等臂杠桿設(shè)計

1、等臂杠桿設(shè)計目錄序言一、零件分析. .二、 工藝規(guī)程設(shè)計.三、 夾具設(shè)計.四、設(shè)計心得.五、參考文獻.序言機械制造工藝學課程設(shè)計是在學完了機械制造工藝學（含機床夾具設(shè)計）和大部分專業(yè)課， 并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)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(shè)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(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案，由于能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計能力， 也是熟悉和運用有關(guān)手冊、 圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件

2、等基本技能的一次實踐機會， 為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。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 25+0.052mm 孔的軸線合兩個端面有著垂直度的要求。 現(xiàn)分述如下：本夾具用于在立式鉆床上， 加工 8(H7)孔。工件以 250.052mm孔及端面和水平面底、 30 的凸臺分別在臺階定位銷 7、支承釘 11 上實現(xiàn)完全定位。鉆 8（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

3、為 40mm 的上下平臺、鉆 10(H7)孔、鉆 2 8+0.015 的小孔 、粗精銑 30 凸臺的上下表面。加工要求有： 40mm 的平臺的表面粗糙度各為 Ra6.3um （上平臺）、Ra3.2（下平臺）、10(H7)孔為 Ra3.6um、25（H9）和 8（H7）孔表面粗糙度都為 Ra1.6um。2 8（H7）孔有平行度分別為 0.1um（A）、0.15um(A)。10(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 8(H7),要用 8(H7)鋼球檢查。二、 工藝規(guī)程的設(shè)計(一)、確定毛坯的制造形式。零件的材料 HT200

4、?？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(chǎn)量為 5000 件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大， 鑄造表面質(zhì)量的要求高， 故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)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(chǎn)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加工余量數(shù)說明級值(mm) 40mm 的40G4加工上下底上下平臺面寬度 30mm30H3加工上表面的平臺?30mm 的凸30H3凸臺上下面臺上下面孔10H3加工內(nèi)孔10(H7)8（H7）孔8H3加工內(nèi)孔25（

5、 H9）25G4加工內(nèi)孔孔又由參考文獻得出：主要毛坯尺寸及公差主要尺寸零 件 尺總余量毛坯尺寸公差 CT寸2 8（ H7）之間的中心距離168168410（H7）孔尺102.0103寸25（H9）孔尺253.0254寸8（H7）孔尺寸82.083(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40mm 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 40mm 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 25（H7）的孔。（2）精基準的

6、選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用 25(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 40mm 的上下平臺、鉆 10(H7)孔、鉆 2 8+0.015的小孔、粗精銑 30 凸臺的平臺。材料為 HT200，加工方法選擇如下：1、40mm 圓柱的上平臺：公差等級為IT8IT10, 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、40mm 圓柱的下平臺：公差等級為IT8IT10, 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

7、，采用粗銑精銑的加工方法。4、鉆 10(H7)內(nèi)孔：公差等級為IT7IT8 ，表面粗糙度為Ra3.2，平行度為 0.1 m（A），采用鉆孔粗鉸精鉸的加工方法。5、鉆 25（H9）內(nèi)孔：公差等級為 IT6IT8 ，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 145內(nèi)角。6、鉆 8（H7）內(nèi)孔：公差等級為IT6IT8,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：粗精銑寬度為40mm 的上下平臺和寬度為30mm 的平臺工序：粗精銑寬度為30mm 的凸臺表面工序：鉆孔 25（H9）使尺寸達到 23mm。工序：擴孔

8、鉆鉆孔25(H9)使尺寸達到 24.8mm。工序：鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9)。工序：鉆 10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm。工序：粗鉸 10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm。工序：精鉸 10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到 10（H7）mm。工序：鉆、粗、精鉸2 8（H7）小孔使尺寸達到 8（H7）。工序：檢驗入庫。2、工藝路線方案二：鑄造時效涂底漆工序：粗精銑寬度為 40mm 的上下平臺和寬度為 30mm 的平臺。工序：粗精銑寬度為 30mm 的凸臺表面工序：鉆孔 25（H9）使尺寸達到 23mm。工序：鉆 2 8(H7)的小孔使尺寸。工序：擴孔鉆鉆孔25(H9)使尺寸達到 24

9、.8mm。工序：鉸孔 25（H9）使尺寸達到 25(H9)。工序：鉆 10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到9.8mm。工序：粗鉸 10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到9.96mm。工序：精鉸 10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到 10（H7）mm。工序：粗鉸 2 8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。工序：精鉸 2 8(H7)小孔使尺寸達到 8（H7）。工序：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(jù)寬度為40mm 的上下肩面作為粗基準， 25（H7）孔作為精基準，所以就要加工25 孔時期尺寸達到要求的尺寸，那樣就保證了2 8 小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則先粗加工孔25，而不進

10、一步加工就鉆 8（H7），那樣就很難保證2 8 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(shè)備及刀、量、夾具由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機床為主，輔以少量專用機床。 其生產(chǎn)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(chǎn)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 40mm 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(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用立銑，選擇X5012 立式銑床（參考文獻：機械工藝設(shè)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

11、械工藝設(shè)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 30mm 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 25（H9）使尺寸達到 23mm。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 25(H9)使尺寸達到 24.8mm。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 25（H9）使尺寸達到 25(H9)。采用立式 Z535 型鉆床，刀具選 D=2

12、5mm 的錐柄機用鉸刀， 并倒 145的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。鉆 2 8(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 10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達到 9.8mm。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 10(H7)內(nèi)孔使尺寸達到 9.96mm。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 10（H7）內(nèi)孔使尺寸達到 10（H7）mm。采用立式 Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm 的精鉸刀，使用專用

13、夾具和量檢具。粗鉸 2 8(H7)小孔使尺寸達到 7.96mm。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 8(H7)小孔使尺寸達到 8（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(shè)計手冊，主編：李益民，機械工業(yè)出版社出版）（七）：加工工序設(shè)計根據(jù)本次設(shè)計的要求，工序設(shè)計只設(shè)計老師所給出工序的計算。下面是對 8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)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 8(H7)鉆孔0.2157.82

14、8(H7)擴孔0.055 7.962 8(H7)鉸孔H78(H7)1、鉆 2 8(H7)的小孔使尺寸達到7.8mm。2、粗鉸 2 8（H7）小孔使尺寸達到7.96mm。3、精鉸 2 8(H7)小孔使尺寸達到 8（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(shè)計工藝簡明手冊，并參考 Z518 機床主要技術(shù)參數(shù)，取鉆 2 8(H7)孔的進給量 f=0.3mm/r,用插入法求得鉆 2 8(H7)孔的切削速度為 v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出轉(zhuǎn)速為 :n=1000v/ d=100026.1/3.14 8r/min=1039r/min按機床實際轉(zhuǎn)速取

15、 n=1000r/min ，則實際切削速度為 v=3.14 1000/1000m/min22m/min.從參考文獻得知：=9.81 42.7do(N)M=9.810.021(N.m)求出鉆 2 8(H7)孔的和 M 如下：=9.8142.7 81=1279NM=9.810.021 1=5N.m根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機床的最大扭轉(zhuǎn)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(shè)計工藝簡明手冊，并參考Z518 機床主要技術(shù)參數(shù)，取擴孔 2 8(H7)的進給量 f=0.3mm/r,參考文獻得：擴孔的切削速度為（ ）V 鉆，故取 v 擴=1/2v 鉆=1/2 22m/min=11m/m

16、in,由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=100011/3.14 8r/min=438r/min,取機床實際轉(zhuǎn)速 n=450r/min 。（3）參考文獻：機械設(shè)計工藝簡明手冊，并參考Z518 機床主要技術(shù)參數(shù)，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(zhuǎn)速：n=1000v/ d=100018/3.14 8r/min=717r/min按照機床的實際轉(zhuǎn)速n=720r/min 。則實際切削速度為：V= dn/1000=3.14 8720/1000m/min=18.1m/min 。三、夾具的設(shè)計本次的夾具為工序：鉆、粗、精鉸2 8（H7）小孔

17、使尺寸達到 8（H7）而設(shè)計的。本工序所加工的孔是位于30 凸臺平面內(nèi)，孔徑不大，工件重量較輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大等原因，采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。1、確定設(shè)計方案這道工序所加工的孔在30 凸臺平面上，且與土臺面垂直，平行度 A=0.1。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點，其定位方案有：工件以 250.052mm 孔及端面和水平面底、 30 的凸臺分別在臺階定位銷、支承釘上實現(xiàn)完全定位。鉆8（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 25H9 孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。（ 2）選擇可

18、調(diào)支承釘為 8（H7）孔外緣毛坯一側(cè)防轉(zhuǎn)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(xiàn)扭轉(zhuǎn)， 限制工件六個自由度。為增加剛性，在 8（H7）的端面增設(shè)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，實際所需夾緊力與切削力 F 之間的關(guān)系為：=KF，式中的 K為安全系數(shù)。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，=KF=12793N=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

19、工件在加工時變形，因為鉆8（H7）孔時，工件為懸臂。4、定位誤差計算（ 1）加工 8H7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( 25H9 ) 與定位銷的最大間隙，故：定位銷取直徑為 25H9，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(shè)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 8H7

20、 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 25H9 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(shè)計心得兩個星期的機械設(shè)計到今天已經(jīng)劃上句號，經(jīng)過著兩個星期的努力，不僅順利完成了課程設(shè)計這個任務(wù)，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(xiàn)了自己在學習工程中存在的薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)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(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題，作為

21、今后學習過程中努力的方向。課程設(shè)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(jié)合，使自己把學過的知識聯(lián)系起來，運用在各個方面上去。同時，廣泛地運用設(shè)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(shè)計過程中需要和同學一起討論分析，在夾具設(shè)計過程中也想同學征求了意見，是設(shè)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，1994.72、李洪主編，機械加工工藝手冊，北京：北京出版社，19903、廖念釗等主編，互換性與技術(shù)測量（第四版），北京：中國計量出版社， 1990.24、于駿一、鄒青主編，機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機械工業(yè)出版社， 2004.15、劉華明主編，刀具設(shè)計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1999廣東海洋大學職