杠杆工艺和工装设计模板.doc

摘要
本设计零件为杠杆零件，选择⒋⒌号钢。依据零件形状、尺寸精度、生产经济效益等各方面具体分析其加工工艺，多采钻床加工。经过对零件分析，此工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。所以在确保质量和提升生产率前提下，尽可能简化结构，做到经济合理。
关键词：钻床加工，杠杆零件，尺寸精度。

Abstract
The design of parts for the lever parts of 45 steel. According to parts of shape, dimensional accuracy, cost-effective production areas such as a detailed analysis of its manufacturing processes, Most Drilling. Part of the analysis, the shape of the workpiece contour small size, light weight, low-processing, not mass production. Therefore the quality assurance and productivity, under the premise of the structure as simple as possible, so economically rational.
Keywords : Drilling, leveraged parts, dimensional accuracy 。

目 录
摘要： 1
前 言 3
绪 言 4
1 毕业设计目标 4
2 毕业设计基础任务和要求 4
2.1 设计基础任务 4
2.2 设计要求 4
3 毕业设计说明书编写 5
杠杆零件工艺设计和工装设计 5
1. 基础任务： 5
2. 设计要求： 6
3. 方法和步骤： 6
3.1 生产纲领 6
3.2 零件图审查 6
4. 钻床夹具设计 7
4.1 设计任务 7
4.2 设计方法和步骤 8
4.3 夹紧装置设计 12
4.4 导向装置设计及其它装置结构.夹具体确实定 15
4.5 绘制夹具结构图 17
4.6 确定夹具技术要求和相关尺寸，公差配合 17
4.7 夹具精度分析和计算 18
4.8 绘制夹具非标准零件 18
4.9 工艺卡 19
结 论 20
致 谢 21
参考文件项目 21

前 言
本设计课题，不仅让我们系统全方面巩固了三年来所学理论知识，还使我们把所学理论知识利用到实际操作中。理论结合实际从而达成对理论知识愈加巩固和了解，为我们走向社会打下坚实基础。
二十一世纪机械制造业竞争，其实质是数控技术竞争。
数控加工本身而言，含有设定数控程序后大批大量加工、效率高、质量控制稳定等优点，是加工肯定趋势。关键是你承接工件，是否适合你数控机床，价格是否含有赢利。数控技术是一个集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产基础，同时也是提升产品质量，提升生产率必不可少物质手段。
此次设计关键步骤：杠杆零件夹具设计：设计夹具装置,导向装置,确定夹具技术要求和相关尺寸,公差配合,夹具精度分析和计算；杠杆零件工艺设计：确定毛坯,确定工艺内容。

绪 言
1.毕业设计目标
机械制造技术课程设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力关键实践性教学步骤，它要求学生能全方面综合地利用所学理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备设计。其基础目标是：
(1)培养工程意识。
(2)训练基础技能。
(3)培养质量意识。
(4)培养规范意识。
2 毕业设计基础任务和要求
2.1设计基础任务
(1)绘制零件工作图一张
(2)绘制毛坯零件图一张
(3)编制机械加工工艺规程卡片一套
(4)编写设计说明书一份
(5)搜集资料,为夹具设计做好准备
(6)绘制草图,进行必需理论计算和分析和夹具结构方案(7)绘制总图和关键非标准件零件图,编写设计说明书
(8)编制夹具使用说明或技术要求
2.2、设计要求
2.2.1、工艺设计设计要求
(1)确保零件加工质量,达成图纸技术要求
(2)在确保加工质量前提下,尽可能提升生产效率
(3)要尽可能减轻工人劳动强度,生产安全
(4)在立足企业前提下,尽可能采取中国技术和装备
(5)工艺规程应正确.清楚,规范化,标准化要求
(6)工艺规程应满足规范化、标准化要求。
3 毕业设计说明书编写
说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清楚、图文并茂，充足表示自己见解，努力争取避免抄书.

杠杆零件工艺设计和工装设计
1．基础任务：
（1）绘制零件工件图一张；
（2）绘制毛坯—零件合图一张；
（3）编制机械加工工艺规程卡片一套；
（4）编写设计说明书一份；
（5）搜集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。
（6）初步确定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必需理论计算和分析。选择最好夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合和技术要求。
（7） 绘制夹具总图和关键非标准件零件图，编写设计说明书。（8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面说明或技术要求。
2．设计要求：
（1）应确保零件加工质量，达成设计图纸技术要求；
（2）在确保加工质量前提下，尽可能提升生产效率；
（3）要尽可能减轻工人劳动强度，必需考虑生产安全、工业卫生等方法；
（4）在立足本企业生产条件基础上，尽可能采取中国外新技术、新工艺、新装备；
（5）工艺规程应正确、完整、简练、清楚；
（6）工艺规程应满足规范化、标准化要求；
（7）夹具设计确保工件加工精度；
（8）提升生产效率；
（9）工艺性好；
（10）使用性好；
（11）经济性好
3．方法和步骤：
3．1 生产纲领
生产纲领计算和生产类型确实定
生产类型
生产纲领（件/年）
小批生产 中型零件（0.5~150kg)
10~200
3．2零件图审查
3．2．1了解零件功用及技术要求
熟悉用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中位置和功用，审查图样完整性和正确性
3．2．2分析零件结构工艺性
零件结构工艺分析关键应考虑以下多个方面：
（1）零件尺寸公差、形位公差和表面粗糙度要求应经济合理；
（2）各加工表面几何形状应尽可能简单；
（3）有相互位置要求表面应尽可能在一次装夹中加工；
零件工艺过程以下（具体参考各工序卡）（另附页）：
（1） 模锻成形，（Φ28锻成Φ22）其它实心；
（2） 退火，消除残余内应力；
（3） 数控铣，铣左边两平面，再钻铰Φ28H7孔，用平虎钳定位和装夹；
（4） 数控铣，铣右边两平面，用平虎钳定位和装夹；
（5） 钻孔，用专用钻夹具加工Φ10H9和Φ11孔；
（6） 数控铣，铣36准；
（7） 数控铣，割开4.75槽；
（8） 去毛刺.检验。
4.1设计任务
（1）加工工件零件图图4-1所表示（见零件图），完成设计钻、扩、较杠杆Φ10H9孔和Φ11孔钻床夹具。
（2）生产类型：中批量生产。
（3）毛胚：模锻件。
模锻是利用模具使坯料变形而取得锻件铸造方法.模锻和自由锻相比,含有生产率高,锻件外形复杂,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等优点,但模锻件质量受设备能力限制通常不超出150kg,锻模制造成本高.模锻适合中小锻件大批量生产.模锻方法较多,常见有锤上模锻.
（4）工艺内容：先铣端面,后完成钻、扩、较Φ10H9孔和Φ11孔，工序图4-2所表示。该工序所用设备为Z525立式钻床。

图4—2
（5）工序加工要求：Φ10H9孔和Φ28H7孔中心距为（80±0.20）mm；平行度允差Φ0.30mm；Φ11孔和Φ28H7孔中心距为（15±0.25）mm。

4.2 设计方法和步骤
1.夹具类型确实定
由设计任务及条件可知,工件外形轮廓尺寸小,重量轻,加工要求不高,生产批量不大.所以,设计夹具不宜复杂,在确保质量和提升生产率前提下,尽可能简化结构,做到经济合理.依据被加工部位 分布情况,拟采取翻转式钻夹具(快换钻套).
2.定位装置设计
(1)确定定位方案
依据工件结构特点,其定位方案有两种:
方案一:图4-3所表示,以Φ28H7孔及一组合面(K面和Φ10H9孔下端面组合)为定位面,限制工件五个自由度,以Ф10H9孔端外缘毛胚一侧为防转定位面,限制工件Z自由度.该方案因为尺寸88MM公差大,定位不稳定,定位误差大.
方案二:图4-4所表示,以孔Ф28H7及端面K定位,限制工件5个自由度,以Ф11孔外缘定位,限制Z自由度.为增强刚性,在Ф10H9孔下端,增设一辅助支承.因为定位精度未受尺寸88MM影响,定位误差小.
比较上述两个方案,方案二为最好方案.

图4-3 方案一

图4-4 方案二
(2)选择定位元件
1)选择带台阶面定位销,作为Ф28H7孔及其端面定位定位元件(见夹具总图4-8).其结构和尺寸按要求确定.
2)以Ф10H9孔端面外缘定位,采取定位元件有两种形式(图4-5所表示):
①选择可调支承钉作为以Ф10H9孔外缘定位定位元件,其结构和尺寸按表3-19和表3-20确定,它可限制Z自由度.该方案可克服毛胚精度对定位精度影响,在使用过程中依据每批毛胚精度进行调整,结构图4-5(a)所表示.
②采取移动Ｖ形块为定位元件,图4-5(b)所表示,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度影响,但受夹具结构限制,而且结构复杂,布局较难.Ｖ形块除定位作用外,还有夹紧作用,依据本工件结构特点,易引发工件变形.
比较上述两种形式,确定采取第一个形式.

图4-5 定位件选择
(3)定位误差分析计算
1)加工Ф10H9,要求确保中心距尺寸(80±0.20)mm及两孔轴线平行度0.30mm.
①计算中心距尺寸(80±0.20)mm定位误差△ο为
△ο=△B+△ν
由图4-4可知,△B=0
基准位移误差△ν等于定位销和定位孔最大间隙值Xmax,销孔配合代号为Ф28H7,Ф28H7为Ф28,Ф28g6为Ф28 .
于是 Xmax=Dmax-dmin=28.021—27.98=0.041（mm）
△D=△Y=Xmax=0.041（mm)
其中：δG=0.4mm
△D允=1/3δG=0.13（mm)
则 △D∠△D允
该定位方案满足要求。
②计算Φ10H9和Φ28H7两孔轴线平行度定位误差。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
由基准位位移误差定义可知 △Y=△1+△2
△1是定位销圆柱部分和台阶面垂直度误差。因为此两表面是在一次安装中加工出，其误差很小，也是可忽略不计△2=0。
所以 △D=△B+△Y=0
定位误差许可值△D允=1/3δG=1/3*0.3=0.10（mm)
显然 △D〈△D允
所以该定位方案也能满足两孔轴线平行度0.3mm加工要求。
2）加工Φ11孔，要求确保孔距尺寸（12±0.25）mm定位精度。
同理 △D=△B+△Y，△B=0
而△Y和加工Φ10H9孔时相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。
△D=△Y=0.41（mm)
其中：δG=0.5mm
△D允=1/3δG=1/3*0.5=.0.167(mm)
显然 △D〈△D允
该定位方案满足要求。
因为上分析可知，该定位方案和定位装置是可行。
4.3 夹紧装置设计
1.夹紧机构
依据生产类型，此夹具夹紧机构不宜复杂，采取螺旋夹紧方法。螺栓直径暂用M12，为缩短装卸工件时间，采取开口垫圈。
2.夹紧力计算
（1）加工Φ10H9时受力分析图4—6所表示，加工时，钻削轴向力F和夹紧力F1同向，作用在定位支承上，而钻削扭距T1则有使工件紧靠于可调支承之势，所用钻头直径小，切削力矩不大。所以，对加工此孔来说，夹紧是可靠，无须进行夹紧力校核。

图4-6 加工Φ10H9孔时工件受力图

图4-7 加工Φ11孔时工件受力图

（2）加工Φ11孔时受力分析图4—7所表示，加工时，钻削轴向力F有使工件绕O点旋转趋势，而钻削扭矩T2又有使工件翻转趋势，为预防上述两种趋势发生，夹具夹紧机构含有足够夹紧力和摩檫力矩，为此需进行夹紧校核。
1）钻削轴向力F
F=9.81Cd
设f=0.25mm，已知d0=11mm其它参数查文件[5]得：
F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.866=2167.15（N）
2）钻削力距T2
T=9.81=9.81×0.0311×11×0.25×0.866=9.866（N·m）
3）使工件转动转距T3和使工件翻转力距M0
由图4-7知
T3=FL
M0=F0L1
式中：F0为翻转力，F0=T2/L1，L1为翻转力臂，L1=L=d0/2—D0/2
得T3=FL=2167.15×0.015=32.51（N·m）
M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（N·m）
4）防转夹紧力F3和防转夹紧力F3
依据力学平衡原理，由图4-7知：
F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0
其中，r为当量摩檫半径，查表3-3得：
r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm)
得
F3=KT3/2rf=1.5×32.51/2×0.018×0.15=9.30.56(N)
F3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N)
5)夹紧机构产生夹紧为F3。
依据初步选择螺栓直径为M12mm,由参考文件[9]查得，采取M12螺栓十，许用夹紧力F3=5800N。F3〈F3”，显然M12螺栓无法满足要求。现改用M16螺栓，许用夹紧力F3=10500N，F3〉F3”。M16螺栓可满足夹紧要求，同时，M16螺母最大直径也小于定位孔Φ28H7尺寸，不妨碍工件装卸。
4.4 导向装置设计及其它装置结构.夹具体确实定
1.加工Φ10H9孔导向装置确实定
为适应钻、扩、铰要求，现选择快换钻套及和之相适应衬套，它们关键尺寸和结构由表3—57和表3—58选择.
具体尺寸如表4—1所表示。

表4—1 快换钻套及衬套尺寸

钻套端面至加工面间距离通常取（0.3~1）d(d为钻头直径），取8mm.
2.加工Φ11孔导向装置确实定
为维修方便，不采取固定钻套，而选择可换钻套，它们关键尺寸和结构由参考文件[1]选择。其关键尺寸如表4—2所表示。
表4—2 可换钻套及衬套尺寸

钻套端面至加工表面距离，选择标准和ΦH9孔相同，因加工精度低，为排屑方便取12mm.
各导向件至定位元件（Φ28H7孔中心）间位置尺寸公差按工件对应公差1/2~1/5选择。所以，它们分别为（15±0.05）mm,(80±0.05）mm，10H9孔钻套轴心线对基准面垂直度允差Φ0.05mm,Φ11孔钻套轴心线对基准面平行度允差Φ0.05mm.
3.其它装置确实定
为便于排屑，辅助支承采取螺旋套筒式；为便于夹具制造和维修，钻模板和夹具体联接采取装配式。夹具体采取开式，使加工、观察、清理切屑均方便。
4.5 绘制夹具结构图
绘制夹具结构图通常分两步，首先绘制草图，待对夹具精度进行分析和计算后，若需修改，修改后再按国际正式绘制夹具总装图，图4-8所表示。
4.6 确定夹具技术要求和相关尺寸，公差配合
夹具技术要求和相关尺寸，公差配偶和是依据教材和、相关资料，手册要求标准和方法确定，本例技术要求和公差配合以下：
1.技术要求
⑴定位元件和夹具底面垂直度误差许可值在全长上为0.03mm。
⑵导向元件和夹具底面垂直度误差许可值在全长上为0.05mm
⑶导向元件（件11）和夹具底面（F）平行度误差许可值为0.05mm
2.公差配合
⑴Φ10H9孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间配合代号及精度分别为：
Φ26H7/n6（衬套—钻模板） Φ18H7/g6(钻套—衬套)
⑵Φ11孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间配合代号及精度分别为：
Φ26H7/n6（衬套—钻模板） Φ18H7/g6(钻套—衬套)
⑶其它部分公差配合代号及精度图4-8所表示。
4.7 夹具精度分析和计算
由图4-1可知，所设计夹具需确保加工要求有：尺寸（15±0.25）mm，尺寸（80±0.2）mm，尺寸14mm及Φ10H9孔和Φ28H7孔轴线间平行度误差0.30mm等四项。其中尺寸14mm和尺寸（15±0.25）mm要求较低，无须验算，其它各项精度要求分别验算以下：
⑴尺寸（80±0.2）mm；
⑵定位误差△D，由前计算可知△D=0.041mm；
⑶定位元件对底面垂直度误差△A=0.03mm；
⑷钻套和衬套间最大配合间隙△T1=0.033mm；
⑸衬套孔距离公差△T2=0.1mm；
⑹衬套轴线对底面（F）垂直度误差为△T3=0.05mm；
⑺麻花钻和钻套内孔间隙X=0.050；
有式3-2可得：
△ J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X
=0.0412+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050
=0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26
所以夹具能确保尺寸这项加工要求。
同理可完成Φ10H9孔轴线对Φ25H7孔轴线平行线误差为0.30mm精度校核。
因为夹具设计各部分分析和计算已进行，结果符合要求，在结构草图基础上，绘制正式总装配图。
4.8 绘制夹具非标准零件(见图)
4.9 工艺卡（见后表）

结 论
经过两个月分析零件、在设计时经过查阅资料使得了解知识面更广、范围更大，在查阅时了解相关机械方面书，从而切实地感受到机械行业范围包含面之广，它能指导实际，理论知识有待实际检验。
经过这次毕业设计，让我巩固了以前所学知识它全方面性和系统性，使我对机械加工产生了更深入爱好，并让我主观上认识了加工过程中怎样找定位，，也为我以后工作打下了很好基础。这篇毕业设计即使已经完成了，但因为本人缺乏实际经验，在实际利用中次设计肯定还存在不少问题，需要改善。期望老师能给我提点意见和提议从而切实地感受到机械行业范围包含面之广，它能指导实际，理论知识有待实际检验，理论知识和实际操作是相辅相。
在 谢
在这里，在这本设计立即完成之际，我要感谢嘉兴恒诺微电子领导，是她们给了我设计空间；我还要感谢一直帮助我杨伟超、缪飞军两位导师，她们在我设计中给了我很多指导，在部分对我来说比较艰深，比较把握不了方向地方，给了我指明，帮我除去了很多无须要麻烦；感谢我同学，是她们不遗余力帮助，才使我有充足时间来完成本设计，谢谢，谢谢你们，因为有你们才有本设计实现，谢谢！！！

参考文件项目
[1]主编：吴熊彪，《机械制造技术课程设计》，浙江大学出版社，
[2]主编：薛源顺，《机床夹具设计》，北京：电子工业出版社，
[3]主编：李启炎，《计算机绘图（初级）AUTOCAD》，同济大学出版社，
[4]主编：夏凤芳，《数控机床》，高等教育出版社，.7
[5]主编：艾兴、肖诗刚，《切削用量简明手册》，北京出版社
[6]主编：成大先，《机械设计手册》北京：机械工业出版社
[7]主编：甘永立，《几何量公差和检测》上海：上海科学技术出版社，1993
[8]主编：苏建修，《机械制造基础》 北京：机械工业出版社，
[9]主编：《机床夹具手册》 上海：上海科学技术出版社，1990
[10]主编：许德珠，《工程材料 》北京：高等教育出版社，
[11]主编：陈于萍，高晓康，《交换性和测量技术》北京：高等教育出版社，