等臂杠桿的設計

等臂杠桿的設計,杠桿,設計 廣東海洋大學職業(yè)技術學院數控專業(yè) 機械加工工藝過程卡片 零 件 號 零件名稱 工序號 工 序 名 稱 設備 夾具 刀具 量具 工 時 名稱 型號 名稱 規(guī)格 名稱 規(guī)格(mm) 名稱 規(guī)格 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 鑄造 時效處理 涂底漆 粗銑精銑φ40上下端面和寬度為30的平臺面 粗精銑φ30凸臺面 鉆Φ25（H9）孔 擴鉆Φ25（H9）孔 鉸φ25(H9)孔 鉆2×Φ8（H7）孔 鉆Φ10（H7）孔 粗鉸Φ10（H7）孔 精鉸Φ10（H7）孔 粗鉸φ8（H7）孔 精鉸φ8（H7）孔 檢查、入庫 立式銑床 立式銑床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 立式鉆床 X5201 X5201 Z535 Z535 Z535 Z518 Z518 Z518 Z518 Z518 Z518 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 專用夾具 削平型銑刀 削平型銑刀 莫氏錐柄麻花鉆 錐柄擴孔鉆 錐柄機用鉸刀 直柄麻花鉆 直柄麻花鉆 直柄機用鉸刀 精鉸刀 直 柄 機用鉸刀 D=2 D=2 D=23 D=24.7 D=25 D=7.8 D=9.8 D= 9.98 D=10 D=8 D=8 游標卡尺和卡板 游標卡尺 游標卡尺 卡規(guī) 卡規(guī) 卡規(guī) 卡規(guī) 專用量具 專用量具 專用量具 專用量具 6.99min 0.19min 0.28min 0.45min 0.7min 0.54min 1min 0.8min 0.9min 0.2min 5.7s 班級 姓名 編制日期 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 共 頁 產品名稱 等臂杠桿 零件名稱 等臂杠桿 第 頁 (工序圖) 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 第6步 鉆鉆2×Φ8（H7）孔 HT200 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每坯件數 每臺件數 鑄件 198mm× 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 立式鉆床Z518型 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 翻轉式鉆床夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 (r/min) 切削速度 (m/min) 進給量 (mm/r) 背吃刀量 (mm) 進給 次數 工時定額 機動 輔助 1 鉆2×Φ8（H7）孔 立式鉆床Z518型、卡規(guī)、專用量具 1000 22 0.3 1.8 1 0.54min 2 粗鉸2×Φ8（H7）孔 立式鉆床Z518型、卡規(guī)、專用量具 450 11 0.3 0.26 1 0.2min 3 精鉸2×Φ8（H7）孔 立式鉆床Z518型、卡規(guī)、專用量具 720 18.1 0.3 0.04 1 5.7s 廣東海洋大學職業(yè)技術學院數控專業(yè) 班級 姓名 編制日期 一、（一）零件的作用 題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。 (二)零件的工藝分析 杠桿的Φ25+0.052mm孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求?，F分述如下： 本夾具用于在立式鉆床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺分別在臺階定位銷7、支承釘11上實現完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時工件為懸臂，為防止工件加工時變形，采用了螺旋輔助支承2，當輔助支承2與工件接觸后，用螺母1鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平臺的表面粗糙度各為Ra6.3um（上平臺）、Ra3.2（下平臺）、Φ10(H7)孔為Ra3.6um、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都為Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分別為0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度為0.1um（A）。杠桿有過渡圓角為R5，則其他的過渡圓角則為R3。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)鋼球檢查。 二、工藝規(guī)程的設計 (一)、確定毛坯的制造形式。 零件的材料HT200?？紤]到零件在工作中處于潤滑狀態(tài)，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年產量為5000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。又由于零件的對稱特性，故采取兩件鑄造在一起的方法，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。 查參考文獻（機械加工工藝簡明手冊）得： 各加工表面表面總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數值(mm) 說明 Ф40mm的上下平臺 寬度30mm的平臺 40 30 G H 4 3 加工上下底面 加工上表面 ?30mm的凸臺上下面 30 H 3 凸臺上下面 Φ10(H7)孔 10 H 3 加工內孔 Φ8（H7）孔 8 H 3 加工內孔 Φ25（H9）孔 25 G 4 加工內孔 又由參考文獻得出： 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 2×Φ8（H7）之間的中心距離 168 — 168 4 Φ10（H7）孔尺寸 10 2.0 10 3 Φ25（H9）孔尺寸 25 3.0 25 4 Φ8（H7）孔尺寸 8 2.0 8 3 (二)、基面的選擇 （1）粗基準的選擇。對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準，可用壓板對肩臺進行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。 （2）精基準的選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準。 （三）、工件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、鉆Φ10(H7)孔、鉆2×Ф8+0.015的小孔 、粗精銑Φ30凸臺的平臺。材料為HT200，加工方法選擇如下： 1、 Φ40mm圓柱的上平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 2、 Φ40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法，并倒R3圓角。 3、 ?30mm的凸臺上下表面：公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。 4、 鉆Φ10(H7)內孔：公差等級為IT7～IT8，表面粗糙度為Ra3.2，平行度為0.1μm（A），采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 5、 鉆Φ25（H9）內孔：公差等級為IT6～IT8，表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→擴孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內角。 6、 鉆Φ8（H7）內孔：公差等級為IT6～IT8,表面粗糙度為Ra1.6，采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。 (四)、確定工藝路線 1、工藝路線方案一： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。 工序Ⅳ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。 工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。 工序Ⅵ ：鉆Φ10（H7）的內孔使尺寸達到9.8mm。 工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內孔使尺寸達到9.96mm。 工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 工序Ⅹ：檢驗入庫。 2、工藝路線方案二： 鑄造 時效 涂底漆 工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺。 工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面 工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。 工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。 工序Ⅴ：擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。 工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。 工序Ⅶ ：鉆Φ10（H7）的內孔使尺寸達到9.8mm。 工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內孔使尺寸達到9.96mm。 工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。 工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。 工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 工序Ⅻ：檢驗入庫。 （五）：工藝方案的比較和分析： 上述兩種工藝方案的特點是：方案一是根據寬度為40mm的上下肩面作為粗基準，Ф25（H7）孔作為精基準，所以就要加工Ф25孔時期尺寸達到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動誤差精度。所以決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 （六）：選擇加工設備及刀、量、夾具 由于生產類型為大批生產，故加工設備宜以采用通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線。工件在各級床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完后。 粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版社），刀具選D=2mm的削平型立銑刀（參考文獻：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）、專用夾具、專用量具和游標卡尺。 粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面。采用X5021立式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標卡尺。 鉆孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號刀）D=23mm，專用鉆夾具，專用檢具。 擴孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴孔鉆（莫氏錐度3號刀），專用鉆夾具和專用檢具。 鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達到7.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。 鉆Φ10（H7）的內孔使尺寸達到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專用的鉆夾具和量檢具。 粗鉸Φ10(H7)內孔使尺寸達到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機用鉸刀，專用夾具和專用量檢具。 精鉸Φ10（H7）內孔使尺寸達到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專用夾具和量檢具。 粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。 （參考資料和文獻均來自：機械工藝設計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版） （七）：加工工序設計 根據本次設計的要求，工序設計只設計老師所給出工序的計算。下面是對Φ8（H7）內孔的加工設計。 各工步余量和工序尺寸及公差 （mm） 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸 2×Φ8(H7) 鉆孔 0.215 — Φ7.8 2×Φ8(H7) 擴孔 0.055 — Φ 7.96 2×Φ8(H7) 鉸孔 — H7 Φ8(H7) 1、 鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達到7.8mm。 2、 粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。 3、 精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達到Φ8（H7）。 這三部工序全都采用Z518機床來進行加工的，故： （1）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊，并參考Z518機床主要技術參數，取鉆2×Ф8(H7)孔的進給量f=0.3mm/r,用插入法求得鉆2×Ф8(H7)孔的切削速度為v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉速為: n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min 按機床實際轉速取n=1000r/min，則實際切削速度為v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min. 從參考文獻得知： Ff=9.81×42.7dof0.8KF(N) M=9.81×0.021d02f0.8KM(N.m) 求出鉆2×Ф8(H7)孔的Ff和M如下： Ff=9.81×42.7×8×0.30.8×1=1279N M=9.81×0.021×82×0.30.8×1=5N.m 根據所得出數據，它們均少于機床的最大扭轉力矩和最大進給力，故滿足機床剛度需求。 （2）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊，并參考Z518機床主要技術參數，取擴孔2×Ф8(H7)的進給量f=0.3mm/r,參考文獻得：擴孔的切削速度為（12—13）V鉆，故取v擴=1/2v鉆=1/2×22m/min=11m/min, 由此算出轉速n=1000v/πd=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取機床實際轉速n=450r/min。 （3）參考文獻：機械設計工藝簡明手冊，并參考Z518機床主要技術參數，取鉸孔的進給量f=0.3mm/r,參考文獻得：鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉速： n=1000v/πd=1000×18/3.14×8r/min=717r/min 按照機床的實際轉速n=720r/min。則實際切削速度為： V=πdn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。 三、夾具的設計 本次的夾具為—工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達到Φ8（H7）而設計的?！”竟ば蛩庸さ目资俏挥讦?0凸臺平面內，孔徑不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產量不是很大等原因，采用翻轉式鉆模。 1、 確定設計方案 這道工序所加工的孔在Φ30凸臺平面上，且與土臺面垂直，平行度△A=0.1。 根據工件結構特點，其定位方案有： 工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺分別在臺階定位銷、支承釘上實現完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時工件為懸臂，為防止工件加工時變形，采用了螺旋輔助支承，當輔助支承與工件接觸后，用螺母鎖緊。 2 、選擇定位元件 （1）選擇帶臺階面的定位銷，作為以φ 25H9孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。 （2）選擇可調支承釘為φ8（H7）孔外緣毛坯一側防轉定位面的定位元件 ,用鎖緊螺母將其鎖緊，防止在加工孔時出現扭轉，限制工件六個自由度。為增加剛性，在φ8（H7）的端面增設一螺旋輔助支承，輔助支承與工件接觸后，用螺母將其鎖緊。 3、計算夾緊力并確定螺桿直徑 參考文獻（機械加工工藝手冊），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關系為： F夾=KF，式中的K為安全系數。由參考文獻得，當夾緊力與切削力方向相反時，取K=3。 由前面的計算可知F=1279N。所以，F夾=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，選擇一個M30的螺旋輔助支承。一是為了承受切削力的沖擊，二是為了防止工件在加工時變形，因為鉆φ8（H7）孔時，工件為懸臂。 4、定位誤差計算 （1）加工φ8H7時孔距尺寸 84± 0.2mm的定位誤差計算，由于基準重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差為：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。 而基準位移誤差為定位孔 (φ25H9 )與定位銷的最大間隙，故：定位銷取直徑為φ25H9，盡量減少位移誤差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基準也符合設計要求。由此可知此定位方案能滿足尺寸 84± 0.2mm的定位要求。 （2）加工φ8H7孔時軸線平行度 0.15mm 的定位誤差計算，由于基準重合，故 ：0.015+0.015=0.03mm 而基準位移誤差是定位孔φ25H9與定位面間的垂直度誤差。故 :0.052+0.052mm=0.104mm 所以有：0.03+0.104mm=0.134mm 　　此方案能滿足平行度 0.15mm的定位要求。 四、設計心得 兩個星期的機械設計到今天已經劃上句號，經過著兩個星期的努力，不僅順利完成了課程設計這個任務，而且從中一方面鞏固了之前的理論學習，另一方面也發(fā)現了自 己在學習工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經過老師的知道，和自己的認真學習，自己把一些沒有掌握好的知識點進一步加深理解，把在設計過程中發(fā)現的問題，作為今后學習過程中努力的方向。課程設計，是一個系統(tǒng)性、知識點廣泛的學習過程。通過這樣一個系統(tǒng)性的學習和結合，使自己把學過的知識聯系起來，運用在各個方面上去。同時，廣泛地運用設計手冊，學會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作；在整個零件的加工過程是和其他同學分工完成，所以在設計過程中需要和同學一起討論分析，在夾具設計過程中也想同學征求了意見，是設計更加符合實際要求。 五、參考文獻 1、李益民主編，機械加工工藝簡明手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1994.7 2、李洪主編，機械加工工藝手冊，北京：北京出版社，1990 3、廖念釗等主編，互換性與技術測量（第四版），北京：中國計量出版社，1990.2 4、于駿一、鄒青主編，機械制造技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社，2004.1 5、劉華明主編，刀具設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1999 目錄 序言 1、 零件分析................................... ... 2、 工藝規(guī)程設計.................................. 3、 夾具設計....................................... 四、設計心得....................................... 五、參考文獻....................................... 序言 機械制造工藝學課程設計是在學完了機械制造工藝學（含機床夾具設計）和大部分專業(yè)課，并進行了生產實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，由于能力有限，經驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加以指教。完成夾具結構設計能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下良好的基礎。