1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 杜寶林 學 號： 0902014128 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業： 機械設計制造及其自動化 題 目： 機械制造工藝學課程設計 杠桿零件的工藝規程及夾具設計 指導教師： 王彪 職稱: 教 授 馬清燕 職稱: 講師 2013年1月14日 中北大學課程設計任務書 2012/2013 學年第 1 學期學 院： 機械工程與自動化學院 專 業： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 杜寶林 學 號： 0902014128課程設計題目： 機械制造工藝學課程設計 杠桿零件的工藝規程及夾具設計 起 迄 日 期：2013年1月2日2013年1月15日

2、 課程設計地點： 中北大學 指 導 教 師： 王彪、馬清燕 系 主 任： 王 彪 下達任務書日期: 2013 年1月 14日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：（1）培養學生運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理；機械設計、互換性與技術測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等)的知識，結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規程的能力。 （2）能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。（3）培養學生熟悉并運用有關手冊、規范、圖表等技術資料的能力。（4）進一步

3、培養學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。2設計內容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：本次設計要求編制一個中等復雜程度零件（不少于10道工序，見附圖）的機械加工工藝規程，并設計其中一道工序的專用夾具，繪制相關圖紙，撰寫設計說明書。必須以負責的態度對待自己所作的技術決定、數據和計算結果。注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經濟上是合理的，在生產上是可行的。 具體內容如下： （1）根據零件圖，確定生產類型（一般為中批或大批生產），對零件進行工藝分析。 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。 （3）擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝

4、裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片。 （5）設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖12張。 （6）撰寫設計說明書。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1制定零件在中批生產條件下的機械加工工藝規程，畫零件圖，毛坯圖，填寫工藝卡片、工序卡片。2專用夾具設計。設計某道工序的專用夾具。3撰寫課程設計說明書一份（A4紙）。 4主要參考文獻：1崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業出版社，2006.122張龍勛. 機械制造工藝學課

5、程設計指導書及習題.北京:機械工業出版社，2006.13孟少農，機械加工工藝手冊.北京:機械工業出版社，1991.94艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京:機械工業出版社5李益明.機械制造工藝設計簡明手冊.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版6 趙家奇，機械制造工藝學課程設計指導書2版.北京:機械工業出版社，2000.107 李云，機械制造及設備指導手冊. 北京:機械工業出版社，1997.85設計成果形式及要求：提供課程設計說明書一份，要求內容與設計過程相符，且格式要符合規定要求；被加工零件的零件圖1張；毛坯圖1張；夾具裝配圖1套；夾具主要零件圖（通常為夾具體）1張；機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡

6、片1套。6工作計劃及進度：2010年1月4日1月6日 分析研究被加工零件，畫零件圖； 1月7日1月10日 工藝設計：選擇加工方案、確定工藝路線，畫毛坯圖，填寫工藝卡片；1月11日1月18日 夾具設計，畫夾具裝配圖及夾具主要零件圖；1月19日1月21日 編寫課程設計說明書1月22日 答辯系主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目錄前 言61.零件的工藝分析及生產類型確定71.1零件的作用71.2零件的工藝分析72.選擇毛坯,確定毛坯尺寸和設計毛坯圖82.1選擇毛坯82.2確定毛坯尺寸和設計毛坯圖83選擇加工方法，制定工藝路線93.1定位基準的選擇93.2零件表面加工方法的選擇93.3制定工藝路線1

7、04.工序設計114.1選擇加工設備和工藝裝備114.2確定工序尺寸125確定切削用量及基本時間136.夾具設計21總 結22參考文獻22前 言大學四年的學習即將結束，在我們即將踏入社會之前，通過課程設計來檢查和考驗我們在這幾年中的所學，同時對于我們自身來說，這次課程設計很貼切地把一些實踐性的東西引入我們的設計中和平時所學的理論知識相關聯。為我們無論是在將來的工作或者是繼續學習的過程中打下一個堅實的基礎。我的課程設計課題目是套齒輪工藝編制與工裝設計。在設計過程當中,我通過查閱有關資料和運用所學的專業或有關知識，比如零件圖設計、機械制造工藝學、以及所學軟件AUTOCAD的運用，設計了零件的工藝、

8、編制了零件的加工程序等。我利用此次課程設計的機會對以往所有所學知識加以梳理檢驗，同時又可以在設計當中查找自己所學的不足從而加以彌補，使我對專業知識得到進一步的了解和系統掌握。由于本人水平有限,設計編寫時間也比較倉促,在我們設計的過程中會遇到一些技術和專業知識其它方面的問題，再加上我們對知識掌握的程度，所以設計中我們的設計會有一些不盡如人意的地方, 為了共同提高今后設計設計的質量，希望在考核和答辯的過程中得到各位指導老師的諒解與批評指正,不勝感激之至.1.零件的工藝分析及生產類型確定1.1零件的作用題目所給的零件是杠桿，用于傳遞力與扭矩，它的加工精度影響自身的傳動精度甚至整個系統的傳動精度。通過

9、對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。該零件需要加工的地方有平面和孔，加工難度不大，本零件的工藝性較好。1.2零件的工藝分析從零件圖上看來，知原圖樣的視圖正確完整，尺寸和公差還有技術要求齊全。從加工表面上看來，毛坯采用鑄件，部分加工表面是主要的工作表面。加工表面有： 1）.零件的上、下端面（由圖紙所示），粗糙度達到6.3。 2）.40圓柱上、下端面,要滿足圓跳動公差為0.05。 3）.內端面,精度要求較高,粗糙度達到3.2,用于連接固定其它部件.2.選擇毛坯,確定毛坯尺寸和設計毛坯圖2.1選擇毛坯根據零件圖可知，零件材料為HT150，零件形狀為異形件，且屬中

10、批及大批生產，因此選用鑄造毛坯，這樣，毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料.加工的表面比較少,而且形狀比較復雜,故用鑄件.2.2確定毛坯尺寸和設計毛坯圖（1）求最大輪廓尺寸根據零件圖計算輪廓尺寸，長203mm，寬38mm，高44mm，固最大輪廓尺寸為203mm。（2）選取公差等級CT查表，鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍810級，取10級。（3）求鑄件尺寸公差根據加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查表得出，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。（4）求機械加工余量等級查表，鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級為G。（5）求機械加工余量 RMA對所有加工表

11、面取同一個數值，查表，最大輪廓尺寸為203mm ，機械加工余量等級為G級，得RMA數值為：單側加工時選取3.5mm，雙側加工時選取2.5mm。M12孔較小，鑄成實心。（6） 查表確定毛坯各加工表面尺寸公差 1.20H7孔：2.2mm 2.40圓柱的上下表面：2.8mm 3.38mm尺寸上的表面：2.8mm 4.24H8尺寸上的表面：2.4mm 5.440-0.1尺寸上的表面：2.8mm 6.22-0.1+0.2尺寸上的表面：2.4mm 7.28mm內槽尺寸上的的公差：2.4mm 8.32內槽尺寸上的公差：2.6mm 9.18mm尺寸上的表面公差：2.4mm 3選擇加工方法，制定工藝路線3.1定

12、位基準的選擇基準選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證、生產率得到提高。否則，不但加工工藝規程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產不能正常進行。本零件是帶孔的桿狀零件，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），在加工零件的平面及鉆孔時，都應該以孔作為定位基準，從而避免由于基準不重合而產生的誤差。選擇不需加工的面作為粗基準，選20mm孔及一端面作為精基準。3.2零件表面加工方法的選擇本零件的加工表面有端面，內孔，底面等，材料為灰鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求，參考相關資料，其加工方法選擇如下。左右端面：為未注公差尺寸，根據GB1800

13、-79規定，只需要進行粗銑。20H7孔：標注了公差尺寸和表面粗糙度值1.6，精度較高，因為鉸刀是定尺寸刀具，能加工出7級精度的孔，所以這里選擇擴孔，絞孔。左邊槽44上端面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。左邊槽44下底面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。左邊槽22內端面：標注了表面粗糙度值3.2，精度較高，需要進行粗銑，半精銑。40上下端面，標注了表面粗糙度值3.2，相對于基準軸線A的圓跳動為0.05，精度較高，需要進行粗銑，半精銑，精銑。24H8槽：標注了表面粗糙度值0.8，精度較高，需要進行粗銑，半精銑，精銑。表2 零件表面加工方法加工部

14、位表面粗糙度經濟精度IT加工方法40mm孔上下兩端面粗銑12半精銑10粗銑 半精銑40mm兩側端面-粗銑mm孔擴孔10絞孔7擴孔，絞孔24H8mm槽內表面粗銑12半精銑10精銑8粗銑 半精銑精銑mm槽內表面粗銑12半精銑10粗銑 半精銑440-0.1上下表面粗銑12半精銑10粗銑 半精銑 磨28mm單側內表面-粗銑32單側內表面-粗銑M12螺紋孔-鉆孔 手動攻絲3.3制定工藝路線本零件的加工工藝路線按照先加工基準面、先面后孔、先住后次以及先粗后精的原則加工，本零件的加工可按以下工藝路線進行。 工序一： 1.粗銑杠桿中間圓柱上下面 2.半精銑杠桿中間圓柱上下面工序二： 擴孔、精鉸ø20

15、H7孔 工序三： 1.粗銑杠桿左端44上下表面 2.粗銑杠桿左端22上下面 3.半精銑杠桿左端44上下表面 4.半精銑杠桿左端22上下面 5.粗銑杠桿左端28單側內表面工序四： 1.粗銑杠桿右端18上下面 2.粗銑24H8的上下面 3.半精銑杠桿右端24H8上下面 4.粗銑杠桿右端32單側內表面 工序五：用直徑為10.5的鉆鉆螺紋孔 工序六：手攻M12的螺紋 工序七：1.車倒角1x45° 2.車倒角1.5 x45° 工序八：精銑杠桿右端24H8內上下面 工序九：杠桿左右叉局部淬火 工序十：校正杠桿右端撥叉上下面平行度 工序十一：磨杠桿中間圓柱兩端面至44-0.0.1，對&#

16、248;20H7的圓跳動為0.05 工序十二：清洗 工序十三：終檢4.工序設計4.1選擇加工設備和工藝裝備（1）選擇機床 根據不同的工序選擇機床 1. 工序1是粗加工和半精加工。工序的工步數不多，選用立式銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求不是很高，所以選用X52K立式銑床。2. 工序2是定位孔的加工，精度要求較高，擴孔選用四面組合鉆床，絞孔用手動。3. 工序3、4是粗加工和半精加工，依然選用X52K立式銑床。4. 工序5選用Z518立式鉆床。5. 工序6手動攻絲。6. 工序7為車倒角，選用轉塔式六角車床即可。7. 工序8為精銑轉速要求高一點，進給量要求小一點，選用X51立式銑床。

17、8. 工序9用熱處理裝備淬火機進行淬火處理。9. 工序10是用平行度校正儀進行平行度的校正。10. 工序11磨端面選用MM7112臥軸矩臺平面磨床。11. 工序12清洗用清洗機。12. 工序13用各種專用量具對各部分進行檢驗。（2）選擇夾具本零件結構復雜，無法用通用夾具進行裝夾，需使用專用夾具，進行各工序的加工（3）選擇刀具 根據不同的工序選擇刀具1.平面銑削選用立銑刀，考慮到需加工的最大平面尺寸為40圓柱端面，因此所選銑刀：高速鋼套式立銑刀，直徑d=10 mm，長度l=22mm，粗齒數3。2. 擴孔選用錐柄擴孔鉆，鉸刀選用手用鉸刀。3. 鉆螺紋孔10.5mm.攻絲M12 用錐柄階梯麻花鉆，手

18、用絲錐。4. 倒角選用普通車刀450偏刀。5.磨端面用1-350×40×127-WA46K5V砂輪（4）選擇量具本零件屬成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關資料，選擇如下。 選擇加工平面所用量具銑端面，選擇讀數值0.02，測量范圍0150游標卡尺。 選擇加工孔所用量具鉆、擴、鉸孔選擇讀數值0.01，測量范圍530內徑千分尺。4.2確定工序尺寸表3 本零件各工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 （mm）加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度/粗（鉆）半精精（鉸）粗半精精粗半精精mm上下端面1.50.94644.23.2m

19、m孔2.40.119.820H71.644mm上下表面1.51.0463.2mm上下內表面1.51.0203.218mm上下面2.518 6.324H8mm上下內表面1.50.80.22123.624H80.8螺紋孔10.5攻絲1.528mm單側內表面3.5286.332mm單側內表面3.5326.35確定切削用量及基本時間工序I 平面加工（1）本工序為粗銑、半精銑平面。材料為HT150，鑄件；機床為X52K立式銑床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。1.切削用量（1）粗銑平面 確定背吃刀量 mm上下端面粗銑=1.5mm精銑=1.0 確定每齒進給量 本精銑工步加工后表面粗糙度為3

20、.2，查表得=0.15 mm/z 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min 確定切削速度v和進給量f 查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5 mm =40 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min查表 選f=60 mm/min則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z 校驗機床功率 查表得：=30 =1.0 =0.65 =0.83 =0.83 =0取=1.5mm =35 mm =0.63

21、得=0.82 kw 7.5 kw 固可用X52K立式銑床（2）半精銑上下端面 確定背吃刀量 本工步加工余量=0.9mm 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為，查表得=0.6 mm/r，即=0.1 mm/z 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.2 mm，刀具壽命T=120 min 確定切削速度v和進給量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=0.9 mm =30 mm =1得=15.88 m/min =126.43 r/min查表 選n=118 r/min 則=70.8 mm/min查表 選f=60 mm/min則實際切削速度為v=

22、16.67 m/min 實際每齒進給量=0.09 mm/z2.基本時間（1）粗銑平面mm上下端面：=40 mm =90° = 12.32mm =2 mm得=0.91 min=55 s（2）半精銑上下端面=40 mm =90° =12.32 mm =2 mm得=0.91 min=55 s工序總時間=55+55+55+55=220 s工序 ¢20孔加工本工序為粗鏜、精鏜孔。材料為HT150，鑄件；機床為四面組合鉆床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。1. 切削用量（1）擴孔 確定背吃刀量 本工步加工余量=2.4mm 確定進給量f 查表得：進給量f=0.3

23、0 mm/r 確定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min取=2.4mm =0.9得=19.03 m/min =242.42 r/min查表 選n=235 r/min 選v=63 mm/min（2）精鉸孔 確定背吃刀量 本工步加工余量=0.1 mm 確定進給量f 查表得：進給量f=0.10 mm/r 確定切削速度v 查表得：=22.7 =0.1 =0.15 =0.40 T=60 min取=0.1 mm =0.9得=48.13 m/min =613.12 r/min查表 選n=600 r/min 選v=50 mm/min2. 基本時間（1）擴孔=44 m

24、m =45° =5 mm =4 mm =0得=0.9 min=54 s（2）鉸孔=44 mm =45° =2.5 mm =4 mm =0得=1.0 min=60s工序總時間=60+54=114s工序 平面加工（2）本工序為粗銑平面。材料為HT150，鑄件；機床為X52K立式銑床，主電動機功率7.5 kw，工件安裝在專用夾具上。一.44mm上下端面切削用量 確定背吃刀量 44mm上端面加工余量=1.5 mm 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為3.2，查表得=0.15 mm/z 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min 確

25、定切削速度v和進給量f mm上端面：查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5 mm =40 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min查表 選f=60 mm/min則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z 2.基本時間與工序相同44mm上下端面： =0.91min=55 s工序 總時間=55+55=110s二.22上下表面切削用量（1）粗銑平面 確定背吃刀量=1.5 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為3.2，查表得=0.15 mm/

26、z 選擇銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.3 mm，刀具壽命T=120 min 確定切削速度v和進給量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.5mm =28 mm =1得=12.49m/min =99.44 r/min查表 選n=75 r/min 則=67.5 mm/min查表 選f=60 mm/min則實際切削速度為v=10.60 m/min 實際每齒進給量=0.14 mm/z（2）半精銑端面 確定背吃刀量 本工步加工余量=1.0 mm 確定每齒進給量 本工步加工后表面粗糙度為，查表得=0.6 mm/r，即=0.1 mm/z 選擇

27、銑刀磨鈍標準及壽命 查表得后刀面最大磨損限度為0.2 mm，刀具壽命T=120 min 確定切削速度v和進給量f查表得：=25 =0.7 =0.25 =0.3 =0.2 =0.5 =0.3取=1.0 mm =20mm =1得=18.65 m/min =132.75 r/min查表 選n=118 r/min 則=70.8 mm/min查表 選f=60 mm/min則實際切削速度為v=16.67 m/min 實際每齒進給量=0.09 mm/z2.基本時間（1）粗銑平面=28 mm =90° = 10mm =2 mm得=0.59 min=35 s（2）半精銑端面=28 mm =90

28、6; =7 mm =2 mm得=0.6 min=36 s工序總時間=35+36=71 s注意：其他工序里32內測表面、24H8，28內測表面、18mm上下面、螺紋的加工和上面介紹的的類似，不在贅述。6.夾具設計本夾具是工序5用錐柄階梯麻花鉆鉆M12里.5孔的專用夾具。所設計的夾具裝配圖及工序簡圖如圖所示，夾具體零件圖如圖所示。有關說明如下：1) 定位方案 工件以另一端面及20H7mm孔為定位基準，采用平面與定位銷組合定位方案，用短圓柱面及臺階面上定位，其中臺階平面限制3個自由度、短圓柱面限制2個自由度，共限制了五個自由度。在Z方向無位置要求，該自由度不需限制。2) 夾緊機構 根據生產率要求，運用螺釘夾緊可以滿足。采用螺母副夾緊機構，通過擰緊夾緊螺母使一對壓板同時壓緊工件，實現