等臂杠杆的工艺规程及夹具设计.docx
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等臂杠杆的工艺规程及夹具设计
序言2
一、零件的作用及工艺分析4
(一)零件的作用4
(二)零件的工艺分析4
二、工艺规程的设计5
(一)、确定毛坯的制造形式。
5
(二)、基面的选择6
(三)、工件表面加工方法的选择7
(四)、确定工艺路线7
(五):
工艺方案的比较和分析:
9
(六):
选择加工设备及刀、量、夹具9
(七):
加工工序设计11
三、夹具的设计13
1、确定设计方案14
2、选择定位元件14
3、计算夹紧力并确定螺杆直径15
4、定位误差计算15
四、设计心得16
五、参考文献18
机械制造技术课程设计
任务书
题目
设计杠杆零件的机械加工工艺规程及
的专用夹具
钻2X①8孔工序
内容:
(1)零件一一毛坯合图
1张
(2)机械加工工艺规程卡片
1套
(3)夹具装配图
1张
(4)夹具体零件图
1张
(5)课程设计说明书
1份
原始资料:
该零件图样一张;生产纲领为
8000件/年;每日
一班
2016年10月31日
序言
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学(含机床夹具设计)和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。
这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂零件(杠杆)的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟定夹具设计方案,由于能力有限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加以指教。
完成夹具结构设计能力,也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会,为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
一、零件的作用及工艺分析
(一)零件的作用
题目给出的零件是杠杆。
它的主要的作用是用来支承、固定的。
要求零件的配合是符合要求。
(二)零件的工艺分析
杠杆的①25+0.052mm孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。
现分述如下:
本夹具用于在立式钻床上,加工①8(H7)孔。
工件以①25+0.052mm孔及端面和水平面底、①30的凸台分别在台阶定位销7、支承钉11上实现完全定位。
钻①8(H7)mm孔时工件为悬臂,为防止工件加工时变形,采用了螺旋辅助支承2,当辅助支承2与工件接触后,用螺母1锁紧。
要加工的主要工序包括:
粗精铣宽度为①40mm的上下平台、钻①10(H7)孔、钻2X①8+0.015的小孔、粗精铣①30凸台的上下表面。
加工要求有:
①40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um
(上平台)、Ra3.2(下平台)、①10(H7孔为Ra3.6um①25(H9)和①8(H7)孔表面粗糙度都为Ra1.6um。
2X①8(H7)孔有平行度分别为0.1um(A)、0.15um(A)。
①10(H7)孔的平行度为0.1um(A)。
杠杆有过渡圆角为R5,则其他的过渡圆角则为R3。
其中主要的加工表面是孔①8(H7)要用①8(H7)钢球检查。
1、工艺规程的设计
(一)、确定毛坯的制造形式
零件的材料HT20Q考虑到零件在工作中处于润滑状态,采用润滑效果较好的铸铁。
由于年产量为5000件,达到大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,铸造表面质量的要求高,故可采用铸造质量稳定的,适合大批生产的金属模铸造。
又由于零件的对称特性,故采取两件铸造在一起的方法,便于铸造和加工工艺过程,而且还可以提高生产率。
查参考文献(机械加工工艺简明手册)得:
各加工表面表面总余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等
级
加工余量数
值(mm)
说明
①40mm的
40
G
4
加工上下底
上下平台
面
宽度30mm
30
H
3
加工上表面
的平台
?
30mm的凸
30
H
3
凸台上下面
台上下面
①10(H7)孔
10
H
3
加工内孔
①8(H7)孔
8
H
3
加工内孔
①25(H9)
25
G
4
加工内孔
孔
又由参考文献得出:
主要毛坯尺寸及公差
主要尺寸
零件尺
寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
2XO8(H7)之
间的中心距离
168
168
4
①10(H7)孔尺
寸
10
2.0
10
3
①25(H9)孔尺
寸
25
3.0
25
4
①8(H7)孔尺寸
8
2.0
8
3
(2)、基面的选择
(1)粗基准的选择。
对于本零件而言,按照粗基准的选择原则,选择本零件的加工表面就是宽度为①40mm的肩面表面作为加工的粗基准,可用压板对肩台进行加紧,利用一组V形块支承①40mm的外轮廓作主要定位,以消除z、z、y、y四个自由度。
再以一面定位消除x、x两个自由度,达到完全定位,就可加工①25(H7)的孔。
(2)精基准的选择。
主要考虑到基准重合的问题,和便于装夹,采
用①25(H7)的孔作为精基准
(3)、工件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有:
粗精铣宽度为①40mm的上下平台、钻①10(H7)孔、钻2X①8+0.015的小孔、粗精铣①30凸台的平台。
材料为HT200,加工方法选择如下:
1、①40mm圆柱的上平台:
公差等级为IT8〜IT10,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铣-精铣的加工方法,并倒R3圆角。
2、①40mm圆柱的下平台:
公差等级为IT8〜IT10,表面粗糙度为
Ra3.2,采用采用粗铣-精铣的加工方法,并倒R3圆角。
3、?
30mm的凸台上下表面:
公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3,采用粗铣-精铣的加工方法。
4、钻①10(H7)内孔:
公差等级为IT7〜IT8,表面粗糙度为Ra3.2,
平行度为0.1卩mA),米用钻孔—粗铰—精铰的加工方法。
5、钻①25(H9)内孔:
公差等级为IT6〜IT8,表面粗糙度为Ra1.6,
米用钻孔—扩孔钻钻孔—精铰的加工方法,并倒1X45°内角。
6、钻①8(H7)内孔:
公差等级为IT6〜IT8表面粗糙度为Ra1.6,米用钻孔—粗铰—精铰的加工方法。
(4)、确定工艺路线
1、工艺路线方案一:
时效
涂底漆
工序I:
粗精铣宽度为①40mm的上下平台和宽度为30mm的平台
工序粗精铣宽度为①30mm的凸台表面
工序皿:
钻孔①25(H9)使尺寸达到①23mm。
工序W:
扩孔钻钻孔①25(H9使尺寸达到①24.8mm。
工序V:
铰孔①25(H9)使尺寸达到①25(H9)。
工序W:
钻①10(H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。
工序%:
粗铰①10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。
工序忸:
精铰①10(H7)内孔使尺寸达到①10(H7)mm。
工序区:
钻、粗、精铰2X08(H7)小孔使尺寸达到①8(H7)。
工序X:
检验入库。
2、工艺路线方案二:
铸造
时效
涂底漆
工序I:
粗精铣宽度为①40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。
工序粗精铣宽度为①30mm的凸台表面
工序皿:
钻孔①25(H9)使尺寸达到①23mm。
工序W:
钻2X①8(H7)的小孔使尺寸。
工序V:
扩孔钻钻孔①25(H9)使尺寸达到①24.8mm。
工序铰孔①25(H9)使尺寸达到①25(H9)。
工序%:
钻①10(H7)的内孔使尺寸达到9.8mm。
工序忸:
粗铰①10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。
工序区:
精铰①10(H7)内孔使尺寸达到①10(H7)mm。
工序X:
粗铰2X①8(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。
工序幻:
精铰2X08(H7)小孔使尺寸达到①8(H7)。
工序刈:
检验入库。
(5):
工艺方案的比较和分析:
上述两种工艺方案的特点是:
方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准,①25(H7)孔作为精基准,所以就要加工①25孔时期尺寸达到要求的尺寸,那样就保证了2X①8小孔的圆跳动误差精度等。
而方案二则先粗加工孔①25,而不进一步加工就钻①8(H7),那样就很难保证2X①8的圆度跳动误差精度。
所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。
(6):
选择加工设备及刀、量、夹具
由于生产类型为大批生产,故加工设备宜以采用通用机床为主,
辅以少量专用机床。
其生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以
少量专用机床的流水生产线。
工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。
粗精铣宽度为①40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题,采用立铣,选择
X5012立式铣床(参考文献:
机械工艺设计手册,主编:
李益民,机械工业出版社出版社),刀具选D=2mm的削平型立铣刀(参考文献:
机械工艺设计手册,主编:
李益民,机械工业出版社出版)、专用夹
具、专用量具和游标卡尺。
粗精铣宽度为①30mm的凸台表面。
采用X5021立式铣床,刀具选D=2mm的削平型铣刀,专用夹具、专用量检具和游标卡尺。
钻孔①25(H9)使尺寸达到①23mm。
采用Z535型钻床,刀具选莫氏锥柄麻花钻(莫氏锥柄2号刀)D=23mm,专用钻夹具,专用检具。
扩孔钻钻孔①25(H9)使尺寸达到①24.8mm。
采用立式Z535型钻床,刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻(莫氏锥度3号刀),专用钻夹具和专用检具。
铰孔①25(H9)使尺寸达到①25(H9)。
采用立式Z535型钻床,刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀,并倒1X45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。
钻2X①8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。
采用立式Z518型钻床,刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻,专用钻夹具和专用检量具。
钻①10(H7)的内孔使尺寸达到①9.8mm。
采用立式Z518型钻床,刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻,专用的钻夹具和量检具。
粗铰①10(H7)内孔使尺寸达到①9.96mm。
采用立式Z518型钻床,刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀,专用夹具和专用量检具。
精铰①10(H7)内孔使尺寸达到①10(H7)mm。
采用立式Z518型钻床,选择刀具D=10mm的精铰刀,使用专用夹具和量检具。
粗铰2X①8(H7)小孔使尺寸达到①7.96mm。
采用立式Z518型钻床,选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀,使用专用夹具和专用量检具。
精铰2X08(H7)小孔使尺寸达到①8(H7)。
采用立式Z518型钻床,选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀,使用专用的夹具和专用的量检具。
(参考资料和文献均来自:
机械工艺设计手册,主编:
李益民,机械工业出版社出版)
(7):
加工工序设计
根据本次设计的要求,工序设计只设计老师所给出工序的计算
F面是对①8(H7)内孔的加工设计。
各工步余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸
2X①8(H7)
钻孔
0.215
—
①7.8
2X①8(H7)
扩孔
0.055
—
①7.96
2X①8(H7)
铰孔
—
H7
①8(H7)
1、钻2X①8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。
2、粗铰2X08(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。
3、精铰2X08(H7)小孔使尺寸达到①8(H7)。
这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的,故:
(1)参考文献:
机械设计工艺简明手册,并参考Z518机床主要技
术参数,取钻2X①8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2X
①8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:
n=1000v/Md=1000x26.1/3.14x8r/min=1039r/min
按机床实际转速取n=1000r/min,则实际切削速度为v=3.14x
1000/1000m/min~22m/min.
从参考文献得知:
i=9.81x42.7do「;州卸(N)
M=9.81x0.021(N.m)
求出钻2X①8(H7)孔的「和M如下:
=9.81x42.7x8XL「:
x仁1279N
M=9.81x0.021x「x..「x仁5N.m
根据所得出数据,它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力,故满足机床刚度需求。
(2)参考文献:
机械设计工艺简明手册,并参考Z518机床主要技术参数,取扩孔2x①8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得:
扩孔的切削速度为(匚—匚)V钻,故取v扩=1/2v钻=1/2x22m/min=11m/min,
由此算出转速n=1000v/「d=1000x11/3.14x8r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。
(3)参考文献:
机械设计工艺简明手册,并参考Z518机床主要技
术参数,取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得:
铰孔的切削速度为
v=0.3m/s=18m/min。
由此算出转速:
n=1000v/二d=1OOOX18/3.14x8r/min=717r/min
按照机床的实际转速n=720r/min。
则实际切削速度为:
V="dn/1000=3.14x8x720/1000m/min=18.1m/min。
三、夹具的设计
本次的夹具为一工序区:
钻、粗、精铰2X①8(H7)小孔使尺寸达
到①8(H7)而设计的。
本工序所加工的孔是位于①30凸台平面内,孔径不大,工件重量较轻、轮廓尺寸以及生产量不是很大等原因,采用翻转式钻模。
(1)确定设计方案
这道工序所加工的孔在①30凸台平面上,且与土台面垂直,平
行度△A=0.1。
根据工件结构特点,其定位方案有:
工件以①25+0.052mm孔及端面和水平面底、①30的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。
钻①8(H7)mm孔时工件为
悬臂,为防止工件加工时变形,采用了螺旋辅助支承,当辅助支承与工件接触后,用螺母锁紧。
(2)、选择定位元件
(1)选择带台阶面的定位销,作为以©25H9孔及其端面的定位元件。
定位副配合取。
(2)选择可调支承钉为©8(H7)孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位
元件,用锁紧螺母将其锁紧,防止在加工孔时出现扭转,限制工件六个自由度。
为增加刚性,在©8(H7)的端面增设一螺旋辅助支承,
辅助支承与工件接触后,用螺母将其锁紧。
(三)、计算夹紧力并确定螺杆直径
参考文献(机械加工工艺手册),因夹具的的夹紧力与切削力
方向相反,实际所需夹紧力丨」.与切削力F之间的关系为:
「二KF,式中的K为安全系数。
由参考文献得,当夹紧力与切
削力方向相反时,取K=3
由前面的计算可知F=1279N所以,F夬=KF=1279X3N=3837N
由此可以知道,选择一个M30的螺旋辅助支承。
一是为了承受切削力的冲击,二是为了防止工件在加工时变形,因为钻©8(H7)孔时,工件为悬臂。
(四)、定位误差计算
(1)加工©8H7时孔距尺寸84士0.2mm的定位误差计算,由于基准重合,故:
0.015+0.2=0.215mm,0.015-0.2=-0.185mm,上下偏差为:
0.215-(-0.185)=0.4mm符合尺寸要求。
而基准位移误差为定位孔(©25H9)与定位销的最大间隙,故:
定位销取直径为©25H9,尽量减少位移误差。
故:
25-25=0,上偏差:
0.052-0.052=0mm,下偏差:
O-O=Omm其基准也符合设计要求。
由此可知此定位方案能满足尺寸84士0.2mm的定位要求。
(2)加工©8H7孔时轴线平行度0.15mm的定位误差计算,由于基
准重合,故:
0.015+0.015=0.03mm
而基准位移误差是定位孔©25H9与定位面间的垂直度误差。
故:
0.052+0.052mm=0.104mm
所以有:
0.03+0.104mm=0.134mm
此方案能满足平行度0.15mm的定位要求。
四、设计心得
两个星期的机械设计到今天已经划上句号,经过着两个星期的努力,不仅顺利完成了课程设计这个任务,而且从中一方面巩固了之前的理论学习,另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄
弱环节。
经过老师的知道,和自己的认真学习,自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解,把在设计过程中发现的问题,作为今后学习过程中努力的方向。
课程设计,是一个系统性、知识点广泛的学习过程。
通过这样一个系统性的学习和结合,使自己把学过的知识联系起来,运用在各个方面上去。
同时,广泛地运用设计手册,学会了在实际中运用工具书,和独立完成每一步查找工作;在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成,所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析,在夹具设计过程中也想同学征求了意见,是设计更加符合实际要求。
五、参考文献
1、李益民主编,机械加工工艺简明手册,北京:
机械工业出版社,
1994.7
2、李洪主编,机械加工工艺手册,北京:
北京出版社,1990
3、廖念钊等主编,互换性与技术测量(第四版),北京:
中国计
量出版社,1990.2
4、于骏一、邹青主编,机械制造技术基础,北京:
机械工业出版
社,2004.1
5、刘华明主编,刀具设计手册,北京:
机械工业出版社,1999
工艺卡片
、/河南工^学K院
机由一体化专业
知1嶽十仃TT戈I卄壬阜一h占
零件号
零件名称
河南丄子院
机电体化专业
设备
夹具
刀具
量具
丄序号
工
序名称
工时
丿丁P
名称
型号
名称
规格
名称
规格(mm)
名称
规格
铸造
时效处理
涂底漆
1
粗铳精铳
040上下端面和宽度为
立式铳床
X5201
专用夹具
削平型铳
D=2
游标卡尺
6.99min
30的平台面
刀
和卡板
2
粗精铳030凸台面
立式铳床
X5201
专用夹具
削平型铳
D=2
游标卡尺
0.19min
刀
3
钻①25(H9)孔
立式钻床
Z535
专用夹具
莫氏锥柄
D=23
游标卡尺
0.28min
麻花钻
4
扩钻①25
(H9)孔
立式钻床
Z535
专用夹具
锥柄扩孔
D=24.7
卡规
0.45min
钻
铰025(H9)孔
立式钻床
Z535
专用夹具
锥柄机用
D=25
卡规
5
铰刀
0.7min
6
钻2X①8
(H7)孔
立式钻床
Z518
专用夹具
直柄麻花
D=7.8
钻
卡规
0.54min
7
钻①10(H7)孔
立式钻床
Z518
专用夹具
直柄麻花
D=9.8
钻
卡规
立式钻床
Z518
专用夹具
直柄机用
1min
8
9
10
11
12
粗铰①10(H7)孔
精铰①10(H7)孔粗铰$8(H7)孔精铰$8(H7)孔
检查、入库
立式钻床
立式钻床
立式钻床
Z518
Z518
Z518
专用夹具
专用夹具
专用夹具
铰刀精铰刀直柄机用铰刀
D=9.98
D=10
D=8
D=8
专用量具
专用量具
专用量具
专用量具
0.8min
0.9min
0.2min
5.7s
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