左摆动杠杆夹具设计说明书资料.docx

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左摆动杠杆夹具设计说明书资料

机械制造技术基础课程设计说明书

题目：

学生姓名：

学号：

班级：

系别：

专业：

指导教师：

成绩：

摘　要1

1、左摆动杠杆的工艺分析及生产类型的确定2

1.1、左摆动杠杆的用途2

1.2、左摆动杠杆的技术要求：

3

1.3、审查左摆动杠杆的工艺性3

1.4、确定左摆动杠杆的生产类型3

2、确定毛胚、绘制毛胚简图4

2.1、选择毛胚4

2.2、确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量4

2.2.1、公差等级4

2.2.2、左摆动杠杆锻造毛坯尺寸工差及加工余量4

2.2.3、绘制左摆动杠杆毛坯简图5

3、拟定左摆动杠杆工艺路线5

3.1、定位基准的选择5

3.1.1、精基准的选择5

3.2.2、粗基准的选择5

3.2、表面加工方法的确定6

3.3、加工阶段的划分6

3.4、工序的集中与分散6

3.5、工序顺序的安排7

3.5.1、机械加工工序7

3.5.2、热处理工序7

3.6、确定工艺路线7

4、加工余量、工序尺寸和工差的确定8

5、切削用量、时间定额的计算9

5.1、切削用量的计算15

5.1.1、钻孔工步15

5.1.2、粗铰工步15

5.1.3、精铰工步15

5.2、时间定额的计算16

5.2.1、基本时间tj的计算16

5.2.2、辅助时间ta的计算16

5.2.3、其他时间的计算16

5.2.4、单件时间tdj的计算17

6、夹具设计17

6.1、提出问题18

6.2、设计思想18

6.3、夹具设计19

6.3.1、定位分析19

6.3.2、切削力及夹紧力的计算19

6.3.3、夹具操作说明21

6.3.4、确定导向装置21

7、体会与展望21

8、参考文献23

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。

1、左摆动杠杆的工艺分析及生产类型的确定

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、左摆动杠杆的技术要求：

该左摆动杠杆的各项技术要求如下表所示：

加工表面

尺寸（mm）

公差及精度等级

表面粗糙度（um）

左摆动杠杆左端面

100

IT13

3.2

左摆动杠杆右端面

55

IT13

3.2

左摆动杠杆上端面

28

IT13

3.2

φ12半通孔

φ12

IT13

12.5

φ12盲孔

φ12

IT13

12.5

φ15孔

φ15

IT8

1.6

M10螺纹孔

φ9

IT13

12.5

φ12H8孔

φ12

IT8

1.6

φ6H7孔

φ15

IT8

1.6

8mm槽

8

IT7

3.2

2mm槽

2

IT13

12.5

1.3、审查左摆动杠杆的工艺性

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。

1.4、确定左摆动杠杆的生产类型

依设计题目知：

Q=3000件/年，m=1件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。

代入公式得：

N=3000台/年*1件/台*（1+3%+0.5%）=3105

左摆动杠杆重量为1.2kg，可知，左摆动杠杆属轻型零件；由表4-2知，此左摆动杠杆的生产类型为中批生产。

2、确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1、选择毛坯

左摆动杠杆在工作过程中承受冲击载荷及各种应力，毛坯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，故采用模锻。

2.2、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

由表4-1至表4-3可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。

2.2.1、公差等级

由左摆动杠杆的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。

2.2.2、左摆动杠杆锻造毛坯尺寸，机械加工余量及公差

项目

机械加工余量/mm

尺寸公差/mm

备注

左摆动杠杆左端面

4

0.06

表4-1至表4-3

左摆动杠杆右端面

4

0.06

表4-1至表4-3

左摆动杠杆上端面

5

0.06

表4-1至表4-3

φ12孔

12

0.26

表4-1至表4-3

φ15孔

2*2=4

0.03

表4-1至表4-3

φ12孔

12

0.03

表4-1至表4-3

M10mm螺纹孔

10

0.26

表4-1至表4-3

φ6孔

6

0.03

表4-1至表4-3

φ12盲孔

12

0.26

表4-1至表4-3

8mm槽

8

0.06

表4-1至表4-3

2mm槽

2

0.26

表4-1至表4-3

2.2.3、绘制左摆动杠杆毛坯简图

3、拟定左摆动杠杆工艺路线

3.1、定位基准的选择

3.1.1、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φ15孔作为精基准。

3.2.2、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左中上三个端面作为基准，使用专用夹具加工直径15,12,6的要求较高的三个孔，以提高效率。

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。

3.2、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

IT13

3.2

粗铣-精铣

表4-5至表4-7

右端面

IT13

3.2

粗铣-精铣

表4-5至表4-7

上端面

IT13

3.2

粗铣-精铣

表4-5至表4-7

φ12粗孔

IT13

12.5

钻-粗铰

表4-5至表4-7

φ12盲孔

IT13

12.5

钻-粗铰-精铰

表4-5至表4-7

φ15H8孔

IT8

1.6

钻-粗铰-精铰

表4-5至表4-7

M10孔

IT13

12.5

钻—攻丝

表4-5至表4-7

φ12H8孔

IT8

1.6

钻-粗铰-精铰

表4-5至表4-7

φ6H7孔

IT7

1.6

钻-粗铰

表4-5至表4-7

8mm槽

IT13

1.6

粗铣-精铣

表4-5至表4-7

2mm槽

IT13

12.5

粗铣

表4-5至表4-7

3.3、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中批生产，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。

3.4、工序顺序的安排

3.4.1、机械加工工序

（1）“先基准后其他”

（2）“先粗后精”

（3）“先面后孔”

3.4.2、热处理工序

加工之前进行时效处理。

3.4.3、辅助工序

在基本型面工序加工完后，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：

锻件毛坯——实效处理——基准加工——粗精加工——辅助工序——入库。

3.5、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

00

时效处理

01

粗精铣左摆动杠杆左右端面及上端面

立式铣床X51

端铣刀

卡尺

02

钻φ12粗孔，深11

立式钻床Z525

麻花钻、铰刀

卡尺、塞规

03

钻φ12盲孔深18

立式钻床Z525

麻花钻、铰刀

卡尺、塞规

04

钻φ15H8孔

立式钻床Z525

丝锥

卡尺、塞规

05

攻螺纹M10mm

立式钻床Z525

麻花钻、锥度铰刀

卡尺

06

钻φ12H8孔

立式钻床Z525

麻花钻、铰刀

卡尺

07

钻φ6H7孔

立式钻床Z525

麻花钻、铰刀

卡尺

08

铣8mm槽

铣床X51

铣刀

卡尺

09

铣2mm槽

铣床X51

铣刀

卡尺

4、加工余量、工序尺寸和公差的确定

左摆动杠杆左端面。

确定粗、精铣左摆动杠杆左端面的加工余量、工序尺寸和公差

由表4-32可查得粗铣的加工余量是1.0mm；精铣的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：

粗铣IT9，精铣IT7。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铣：

+0.035；粗铣：

+0.087

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：

精铣前97.73+0.198粗铣前92.06+0.493

对上端面的影响是精铣前30.4+0.035粗铣前31.4+0.087

左摆动杠杆右端面。

确定粗、精铣左摆动杠杆右端面的加工余量、工序尺寸和公差

由表4-32可查得粗铣的加工余量是1.0mm；半精铣的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：

粗铣IT9，精铣IT7。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为精铣：

+0.030；粗铣：

+0.074

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：

精铣前57.03+0.014粗铣前57.49+0.041。

对上端面的影响是精铣前28.7+0.030粗铣前29.7+0.074。

左摆动杠杆上端面。

确定粗、精铣左摆动杠杆上端面的加工余量、工序尺寸和公差

由表4-32可查得粗铣的加工余量是1.0mm；半精铣的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：

粗铣IT9，精铣IT7。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：

精铣：

+0.021；粗铣：

+0.052

铣削上端面，对上端面尺寸没有影响。

对左端面和中端面有影响

对左端面的影响是精铣前：

100.7+0.021；粗铣前：

101.7+0.052

对中端面的影响是精铣前：

55.7+0.021；粗铣前：

56.7+0.052

钻-粗铰φ12孔。

确定钻-铰-精铰φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，粗铰余量Z粗铰=0.15mm；钻孔余量Z钻=11.85mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，粗铰：

IT9；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，粗铰：

0.043mm；钻：

0.18mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为粗铰：

φ12+0.043mm；钻：

φ11.85+0.18mm。

钻-铰φ12盲孔。

确定钻-铰-精铰φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，精铰余量Z精铰=0.05mm；粗铰余量Z粗铰=0.15mm；钻孔余量Z钻=11.8mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：

IT7；粗铰：

IT9；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：

0.018mm;粗铰：

0.043mm;钻：

0.18mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

φ12.0+0.018mm；粗铰：

φ11.95+0.043mm；钻：

φ11.800+0.18mm。

钻-铰-精铰φ15孔

确定钻-铰-精铰φ15孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，精铰余量Z精铰=0.05mm；粗铰余量Z粗铰=0.15mm；钻孔余量Z钻=14.8mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：

IT7；粗铰：

IT9；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：

0.018mm;粗铰：

0.043mm;钻：

0.18mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

φ15.0+0.015mm；粗铰：

φ14.95+0.058mm；钻：

φ14.800+0.15mm。

钻M10孔φ9，攻螺纹M10。

确定钻-粗铰φ9孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，粗铰余量Z粗铰=0.15mm；钻孔余量Z钻=8.85mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，粗铰：

IT9；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，：

0.036mm;钻：

0.15mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：

粗铰：

φ9+0.036mm；钻：

φ8.85+0.15mm。

然后攻螺纹M10mm。

钻-铰φ12孔。

确定钻-铰-精铰φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，精铰余量Z精铰=0.05mm；粗铰余量Z粗铰=0.15mm；钻孔余量Z钻=11.8mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：

IT7；粗铰：

IT9；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：

0.018mm;粗铰：

0.043mm；钻：

0.18mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

φ12.0+0.018mm；粗铰：

φ11.95+0.043mm；钻：

φ11.800+0.18mm。

它们的相互关系如下图所示。

钻-铰-精铰φ6孔。

确定钻-铰-精铰φ6孔的加工余量、工序尺寸和公差。

由表4-27可查得，精铰余量Z精铰=0.04mm；粗铰余量Z粗铰=0.1mm；钻孔余量Z钻=5.86mm。

查表4-5可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：

IT7；粗铰：

IT10；钻：

IT12。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：

0.012mm;粗铰：

0.048mm;钻：

0.12mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

φ6.0+0.012mm；粗铰：

φ5.96+0.048mm；钻：

φ5.86+0.12mm。

粗，精铣8mm槽；粗，精铣2mm槽。

确定粗、精铣8mm和2mm槽的加工余量、工序尺寸和公差

由表4-32可查得；精铣的的加工余量是0.7mm；查表4-7可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：

粗铣IT9，精铣IT7。

根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为精铣：

+0.030；

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为：

精铣前7.3+0.03粗铣前0。

铣2mm槽，精铣前是1.7+0.03，粗铣前0。

5、切削用量、时间定额的计算

5.1铣左端面

5.1.1粗铣工步

硬质合金端铣刀铣削用量选择

1．选择刀具

1）根据表4—75至表4—79，选择YG6硬质合金刀片。

根据表4—76，铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径d0为80mm,ae为60mm。

但已知铣削宽度ae为24mm，故应根据铣削宽度ae≤90mm，选择d0=100mm。

由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=10（表3.16）。

2）铣刀几何形状（表3．2）：

由于δb≤800MPa，故选择。

kr=60°，kre=30°，kr′＝5°，α0=8°,α0′=10°λs=-15°，γ0=-5°。

2．选择切削用量

1）决定铣削深度ap由于加工余量不大，故可在一次大刀内切完，则

ap=h＝1mm

2）决定每齿进给量fz采用不对称端铣以提高进给量。

根据表3.5，当使用X51铣床功率为4.5kw时，

fz=0.09～0.18mm／z

但因采用不对称端铣，故取

fz=0.18mm／z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；

由于铣刀直径d0=100mm，故刀具寿命T=180min（表3．8）。

4）决定切削速度vc。

和每分钟进给量vf切削速度vc可根据表3．27中的公式计算，也可直接由表中查出。

根据表3．13，当d0=100mm，z＝10，ap≤5mm，fz≤0.1mm／z时，vt=124m／min，nt＝395r／min，vft＝316mm／min。

各修正系数为：

kMV=kMN＝kMv＝1.25

ksv=ksn＝ksvf＝0.8

故vc=vtkv=124×1.25×0.8m/min＝124m/min

n＝ntkn=395×1.25×0.8r／min＝395r／min

vf＝vftkvt＝316×1.25×0.8mm/min=316mm/min

根据X51型立铣说明书（表3．30）选择

nc＝380r／min，vfC＝320mm／min

因此实际切削速度和每齿进给量为

vc=

=3.14×100×380/1000m/min=119.3m/min

fzc=

=320/380×10mm/z=0.08mm/z

5）校验机床功率根据表3．23，当δb＝560～1000MPa，ae≤90mm，ap≤4mm，d0＝100mm，z=10，vf＝320mm／min，近似为

Pcc＝2.3kw

根据X51型立铣说明书，机床主轴允许的功率为

PcM＝4.5×0.75kw＝3.375kw

故Pcc＜PcM，因此所选择的切削用量可以采用，即

ap=2mm，vf＝320mm／min，n=380r／min，vc＝119.3m／min，fz=0.08mm／z,f=0.8mm/r。

6）计算基本工时

tm=

式中，L＝l＋y十Δ，l＝100。

不对称安装铣刀，入切量及超切量y十Δ

=40mm，则L＝（40＋100）mm＝140mm，故

tm=140/320=0.44min

5.1.2精铣工步

硬质合金端铣刀铣削用量选择

1．选择刀具

1）根据表4—75至表4—79，选择YG6硬质合金刀片。

根据表4—76，铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径d0为80mm,ae为60mm。

但已知铣削宽度ae为24mm，故应根据铣削宽度ae≤90mm，选择d0=100mm。

由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=10（表3.16）。

2）铣刀几何形状（表3．2）：

由于δb≤800MPa，故选择。

kr=60°，kre=30°，kr′＝5°，α0=8°,α0′=10°λs=-15°，γ0=-5°。

2．选择切削用量

1）决定铣削深度ap由于加工余量不大，故可在一次大刀内切完，则

ap=h＝2mm

2）决定每齿进给量fz采用不对称端铣以提高进给量。

根据表3.5，当使用X51铣床功率为4.5kw时，

fz=0.09～0.18mm／z

但因采用不对称端铣，故取

fz=0.18mm／z

3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；

由于铣刀直径d0=100mm，故刀具寿命T=180min（表3．8）。

4）决定切削速度vc。

和每分钟进给量vf切削速度vc可根据表3．27中的公式计算，也可直接由表中查出。

根据表3．13，当d0=100mm，z＝10，ap≤5mm，fz≤0.1mm／z时，vt=124m／min，nt＝395r／min，vft＝316mm／min。

各修正系数为：

kMV=kMN＝kMv＝1.25

ksv=ksn＝ksvf＝0.8

故vc=vtkv=124×1.25×0.8m/min＝124m/min

n＝ntkn=395×1.25×0.8r／min＝395r／min

vf＝vftkvt＝316×1.25×0.8mm/min=316mm/min

根据X51型立铣说明书（表3．30）选择

nc＝380r／min，vfC＝320mm／min

因此实际切削速度和每齿进给量为

vc=

=3.14×100×380/1000m/min=119.3m/min

fzc=

=320/380×10mm/z=0.08mm/z

5）校验机床功率根据表3．23，当δb＝560～1000MPa，ae≤90mm，ap≤4mm，d0＝100mm，z=10，vf＝320mm／min，近似为

Pcc＝2.3kw

根据X51型立铣说明书，机床主轴允许的功率为

PcM＝4.5×0.75kw＝3.375kw

故Pcc＜PcM，因此所选择的切削用量可以采用，即

ap=2mm，vf＝320mm／min，n=380r／min，vc＝119.3m／min，fz=0.08mm／z,f=0.8mm/r。

6）计算基本工时

tm=

式中，L＝l＋y十Δ，l＝86。

不对称安装铣刀，入切量及超切量y十Δ

=40mm，则L＝（40＋100）mm＝140mm，故

tm=140/320=0.44min

（粗，精铣其他面与上述计算类似）。

5.2钻-铰-精铰φ12孔

5.2.1、切削用量的计算

5.2.1.1、钻孔工步

1）背吃刀量的确定取ap=11.8mm.

2）进给量的确定由表4-64，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。

3）切削速度的计算由表4-46，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=897.6r/min,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min,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=25.6m/min。

5.2.1.2、粗铰工步

1）背吃刀量的确定取ap=0.15mm。

2）进给量的确定由表4-70，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。

3）切削速度的计算由表4-70，切削速度v选取为2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=53r/min,参照Z525型立式钻