杠桿(CA1340自動車床)（三） 加工工藝及鉆底端的φ8孔夾具設(shè)計課程設(shè)計

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Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 錄序言11CA1340杠桿加工工藝分析21.1杠桿工藝分析及生產(chǎn)類型確定21.1.1 杠桿的技術(shù)要求21.1.2 審查杠桿的工藝性21.1.3確定杠桿的生產(chǎn)類型21.2、確定毛坯，繪制毛坯簡圖31.2.1 選擇毛坯31.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量41.3.工擬訂杠桿的工藝路線41.3.1 定位基準的選擇41.3.2 表面加工方法的確定51.3.3 加工階段的劃分51.3.4 工序的集中與分散51.3.5 工序順序的安排61.3.6 確定工藝路線71.4 加工余量、工序尺寸和公差的計算101.5 切削用量、時間定額的計算122、專用夾具設(shè)計152.1 基本定位原理分析152.2 定位基準的選擇152.3 定位誤差分析162.4夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護163 方案綜合評價與結(jié)論174體會與展望185參考文獻19序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標。CA3140自動車床杠桿的機械加工工藝規(guī)程及鉆8孔夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。1CA1340杠桿加工工藝分析1.1杠桿工藝分析及生產(chǎn)類型確定1.1.1 杠桿的技術(shù)要求 杠桿技術(shù)要求表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杠桿叉頭左側(cè)兩端面12IT96.3杠桿叉頭右側(cè)兩端面12IT96.320mm孔20H7IT71.68mm錐形孔8IT1212.54mm圓柱孔4IT1212.5杠桿叉軸孔兩端面800-0.2IT113.2杠桿叉腳槽內(nèi)側(cè)面8IT96.3杠桿叉腳槽內(nèi)上表面12IT96.3M4螺孔M4IT71.66mm孔6H7IT71.60.06A8mm孔8H7IT71.60.08B1.1.2 審查杠桿的工藝性 該零件材料為QT45-5，該材料具有良好的鑄造性能、耐磨性、切削加工性能及低的缺口敏感性等。另外球墨鑄鐵可通過熱處理大大提高其性能。球墨鑄鐵工藝簡單，一般鑄造車間均可生產(chǎn)。 分析零件可知，杠桿叉頭和叉軸孔兩端面均需要切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣減少了加工面積，又提高了杠桿端面的接觸剛度；20mm，6mm孔的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外該零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量的加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。1.1.3確定杠桿的生產(chǎn)類型依設(shè)計題目知：N=5000件/年，泵體重量為3.0kg，杠桿屬輕型零件。該泵體的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。1.2、確定毛坯，繪制毛坯簡圖1.2.1 選擇毛坯 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，毛坯的拔模斜度為35.1.2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 已知零件的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。目前，多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，其中金屬模機器造型生產(chǎn)率較高、鑄件精度高、表面質(zhì)量與機械性能均好，故毛坯的鑄造方法選用金屬型鑄造。根據(jù)表2-5和表2-1查得公差等級為810級，即CT8CT10，機械加工余量等級為DF級。選取E級，查表2-4得，加工余量RAM為1.1mm。由于鑄造孔的最小直徑為15mm,所以8、6、4的孔都在鑄造時鑄成實體，用機械加工的方法制造，所以沒有加工余量。計算需加工表面的毛坯余量：公式R=F+2RMA+CT/2，R=F-2RMA-CT/2(1)杠桿叉頭兩端面R=12+2*1.1+1.6/2=15(mm)(2) 20H7孔內(nèi)表面R=20-2*1.1-1.2/2=17.2(mm)(3) 杠桿叉軸孔20H7端面R=80+2*1.1+3.2/2=83.8(mm)1.3.工擬訂杠桿的工藝路線1.3.1 定位基準的選擇（1）精基準的選擇 根據(jù)該杠桿的技術(shù)要求和裝配要求，選擇杠桿20H7孔和其左端面為精基準。零件圖上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則，杠桿叉軸孔20H7的軸線是設(shè)計基準，選用其做精基準定位加工杠桿叉頭兩端面和孔20H7，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的平行度要求。選用該叉軸孔20H7左端面作為精基準同樣遵循了“基準重合”的原則，因為該杠桿在軸向方向上的尺寸多以該端面做設(shè)計基準；另外，由于該杠桿零件強度較差，受力易產(chǎn)生彎曲變形，為了避免在機械加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，并應(yīng)作用在剛度較大部位的原則，夾緊力的作用點不能作用在叉桿上。選用叉軸孔20H7左端面作精基準，夾緊可作用在叉軸孔20H7右端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。（2）粗基準的選擇 作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊或其它表面缺陷，在本題中，選擇叉軸孔20H7的外圓面和杠桿叉腳右端面作為粗基準。采用20H7的外圓面定位加工內(nèi)孔，可以保證孔的壁厚均勻；采用杠桿叉腳右端面作為粗基準加工叉軸孔20H7的左端面，可以為后序準備好精基準。1.3.2 表面加工方法的確定 根據(jù)杠桿圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,確定各加工表面的加工方法如下表:加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度Ra/m加工方案杠桿叉頭左側(cè)兩端面12IT96.3粗銑杠桿叉頭右側(cè)兩端面12IT96.3粗銑20mm孔20H7IT71.6粗擴-精擴-鉸8mm錐形孔8IT1212.5粗銑4mm圓柱孔4IT1212.5粗銑杠桿叉軸孔兩端面800-0.2IT113.2粗銑-半精銑杠桿叉腳槽內(nèi)側(cè)面8IT96.3粗銑杠桿叉腳槽內(nèi)上表面12IT96.3粗銑M4螺孔M4IT71.6鉆-攻6mm孔6H7IT71.6鉆-粗鉸-精鉸8mm孔8H7IT71.6鉆-粗鉸-精鉸1.3.3 加工階段的劃分 由于該杠桿加工質(zhì)量要求較高,所以可將加工階段劃分為粗加工半精加工精加工。 在粗加工階段,先將精基準(杠桿20H7孔和其左端面)準備好,使后續(xù)工序都可采用精基準進行加工.保證其他加工表面的加工精度要求，然后粗銑20H7孔右端面、杠桿叉頭兩側(cè)左右端面、8mm錐形孔、4mm圓柱孔以及杠桿叉腳槽內(nèi)表面與其上表面；在半精度加工階段,完成對叉軸孔20H7兩端面的銑削；在精加工階段,完成8mm和6mm孔的精鉸.1.3.4 工序的集中與分散 本課題選用工序集中原則來安排杠桿的加工工序，該杠桿的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率； 由于6的孔對叉軸孔20H7軸線有較高的平行度要求和8的孔對6孔軸線也有平行度要求,故選用工序集中,來減少裝夾次數(shù),提高加工精度.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，有利于保證加工表面之間的相對位置精度要求。1.3.5 工序順序的安排一、機械加工工序(1)先基準后其他 首先加工精基準杠桿20H7孔和其左端面；(2)先粗后精 先安排粗加工工序,后安排精加工工序；(3)先主后次 先進行主要表面杠桿20H7孔及其左、右 端面，杠桿叉頭6mm孔，杠桿叉腳8mm孔， 后加工次要表面杠桿叉腳槽內(nèi)、上表面以 及8mm錐形孔、4mm圓柱孔；(4) 先面后孔 先加工叉軸孔左端面，再加工叉軸孔20H7；先 加工杠桿叉頭左右端面，再加工6H7孔；先銑 杠桿叉腳槽內(nèi)、上表面，再加工8H7孔；二、熱處理工序: 鑄造成型后進行時效處理,來消除殘余應(yīng)力三、.輔助工序: 粗加工杠桿叉頭兩端面和杠桿叉腳槽內(nèi)、上表面后安排校直，去毛刺，清洗，終檢工序。 綜上所述：該杠桿工序的安排順序：基準加工主要表面加工主要表面半精加工和次要表面粗加工熱處理主要表面精加工。1.3.6 確定工藝路線工序號工序名稱機床設(shè)備刀具量具1粗銑叉軸孔20H7兩端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺2半精銑叉軸孔20H7兩端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺3粗擴，精擴，鉸孔20H7四面組合鉆床擴孔鉆，絞刀卡尺、塞規(guī)4校正杠桿叉頭鉗工臺手錘5粗銑杠桿叉頭左右兩端面立式銑床X51端銑刀游標卡尺6鉆，粗鉸，精鉸孔6H7四面組合鉆床鉆頭復(fù)合絞刀卡尺、塞規(guī)7校正杠桿叉腳鉗工臺手錘8粗銑杠桿叉腳槽內(nèi)，上表面立式銑床X51鍵槽銑刀卡規(guī)深度游標卡尺、內(nèi)徑千分尺9鉆，粗鉸，精鉸孔8H7四面組合鉆床鉆頭復(fù)合絞刀卡尺、塞規(guī)10鉆、攻底角M4螺紋孔立式鉆床Z525麻花鉆、細柄機用絲錐卡尺、塞規(guī)11鉆直徑為4的圓柱孔立式鉆床Z525麻花鉆卡尺、塞規(guī)12鉆直徑為8的錐形孔立式鉆床Z525锪鉆卡尺、塞規(guī)13去毛刺鉗工臺平銼14熱處理 淬火機等15校正杠桿叉頭、腳鉗工臺手錘16清洗清洗機17終檢卡尺、塞規(guī)、百分表1.4 加工余量、工序尺寸和公差的計算 (1) 、工序1和工序2加工杠桿叉軸孔20H7兩端面第1、2兩道工序的加工工藝過程：1） 以右端面定位，粗銑左端面，保證工序尺寸P1；2） 以左端面定位，粗銑右端面，保證工序尺寸P2；3） 以右端面定位，半精銑左端面，保證工序尺寸P3；4） 以左端面定位，半精銑右端面，保證工序尺寸P4，達到零件的設(shè)計尺寸D的要求，D=800-0.2mm。Z4P3P4Z2P2Z3P3 DP4(b)（a）P1P2(c)(d)1) P4= 800-0.2mm 2) 由圖b可知，Z4為半精銑余量，查表2-36確定Z4=1mm,則P3=80+1=80mm,由于工序尺寸P3是在半精銑加工中保證的，查表1-20，半精銑工序的經(jīng)濟加工精度等級可達到表面的最終加工要求IT11，因此確定該工序尺寸公差為IT11，其公差值為0.22mm,則P3=81+ 0.11mm。 3) 從C所示尺寸鏈知，P2=P3+Z3，其中Z3為半精銑余量。同理 P2=81+1=82mm,工序尺寸P2是在粗銑加工中保證的，查表1-20知粗銑工序的經(jīng)濟加工精度等級可達到最終加工要求IT11，因此，確定工序尺寸公差為IT11，其公差值為0.22mm，則P2=82+ 0.11（mm）。 4) 從d圖中，P1=P2+Z2，Z2為粗銑余量，經(jīng)計算可知此面的加工余量為1.9，半精銑余量為1mm,則Z2=1.9-1=0.9mm,P1=82+0.9=82.9mm。由表1-20確定該粗銑工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT12，公差值為0.35mm,則P1=82.9+0.175（mm）。為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還要對加工余量進行校核。 1、余量Z4的校核Z4max=P3maxP4min=（81+0.11）（80-0.2）=1.31mm;Z4min=P3minP4max = （81-0.11）（80+0）=0.89mm; 2、 余量Z3的校核Z3max= P2max P3min =（82+0.11）（81-0.11）=0.22mm；Z3min=P2minP3max = （82-0.11）（81+0.11）=0.78mm；3、 余量Z2的校核 Z2max= P1max P2min=（82.9+0.175） （82-0.11）=1.185mm； Z2min=P1min P2max=（82.9-0.175）（82=0.11）=0.615mm；余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。將工序尺寸按“入體原則”表示：P4=800-0.2mm;P3=81.110-0.22mm;P2=82.110-0.22mm;P1=83.0750-0.35mm （2） 、工序10鉆攻底角M4螺紋孔的加工余量、工序尺寸和公差的確定1、 工步一鉆孔。根據(jù)表2-39可知，攻螺紋前用麻花鉆鉆孔，選用普通細牙螺紋直徑為3.5mm的麻花鉆，螺距為0.5mm。由表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為，鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定該工步的公差值為：鉆：0.15mm。2、 工步二攻絲，依據(jù)加工要求，在鉆完孔之后，選用細柄機用絲錐進行攻絲，完成對螺紋孔的加工。查表3-38可知，細柄機用絲錐的主要參數(shù)：公稱直徑：4.0mm；螺距：0.70mm。同理可確定該工序尺寸的加工精度等級為，攻：IT7。根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定該工步的公差值為：鉆：0.012mm。+0.153、 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為：鉆：3.50+0.15 mm, 攻：40+0.012mm。它們的相互關(guān)系如圖： 加工方向 3.50+0.150.540+0.0121.5 切削用量、時間定額的計算 這里只計算需要進行工藝分析的那道工序，鉆，擴，鉸8的孔鉆，擴，絞8孔工步一鉆孔至7確定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工14孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步二：擴孔利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取根據(jù)機床說明書，選取則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步3：鉸孔根據(jù)參考文獻表2-25，得查參考文獻表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取，實際切削速度。切削工時：，則機動工時為2、專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。2.1 基本定位原理分析這里討論6點定位中，6個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案一個物體在空間可以有6個獨立的運動，即沿X、y、Z軸的平移運動，分別記為 。X1、Y1、Z1；繞X、y、Z軸的轉(zhuǎn)動，記為x 、y 、z ，習(xí)慣上，把上述6個獨立運動稱作6個自由度如果采用一定的約束措施，消除物體的6個自由度，則物體被完全定位例如討論長方體工件時，可以在底面布置3個不共線的約束點，在側(cè)面布置2個約束點，在端面布置一個約束點，則底面約束點可以限制X2、Y2 、Z2 3個自由度，側(cè)面約束點限制X1、Z12個自由度，端面約束點限制y。這個自由度，就完全限制了長方體工件6個自由度2.2 定位基準的選擇 由零件圖知道，8孔其設(shè)計基準為20端面內(nèi)圓面，為保證設(shè)計基準與工藝基準重合，避免產(chǎn)生基準不重合誤差，應(yīng)選擇以20端面和內(nèi)圓定位，20端面限制3個自由度，內(nèi)圓限2個自由度，這樣還有一個旋轉(zhuǎn)方向的自由度沒有限制，我們采用一削邊銷限制工件旋轉(zhuǎn)方向的自由度，這樣，便實現(xiàn)了完全定位。即采用經(jīng)典的一面2銷定位，為提高生產(chǎn)率，縮短輔助時間，采用開口墊圈夾緊，2.3 定位誤差分析一面兩銷定位誤差(1)移動時基準位移誤差 （式5-5）式中： 圓柱銷孔的最大偏差 圓柱銷孔的最小偏差 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙代入（式5-5）得： = = (2) 轉(zhuǎn)角誤差 （式5-6）式中： 圓柱銷孔的最大偏差 圓柱銷孔的最小偏差 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 削邊銷孔的最大偏差 削邊銷孔的最小偏差 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙其中： 則代入（式5-6）得：則： 2.4夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護（1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置；（2）如果擋銷磨損超差，可以進行打磨修復(fù)；如果定位銷、定位板超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。（3）使用后需要涂防繡油。3 方案綜合評價與結(jié)論 在設(shè)計夾具時，應(yīng)注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，首先著眼于快捷夾緊，而非其他夾緊，因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑，本道工序選用了開口墊圈夾緊方式。本工序切削力較大，因為我們加工的孔下面是懸空的，為了抵削切削力，我們采用一個輔助支撐。由于本夾具配合面，連接孔較多，因此，夾具的零件對精度比較高，操作時要注意夾具各螺紋是否擰緊；還有就是夾具操作時，要防止定位零件有過大的磨損，若有較大磨損，要注意及時更換，以保證零件加工精度。夾具上裝有對鉆套，可以使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀，同時，夾具體上底面有一對定位鍵，可使夾具工作臺上在很好的定位。本題通過以杠桿20H7孔和其左端面為精基準，運用一面兩銷來限制工件的6個自由度，在實現(xiàn)中批生產(chǎn)的前提下，采用液壓缸來對工件進行夾緊。滿足了該杠桿工件的生產(chǎn)要求。因此，所設(shè)計的工藝路線和所采用的工藝措施均是符合題意的。4體會與展望 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，是在完成生產(chǎn)實習(xí)，學(xué)完機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和其它專業(yè)課程之后進行的。我們通過該課程設(shè)計，將所學(xué)的理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，得到解決問題和分析問題能力的初步培養(yǎng)。重點從以下幾方面得到了鍛煉：1、 可以讓我們具有制定工藝規(guī)程的初步能力。能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和其它課程的基本理論和方法，正確的制定一個零件的機械加工工藝規(guī)程。2、 具有設(shè)計專用夾具的初步能力，提高了機構(gòu)設(shè)計能力。3、 通過查閱資料，提高了我們熟練的使用設(shè)計手冊、參考資料等方面的能力。4、 通過設(shè)計的全過程，讓我們懂得了進行工藝設(shè)計的程序和方法，培養(yǎng)獨立思考和獨立工作的能力。 作為機械類的學(xué)生，這次課程設(shè)計是我們繼機械原理課程設(shè)計、機械設(shè)計課程設(shè)計之后的又一重要的設(shè)計階段，我們通過這樣的設(shè)計，能夠增強我們將理論用于實際的本領(lǐng)，對我們的學(xué)習(xí)意義重大！5參考文獻1 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