左摆动杠杆夹具设计0607060313

全套设计包括各种CAD图纸。

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辽宁工程技术大学

课程设计

题目：左摆动杠杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

班级：机电06-3班

姓名：秦晓森

指导教师：岳立新

完成日期：2009.06.30

一、设计题目(学生空出，由指导教师填写)

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图1张

(2) 生产类型:中批或大批大量生产

三、上交材料

(1) 被加工工件的零件图1张

(2) 毛坯图1张

(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张

(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张

(4) 夹具装配图1张

(5) 夹具体零件图1张

(6) 课程设计说明书(5000～8000字) 1份

四、四、进度安排(参考)

(1) 熟悉零件,画零件图2天

(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天

(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天

(4) 编写说明书3天

(5) 准备及答辩2天

五、指导教师评语

成绩：

指导教师

日期

摘要

此次课程设计是学习完《机械制造技术基础》这一门课程后的一次实践学习。所以，他最突出的特点是很强的实践性。在设计过程中，主要完成了某零件的工艺卡片与工序卡片的制定，进一步熟悉了机械生产的全过程；同时针对某一指定工序设计夹具体，实现零件的大批量生产。

此次课程设计的主要意义有：

一．进一步熟悉所学课程，并应用到实践，再从实

践中反过来加强对所学知识的熟悉程度。

二．增强知识的综合运用的能力。此次课程设计，不但设计到《机械制造技术基础》这一门课程，

更是对《机械精度设计与检测》、《机械图学》

与《机械设计》等课程的一次全面复习，与综

合运用能力的锻炼。

三．增强自主解决问题的能力与设计能力。

Abstract

The curriculum design is another learning after the learning of "Manufacturing Technology" course this time.Therefore, his most prominent feature is the strong practicalism. We have completed the main parts of the process of a card and the process of a development of the card, becoming more familiar with the machinery of the entire process of production; At the same time for a specific folder we design processes and achieve high-volume production parts.

The main significance of the curriculum design has the followings:

First.To further familiarize themselves with the course, and applied to practice, from practice, in turn, enhance the knowledge of the degree of familiarity with Second. The curriculum design is not only a totally review of the such courses as "Machinery Manufacturing Technology"、"precision mechanical design and testing"、"mechanical Graphics" and "mechanical design"，but also a exercise comprehensive use of ability.

Third.Enhance the ability of independent problem-solving and design capability

目录

1左摆动杠杆的工艺分析

1.1左摆动杠杆的用途 (6)

1.2左摆动杠杆的技术要求 (6)

1.3左摆动杠杆的工艺分析 (6)

1.4确定生产类型 (7)

2确定毛坯、绘制毛坯简图 (7)

2.1选择毛坯 (7)

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (7)

3拟定左摆动杠杆工艺路线 (9)

3.1定位基准的选择 (9)

3.2表面加工方法的确定 (9)

3.3加工阶段的划分 (10)

3.4工序的集中与分散 (11)

3.5工序顺序的安排 (11)

3.6确定工艺路线 (11)

5.1切削用量的计算 (14)

5.2时间定额的计算 (15)

6机床的夹具设计 (16)

6.1定位方案设计 (16)

6.2导向装置设计 (17)

6.3夹紧装置设计 (18)

6.4夹具体设计 (18)

7方案综合评价与分析 (18)

8体会与展望 (18)

1左摆动杠杆的工艺分析

1.1左摆动杠杆的用途

左摆动杠杆主要应用在某柴油机的左摆动器中，包括有中部有定轴管、一端为拨叉、另一端为触杆的锻造成型的杠杆体，在其两触杆端部各设有孔，在该两孔中设有与其紧密配合的钢球头。

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确定生产类型

该零件为大批生产

2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

5

采用模锻方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度为

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

3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，表四列出了拨叉的工艺路线

表四

4加工余量、工序尺寸、和公差的确定（只算工序5）

查表2-28可得，精铰余量为Z精=0.15mm;扩孔的余量为Z扩=0.85mm；钻孔的余量为Z=14mm

查表1-20可确定各工序尺寸的加工精度等级为：精铰IT8；扩孔IT10；钻孔IT12

根据上述结果，查表2-40可知，个工步公差为：精铰，Φ15～Φ15.027；扩孔，

Φ14.85～Φ14.92；钻孔Φ14～Φ14.018

其相互关系参看右图

5切削用量、时间定额的计算

只算工序5的切削用量、时间定额

5.1切削用量的计算

5.1.1钻孔工步

1）背吃刀量a p =14mm

2）进给量 由表5-12，选取每转进给量 f=0.2mm/r

3)切削速度 由表5-22查得，因为工件为45号钢，v=20m/min ，带入公式得

min 47.44814

14.320

10001000r

d v n =??==

π 参照表4-15所列X51型立式机床的主轴转速取n=590r/min 。实际转速为

min 44.121000

14

14.35901000m

d n v =??==

π 5.1.2扩孔工步

1）背吃刀量a p =0.85mm

2）进给量 由表5-31可查得，取f=0.50 mm/r 3）切削速度计算 由表5-31可得 v=2 m/min m i n 13.4085

.1414.32

10001000r d v n =??==

π参照表4-9所列Z525型立式钻床单主轴转速，取n=97 r/min 。 实际转速m i n 87.11000

85

.1414.3971000m d n v =??==

π 5.1.3精铰工步

1）背吃刀量a p =0.15 mm

2）进给量 查表5-31 f=0.4 mm/r

3)切削速度计算 查表5-31可查到 v=4 m/min m i n 08.5316

14.34

10001000r d v n =??==

π 参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取n=140 r/min 实际转速 min 71.31000

16

14.31401000m d n v =??==

π 5.2时间定额的计算

5.2.1基本时间的计算

1）钻孔 查表5-41，l =24 mm ， l

2

=2 mm

)21(cos 21～+=

k l k D

=5 mm

f=0.2 mm/r, n=590 r/min

带入

s

fn

L

t j

8.155902.05

224=?++=

=

2）扩孔 根据表5-41，l 1，l 2按k k =15 ，a p =1.5，查得l 2=0.56 mm ，

)21(c o s 21～+=

k l k D

=5.3 mm

s

fn

L

t

j

8.33972.03

.5224=?++=

=

3）铰孔 根据表5-41及表5-42 查得

l 1

=20 mm ，l

2

=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min

s

fn

L

t

j

6.451404.020

2224=?++=

=

5.2.2辅助时间的计算

根据经验公式，辅助时间与基本时间的关系为 t

f

=（0.15～0.2）t j ,

本例取t f =0.15t j ，则各工步的辅助时间为： 钻孔工步：t f =0.15×15.8=2.37s

扩孔工步：t f

=0.15×33.8=5.07s

精铰工步：t f

=0.15×45.6=6.84s

5.2.3其他时间计算

除了作业时间之外，每件工序的单位时间还包括布置工作地点时间、休息时间与生理需要时间和准备与终结时间。由于是大批生产，分摊到每个工件的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作时间

t b是作业时间的2%～7%，休息与生理需要时间

t x是作业时间的2%～4%,在此均取3%，则各工序的其他时间（

t b+t x）可按关系式（3%+3%）t b+t x×(t b+t x)计算，他们分别为：

钻孔：

t b+t x=6%×（2.37+15.8）=1.09s

扩孔：

t b+t x=6%×（5.07+33.8）=2.33s

铰孔：

t b+t x=6%×（6.84+45.6）=3.15s

5.2.4单件总时间的计算

钻孔工步：t dj

=15.6+2.37+1.09=19.06s

扩孔工步：t dj

=33.8+5.07+2.33=41.2s

铰孔工步：t dj

=45.6+6.84+3.15=55.51s

5.2.5加工单件总时间

T=19.06+41.2+55.5=1115.8

6机床的夹具设计

6.1定位方案设计

6.1.1工件在夹具体中的定位

通过分析零件可知，Φ15的孔是以Φ12孔的中心轴线、与左端面为设计基准，为保证“基准重合”的原则，选择以下的定位方案：

用定位销定位，定位销位于Φ12的孔内, 限制了两个方向的平动与两个方向的转动自由度；

用支承钉顶住左端面定位，限制一个方向的平动；

用支承钉顶住下端面，与定位销共同限制一个方向的转动；

由上分析，此种定位方案共限制了6个自由度，实现了完全定位，保证加工的准确性。

6.1.2定位误差的分析

由于实现了定位基准与设计基准的统一，所以基准不重合度误差为0。基准位移误差为Φ15孔的加工误差，所以此种定位方案实现了定位误差的最小。

6.2导向装置设计

根据工序7的加工工步：钻孔-扩孔-铰孔。与加工所用的刀具（铣刀）与机床（四面组合机床），采用快换钻套与衬套想配合的方式作为铣刀与钻刀的导向装置。

快换钻套的选取：根据经验公式H=（1～2.5）d可以确定钻套的高度为15～37.5。再根据表9-10可以选取相应的钻套。

衬套的选取：根据所选的快换钻套，选取与之配合的衬套。

排屑间隙的确定：根据经验公式h=（0.7～1.5）d可以确定排屑间隙为10.5～22.5，选取12。

根据定位装置与快换钻套与衬套，设计钻模板。

6.3夹紧装置设计

根据支承钉钉分布情况与工件的定位方法，采用两种相辅相成的夹紧方式：

夹紧螺钉定位，使夹紧力指向定位基准；偏心轮夹紧，并使夹紧力指向下端面。此种夹紧方案，能限制所有方向的移动与转动，夹紧可靠，保证加工精度。

具体如装配图。

6.4夹具体设计

根据定位方案、导向装置、夹紧装置的要求，并考虑结构公益性和清除切削等要求，设计夹具体，具体见夹具体图。

7方案综合评价与分析

此套方案，从机械加工工艺规程设计到夹具体的设计，都是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。工艺规程制定合理、规范，有很强的实用性。夹具体的设计，从定位方案的设计，到导向装置与夹紧装置的设计，也是以零件为基本，所以做到合理。

总之，这套方案合理、规范，使用性强。

8体会与展望

通过此次课程设计，进一步复习所学的《机械制造技术基础》、《精度设计与检测》、《机械图学》与《机械设计》等课程的内容，并运用到实践。锻炼了自己运用所学知识的能力、自己发现问题解决问题的能力和设计能力。但通过此次课程设计，也体会到：所学知识不扎实，运用能力还是不强等自身的不足。这些都将会促进我更进一步的学习。

参考文献

[1]绉青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京:机械工业出版