0039-等臂杠桿加工工藝及鉆Φ25孔夾具設計

0039-等臂杠桿加工工藝及鉆Φ25孔夾具設計,杠桿,加工,工藝,25,夾具,設計 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 機械加工工藝及等臂杠桿直徑25杠桿專用夾具設計 摘要 本設計的零件為杠桿零件，選用⒋⒌號鋼。根據零件的形狀、尺寸精度、生產的經濟效益等各方面的詳細分析其加工工藝，多采鉆床加工。通過對零件的分析，此工件外形輪廓尺寸小，重量輕，加工要求不高，生產批量不大。因此在保證質量和提高生產率的前提下，盡量簡化結構，做到經濟合理。 關鍵詞：鉆床加工，杠桿零件，尺寸精度。 Abstract The design of parts for the lever parts of 45 steel. According to parts of shape, dimensional accuracy, cost-effective production areas such as a detailed analysis of its manufacturing processes, Most Drilling. Part of the analysis, the shape of the workpiece contour small size, light weight, low-processing, not mass production. Therefore the quality assurance and productivity, under the premise of the structure as simple as possible, so economically rational. Keywords : Drilling, leveraged parts, dimensional  一、設計題目　　 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產類型:（中批或大批大量生產） 三、上交材料 1．繪制零件圖 1張 2．毛坯圖 1張 3．編制機械加工工藝過程綜合卡片 1套 4．編制機械加工工藝卡片（僅編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工藝卡片） 1套 5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張 6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張 7．編寫課程設計說明書（約5000-8000字）。 1份 四、進度安排 本課程設計要求在3周內完成。 1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。 2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機械加工工藝規(guī)程的設計并編制出零件的機械加工工藝卡片。 3．第8～10天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。 4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。 5．第14～15天，零件圖的繪制。 6．第16～18天，整理并完成設計說明書的編寫。 7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。 8．第20～21天，答辯 五、指導教師評語 該同學在課程設計過程中表現 認真，工藝路線 夾具設計方案 ，說明書及圖紙質量 ，綜合 評定其成績?yōu)? 。 成 績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　 目錄 一、 零件的分析--------------------------------------1 二、 確定的毛坯寸------------------------------------2 三、 擬定工藝路線（附機械加工工藝過程卡片） 四、 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------３ 五、 工序5-鉆孔-擴孔-粗鉸-精鉸Φ25mm孔的切削用量與時間　　　　　　　　　　　　　定額的計算---------------------------------------４ 六、 機械加工工藝過程卡和加工工序卡片（附表） 七、 夾具設計--------------------------------７ 八、 小結------------------------------------8 九、 參考文獻--------------------------------8 一、零件的分析 （一）、杠桿的用途 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、傳遞力矩的。 (二)、杠桿的技術要求 杠桿的Φ25、Φ10、Φ8四孔的軸線有平行度的要求?，F分述如下表： 杠桿零件技術要求表 加工表面 尺寸及公差/mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm Φ40小表面 540-0.46 IT13 6.3 Φ40大表面 540-0.46 IT13 3.2 左Φ30表面 15 IT12 6.3 右Φ30表面 15 IT12 6.3 Φ25孔 250+0.052 IT9 1.6 Φ10孔 100+0.015 IT7 3.2 ∥ 0.1 A 左Φ8孔 80+0.015 IT7 1.6 ∥ 0.15 A 右Φ8孔 80+0.015 IT7 1.6 ∥ 0.1 A 該杠桿的形狀特殊、結構簡單，是常見的杠桿零件。為實現起功能，對其的配合面要求較高，加工精度要求較高。因其在工作中的工作平穩(wěn)，故無須進行熱處理。 綜上所述，該杠桿的各項要求制定較合理，符合其功用。 （三）、審查杠桿的工藝性 分析零件圖可知，杠桿中間的兩平面和左右兩邊的端面要進行切削加工，Φ25、Φ10、Φ8孔的端面均為平面，這樣可以防止加工的過程中鉆頭鉆偏，可以保證加工的精度和配合的精度。另外，除了Φ10孔以外，對其余的三孔的空內表面的要求較高。要采取必要的措施以保證其表面精度。但這些加工精度可以在正常的生產條件下采用經濟的方法保質保量地加工出來。端面和孔的加工可以同過通用銑床和鉆床保證其加工精度，而不需要使用高精度的機床，通過鉆削、銑削的加工就可以達到要求。 （四）、確定杠桿的生產類型 依設計題目知：Q=5000件/年，結合生產實際，備用品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5% 。代入公式得 N=5000 X（1+3%）X（1+0.5）=5175.75件/年。 通過PROE的實體估算，其重量為6千克，查教材表1-3得，該杠桿屬 1 中型零件；由教材表1-4得，生產類型為大量生產。 二、確定毛坯的尺寸 （一）、選擇毛坯 該杠桿在工作中的載荷平穩(wěn)，根據零件要求材料為HT200，毛坯采用鑄造。該杠桿的零件的輪轂尺寸不大，且生產類型為大量生產，為提高質量和生產的毛坯的精度，故使用金屬模鑄造。毛坯的拔模斜度為5O。 （二）、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由教材的表2-10～2-12可知，要確定的毛坯機械加工余量和尺寸公差，先確定以下各項因素。 1、公差等級 由杠桿的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2、鑄件的重量 由PROE的實體估算杠桿零件的重量為6千克，由此再估算起毛坯的重量為8千克。 3、零件的分模面 根據該杠桿零件的形位特點，該零件的Φ25、Φ8軸線組成的平面為分模面，屬于直分模面。 4、零件的表面粗糙度 由零件圖可知，該杠桿的各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6μm。 根據上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果見下表。 加工表面 機械加工余量/mm 尺寸公差 毛坯圖 Φ40小表面 粗 3 - 精 1 0+0.3 Φ40大表面 粗 3 - 精 1 0+0.3 左Φ30表面 粗 3 - 精 1 0+0.3 右Φ30表面 粗 3 - 精 1 0+0.3 三、擬訂杠桿工藝路線（附機械加工工藝過程卡片） 2 (一)、定位基準的選擇 由于定位基準有粗基準和精基準之分，故先確定精基準，然后再確定粗基準。 （1）、精基準的選擇 分析杠桿零件的零件圖，可得，零件的設計基準為杠桿中間的小平面和Φ25孔。為了遵循“基準統(tǒng)一”原則，故選杠桿中間的小平面和Φ25孔作為精基準。 （2）、粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，無飛邊、毛刺等。故可選擇杠桿中間的大平面和中間的Φ30凸臺作為粗基準。 (二)、確定工藝路線 按照基準的選擇原則，確定工藝路線如下： 1、粗精銑杠桿中間小平面到580+0.8 2、粗精銑杠桿中間大平面540+7.4 3、粗精銑杠桿左面平面15 4、粗精銑杠桿右面平面15 5、鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔到Φ250+0.052 6、Φ25孔倒角C1 7、鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔Φ80+0.015 8、鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔Φ100+0.015 9、去毛刺 10、檢驗 四、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 杠桿的材料是HT200，毛坯的重量10kg，生產類型為大量生產，。 （1）、由于毛坯采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下： R=F+2RMA+CT/2 查教材P23得：CT=8～10，取CT=9 故得CT=1.8～3.6mm，取CT=2.5mm 查教材P25得：RMA=D～F，取RMA=E 查表得：RMA=1.1mm 對于中間小平面有：R中=F+2RMA+CT/2=54+2X1.1+2.5/2=57.45mm 兩邊平面厚：R右= F+RMA+CT/2=17.35 左邊平面高：R左= F+RMA+CT/2=60.35 右邊平面高：R左= F+RMA+CT/2=13.35 3 查教材得工序間的加工余量： 平面粗加工余量：3mm，平面精加工余量：1mm 查教材P101的表5-7～5-10得 粗加工時：fz=0.5～0.3 精加工時：Ra=3.2，f=0.3～0.7；Ra=6.3，f=0.7～1.8 銑削時的最后一次走刀前留余量≥0.5mm 孔的加工余量： Φ8一次鉆孔：Φ7.8，粗鉸：Φ7.96，精鉸：Φ8，Ra=1.6，IT7。 Φ10一次鉆孔：Φ9.8，粗鉸：Φ9.96，精鉸：Φ10，Ra=3.2，IT7。 Φ25一次鉆孔：Φ23.00，擴孔：Φ24.8，粗鉸：Φ24.94，精鉸：Φ25，Ra=1.6，IT9 進給量由教材P108查得 麻花鉆鉆孔Φ25：f=0.4mm/r; Φ8、Φ10:f=0.2mm/r, 擴孔Φ25：f=0.8～0.9取f=1.2mm/r,Vc=18m/min 粗鉸Φ25：f=1mm/r,Vc=3.8m/min Φ8、Φ10:f=1mm/r,Vc=11.5m/min 精鉸由教材P110表5-26，Ra=2.5～1.25,Vc=2～3;Ra=5～2.5,Vc=4～5 Φ25：Ra=1.6,f=0.8mm/r,Vc=4.95m/min;Φ8:f=0.3mm/r,Vc=4m/min; Φ10:f=1mm/r,Vc=6m/min. 五、工序5-鉆孔-擴孔-粗鉸-精鉸Φ25mm孔的切削用量與時間定額的計算 （一）、加工余量的確定 查教材得，鉆孔余量為23.0mm，擴孔的余量為1.8mm，粗鉸的余量為0.14mm，精鉸的余量為0.06mm. （二）、切削用量的計算 （1） 鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 ap=23.0 mm。 2) 進給量的確定 由教材選取該工步的每轉進給量為f=0.4 mm/r。 3）切削速度的計算 由于該材料為HT150，由教材初選切削速度為V為20 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉速n=276.93 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=250 r/min，再將此轉速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實際鉆削速度為： 4 V=nd/1000=250 r/min X ∏ X 23.0mm=18 m/min。 （2）擴孔工步 1）背吃刀量的確定 ap=1.8 mm。 2) 進給量的確定 由教材選取該工步的每轉進給量為f=1.2mm/r。 3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為V為4 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉速n=51.36 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=47r/min，再將此轉速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實際鉆削速度為： V=nd/1000=47r/min X ∏ X 24.8mm=3.66m/min。 （3）粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 ap=0.14 mm。 2) 進給量的確定 由教材選取該工步的每轉進給量為f=1.0mm/r。 3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為V為3m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉速n=38.28 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=47r/min，再將此轉速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實際鉆削速度為： V=nd/1000=47r/min × ∏ × 24.94mm=3.806 m/min。 （4）精鉸工步 1）背吃刀量的確定 ap=0.06 mm。 2) 進給量的確定 由教材選取該工步的每轉進給量為f=0.8 mm/r。 3）切削速度的計算 由教材初選切削速度為V為5 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉速n=63.69 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=63/min，再將此轉速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實際鉆削速度為： V=nd/1000=63 r/min × ∏ × 25 mm=4.95 m/min。 (三)、時間定額的計算 1、基本時間tj的計算 （1） 鉆孔工步 由教材表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=1 mm， l1=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(23.0x cot560)/2＋(1～2)=8.7mm；f=0.4 mm/r; n=250 r/min。將上述結果代入公式，可得到該公序的基本時間： 5 tj=（54 mm＋8.7mm＋1 mm）/（0.4 mm/r×250 r/min）=0.637min=38.22。 （2）擴孔工步 由教材表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=3 mm， l1=(D-d1) ×cotkr/2＋(1～2)=(24.8-23.0)x cot600/2＋(1～2)=2.525mm；f=1.2 mm/r；n=47r/min。將上述結果代入公式，可得到該公序的基本時間： tj=（54 mm＋2.525mm＋3 mm）/（1.2 mm/r×47 r/min）=1.055min=63.3 s （3）粗鉸工步 由教材表5-41鉆孔的基本時間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/f求得。式中l(wèi)1,l2 由教材表5-42按kr=150、ap=(D-d)/2=(24.94-24.8)=0.07mm 的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；將上述結果代入公式，可得到該公序的基本時間： tj=（54 mm＋0.37mm＋15mm）/（1.0 mm/r×47 r/min）=1.48min=88.8s （4）精鉸工步 由教材表5-41鉆孔的基本時間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/f求得。式中l(wèi)1,l2 由教材表5-42按kr=150、ap=(D-d)/2=(25.0-24.94)=0.03mm 的條件查得l1=0.19mm；l2=13mm；l=54mm；f=0.8 mm/r；n=63r/min；將上述結果代入公式，可得到該公序的基本時間： tj=（54 mm＋0.19mm＋13mm）/（0.8 mm/r×63 r/min）=1.33min=79.8s 2、輔助時間ta的計算 由教材可知，輔助時間ta與基本時間tj的關系為ta=(0.15～0.2)tj，在這里取ta=0.15tj，則各本工序的輔助時間為： 工序5的鉆孔的輔助時間：ta=0.15×38.22s=5.73s 工序5的擴孔的輔助時間：ta=0.15×63.3s=9.5s 工序5的粗鉸的輔助時間：ta=0.15×88.8s=13.32s 工序5的精鉸的輔助時間：ta=0.15×79.8s=11.97s 3、其它時間tm的計算 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間tb、休息與生理需要時間tx和準備與終結時間。由本例桿杠的生產類型為大量生產，分攤到每個工件的準備與終結時間很少，可忽略不計；布置工作地時間和休息與生理需要時間與作業(yè)時間的關系為： tb＋tx=6%×（tj＋ta）；所以 工序5的鉆孔的其它時間：tb＋tx=6%×（38.22＋5.73）s=2.67s 工序5的擴孔的其它時間：tb＋tx=6%×（63.3＋9.5）s=4.37 6 工序5的粗鉸的其它時間：tb＋tx=6%×（88.8＋13.32）s=6.13s 工序5的精鉸的其它時間：tb＋tx=6%×（79.8＋11.92）s=5.51s 4、單件時間tdj的計算 本工序的單件時間為四個工步的時間總和：其中 鉆孔工步 tdj鉆=（2.64＋38.22＋5.73）s=46.6s 擴孔工步 tdj擴=(4.37＋63.3＋9.5)s=77.53s 粗鉸工步 tdj粗鉸=(6.13＋88.8＋13.32)s=108.25s 精鉸工步 tdj精鉸=(5.51＋79.8＋11.97)s=97.28s 所以工序5的單件時間為： tdj= tdj鉆+ tdj擴 tdj粗鉸+ tdj精鉸=(46.6+77.53+108.25+97.28)s=329.66s 六、機械加工工藝過程卡和加工工序卡片(附表) 七、夾具設計 為了提高生產率，保證質量。經我組分工現在對第1道工序設計夾具。夾具將用在立式Z5012立式鉆床。刀具是錐柄麻花鉆（25GB/T1438.1-1996）、錐 柄擴孔鉆（25 GB/T1141-1984）、錐柄機用鉸刀（25 GB/T1133-1984）錐 機用鉸刀（25 GB/T1133-1984）。 (一)、定位方案 因為本夾具加工的是第5道工序，故采用己加工的中間大平面精基準定位的方式進行定位，定位基準已經由前面討論得出，然后現采用V形塊和凸臺圓支進行定位，由于上孔加工，故不需限制其鉆頭旋轉的自由度。 (二)、夾緊機構 本夾具的夾緊機構采用快速夾緊機構通過手柄控制操縱壓緊杠桿進和壓板通過螺母動作對工件件進壓緊工件。 (三)、導向裝置 本夾具采用鉆套對其進行導向。確定鉆套與工件之間的距離，因為本工序的孔加工要作為下面工序的精基準，并且有其平行度的要求，所以由關系式：h=(0.7～1.5)d；其中h鉆套與工件之間的垂直距離，d為要加工的孔徑，考慮到排屑的導向的精度，在此取h=d。 (四)、夾具與機床的聯接元件 采用夾具體座耳與機床工作臺的T形槽通過聯結螺釘進行固定的方法進行夾具與機床的定位。 (五)、夾具體 通過夾具體將夾具的各組成部分聯結起來。 夾具的具體結構和夾具的組成元件列表見夾具裝配圖。 7 八、小結 在設計的過程中要盡量采用標準件，以提高其設計的周期和減少設計成本，同時要滿足其所要達到的設計要求，設計功能在滿足工件的加工要求的情況下力求結構的簡單，不要盲目的追求高的自動化以使夾具復雜化，使得制造成本的增加，這樣不符合經濟上的要求。同時設計要考慮其外形的美觀和使夾具的使用、維護的方便性等。 九、參考文獻： 機械制造技術基礎 機械工業(yè)出版社 于英華 主編 畫法幾何及機械制圖 東北大學出版社 劉青科 李鳳平 蘇猛 屈振生 主編 機械制造基礎課程設計指導書 遼寧工程技術大學 劉宏梅 主編 機械幾何量精度設計與檢測 清華大學出版社 趙麗娟 冷岳峰 主編 蘇翼林.材料力學[M].北京:人民教育出版社,1979 趙 俊,楮乃雄.AG材料床身的結構設計[J].制造技術與機,1996,26(03):27-29 張 平.銑床夾具優(yōu)化設計的研究[D].阜新：遼寧工程技術大學碩士學位論文，2006 8