机械设计制造杠杆课程设计

湖南农业大学工学院

课程设计说明书

课程名称： 机械制造技术基础

题目名称： 杠杆 班 级：20 级 专业 班

姓 名：

学 号：

指导教师： 评定成绩： 教师评语：

指导老师签名：

20 年 月 日

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机械设计制造杠杆课程设计

目录

摘要.........................................................................................................1 1 设计任务书.........................................................................................1 2 零件的分析.........................................................................................1 2.1 零件的作用.....................................................................................1 2.2 零件的工艺分析............................................................................2 3 工艺规程计划.....................................................................................2 3.1 确定毛坯的制造形式....................................................................2 3.2 基准面的选择................................................................................3 3.3 制定工艺路线................................................................................3 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定............................3 3.5确定切削用量及基本工时的加工余量........................................5 4、夹具设计...........................................................................................13 4.1夹具设计........................................................................................14 4.2 定位误差分析..............................................................................15 5 参考文献...........................................................................................15

机械设计制造杠杆课程设计

摘要

机械制造技术基础是一门综合性和实践性较强的一门学科，它涉及到以前学过的很多知识，既是对以前课程的总结，又是对其与实际联系的灵活应用。这次课程设计我的课题是杠杆，要求编制它的机械加工工艺规程，并设计其中一道工序的专用夹具，这是一次大学四年以来的综合训练，可以我培养运用所学知识分析和解决机械制造工艺技术问题的能力。

1.设计任务书

2.零件的分析

2.1 零件的作用：

题目所给的零件是CA6140车床的杠杆。它位于厢体内部：主要作用是传递纽距，帮助改变机床工作台的运动方向。零件主体成36º角，在主视

0。022250和右视两方向均有8mm的筋板支撑，两件中部有的孔，端面和左视

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平面分别有M6和φ12.7的螺纹孔和沉头孔.中间孔上方A视图方向有M8螺纹孔,所有技术要求都是为了机床总体装配。

2.2 零件的工艺分析：

本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,而有位置要求,还有四组孔,也有位置和精度要求。

a、零件件底面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，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。

b、加工中间孔，它是以底面为粗基准而加工的，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钻、扩、半精铰、精铰的工序

0。021250过程。最终完成。 c、以中间孔为基准加工60—45的平面，此面表面粗糙度为6.3。采

用粗铣即达到要求。

d、端面加工与底面加工相同，即采取粗铣、半精铣，两步工序能达到要求。

e、钻φ12.7孔，此孔将用钢球检查，我根据偏差范围选择粗钻的方法加工，即能满足要求。

f、加工M8螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ6.7，又因为本孔是沉头螺纹孔，考虑到工艺要求我们采取钻、锪、攻丝三步工序。 g、加工M6螺纹孔，由《机械加工工艺手册》查知底孔为φ5.2，又因为本孔用加工120°倒角，采用钻、倒交、攻丝三步工序。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。

由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。

0.100.103.工艺规程设计

3.1 确定毛坯的制造形式

由零件要求可知，零件的材料为HT200，考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。

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3.2 基准面的选择

基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行，难以在工期内完成加工任务。

粗基准的选择对于本杠杆来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应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

0。021250寸换算，本题目我们以的孔为精基准，基本满足要求。

3.3 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置

精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领一确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。

工艺路线方案： 工序：10、铸造； 20、时效处理；

30、精铣、半精铣底面；

0。022250 40、钻、扩、半精铰孔；

50、检验；

60、粗铣60—45平面； 70、粗铣、半精铣端面； 80、钻φ12.7

0.10孔；

90、钻M8底孔φ6.7、锪φ14孔、攻丝M8； 100、钻M6底孔φ5.2、倒角120°、攻丝M6； 110、检验。

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3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“杠杆”零件的材料为HT200，硬度HB170—200，毛坯重量约为1kg,生产类型为成批量生产，采用砂型铸造，13级精度以下。（批量生产） 根据上述原始资料及加工工艺，分别对个加工表面的机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确定如下：

1、零件底面：

此地面是粗基准，是最先加工的表面，由《机械加工工艺设计实用手册》表6-92及公式（6-16）计算底面加工余量。

0.15AA e=Cmax

0.2式中 e ——余量值；

Amax ——铸件的最大尺寸； A ——加工表面最大尺寸； C ——系数；

0.20.15 e=0.55×15090=2.5mm

满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。 2、端面和60—45面：

因为端面和60—45面表面粗糙度要求不高，根据《切削用量手册》定余量e，

e=1.5

满足《机械加工工艺设计实用手册》表6-93的要求。

0。022250 3、中间孔

毛坯为实心，不冲出孔，孔精度为IT7—IT8之间，根据《机械加工

工艺设计实用手册》确定尺寸和余量。

钻孔：φ23

扩孔：φ24.8 e=1.8mm 粗铰：φ24.94 e=0.14mm

0.022250精铰：φ e=0.06mm

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4、M8螺纹孔

毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知M8底孔为6.7为零件满足要求确定尺寸余量如下。

钻M8底孔φ6.7；

锪φ14孔； e= 7.4mm 攻丝M8； e= 1.3mm 5、M6螺纹孔

毛坯为实心，不冲出孔，根据《机械制造工艺手册》查知M6底孔为5.2为零件满足要求确定尺寸余量如下。

钻M6底孔φ5.2； 倒角120°；

攻丝M6； e=0.8mm 6、钻φ12.7

0.10孔

毛坯为实心，不冲出孔，因为此孔用φ12.7的钢球检查，并且要求尺寸范围为φ12.7

钻φ12.7

3.5确定切削用量及基本工时的加工余量

1、工序Ⅲ：铣削底面 （1）、粗铣

a/加工条件：机床：T616卧式铣镗床

刀具：莫压锥柄立铣刀GB1106-85 其中d=80mm, L=82mm , l=22mm b/计算切削用量：

0.10，根据《机械加工工艺设计实用手册》确定加工方法。

0.10孔。

ap=1mm

由《切削用量手册》表9.4-2可知： f=

afz0.0840.32mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

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cv29 qv0.45 xv0.1 yv0.5 v0.5 pv0.1 m0.33 由《切削用量手册》表9.4-7可知： T=150

CVV=

TMapvfxyvkv=13m/min

=0.22m/s

确定主轴转速：

100v n=d0=7r/s=420r/min 按机床选取： nw370r/min6.17r/s

n0.194m/s1000 实际机床选取： v=

tm 切削工时： （2）半精铣：

l1ll2.6snwf

ap=0.7mm

由《切削用量手册》表9.4-2可知： f=0.32mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

cv29 qv0.45 xv0.1 yv0.5 v0.5 pv0.1 m0.33 由《切削用量手册》表9.4-7可知： T=100

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CVV=

TMapvfxyvkv=13m/min

=0.23m/s

按机床选取： nw370r/min6.17r/s

n0.194m/s实际机床选取： v=1000

tm切削工时：

l1ll2.snwf

T=.6s+s=176.8s=3min

0。0222502、工序Ⅳ：钻孔

（1）、钻φ23孔

由《机械加工工艺实用手册》表15-34 f=0.35mm/r 由《机械加工工艺实用手册》表15-37 v=0.35m/s=21m/min

ns1000v10000.35dw=3.1423=4.85r/s(290r/min)

按机床选取： n280r/min4.67r/s 

v实际dn10003.14234.670.34m/s1000

切入 l110mm 切出 l22mm l=30mm

tm1l1l2l3010225snf4.850.35

（2）、扩φ24.8孔

由《机械加工工艺实用手册》表15-41 f=1.0mm/r

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由《机械加工工艺实用手册》表15-37 v=24.3m/min=0.39m/s

ns1000v10000.39dw=3.1424.8=5r/s(300r/min)

按机床选取： n310r/min5.17r/s v实际dn10003.1424.85.170.40m/s1000

l1l210mm l=30mm

tm2l1l2l30108snf5.171

0.022250（3）、粗铰φ24.94孔 精铰φ孔

由经验可知：工时可以忽略。

Ttm1tm233s0.55min 3、工序Ⅵ：粗铣60—45平面 A、加工条件：机床：T616卧式铣镗床

刀具：莫压锥柄立铣刀GB1106-85 其中d=80mm, L=82mm , l=22mm B、计算切削用量：

ap=3mm

由《切削用量手册》表9.4-2可知： f=

afz0.0840.32mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

cv29 qv0.45 xv0.1 yv0.5 v0.5 pv0.1 m0.33 由《切削用量手册》表9.4-7可知： T=150

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CVV=

TMapvfxyvkv=13m/min

=0.22m/s

确定主轴转速：

100v n=d0=7r/s=420r/min

按机床选取： nw370r/min6.17r/s

n0.194m/s 实际机床选取： v=1000

tm3 切削工时：

l1ll2268.8snwf= 4.5min

4、工序Ⅶ：粗铣、半精铣端面 （1）、粗铣

计算切削用量：

ap=1mm

由《切削用量手册》表9.4-2可知： f=

aff0.0640.24mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

cv29 xv0.1 yv0.5 m0.33 由《切削用量手册》表9.4-7可知： T=60

CVV=

TMapvfxyvkv=15.3m/min

=0.26m/s 确定主轴转速：

100v n=d0=8.28r/s=496.8r/min

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按机床选取： nw550r/min9.17r/s

n实际机床选取： v=10000.29m/s

tl1ll2m 切削工时： nf16.8sw

（2）、半精铣：

ap=0.5mm

由《切削用量手册》表9.4-2可知： f=0.24mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

cv29 xv0.1 yv0.5由《切削用量手册》表9.4-7可知： T=60

CVMxV=

Tavpfyvkv=17.1m/min

=0.29m/s

按机床选取： nw550r/min9.17r/s

n实际机床选取： v=10000.29m/s

tl1ll2m切削工时：

nf16.8.sw

T=16.8s+16.8s=176.8s=0.56min 5、工序Ⅷ：钻φ12.7

0.10孔

由《机械加工工艺实用手册》表15-33 f=0.40mm/r 由《机械加工工艺实用手册》表15-37

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m0.33 机械设计制造杠杆课程设计

v=0.35m/s=21m/min

ns1000v10000.35dw=3.1412.7=8.87r/s=526r/min

按机床选取： n500r/min8.33r/s 

v实际dn10003.1412.78.330.33m/s1000

切入 l110mm 切出 l22mm l=30mm

计算工时

tml1l36.73s0.55minnf8.330.40

6、工序Ⅸ：钻M8孔 （1）、钻M8底孔φ6.7

由《机械加工工艺实用手册》表15-41 f=0.40mm/r 由《机械加工工艺实用手册》表10.4-9 v=0.195m/s

ns1000v10000.195dw=3.146.7=7.76r/s=465.8r/min

按机床选取： n500r/min8.33r/s 

v实际dn10003.146.77.760.195m/s1000

l1l210mm l=28mm 计算工时: （2）、锪φ14孔 锪孔时间短可忽略不记. （3）、攻丝M8

由《机械加工工艺实用手册》表3-38

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tm1l1l2l281012snf8.330.40

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f=0.2mm/r 由《机械加工工艺实用手册》表3-38 v=0.35m/s

ns1000v10000.35dw=3.148=8.78r/s=526r/min

按机床选取： n500r/min8.33r/s 

v实际dn10003.1488.330.366m/s1000

l1l210mm l=25mm 计算工时:

tm2l1l2l251042snf8.330.10

T=12s+42s=54s=0.9min 7、工序Ⅹ：钻M6孔 （1）、钻M6底孔φ5.2

由《机械加工工艺实用手册》表15-41 f=0.30mm/r 由《机械加工工艺实用手册》表10.4-9 v=0.161m/s

ns1000v10000.161dw=3.145.2=9.86r/s=591.6r/min

按机床选取： n710r/min11.83r/s 

v实际dn10003.145.211.830.193m/s1000

对于孔1：ll11l12151025mm 对于孔2：ll21l22251035mm 记算工时 ：

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tm1l11l12ll21l22l253517s0.28minnfnf11.830.3011.830.30

（2）、倒角120°

倒角的工时可以忽略不记。 （3）、攻丝M6

由《机械加工工艺实用手册》表16.2-4

cvd0.85.21..2vmy0kv14.5m/s272.7r/min0..90..53001Tp ns1000v10004.5dw=3.145.2=238.8r/s=14331r/min

vtm21攻通孔螺纹:

ll111()pnn1 ll111()pnn1

tm22攻不通孔螺纹:

记算工时 ： tm2tm21tm220.1s T=0.28+0.1=0.38min=22.8s 式中:

l —— 工件的螺纹长度; l1 —— 丝锥切削锥长度； n —— 攻丝时的转速； n1 —— 丝锥退出时的转速； P —— 工件的转速；值为1mm.

 —— 攻螺纹时的超切量，取=（2~3）p；

4、夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

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经过和指导教师的协商，我决定设计第Ⅶ道工序——钻直径12.7的孔的夹具设计，本夹具将用于z535钻床。刀具为（高速钢钻刀），为达到零件工艺要求，对零件进行钻。

问题提出：利用本夹具主要是钻直径12.7的孔。此孔没有特殊的形位要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动的生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。

4.1夹具设计

0。022250根据定位基准的选择原则，采用以 孔以及底面来定位。

xfyfufz9.81CFapafae切削力及夹紧国计算Fz=

qFd0KFZ(N)

查表可得CF=30、xf=1.0、yf=0.65、

0.650.30.3)()KFZ0.7360.736===0.965

(FZ=0.83、qF=0.83、

b因此Fz=9.81×30×2.5×0.48×0.965×2.5÷25.7=33.2N 水平分力FH=（1～1.2）Fz=1.1Fz=36.5N 垂直分力FV=0.3 Fz=10N

所以能够引起松动的最大切削力中水平分力FH=36.5N、垂直分力

FV=0.3 Fz=10N

由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式

'F P=K×

其中：其余系数K=K1×K2×K3×K4 K1——基本安全系数 K2——加工性质系数1.5 K3——刀具钝化系数1.1 K4——断续刀削系数1.2

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所以引起沿夹紧结构轴线方向上松动的最大切削力为P=1.5×1.1×1.2×1.2×36.5=86.7N。

考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用螺旋夹紧结构

则所承受的弯矩最大为Mmax=6936.5N=25N.m 夹紧结构所能受的矩远远大于Mmax。

4.2 定位误差分析

如前所述，在设计夹夹具时，

应该注意劳动生产率。但是考虑到本零件由于所加工的零件对本工序加工的面没有特殊的技术要求，虽然由于定位孔的加工误差以及底面的误差，可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位误差，但是在这里是允许的。 夹紧设计及操作的简要说明

结构的特殊性，以及所需的夹紧力较小等原因，螺旋夹紧机构成了首选的方案。这种结构的缺点就是夹紧过程慢，且装卸不太方便。为了解决这一矛盾，我将其中的一个定位销设计成活动的。

5、参考文献

[1] 杨舜洲.机械制造技术基础.长沙：中南大学出版社，2011.11 [2] 孙玉芹.孟兆新.机械精度设计基础.科学出版社出版，2003.08 [3] 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.哈尔滨工业大学出版社 [4] 刘文剑.夹具工程师手册.黑龙江科学技术出版社 [5] 李庆寿.机床夹具设计.机械工业出版社

[6] 赵友红，周知进.机械设计基础课程设计指导书.中南大学出版社

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