左擺動杠桿零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計-鉆φ6mm孔夾具設計

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摘　要 此次課程設計是學習完《機械制造技術(shù)基礎》這一門課程后的一次實踐學習。所以，他最突出的特點是很強的實踐性。在設計過程中，主要完成了某零件的工藝卡片與工序卡片的制定，進一步熟悉了機械生產(chǎn)的全過程；同時針對某一指定工序設計夾具體，實現(xiàn)零件的大批量生產(chǎn)。 此次課程設計的主要意義有： 一． 進一步熟悉所學課程，并應用到實踐，再從實踐中反過來加強對所學知識的熟悉程度。 二． 增強知識的綜合運用的能力。此次課程設計，不但設計到《機械制造技術(shù)基礎》這一門課程，更是對《機械精度設計與檢測》、《機械圖學》與《機械設計》等課程的一次全面復習，與綜合運用能力的鍛煉。 三． 增強自主解決問題的能力與設計能力。  Abstract The curriculum design is another learning after the learning of "Manufacturing Technology" course this time. Therefore, his most prominent feature is the strong practicalism. We have completed the main parts of the process of a card and the process of a development of the card, becoming more familiar with the machinery of the entire process of production; At the same time for a specific folder we design processes and achieve high-volume production parts. The main significance of the curriculum design has the followings: First. To further familiarize themselves with the course, and applied to practice, from practice, in turn, enhance the knowledge of the degree of familiarity with Second. The curriculum design is not only a totally review of the such courses as "Machinery Manufacturing Technology"、"precision mechanical design and testing"、 "mechanical Graphics" and "mechanical design"，but also a exercise comprehensive use of ability. Third. Enhance the ability of independent problem-solving and design capability 目錄 1左擺動杠桿的工藝分析 1.1左擺動杠桿的用途 1 1.2左擺動杠桿的技術(shù)要求 1 1.3左擺動杠桿的工藝分析 2 1.4確定生產(chǎn)類型 3 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3 2.1選擇毛坯 3 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 3 3擬定左擺動杠桿工藝路線 5 3.1定位基準的選擇 5 3.2表面加工方法的確定 5 3.3加工階段的劃分 6 3.4工序的集中與分散 6 3.5工序順序的安排 6 3.6確定工藝路線 7 5.1切削用量的計算 9 5.2時間定額的計算 10 6機床的夾具設計 12 6.1定位方案設計 12 6.2導向裝置設計 12 6.3夾緊裝置設計 13 6.4夾具體設計 13 7方案綜合評價與分析 13 8體會與展望 13 1左擺動杠桿的工藝分析 1.1左擺動杠桿的用途 左擺動杠桿主要應用在某柴油機的左擺動器中，包括有中部有定軸管、一端為撥叉、另一端為觸桿的鍛造成型的杠桿體，在其兩觸桿端部各設有孔，在該兩孔中設有與其緊密配合的鋼球頭。 1.2左擺動杠桿的技術(shù)要求 表一 左擺動杠桿的零件技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra um 左擺動桿上面 177 IT9 3.2 左擺動桿右面 IT9 3.2 左擺動桿左面 IT9 3.2 右圖孔 IT7 1.6 右圖孔 IT7 1.6 右圖孔及M10螺紋 M10 IT8 6.4 左圖盲孔 IT8 6.4 左圖孔 IT7 1.6 左圖下槽 8 IT8 3.2 1.3左擺動杠桿的工藝分析 分析零件圖可知，左擺動杠桿的上、左和右端面的粗糙度要求較高，為3.2，所以需要進行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因為是大批生產(chǎn)，所以采用鍛造毛坯的方法，其他面無需加工。零件中幾個孔的要求較高，粗糙度為3.2，但孔的直徑較小，所以采取鉆、粗鉸，精鉸的加工以確保精度等級。零件中對形位公差的要求并不高。由此，該零件加工方便，工藝性較好。 1.4確定生產(chǎn)類型 該零件為大批生產(chǎn) 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 由于左擺動杠桿在實際應用中要承受較大的力，為了增強左擺動杠桿的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯采用鍛件。該零件尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)、形狀較復雜，為提高生產(chǎn)率和精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度為 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-10和表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下的因素 2.2.1公差等級 由左擺動杠桿的技術(shù)要求，確定該零件的的公差等級為普通級。 2.2.2鍛件重量 已知機械加工后的左擺動杠桿的重量為1.2Kg，由此可初步估計機械加工前的鍛件的重量為2.3Kg 2.2.3鍛件形狀復雜系數(shù) 對左擺動杠桿進行分析計算，可大致確定鍛件的包容體的長度、寬度和高度，即179mm， 32mm，24mm。（詳見毛坯圖）;由公式（2-3）和（2-5）可以計算出鍛件的復雜系數(shù) 2.2.4鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該材料為45號鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬級。 2.2.5零件表面粗糙度 由零件圖可知，該左擺動杠桿的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um 根據(jù)上述因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結(jié)果列于表二 表二左擺動杠桿鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量 鍛件重量/Kg 包容體重量/Kg 形狀復雜系數(shù) 材質(zhì)系數(shù) 公差等級 1.2 2.3 普通級 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 寬度28 表2-10 1.7-2.2 取2 表2-13 長度117 表2-10 1.7-2.2 取2 表2-13 高度24 表2-10 1.7-2.2 取2 表2-13 3擬定左擺動杠桿工藝路線 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準還有精基準，通常先確定精基準，再確定粗基準。 3.1.1精基準的選擇 根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇左擺動杠桿的上端面和左端面為精準，零件上的很多表面和孔都可以采用他們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。另一方面，我們可以以這兩個面為定位基準，加工其他的平面和孔，保證“基準重合”的原則。最后一方面，以這兩個面為定位基準，在加緊方便。 3.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應該平整，沒有飛邊、毛刺、或其他的欠缺。本例選擇右端面為粗基準。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)左擺動杠桿零件圖上個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件個表面的加工方法。如表三所示 表三左擺動杠桿各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 左端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 右端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 上端面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 孔右圖 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 攻螺紋M10 鉆-攻螺紋 孔左圖 IT8 6.3 鉸 表1-7 盲孔 IT8 6.3 鉆-粗鉸 表1-7 8mm的槽 IT8 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 2mm槽 IT8 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 3.3加工階段的劃分 該左擺動杠桿的質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先應該將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面和孔的加工精度;然后粗鉆其他的一些孔，再粗鉸、、的孔；在精鉸刀加工階段，完成粗糙度為1.6的孔的精鉸加工。 3.4工序的集中與分散 由于生產(chǎn)類型是大批生產(chǎn)，采用工序集中的加工工序。采用外能型機床以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中的原則是工價的裝夾次數(shù)少，可以縮短輔助時間。 3.5工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準-左端面與上端面；遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原則，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”原則，先加工三個端面，然偶加工剩下的幾個孔。 3.5.2熱處理工序 模鍛成型后切邊，進行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為241-285HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。 3.5.3輔助工序 半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該左擺動杠桿工序的安排順序為：基準加工-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-熱處理-主要孔的精加工 3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表四列出了撥叉的工藝路線 表四 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑左右端面及上下端面 X51 面銑刀 游標卡尺 2 半精銑左端面，上端面 X51 面銑刀 游標卡尺 3 半精銑右端面 X51 面銑刀 游標卡尺 4 鉆-粗鉸盲孔 四面組合機床 麻花鉆 鉸刀 5 鉆-粗鉸-攻螺紋 四面組合機床 麻花鉆 鉸刀 6 鉆-粗鉸-精鉸孔 四面組合機床 麻花鉆 鉸刀 7 鉆-粗鉸-精鉸孔 四面組合機床 麻花鉆 鉸刀 8 鉆-粗鉸-精鉸孔 四面組合機床 麻花鉆 鉸刀 9 粗銑-半精銑8mm槽 X51 銑刀 鉸刀 10 粗銑-半精銑2mm槽 X51 銑刀 鉸刀 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 中檢 塞規(guī) 百分尺 卡尺 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī) 百分尺 卡尺 4加工余量、工序尺寸、和公差的確定（只算工序5） 查表2-28可得，精鉸余量為 Z精=0.04mm;擴孔的余量為Z擴=0.96mm；鉆孔的余量為Z=5mm 查表1-20可確定各工序尺寸的加工精度等級為：精鉸IT8；擴孔IT10；鉆孔IT12 根據(jù)上述結(jié)果，查表2-40可知，個工步公差為：精鉸，6～6.018；擴孔， 5.85～5.92；鉆孔5～5.12 其相互關(guān)系參看右圖 5切削用量、時間定額的計算 只算工序5的切削用量、時間定額 5.1切削用量的計算 5.1.1鉆孔工步 1）背吃刀量=5mm 2）進給量 由表5-12，選取每轉(zhuǎn)進給量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表5-22查得，因為工件為45號鋼，v=20m/min，帶入公式得 參照表4-15所列X51型立式機床的主軸轉(zhuǎn)速取n=590r/min。實際轉(zhuǎn)速為 5.1.2擴孔工步 1）背吃刀量=0.85mm 2）進給量 由表5-31可查得，取f=0.50 mm/r 3）切削速度計算 由表5-31可得 v=2 m/min 參照表4-9所列Z525型立式鉆床單主軸轉(zhuǎn)速，取n=97 r/min。 實際轉(zhuǎn)速 5.1.3精鉸工步 1）背吃刀量=0.15 mm 2）進給量 查表5-31 f=0.4 mm/r 3)切削速度計算 查表5-31可查到 v=4 m/min 參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取n=140 r/min 實際轉(zhuǎn)速 5.2時間定額的計算 5.2.1基本時間的計算 1）鉆孔 查表5-41，=24 mm， =2 mm =5 mm f=0.2 mm/r, n=590 r/min 帶入 2）擴孔 根據(jù)表5-41，，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ， =5.3 mm 3）鉸孔 根據(jù)表5-41及表5-42 查得 =20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min 5.2.2輔助時間的計算 根據(jù)經(jīng)驗公式，輔助時間與基本時間的關(guān)系為 =（0.15～0.2）,本例取=0.15，則各工步的輔助時間為： 鉆孔工步：=0.1515.8=2.37s 擴孔工步：=0.1533.8=5.07s 精鉸工步：=0.1545.6=6.84s 5.2.3其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于是大批生產(chǎn)，分攤到每個工件的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作時間是作業(yè)時間的2%～7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%～4%,在此均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）+(+)計算，他們分別為： 鉆孔：+=6%（2.37+15.8）=1.09s 擴孔：+=6%（5.07+33.8）=2.33s 鉸孔：+=6%（6.84+45.6）=3.15s 5.2.4單件總時間的計算 鉆孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06s 擴孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2s 鉸孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51s 5.2.5加工單件總時間 T=19.06+41.2+55.5=1115.8 6機床的夾具設計 6.1定位方案設計 6.1.1工件在夾具體中的定位 通過分析零件可知，6的孔是以15孔的中心軸線、與左端面為設計基準，為保證“基準重合”的原則，選擇以下的定位方案： 用定位銷定位，定位銷位于15的孔內(nèi), 限制了兩個方向的平動與兩個方向的轉(zhuǎn)動自由度； 用支承釘頂住左端面定位，限制一個方向的平動； 用支承釘頂住下端面，與定位銷共同限制一個方向的轉(zhuǎn)動； 由上分析，此種定位方案共限制了6個自由度，實現(xiàn)了完全定位，保證加工的準確性。 6.1.2定位誤差的分析 由于實現(xiàn)了定位基準與設計基準的統(tǒng)一，所以基準不重合度誤差為0。基準位移誤差為15孔的加工誤差，所以此種定位方案實現(xiàn)了定位誤差的最小。 6.2導向裝置設計 根據(jù)工序7的加工工步：鉆孔-擴孔-鉸孔。與加工所用的刀具（銑刀）與機床（四面組合機床），采用快換鉆套與襯套想配合的方式作為銑刀與鉆刀的導向裝置。 快換鉆套的選?。焊鶕?jù)經(jīng)驗公式H=（1～2.5）d可以確定鉆套的高度為6～15。再根據(jù)表9-10可以選取相應的鉆套。 襯套的選?。焊鶕?jù)所選的快換鉆套，選取與之配合的襯套。 排屑間隙的確定：根據(jù)經(jīng)驗公式h=（0.7～1.5）d可以確定排屑間隙為4.2～9，選取6。 根據(jù)定位裝置與快換鉆套與襯套，設計鉆模板。 6.3夾緊裝置設計 根據(jù)支承釘釘分布情況與工件的定位方法，采用兩種相輔相成的夾緊方式： 夾緊螺釘定位，使夾緊力指向定位基準；偏心輪夾緊，并使夾緊力指向下端面。此種夾緊方案，能限制所有方向的移動與轉(zhuǎn)動，夾緊可靠，保證加工精度。 具體如裝配圖。 6.4夾具體設計 根據(jù)定位方案、導向裝置、夾緊裝置的要求，并考慮結(jié)構(gòu)公益性和清除切削等要求，設計夾具體，具體見夾具體圖。 7方案綜合評價與分析 此套方案，從機械加工工藝規(guī)程設計到夾具體的設計，都是在分析零件的功能與工藝性的基礎上展開的。工藝規(guī)程制定合理、規(guī)范，有很強的實用性。夾具體的設計，從定位方案的設計，到導向裝置與夾緊裝置的設計，也是以零件為基本，所以做到合理。 總之，這套方案合理、規(guī)范，使用性強。 8體會與展望 通過此次課程設計，進一步復習所學的《機械制造技術(shù)基礎》、《精度設計與檢測》、《機械圖學》與《機械設計》等課程的內(nèi)容，并運用到實踐。鍛煉了自己運用所學知識的能力、自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力和設計能力。但通過此次課程設計，也體會到：所學知識不扎實，運用能力還是不強等自身的不足。這些都將會促進我更進一步的學習。 參考文獻 [1]縐青.機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004 [2]韓正銅.機械精度設計與檢測[M].江蘇:中國礦業(yè)大學出版社，2007 [3] 蘇翼林.材料力學[M].北京:人民教育出版社,1979 [4] 趙俊,楮乃雄.AG材料床身的結(jié)構(gòu)設計[J].制造技術(shù)與機,1996,26(03):27-29 [5] 孫志禮，冷興聚，巍延剛，曾海泉.機械設計[M].沈陽:東北大學出版社,2000 [6] 張平.銑床夾具優(yōu)化設計的研究[D].阜新：遼寧工程技術(shù)大學碩士學位論文，2006 [7] 李鳳平,張士慶.機械圖學[M].阜新:東北大學出版社，2003 [8] 單祖輝.材料力學[M].北京:高等教育出版社，2003 [9] 王光斗，王春福.機械夾具設計手冊[M].上海:上?？茖W技術(shù)出版社，2000 [10] 黃健求.機械制造技術(shù)基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008