機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-等臂杠桿加工工藝及鉆2-φ8H7孔夾具設(shè)計(jì)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)杠桿的工藝規(guī)程及鉆2-Ф8H7孔夾具設(shè)計(jì)班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2022年5月11日目錄內(nèi)容提要 一序言(一)、機(jī)械制造簡(jiǎn)介:1、機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，它關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的方方面面。近年來(lái)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動(dòng)化水平日益提高。同時(shí)由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門(mén)也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。2、機(jī)械制造過(guò)程及檢測(cè)，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動(dòng)效率，提高加工精度，減少?gòu)U品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件，如何設(shè)計(jì)好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。3、機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專(zhuān)用夾具兩種。(二)、夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)：1、夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。2、專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。3、“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來(lái)保證。4、夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。因此，夾具設(shè)計(jì)要保證以下幾個(gè)條件：1、夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。2、保證工件的精度。3、保證使用方便與安全。4、正確處理作用力的平衡問(wèn)題。5、注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。6、在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,夾具計(jì)過(guò)程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢(shì)：6.1發(fā)展通用夾具的新品種:6.6.6.2發(fā)展調(diào)整式夾具6.3推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。6.4加強(qiáng)專(zhuān)用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。6.5大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。6.6采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。(三)、本次設(shè)計(jì)方向:1、本設(shè)計(jì)屬于工藝夾具設(shè)計(jì)范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)在零件的加工制造過(guò)程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。2、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。3、就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。二零件的分析（一）零件的作用:題目說(shuō)給的零件是要機(jī)工成有三個(gè)孔:2－Ф10和Ф8的杠桿。其中中間孔是固定用的,兩邊的孔是連接其它零件用的。這樣兩邊孔就可以繞著中間孔做一定弧度的旋轉(zhuǎn)。它是利用杠桿產(chǎn)生彎矩的原理來(lái)傳遞力,以改變與之相連的零件的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),從而起到對(duì)機(jī)械部分零件運(yùn)動(dòng)的控制。有圖說(shuō)給的精度看出,該零件是承受一定力的載體。其簡(jiǎn)圖如下所示:(二)、零件的工藝分析1、從零件圖可以看出,該杠桿主要有三組加工表面,它們之間有一定的位置關(guān)系要求,現(xiàn)將這一組表面的位置關(guān)系分析如下:1、作為基準(zhǔn)面的Ф40上下端面粗糙度為3.2,即加工精度等級(jí)為IT7級(jí),整個(gè)表面的加工分為:粗銑－精銑,兩道工序才能完全符合精度要求。2、Ф30平臺(tái)面的表面粗糙度為6.3,即加工精度等級(jí)為IT9級(jí),整個(gè)表面的加工需:粗銑－精銑,兩道工序才能符合精度要求。2、表面工序完成后,孔的加工:1、用立式鉆床對(duì)中間孔進(jìn)行加工,其加工只需一道工序中的:鉆－粗鉸,兩個(gè)個(gè)工步就能滿足精度要求,即加工Ф25,并保證上偏差為+0.052mm,下偏差為0mm。2、對(duì)其它三個(gè)小孔進(jìn)行加工,其加工需要兩道工序,每道工序分別由:鉆－鉸兩個(gè)工步組成,即分別加工Ф10和Ф8,并保證這兩個(gè)孔的上偏差為+0.015mm。三工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)(一)、確定毛坯的制造形式零件材料為鑄鐵，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸不大，可以采用鑄件，這樣可以方便快捷的進(jìn)行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。(二)、基面的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Ф40mm的肩面表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用壓板對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用一組V形塊支承Φ40mm的外輪廓作主要定位，以消除z、z、y、y四個(gè)自由度。再以一面定位消除x、x兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，采用Φ25(H7)的孔作為精基準(zhǔn)。(三)、制定工藝路線1、擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對(duì)零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，都有很大影響。通常情況下，制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。2、工藝路線方案一:工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。工序Ⅳ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。工序Ⅴ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。工序Ⅵ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。工序Ⅶ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。工序Ⅷ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。3、工藝路線方案二：工序Ⅰ：粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)。工序Ⅱ：粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面工序Ⅲ：鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。工序Ⅳ：鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。工序Ⅴ：擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。工序Ⅵ：鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。工序Ⅶ：鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.8mm。工序Ⅷ：粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到9.96mm。工序Ⅸ：精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。工序Ⅹ：粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。工序Ⅺ：精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。4、工藝方案的比較和分析：上述兩種工藝方案的特點(diǎn)是：方案一是根據(jù)寬度為40mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，Ф25（H7）孔作為精基準(zhǔn)，所以就要加工Ф25孔時(shí)期尺寸達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。而方案二則先粗加工孔Ф25，而不進(jìn)一步加工就鉆Ф8（H7），那樣就很難保證2×Ф8的圓度跳動(dòng)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。(四)、選擇加工設(shè)備及刀、量、夾具由于生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以采用通用機(jī)床為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加專(zhuān)用夾具為主，輔以少量專(zhuān)用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各級(jí)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完后。粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺(tái)和寬度為30mm的平臺(tái)?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X5012立式銑床（參考文獻(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)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(xiàn)：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）、專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量具和游標(biāo)卡尺。粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺(tái)表面。采用X5021立式銑床，刀具選D=2mm的削平型銑刀，專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用量檢具和游標(biāo)卡尺。鉆孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф23mm。采用Z535型鉆床，刀具選莫氏錐柄麻花鉆（莫氏錐柄2號(hào)刀）D=23mm，專(zhuān)用鉆夾具，專(zhuān)用檢具。擴(kuò)孔鉆鉆孔Ф25(H9)使尺寸達(dá)到Ф24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴(kuò)孔鉆（莫氏錐度3號(hào)刀），專(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢具。鉸孔Ф25（H9）使尺寸達(dá)到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機(jī)用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專(zhuān)用檢量具。鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)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(zhuān)用鉆夾具和專(zhuān)用檢量具。鉆Φ10（H7）的內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.8mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=9.8mm的直柄麻花鉆，專(zhuān)用的鉆夾具和量檢具。粗鉸Φ10(H7)內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ9.96mm。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=10mm的直柄機(jī)用鉸刀，專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。精鉸Φ10（H7）內(nèi)孔使尺寸達(dá)到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具D=10mm的精鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和量檢具。粗鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用夾具和專(zhuān)用量檢具。精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機(jī)用鉸刀，使用專(zhuān)用的夾具和專(zhuān)用的量檢具。（參考資料和文獻(xiàn)均來(lái)自：機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，主編：李益民，機(jī)械工業(yè)出版社出版）（五）、切削用量基本計(jì)算和確定1、根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，工序設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)老師所給出工序的計(jì)算。下面是對(duì)Φ8（H7）內(nèi)孔的加工設(shè)計(jì)。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(jí)工序尺寸2×Φ8(H7)鉆孔0.215—Φ7.82×Φ8(H7)擴(kuò)孔0.055—Φ7.962×Φ8(H7)鉸孔—H7Φ8(H7)鉆2×Ф8(H7)的小孔使尺寸達(dá)到7.8mm。粗鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到7.96mm。精鉸2×Φ8(H7)小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）。這三部工序全都采用Z518機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的，故：（1）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取鉆2×Ф8(H7)孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,用插入法求得鉆2×Ф8(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/πd=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1000r/min，則實(shí)際切削速度為v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min.從參考文獻(xiàn)得知：Ff=9.81×42.7dofM=9.81×0.021d0求出鉆2×Ф8(H7)孔的FfFf=9.81×42.7×8×0.30.8M=9.81×0.021×82×0.30.8根據(jù)所得出數(shù)據(jù)，它們均少于機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩和最大進(jìn)給力，故滿足機(jī)床剛度需求。（2）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取擴(kuò)孔2×Ф8(H7)的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：擴(kuò)孔的切削速度為（12—13）V鉆，故取v擴(kuò)=1/2v鉆=1/2由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/πd=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=450r/min。（3）參考文獻(xiàn)：機(jī)械設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)，并參考Z518機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)，取鉸孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,參考文獻(xiàn)得：鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速：n=1000v/πd=1000×18/3.14×8r/min=717r/min按照機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=720r/min。則實(shí)際切削速度為：V=πdn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。四夾具的設(shè)計(jì)（一）、夾具設(shè)計(jì)的目的為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、保證零件加工質(zhì)量和降低技術(shù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。本次的夾具為—工序Ⅸ：鉆、粗、精鉸2×Φ8（H7）小孔使尺寸達(dá)到Φ8（H7）而設(shè)計(jì)的。本工序所加工的孔是位于Φ30凸臺(tái)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。（二）、夾具的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)方案這道工序所加工的孔在Φ30凸臺(tái)平面上，且與土臺(tái)面垂直，平行度△A=0.1。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有：工件以Φ25＋0.052mm孔及端面和水平面底、Φ30的凸臺(tái)分別在臺(tái)階定位銷(xiāo)、支承釘上實(shí)現(xiàn)完全定位。鉆Φ8（H7）mm孔時(shí)工件為懸臂，為防止工件加工時(shí)變形，采用了螺旋輔助支承，當(dāng)輔助支承與工件接觸后，用螺母鎖緊。、選擇定位元件（1）選擇帶臺(tái)階面的心軸，作為以φ25H9孔及其端面的定位元件。（2）選擇可調(diào)支承釘為φ8（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(shí)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，限制工件六個(gè)自由度。為增加剛性，在φ8（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(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑參考文獻(xiàn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)），因夾具的的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾F夾由前面的計(jì)算可知F=1279N。所以，F(xiàn)夾=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，選擇一個(gè)M30的螺旋輔助支承。一是為了承受切削力的沖擊，二是為了防止工件在加工時(shí)變形，因?yàn)殂@φ4、定位誤差計(jì)算（1）加工φ8H7時(shí)孔距尺寸84±0.2mm的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)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(zhǔn)位移誤差為定位孔(φ25H9)與定位銷(xiāo)的最大間隙，故：定位銷(xiāo)取直徑為φ25H9，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(zhǔn)也符合設(shè)計(jì)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φ8H7孔時(shí)軸線平行度0.15mm的定位誤差計(jì)算，由于基準(zhǔn)重合，故：0.015+0.015=0.03mm而基準(zhǔn)位移誤差是定位孔φ25H9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。（三）、夾具的操作簡(jiǎn)要說(shuō)明 工件卸載時(shí)需先卸下拎緊在心軸上的六角螺母，然后工件繞心軸旋開(kāi)一定的角度，往上提起，從卡具臺(tái)上卸下工件。否則，工件會(huì)因?yàn)閮啥说你@模板擋著而無(wú)法卸下。五設(shè)計(jì)總結(jié)為期兩周的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，兩周是時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來(lái)說(shuō)受益菲淺的，通過(guò)這兩周的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書(shū)本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更