左摆动杠杆夹具设计M10.docx
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左摆动杠杆夹具设计M10
辽宁工程技术大学
机械制造技术基础
课程设计
题目：
左摆动杠杆-M10
班 级：
机械10-5
姓 名：
张海洋
指导教师：
刘宏梅
完成日期：
2013,6，27
摘 要
这次设计的是左摆动杠杆。
包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
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。
最后拟定左摆动杠杆的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
Abstract
WhatthisdesignistheLeftswinglever.Includingdetaildrawing,semifinishedmaterialschart,assemblydrawingeach,machine-finishingtechnologicalprocesscardandwithoperationcardeachone.Accordingtocomponentsnatureanddetaildrawingvariousendsurfaces'roughnessdeterminationsemifinishedmaterialssizeandmachiningallowance.FinallydrawsuptheLeftswinglever'scraftroadmap,worksoutthisworkpiececlampplan,drawsthejigassemblydrawing.
MachineryManufacturingTechnologycurriculumdesignisfinishedwelearnallthebasiccourseoftheUniversity,technologyandthemostbasiccourseafterthespecialized,whichisourgraduationprojectbeforeconductingthevariouscoursesofstudybyanin-depthcomprehensivereviewofthetotal,isalsoaTheorywithpracticaltraining,therefore,inourfouryearsofuniversitylifeoccupyanimportantposition
Formepersonally,Ihopethatthroughthecurriculumdesignoftheirfuturewillbeengagedintheworkofoneoftraining,whichtemperedhisanalysis,problem-solvingabilities.Ascapacityconstraints,therearestillmanydeficienciesinthedesign,askteacherstogiveguidance.
目录
第一部分：
机械加工工艺规程
1，零件工艺分析………………………………5
1.1，左摆动杠杆的用途………………………………5
1.2，工艺性分析………………………………6
1.3，各项技术要求………………………………6
2，确定毛坯和加工余量……………………………6
2.1，毛坯种类的选择：
………………………………6
2.2，加工余量的确定………………………………7
3，工艺路线的制定………………………………7
3.1，精基准的选择………………………………7
3.2，粗基准的选择………………………………8
3.3，表面加工方法的确定………………………………8
3.4，加工阶段的划分………………………………8
3.5、工序的集中与分散………………………………8
3.6、机械加工工序………………………………9
3.7热处理工序………………………………9
3.8、辅助工序………………………………9
3.9、确定工艺路线………………………………9
4，加工余量、工序尺寸和工差的确定………………10
5，切削用量时间定额的计算…………………………10
5.1，切削用量的计算………………………………10
5.2，时间定额的计算………………………………11
第二部分：
夹具设计
1，定位方案………………………………12
1.1分析………………………………12
2，定位误差分析计算………………………………14
3，导向元件设计………………………………14
4，夹紧机构………………………………15
5、体会与展望………………………………16
6、参考文献………………………………16
第一部分：
机械加工工艺规程
1，零件工艺分析
左摆动杠杆零件图：
1.1，左摆动杠杆的用途
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。
要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（用力点、支点和阻力点）的大小跟它们的力臂成反比。
动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1•L1=F2•L2。
式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。
从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
1.2，工艺性分析
该左摆动杠杆结构简单，形状普通，属一般的杠杆类零件。
主要加工表面有左摆动杠杆左、右端面，上端面，其次就是φ15孔及φ12孔和φ6孔，φ15、φ12、φ6孔的加工端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。
该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，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。
由此可见，该零件的加工工艺性较好。
1.3，各项技术要求
该杠杆的各项技术要求如下表所示：
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度（um）
左摆动杠杆左端面
100
IT9
3.2
左摆动杠杆中端面
53
IT9
3.2
左摆动杠杆上端面
28
IT9
3.2
左摆动杠杆上孔
φ15
IT8
1.6
左摆动杠杆中孔
φ12
IT8
1.6
左摆动杠杆下孔
φ6
IT7
1.6
M10螺纹孔
φ10
IT9
12.5
Φ12孔
φ12
IT8
12.5
Φ12盲孔
φ12
IT9
12.5
8mm槽
8
IT9
12.5
2mm槽
2
IT9
12.5
2，确定毛坯和加工余量
2.1、毛坯种类的选择：
根据零件材料、结构和大小选择毛坯种类左摆动杠杆在工作过程中承受冲击载荷及各种应力，毛胚需选用锻件才满足工作要求。
该左摆动杠杆的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用锻造。
2.2，加工余量的确定
锻件外廓包容尺寸为177×53×24，所以
=177×53×24×7.8×
=1.756Kg，估计锻件重量
，
锻件形状复杂系数
属于一般级
材料是45号钢，所以锻件材质系数属于
零件表面粗糙度：
由表2-10至表2-14可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量如下：
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
左摆动杠杆左端面
2*2=4
1.8
104+1.2/-0.6
表2-10至表2-14
左摆动杠杆中端面
2*2=4
1.6
57+1.1/-0.5
表2-10至表2-14
左摆动杠杆上端面
2*2=4
1.4
32-0.70.7
表2-10至表2-14
φ12孔
2*2=4
1.4
8-0.70.7
表2-10至表2-14
φ15孔
2*2=4
1.4
11-0.70.7
表2-10至表2-14
φ12孔
2*2=4
1.4
8-0.70.7
表2-10至表2-14
M10mm螺纹孔
2*2=4
1.4
6-0.70.7
表2-10至表2-14
φ6孔
2*2=4
1.4
2-0.70.7
表2-10至表2-14
φ12盲孔
2*2=4
1.4
8-0.70.7
表2-10至表2-14
8mm槽
2*2=4
1.2
4-0.3+0.9
表2-10至表2-14
2mm槽
2*1.5=3
1.2
0
表2-10至表2-14
3，工艺路线的制定
3.1，精基准的选择
根据该左摆动杠杆零件的技术要求，选择左摆动杠杆左端面和上端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。
上端面是设计基准，选用其作精基准定位左摆动杠杆两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合。
选用左摆动杠杆左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该左摆动杠杆在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。
3.2、粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。
这里选择左摆动杠杆右端面和φ12外圆面作为粗基准。
采用φ12外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用左摆动杠杆右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。
3.3，表面加工方法的确定
根据左摆动杠杆零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
左端面
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-6至表1-8
中端面
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-6至表1-8
上端面
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-6至表1-8
φ12H8孔
IT8
1.6
钻-铰
表1-6至表1-8
φ15H8孔
IT8
1.6
钻-扩-粗铰-精铰
表1-6至表1-8
φ6孔
IT7
1.6
钻-铰
表1-6至表1-8
φ12孔
IT8
12.5
钻
表1-6至表1-8
M10孔
IT9
12.5
钻-攻螺纹
表1-6至表1-8
φ12盲孔
IT9
12.5
钻
表1-6至表1-8
8mm槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-6至表1-8
2mm槽
IT9
12.5
粗铣-半精铣
表1-6至表1-8
3.4、加工阶段的划分
该左摆动杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；粗铣左摆动杠杆左端面、中端面、上端面、φ12孔、φ15孔、φ6孔、φ12孔、M10螺纹孔、φ6孔、盲孔φ12槽8mm槽2mm。
在半精加工阶段，完成左摆动杠杆左端面、中端面、上端面和φ15孔、φ12孔、φ6的精铣加工和φ12盲孔的钻-铰-精铰加工及φ12孔等其他孔的加工。
3.5、工序的集中与分散
选用工序集中原则安排左摆动杠杆的加工工序。
该左摆动杠杆的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、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的相对位置精度要求。
3.6、机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——左摆动杠杆左端面和φ12孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原则，先加工左摆动杠杆中端面，再加工M10孔。
3.7热处理工序
加工之前进行时效处理。
3.8、辅助工序
在半精加工后，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：
在、实效处理——基准加工——粗加工——精加工。
3.9、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，下表列出了左摆动杠杆的工艺路线。
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
时效处理
2
粗、半精铣左摆动杠杆左端面
立式钻床X51
端铣刀
游标卡尺
3
粗、半精铣左摆动杠杆中端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
4
粗、半精铣上端面
立式铣床X51
外圆车刀
游标卡尺
5
钻、铰孔φ12mm
立式钻床Z525
麻花钻、铰刀
内径千分尺
6
1.钻孔φ13mm2.扩孔至φ15mmRa=1.6
m
立式钻床Z525
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
7
钻、铰孔φ6mm
立式钻床Z525
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
8
钻、攻螺纹M10mm
立式钻床Z525
麻花钻、丝锥
卡尺、塞规
9
钻孔φ12mm
立式钻床Z525
麻花钻、扩孔钻
卡尺、塞规
10
钻φ12盲孔
立式钻床Z525
麻花钻、扩孔钻
游标卡尺
11
粗、半精铣槽8mm
立式铣床X51
端面铣刀
游标卡尺
12
粗、半精铣槽2mm
立式铣床X51
端面铣刀
游标卡尺
13
去毛刺
钳工台
平锉
14
清洗
清洗机
15
终检
塞规、卡尺、百分表等
4，加工余量、工序尺寸和工差的确定
这里只确定工序8（钻，攻螺纹M10mm）的加工余量工序尺寸和公差。
查表2-28和表2-39得钻孔加工余量Z1=2mm攻螺纹加工余量Z2=2mm，查表1-20得钻孔公差为IT12=0.15mm，攻螺纹公差IT9=0.036mm,综上所述本工序各工步的工序尺寸及公差为钻：
攻螺纹：
。
他们之间的相互关系如下图：
5，切削用量时间定额的计算
在这只计算工序8（钻，攻螺纹M10mm）的切削用量时间定额。
5.1，切削用量的计算
钻孔工步：
1）背吃刀量的确定取ap=2.5mm.
2）进给量的确定由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.16mm/r。
3）切削速度的计算由表5-22，切削速度v选取为22m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=700.64r/min,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min,并根据表4-9取f=0.17mm/r再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=25.62m/min。
攻螺纹工步：
取ap=1.5mm，攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距f=1mm/r,则n=1000×3/3.14×10=95.54r/min，根据表4-9取n=97r/min,则v=3.05m/s。
5.2，时间定额的计算
钻孔工步：
由表5-41，l=11m，
，
f=0.17，n=960，
则基本时间
，辅助时间
不考虑准备于总结时间，布置工作地时间
和休息生理时间
均取3%，则
攻螺纹工步:
由表5-41，l=11mm，
，n=
=97r/min,i=1,f=1
，辅助时间
，不考虑准备于总结时间，布置工作地时间
和休息生理时间
均取3%，则
所以本工序单件时间
第二部分：
夹具设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
1，定位方案
1.1分析：
本工序加工内容为1钻8mm的孔2攻螺纹，使用工具为莫氏锥柄麻花钻M8，丝锥，机床为立式钻床Z525.
用一块平面来限制
，用一个支撑板来限制
，用一个支撑钉来限制
，这就实现了六点定位。
如下图：
所选支撑板为A型，尺寸H=10，L=60，B=16，b=14，l=15，A=30，d=6.6，
所选支撑钉为A型，尺寸D=12，H=6，L=16，d=8
2，定位误差分析计算
支撑板以左端面为定位基准，所要保证尺寸为14mm（见首页零件图），为一般性公差，查资料的公差为
，由零件图可知定位基准与设计基准重合故
，且定位基准较平整故
，所以定位误差合乎标准。
支撑钉上端面为定位基准，做要保证尺寸为10mm，公差为
，两基准重合
定位基准较为平整
，所以定位误差合乎标准。
3，导向元件设计
由于生产标准为大批量生产，且本工序中需要换刀，故选用可换钻套，
钻孔时所用钻套尺寸为d=8，D=12,H=20,h=8.攻螺纹是所用钻套尺寸为d=10，D=15，H=16，h=10。
所选衬套为A型，d=12，D=18，H=20，攻螺纹时所用衬套d=15,D=22,H=16
所用钻套螺钉为M6×18
根据加工条件计算排屑高度为h=（0.7~1.5）d=10mm
4，夹紧机构
根据定位方案选用单螺旋夹紧机构，夹紧力作用于杠杆右端面，将杠杆顶住在支撑板和支撑顶上，从而实现夹紧。
通过拧紧螺杆，螺杆头部通过活动的压块与工作表面接触，并采用衬套与螺杆配合提高夹紧机构的使用寿命。
切削力计算：
刀具：
Φ8的麻花钻，
的丝锥
切削力：
查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得钻削力计算公式：
式中P───钻削力
t───钻削深度,11mm
S───每转进给量,0.17mm和1mm
D───麻花钻和丝锥直径,Φ8mm和
HB───布氏硬度，55HRC
所以
钻孔切削力
=566（N）
钻孔的扭矩：
=1478（N·M）
攻螺纹切削力
=687
扭矩
=1755
夹紧力的计算：
根据螺旋夹紧机构夹紧力计算公式
式中φ───螺纹摩擦角
───螺杆内径
───工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16
───螺杆中径
───螺纹升角
F───手柄作用力
L───手柄长度
则所需夹紧力
=766（N）
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。
5、体会与展望
通过将近三个星期的学习，通过老师的指导和自己的努力，终于完成了这个项目，课程设计作为《机械制造基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。
总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们多多斧正。
通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
6、参考文献
[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991
[2]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993
[3]崇凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993
[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987
[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004
[6]薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，1995
[7]崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社，2006.12
[8]陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.
[9]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础.高等教育出版社，1991
[10]张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11
[11]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002
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