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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 19
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：左擺動(dòng)杠桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)
班 級(jí)： 機(jī)電06-3班
姓 名： 秦曉森
指導(dǎo)教師： 岳立新
完成日期： 2009.06.30
一、設(shè)計(jì)題目(學(xué)生空出，由指導(dǎo)教師填寫)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:中批或大批大量生產(chǎn)
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 毛坯圖 1張
(3) 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片(參附表1) 1張
(4) 與所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片 1張
(4) 夾具裝配圖 1張
(5) 夾具體零件圖 1張
(6) 課程設(shè)計(jì)說明書(5000～8000字) 1份
四、四、進(jìn)度安排(參考)
(1) 熟悉零件,畫零件圖 2天
(2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天
(3) 工藝裝備設(shè)計(jì)(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天
(4) 編寫說明書 3天
(5) 準(zhǔn)備及答辯 2天
五、指導(dǎo)教師評語
成 績：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
此次課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)完《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》這一門課程后的一次實(shí)踐學(xué)習(xí)。所以，他最突出的特點(diǎn)是很強(qiáng)的實(shí)踐性。在設(shè)計(jì)過程中，主要完成了某零件的工藝卡片與工序卡片的制定，進(jìn)一步熟悉了機(jī)械生產(chǎn)的全過程；同時(shí)針對某一指定工序設(shè)計(jì)夾具體，實(shí)現(xiàn)零件的大批量生產(chǎn)。
此次課程設(shè)計(jì)的主要意義有：
一． 進(jìn)一步熟悉所學(xué)課程，并應(yīng)用到實(shí)踐，再從實(shí)踐中反過來加強(qiáng)對所學(xué)知識(shí)的熟悉程度。
二． 增強(qiáng)知識(shí)的綜合運(yùn)用的能力。此次課程設(shè)計(jì)，不但設(shè)計(jì)到《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》這一門課程，更是對《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測》、《機(jī)械圖學(xué)》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》等課程的一次全面復(fù)習(xí)，與綜合運(yùn)用能力的鍛煉。
三． 增強(qiáng)自主解決問題的能力與設(shè)計(jì)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
目錄
1左擺動(dòng)杠桿的工藝分析
1.1左擺動(dòng)杠桿的用途 1
1.2左擺動(dòng)杠桿的技術(shù)要求 1
1.3左擺動(dòng)杠桿的工藝分析 2
1.4確定生產(chǎn)類型 3
2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3
2.1選擇毛坯 3
2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 3
3擬定左擺動(dòng)杠桿工藝路線 5
3.1定位基準(zhǔn)的選擇 5
3.2表面加工方法的確定 5
3.3加工階段的劃分 6
3.4工序的集中與分散 6
3.5工序順序的安排 6
3.6確定工藝路線 7
5.1切削用量的計(jì)算 9
5.2時(shí)間定額的計(jì)算 10
6機(jī)床的夾具設(shè)計(jì) 12
6.1定位方案設(shè)計(jì) 12
6.2導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 12
6.3夾緊裝置設(shè)計(jì) 13
6.4夾具體設(shè)計(jì) 13
7方案綜合評價(jià)與分析 13
8體會(huì)與展望 13
1左擺動(dòng)杠桿的工藝分析
1.1左擺動(dòng)杠桿的用途
左擺動(dòng)杠桿主要應(yīng)用在某柴油機(jī)的左擺動(dòng)器中，包括有中部有定軸管、一端為撥叉、另一端為觸桿的鍛造成型的杠桿體，在其兩觸桿端部各設(shè)有孔，在該兩孔中設(shè)有與其緊密配合的鋼球頭。
1.2左擺動(dòng)杠桿的技術(shù)要求
表一 左擺動(dòng)杠桿的零件技術(shù)要求
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra
um
左擺動(dòng)桿上面
177
IT9
3.2
左擺動(dòng)桿右面
IT9
3.2
左擺動(dòng)桿左面
IT9
3.2
右圖孔
IT7
1.6
右圖孔
IT7
1.6
右圖孔及M10螺紋
M10
IT8
6.4
左圖盲孔
IT8
6.4
左圖孔
IT7
1.6
左圖下槽
8
IT8
3.2
1.3左擺動(dòng)杠桿的工藝分析
分析零件圖可知，左擺動(dòng)杠桿的上、左和右端面的粗糙度要求較高，為3.2，所以需要進(jìn)行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因?yàn)槭谴笈a(chǎn)，所以采用鍛造毛坯的方法，其他面無需加工。零件中幾個(gè)孔的要求較高，粗糙度為3.2，但孔的直徑較小，所以采取鉆、粗鉸，精鉸的加工以確保精度等級(jí)。零件中對形位公差的要求并不高。由此，該零件加工方便，工藝性較好。
1.4確定生產(chǎn)類型
該零件為大批生產(chǎn)
2確定毛坯、繪制毛坯簡圖
2.1選擇毛坯
由于左擺動(dòng)杠桿在實(shí)際應(yīng)用中要承受較大的力，為了增強(qiáng)左擺動(dòng)杠桿的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯采用鍛件。該零件尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)、形狀較復(fù)雜，為提高生產(chǎn)率和精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。毛坯的薄膜斜度為
2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
由表2-10和表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下的因素
2.2.1公差等級(jí)
由左擺動(dòng)杠桿的技術(shù)要求，確定該零件的的公差等級(jí)為普通級(jí)。
2.2.2鍛件重量
已知機(jī)械加工后的左擺動(dòng)杠桿的重量為1.2Kg，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前的鍛件的重量為2.3Kg
2.2.3鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)
對左擺動(dòng)杠桿進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件的包容體的長度、寬度和高度，即179mm，
32mm，24mm。（詳見毛坯圖）;由公式（2-3）和（2-5）可以計(jì)算出鍛件的復(fù)雜系數(shù)
2.2.4鍛件材質(zhì)系數(shù)
由于該材料為45號(hào)鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬級(jí)。
2.2.5零件表面粗糙度
由零件圖可知，該左擺動(dòng)杠桿的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um
根據(jù)上述因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于表二
表二左擺動(dòng)杠桿鍛造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
鍛件重量/Kg
包容體重量/Kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級(jí)
1.2
2.3
普通級(jí)
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
寬度28
表2-10
1.7-2.2 取2
表2-13
長度117
表2-10
1.7-2.2 取2
表2-13
高度24
表2-10
1.7-2.2 取2
表2-13
3擬定左擺動(dòng)杠桿工藝路線
3.1定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)還有精基準(zhǔn)，通常先確定精基準(zhǔn)，再確定粗基準(zhǔn)。
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)該撥叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇左擺動(dòng)杠桿的上端面和左端面為精準(zhǔn)，零件上的很多表面和孔都可以采用他們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。另一方面，我們可以以這兩個(gè)面為定位基準(zhǔn)，加工其他的平面和孔，保證“基準(zhǔn)重合”的原則。最后一方面，以這兩個(gè)面為定位基準(zhǔn)，在加緊方便。
3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇
作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)該平整，沒有飛邊、毛刺、或其他的欠缺。本例選擇右端面為粗基準(zhǔn)。
3.2表面加工方法的確定
根據(jù)左擺動(dòng)杠桿零件圖上個(gè)加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件個(gè)表面的加工方法。如表三所示
表三左擺動(dòng)杠桿各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/um
加工方案
備注
左端面
IT9
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
右端面
IT9
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
上端面
IT9
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
孔右圖
IT7
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表1-7
孔
IT7
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表1-7
孔
IT7
1.6
鉆-粗鉸-精鉸
表1-7
攻螺紋M10
鉆-攻螺紋
孔左圖
IT8
6.3
鉸
表1-7
盲孔
IT8
6.3
鉆-粗鉸
表1-7
8mm的槽
IT8
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
2mm槽
IT8
3.2
粗銑-半精銑
表1-8
3.3加工階段的劃分
該左擺動(dòng)杠桿的質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工幾個(gè)階段。在粗加工階段，首先應(yīng)該將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面和孔的加工精度;然后粗鉆其他的一些孔，再粗鉸、、的孔；在精鉸刀加工階段，完成粗糙度為1.6的孔的精鉸加工。
3.4工序的集中與分散
由于生產(chǎn)類型是大批生產(chǎn)，采用工序集中的加工工序。采用外能型機(jī)床以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中的原則是工價(jià)的裝夾次數(shù)少，可以縮短輔助時(shí)間。
3.5工序順序的安排
3.5.1機(jī)械加工工序
遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)-左端面與上端面；遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先主后次”的原則，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”原則，先加工三個(gè)端面，然偶加工剩下的幾個(gè)孔。
3.5.2熱處理工序
模鍛成型后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為241-285HBS，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機(jī)械加工帶來的不利影響。
3.5.3輔助工序
半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。
綜上所述，該左擺動(dòng)杠桿工序的安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)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-熱處理-主要孔的精加工
3.6確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表四列出了撥叉的工藝路線
表四
工序號(hào)
工序名稱
機(jī)床設(shè)備
刀具
量具
1
粗銑左右端面及上下端面
X51
面銑刀
游標(biāo)卡尺
2
半精銑左端面，上端面
X51
面銑刀
游標(biāo)卡尺
3
半精銑右端面
X51
面銑刀
游標(biāo)卡尺
4
鉆-粗鉸盲孔
四面組合機(jī)床
麻花鉆 鉸刀
5
鉆-粗鉸-攻螺紋
四面組合機(jī)床
麻花鉆 鉸刀
6
鉆-粗鉸-精鉸孔
四面組合機(jī)床
麻花鉆 鉸刀
7
鉆-粗鉸-精鉸孔
四面組合機(jī)床
麻花鉆 鉸刀
8
鉆-粗鉸-精鉸孔
四面組合機(jī)床
麻花鉆 鉸刀
9
粗銑-半精銑8mm槽
X51
銑刀 鉸刀
10
粗銑-半精銑2mm槽
X51
銑刀 鉸刀
11
去毛刺
鉗工臺(tái)
平銼
12
中檢
塞規(guī) 百分尺 卡尺
13
清洗
清洗機(jī)
14
終檢
塞規(guī) 百分尺 卡尺
4加工余量、工序尺寸、和公差的確定（只算工序5）
查表2-28可得，精鉸余量為 Z精=0.15mm;擴(kuò)孔的余量為Z擴(kuò)=0.85mm；鉆孔的余量為Z=14mm
查表1-20可確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為：精鉸IT8；擴(kuò)孔IT10；鉆孔IT12
根據(jù)上述結(jié)果，查表2-40可知，個(gè)工步公差為：精鉸，15～15.027；擴(kuò)孔，
14.85～14.92；鉆孔14～14.018
其相互關(guān)系參看右圖
5切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算
只算工序5的切削用量、時(shí)間定額
5.1切削用量的計(jì)算
5.1.1鉆孔工步
1）背吃刀量=14mm
2）進(jìn)給量 由表5-12，選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f=0.2mm/r
3)切削速度 由表5-22查得，因?yàn)楣ぜ?5號(hào)鋼，v=20m/min，帶入公式得
參照表4-15所列X51型立式機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速取n=590r/min。實(shí)際轉(zhuǎn)速為
5.1.2擴(kuò)孔工步
1）背吃刀量=0.85mm
2）進(jìn)給量 由表5-31可查得，取f=0.50 mm/r
3）切削速度計(jì)算 由表5-31可得 v=2 m/min
參照表4-9所列Z525型立式鉆床單主軸轉(zhuǎn)速，取n=97 r/min。
實(shí)際轉(zhuǎn)速
5.1.3精鉸工步
1）背吃刀量=0.15 mm
2）進(jìn)給量 查表5-31 f=0.4 mm/r
3)切削速度計(jì)算 查表5-31可查到 v=4 m/min
參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取n=140 r/min
實(shí)際轉(zhuǎn)速
5.2時(shí)間定額的計(jì)算
5.2.1基本時(shí)間的計(jì)算
1）鉆孔 查表5-41，=24 mm， =2 mm =5 mm
f=0.2 mm/r, n=590 r/min
帶入
2）擴(kuò)孔 根據(jù)表5-41，，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ，
=5.3 mm
3）鉸孔 根據(jù)表5-41及表5-42 查得
=20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min
5.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，輔助時(shí)間與基本時(shí)間的關(guān)系為 =（0.15～0.2）,本例取=0.15，則各工步的輔助時(shí)間為：
鉆孔工步：=0.15×15.8=2.37s
擴(kuò)孔工步：=0.15×33.8=5.07s
精鉸工步：=0.15×45.6=6.84s
5.2.3其他時(shí)間計(jì)算
除了作業(yè)時(shí)間之外，每件工序的單位時(shí)間還包括布置工作地點(diǎn)時(shí)間、休息時(shí)間與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于是大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%～4%,在此均取3%，則各工序的其他時(shí)間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）+×(+)計(jì)算，他們分別為：
鉆孔：+=6%×（2.37+15.8）=1.09s
擴(kuò)孔：+=6%×（5.07+33.8）=2.33s
鉸孔：+=6%×（6.84+45.6）=3.15s
5.2.4單件總時(shí)間的計(jì)算
鉆孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06s
擴(kuò)孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2s
鉸孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51s
5.2.5加工單件總時(shí)間
T=19.06+41.2+55.5=1115.8
6機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)
6.1定位方案設(shè)計(jì)
6.1.1工件在夾具體中的定位
通過分析零件可知，15的孔是以12孔的中心軸線、與左端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為保證“基準(zhǔn)重合”的原則，選擇以下的定位方案：
用定位銷定位，定位銷位于12的孔內(nèi), 限制了兩個(gè)方向的平動(dòng)與兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；
用支承釘頂住左端面定位，限制一個(gè)方向的平動(dòng)；
用支承釘頂住下端面，與定位銷共同限制一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；
由上分析，此種定位方案共限制了6個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了完全定位，保證加工的準(zhǔn)確性。
6.1.2定位誤差的分析
由于實(shí)現(xiàn)了定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的統(tǒng)一，所以基準(zhǔn)不重合度誤差為0?；鶞?zhǔn)位移誤差為15孔的加工誤差，所以此種定位方案實(shí)現(xiàn)了定位誤差的最小。
6.2導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)
根據(jù)工序7的加工工步：鉆孔-擴(kuò)孔-鉸孔。與加工所用的刀具（銑刀）與機(jī)床（四面組合機(jī)床），采用快換鉆套與襯套想配合的方式作為銑刀與鉆刀的導(dǎo)向裝置。
快換鉆套的選取：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式H=（1～2.5）d可以確定鉆套的高度為15～37.5。再根據(jù)表9-10可以選取相應(yīng)的鉆套。
襯套的選?。焊鶕?jù)所選的快換鉆套，選取與之配合的襯套。
排屑間隙的確定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h=（0.7～1.5）d可以確定排屑間隙為10.5～22.5，選取12。
根據(jù)定位裝置與快換鉆套與襯套，設(shè)計(jì)鉆模板。
6.3夾緊裝置設(shè)計(jì)
根據(jù)支承釘釘分布情況與工件的定位方法，采用兩種相輔相成的夾緊方式：
夾緊螺釘定位，使夾緊力指向定位基準(zhǔn)；偏心輪夾緊，并使夾緊力指向下端面。此種夾緊方案，能限制所有方向的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊可靠，保證加工精度。
具體如裝配圖。
6.4夾具體設(shè)計(jì)
根據(jù)定位方案、導(dǎo)向裝置、夾緊裝置的要求，并考慮結(jié)構(gòu)公益性和清除切削等要求，設(shè)計(jì)夾具體，具體見夾具體圖。
7方案綜合評價(jià)與分析
此套方案，從機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)到夾具體的設(shè)計(jì)，都是在分析零件的功能與工藝性的基礎(chǔ)上展開的。工藝規(guī)程制定合理、規(guī)范，有很強(qiáng)的實(shí)用性。夾具體的設(shè)計(jì)，從定位方案的設(shè)計(jì)，到導(dǎo)向裝置與夾緊裝置的設(shè)計(jì)，也是以零件為基本，所以做到合理。
總之，這套方案合理、規(guī)范，使用性強(qiáng)。
8體會(huì)與展望
通過此次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步復(fù)習(xí)所學(xué)的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《精度設(shè)計(jì)與檢測》、《機(jī)械圖學(xué)》與《機(jī)械設(shè)計(jì)》等課程的內(nèi)容，并運(yùn)用到實(shí)踐。鍛煉了自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力、自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力和設(shè)計(jì)能力。但通過此次課程設(shè)計(jì)，也體會(huì)到：所學(xué)知識(shí)不扎實(shí)，運(yùn)用能力還是不強(qiáng)等自身的不足。這些都將會(huì)促進(jìn)我更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。
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