六轴杠杆课设说明书.docx
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六轴杠杆课设说明书
湖北汽车工业学院科技学院
机械制造工艺学
课程设计
设计计算说明书
设计题目：
机械加工工艺规程制定及
专用夹具设计
学生姓名
班级
学号
指导教师
起止日期
零件的工艺分析
1.零件的作用
六轴杠杆在实际运用中，主要起连接，固定的作用。
2.零件的工艺分析
零件的的材料为QT600。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
零件的主要技术要求分析如下：
（1）.由零件图可知，零件的孔、上下表面及杠杆的下端面有粗糙度要求,其余的表面精度要求并不高,只需要达到表面粗糙度要求。
孔的精度为IT7级粗糙度Ra=1.6，上下表面尺寸精度IT12级，粗糙度Ra=1.6和Ra=3.2，下端面为尺寸精度为IT12级，粗糙度Ra12.5。
确定生产类型
按照设计任务要求，该零件的生产纲领为10000件/年，该零件属于轻型的机械零件，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.1-2生产类型与生产的关系可知生产类型为大批量生产。
毛坯的选择：
由于毛坯的选择要考虑零件的力学性能要求，零件的结构形状和外轮廓的尺寸，零件生产纲领和批量以及现场生产条件和发展等。
考虑该设计零件的以上因素，该毛坯的制造方法选用金属性浇注，材料为QT600，该铸造方法生产效率较高，精度也较高，结构细密，能承受较大压力。
零件尺寸的确定：
在零件图中，上表面（粗糙度为Ra1.6）和下表面（粗糙度Ra3.2的凸台）需要多种工步加工，要保证余量；圆弧面（
32）粗糙度为Ra1.6，要精加工；下端面（粗糙度为Ra12.5）粗加工就可以达到要求；毛坯上小孔需要打孔，大孔和小孔精度要达到IT7级需要多步加工加。
强肋板和其他表面使用铸造精度就可以满足要求，不需要加工。
零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有上下表面，大小孔，圆弧面和下端面等，材料为QT600，参考有关的设计手册和资料，其加工方法选择如下：
（1）下表面：
表面粗糙度为Ra3.2，根据零件上尺寸的配合，公差等级为7级，需要粗铣（IT11-13,Ra100-25）和精铣（IT6-9,Ra1.6-0.4）。
（2）上表面：
表面次粗糙度为Ra3.2，根据零件上尺寸的配合，公差等级为7级，需要粗铣和精铣。
（3）大孔：
尺寸公差为φ30H7，表面粗糙度为Ra1.6，需要扩孔（IT11-12），粗铰（IT8-9）和精铰（IT6-7）。
（4）小孔：
尺寸公差为φ20H7，表面粗糙度为Ra1.6，需要扩孔和粗精铰。
（5）圆弧面：
直径32mm，粗糙度为Ra1.6，可确定精度等级为7级，需要粗铣和精铣。
（6）下端面：
更改粗糙度为Ra1.6，需要粗铣和精铣。
（7）其他面不需要不涉及配合，不需要加工。
零件的工艺路线的制订
方案一：
工序1：
将零件翻转，以上表面为粗基准，粗铣下表面凸台，保证厚度。
工序2：
放正零件，以下表面凸台为基准，保证厚度尺寸为
工序3：
在孔外园加挡销，用镗床镗孔；
工序4：
在小孔外园外加固定挡销，钻小孔。
工序5：
以下表面为基准，加2根定位销，粗铣圆弧面（外园柱面）及下端面。
工序6：
，以加工过的上表面为基准，精铣下表面。
工序7：
精铣上表面。
工序8：
以大小孔和下表面为基准，精铣圆弧面。
工序9：
以上表面和下端面为基准，加削边销，粗铰、精铰小孔。
工序10：
以上表面和下端面为基准，精镗大孔。
工序11：
去毛刺。
工序12：
终检。
方案二
工序1：
粗铣下表面凸台。
工序2：
粗铣上表面
工序3：
粗铣圆弧面及下端面
工序4：
粗镗半精镗大孔
工序5：
钻小孔
工序6：
精铣下表面
工序7：
精铣上表面
工序8：
精铣圆弧面及下端面
工序9：
粗铰大孔，精度IT9,粗铰小孔
工序10：
精铰大孔，精铰小孔，精度IT7
工序11：
去毛刺
工序12：
终检
三种加工方案具体的工步都差不多，只是顺序上有些许差异。
按照“先粗后精，先面后孔，先主后次，基准先行”的原则，本该选择方案二，但是，考虑到该零件中大孔（
30H7）是一个关键的定位孔，它决定着小孔和下端面的位置，属于基准，故不能死搬原则，忽略事实，而应先加工大孔，继而加工下端面和小孔。
再比较方案一和三，将装夹方式相同的两步合为一步，理论上是可行的，但是实际上要使用质量较高的冷却液或者增加等待时间，不利于效率和成本，故也视为不恰当的方案。
最终方案一是可取的。
下表面铣削加工切削用量
选择刀具
A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。
根据《切削用量简明手册》表3.1，铣削宽度ae≤5mm，ap≤70mm选择刀具直径do=80mm。
由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z=6（表3.11）；
B.铣刀几何形状（表3.2）：
γn=15o,ɑo=12o
2.选择切削用量
A由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。
Ae=h=3mm
B决定每齿进给量fz根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册表4.2-35）
P=7.5kw，中等系统刚度
根据表3.3（加工进给量）
fz=0.2~0.3，现取fz=0.2。
C选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.5~0.8）mm，镶齿刀（do=80mm）刀具寿命T=180min,（表3.8）
D决定切削速度vc和每分钟进给量vf切削速度vc可以根据表3.11，当do=80mmZ=6mmap=40~70mmae=3mmfz≥0.2mm/z时:
Vc=20mm/zn=81r/minvf=102mm/min
根据表3.14各修正系数：
Ksv=ksn=ksvf=0.9
Ksv=ksn=ksvf=0.85
Vc=v×kv=20×0.9×0.85=15.3m/min
n=nkn=84×0.9×0.85=61r/min
Vf=v×kv=102×00.9×0.85=78mm/min
根据X52k型号机床说明书选择nc=60r/minvfc=75mm/min。
E检验机床功率根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率）当fz=0.14~0.22ap=35mmae≤3.5vf≤121时，Pct=0.8KW
切削功率修正系数kmpc=1其实际功率位
Pcc=0.8kw
根据铣床x52k型说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw
明显加工是在机床的功率范围内，因此切削用量为ae=3mmnc=60r/minvfc=75mm/min。
3.计算基本工时
T=
其中L=l+y+Δl=53mm根据表3.25入切量及其超切量为17mm。
T=
=0.9min
精铣下表面
A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。
根据《切削用量简明手册》表3.1，铣削宽度ae≤5mm，ap≤70mm选择刀具直径do=80mm。
由于采用标准细齿圆柱铣刀，故齿数Z=12（表3.12）；
B.铣刀几何形状（表3.2）：
γn=15o,ɑo=12o
3.选择切削用量
A由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。
Ae=h=1mm
B决定每齿进给量fz根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册表4.2-35）
P=7.5kw，中等系统刚度
根据表3.3（加工进给量）
fz=0.1~0.15，现取fz=0.1。
C选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.2~0.3）mm，细齿刀（do=80mm）刀具寿命T=180min,（表3.8）
D决定切削速度vc和每分钟进给量vf切削速度vc可以根据表3.12，当do=80mmZ=12mmap=40~70mmae=0.6mmfz≤0.15mm/z时:
Vc=25mm/zn=99r/minvf=114mm/z
根据表3.14各修正系数：
Ksv=ksn=ksvf=0.9
Ksv=ksn=ksvf=1
Vc=v×kv=25×0.9=22.5mm/z
n=nkn=99×0.9=89r/min
Vf=v×kv=114×0.85×0.9=102mm/z
根据X52k型号机床说明书选择nc=95r/minvfc=95mm/z。
E检验机床功率根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率）当fz=0.08~0.13ap=35mmae≤3.5vf≤121时，Pct<0.8KW
切削功率修正系数kmpc=1其实际功率位
Pcc=0.8kw。
；
根据铣床x52k型说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw
明显加工是在机床的功率范围内，因此切削用量为ae=1mmnc=75r/minvfc=80mm/z。
4.计算基本工时
T=
其中L=l+y+Δl=53mm根据表3.25入切量及其超切量为17mm。
T=
=0.74min
上表面切削用量选择
1.粗铣上表面
选择镶齿圆柱铣刀，机床选择x52k。
其切削用量与下表面一致。
因此切削用量为ae=3mmnc=60r/minvfc=75mm/min。
计算基本工时
T=
其中L=l+y+Δl=115mm根据表3.25入切量及其超切量为17mm。
T=
=1.7min
2.磨上表面
刀具的选择，由于是磨铸铁硬度很高的材料，因此要选择软砂轮。
零件的宽度在53mm，选择砂轮宽度大于53mm。
查表后选择啥砂轮P100×55×50A60L5B35----平行砂轮，外径100、厚度55mm、内径50。
磨料是棕刚玉，60号粒度，硬度是中软2级，最高工作速度是35m/s。
机床选择为M7120A.由于工件的粗糙度要求不是很高，经过一次磨削就可以达到要求。
查表机床转速为3600r/min。
横向进给量为1m/min.磨头垂直进给量为0.03mm。
切削速度v=
=
=1130m/min=19m/s.
切削时间t=
=1.4min。
小孔加工时切削用量的选择
1.钻头的选择
选择高速钢麻花钻头，其直径d=19.62mm
钻头几何形状为（表2.1）：
双锥修修磨横仍，β=30o，2Φ=180o，bε=3.5，αo=12o,Ψ=55ob=2mm,l=4mm
2选择切削用量
A.决定进给量f
按加工要求决定进给量：
根据表2.7加工要求IT12,铸铁的硬度HBS≤210，d=19.62时，f=（0.43~0.53）mm/r。
由于钻的孔很浅l/d=24/19.63=1.22故不用乘以孔深修正系数
所以进给量f=（0.43~0.53）mm/r
按钻头强度决定进给量：
根据表2.9，当铸铁的硬度HBs≤210，d≤20.5时钻头强度允许的进给量f=0.32。
按机床进给机构强度决定进给量：
根据表2.8铸铁的硬度HBS≤210，d=19.62
机床允许的进给量是f≤0.78mm/r
根据以上三个进给量来看，受限于钻头的强度要求，选择f=0.32mm/r。
根据Z525钻床说明书，选择f=0.36mm/r。
由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿是钻头容易折断，故易在孔即将钻穿是停止自动进给而采用手动进给。
由表2.19可以查出钻孔时的轴向力，当f=0.32mm/r，d≤21mm时，轴向力Ff=6090N
轴向力修正系数均为1，所以Ff=6090N。
B.决定钻头磨钝标准及其寿命由表2.12，当d=19.62时，钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命T=45min。
C.决定切削速度由表2.15当铸铁的硬度180≤HBS≤240，f
=0.32mm/r。
得v=18m/min
切削速度修正系数：
ktv=1，kcv=1，klv=1，ktv=1
所以v=18m/min。
根据n=
=
=286.6r/min
根据z525钻床说明书选择n=272r/min，f=0.36mm/min
D.验证机床扭矩及其功率
根据表2.21当钻头直径d≤19，进给量f≤0.41时Mt=43.16N＊M.扭矩修正系数为1。
故Mc=43.16。
根据2.23，当HBS（170~213）d=19.62mmf=0.36mm/minv=18m/min时，pc=1kw。
根据z525钻床说明书，pe=2.8×0.81=2.26kw
由于扭矩和功率都没有超过机床的承受范围。
所以切削用量可以选择n=272r/min，f=0.36mm/min
3.计算基本工时
tm=
上式中，L=l＋y＋Δ，其中l=24.3入切量及其超切量查表2.29y+Δ=10mm
tm=
=0.26min
扩孔钻削用量的选择
1.刀具的选着
根据表2.1选着γo=10oɑo=10kv=60krε=30β=20bal=0.2
2.选择进给量
根据表2.10由于孔直径在（15~20）HBS>200进给量在f=（0.6~0.7）mm/r
3.决定钻头磨钝及其寿命由表2.12d=19.8后刀面最大磨损量为0.6寿命T=30min。
4.确定切削速度
根据表2.30（钻扩铰时切削速度的计算公式）
Vc=（Cvdoz/Tmapxfy）kv
Cv=15.2Z=0.25X=0.1y=0.4m=0.2
根据表2.24ap=1.8mm
Vc=
=24.1m/min
根据n=
=
r/min=384r/min
根据钻床说明书，使用转速为392r/min。
进给量降低为0.48mm/r。
5.基本工时的确定
tm=
上式中，L=l＋y＋Δ，其中l=24.3入切量及其超切量查表2.29y+Δ=10mm
tm=
=
=0.13min
粗铰切削用量
1.刀具的选择
因为是用来切铸铁选用高速钢材料的刀具
由表2.6根据加工材料是铸铁，铰刀的材料高速钢选γo=0oɑo=6oɑ1=15od=19.94mm。
2.确定进给量
由表2.11刀具半径在（10~20）mm被加工工件硬度HBS>170选择f=（1.0~2.0）mm/r。
3.根据表2.12由do=（11~20）知道刀具寿命为60min。
4.确定切削速度
vc=
kv
CV=15.6ZV=0.2XV=0.1yv=0.5m=0.3d=19.94mmT=60ap=0.14mm。
Vc=
=10m/min
根据n=
n=
=159r/min
根据钻床说明书选取n=140r/minf=1mm/r。
5.基本工时的确定
tm=
上式中，L=l＋y＋Δ，其中l=24.3入切量及其超切量查表2.29y+Δ=10mm
tm=
=
=0.18min
精铰切削用量
2.刀具的选择
因为是用来切铸铁选用高速钢材料的刀具
由表2.6根据加工材料是铸铁，铰刀的材料高速钢选γo=0oɑo=6oɑ1=15od=20mm。
3.确定进给量
由表2.11刀具半径在（10~20）mm被加工工件硬度HBS>170选择f=（1.0~2.0）mm/r。
3.根据表2.12由do=（11~20）知道刀具寿命为60min。
4.确定切削速度
vc=
kv
CV=15.6ZV=0.2XV=0.1yv=0.5m=0.3d=19.94mmT=60ap=0.14mm。
Vc=
=11.06m/min
根据n=
n=
=176r/min
根据钻床说明书选取n=176r/minf=0.81mm/r。
5.基本工时的确定
tm=
上式中，L=l＋y＋Δ，其中l=24.3入切量及其超切量查表2.29y+Δ=10mm
tm=
=
=0.18min
镗孔的切削用量
一.确定粗镗
30H7孔的切削用量。
所选刀具为YT5硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀，主偏角kr=45o。
1 确定背吃刀量ap。
双边余量为5mm，单边余量ap=2.5mm。
2 确定进给量f。
查阅光盘“查表法确定切削用量”中硬质合金及高速钢镗刀的进给量内容，当镗刀钢料，镗刀直径为20mm，ap<3mm，镗刀伸处度为100mm时，f=0.15mm/r~0.25mm/r，按T616镗床的进给量选择f=0.20mm/r。
3 确定切削速度v。
查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为V=
式中Cv=291，m=0.2，xv=0.15，yv=0.2，T=60min，kv=0.468，
=2.5，t=60，f=0.2则
V=74m/min=1.2m/s
n=1000×v/（3.14×30）=792r/min
按T616镗床的转速，选择n=810r/min=13.5r/s。
粗镗
27的孔基本时间
T=（l+l1+l2+l3）/fn=（35.4+3.5+4）/（0.2×13.5）=15.9s
二.半精镗
30H7孔的切削用量。
所选刀具为YT15硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀，主偏角kr=45o,其耐用度为T=60min。
1 确定背吃刀量ap。
双边余量为1.5mm，单边余量为ap=0.75mm
2 确定进给量f。
查阅光盘“查表法确定切削用量”中硬质合金及高速钢镗刀的进给量内容，当镗刀钢料，镗刀直径为20mm，ap<2mm，镗刀伸出100mm时，f=0.15~0.30mm/r，按T42100镗床的进给量选择f=0.15mm/r。
4 确定切削速度。
查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为V=
式中
=291，m=0.2，
=0.15，
=0.2，
=0.9，
=0.75，f=0.15，t=60，得
=176m/min
n=1000×176/（3.14×30）=1868r/min
按T42100镗床的转速选择n=1600r/min=26.6r/s
半精镗
29.4孔的时间t=（33+3.5+4）/（0.15×26.6）=10.2s
三.精镗
30H7孔的切削用量。
1 所选刀具为YT30硬质合金，主偏角
=
，直径为20mm的圆形镗刀。
其耐用度T=60min。
2 确定背吃刀量
。
双边余量0.6mm，单边余量
=0.3mm。
3 确定进给量f。
根据镗床T42100选择进给量f=0.06mm/r。
4 确定切削速度v。
查阅“切削用量及其计算”中车削时切削速度的计算内容，按公式计算切削速度为
V=
=242m/min=4m/s
式中式中
=291，m=0.2，
=0.15，
=0.2，
=0.9，
=0.30，t=60，f=0.06
得
=242m/min=4m/s
n=（1000×242）/（3.14×30）=2567r/min
根据T42100镗床转速表，选择n=2000r/min=33.3r/s
精镗
30H7孔的基本时间
t=（33+3.5+4）/（0.06×33.3）=20.3s
加工圆弧面时圆柱铣刀切削用量选择（粗铣）
1.选择刀具
A.铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能随意选取。
根据《切削用量简明手册》表3.1，铣削宽度ae≤5mm，ap≤70mm选择刀具直径do=80mm。
由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数Z=6（表3.11）；
B.铣刀几何形状（表3.2）：
γn=15o,ɑo=12o
4.选择切削用量
A由于铣削宽度ae不是很大，可以一次走刀完成。
Ae=h=3mm
B决定每齿进给量fz根据X52k型号机床说明书（机械制造工艺设计简明手册表4.2-35）
P=7.5kw，中等系统刚度
根据表3.3（加工进给量）
fz=0.2~0.3，现取fz=0.2。
C选择铣刀磨钝标准及其刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量（0.5~0.8）mm，镶齿刀（do=80mm）刀具寿命T=180min,（表3.8）
D决定切削速度vc和每分钟进给量vf切削速度vc可以根据表3.11，当do=80mmZ=6mmap=40~70mmae=3mmfz≥0.2mm/z时:
Vc=21mm/zn=84r/minvf=175mm/min
根据表3.14各修正系数：
Ksv=ksn=ksvf=0.85
Kmv=kmn=kmvf=0.9
Ksv=ksn=ksvf=0.8
Vc=v×kv=21×0.85×0.9×0.8=12.852m/min
n=nkn=84×0.85×0.9×0.8=51.408r/min
Vf=v×kv=175×0.85×0.9×0.8=1071mm/min
根据X52k型号机床说明书选择nc=47.5r/minvfc=100mm/min。
E检验机床功率根据3.20（高速钢圆柱铣刀铣削灰铸铁是消耗功率）当fz=0.14~0.22ap=35mmae≤3.5vf≤121时，Pct=0.8KW
切削功率修正系数kmpc=1其实际功率位
Pcc=0.8kw
根据铣床x52k型说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw
明显加工是在机床的功率范围内，因此切削用量为ae=3mmnc=47.5r/minvfc=100
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