左摆动杠杆的加工工艺及铣2mm槽夹具设计

摘要

工艺学是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性，

本次毕业设计的课题是左摆动杠杆的加工工艺规程及铣2mm槽的专用夹具设计，主要内容如下：

首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。

第二步，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。

第三步，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。

最后，设计铣2mm槽的—铣床专用夹具设计。先提出设计问题，再选择定位基准，然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。

通过以上的概述，整个设计基本完成。

Abstract

Technology is to study the mechanical processing technology and fixture design technology, has a strong practical, requires the study process should be closely linked with the production practice, but it also has a strong comprehensive, The topic of this graduation project is the machining process of the left swing lever and the special fixture design of the milling 2mm groove:

First of all, the analysis of parts, mainly analysis and process analysis of the function of the part by part analysis to understand the basic situation of parts, and process analysis can know the surface machining and processing requirements. According to the processing requirements of the parts drawing, the determination of the form and size of the blank.

The second step, the choice of the base surface to determine the processing of coarse and fine reference base. According to the datum chosen, make the craft route, usually for two or more of the process route through the comparison and analysis of process plan, and then choose a process can make the shape, size precision and position precision parts of the technical requirements to be a reasonable assurance of.

The third step, according to the selected process route, determine the amount of cutting each step and the basic working hours, and select the appropriate machine tools and cutting tools. For rough machining, but also check the power of the machine.

Finally, the design of special fixture for milling 2mm groove milling machine is designed. First, the design problem, and then select the positioning reference, and then began cutting force, clamping force calculation and positioning error analysis. And then put the design process in order as the drawing.

Through the above overview, the basic completion of the entire design.

序言

械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。

机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。

机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。

夹具设计中的特点：

夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。

专用夹具的设计对产品零件有很强的针对

性。

“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。

夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。

因此，夹具设计要保证以下几个条件：

夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。

保证工件的精度。

3．保证使用方便与安全。

4．正确处理作用力的平衡问题。

5．注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。

6．在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：

（1）发展通用夹具的新品种

A．由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。

B．广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。

（2）发展调整式夹具

（3）推广和发展组合夹具及拼拆夹具。

（4）加强专用夹具的标准化和规范化。

（5）大力推广和使用机械化及自动化夹具。

（6）采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。

本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术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适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。

由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。

目录

摘要...........................................................................................................................................................I Abstract ............................................................................................................................................... II 序言................................................................................................................................................... III

一、左摆动杠杆的工艺分析 (1)

1.1左摆动杠杆的用途 (1)

1.2左摆动杠杆的技术要求 (1)

1.3左摆动杠杆的工艺分析 (2)

1.4确定左摆动杠杆的生产类型 (2)

二、确定毛坯、绘制毛坯简图 (3)

2.1选择毛坯 (3)

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (3)

三、拟定左摆动杠杆工艺路线 (4)

3.1定位基准的选择 (4)

3.2表面加工方法的确定 (5)

3.3加工阶段的划分 (5)

3.4工序的集中与分散 (6)

3.5工序顺序的安排 (6)

3.6确定工艺路线 (6)

四、加工余量、工序尺寸、和公差的确定 (8)

4.1选择加工设备与工艺设备 (8)

4.2加工余量工序尺寸及公差的确定 (9)

五、切削用量、时间定额的计算 (12)

5.1粗精铣宽24mm，毛坯28mm，的下表面 (12)

5.2孔的加工 (14)

5.3 铣槽 (18)

5.4时间定额的计算 (18)

6.专用夹具的设计 (21)

6.1、问题提出 (21)

6.2、夹具设计 (21)

总结 (22)

致谢 (22)

参考文献 (23)

一、左摆动杠杆的工艺分析

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

表一左摆动杠杆的零件技术要求

1.3左摆动杠杆的工艺分析

分析零件图可知，左摆动杠杆的上、左和右端面的粗糙度要求较高，为3.2，所以需要进行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因为是大批生产，所以采用锻造毛坯的方法，其他面无需加工。零件中几个孔的要求较高，粗糙度为3.2，但孔的直径较小，所以采取钻、粗铰，精铰的加工以确保精度等级。零件中对形位公差的要求并不高。由此，该零件加工方便，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=5000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=5000台/年X1件/台X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75

左摆动杠杆重量为0.9kg，由表1-3知，左摆动杠杆属轻型零件；由表1-4知，该左摆动杠杆的生产类型为大批生产。

二、确定毛坯、绘制毛坯简图

2.1选择毛坯

由于左摆动杠杆在实际应用中要承受较大的力，为了增强左摆动杠杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯采用锻件。该零件尺寸不大，且生产类型为大批生产、形状较复杂，为提高生产率和精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度为

5?

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

由表2-10和表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素 2.2.1公差等级

由左摆动杠杆的技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。 2.2.2锻件重量

已知机械加工后的左摆动杠杆的重量为1.2Kg ，由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为2.3Kg

2.2.3锻件形状复杂系数

对左摆动杠杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即179mm ， 32mm ，24mm 。（详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数

46

.08.724321792

.1)

(2

.110

6

≈????===-ρlbh S m

m t

s

2.2.4锻件材质系数

由于该材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属

M

1级。

2.2.5零件表面粗糙度

由零件图可知，该左摆动杠杆的各加工表面的粗糙度Ra 大于或等于1.6um 根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表二

表二左摆动杠杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量

三、拟定左摆动杠杆工艺路线

3.1定位基准的选择

定位基准有粗基准还有精基准，通常先确定精基准，再确定粗基准。

3.1.1精基准的选择

根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择左摆动杠杆的上端面和左端面为精准，零件上的很多表面和孔都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。另一方面，我们可以以这两个面为定位基准，加工其他的平面和孔，保证“基准重合”的原则。最后一方面，以这两个面为定位基准，在加紧方便。

3.1.2粗基准的选择

作为粗基准的表面应该平整，没有飞边、毛刺、或其他的欠缺。本例选择右端面为粗基准。

3.2表面加工方法的确定

根据左摆动杠杆零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法。如表三所示

表三左摆动杠杆各表面加工方案

3.3加工阶段的划分

该左摆动杠杆的质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先应该将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面和孔的加工精度;然后粗钻其他的一些孔，再粗铰12Φ、15Φ、6Φ的孔；在精铰刀加工阶段，完成粗糙度为1.6的孔的精铰加工。

3.4工序的集中与分散

由于生产类型是大批生产，采用工序集中的加工工序。采用外能型机床以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中的原则是工价的装夹次数少，可以缩短辅助时间。

3.5工序顺序的安排

3.5.1机械加工工序

遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-左端面与上端面；遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原则，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原则，先加工三个端面，然偶加工剩下的几个孔。

3.5.2热处理工序

模锻成型后切边，进行调质处理，调质硬度为241-285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。

3.5.3辅助工序

半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，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：基准加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-热处理-主要孔的精加工

3.6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，表四列出了杠杆的工艺路线

表四：

左摆动杠杆加工工序安排

四、加工余量、工序尺寸、和公差的确定

4.1选择加工设备与工艺设备

4.1.1选择机床根据不同的工序选择机床

1）工序1、2、3、4、、10、11是粗铣和精铣。各工序工步不多成批生产不要求很高的生产率 故选用立式机床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大 精度要求不很高 选用常用的X51。

铣床参数如下

型号X51,主轴孔锥度7:24,主轴孔径25mm。主轴转速65~1800r/min。

工作台面积(长×宽)1000×250。工作台最大行程:纵向(手动/机动)620mm,横向手动190mm、机动170mm 升降手动370mm、机动350mm。

工作台进给量:纵向35~980mm/min、横向25~765mm/min、升降12~380mm/min。工作台快速移动速度:纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率4.5KW。

2)工序5、6、7、8、9为钻、绞孔 因加工孔较小 精度要求较高 表面粗糙度数值小 需要较精密的机床才能满足要求因此选用Z515

钻床的参数如下

型号Z515 主轴转速320-2900r/min,主轴行程100mm最大钻孔直径15mm 工作台台面尺

寸350x350(mm x mm),主电动机功率0.6kw。

4.1.2选择夹具本零件除了粗铣及半精铣槽钻孔等工序需要专用夹具外 其他的使用通用夹具即可。

4.1.3选择刀具根据不同的工序选择刀具。

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分。刀具应具有高刚度 足够的强度和韧度 高耐磨性 良好的导热性 良好的工艺性和经济性 抗粘接性 化学稳定性。由于零件左摆动杠杆材料为45钢 推荐用硬质合金中的YT15类刀具 因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性, 在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。

1）粗精铣24mm的上下表面用YT15端铣刀。

2）粗精铣28左端面及177mm的前后表面用高速钢圆柱铣刀。

3）钻孔用高速钢麻花钻 绞孔用高速钢铰刀。

4）铣8mm槽直齿三面刃铣刀 2mm槽用锯片铣刀。

4.2加工余量工序尺寸及公差的确定

根据各资料及制定的零件加工工艺路线采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1、24mm上表面

2、24mm下表面

参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量

3、177mm后表面

4、177mm前表面

参照《实用机械加工工艺手册》确定各工序尺寸及加工余量

5、28mm右表面

6、28mm左表面

7、φ12H8孔

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-8、2-4确定各工序尺寸及加工余量

8、φ6孔

9、φ12*11孔

10、φ15H8孔

11、φ12*18孔

12、宽2mm 槽

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-15、2-16确定各工序尺寸及加工余量

13、宽8mm 槽

五、切削用量、时间定额的计算

5.1粗精铣宽24mm ，毛坯28mm ，的下表面

工序10 粗铣宽度为24mm 的下表面 加工条件：

工件材料：45钢 锻造。 机床：X51立式铣床。 查参考文献[1]表30—34

刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：YT15，D100mm ，齿数Z=8，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度mm a a p p

2:=

每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表2.4-75 取f a =0.12mm/Z 铣削速度V ：参照参考文献[1]表30—34 取V=1.33/ms 。

由机床主轴转速n 得机床主轴转速d

v

n π1000=

式 （2.1） min /254100

*14.360

*33.1*10001000r d v n ===

π

按照参考文献[3]表3.1-74 n=300r/min 实际铣削速度v ：min /2.94/57.160

1000300

10014.31000

m s m dn

v =≈???=

=

π

进给量f V ：r mm s mm Zn a V f f /8.0~/8.460/300812.0≈??== 工作台每分进给量m f ： min /288/8.4mm s mm V f f m ===

εa ：根据参考文献[1]表2.4-81，εa =30mm

被切削层长度l ：取l= 28~30

刀具切入长度t l ： mm a D D l t 3.5)3~1()(5.02

2=+--=ε 式

（2.2）刀具切出长度2l ： 取2l =2mm 走刀次数为1

工序20 精铣宽度为24mm （毛坯28mm ）的下平面 加工条件：

工件材料：45钢，锻造。 机床：X51立式铣床。 由参考文献[1]表30—31

刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：YT15，D=100mm ，齿数12，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量： Z=1.0mm 铣削深度mm a a p p

0.1:=

每齿进给量f a ：根据参考文献[1]表30—31 取f a =0.08/Z 铣削速度V ：参照参考文献[1]表30—31 取V=0.32m/s 机床主轴转速n ，由式（2.1）有：

min /61100

14.360

32.010001000r d v n ≈???==

π 按照参考文献[3]表3.1-31 n=75r/min 实际铣削速度v:s m dn

v /4.060

100075

10014.31000

=???=

=

π

进给量f V ,由式(2.3) 有:

s mm Zn a V f f /25.260/751215.0=??==

工作台每分进给量m f :min /135/25.2mm s mm V f f m === 刀具切入长度1l :精铣时1l =D=100mm

刀具切出长度2l :取2l =2mm 走刀次数为1

5.2孔的加工

工序30、50、60 确定钻削用量

确定进给量f 根据参考文献[1]表28-10可查出mm/r 57.0~47.0=表f ,由于孔深度比

36.122/30l/d 0==,9.0=lf k ,故 mm/r 51.0~42.09.0)57.0~47.0(=?=表f 。查

Z535立式钻床说明书,取r mm f /43.0=。

根据参考文献[1]表28-8,钻头强度所允许是进给量r mm f /75.1'

。由于机 床进给机构允许的轴向力N F 15690max =(由机床说明书查出),根据表28-9,允 许的进给量r mm f /8.1'' 。由于所选进给量f 远小于'

f 及''f 故所选f 可用。

（1）确定钻孔mm 6Φ的切削用量

钻孔mm 6Φ选用机床为Z515钻床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。

根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10mm 的钻孔进给量为0.20～0.35r mm 。

则取r mm f 30.0=

确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9