杠杆的工艺与工装设计.doc

湖南省技师综合评审加工中心职业文章国家职业资格二级文章类型：案例报告文章题目：杠杆的工艺与工装设计姓 名：张 亮准考证号：所在省市：湖南省株洲市工作单位：湖南工贸技师学院杠杆的工艺与工装设计湖南工贸技师学院 张 亮摘要：本文对杠杆零件的加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计，对其工艺过程进行了分析为提高生产效率，设计了加工杠杆零件的专用夹具，对其他杠杆类零件的加工有一定的借鉴意义关键词：杠杆 工艺 夹具 设计一、零件的工艺分析及生产类型的确定1、零件的作用该零件是CA1340自动车床上的杠杆（见图1-1），它位于自动车床的自动机构中，与离合器配合使用，起制动的作用图1-1 杠杆立体图图1-2 杠杆零件图2、零件的图纸及工艺分析通过重新绘制零件图（见图1-2），知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全该零件共有三组加工表面,现分述如下：⑴以Φ20H7mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个Φ20H7mm的孔以及1×45°的倒角，粗糙度Ra=1.6um；Φ20H7mm孔的两端面，宽为66mm，粗糙度Ra=3.2um；R2mm圆弧油槽；一个与Φ20H7mm孔中心轴线成45°的Φ3mm油孔，并锪沉头孔。

其中主要加工表面为Φ20H7mm孔⑵以Φ8H7mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个Φ8H7mm的通孔，粗糙度为Ra=1.6um；一个宽度为8mm、深度为26mm的通槽；M4的螺纹孔、M10的螺纹孔及其端面其中，Φ8H7mm孔为主要加工表面⑶以Φ8H8mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：一个深度为18mm的Φ8H8mm孔及其端面；一个M5的螺纹孔其中，主要加工表面为一个Φ8H8mm的通孔由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工一面一孔，以它们为精准加工其它表面另外，该零件结构简单，工艺性好3、零件的生产类型依设计题目知：Q=6000台/年，n=2件/台；结合生产实际，备品率a和废品率b都为4%带入公式（2-1）得该零件的生产纲领N=6000×2×（1+4%）×（1+4%）=12979.2件/年零件是机床上的杠杆,质量为 0.59 kg,查表2-1可知其为轻型零件，生产类型为大批生产二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯毛坯的选择是制订工艺规程中的一项重要内容，选择不同的毛坯就会有不同的加工工艺，采取不同设备、工装，从而影响零件加工的生产率和成本。

零件的材料为球墨铸铁QT50-1.5，抗拉强度σb为50GPa/mm2，延伸率δ为1.5%，硬度为187~255 HB考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此应该选用铸件由于零件已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在8kg以下，故可采用机械造型中的金属型铸造，其精度比砂型铸造的铸件好，表面质量和力学性能较好，而且有较高的生产率2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差“C1340自动车床杠杆”零件材料为QT50-1.5,生产类型为大批生产,采用机器造型,金属模铸造毛坯参见《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节，球墨铸铁的公差及机械加工余量按GB/T 6414-1999 确定⑴公差等级铸件公差有16级，代号为CT1～CT16，常用的为CT4～CT13，该零件采用机械造型中的金属型铸造，材料是球墨铸铁，查表5-1得，公差为CT8～CT10⑵确定机械加工余量根据表5-4和5-5查得，铸件的机械加工余量为2～4mm3、确定毛坯尺寸分析本零件，除Φ20H7mm、Φ8H7mm通孔为Ra1.6um以外，其余各加工表面为Ra≥3.2um,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。

综上所述，确定毛坯尺寸见表2-1零件尺寸单边余量毛坯尺寸 零件尺寸单边余量毛坯尺寸Φ20H7mm实心66 mm270Φ8H7mm实心12 mm214Φ8H8mm实心62 mm264M10螺纹实心8 mm实心表2-1 杠杆的毛坯（铸件）尺寸4、确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据铸件基本尺寸、铸件尺寸公差等级从表5-3中查得，尺寸公差为1.5～2.2，公差带应相对于基本尺寸对称分布5、设计毛坯图根据以上数据，设计出该零件的毛坯图（见图2-1）图2-1 杠杆毛坯图三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行在加工过程中，也必须相应地以某个或某几个表面为依据来加工其他表面，以保证零件图上所规定的要求⑴精基准的选择精基准是选择定位基准时首先应该考虑所选的精基准应有利于保证工件的加工精度，并能使夹具夹紧方便、牢固、可靠精基准的选择原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则在选择基准时，主要应考虑基准重合的问题。

选用工件上尺寸较大，精度较高的表面作为定位基准，使定位牢固可靠应尽可能工件装夹和加工方便，夹具设计、制造简单本零件属于通孔零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则精加工外圆时也可用外圆本身定位，即安装工件时以支承轴颈本身找正具体而言，即选Φ20H7mm孔及其端面作为精基准⑵粗基准的选择在选择工件上的粗基准面时，应保证所有加工表面都有足够的加工余量，且各加工表面对不同加工表面应具有一定的位置精度选用工件上的不加工表面为粗基准，可保证不加工表面与加工表面之间的相互位置精度，同时可能在一次装夹中加工出较多的表面按照有关粗基准原则，粗基准的选择方案如下：以Φ35mm外圆柱面为粗基准面（两个短V形块定位），限制4个自由度，用不加工面（挡销定位）限制一个移动的自由度，再用Φ8H7mm孔的外圆面（V形块定位）限定一个转动的自由度，达到完全定位2、零件表面加工方法的选择零件加工方法的选择，不但影响加工精度和表面粗糙度，而且还影响生产率和制造成本由于加工表面的精度和表面粗糙度不是由一种加工方法，一次加工就能达到的因此，在选择加工方法时，应首先确定主要表面的最后加工方法，然后再确定其他一系列准备工序的加工方法，既由粗到精地逐步达到要求。

在选择好主要表面的加工方法后，再选定次要表面的加工方法本零件的加工面有内孔、端面、槽、油孔及螺纹等，材料为QT50-1.5以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关指南资料，其加工方法的选择如下：① 孔的加工方法A、Φ20H7mm通孔 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6um,孔未铸出，需钻、扩、粗铰、精铰B、Φ8H7mm两孔和Φ8H8mm盲孔 公差等级分别为IT7和IT8，表面粗糙度为Ra1.6um,孔未铸出，需钻、粗铰、精铰C、Φ3油孔沉孔60°深3mm 未注公差等级，需钻孔、锪沉头孔② 端面的加工方法A、Φ20H7mm孔两端面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra3.2um，需进行粗铣、半精铣、精铣B、M10螺纹孔端面和Φ8H8mm孔端面 为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra6.3um，需进行粗铣、半精铣③ 槽的加工A、通槽（宽为8mm、深为26mm） 槽宽和槽深的公差等级都为IT14，表面粗糙度为Ra6.3um，需采用高速钢直齿三面刃铣刀，粗铣、半精铣B、R2圆弧油槽（长为55mm、深为1.5mm） 采用插铣法铣出即可。

④ 螺纹的加工方法（M10、M5和M4） 需钻孔，攻丝时用机用丝锥即可3、制定工艺路线⑴机械加工工序顺序的安排原则①“先基面后其他” 前工序为后面工序准备好定位基准，因此第一道工序总是把精基准加工出来②“先主后次” 先安排主要表面（指装配基面、工作表面等），后安排次要表面（指槽、油孔等），但要放在最终精加工和光整加工之前③“先粗后精” 主要表面粗、精加工要分开，按照粗加工半精加工精加工光整加工顺序安排工序④“先面后孔” 由于平面定位比较稳定，装夹方便，一般零件多选用平面做精基准，因此总是先加工平面后加工孔但有些零件平面小，不方便定位，则应先加工孔⑵工序的划分组合工序有两个不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则工序集中或分散的程度，即工序数目的多少，主要取决于生产类型、机床设备、零件结构和技术要求等数控加工一般采用工序集中的方法，根据零件的技术要求，可采取以一次安装的加工作为一道工序⑶确定加工路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用数控机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降根据零件的技术要求，可以先加工中心线与Φ20H7mm孔中心线平行的Φ20mm外圆端面和Φ20H7mm孔的两端面，以Φ35mm外圆柱面为粗基准面，钻、扩、铰Φ20H7mm的孔，然后再以Φ20H7mm孔及其端面为精基准，R12mm圆弧面辅助定位来加工Φ8H7mm两孔和M10螺纹孔；Φ8H7mm孔辅助定位来加工中心线与Φ20H7mm孔中心线垂直的Φ20mm外圆端面和Φ8H8mm盲孔；M10螺纹孔辅助定位来加工通槽和M4螺纹孔，这样基准重合与统一，不仅可以保证尺寸精度，还可以保证位置精度而Φ3油孔的精度要求不高，可以放于最后加工，仍以Φ20H7mm孔及其端面与Φ6H7(Φ8H7)mm孔定位由于在加工过程中夹紧也比较方便，因此，最后的加工路线确定如下：工序一 粗铣、半精铣中心线与Φ20H7mm孔中心线平行的Φ20mm外圆端面；粗铣、半精铣、精铣Φ20H7mm孔的左端面工序二 粗铣、半精铣、精铣Φ20H7mm孔的右端面工序三 钻、扩、粗铰、精铰Φ20H7mm孔，锪Φ20H7mm孔倒角；铣R2mm圆弧油槽工序四 钻、粗铰、精铰Φ8H7mm两孔；钻M10mm螺纹底孔、攻M10mm螺纹孔。

工序五 粗铣、半精铣中心线与Φ20H7mm孔中心线垂直的Φ20mm外圆端面；钻、粗铰、精铰Φ8H8mm盲孔工序六 钻M5mm螺纹底孔、攻M5mm螺纹孔工序七 粗铣、半精铣通槽；钻M4mm螺纹底孔、攻M4mm螺纹孔工序八 钻Φ3mm油孔、锪60°圆锥沉头孔工序九 钳工去毛刺工序十 终检四、工序设计1、选择加工设备和工艺装备⑴选择机床 根据不同的工序选择机床此零件为杠杆类零件，各个工序之间完成的工作较多，且有大量的孔及螺纹，为了提高生产效率，该零件的所有工序都选择在立式加式中心上完成，这样能在较大程度上减少零件加工过程中的装夹次数，从而保证加工精度⑵选择夹具 为了保证加工精度，考虑以面孔定位本零件除铣端面使用通用夹具外，其他各工序都需要使用专用夹具⑶选择刀具 根据不同的工序选择刀具①工序一、二、五 中的端面，可采用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀进行加工②工序三、四、五中的孔，。