机械制造课程设计杠杆(一)设计说明书

设计说明书

实训类别：机械制造技术课程设计

院别：机电学院

专业：机械设计制造及其自动化（师范）班级：09机械师

姓名：

学号：

指导教师：

教务处制

二0一二年五月三十一日

课程名称：机械制造技术课程设计课程代码：09407707

实训周数： 1 学分： 1

实训单位：机电学院实训地点：机电学院

实训时间：2012-5-28至2012-6-2

第一部分零件的技术要求及工艺分析 (3)

1．杠杆（二）的技术要求 (3)

零件的技术要求 (3)

2．零件的工艺分析 (3)

第二部分确定零件毛坯 (4)

1．毛坯种类的选择： (4)

2. 毛坯余量确定 (4)

第三部分工艺路线的制定 (5)

1、基准的选择 (5)

2．各个表面加工方法的选择 (6)

3. 加工顺序的安排 (7)

加工阶段的划分 (7)

工序集中与分散 (8)

4．工序顺序的安排 (8)

(1) 机械加工工序 (8)

(2)热处理工序及表面处理工序的安排 (9)

(3)辅助工序安排 (9)

（4）. 详细工艺过程的制定，参考教材P261中的表6-13。 (9)

第四部分余量和工序尺寸的确定 (10)

1. 孔和轴的余量和工序尺寸（工序基准不变的工序尺寸计算） (10)

2.工步计算 (11)

第五部分工艺装备、切削用量和工时 (11)

第六部分填写机械加工工序卡 (15)

表格参考P255页表6-12 (15)

零件工艺规程的设计纲要及步骤

第一部分 零件的技术要求及工艺分析

1．杠杆（二）的技术要求

2．零件的工艺分析

分析零件图可知，杠杆零件中的Φ8H7、Φ20H7、Φ8F9孔的外端面均要求铣削加工,并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加

零件的技术要求

加工表面 尺寸及偏差/mm

公差/mm 及精度等级

表面粗糙度Ra

形位公差/mm

Φ20孔外端面 15 0.2 3.2 Φ35孔外端面 15 0.2 3.2 Φ16孔外端面 6 0.05 3.2 Φ10孔上端面 48.5 12.5 插槽内表面 5 0.05 3.2 Φ8H7孔加工 Φ8H7 1.6 Φ20H7孔加工 Φ20H7 1.6 Φ8F9孔加工 Φ8F9 1.6 Φ10孔加工 Φ10 12.5 M4螺孔加工

M4

工面积，又提高了其接触刚度；φ8H7和φ20H7孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头偏离，以保证加工精度；另外，该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。

第二部分确定零件毛坯

1．毛坯种类的选择：

根据零件材料、结构和大小选择毛坯种类

零件材料是QT45-5。零件年产量为中批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型中的金属模铸造。零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，Φ8H7、Φ8F9三个小孔不铸出，中间Φ20H7大孔铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。

2. 毛坯余量确定

分析本零件，所有加工表面Ra≥1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可

加工表

面基本尺

寸

加工余量

等级

加工余量

/mm

说明

毛坯公差

/mm

毛坯尺寸

/mm

Φ8H7

两孔外端面15mm CT8 1.25

单边余

量

1.1 16.25 (6.0

5.0

+

-

)

Φ20H7

孔外端

面15mm CT8 1.25

单边余

量

1.1 16.25 (6.0

5.0

+

-

)

毛坯图

第三部分 工艺路线的制定

1、基准的选择

根据该杠杆零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目以Φ20H7的孔为精基准，基本满足要求。 粗基准的选择

重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余

Φ8F7孔外端面 6mm

CT7

1.00

单边余量 0.74

7 (37.037.0+-)

Φ10孔上端面 48.5mm

CT9

3.0

单边余量

2

51.5 (11

+-) 两Φ8H7孔之间的表面

5mm

CT8

1.25

单边余量

1

6.25(4.06.0+-)

量尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选杠杆零件Φ20H7孔及Φ8H7孔外端面为粗基准。

2．各个表面加工方法的选择

1、杠杆零件中零件Φ20H7、Φ8H7孔的外端面，它是毛坯铸造出来之后第一个加工的端面，此面将作为粗基准，表面粗糙度为 3.2。根据表面粗糙度要求我们采取粗铣、半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。

2、Φ10孔上端面，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式。

3、Φ8F9孔的外端面，表面粗糙度为3.2，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣—半精铣的加工方式。

4、两Φ8H7孔之间的表面，该表面需要检查，要求检查范围与Φ8H7同心在Φ20内，根据表面粗糙度要求我们采取粗铣—半精铣的加工方式。

5、Φ20H7孔加工，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要求我们采取粗扩—精扩—铰的工序过程，最终完成Φ20H7孔加工。

6、Φ8H

7、Φ8F9孔加工，加工时对于Φ20H7孔有平行度要求，表面粗糙度为1.6，根据表面粗糙度要求我们采取钻—精铰的加工方式。

7、Φ10孔加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取钻孔就能达到要求。

8、缺口的加工，表面粗糙度为12.5，根据表面粗糙度要求我们采取粗车就能达到要求。

9、M4螺孔加工，考虑到工艺要求，我们采取钻、攻丝两步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。

各表面加工方案如下表

加工表面尺寸精度等级表面粗超度

Ra/μm

加工方案备注

Φ20H7、

Φ8H7孔

外端面

IT11 3.2 粗铣—半精铣

Φ10孔上

端面

IT10 12.5 粗铣

Φ8F9孔

的外端面

IT11 3.2 粗铣—半精铣两Φ8H7

孔之间的

表面

IT11 3.2 粗铣—半精铣

Φ20H7孔

加工IT7 1.6

粗扩—精扩—

铰

Φ8H7孔

加工

IT8 1.6 钻—精铰

Φ8F9孔

加工

IT7 1.6 钻—精铰

Φ10孔加

工

IT11 12.5 钻

缺口的加

工

IT11 12.5 粗铣

M4螺孔加

工

3.2 钻—攻

3. 加工顺序的安排

加工阶段的划分

该杠杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准（Φ20H7孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三个圆孔的外端面、粗铣Φ10孔上端面以及两Φ8H7孔之间的表面、钻Φ8H7及Φ8F9孔、缺口的粗铣、钻Φ10孔及M4螺孔；在精加工阶段，进行三个圆孔的外端面的半精铣、Φ8H7及Φ8F7孔的精铰、M4螺孔的攻丝加工。

工序集中与分散

在生产纲领一确定成批生产的情况下，考虑到经济效益，工艺简单，尽量降低成本等因素我们采用工序集中。该杠杆的生产类型为中批生产，可以采用万用型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

4．工序顺序的安排

(1) 机械加工工序

表3.2 拨叉机械加工工序安排（初拟）

工序号工序内容简要说明

10

半精铣Φ20H7、Φ8H7

孔外端面“先基准后其他”

20

粗铣两Φ8H7孔之间

的表面“先面后孔”、“先主后次”

30

扩—粗铰—精铰Φ

20H7孔“先面后孔”、“先主后次”

40 粗铣—半精铣Φ8F9孔的

外端面

“先粗后精”

50

检验

60 粗铣Φ10孔上端面

“先主后次”

70

粗铣缺口

80

钻—精铰Φ8H7孔及

Φ8F9孔“先粗后精”

90

钻Φ10孔

100钻—攻M4螺孔

(2)热处理工序及表面处理工序的安排

1、铸造成型后，为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安

排的热处理工序：时效处理。

2、在粗加工之后，为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的

热处理工序：人工时效处理

(3)辅助工序安排

在粗加工和热处理后，安排去毛刺；在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述：该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—热处理—主要表面精加工。

4. 详细工艺过程的制定，参考教材P261中的表6-13。

杠杆工艺路线及设备、工装的选用

工序

号

工序名称机床设备刀具量具

1 粗铣Φ20H7、Φ8H7

孔外端面

立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

2 半精铣,精铣Φ

20H7、Φ8H7孔外端

面

立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

3 扩、粗铰、精铰Φ

20H7孔

立式钻床

ZX525

麻花钻、扩孔

钻、铰刀

卡尺、塞规

4 粗铣两Φ8H7孔之间

的表面

立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

5 粗铣Φ8F9孔的外端

面

立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

6 半精铣，精铣Φ8F9

孔的外端面

立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

7 去毛刺钳工台平锉

8 检验塞规、百分尺、卡尺等

9 粗铣Φ10孔上端面立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

10 粗铣缺口立式铣床

X51

端铣刀游标卡尺

11 钻—精铰Φ8H7孔及

Φ8F9孔

立式钻床

ZX525

麻花钻、扩孔

钻

卡尺、塞规

12 钻Φ10孔立式钻床

ZX525

麻花钻塞规

13 钻、攻M4螺孔立式钻床

ZX525

麻花钻、丝锥塞规

14 清洗清洗机

15 终检塞规、百分表、卡尺等

5. 填写机械加工工艺过程卡，表格参考教材P253中的表6-10。

第四部分余量和工序尺寸的确定

1. 孔和轴的余量和工序尺寸（工序基准不变的工序尺寸

计算）

确定加工余量：

由表2-1和2-5查得对于中批生产，采用金属型铸造成型，取其尺寸公差等级为8级，加工余量等级为F级.

1.由表2-35（平面粗加工余量），查得：上端面的加工余量为3mm

2.由表3-15（直柄立铣刀），查得：铣刀的直径为10.0mm.

2. 平面及轴向尺寸的余量和工序尺寸（工序基准变化的工序尺寸计算）杠

杆尺寸公差

零件毛坯尺寸公差

Φ8H7两孔外端面16.25mm0.14

Φ20H7孔外端面16.25mm0.14

Φ8F7孔外端面7.00mm0.20

Φ10孔上端面51.5mm0.24

两Φ8H7孔之间的表面7.5 0.10

2.工步计算

4.3.1加工端面工序

（1）、背吃刀量的确定：一次走刀，a p=51.5-48.5=3

（2）、进给量确定：由表5-7，按机床功率5—10kw，工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.2mm/z

（3）、铣削速度的计算：由表5-9，按镶齿铣刀，d/z=80/10的条件选取，铣削速度v可取为40m/min。

由公式（5-1）n=1000v/πd，n=1000*40/（3.14*80）=159.24r/min，参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取n=160r/min。再将转速带入公式（5-1），可求出实际转速v=ndπ/1000=160*π*80=40.2m/min。

第五部分工艺装备、切削用量和工时

内容包括：1、工艺装备包括机床、刀具和夹具切削用量；2、切削速度、进给量和背吃刀量；

工序1：粗铣

Φ20H7、Φ8H7孔外端面，Φ20H7、Φ8H7孔外端面，Φ8F9孔的外端面，Φ10孔上端面，缺口

1：粗铣Φ20H7、Φ8H7孔外端面

1）选用机床：查《工艺手册》表3.1-73P904可知，选用X52K 立式升降台铣床

2）夹具：专用夹具

3）量具：查《机械制造技术基础课程设计指南》（以下简称《设计指南》）表5-108P174可知，选用量具0-200（0.05）

4）刀具：查《金属设计手册》表10-38P872和10-40P882可知，选用硬质合金可转位端铣刀，材料YG6,D=100mm,d=32mm ，齿数Z=5，粗齿铣刀，根据《设计指南》表5-143P197可知，选用前角0γ=05，后角=08，

5）选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据《设计指南》表5-148P199和表5-149P200可知，用硬质合金端铣刀粗加工，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1mm ；铣刀直径为100mm ，耐用度为T=180min 。

6）确定切削速度v 和工作台每分钟进给量 切削深度p a ：p a =3mm

每齿进给量z f ：z f =0.2mm/z ，根据《设计指南》表5-144P197可查 铣削宽度e a ：e a =35mm

切削速度v ：查《设计指南》表2-17P32可知

v p u e y z x p m

q v k z

a f a T d C v v

v

v v

v

=

，

查表得知，其中v C =245，T =180，m=0.32，p a =3，v x =0.15，v y =0.35，v u =0.2，v p =0，v k =1代入公式得

2

.035.015.032.02.035

2.0318*******????=v =85.12mm/min=1.42m/s 机床主轴转速n ：min /

3.271100

14.342

.1601000601000r D v n =???=?=

π

按机床取实际转速n =300r/min ，根据《工艺手册》表3.1-74P905 实际铣削速度s m Dn

v /57.11000

60300

10014.31000

60=???=

?=

π

进给量f V ：min /30030052.0mm Zn f V z f =??==

根据铣床工作台进给量《设计指南》表5-73P151可知，选择f V =250mm/min 工作台每分进给量z f ：z mm Zn V f f z /167.0300

5250

=?=

=

6）检验机床功率

根据《设计指南》表2-18P34可知

1000v

F P C c =，c F

F F F w q uF

e yF z x p F c k n

d z a f a C F = 式中，F C =54.5，F x =0.9，F y =0.74，F u =1，F w =0，F q =1，c F k =0.83（《设计指南表2-9》

=?????=0

1174.09.0300

100535167.035.54c F 7）切削工时：

被切削层长度l ：由毛坯可知l =66mm

刀具切入长度1l ：查《工艺手册》表2.5-10P699或《设计指南》表2-28P40

mm a D D l e 15.52)35100100(5.0)3~1()(5.0222

21=+--?=+--=

刀具切出长度2l ：

)3~1(2=l ，故取2 切削工时min 29.0250

2

15.56621=++=++=

f V l l l T 2：半精铣Φ8F9孔的外端面

1）选用机床：查《工艺手册》表3.1-73P904可知，选用X52K 立式升降台铣床

2）夹具：专用夹具

3）量具：查《机械制造技术基础课程设计指南》（以下简称《设计指南》）

表5-108P174可知，选用量具0-200（0.02）

4）刀具：查《金属设计手册》表10-38P872和10-40P882可知，选用硬质合金可转位端铣刀，材料YG6,D=100mm,d=32mm ，齿数Z=8，细齿铣刀

5）切削用量： 切削深度p a ：p a =0.5mm

每齿进给量z f ：z f =0.7/8=0.09mm/z ，根据《设计指南》表5-144P197可知 铣削宽度e a ：e a =35mm

切削速度v ：查《设计指南》表2-17P32可知

v p u e y z x p m

q v k z

a f a T d C v v

v

v v

v

=

，

查表得知，其中v C =245，T =180（根据《设计指南》表5-149P199可知，m=0.32，p a =0.5，v x =0.15，v y =0.35，v u =0.2，v p =0，v k =1代入公式得

2

.035.015.032.02

.03509.05.0180100245????=v =147mm/min=2.45mm/s

机床主轴转速n ：min /468100

14.345

.2601000601000r D v n =???=?=

π

按机床取实际转速n =475r/min ，根据《工艺手册》表3.1-74P905

实际铣削速度s m Dn

v /49.21000

60475

10014.3100060=???=

?=

π

进给量f V ：s mm Zn a V f f /56.360

475

809.0=??===213.8mm/min 根据《设计指南》表5-73P151可知，选f V =200mm/min 工作台每分进给量z f ：min /05.0min /475

8200

mm mm Zn

V f f z =?=

=

6）切削工时：

被切削层长度l ：由毛坯可知l =66mm

刀具切入长度1l ：查《工艺手册》表2.5-10P699或《设计指南》表2-28P40

mm a D D l e 15.52)35100100(5.0)3~1()(5.0222

21=+--?=+--=

刀具切出长度2l ：

)3~1(2=l ，故取2 切削工时min 37.0200

2

15.56621=++=++=

f V l l l T 5.1.1基本时间计算：

根据表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削，主偏角90

r

=κ）的基本时间计算公

式

f mz

/l l l t

21j

）（++=可求出该工序的基本时间。式中

）

（）（3~1d *5.0a d

l 2

e 2

1+--=；

3

~1l

2

= ，

18

a

e

=，d=80，l=23，

n

*Z *n *f M f f z z

===0.2*10*160=320mm/min ，代入解得该工序基本时间：

5.64s

min 094.0320/2334t

j

==++=）（

5.1.2辅助时间t a 的计算：

辅助时间t a 与基本时间t j 之间的关系为t a =（0.15~0.2）t j ，取t a =0.15t j 则各工序辅助时间分别为： 工序辅助时间：s

85.064.5*15.0t a ==；

5.1.3其他工作的时间： 工序1其他时间：s 39.085.064.5*%6t t x b

=+=+）（

5.1.4单件时间t dj 的计算： 工序1的单件时间

s

88.639.085.064.5t

dj

=++=

第六部分 填写机械加工工序卡

表格参考P255页表6-12