机械制造工艺学课程设计之杠杆

机械制造工艺学课程设计说明书题目：设计“杠杆”的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量4000件）设计人：指导教师：学号：西安工程大学机械设计工艺学课程设计任务书题目：设计“杠杆”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（年产量为4000件）内容：1.目的2.要求：零件图1张机械加工工艺卡片1套夹具总装图1张夹具主要零件图5份课程设计说明书1份班级：学生：指导老师：教研室主任：.目录第一章：零件的分析1.1零件的分析 (1)1.2毛胚的选择 (3)第二章：工艺设计2.1工艺规程的设计 (3)2.1.1定位基准的选择 (3)2.1.2确定工艺路线 (3)2.1.3工艺路线方案的分析比较 (5)2.2机床设备及工艺装备的选择 (6)2.2.1加工设备的选择 (6)2.2.2具体选择机床设备及工艺设备 (6)2.3加工工序设计 (7)2.3.1工序30和90 (7)2.3.2工序40和100 (8)2.3.3粗、精铣∅30圆柱体上表面 (9)2.3.4粗、精铣∅30圆柱体下表面 (9)2.3.5加工∅25H9孔 (10)2.3.6加工ϕ10H7孔 (11)2.3.7加工2*φ8H7孔 (11)2.3.8时间定额计算 (12)第三章：夹具设计3.1零件图的分析 (13)3.2定位方案设计 (13)3.3对刀方案 (14)3.4装置选用及设计 (14)3.5定位误差计算 (14)3.6夹紧力的计算 (15).3.6.1最大切削力 (15)3.6.2最大转矩 (15)3.6.3切削功率 (15)3.6.4夹紧力计算 (15).设计说明本次设计是我们在学完大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课程之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学的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地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，从中段炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。

第一章零件的分析1.1零件的分析1.1.1计算生产纲领确定生产类型已知任务要求设计的零件为一杠杆。

现假定该机器年产量为4000件/年，且每台机器中能同时加工的零件数仅为一件，若取设备率为3%，机械加工的废品率为2%，则得出该零件的年产纲领为：N=4000*(1+3%+2%)件/年=4200件/年由计算可知，该零件的年产量为4200件。

由零件的特征可知，它属于中批生产。

1.1.2零件的作用设计要求杠杆的主要作用是用来支撑的、固定的。

要求零件的配合是符合要求的。

1.1.3零件的工艺性分析和零件图的审查1）设计零件所用材料为HT200。

该材料的特点是具有较高强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。

- 1 -2）该零件是以∅25H9的孔套在轴上，主要以∅25H9的孔及端面为其定位基准，包括粗铣∅40的圆柱体及其凸台表面，精铣左右两边，宽度为∅30mm的圆柱体上下端面。

钻、扩、铰∅25、∅10、∅8的孔。

3）主要加工表面及其孔的要求：①∅40圆柱及其凸台：上端面粗糙度为R6.3um。

下端面粗糙度为R3.2um。

②左右两边∅30的上下端面：上下端面的粗糙度均为R6.3um。

∅25的孔：表面粗糙度为R2.0um，孔倒角为45°③两个∅8H7的孔：表面粗糙度为R1.0um，两个∅8H7孔中心与∅25H9孔中心的距离为84±0.2mm。

④∅10H7的孔：孔中心与∅25H9孔中心之间的距离为48mm，平行度要求为0.1。

4）零件图：1.2毛胚的选择- 2 -1.2.1确定毛胚的类型和制造方法根据零件材料HT200确定毛胚为铸件，又已知零件纲领为4200件/年，该零件质量约1kg，可知，其生产类型为中批生产，由于零件结构简单，用锻件是不太可能的。

因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济的考虑，所以用毛胚制造最好选用砂型铸造的方法。

选用砂型机器造型，未消除残余应力，铸造后安排人工时效。

1.2.2确定毛胚技术要求1）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等缺陷。

铸件表面应清除毛刺、结瘤和粘沙等。

2）正火处理硬度174-207HBS,以消除应力，改善切削加工性能。

3）未注圆角为R3-R5mm。

4）起模斜度为30°。

第二章工艺设计2.1工艺规程的设计2.1.1定位基准的选择1）粗基准的选择：选择零件的重要孔的毛胚孔作粗基准，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；此外还应能保证定位精准、夹紧可靠。

因此通过对零件的分析，考虑到上述的各方面要求，故可以选择∅40圆柱体的外轮廓为粗基准。

2）精基准的选择：由零件图可知∅25H9孔及其底面既是装配基准，又是设计基准，用他们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。

且其余各面和孔的加工也可用它们定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。

此外，采用了∅25H9孔作为精基准，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，操作方便。

2.1.2确定工艺路线1）确定各表面加工方法：根据各表面加工的要求和各种加工方法所能达到的经济精度，确定各表面加工。

方法如下：粗铣∅40圆柱体及凸台表面和精铣左右两边∅30圆柱体上下两端面，钻—扩—铰2*∅8H7、∅10H7和∅25H9四个孔。

2）拟定加工工艺路线：加工方案有以下两种，如表一表二所示- 3 -表一加工方案（一）表二加工方案（二）- 4 -2.1.3工艺路线方案的分析与比较方案一：按工序集中原则组织工序，先在一台铣床上将∅40圆柱体和∅30圆柱体的端面全部铣好，然后将∅25H9、∅10H7、2*∅8H7四个孔在一台钻床上将孔加工完成。

该方案的有点是：工艺路线短，减少工件装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序中的运输，减少辅助时间和准备终结时间。

方案二：按工序分散原则组织工序，先在一台铣床上将∅40柱体的两端面铣好，再在钻床上钻好∅25H9，然后以∅25H9和一端面为基准加工零件的其它面和孔该方案的优点是可以采用通用夹具；缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数。

总结：由于该零件确定的生产类型为单件中批生产，所以可以采用自动机床或者专用机床并配以专用夹具加工零件，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理，即要求按工序集中原则组织工序加工。

2.2机床设备及工艺装备的选择- 5 -由于生产类型为单件中批生产，故加工设备宜以通用数控机床为主，其它生产方式为通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水式生产线。

工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工来完成。

2.2.1加工设备的选择1）铣面时考虑到工件的定位方案及夹具结构设计的问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。

选择c类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。

2）钻孔时，所要加工的孔的最大直径为25mm，故可选择用Z525立式铣床，直柄麻花钻，扩、铰孔专用。

采用专用夹具，专用量具。

2.2.2具体选择机床设备及工艺设备- 6 -2.3加工工序设计（确定切削用量及基本工时）确定工序尺寸一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。

当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。

有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链来计算。

2.3.1工序30粗铣和工序90精铣∅40圆柱体和凸台上表面查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm，总余量ZN为2.5mm，故粗加工余量ZN=2.5-1.6=1.9mm。

由该面的设计尺寸为XNB精=54.6mm。

查平面加工方法表，得粗铣加工公差等级为IT11～13，由于零件要求为IT13，其公差为0.39mm，所以XNB精=（56.4+0.39）mm。

校核精铣余量ZV精：ZN精min=0.046mm，则粗铣该平面的工序尺寸XN精=XNB 精min-XNB精max=（54.6-0.39）-54=0.21mm，故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀1次，ap=1.9mm；精铣走刀1次，ap=0.6mm。

- 7 -取粗铣主轴转速为150r/min，取精铣主轴转速为300r/min。

前面已选定铣刀直径D为φ100mm，故相应的切削速度分别为：粗加工V（粗）=π∗d∗n/1000=47.1m/min,精加工V=π∗d∗n/1000=3.14*100*300/1000=94.2m/min。

机床校核功率（一般只校核粗加工工序）：参考有关资料，铣削时的切削功率为Pc=1.89kw。

又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率7.5KW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则说明机床电动机所需要功率PE=Pc/η，故机床功率足够。

2.3.2工序40粗铣及工序100精铣∅40圆柱体和凸台下表面。

查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm，总余量ZN（总）为2.0，故粗加工余量ZN（粗）=2.0-0.06=1.4mm。

由该面的设计尺寸为XNB精=54.6mm。

查平面加工方法表，得粗铣加工差等级为IT11～13,由于零件要求为IT13，其公差为0.39mm，所以XNB精=（54.6+0.39）mm。

校核精铣余量ZN精：ZN精min=1.89/0.85=2.22<7.5kw。

则粗铣该平面的工序尺寸XN精=XNB精min-XNB精max=（54.6-0.39）-54=0.21mm，故余量足够。

查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z；精铣的每转进给量f=0.05mm/z；粗铣走刀一次，ap=1.4mm；精铣走刀一次，ap=0.6mm。

取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣主轴转速为300r/min。

铣刀直径D为φ100mm，故相应的切削速度分别为：粗加工V（粗）=47.1m/min.精加工V（精）=94.2m/min。

校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：参考有关资料，铣削时的切削功率为Pc=0.69kw（取Z=5个齿，n=2.5r/s,ae=83mm,ap=1.9mm,fz=0.2mm/z,kpc=1;）又从机床X52K说明书（主要技术参数）的机床功率7.5KW，机床传动效率一般取0.75～0.85，则说明机床电动机所需要功率PE=Pc/η，故机床功率足够。

2.3.3粗、精铣∅30圆柱体上表面查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN为0.6mm，总余量ZN（总）为2.5，故粗加工余量ZN（粗）=2.5-0.6=1.9mm。