杠杆零件的加工工艺及夹具毕业设计论文论文.docx

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杠杆零件的加工工艺及夹具毕业设计论文论文

杠杆零件的加工工艺及夹具设计

绪论

加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。

机床夹具已成为机械加工中的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。

随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。

2杠杆加工工艺规程设计

2.1零件的作用

题目给出的零件是等臂的杠杆。

它的主要的作用是用来支承、固定的。

要求零件的配合要符合要求。

传统的杠杆加工由于加工比较粗糙加工过程比较简单，既耗时又没有科学性此杠杆如果按传统加工工艺来加工由于没有考虑到工件材料及脆塑性能将会影响加工结果，再有加工工艺过程顺序选择也将会影响加工结果。

为此，此夹具就是要克服这些缺点。

2.2零件的工艺分析

由分析零件图可知，杠杆中间的两平面和左右两边的端面要进行切削加工，Φ25、Φ10、Φ8孔的端面为平面，这样可以防止加工的过程中钻头钻偏，可以保证加工的精度和配合的精度。

另外，除了Φ10孔以外，对其余的三孔的孔内表面要求较高。

要采取必要的措施以保证其表面精度。

但这些加工精度可以在正常的生产条件下采用经济的方法保质保量的加工出来。

端面和孔的加工可以通过通用的铣床和钻床保证加工精度，而不需要使用高精度的机床，通过钻削、铣削的加工就可以达到要求。

2.3杠杆加工的主要问题

2.3.1确定毛坯的制造形式

零件的材料灰铸铁HT200，考虑到杠杆零件在工作中的载荷平稳并且处于润滑状态，因此选择润滑效果较好的铸铁，以使金属纤维尽量不被裁断，保证零件工作可靠。

由于年产量为4000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。

便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

2.3.2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Ф40mm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Φ40mm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Φ25（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Φ25（H7）的孔作为精基准。

2.3.3确定工艺路线

1、工艺路线方案一：

铸造

时效

涂底漆

工序1：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台

工序2：

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工序3：

钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

工序4：

扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。

工序5：

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。

工序6：

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序7：

粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。

工序8：

精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序9：

钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序10：

检验入库。

2、工艺路线方案二：

铸造

时效

涂底漆

工序1：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。

工序2：

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工序3：

钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

工序4：

钻2×Ф8（H7）的小孔使尺寸。

工序5：

扩孔钻钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。

工序6：

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。

工序7：

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序8：

粗铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到9.96mm。

工序9：

精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序10：

粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。

工序11：

精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序12：

检验入库。

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，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。

而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8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。

结合方案一的工艺路线，根据工序集中的加工原则，最终制定下面工艺路线：

工序一：

毛坯准备

工步1：

铸造毛坯

工步2：

表面时效热处理

工步3：

涂底漆

工序二：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。

工步1：

粗精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。

工步2：

粗精铣宽度为Ф40mm的下平台

工序三：

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工序四：

钻、扩、粗铰、精铰Ф25（H9）孔

工步1：

钻Ф25（H9）孔

工步2：

扩Ф25（H9）孔

工步3：

粗铰Ф25（H9）孔

工步4：

精铰Ф25（H9）孔

工序五：

钻、粗铰、精铰2×Ф8（H7）孔

工步1：

钻2×Ф8（H7）孔

工步2：

粗铰2×Ф8（H7）孔

工步3：

精铰2×Ф8（H7）孔

工序六：

钻、粗铰、精铰Φ10（H7）孔

工步1：

钻Φ10（H7）孔

工步2：

粗铰Φ10（H7）孔

工步3：

精铰Φ10（H7）孔

工序七：

表面去毛刺

工序八：

检验入库

本零件的加工表面有：

粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10（H7）孔、钻2×Ф8+0.015的小孔、粗精铣Φ30凸台的平台。

材料为HT200，加工方法选择如下：

1、Φ40mm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、Φ40mm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、Ø30mm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Φ10（H7）内孔：

公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.1µm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

5、钻Φ25（H9）内孔：

公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。

6、钻Φ8（H7）内孔：

公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra1.6，采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

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Ф40mm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：

《机械制造工艺设计简明手册》，主编：

李益民，机械工业出版社），刀具选D=2mm的削平型立铣刀（参考文献：

《机械制造工艺设计简明手册》，主编：

李益民，机械工业出版社）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。

粗精铣宽度为Φ30mm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Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

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Ф25（H9）使尺寸达到Ф24.8mm。

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Ф25（H9）使尺寸达到Ф25（H9）。

采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。

钻2×Ф8（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Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。

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Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ9.96mm。

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Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（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2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ7.96mm。

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2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（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（参考文献：

《机械制造工艺设计简明手册》，主编：

李益民，机械工业出版社）。

工序一：

毛坯准备

工步1：

铸造毛坯

工步2：

表面时效热处理

由于毛坯铸造内应力较大，为了消除内应力，减小变形，保证精度的稳定性，铸造后要安排人工时效处理。

工步3：

涂底漆

工序二：

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。

工步1：

粗精铣宽度为Ф40mm的上平台和宽度为30mm的平台。

工件材料：

HT200，铸造

加工要求：

粗铣φ40上下端面和宽度为30的平台面

机床：

XA6132万能立式升降铣床（《机械加工工艺师手册》表2.1-4）

刀具：

高速钢圆柱型铣刀（《机械加工工艺师手册》表2.2-18）

切削用量

（1）确定切削深度

根据高速钢圆柱型铣刀（GB1115-85），选择铣刀直径50mm，粗铣齿数Z=6，精铣齿数Z=8。

查《金属机械加工工艺人员手册》有，粗铣平面选择ap=3~8mm，精铣平面选择ap=0.1~1mm，因为切削量较小，粗铣平面选择ap=3mm，精铣平面选择ap=1mm。

（2）确定进给量

查《金属切削手册》选取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣fz=0.25mm/z，精铣fz=0.06mm/z。

（3）确定切削速度

由于粗铣铸造件时，切削负荷和载荷较大，查《金属切削手册》得，粗铣Vc＝15m/min，精铣Vc＝26m/min。

（4）确定铣刀直径和工作台的进给量

查《金属切削手册》得D=50mm，由n=1000V/πd得，

粗铣：

ns=1000×15/3.14×50=95.54r/min，取ns=96r/min，按机床选取nw=95r/min。

由V=nπd/1000=3.14×95×50/1000=14.92m/min

当nw=95r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.25×6×95=142.5m/min

精铣：

ns=1000×26/3.14×50=165.6r/min，取ns=166r/min，按机床选取nw=150r/min。

由V=nπd/1000=3.14×50×150/1000=23.55m/min

当nw=150r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.06×8×150=72m/min

（5）计算基本工时

查《金属切削手册》得

l=83mm，l1=8.3mm，l2=3mm

粗铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（83+8.3+3）/142.5=0.66min

精铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（83+8.3+3）/72=1.31min

工步2：

粗精铣宽度为Ф40mm的下平台

工件材料：

HT200，铸造

加工要求：

粗精铣宽度为Ф40mm的下平台

机床：

XA6132万能立式升降铣床（《机械加工工艺师手册》表2.1-4）

刀具：

高速钢圆柱型铣刀（《机械加工工艺师手册》表2.2-18）

切削用量

（1）确定切削深度

根据高速钢圆柱型铣刀（GB1115-85），选择铣刀直径50mm，粗铣齿数Z=6，精铣齿数Z=8。

查《金属机械加工工艺人员手册》有，粗铣平面选择ap=3~8mm，精铣平面选择ap=0.1~1mm，因为切削量较小，粗铣平面选择ap=3mm，精铣平面选择ap=1mm。

（2）确定进给量

查《金属切削手册》选取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣fz=0.25mm/z，精铣fz=0.03mm/z。

（3）确定切削速度

由于粗铣铸造件时，切削负荷和载荷较大，查《金属切削手册》得，粗铣Vc＝15m/min，精铣Vc＝30m/min。

（4）确定铣刀直径和工作台的进给量

查《金属切削手册》得D=50mm，由n=1000V/πd得，

粗铣：

ns=1000×15/3.14×50=95.54r/min，取ns=96r/min，按机床选取nw=95r/min。

由V=nπd/1000=3.14×95×50/1000=14.92m/min

当nw=95r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.25×6×95=142.5m/min

精铣：

ns=1000×26/3.14×50=165.6r/min，取ns=166r/min，按机床选取nw=190r/min。

由V=nπd/1000=3.14×50×190/1000=29.83m/min

当nw=190r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.03×8×190=45.6m/min

（5）计算基本工时

查《金属切削手册》得

l=30mm，l1=8.3mm，l2=3mm

粗铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（30+8.3+3）/142.5=0.29min

精铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（30+8.3+3）/45.6=0.91min

工序三：

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工件材料：

HT200，铸造

加工要求：

粗精铣宽度为Ф40mm的下平台

机床：

XA6132万能立式升降铣床（《机械加工工艺师手册》表2.1-4）

刀具：

高速钢圆柱型铣刀（《机械加工工艺师手册》表2.2-18）

切削用量

（1）确定切削深度

根据高速钢圆柱型铣刀（GB1115-85），选择铣刀直径50mm，粗铣齿数Z=6，精铣齿数Z=8。

查参考文献有，粗铣平面选择ap=3~8mm，精铣平面选择ap=0.1~1mm，因为切削量较小，粗铣平面选择ap=3mm，精铣平面选择ap=1mm。

（2）确定进给量

查《金属切削手册》选取圆柱铣刀铣削铸造件的进给量粗铣fz=0.25mm/z，精铣fz=0.06mm/z。

（3）确定切削速度

由于粗铣铸造件时，切削负荷和载荷较大，查《金属切削手册》得，粗铣Vc＝15m/min，精铣Vc＝26m/min。

（4）确定铣刀直径和工作台的进给量

查《金属切削手册》得D=50mm，由n=1000V/πd得，

粗铣：

ns=1000×15/3.14×50=95.54r/min，取ns=96r/min，按机床选取nw=95r/min。

由V=nπd/1000=3.14×95×50/1000=14.92m/min

当nw=95r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.25×6×95=142.5m/min

精铣：

ns=1000×26/3.14×50=165.6r/min，取ns=166r/min，按机床选取nw=150r/min。

由V=nπd/1000=3.14×50×150/1000=23.55m/min

当nw=150r/min时，工作台每分钟的进给量：

fm=fz×z×nw=0.06×8×150=72m/min

（5）计算基本工时

查《金属切削手册》得

l=30mm，l1=8.3mm，l2=3mm

粗铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（30+8.3+3）/142.5=0.29min

则粗铣2Φ30凸台表面：

2t=0.29×2=0.58min

精铣：

t=（l+l1+l2）/fm=（30+8.3+3）/72=0.57min

则精铣2Φ30凸台表面：

2t=0.57×2=1.14min

工序四：

钻、扩、粗铰、精铰Ф25（H9）孔

1、加工余量的确定

由参考文献得钻孔余量为23.0mm，扩孔的余量为1.8mm，粗铰的余量为0.14mm，精的余量为0.06mm。

2、切削用量的计算

（1）钻孔工步

由于该材料为HT200,进给量的确定由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》选取该工步的每转进给量为f=0.4mm/r，背吃刀量的确定ap=23.0mm。

切削速度的计算：

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》初选切削速度为V=20m/min

由公式：

n=1000V/πd得

该工序的钻头转速n=276.93r/min，

参照《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=250r/min，得该工序的实际钻削速度：

V=ndπ/1000=250×3.14×23/1000=18m/min

（2）扩孔工步

由于该材料为HT200,进给量的确定由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》选取该工步的每转进给量为f=1.2mm/r，背吃刀量的确定ap=1.8mm。

切削速度的计算：

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》初选切削速度为V=4m/min

由公式：

n=1000V/πd得

该工序的钻头转速n=51.36r/min，

参照《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min，得该工序的实际钻削速度：

V=ndπ/1000=47×3.14×24.8/1000=3.66m/min

（3）粗铰工步

由于该材料为HT200,进给量的确定由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》选取该工步的每转进给量为f=1.0mm/r，背吃刀量的确定ap=0.14mm。

切削速度的计算：

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》初选切削速度为V=3m/min

由公式：

n=1000V/πd得

该工序的钻头转速n=38.28/min，

参照《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min，得该工序的实际钻削速度：

V=ndπ/1000=47×3.14×24.94/1000=3.806m/min

（4）精铰工步

由于该材料为HT200,进给量的确定由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》选取该工步的每转进给量为f=0.8mm/r，背吃刀量的确定ap=0.06mm。

切削速度的计算：

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》初选切削速度为V=5m/min

由公式：

n=1000V/πd得

该工序的钻头转速n=63.69/min，

参照《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=63r/min，得该工序的实际钻削速度：

V=ndπ/1000=63×3.14×25/1000=4.95m/min

3、基本工时的计算

（1）基本时间的计算

1）钻孔工步

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-26得：

T=L/fn=（l＋l1＋l2）/fn

其中1=54mm，l2=1mm

l1=（D×cotkr）/2＋（1～2）=（23.0×cot56）/2＋（1～2）=8.7mm；

f=0.4mm/rn=250r/min

将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：

T=（54＋8.7＋1）/（0.4×250）=0.637min

2）扩孔工步

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-26得：

T=L/fn=（l＋l1＋l2）/fn

其中1=54mm，l3=3mm

l1=（D-d1）*cotkr/2＋（1～2）=（24.8-23.0）*cot60/2＋（1～2）=2.525mm

f=1.2mm/rn=47r/min

将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：

T=（54＋2.525＋3）/（1.2×47）=1.055min

3）粗铰工步

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-26得：

T=L/fn=（l＋l1＋l2）/fn

其中l1=0.37mm；l2=15mm

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-27得：

kr=150、ap=（D-d）/2=（24.94-24.8）/2=0.07mm

查得l=54mm；f=1.0mm/r；n=47r/min；

将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：

T=（54＋0.37＋15）/（1.0×47）=1.48min

4）精铰工步

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-26得：

T=L/fn=（l＋l1＋l2）/fn

其中l1=0.19mm；l2=13mm

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》表2-27得：

kr=150、ap=（D-d）/2=（25-24.94）/2=0.03mm

查得l=54mm；f=0.8mm/r；n=63r/min

将上述结果代入公式，可得到该公序的基本时间：

T=（54＋0.19＋13）/（0.8×63）=1.33min

（2）辅助时间的计算

由《机械制造技术基础课程设计课程设计指南》得，辅助时间Ta与基本时间T的关系为：

Ta=（0.15~0.2）T

取Ta=0.15T，则本工序的辅助时间为：

钻孔工步的辅助时间Ta=0.15T=0.15×0.637=0.096min

扩孔工步的辅助时间Ta=0.15T=0.15×1.055=0.158min

粗铰工步的辅助时间Ta=0.15T=0.15×1.48=0.222min

精铰工步的辅助时间Ta=0.15T=0.15×1.33=0.20min

（3）其他时间的计算

除了基本时间和辅助时间外，每道工序的单件时间还包括布置工地时间、休息时间和准备时间和终结时间等的总时间Tb，与基本时间和辅助时间的关系为：

Tb=0.06×（T＋Ta）

则本工序的辅助时间为：

钻孔工步Tb=0.06×（T＋Ta）=0.06×（0.637＋0.096）=0.045min

扩孔工步Tb=0.06×（T＋Ta）=0.06×（1.055＋0.158）=0.073min

粗铰工步Tb=0.06×（T＋Ta）=0.06×（1.48＋0.222）=0.102min

精铰工步Tb=0.06×（T＋Ta）=0.06×（1.33＋0.20）=0.092min

（4）单件总时间的计算

钻孔工步总时间Tz=T＋Ta＋Tb=0.637＋0.096＋0.045=0.778min

扩孔工步总时间Tz=T＋Ta＋Tb=1.055＋0.158＋0.073=1.286min

粗铰工步总时间Tz=T＋Ta＋Tb=1.48＋0.222＋0.102=1.804min

精铰工步总时间Tz=T＋Ta＋Tb=1.33＋0.20＋0.102=1.632min

即工序四的所用总时间T=0.778＋1.286＋1.804＋1.632=5.5min

工序五：

钻、粗铰、精铰2×Ф8（H7）孔

1、加工余量的确定

由参考文献得钻孔余量为7.8mm，粗铰的余量为0.16mm，精的余量为0.04mm。

2、切削用量的计算

（1）钻孔工步

由于该材料为HT200,进给量的确定由《机械制造技术基础课程设计课程设