左擺動杠桿任務說明書

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1、左擺動杠桿課程設計說明書 1.左擺動杠桿的工藝分析 1.1左擺動杠桿的用途 左擺動杠桿主要應用在某些柴油機的左擺動器中，包括有中部有定軸管、一端為撥叉、另一端為觸桿的鍛造成型的杠桿體，在其兩觸桿端部各設有孔，在該兩孔中設有與其緊密配合的鋼球頭。 杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力（用力點、支點和阻力點）的大小跟它們的力臂成反比。動力動力臂=阻力阻力臂，用代數(shù)式表示為F1? L1=F2?L2。式中，F(xiàn)1表示動力，L1表示動力臂，F(xiàn)2表示阻力，L2表示阻力臂。從上式可看出，欲使杠桿達到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。 1.2左擺動杠桿的

2、技術要求 表一 左擺動杠桿的零件技術要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 公差及精度等級 表面粗糙度Ra um 左擺動桿上面 177 IT9 3.2 左擺動桿右面 28 IT9 3.2 左擺動桿左面 28 IT9 3.2 右圖孔 IT8 1.6 右圖孔 IT7 1.6 右圖孔及M10螺紋 M10 IT11 12.5 左圖盲孔 IT11 12.5 左圖孔 IT8 1.6 左圖下槽 8 IT8 3.2 1.3左擺動杠桿的工藝分析 分析零件圖可知，左擺動杠桿的上、左和右端面的粗糙度要求較高，為3.2，所以

3、需要進行切削加工。而其他的各表面的粗糙度要求并不高，又因為是大批生產，所以采用鍛造毛坯的方法，其他面無需加工。零件中幾個孔的要求較高，粗糙度為3.2，但孔的直徑較小，所以采取鉆、粗鉸，精鉸的加工以確保精度等級。零件中對形位公差的要求并不高。由此，該零件加工方便，工藝性較好。 1.4確定生產類型 根據(jù)設計任務書可知：年產量為5000件（大批量生產）。 2確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 由于左擺動杠桿在實際應用中要承受較大的力，為了增強左擺動杠桿的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯采用鍛件。該零件尺寸不大，且生產類型為大批生產、形狀較復雜，為提高生產率和精度，宜采用模鍛方法制造毛

4、坯。 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-6到表2-10可知，要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下的因素。 2.2.1公差等級 由左擺動杠桿的功用技術要求，確定該零件的的公差等級為普通級。 2.2.2鍛件重量 根據(jù)零件（45鋼）材料密度和尺寸，可估算出機械加工后的左擺動杠桿重量為1.2Kg，機械加工前的毛坯質量為2.3Kg.。 2.2.3鍛件形狀復雜系數(shù) 對左擺動杠桿進行分析計算，可大致確定鍛件的包容體的長度、寬度和高度，即179mm，32mm，27mm。（詳見毛坯圖）;由公式（2-3）和（2-5）可以計算出鍛件的復雜系數(shù) 2.2.4鍛件材質系數(shù)

5、 由于該材料為45號鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)屬級。 2.2.5零件表面粗糙度 由零件圖可知，該左擺動杠桿的各加工表面的粗糙度Ra大于或等于1.6um。 根據(jù)上述因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表二。 表二左擺動杠桿鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量 鍛件重量/Kg 包容體重量/Kg 形狀復雜系數(shù) 材質系數(shù) 公差等級 1.2 2.3 普通級 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 寬度28 表2-6 1.5-2.0 兩端各取2 表2-9 長度177

6、表2-6 1.5-2.0 各取2和1.5 表2-9 高度24 表2-6 1.5-2.0 各取1.5 表2-9 2.2.6繪制左擺動杠桿的鍛造毛坯簡圖 由表二所得結果，繪制毛坯簡圖如下圖所示： 3擬定左擺動杠桿工藝路線 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準還有精基準，通常先確定粗基準，再確定精基準。 3.1.1粗基準的選擇 作為粗基準的表面應該平整，沒有飛邊、毛刺、或其他的欠缺。本設計選用的是尺寸177（右圖）的后表面作為粗基準。 3.1.2精基準的選擇 根據(jù)該撥叉零件的技術要求和裝配要求，選擇左擺動杠桿的上端面

7、和左端面為精準，零件上的很多表面和孔都可以采用他們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。另一方面，我們可以以這兩個面為定位基準，加工其他的平面和孔，保證“基準重合”的原則。最后一方面，以這兩個面為定位基準，在加緊方便。 3.2表面加工方法的確定 根據(jù)左擺動杠桿零件圖上個加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件個表面的加工方法。如表三所示 表三左擺動杠桿各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 尺寸28左端面（右圖） IT9 3.2 粗銑-精銑 表1-11 尺寸28右端面（右圖） IT9 3.2 粗銑-精銑 表1-1

8、1 尺寸28上端面（右圖） IT9 3.2 粗銑-精銑 表1-11 孔（右圖） IT8 1.6 鉆-鉸 表1-10 孔 IT7 1.6 鉆-鉸 表1-10 孔 IT8 1.6 鉆-鉸 表1-10 攻螺紋M10 6H 12.5 鉆-攻螺紋 表1-12 孔（左圖） IT11 12.5 鉆-擴 表1-10 盲孔 IT11 12.5 鉆-擴 表1-10 8mm的槽 IT8 3.2 粗銑-精銑 表1-11 2mm槽 IT12 12.5 粗銑 表1-11 3.3加工階段的劃分 該左擺動杠桿的質量要求較高，可將加工

9、階段劃分為粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先應該將精基準準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面和孔的加工精度;然后粗鉆其他的一些孔，再粗鉸、、的孔；在精鉸刀加工階段，完成粗糙度為1.6的孔的精鉸加工。 3.4工序的集中與分散 由于生產類型是大批生產，采用工序集中的加工工序。采用外能型機床以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中的原則是工價的裝夾次數(shù)少，可以縮短輔助時間。 3.5工序順序的安排 3.5.1機械加工工序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準-左端面與上端面；遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序；遵循“先

10、主后次”的原則，先加工主要表面-左端面和上端面，再加工次端面-右端面；遵循“先面后孔”原則，先加工三個端面，然偶加工剩下的幾個孔。 3.5.2熱處理工序 加工之前進行時效處理。 3.5.3輔助工序 半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該左擺動杠桿工序的安排順序為：基準加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工-主要表面半精加工-主要孔的精加工。 3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表四列出了撥叉的工藝路線。 表四 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗銑177前、后表面 X5

11、1立式銑床 面銑刀 游標卡尺 2 粗、精銑28的左表面，右表面 X51立式銑床 面銑刀 游標卡尺 3 粗、精銑寬24的上表面 X51立式銑床 面銑刀 游標卡尺 4 鉆-鉸6H7孔；鉆-擴12孔；鉆-鉸12H8 Z525立式鉆床 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 5 鉆-擴12孔 Z525立式鉆床 麻花鉆 擴孔刀 卡尺、塞規(guī) 6 鉆-鉸孔 Z525立式鉆床 麻花鉆 鉸刀 卡尺、塞規(guī) 7 攻螺紋M10，深度12mm 麻花鉆 絲錐 8 模板夾具粗銑輪廓面 銑刀 9 銑24左右寬度為2mm；銑8mm槽 X51立式銑

12、床 銑刀 卡規(guī)、深度游標卡尺 10 粗銑177上方寬度為2mm的槽 X51立式銑床 銑刀 卡規(guī)、深度游標卡尺 11 去毛刺 鉗工臺 手錘 12 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 13 清洗 清洗機 14 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4.工序------鉆、鉸15mm的孔 4.1.加工余量、工序尺寸、和公差的確定（只算工序5） 查表2-20可得，鉸余量為 Z精=0.2mm;鉆孔的余量為Z=14.8mm。 各工序尺寸按加工經濟精度查表1-20可依次確定為：鉸孔為IT8；鉆孔IT12。查標準公差數(shù)值表2-30可確定各公步的公差

13、值分別為：鉸孔為0.027，鉆孔為0.18. 綜上所述，各工序各工步尺寸與公差為：鉸孔工序尺寸d=d2=mm；鉆孔工序尺寸d1=mm。 其相互關系參看下圖： 5確定切削用量及時間定額（只算工序6的切削用量、時間定額） 5.1切削用量的計算 5.1.1鉆孔工步 1）確定背吃刀量：ap=Z鉆/2=14.8/2=7.4mm。 2）確定進給量： 由表5-22和表4-10，取該工步的每轉進給量 f=0.22mm/r。 3)計算切削速度 由表5-22查得，因為工件為45號鋼，v=20m/min，由式（5-1）可求得該工序鉆頭轉速n=

14、1000v/πd=1000x20/(3.14x14.8)=430.37r/min.。查表4-9對照該工序所選Z525型立式機床的主軸轉速取n=545r/min?？汕蟪鲈摴ば虻膶嶋H鉆削速度為 v=nπd/1000=545x3.14x14.8/1000=25.32m/min。 5.1.3鉸工步 1）確定背吃刀量：ap=Z鉆/2=0.2/2=0.1mm 2）確定進給量：由表5-32和表4-10，取該工步的每轉進給量 f=0.22mm/r 3)計算切削速度 由表5-32查得，取切削速度為v=8m/min，由式（5-1）可求得該工序鉆頭轉速n=1000v/πd=1000x8/(3.14x15

15、)=169.85r/min.。查表4-9對照該工序所選Z525型立式機床的主軸轉速取n=195r/min?？汕蟪鲈摴ば虻膶嶋H鉆削速度為 v=nπd/1000=195x3.14x15/1000=9.18m/min 5.2時間定額的計算 5.2.1基本時間tm的計算 1）鉆孔 查表5-45可由公式tj=L/fn=（++）/fn求得該工步的基本時間。式中=28 mm， 取=0 mm ，=(14.8/2)cot54+(1-2)=7mm，f=0.22 mm/r, n=545 r/min，將上述結果代入公式，則該工步的基本時間： tj=L/fn=(28+0+7)/(0.22x545)=17

16、.5s 2）鉸孔 根據(jù)表5--45可由公式tj=L/fn=（++）/nf求得該工步的基本時間，查表5-46按kr=15，ap=（D-d）/2=（15-14.8）/2=0.1mm，的條件查得=0.37mm ，=15mm ，l=28mm,f=0.22mm/r , n=195 r/min將上述結果代入公式tj=L/nf，則該工步基本時間tj=L/fn=（0.37+15+28）/0.22x195=60.6s。 5.2.2輔助時間的計算 輔助時間tf與基本時間tj的關系為tf =（0.15～0.2）tj,本工序取tf =0.15tj，則各工步的輔助時間為： 鉆孔工步：tf =0.1517.5=2

17、.625s 鉸孔工步：tf =0.1560.6=9.09s。 5.2.3其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要時間和準備與終結時間。由于該左擺動杠桿鍛件是大批生產，需要考慮各工序的準備與終止時間，tz/m為作業(yè)時間的3%～5%；而布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%～7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%～4%,在此均取3%，則各工序的其他時間（tb+tx+tz/m）可按關系式（3%+3%+3%）x（tj+tf）計算，他們分別為： 鉆孔：tb+tx+tz/m=9%（17.5+2.625）=1.81s 鉸孔：tb+tx+tz/m

18、=9%（60.6+9.09）=6.27s 5.2.4單件總時間的計算 鉆孔工步：tdj =17.5+2.625+1.81=21.94s 鉸孔工步：tdj =60.6+9.09+6.27=75.96s 5.2.5加工單件總時間 T=21.94+75.96=97.9s 6機床的夾具設計 6.1定位方案設計 6.1.1工件在夾具體中的定位 通過分析零件可知，15的孔是長為28mm的左端面為設計基準，選擇了以下的定位方案： 用一個面定位，夾具的底面限制了一個方向的平動與兩個方向的轉動自由度； 用2個支承釘頂住長為24左端面定位，限制一個方向的平動和一個方向的轉動自由度； 用支承

19、釘長為177的上端面，限制一個方向的平動； 由上分析，此種定位方案共限制了6個自由度，實現(xiàn)了完全定位，保證加工的準確性。 6.1.2定位誤差的分析 由于定位基準在左端面上，而工序基準在15孔的中心線上，定位基準與設計基準的不統(tǒng)一，所以基準不重合度誤差為長度為24mm方向上的誤差的一半，即等于0.05?；鶞饰灰普`差為15孔的加工誤差。 6.2導向裝置設計 根據(jù)工序7的加工工步：鉆孔-鉸孔。采用快換鉆套與襯套想配合的方式作為麻花鉆和鉸刀的導向裝置。 快換鉆套的選?。焊鶕?jù)經驗公式H=（1～2.5）d可以確定鉆套的高度為15～37.5。再根據(jù)表9-10可以選取相應的鉆套。 襯套的

20、選?。焊鶕?jù)所選的快換鉆套，選取與之配合的襯套。 排屑間隙的確定：根據(jù)經驗公式h=（0.7～1.5）d可以確定排屑間隙為10.5～22.5，選取12。 根據(jù)定位裝置與快換鉆套與襯套，設計鉆模板。其簡圖可見下圖： 6.3夾緊裝置設計 根據(jù)支承釘釘分布情況與工件的定位方法，采用夾緊螺釘夾緊方式： 夾緊螺釘定位，使夾緊力指向定位基準；此種夾緊方案，能限制所有方向的移動與轉動，夾緊可靠，保證加工精度。 6.4夾具體設計 根據(jù)定位方案、導向裝置、夾緊裝置的要求，并考慮結構公益性和清除切削等要求，設計夾具體，具體見夾具體圖。 7心得體會 經過十多天的努力，在趙侖老師的悉心指導下和同學們

21、的熱情幫助下，我完成了的《機械設計制造技術基礎》的課程設計--機械夾具設計。在設計中，我們組組員團結一致，同心協(xié)力，發(fā)揮了大學生應有的素質水平。 本次課程設計主要經歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計；第二階段是專用夾具設計。在第一階段中，我們運用了基準選擇、切削力與切削用量、機床與刀具的選擇、工作時間定額計算等基礎理論知識。在第二階段中，我們運用了定位基準設計、零件結構設計、夾緊機構設計等實際應用知識。 在本次課程設計中，我們組的課題是設計左擺動杠桿零件的機械加工工藝規(guī)程，而我分配到的任務是設計工序6直徑為15mm的孔的夾具設計。 通過本次課程設計，我們將學到的基礎理論知識運用

22、到實際應用上，解決實際問題。通過本次課程設計，我們掌握了工藝路線的制定、工藝卡得編制、專用夾具設計的基本步驟與方法，加強了查相關手冊、工藝裝備的選用、AUTOCAD繪圖等相關技能。 不過，在本次設計過程中我暴露出來了不少缺點： 1） 缺乏實際的生產工作經驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不夠合理，出現(xiàn)浪費現(xiàn)象。 2） 相關的刀具、刀具夾具、量具缺乏了解。 3） 工藝規(guī)程設計可能存在不合理的地方，浪費工時，工作效率低。 由于我能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請老師、同學們批評指正。

23、 參考文獻 [1] 鄒青，呼詠.《機械制造技術基礎課程設計指導教程》（第二版），北京：機械工業(yè)出版社，2011.6. [2] 于駿一，鄒青.《機械制造技術基礎》(第二版)，北京：機械工業(yè)出版社，2009.2(2012.1重印). [3] 李洪.《機械加工工藝手冊》[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 薛源順,《機床夾具設計》(第二版)[M],機械工業(yè)出版社,2003.1. [5] 艾興，肖詩綱.《切削用量簡明手冊》[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1994。 [6]孫全穎、陳明等.《機械精度設計與質量保證》，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009.2（2011.1重?。? [7]馮開平、左宗義.《畫法幾何與機械制圖》（第二版），華南理工大學出版社，2007.7（2009.7重?。? - 13 -