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目錄 1 杠桿的工藝分析及生產類型的確定 1 1.1 零件的作用 1 1.2 杠桿的技術要求 1 1.3 審查杠桿的工藝性 1 1.4 確定杠桿的生產類型 1 2 確定毛坯 2 2.1 選擇毛坯 2 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2 3 擬定杠桿的工藝路線 3 3.1 定位基準的選擇 3 3.1.1 精基準的選擇 3 3.1.2 粗基準的選擇 3 3.2各面、孔加工方法的確定 3 3.3 加工階段的劃分 4 3.4 工序的集中與分散 4 3.5 工序順序的安排 4 3.5.1 機械加工工序 4 3.5.2 熱處理工序 5 3.5.3 輔助工序 5 3.6 確定加工路線 5 4 機床設備及工藝裝備的選用 7 4.1 機床設備的選用 7 4.2 工藝裝備的選用 7 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定 8 6 切削用量、時間定額的計算 9 6.1切削用量的計算 9 6.1.1 鉆孔工步 9 6.1.2 粗鉸工步 9 6.1.3 精鉸工步 9 6.2 時間定額的計算 10 6.2.1 基本時間的計算 10 6.2.2 輔助時間的計算 11 6.2.3 其他時間的計算 11 6.2.4 單件時間的計算 11 7 夾具設計 12 7.1問題的提出 12 7.2 夾具設計 12 7.2.1 定位方案 12 7.2.2 夾緊機構 12 7.2.3 夾具體 12 7.2.4 定位誤差分析 13 7.2.5 切削力及夾緊力的計算 13 8 心得體會 15 參考文獻 16 16 1 杠桿的工藝分析及生產類型的確定 1.1 零件的作用 題目所給定的零件是杠桿，其主要作用是傳遞和轉換力和運動，其主要工作面是左右兩個小孔和左邊下端面、右邊上端面。 1.2 杠桿的技術要求 將該杠桿的全部技術要求列于表1-1 表1-1 加工表面 尺寸及偏差mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra m 形位公差mm 中間φ25mm孔 IT9 1.6 ∥ 0.15 A 左φ8mm孔 IT7 1.6 ∥ 0.10 A 右φ8mm孔 IT7 1.6 ∥ 0.10 A 前φ10mm孔 IT7 3.2 中間上端面 IT13 6.3 中間下端面 IT13 3.2 左邊上端面 IT9 6.3 右邊上端面 IT9 6.3 1.3 審查杠桿的工藝性 分析零件圖可知，該杠桿四個孔、中間兩個端面、左邊下端面和右邊上端面均要求切削加工，并且這幾處表面粗糙度和公差等級不算太高，所以該零件的工藝性較好。 1.4 確定杠桿的生產類型 依設計題目知：Q=8000臺/年；結合生產實際，備品率和廢品率分別是3%和5%。代人指導書中公式（1--1）得 N=8000X1X(1+3%)X（1+5%）=8281.2件/年，則該杠桿的生產類型為大中批生產。 2 確定毛坯 2.1 選擇毛坯 根據(jù)零件圖，零件材料確定毛坯為灰鑄鐵HT200，通過計算和查閱相關資料可知，生產類型為中批或大批量生產，可采用金屬型鑄造毛坯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。拔模斜度為5°。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 用查表法確定各加工表面的總余量，見表2-1 表2-1 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 中間φ40端面 54 F 4.0 左邊下端面 58 F 2.0 右邊上端面 11 F 2.0 由參考文獻可知，鑄件主要尺寸的公差如下表2-2 表2-2 主要加工表面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 中間φ40端面 54 4.0 59 2.0 左邊下端面 58 2.0 55 2.0 右邊上端面 11 2.0 13.8 1.6 3 擬定杠桿的工藝路線 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準?；孢x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 3.1.1 精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。根據(jù)該杠桿零件的技術要求和裝配要求，選擇φ25mm的孔和中間圓柱下端面作為精基準。 3.1.2 粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。按照有關零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準，從零件的分析得知，杠桿以φ40mm外圓柱面和中間上端面作為粗基準。 3.2各面、孔加工方法的確定 根據(jù)杠桿零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1所示： 表3-1 杠桿各表面加工方案 主要加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra m 加工方案 備注 中間φ25mm孔 IT9 1.6 鉆-擴-鉸 表1-7 左φ8mm孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 右φ8mm孔 IT7 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-7 前φ10mm孔 IT7 3.2 鉆-鉸 表1-7 中間上端面 IT13 6.3 粗銑 表1-8 中間下端面 IT13 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 左邊上端面 IT9 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 右邊上端面 IT9 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 3.3 加工階段的劃分 該杠桿的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成面加工和孔加工兩個階段。加工過程中，首先加工面，然后加工各孔，最后加工各細節(jié)部分。 3.4 工序的集中與分散 該零件選用工序集中原則安排加工工序。該杠桿的生產類型是中、大批生產，可以采用專用機床配以專用夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 3.5 工序順序的安排 3.5.1 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工端面，再加工孔，確定工藝路線。 制定機械加工工序如下： 工序1 粗銑中間下、上端面 工序2 半精銑中間下端面 工序3 鉆、擴、鉸φ25mm孔 工序4 粗銑左邊下端面 工序5 半精銑左邊下端面 工序6 粗銑右邊上端面 工序7 半精銑銑右邊上端面 工序8 鉆、鉸前φ10mm孔 選用Z525立式鉆床 工序9 鉆、粗鉸、精鉸左φ8mm孔 選用Z525立式鉆床加工 工序10 鉆、粗鉸、精鉸右φ8mm孔 選用Z525立式鉆床加工 3.5.2 熱處理工序 加工之前進行時效處理。 3.5.3 輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該杠桿加工工序的安排順序為：熱處理（時效處理）——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。 3.6 確定加工路線 在綜合考慮上述工序安排的原則基礎上，由表3-2列出該杠桿的工藝路線。 表3-2 工序號 工序名稱 設備 工藝裝備 量具 1 粗銑中間下、上端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 2 半精銑中間下端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 3 鉆、擴、鉸φ25mm孔 四面組合鉆床 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀、專用夾具 游標卡尺、塞規(guī) 4 粗銑左邊下端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 5 半精銑左邊下端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 6 粗銑右邊上端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 7 半精銑右邊上端面 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀、專用夾具 游標卡尺 8 鉆、鉸前φ10mm孔 四面組合鉆床 直柄短麻花鉆、專用夾具、絞刀 游標卡尺、塞規(guī) 9 鉆、粗鉸、精鉸左φ8mm孔 四面組合鉆床 直柄麻花鉆、專用夾具、絞刀 內徑百分尺、塞規(guī) 10 鉆、粗鉸、精鉸右φ8mm孔 四面組合鉆床 直柄麻花鉆、專用夾具、絞刀 內徑百分尺、塞規(guī) 11 去毛刺 鉗工臺 平銼 12 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4 機床設備及工藝裝備的選用 4.1 機床設備的選用 在大中批生產條件下，可以選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床型號，所選用的組合機床應提出機床特征，如“四面組合機床”。主要以由表3.2給出。 4.2 工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中寫出它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。 刀具、量具已經在表3-2給出。 該零件的生產類型為大中批生產，所選用的夾具均為專用夾具。 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定 該說明書只對對第9道工序進行相關計算。 毛坯為實心，由指導書中表2-8可查得工序尺寸及余量： 鉆孔：Φ7.80mm Z=0.16mm 粗鉸：Φ7.96mm Z=0.04mm 精鉸：Φ8mm H7 由表1-20可以依次確定精度等級為：精鉸：IT7;粗鉸：IT10;IT10鉆：IT12。根據(jù)上述結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm; 粗鉸：0.058mm;鉆：0.15mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸和公差分別為：精鉸：；粗鉸：；鉆孔：。 6 切削用量、時間定額的計算 6.1切削用量的計算 計算工序9—鉆、粗鉸、精鉸左邊φ8mm孔的切削用量。 6.1.1 鉆孔工步 1）背刀吃量аp的確定 取аp=7.8mm。 2）進給量的確定 由指導書中表5-22，選取該工步的每轉進量f=0.1mm/r。 3）切削速度的計算 由指導書中表5-22，按工件材料為鑄鐵HT200的條件選取，切削速度v=15m/min選取。由指導書中公式（5-1），n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=612.13r/min,根據(jù)指導書中表4-9查Z525型立式鉆床得主軸轉速，取轉速n=680r/min。再將此轉速代入公式v=nd/1000=16.67m/min。 6.1.2 粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 取背吃刀量аp=1.75mm。 2）進給量的確定 由指導書中表5-31，選取該工步的每轉的進給量f=0.40mm/r。 3）切削速度的計算 由指導書中表5-31，按工件材料為灰鑄鐵HT200的條件選取，切削速度可以取為2m/min。由指導書中公式（5-1），可求得該工序鉆頭轉速=80 r/min,參照指導書中表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=97r/min。再將此轉速帶入指導書中公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=97r/min7.96mm/1000=2.4m/min。 6.1.3 精鉸工步 1)背吃刀量的確定 取雙面背吃刀量аp=0.04mm。 2)進給量的確定 由指導書中表5-31，選取該工步的每轉的進給量f=0.30mm/r。 3)切削速度的計算 由指導書中表5-31，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為4m/min。由指導書中公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉速=159.2r/min,參照指導書中表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速=195r/min。再將此轉速帶入指導書中公式（5-1），可求出該工序的實際鉆削速度=195r/min8mm/1000=4.86m/min。 6.2 時間定額的計算 6.2.1 基本時間的計算 1）鉆孔工步 根據(jù)指導書中表5-41，鉆孔的基本時間可由公式 求得。=15mm, =3.83，; f=0.1mm/r;n=680r/min。則該工步的基本時間t=(15+3.83+1)/0.1mm/r /680r/min=17.5s 2）粗鉸工步 根據(jù)指導書中表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由指導書中表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.08條件查得=0.37mm；=13mm；而=15mm；f=0.40mm/r；n=97r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(50+0.37+13)/0.40mm/r / 97r/min=47.0s。 3）精鉸工步 根據(jù)指導書中表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式求得。式中、由指導書中表5-42按=、аp=(D-d)/2=0.02mm條件查得=0.19mm；=13mm；而=15mm；f=0.30mm/r；n=195r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間t=(50+0.19+13)/0.30mm/r / 68r/min=28.9s。 6.2.2 輔助時間的計算 根據(jù)指導書中第五章第二節(jié)所述，輔助時間與基本時間之間的關系為=(0.150.2)，該零件取=0.15,則該工序的輔助時間為： 工序9鉆孔工步的輔助時間：=0.1517.5=2.63s； 工序9粗鉸工步的輔助時間：=0.1547.0=7.05s； 工序9精鉸工步的輔助時間：=0.1528.9=4.34s； 6.2.3 其他時間的計算 除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準備與終結時間。由于該推動架的生產類型大批生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可以忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%,本工件均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關系式（3%+3%）（+）計算，他們分別為： 工序9鉆孔工步的其他時間：+=6%（17.5+2.63）=1.21s； 工序9粗鉸孔工步的其他時間：+=6%（47.0+7.05）=3.24s； 工序9精鉸工步的其他時間：+=6%（28.9+4.34）=1.99s； 6.2.4 單件時間的計算 工序9的單件時間為三個工步單價時間的和，其中 鉆孔工步=17.5+2.63+1.21=21.34s； 粗鉸工步=47.0+7.05+3.24=57.29s； 精鉸工步=28.9+4.34+1.99=35.23s； 因此，工序9的單件時間=21.34+57.29+73+35.23=113.86s 將上述零件的工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件。 7 夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。根據(jù)老師給定的題目，設計工序9—鉆、粗鉸、精鉸Φ8mm孔的專用夾具。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。刀具為麻花鉆、套式機用鉸刀等，制造夾具體毛坯的材料為HT200，通過鑄造得到。 7.1問題的提出 本夾具主要用來設計工序9—鉆、粗鉸、精鉸Φ8mm孔。由于工序較多，工藝要求相對較高，加工相對復雜。本夾具的設計工程中應主要考慮如何定位，使用六點定位原理限制六個自由度。同時由于加工過程中受力較大，還應考慮如何才能實現(xiàn)很好的夾緊，以便進行相應的機械加工。其次還應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。本專用夾具將用于Z525立式鉆床的加工。 7.2 夾具設計 7.2.1 定位方案 工件采用一面兩孔組合定位方案，即以中間Φ40mm孔、前Φ10mm孔及中間下端面為定位基準。其中Φ40mm圓柱銷平面限制工件4個自由度，Φ10mm削邊銷限制1個自由度定平面限制最后1個自由度。該定位為完全定位，沒有出現(xiàn)欠定位和過定位現(xiàn)象。綜上，該定位方案可行。 7.2.2 夾緊機構 采用手動螺母螺旋配合定位銷夾緊工件，通過擰緊上端端螺母壓緊工件實現(xiàn)夾緊。 7.2.3 夾具體 夾具體一般是夾具上最大和最復雜的基礎元件，在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機構，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應滿足一定的要求，它主要取決與工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標準的。 夾具體設計時應滿足一下基本要求： 1）有足夠的強度和剛度 2）減輕重量，便于操作 3）安放穩(wěn)定，可靠 4）尺寸穩(wěn)定，有一定的精度 5）結構穩(wěn)定，工藝性好 6）排屑方便 7）使用安全 7.2.4 定位誤差分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個圓柱銷、一個削邊銷和一個平面。 因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j=（TD+T d+△S）/2 TD =0.018mm T d =0.015mm △S=0.010mm △j=0.0215mm 7.2.5 切削力及夾緊力的計算 各工序中，鉆孔過程受力最大，所以只計算該工序切削力即可。 鉆孔切削力：查《機床夾具設計手冊》表3-6，得鉆削力計算公式： 式中 P───鉆削力 t───鉆削深度,15mm S───每轉進給量, 0.1mm D───麻花鉆直徑, Φ8mm HB───布氏硬度，140HBS 所以 =889.74（N） 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 鉆孔夾緊力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，查得工件以一個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 式中 φ───螺紋摩擦角 ───平頭螺桿端的直徑 ───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16 ───螺桿直徑 ───螺紋升角 Q ───手柄作用力 L ───手柄長度 則所需夾緊力 =953（N） 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 8 心得體會 在學完《機械制造技術基礎》之后，我們經過了為期3周的課程設計。本次課程設計的任務是根據(jù)設計加工工件的工藝規(guī)程和某道工序的專用夾具，我設計的零件是杠桿，相對于其他組同學設計的夾具要容易，但我并沒有因為它的容易而放棄學習更多的機會，我在設計完自己的夾具同時，和其他的同學一起探討更好的設計方法。并了解了其他相關工件的設計，在分析的過程中，讓我更深刻地了解了工藝對我們學習的重要性，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。 一 、僅僅了解書本上的東西是遠遠不夠的，只有在結合自己的實際情況，運用于實踐，這樣才能更深地了解和學習好知識。 二 、工藝是一個很細致的工作，我們要在工作中不斷的積累經驗，學會用自己的知識解決實際問題。 三 、覺得自己學到的知識太有限，知識面太窄，以后還有待加強訓練和實踐。 四 、同時我們要不斷地向別人學習，尤其要多想老師請教，他們可以讓我們少走很多的彎路，同時也讓我們知道很多優(yōu)秀的設計方法和與眾不同的設計理念。 五 、創(chuàng)新設計是我們未來生存的法寶，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識的鍛煉和培養(yǎng)自己在這方面能力。 由于我的知識水平有限，錯誤之處在所難免，希望老師給予批評指正！ 參考文獻 [1]哈爾濱工業(yè)大學，《機床夾具設計》，上海科學技術出版社，1990。 [2]顧崇衡，《機械制造工藝學》，陜西科學出版社，1995。 [3]鄒青，《機械制造技術基礎課程設計指導教程》，機械工業(yè)出版社，200.8。 [4]崇凱，《機械制造技術基礎課程設計指南》，化學工業(yè)出版社，2006.12。 [5]周開勤，《機械零件手冊》，高等教育出版社，1994。 [6]大連組合機床研究所，《組合機床設計》，機械工業(yè)出版社，1978。 [7]李云.《機械制造及設備指導手冊》.北京:機械工業(yè)出版社,1997.8 [8]孟少農.《機械加工工藝手冊》.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9 [9]李慶壽.《機床夾具設計》.北京：機械工業(yè)出版社，1984 [10]于駿一.《機械制造技術基礎》.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [11]薛源順.《機床卡具設計》.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [12]趙家奇.《機械制造工藝學課程設計指導書—2版》.北京:機械工業(yè)出版社,2000.10 [13]陶崇德.葛鴻翰.《機床夾具設計.第二版》.上海：上海科技技術出版社,1989 [14]黃健求.《機械制造技術基礎》. 機械工業(yè)出版社,2005 [15] 楊叔子. 《機械加工工藝師手冊》. 機械工業(yè)出版社.2000