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一、零件的分析
（一）、杠桿的用途
題目給出的零件是杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的、傳遞力矩的。
(二)、杠桿的技術(shù)要求
杠桿的Φ25、Φ10、Φ8四孔的軸線有平行度的要求?，F(xiàn)分述如下表：
杠桿零件技術(shù)要求表
加工表面
尺寸及公差/mm
公差及精度等級
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
Φ40小表面
540-0.46
IT13
6.3
Φ40大表面
540-0.46
IT13
3.2
左Φ30表面
15
IT12
6.3
右Φ30表面
15
IT12
6.3
Φ25孔
250+0.052
IT9
1.6
Φ10孔
100+0.015
IT7
3.2
∥
0.1
A
左Φ8孔
80+0.015
IT7
1.6
∥
0.15
A
右Φ8孔
80+0.015
IT7
1.6
∥
0.1
A
該杠桿的形狀特殊、結(jié)構(gòu)簡單，是常見的杠桿零件。為實(shí)現(xiàn)起功能，對其的配合面要求較高，加工精度要求較高。因其在工作中的工作平穩(wěn)，故無須進(jìn)行熱處理。
綜上所述，該杠桿的各項(xiàng)要求制定較合理，符合其功用。
（三）、審查杠桿的工藝性
分析零件圖可知，杠桿中間的兩平面和左右兩邊的端面要進(jìn)行切削加工，Φ25、Φ10、Φ8孔的端面均為平面，這樣可以防止加工的過程中鉆頭鉆偏，可以保證加工的精度和配合的精度。另外，除了Φ10孔以外，對其余的三孔的空內(nèi)表面的要求較高。要采取必要的措施以保證其表面精度。但這些加工精度可以在正常的生產(chǎn)條件下采用經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量地加工出來。端面和孔的加工可以同過通用銑床和鉆床保證其加工精度，而不需要使用高精度的機(jī)床，通過鉆削、銑削的加工就可以達(dá)到要求。
（四）、確定杠桿的生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=5000件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備用品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5% 。代入公式得
N=5000 X（1+3%）X（1+0.5）=5175.75件/年。
通過PROE的實(shí)體估算，其重量為6千克，查教材表1-3得，該杠桿屬
1
中型零件；由教材表1-4得，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。
二、確定毛坯的尺寸
（一）、選擇毛坯
該杠桿在工作中的載荷平穩(wěn)，根據(jù)零件要求材料為HT200，毛坯采用鑄造。該杠桿的零件的輪轂尺寸不大，且生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，為提高質(zhì)量和生產(chǎn)的毛坯的精度，故使用金屬模鑄造。毛坯的拔模斜度為5O。
（二）、確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
由教材的表2-10～2-12可知，要確定的毛坯機(jī)械加工余量和尺寸公差，先確定以下各項(xiàng)因素。
1、公差等級
由杠桿的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。
2、鑄件的重量
由PROE的實(shí)體估算杠桿零件的重量為6千克，由此再估算起毛坯的重量為8千克。
3、零件的分模面
根據(jù)該杠桿零件的形位特點(diǎn)，該零件的Φ25、Φ8軸線組成的平面為分模面，屬于直分模面。
4、零件的表面粗糙度
由零件圖可知，該杠桿的各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6μm。
根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果見下表。
加工表面
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差
毛坯圖
Φ40小表面
粗
3
-
精
1
0+0.3
Φ40大表面
粗
3
-
精
1
0+0.3
左Φ30表面
粗
3
-
精
1
0+0.3
右Φ30表面
粗
3
-
精
1
0+0.3
三、擬訂杠桿工藝路線（附機(jī)械加工工藝過程卡片）
2
(一)、定位基準(zhǔn)的選擇
由于定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，故先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。
（1）、精基準(zhǔn)的選擇
分析杠桿零件的零件圖，可得，零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為杠桿中間的小平面和Φ25孔。為了遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，故選杠桿中間的小平面和Φ25孔作為精基準(zhǔn)。
（2）、粗基準(zhǔn)的選擇
作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，無飛邊、毛刺等。故可選擇杠桿中間的大平面和中間的Φ30凸臺作為粗基準(zhǔn)。
(二)、確定工藝路線
按照基準(zhǔn)的選擇原則，確定工藝路線如下：
1、粗精銑杠桿中間小平面到580+0.8
2、粗精銑杠桿中間大平面540+7.4
3、粗精銑杠桿左面平面15
4、粗精銑杠桿右面平面15
5、鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸Φ25孔到Φ250+0.052
6、Φ25孔倒角C1
7、鉆、粗鉸、精鉸Φ8孔Φ80+0.015
8、鉆、粗鉸、精鉸Φ10孔Φ100+0.015
9、去毛刺
10、檢驗(yàn)
四、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
杠桿的材料是HT200，毛坯的重量10kg，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，。
（1）、由于毛坯采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
R=F+2RMA+CT/2
查教材P23得：CT=8～10，取CT=9
故得CT=1.8～3.6mm，取CT=2.5mm
查教材P25得：RMA=D～F，取RMA=E
查表得：RMA=1.1mm
對于中間小平面有：R中=F+2RMA+CT/2=54+2X1.1+2.5/2=57.45mm
兩邊平面厚：R右= F+RMA+CT/2=17.35
左邊平面高：R左= F+RMA+CT/2=60.35
右邊平面高：R左= F+RMA+CT/2=13.35
3
查教材得工序間的加工余量：
平面粗加工余量：3mm，平面精加工余量：1mm
查教材P101的表5-7～5-10得
粗加工時(shí)：fz=0.5～0.3
精加工時(shí)：Ra=3.2，f=0.3～0.7；Ra=6.3，f=0.7～1.8
銑削時(shí)的最后一次走刀前留余量≥0.5mm
孔的加工余量：
Φ8一次鉆孔：Φ7.8，粗鉸：Φ7.96，精鉸：Φ8，Ra=1.6，IT7。
Φ10一次鉆孔：Φ9.8，粗鉸：Φ9.96，精鉸：Φ10，Ra=3.2，IT7。
Φ25一次鉆孔：Φ23.00，擴(kuò)孔：Φ24.8，粗鉸：Φ24.94，精鉸：Φ25，Ra=1.6，IT9
進(jìn)給量由教材P108查得
麻花鉆鉆孔Φ25：f=0.4mm/r;
Φ8、Φ10:f=0.2mm/r,
擴(kuò)孔Φ25：f=0.8～0.9取f=1.2mm/r,Vc=18m/min
粗鉸Φ25：f=1mm/r,Vc=3.8m/min
Φ8、Φ10:f=1mm/r,Vc=11.5m/min
精鉸由教材P110表5-26，Ra=2.5～1.25,Vc=2～3;Ra=5～2.5,Vc=4～5
Φ25：Ra=1.6,f=0.8mm/r,Vc=4.95m/min;Φ8:f=0.3mm/r,Vc=4m/min;
Φ10:f=1mm/r,Vc=6m/min.
五、工序5-鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸Φ25mm孔的切削用量與時(shí)間定額的計(jì)算
（一）、加工余量的確定
查教材得，鉆孔余量為23.0mm，擴(kuò)孔的余量為1.8mm，粗鉸的余量為0.14mm，精鉸的余量為0.06mm.
（二）、切削用量的計(jì)算
（1） 鉆孔工步
1）背吃刀量的確定 ap=23.0 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.4 mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由于該材料為HT150，由教材初選切削速度為V為20 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速n=276.93 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=250 r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
4
V=nd/1000=250 r/min X ∏ X 23.0mm=18 m/min。
（2）擴(kuò)孔工步
1）背吃刀量的確定 ap=1.8 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=1.2mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由教材初選切削速度為V為4 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉆頭轉(zhuǎn)速n=51.36 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=47r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
V=nd/1000=47r/min X ∏ X 24.8mm=3.66m/min。
（3）粗鉸工步
1）背吃刀量的確定 ap=0.14 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=1.0mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由教材初選切削速度為V為3m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉(zhuǎn)速n=38.28 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=47r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
V=nd/1000=47r/min × ∏ × 24.94mm=3.806 m/min。
（4）精鉸工步
1）背吃刀量的確定 ap=0.06 mm。
2) 進(jìn)給量的確定 由教材選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.8 mm/r。
3）切削速度的計(jì)算 由教材初選切削速度為V為5 m/min。由公式：n=1000V/∏d 可求得該工序的鉸刀的轉(zhuǎn)速n=63.69 r/min，參照教材所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=63/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式：n=1000V/∏d 便求得該死工序的實(shí)際鉆削速度為：
V=nd/1000=63 r/min × ∏ × 25 mm=4.95 m/min。
(三)、時(shí)間定額的計(jì)算
1、基本時(shí)間tj的計(jì)算
（1） 鉆孔工步
由教材表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=1 mm，
l1=(D×cotkr)/2＋(1～2)=(23.0x cot560)/2＋(1～2)=8.7mm；f=0.4 mm/r;
n=250 r/min。將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
5
tj=（54 mm＋8.7mm＋1 mm）/（0.4 mm/r×250 r/min）=0.637min=38.22。
（2）擴(kuò)孔工步
由教材表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/fn求得。其中1=54 mm，l2=3 mm，
l1=(D-d1) ×cotkr/2＋(1～2)=(24.8-23.0)x cot600/2＋(1～2)=2.525mm；f=1.2 mm/r；n=47r/min。將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
tj=（54 mm＋2.525mm＋3 mm）/（1.2 mm/r×47 r/min）=1.055min=63.3 s
（3）粗鉸工步
由教材表5-41鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/f求得。式中l(wèi)1,l2 由教材表5-42按kr=150、ap=(D-d)/2=(24.94-24.8)=0.07mm
的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；l=54mm；f=1.0 mm/r；n=47r/min；將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
tj=（54 mm＋0.37mm＋15mm）/（1.0 mm/r×47 r/min）=1.48min=88.8s
（4）精鉸工步
由教材表5-41鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj= L/fn=(l＋l1＋l2)/f求得。式中l(wèi)1,l2 由教材表5-42按kr=150、ap=(D-d)/2=(25.0-24.94)=0.03mm
的條件查得l1=0.19mm；l2=13mm；l=54mm；f=0.8 mm/r；n=63r/min；將上述結(jié)果代入公式，可得到該公序的基本時(shí)間：
tj=（54 mm＋0.19mm＋13mm）/（0.8 mm/r×63 r/min）=1.33min=79.8s
2、輔助時(shí)間ta的計(jì)算
由教材可知，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj的關(guān)系為ta=(0.15～0.2)tj，在這里取ta=0.15tj，則各本工序的輔助時(shí)間為：
工序5的鉆孔的輔助時(shí)間：ta=0.15×38.22s=5.73s
工序5的擴(kuò)孔的輔助時(shí)間：ta=0.15×63.3s=9.5s
工序5的粗鉸的輔助時(shí)間：ta=0.15×88.8s=13.32s
工序5的精鉸的輔助時(shí)間：ta=0.15×79.8s=11.97s
3、其它時(shí)間tm的計(jì)算
除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間tb、休息與生理需要時(shí)間tx和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由本例桿杠的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間很少，可忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間和休息與生理需要時(shí)間與作業(yè)時(shí)間的關(guān)系為：
tb＋tx=6%×（tj＋ta）；所以
工序5的鉆孔的其它時(shí)間：tb＋tx=6%×（38.22＋5.73）s=2.67s
工序5的擴(kuò)孔的其它時(shí)間：tb＋tx=6%×（63.3＋9.5）s=4.37
6
工序5的粗鉸的其它時(shí)間：tb＋tx=6%×（88.8＋13.32）s=6.13s
工序5的精鉸的其它時(shí)間：tb＋tx=6%×（79.8＋11.92）s=5.51s
4、單件時(shí)間tdj的計(jì)算
本工序的單件時(shí)間為四個(gè)工步的時(shí)間總和：其中
鉆孔工步 tdj鉆=（2.64＋38.22＋5.73）s=46.6s
擴(kuò)孔工步 tdj擴(kuò)=(4.37＋63.3＋9.5)s=77.53s
粗鉸工步 tdj粗鉸=(6.13＋88.8＋13.32)s=108.25s
精鉸工步 tdj精鉸=(5.51＋79.8＋11.97)s=97.28s
所以工序5的單件時(shí)間為：
tdj= tdj鉆+ tdj擴(kuò) tdj粗鉸+ tdj精鉸=(46.6+77.53+108.25+97.28)s=329.66s
六、機(jī)械加工工藝過程卡和加工工序卡片(附表)
七、夾具設(shè)計(jì)
為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。經(jīng)我組分工現(xiàn)在對第1道工序設(shè)計(jì)夾具。夾具將用在立式Z5012立式鉆床。刀具是錐柄麻花鉆（25GB/T1438.1-1996）、錐
柄擴(kuò)孔鉆（25 GB/T1141-1984）、錐柄機(jī)用鉸刀（25 GB/T1133-1984）錐
機(jī)用鉸刀（25 GB/T1133-1984）。
(一)、定位方案
因?yàn)楸緤A具加工的是第5道工序，故采用己加工的中間大平面精基準(zhǔn)定位的方式進(jìn)行定位，定位基準(zhǔn)已經(jīng)由前面討論得出，然后現(xiàn)采用V形塊和凸臺圓支進(jìn)行定位，由于上孔加工，故不需限制其鉆頭旋轉(zhuǎn)的自由度。
(二)、夾緊機(jī)構(gòu)
本夾具的夾緊機(jī)構(gòu)采用快速夾緊機(jī)構(gòu)通過手柄控制操縱壓緊杠桿進(jìn)和壓板通過螺母動作對工件件進(jìn)壓緊工件。
(三)、導(dǎo)向裝置
本夾具采用鉆套對其進(jìn)行導(dǎo)向。確定鉆套與工件之間的距離，因?yàn)楸竟ば虻目准庸ひ鳛橄旅婀ば虻木鶞?zhǔn)，并且有其平行度的要求，所以由關(guān)系式：h=(0.7～1.5)d；其中h鉆套與工件之間的垂直距離，d為要加工的孔徑，考慮到排屑的導(dǎo)向的精度，在此取h=d。
(四)、夾具與機(jī)床的聯(lián)接元件
采用夾具體座耳與機(jī)床工作臺的T形槽通過聯(lián)結(jié)螺釘進(jìn)行固定的方法進(jìn)行夾具與機(jī)床的定位。
(五)、夾具體
通過夾具體將夾具的各組成部分聯(lián)結(jié)起來。
夾具的具體結(jié)構(gòu)和夾具的組成元件列表見夾具裝配圖。 7
八、小結(jié)
在設(shè)計(jì)的過程中要盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以提高其設(shè)計(jì)的周期和減少設(shè)計(jì)成本，同時(shí)要滿足其所要達(dá)到的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)功能在滿足工件的加工要求的情況下力求結(jié)構(gòu)的簡單，不要盲目的追求高的自動化以使夾具復(fù)雜化，使得制造成本的增加，這樣不符合經(jīng)濟(jì)上的要求。同時(shí)設(shè)計(jì)要考慮其外形的美觀和使夾具的使用、維護(hù)的方便性等。
九、參考文獻(xiàn)：
機(jī)械設(shè)計(jì)制造裝備設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 馮辛安 主編
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 于駿一 鄒青 主編
畫法幾何現(xiàn)機(jī)械制圖 華南理工大學(xué)出版社 馮開平 左宗義 主編
8
目錄
一、 零件的分析--------------------------------------1
二、 確定的毛坯寸------------------------------------2
三、 擬定工藝路線（附機(jī)械加工工藝過程卡片）
四、 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------３
五、 工序5-鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸Φ25mm孔的切削用量與時(shí)間 定額的計(jì)算---------------------------------------４
六、 機(jī)械加工工藝過程卡和加工工序卡片（附表）
七、 夾具設(shè)計(jì)--------------------------------７
八、 小結(jié)------------------------------------8
九、 參考文獻(xiàn)--------------------------------8