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等臂杠杆毕业设计说明书汇总

机械制造工艺学与夹具设计

课程设计

设计题目：

学生姓名：

学生学号：

系部：

专业班级：

指导教师:

目录

课程设计任务书……………………………………………………1

课程设计指导………………………………………………………2

设计目的……………………………………………………2

设计要求与内容……………………………………………2

第1章零件分析……………………………………………………3

1.1零件的分析…………………………………………………3

1.2毛坯的选择…………………………………………………4

第2章工艺设计……………………………………………………4

2.1工艺规程的设计……………………………………………4

2.2机床设备及工艺装备的选择………………………………7

2.3加工工序设计………………………………………………8

第3章夹具设计…………………………………………………18

3.1零件图分析…………………………………………………18

3.2定位方案设计………………………………………………18

3.3对刀方案……………………………………………………19

3.4装置选用及设计……………………………………………19

3.5定位误差计算………………………………………………19

3.6夹紧力的计算………………………………………………20

第4章设计心得……………………………………………………23

参考文献………………………………………………………24

附录…………………………………………………………25

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加工Φ8孔工序的专用机床夹具。

设计要求：

熟练使用计算机辅助（软件自选），独立完成

（1）毛坯图、零件－毛坯合图各一张（3或4号图CAD出图，手工图为2号）

（2）关键工序机械加工工艺规程卡片一张（4号图，CAPP出图）

（3）指定工序夹具装配图一张（2或3号图，CAD出图可拼接）

（4）夹具部分零件图1～2张（图幅自定）

（5）设计说明书（一份，>10页，正文五号字，含插图）

（6）夹具3D装配效果图一张（3或4号图，可渲染）

以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。

原始资料：

零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。

班级：

学生:

指导教师：

2104年11月7号

课程设计指导书

1设计目的

本课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计．其目的在于：

（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等）的知识，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，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。

（3）培养学生熟悉并运用CAD、CAPP设计以及查询手册、规范、图表等技术资料的能力。

（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

2设计要求与内容

本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。

学生应在教师指导下，按本指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。

必须以负责的态度对待自己所作的技术决定，数据和计算结果。

注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。

具体内容如下：

（1）确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析。

（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件－毛坯合图）；

（3）运用CAPP软件拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具，夹具，量具，辅具），确定各工序切削用量及工序尺寸。

（4）填写指定工序的工序卡片，并设计改工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图1～2张。

（5）撰写设计说明书。

（6）运用CAD软件绘制专用夹具的3D装配图，并制夹具效果图。

第1章零件分析

1.1零件的分析

1.1.1计算生产纲领，确定生产类型

已知任务要求设计的零件为一杠杆。

现假定该机器年产量为6000件/年，且每台机器中同时能加工的零件数仅为一件，若取其备品率为5%，机械加工的废品率为2%，则得出该零件的年生产纲领为：

N=Qn（1+5%+2%）件/年=6420件/年。

由计算可知，该零件的年产量为6420件。

由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为单件大批量生产。

1.1.2零件的作用

设计要求的杠杆的主要作用是用来支撑，固定的。

要求零件的配合是符合要求的。

1.1.3.零件的工艺性分析和零件图的审查

1）设计零件所用的材料为HT200。

该材料的特点是具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。

2）该零件是以Φ25H9的孔套在轴上，主要以Φ25H9的孔及端面为其定位基准，包括粗糙铣Φ40的圆柱体及其凸台表面，精铣左右两边，宽度为Φ30mm的圆柱体上下端面。

钻、扩、铰Φ25、Φ10、Φ8的孔。

3）主要加工表面及其孔的要求：

①Φ40圆柱及凸台：

上端面粗糙度为R6.3μm，下端面粗糙度为R3.2μm。

②左右两边Φ30mm的上下端面：

上下端面粗糙度均为R6.3μm。

③Φ25的孔：

表面粗糙度为R1.0μm，孔倒角为1³45°。

④两个Φ8H7的孔：

表面粗糙度为R1.0μm。

两Φ8H7孔中心与Φ25H9孔中心的距离均为84±0.2mm。

⑤Φ10H7的孔：

孔中心与Φ25H9孔中心之间的距离为48mm，平行度要

求为0.1。

4）零件图：

1.2毛坯的选择

1.2.1确定毛坯的类型和制造方法

根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为6420件/年，该零件质量约为1kg，可知，其生产类型为大批量生产，由于零件的结构简单，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济的考虑，所以毛坯制造最好选用砂型铸造的方法。

选用砂型机器造型，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。

1.2.2确定毛坯技术要求

1）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等缺陷。

铸件表面应清楚毛刺、结瘤和粘砂等。

2）正火处理硬度174～207HBS，以消除内应力，改善切削加工性能。

3）未注圆角为R3～R5mm。

4）起模斜度为30°。

第2章工艺设计

2.1工艺规程的设计

2.1.1定位基准的选择

1）粗基准的选择：

选择零件的重要孔的毛坯孔作粗基准，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。

因此通过对零件的分析，考虑到上述的各方面要求，故可以选择Φ40圆柱体的外轮廓为粗基准。

2）精基准的选择：

由零件图可知Φ25H9孔及其底面既是装配基准，又是设计基准，用它们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。

且其余各面和孔的加工也可用它们定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。

此外，采用了Φ25H9孔做为精基准，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。

2.1.2确定工艺路线

1）确定各表面的加工方法

根据各表面加工的要求和各种加工方法所能达到的经济精度，确定各表面的加工

方法如下：

粗铣Φ40园柱体及凸台表面和精铣左右两边Φ30圆柱体上下端面，钻——扩——铰2³Φ8H7、Φ10H7和Φ25H9四个孔。

2）拟定加工工艺路线

加工方案有以下二种，如表

（1）和表

（2）所示。

表1加工方案〈一〉

工序号

工序内容

简要说明

1

铸造

2

时效处理

消除内应力

3

粗铣

圆柱体及凸台上端面

先加工基准面

4

粗铣

圆柱体及凸台下端面

加工面

5

粗铣

圆柱体上下端面

6

钻、扩、铰

H9孔，孔口倒角为

留精扩铰余量

7

钻、扩、铰

H7的孔

8

钻、扩、铰

H7的孔

9

精铣

圆柱体及凸台上端面

先加工面

10

精铣

圆柱体及凸台下端面

11

精铣

圆柱体上下端面

12

精铰

H9孔，表面粗糙度R1.0㎜

后加工孔

13

精铰

H7孔

14

精铰

H7孔，表面粗糙度R1.0㎜

15

去毛刺

16

清角

17

检验

2.1.3工艺路线方案的分析与比较

方案一：

按工序集中原则组织工序，先在一台铣床上将Φ40圆柱体和Φ30圆柱体的端面全部都铣好，然后将Φ25H9、Φ10H7、2³Φ8四个孔在一台钻床上将孔加工完成。

该方案的优点是：

工艺路线短，减少了工件装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。

方案二：

按工序分散原则组织工序，先在一台铣床上将Φ40柱体的两端面铣好，再在钻床上钻好Φ25H9，然后以Φ25H9和一端面为基准加工零件的其它面和孔。

该方案的优点是可以采用通用夹具；其缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数。

总结，由于该零件确定的生产类型为单件大批生产，所以可以采用自动机床或者专用机床并配以专用夹具加工零件，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理，即要求按工序集中原则组织工序加工。

2.2机床设备及工艺装备的选择

由于生产类型为单件大批生产,故加工设备宜以通用机床为主.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式生产线。

工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工来完成。

2.2.1加工设备的选择

1）铣面时。

考虑到工件的定位方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。

选择C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。

2）钻孔时。

所要加工的孔的最大直径为25mm,故可选用Z525立式铣床，直柄麻花钻，扩、铰孔专用刀具。

采用专用夹具，专用量具。

2.2.2具体选择机床设备及工艺设备

表3

2.3加工工序设计（确定切削用量及基本工时）

确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。

当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。

有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链来算。

2.3.1工序30粗铣及工序90精铣Φ40柱体和凸台上表面。

查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm,总余量ZN总为2.5mm，

故粗加工余量ZN粗=2.5-1.6=1.9mm。

B精=54由该面的设计尺寸为XN

54.6mm。

B精=（54.6+0.39）mm。

查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，由于零件要求为IT13，其公差为0.39mm，所以XN

B精max=（54.6-0.39）-54=0.21mmB精min-XN精为=XN校核精铣余量ZN精：

ZN精min00.46mm，则粗铣该平面的工序尺寸XN

故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.9mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。

150精加工：

V==m/min=94.2m/min.10001000校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：

200Dn精3.14150粗加工：

V==m/min=47.1m/min.10001000100Dn粗3.14取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。

又前面已选定铣刀直径D为φ100mm,故相应的切削速度分别为：

参考有关资料，铣削时的切削功率为：

5a0aeZNkpcpfz150取Z=10个齿，n==2.5r/s,ae=83mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1；60将其代入公式中，得.90.74PC=167.9³10

5³1.90.9³0.20.74³83³10³2.5³1=1.89kWPC=167.9³10

又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率为7.5kW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则机床电动机所需功率PE=Pc/η

故机床功率足够。

2.3.2工序40粗铣及工序100精铣Φ40柱体和凸台下表面。

查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm,总余量ZN总为2.0mm，

故粗加工余量ZN粗=2.0-0.6=1.4mm。

B精=54由该面的设计尺寸为XN

54.6mm。

B精=（54.6+0.39）mm。

查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，由于零件要求为IT13，其公差为0.39mm，所以XN

校核精铣余量ZN精：

ZN精minm=1.89/0.85=2.22kW

故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.4mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。

300精加工：

V==m/min=94.2m/min.10001000校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：

100Dn精3.14150粗加工：

V==m/min=47.1m/min.10001000100Dn粗3.14取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。

又前面已选定铣刀直径D为φ100mm,故相应的切削速度分别为：

参考有关资料，铣削时的切削功率为：

5a0aeZNkpcpfz150取Z=5个齿，n==2.5r/s,ae=83mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1；60将其代入公式中，得.90.74PC=167.9³10

5³1.40.9³0.20.74³40³10³2.5³1=0.69kWPC=167.9³10

又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率为7.5kW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则机床电动机所需功率PE=Pc/η

故机床功率足够。

2.3.3粗、精铣Φ30圆柱体上表面。

查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm,总余量ZN总为2.5mm，

故粗加工余量ZN粗=2.5-1.6=1.9mm。

精为15.6mm。

B精=15mm，则粗铣该平面的工序尺寸XN由该面的设计尺寸为XN

查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，取IT11，其公差为0.16mm，13m=0.69/0.85=0.81kW<7.5kW.

B精=（15.6+0.16）mm。

所以XN

校核精铣余量ZN精：

B精max=（15.6-0.16）-15=0.44mmB精min-XNZN精min=XN

故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.9mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。

Dn精3.14Χ50Χ150精加工：

V==m/min=47.1m/min.10001000校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：

Dn粗3.14Χ50Χ150粗加工：

V==m/min=23.55m/min.10001000取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。

又前面已选定铣刀直径D为φ50mm,故相应的切削速度分别为：

参考有关资料，铣削时的切削功率为：

5a0aeZNkpcpfz150取Z=10个齿，n==2.5r/s,ae=30mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1；60将其代入公式中，得.90.74PC=167.9³10

5³1.90.9³0.20.74³30³5³2.5³1=0.34kWPC=167.9³10

又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率为7.5kW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则机床电动机所需功率PE=Pc/η

故机床功率足够。

2.3.4粗、精铣Φ30圆柱体下表面。

查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm,总余量ZN总为2.0mm，

故粗加工余量ZN粗=2.0-1.6=1.4mm。

精为15.6mm。

B精=15mm，则粗铣该平面的工序尺寸XN由该面的设计尺寸为XN

B精=（15.6+0.16）mm。

查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，取IT11，其公差为0.16mm，所以XN

校核精铣余量Z

ZN精minm=0.34/0.85=0.4kW

min=XN

故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.4mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。

150粗加工：

V==m/min=23.55m/min.1000100050Dn粗3.14取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。

又前面已选定铣刀直径D为φ50mm,故相应的切削速度分别为：

Dn精=300m/min=47.1m/min.10001000校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：

精加工：

V=503.14

参考有关资料，铣削时的切削功率为：

5a0aeZNkpcpfz150取Z=10个齿，n==2.5r/s,ae=30mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1；60将其代入公式中，得.90.74PC=167.9³10

5³1.40.9³0.20.74³30³5³2.5³1=0.26kWPC=167.9³10

又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率为7.5kW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则机床电动机所需功率PE=Pc/η

故机床功率足够。

2.3.5加工φ25H9孔：

1）钻D=φ23mm

选用立式钻床Z525，直柄麻花钻，钻头材料为硬质合金YG8钻头直径为23mm。

参考机床技术参考表，取钻φ23孔的进给量f=0.5mm/r,查有关资料得其切削速度为

3.14V===30m/min10001000查有关资料得：

23dn39223按机床实际转速取n=392r/min,则实际切削速度为d3.1430V=0.5m/s=30m/min,由此算出转速为：

n===415.4m/min1000V1000

Ff=9.81³42.7dKF，M=9.81³0.02d2f0.8KM

因此，φ25H9孔的Ff和M值如下：

Ff=9.81³42.7³25³0.50.8³1=6014.69N

M=9.81³0.02³252³0.50.8³1=70.42N²m

2）扩D=φ24.5mm

查手册得：

进给量：

f=（0.9～1.1）f钻=（0.45～0.55）mm/r，取f=0.5mm/r

扩钻速度：

V=（1/3～1/2）V钻=（8.23～12.35）m/min

则n=（107～160.5）r/min，取n=140r/min

所以，实际切削速度V=10.7m/min

3）铰D=φ24.8mm

查表，可先用铰刀铰孔

15m=0.26/0.85=0.31kW<7.5kW.

进给量：

f=（0.8～1.2）mm/r，取f=0.8mm/r

切削速度V=（1.0～1.3）m/s，取V=1.0m/s

d=12.8r/s=770.5r/min，取n=680r/min则n=1000V/

所以，实际切削速度V=53.0m/min

5）精铰D=φ25H9

进给量f=1.2mm/r

取切削速度V=1.3m/s

d=16.56r/s=993.6r/min则n=1000V/

取n=960r/min

所以，得实际切削速度V=75.36m/min

2.3.6加工φ10H7孔

1）钻D=φ9.0mm

选用立式钻床Z525，直柄麻花钻，，钻头材料为硬质合金YG8钻头直径为9.0mm。

参考机床技术参考表，取钻φ9.0孔的进给量f=0.4mm/r,查有关资料得其切削速

dnV==19.2m/min1000查有关资料得：

d按机床实际转速取n=680r/min,则实际切削速度为1000V度为V=0.44m/s=26.4m/min,由此算出转速为：

n==840.8m/min

Ff=9.81³42.7dKF，M=9.81³0.02d2f0.8KM

因此，φ10H7的Ff和M值如下：

Ff=9.81³42.7³10³0.40.8³1=2012N

M=9.81³0.02³102³0.40.8³1=9.4N²m

2）扩D=φ9.5mm

查手册得：

进给量：

f=（0.9～1.1）f钻=（0.36～0.44）mm/r，取f=0.4mm/r

扩钻速度：

V=（1/3～1/2）V钻=（6.59～9.89）m/min

则n=（220.9～331.5）r/min，取n=272r/min

所以，实际切削速度V=8.1m/min

3）铰D=φ9.85mm

查表，可先用铰刀铰孔

进给量：

f=（0.8～1.2）mm/r，取f=0.8mm/r

切削速度V=（1.0～1.3）m/s，取V=1.0m/s

d=32.5r/s=1950r/min，取n=1360r/min则n=1000V/

所以，实际切削速度V=42.1m/min

5）精铰D=φ10H7

进给量f=1.2mm/r

取切削速度V=1.3m/s

d=41.4r/s=2484r/min，取n=1360r/min则n=1000V/

所以，得实际切削速度V=42.7m/min

2.3.7加工2³φ8H7孔

1）钻D=φ7.5mm

选用立式钻床Z525，直柄麻花钻，，钻头材料为硬质合金YG8钻头直径为7.5mm。

参考机床技术参考表，取钻φ7.0孔的进给量f=0.3mm/r,查有关资料得其切削速

dnV==22.6m/min1000查有关资料得：

d按机床实际转速取n=960r/min,则实际切削速度为1000V度为V=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为：

n==1039m/min

Ff=9.81³42.7dKF

M=9.81³0.02d2f0.8KM

因此，其Ff和M值如下：

Ff=9.81³42.7³8³0.30.8³1=1279N

M=9.81³0.02³82³0.30.8³1=4.8N²m

2）扩D=φ7.85mm

查手册得：

进给量：

f=（0.9～1.1）f钻=（0.27～0.33）mm/r，取f=0.3mm/r

扩钻速度：

V=（1/3～1/2）V钻=（7.33～11）m/min

则n=（297.3～446.3）r/min，取n=392r/min

所以，实际切削速度V=9.67m/min

3）铰D=φ7.95mm

查表，可先用铰刀铰孔

进给量：

f=（0.8～1.2）mm/r，取f=0.8mm/r

切削速度V=（1.0～1.3）m/s，取V=1.0m/s

d=40.