等臂杠杆的课程设计

一、（一）零件的作用

题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。

(二)零件的工艺分析

杠杆的Φ25+0.052mm孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：

本夹具用于在立式钻床上，加工Φ8(H7)孔。工件以Φ25＋0.052mm 孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在台阶定位销7、支承钉11上实现完全定位。钻Φ8（H7）mm孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承2，当辅助支承2与工件接触后，用螺母1锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔、粗精铣Φ30凸台的上下表面。加工要求有：Φ40mm的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um （上平台）、Ra3.2（下平台）、Φ10(H7)孔为Ra3.6um、Φ25（H9）和Φ8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2×Φ8（H7）孔有平行度分别为0.1um（A）、0.15um(A)。Φ10(H7)孔的平行度为0.1um（A）。杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为R3。其中主要的加工表面是孔Ф8(H7),要用Ф8(H7)钢球检查。

二、工艺规程的设计

(一)、确定毛坯的制造形式。

零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

查参考文献（机械加工工艺简明手册）得：

各加工表面表面总余量

加工表面基本尺寸加工余量等

级加工余量数

值(mm)

说明

Ф40mm的上下平台

宽度30mm 的平台40

30

G

H

4

3

加工上下底

面

加工上表面

?30mm的凸

台上下面

30 H 3 凸台上下面

Φ10(H7)孔10 H 3 加工内孔Φ8（H7）孔8 H 3 加工内孔Φ25（H9）

孔

25 G 4 加工内孔

又由参考文献得出：

主要毛坯尺寸及公差

主要尺寸零件尺

总余量毛坯尺寸公差CT

寸

2×Φ8（H7）之

间的中心距离168 —168 4

10 2.0 10 3

Φ10（H7）孔尺

寸

25 3.0 25 4

Φ25（H9）孔尺

寸

Φ8（H7）孔尺寸8 2.0 8 3

(二)、基面的选择

（1）粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工表面就是宽度为Ф40mm的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧，利用一组V形块支承Φ40mm的外轮廓作主要定位，以消除z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25（H7）的孔。（2）精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25(H7)的孔作为精基准。

（三）、工件表面加工方法的选择

本零件的加工表面有：粗精铣宽度为Φ40mm的上下平台、钻Φ10(H7)孔、钻2×Ф8+0.015的小孔、粗精铣Φ30凸台的平台。材料为HT200，

加工方法选择如下：

1、Φ40mm圆柱的上平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为

Ra6.3，采用粗铣→精铣的加工方法，并倒R3圆角。

2、Φ40mm圆柱的下平台：公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为

Ra3.2，采用采用粗铣→精铣的加工方法，并倒R3圆角。

3、?30mm的凸台上下表面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，

采用粗铣→精铣的加工方法。

4、钻Φ10(H7)内孔：公差等级为IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2，

平行度为0.1μm（A），采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。5、钻Φ25（H9）内孔：公差等级为IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6，

采用钻孔→扩孔钻钻孔→精铰的加工方法，并倒1×45°内角。

6、钻Φ8（H7）内孔：公差等级为IT6～IT8,表面粗糙度为Ra1.6，

采用钻孔→粗铰→精铰的加工方法。

(四)、确定工艺路线

1、工艺路线方案一：

铸造

时效

涂底漆

工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

工序Ⅳ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。

工序Ⅴ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。

工序Ⅵ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序Ⅶ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。

工序Ⅷ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序Ⅹ：检验入库。

2、工艺路线方案二：

铸造

时效

涂底漆

工序Ⅰ：粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。工序Ⅱ：粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面

工序Ⅲ：钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。

工序Ⅳ：钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸。

工序Ⅴ：扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。

工序Ⅵ：铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。

工序Ⅶ：钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到9.8mm。

工序Ⅷ：粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到9.96mm。

工序Ⅸ：精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。

工序Ⅹ：粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。

工序Ⅺ：精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

工序Ⅻ：检验入库。

（五）：工艺方案的比较和分析：

上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm的上下肩面作为粗基准，Ф25（H7）孔作为精基准，所以就要加工Ф25孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了2×Ф8小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔Ф25，而不进一步加工就钻Ф8（H7），那样就很难保证2×Ф8的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。

（六）：选择加工设备及刀、量、夹具

由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。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生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。

粗精铣宽度为Ф40mm的上下平台和宽度为30mm的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X5012立式铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=2mm的削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹具、专用量具和游标卡尺。

粗精铣宽度为Φ30mm的凸台表面。采用X5021立式铣床，刀具选D=2mm的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。

钻孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф23mm。采用Z535型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄2号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检

具。

扩孔钻钻孔Ф25(H9)使尺寸达到Ф24.8mm。采用立式Z535型钻床，刀具选D=24.7mm的锥柄扩孔钻（莫氏锥度3号刀），专用钻夹具和专用检具。

铰孔Ф25（H9）使尺寸达到Ф25(H9)。采用立式Z535型钻床，刀具选D=25mm的锥柄机用铰刀，并倒1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。

钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。

钻Φ10（H7）的内孔使尺寸达到Φ9.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。

粗铰Φ10(H7)内孔使尺寸达到Φ9.96mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=10mm的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。

精铰Φ10（H7）内孔使尺寸达到Φ10（H7）mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具D=10mm的精铰刀，使用专用夹具和量检具。

粗铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。

精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。

（七）：加工工序设计

根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。

下面是对Φ8（H7）内孔的加工设计。

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级工序尺寸

2×Φ8(H7)钻孔0.215 —Φ7.8

2×Φ8(H7)扩孔0.055 —Φ7.96

2×Φ8(H7)铰孔—H7 Φ8(H7)

1、钻2×Ф8(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。

2、粗铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到7.96mm。

3、精铰2×Φ8(H7)小孔使尺寸达到Φ8（H7）。

这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的，故：

（1）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取钻2×Ф8(H7)孔的进给量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2×Ф8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为: n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min

按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为v=3.14×1000/1000m/min≈22m/min.

从参考文献得知：

错误！未找到引用源。=9.81×42.7do错误！未找到引用源。(N)

M=9.81×0.021错误！未找到引用源。(N.m)

求出钻2×Ф8(H7)孔的错误！未找到引用源。和M如下：

错误！未找到引用源。=9.81×42.7×8×错误！未找到引用源。×1=1279N

M=9.81×0.021×错误！未找到引用源。×错误！未找到引用源。×1=5N.m

根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求。

（2）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取扩孔2×Ф8(H7)的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（错误！未找到引用源。—错误！未找到引用源。）V钻，故取v扩=1/2v钻=1/2×22m/min=11m/min,

由此算出转速n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。

（3）参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518机床主要技术参数，取铰孔的进给量f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速：

n=1000v/错误！未找到引用源。d=1000×18/3.14×8r/min=717r/min

按照机床的实际转速n=720r/min。则实际切削速度为：

V=错误！未找到引用源。dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。

四、设计心得

两个星期的机械设计到今天已经划上句号，经过着两个星期的

努力，不仅顺利完成了课程设计这个任务，而且从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过老师的知道，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。

目录

一、零件分析................................... ...

二、工艺规程设计..................................

三、夹具设计.......................................

四、设计心得.......................................

序言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并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，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加以指教。完成夹具结构设计能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。