.8=2.37s
扩孔工步：
=0.15×33.8=5.07s
精铰工步：
=0.15×45.6=6.84s
5.2.3其他时间计算
除了作业时间之外，每件工序的单位时间还包括布置工作地点时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。
由于是大批生产，分摊到每个工件的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作时间
是作业时间的2%～7%，休息与生理需要时间
是作业时间的2%～4%,在此均取3%，则各工序的其他时间（
+
）可按关系式（3%+3%）
+
×（
+
）计算，他们分别为：
钻孔：
+
=6%×（2.37+15.8）=1.09s
扩孔：
+
=6%×（5.07+33.8）=2.33s
铰孔：
+
=6%×（6.84+45.6）=3.15s
5.2.4单件总时间的计算
钻孔工步：
=15.6+2.37+1.09=19.06s
扩孔工步：
=33.8+5.07+2.33=41.2s
铰孔工步：
=45.6+6.84+3.15=55.51s
5.2.5加工单件总时间
T=19.06+41.2+55.5=1115.8
6机床的夹具设计
6.1定位方案设计
6.1.1工件在夹具体中的定位
通过分析零件可知，该零件近似与矩形块，故选用支撑钉定位，后面是一个大平面，故用三个支撑钉；底面较长，用两个支撑钉；左面较小，用一个支撑钉，故可实现六点完全定位。
6.1.2定位误差的分析
由于实现了定位基准与设计基准的统一，所以基准不重合度误差为0，故定位误差较小。
6.2导向装置设计
根据工序7的加工工步：
钻孔-扩孔-铰孔。
与加工所用的刀具（铣刀）与机床，采用快换钻套与衬套想配合的方式作为铣刀与钻刀的导向装置。
快换钻套的选取：
根据经验公式H=（1～2.5）d可以确定钻套的高度为6～15。
再根据表9-10可以选取相应的钻套。
衬套的选取：
根据所选的快换钻套，选取与之配合的衬套。
根据定位装置与快换钻套与衬套，设计钻模板。
6.3夹紧装置设计
根据支承钉分布情况与工件的定位方法，采用压板夹紧，此种夹紧方案，能限制所有方向的移动与转动，夹紧可靠，保证加工精度。
具体如装配图。
6.4夹具体设计
根据定位方案、导向装置、夹紧装置的要求，并考虑结构公益性和清除切削等要求，设计夹具体，具体见夹具体图。
7方案综合评价与分析
此套方案，从机械加工工艺规程设计到夹具体的设计，都是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。
工艺规程制定合理、规范，有很强的实用性。
夹具体的设计，从定位方案的设计，到导向装置与夹紧装置的设计，也是以零件为基本，所以做到合理。
总之，这套方案合理、规范，使用性强。
8体会与展望
通过此次课程设计，进一步复习所学的《机械制造技术基础》、《精度设计与检测》、《机械图学》与《机械设计》等课程的内容，并运用到实践。
锻炼了自己运用所学知识的能力、自己发现问题解决问题的能力和设计能力。
但通过此次课程设计，也体会到：
所学知识不扎实，运用能力还是不强等自身的不足。
这些都将会促进我更进一步的学习。
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