犁刀變速齒輪箱體數(shù)控加工工藝及夾具設計-三維SW工件圖【鉆擴鉸2-Ф10夾具】【含CAD圖紙+PDF圖】

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The machine of rotary tillage is linked through the rear of the gearbox of walking tractor and the installation plane of this element, using two cylinders to sell location and 4 bolts to fix in order to realize the correct coupling of the machine of rotary tillage. The quality of the coulter gear casing of changing speed put a direct influence on the performance of machine. This design goes on the element analysis of the coulter gear casing of changing speed first, through the research and analysis of the bibliographical reference, then it have elaborated procedure and made the related contents such as technology; In technical route, it discussed machining surplus and the processing technology of casing, the process of the sequential arrangement and the calculation of the basic man-hour.Keywords: Procedure；the coulter gear casing of changing speed；location standard ； mental allowance第一章 緒論箱體類零件是機器及其部件的基礎件，它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互關系裝配成一個整體，并按一定的傳動關系協(xié)調(diào)其運動。因此，箱體加工質(zhì)量的好與壞不僅影響這個裝配精度及運動關系，而且還影響到機械的工作精度、使用性能和壽命。箱體零件的結構特點：多為鑄造件，結構復雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難得大。11 箱體零件的主要技術要求軸頸支承孔孔徑精度以及相互之間關系的位置精度，定位銷孔的精度與孔距精度；主要平面的精度，表面粗糙度等。 箱體零件材料及毛坯：箱體零件唱選用灰鑄鐵，汽車、摩托車的曲軸箱選用鋁合金作為曲軸箱的主要材料，其毛坯一般采用鑄件，因而軸箱是大批大量的生產(chǎn)，且毛坯的形狀復雜，所以采用壓鑄毛坯，鑲套與箱體在壓鑄時鑄成一體。壓鑄的毛坯精度高，加工余量小，有利于機械加工。為減少毛坯鑄造時的產(chǎn)生的殘余應力，箱體鑄造后應安排人工時效。111 箱體類零件的結構特點 箱體的種類很多，其尺寸大小和結構形式隨著機器的結構和箱體在機器中的功用的不同有著較大的差異，但從工藝上分析它們?nèi)匀挥兄S多共同之處，其結構特點是：1）外形上基本是由六個或者五個平面組成的閉封式多面體，又分成整體式和組合式兩種；2)結構形狀比較復雜。內(nèi)部常為空腔，某些部位有著“隔墻”，箱體壁薄且厚薄不均勻。3)箱體上通常都布置有平行孔系或者垂直孔系；4)箱體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。112 箱體類零件的結構特點1)軸承支承孔的尺寸精度和形狀精度、表面粗糙度要求。2)位置精度包括孔系之間的距離尺寸精度和平行度，同一軸線軸線上的同軸度以及孔端面對孔軸線的垂直度等。3)此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機器總裝要求，箱體的裝配基準面與加工中的定位基準應有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔與裝配基準面之間應有一定距離儲存精度的要求。113 箱體類零件的材料和毛坯箱體類零件的材料一般用灰口鑄鐵，常用的牌號有HT100HT400。毛坯為鑄造件，其鑄造方法視為鑄件精度和生產(chǎn)批量而定。單件小批量生產(chǎn)多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有時也采用鋼板焊接方式。大批生產(chǎn)常用金屬模機器造型，毛坯精度較高，加工余量可適當減小。 為了消除鑄造時形成的內(nèi)應力，減小變形，保證其加工精度的穩(wěn)定性，毛坯鑄后應安排人工時效處理。精度要求高或形狀復雜的箱體還應在粗加工后多加一次人工時效處理，以消除粗加工造成的內(nèi)應力，進一步提高加工竟的的穩(wěn)定性。12箱體類零件的加工工藝分析121工藝路線的安排箱體要求加工的表面很多。早這些加工表面中，平面加工的精度比孔的加工精度容易保證，于是，箱體中主軸孔（主要孔）的 加工精度、孔系加工精度就成為工藝關鍵的問題。因此，在工藝路線的安排中應該注意三個問題：(1)工件的時效處箱體結構復雜壁厚不均勻，鑄造內(nèi)應力較大。由于內(nèi)應力會引起變形，因此鑄造后應安排人工時效處理以消除內(nèi)應力減少變形。一般精度要求的箱體，可利用粗、精加工工序之間的自然停放和運輸時間，得到自然時效的效果，但自然時效需要的時間較長，否則會影響箱體精度的穩(wěn)定性。對于特別精密的箱體，在粗加工和精加工工序之間還應該安排一次人工時效，迅速充分影響箱體精度的穩(wěn)定性。(2)安排加工工藝的順序時應先面后孔 由于平面面積較大定位穩(wěn)定可靠，有利于化簡夾具結構減少安裝變形。從加工難度來看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔時，對便于孔的加工和保證孔的加工精度都是有利的，因此，一般應該先加工平面。(3)粗、精加工階段要分開箱體均為鑄件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。在粗加工之后，工件內(nèi)應力重新分布也會引起工件變形，因次，對于加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開進行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。122 定位基準的選擇箱體定位基準的選擇，直接關系到箱體打夯各個平面與平面之間，孔與平面之間，孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先要遵守“基準重合”和“基準統(tǒng)一”的原則，同時必須考慮批量生產(chǎn)的大小，生產(chǎn)設備、特別是夾具的選用等因素。(1)粗基準的選擇：粗基準的作用是決定不加工平面與加工面的位置關系，保證加工面的余量均勻。箱體零件上一般有一個（或幾個）主要的大孔，為了保證加工面的余量均勻，應以該毛坯孔為粗基準（如主軸上的主軸孔）。箱體零件上的不加工面主要考慮內(nèi)腔表面，它和加工面之間的距離尺寸有一定的要求，因為箱體中往往裝有齒輪等傳動件，它們與不加工的內(nèi)壁之間的間隙較小，如果加工出的軸承孔端面與箱體內(nèi)壁之間的距離尺寸相差太大，就有可能使齒輪安裝時與箱體內(nèi)壁相碰。從這一要求出發(fā)，應選內(nèi)壁為粗基準。但這將使夾具的結構十分復雜，甚至不能實現(xiàn)?？紤]到鑄造時內(nèi)壁與主要孔都是一個泥心澆注的，因此實際生產(chǎn)中常以孔為主要粗基準，限制四個自由度，而輔之以內(nèi)腔或其他的毛坯為次要基準，以達到完全定位的目的。(2）精基準的選擇：箱體零件的精基準一般有兩種選擇方案：一種是以裝配面為精基準。它的優(yōu)點是對于孔與底面的距離和平行度要求，基準是重合的，沒有基準不重合誤差，而且箱口向上，觀察和測量、調(diào)刀都比較方便，但是在鏜削中間壁上的孔時，由于無法安裝中間導向支承而不得不采用吊架形式，吊架剛性差，操作不方便，安裝誤差大，不容易實現(xiàn)自動化，故這只能使用于無中間孔壁餓簡單箱體或批量不大的場合。針對采用吊架式中間導向支承的問題，采用箱口向下的安裝方式，以箱體頂面和頂面上的兩個工藝孔為精基準。在鏜孔時，由于中間導向支承直接固定在夾具外行，使夾具的剛度提高，有利于保證各支承孔的尺寸和位置精度，并且工件裝卸方便，減少了輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率，但是這種定位方式也有不足之處，如箱口向下無法檢查和測量中間壁上孔的加工情況；以頂面?zhèn)€兩個工藝孔作為定位基準，要提高頂面和孔的要求；加工基準與裝配基準不重合需要進行尺寸鏈的計算或采用裝配時用修刮尾座底板的辦法來保證精度。123 主要表面的加工1231 箱體的平面加工箱體平面的粗加工和半精加工長選擇刨削和切削加工。刨削箱體平面的主要特點：刀具結構簡單；機場調(diào)整方便；在龍門刨床上可以用幾個刀架，在一次安裝中，同時加工幾個表面，于是，經(jīng)濟地保證了這些表面的位置精度。箱體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，常采用銑削加工。當批量較大時，常在多軸銑床上用幾把銑刀同時加工幾個平面，即保證了平面間的位置精度又提高了生產(chǎn)率。(1)主軸孔的加工：由于主軸孔的精度比其他軸孔的精度高，表面粗糙度值比其他軸孔小，故應在其它軸孔加工后在單獨進行主軸孔的精加工（或光整加工）。目前機床主軸箱主軸孔的精加工方案有：精鏜浮動鏜；金剛鏜滾壓。上述主軸孔精加工方案中的最終工序所使用的刀具都具有徑向“浮動”的性質(zhì)，這對提高孔的尺寸精度，減小表面粗糙值是有利的，但不能提高孔的位置精度?？椎奈恢镁葢汕耙还ば颍ɑ蚬げ剑┯枰员ＷC。從工藝上要求，精鏜和半精鏜應在不同的設備上進行。若設備條件不足，也應該在半精鏜之后，把被夾緊的工件送開，以便夾緊壓力或內(nèi)應力造成的工件變形在精鏜工序中得以糾正。1232 孔系加工車床箱體的孔系，是有位置精度要求的各軸承孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。平行孔系主要技術要求是個平行孔中心線之間以及中心線與基準面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，可以在普通鏜床上或者專用鏜床上加工。單件小批生產(chǎn)箱體時，為保證孔距精度主要采用劃線法。為了提高劃線找正的精度，可以采用試切法，雖然精度有所提高，但是由于劃線、試切、測量都要消耗較多的時間，所以生產(chǎn)率仍然很低。坐標加工孔系，許多工廠在單件小批量生產(chǎn)中也廣泛采用，特別是在普通鏜床上加裝較精密的測量裝置（如數(shù)顯等）后，可以較大地提高其坐標位移精度。必須指出，采用坐標法加工孔系時，原始孔和加工順序的選定很重要，因為各排孔的孔距是靠坐標尺寸保證的。坐標尺寸的積累誤差會影響孔距精度。如果原始孔和孔的假定順序選擇的合理，就可以減少誤差。成批或大批生產(chǎn)箱體時，加工孔系都采用鏜模?？拙嗑戎饕Q于鏜模的精度和安裝的質(zhì)量。雖然鏜模制造比較復雜，造價較高，但可以利用精度不高的機床加工出精度較高的工件。因此，在某些情況下，小批生產(chǎn)也可以考慮使用鏜模加工平行孔系。同軸孔系的主要技術要求是各孔的同軸度精度。成批生產(chǎn)時，箱體的同軸孔系的同軸度大部分是用鏜模保證。單件小批量生產(chǎn)中，在普通鏜床上用以下良種方法進行加工：(1)從箱體的一端進行加工，加工同軸孔系時，出現(xiàn)同軸度誤差的主要原因是：當主軸進給時，鏜桿在重力作用下，使主軸產(chǎn)生撓度而引起孔的同軸度誤差；當工作臺進給時，導軌的直線度誤差會影響各孔的同軸度精度。對于箱壁較近的同軸孔，可以采用導向套加工同軸孔。對于大箱體，可以利用鏜床后立柱導套支承鏜桿。（2)從箱體的兩斷進行鏜孔一般都是采用“調(diào)頭鏜”。使工件依次安裝下，鏜完一端的孔后，將鏜床工作臺回轉，再鏜另一段的孔。具體辦法是：加工好一端后面，將工件退出主軸，使工作臺回轉，用百（千）分表找正已加工孔壁與主軸同軸，即可以加工另有一孔。13 夾具的組成根據(jù)夾具元件在結構中所起的作用不同，可將各種夾具元件分為下列幾種：定位件起定位作用的元件或部件夾緊裝置起加緊作用的一些元件或部件自動定心裝置可同時起定位與夾緊作用的一些元件或部件刀具引導件引導刀具并確定刀具對夾具的相對位置的元件其他件包括與機床連接用的零件，各種連接件，特殊元件及其它輔助裝置等分度裝置用于改變工件與刀具相對位置以獲得多個工位的一種裝置，可作為某些夾具的一部分夾具本體用來連接夾具上的所有各種元件和裝置成為一個夾具整體靠模裝置它是作為用來加工型面的一種特殊裝置動力裝置在非手動夾具中，作為產(chǎn)生動力的部分，如氣缸，油缸，電磁裝置等但是并非所有夾具都包括上述各類元件，然而其中定位元件，夾緊裝置和夾具體本體則是每一夾具都不可缺少的組成部分。14 鉆模的分類與設計這次課題研究的是鉆床夾具（鉆模），鉆模的分類為：(1)固定式鉆模，加工中鉆模相對于工件的位置保持不變的鉆模稱為固定大直徑單孔，或搖臂鉆上加工平行孔。(2)回轉式鉆模，帶有回轉分度裝置的鉆模，加工同一圓周上的平行孔系，同一截面內(nèi)徑向孔系，同一直線上的等距孔系。(3)翻轉式鉆模，加工小型工件不同表面上的孔，夾具工件總質(zhì)量不大于Kg,孔徑 810mm，精度不高。(4)蓋板式鉆模，大中型工件上加工孔，將鉆套的定位元件直接裝在鉆模板上，無夾具體，設手柄，吊耳，常用一面二孔定位。(5)帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。鉆模設計要點： (1)鉆套，鉆套是引導刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。鉆套按其結構可分為4種即固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。固定鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，位置精度較高，但磨損后不易拆卸，故多用于中、小批量生產(chǎn)?？蓳Q鉆套以間隙配合安裝在襯套中，而襯套則壓入鉆模板或夾具體的孔中。為防止鉆套在襯套中轉動，加一固定螺釘?？蓳Q鉆套在磨損后可以更換，故多用于大批量生產(chǎn)?？焖巽@套具有快速更換的特點，更換時不需擰動螺釘，而只要將鉆套逆時針方向轉動一個角度，使螺釘頭部對準鉆套缺口即可取下鉆套，多用于同一孔需經(jīng)多個共步加工情況。上述3種鉆套均已標準化，其規(guī)格可查閱有關手冊。特殊鉆套用于特殊加工的場合，例如在斜面上鉆孔，在工件凹陷處鉆孔，鉆多個小間距孔等等。此時不宜使用標準鉆套，可根據(jù)特殊要求設計專用鉆套。 (2)鉆模板，鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式有固定式、鉸鏈式、分離式和懸掛式等幾種。鉆模采用的是固定式鉆模板。這種鉆模板直接固定在夾具體上，結構簡單，精度較高。分離式鉆模板，這種鉆模板是可拆卸的，工件每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。塌實為了裝卸工件方便而設計的。懸掛式鉆模板。這種鉆模板懸掛在機床主軸上，并隨主軸一起靠近或離開工件。它與夾具體的相對位置由滑柱來保證。這種鉆模板多與組合機床的多軸頭聯(lián)用。 (3)夾具體，鉆模夾具體一般沒有定位或導向裝置，夾具通過夾具體底面安放在鉆床上，可直接用鉆套找正用壓板壓緊。第二章 零件的功用與結構分析21 零件的功用題目所給的零件是犁刀變速齒輪箱箱體。犁刀變速齒輪箱體是旋耕機的一個主要零件。旋耕機通過該零件的安裝平面（犁刀變速齒輪箱體圖圖上的N面）與手扶拖拉機變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個螺栓固定，實現(xiàn)旋耕機的正確聯(lián)接。N面上的413mm孔即為螺栓聯(lián)接孔，210F9孔為定位銷孔。如犁刀變速齒輪箱傳動示意圖所示，犁刀變速齒輪箱體2內(nèi)有一個空套在犁刀傳動軸上的犁刀傳動齒輪5，它與變速箱的一倒檔齒輪常嚙合（圖中未畫出）。犁刀傳動軸8的左端花鍵上套有嚙合套4，通過拔叉可以軸向移動。嚙合套4和犁刀傳動齒輪5相對的一面都有牙嵌，牙嵌結合時，動力傳給犁刀傳動軸8。其操作過程通過安裝在S30H9孔中的操縱桿拔叉而得以實現(xiàn)。22 零件的工藝分析該箱體其材料為HT200。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應力、要求耐磨的零件。該零件上的主要加工面為N面、R面、Q面和280H7孔。1左臂殼體 2犁刀變速齒輪箱體 3操縱桿 4嚙合套 5犁刀傳動齒輪 6軸承 7右臂殼體 8犁刀傳動軸 9鏈輪圖2.1 犁刀變速齒輪箱傳動示意圖N面的平面度0.05mm直接影響旋耕機與拖拉機變速箱的接觸精度及密封。280H7孔的尺寸精度、同軸度0.04mm，與N面的平行度0.07mm ，與R及Q 面的垂直度0.1mm，以及R相對于Q面的平行度0.055mm，直接影響犁刀傳動軸對N面的平行度及犁刀傳動齒輪的嚙合精度、左臂殼體及右臂殼體孔軸線的同軸度等。因此，在加工它們時，最好能在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來。210F9孔的尺寸精度、兩孔距尺寸精度mm以及mm對R面的平行度0.06mm，影響旋耕機與變速箱聯(lián)接時的正確定位，從而影響犁刀傳動齒輪與變速箱倒檔齒輪的嚙合精度。由參考文獻1中有關面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。圖2.2 犁刀變速齒輪箱體圖221零件主要加工表面尺寸1、主要孔： 8M12螺紋底孔 2、主要平面： N面 R面 Q面 等 3 、其他加工部分 凸臺等222零件的材質(zhì)。熱處理及工藝分析通常箱體材料采用灰鑄鐵，載荷較大時采用高強度鑄鐵HT30HT54 HT35HT61等 ，毛坯大都采用整體鑄件或鑄鋼件，若尺寸和重量無法整體鑄造時采用焊接結構件。毛坯未進入機械加工車間之前，為清除其內(nèi)應力，應進行人工時效處理，大型和易變形的應先粗加工后進行時效處理。 第三章 工藝規(guī)程設計31 確定毛坯的制造形式箱體材料一般選用HT200HT400的各牌號灰鑄鐵，常用為HT200，因其成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性?？紤]到犁刀變速齒輪箱體的震動及耐磨性，本箱體選用HT200的灰鑄鐵。考慮到箱體的形狀，而且箱體是固定件，不受到?jīng)_擊性載荷和交變載荷的作用，為保證各個內(nèi)孔之間不錯位，有加工余量，保證加工精度。因此，選用砂型機器造型，即可滿足要求。又由于箱體零件的內(nèi)腔及280mm孔均需鑄出，故還應安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。32基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的合理正確，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程的問題百出，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。321 精基準的選擇犁刀變速齒輪箱體的N面和210F9孔既是裝配基準，又是設計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，實現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，N面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。322 粗基準的選擇 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔（即280mm孔）的毛坯孔與箱體內(nèi)壁作粗基準：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉零件（如齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；此外還應能保證定位準確、夾緊可靠。323 定位夾緊方案的制定最先進行機械加工的表面是精基準N面和210F9孔，這時可有兩種定位夾緊方案：方案一：用一浮動圓錐銷插入一80mm毛坯孔中限制二個自由度；用三個支承釘支承在與Q面相距32mm并平行于Q面的毛坯上，限制三個自由度；再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案適合于大批量生產(chǎn)類型中，在加工N面及其表面上各孔和凸臺面極其各孔的自動線上采用隨行夾具時用。方案二：用一根兩頭帶反錐形（一端的反錐可以取下，以便卸裝工件）的心棒插入280mm毛坯孔中并加緊。粗加工N面時。將心棒至于兩頭V型架上限制四個自由度，再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案雖要安裝一個心棒，但由于下一道工序（鉆擴鉸210F9孔）還要用一根心棒定位，即將心棒至于兩頭的U型槽中限制兩各自由度，故本道工序可不用將心棒數(shù)量就少，因而該方案是可行的。33工藝過程的劃分 由于犁刀變速齒輪箱體本身結構簡單，保證加工精度為孔加工精度，在加工時以N面為加工精基準，所以先對箱體的基準面進行粗/精加工，然后對孔進行加工。箱體加工面時以鑄出孔和箱體外廓為定位基準進行粗加工，然后以定位基準定位加工各面，再對定位基準面進行精加工，然后對定位基準定位孔進行加工。34工藝路程的制定 零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同，對同一零件的加工工序綜合可能有很多方案。應當根據(jù)具體條件采用最合理、最完善，最經(jīng)濟的一個方案。根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度。確定各表面的加工方法如下：N面：粗車精銑；R面和Q面：粗銑精銑；凸臺面：粗銑；280mm孔：粗鏜精鏜；7級9級精度未鑄出孔：鉆擴鉸；螺紋孔；鉆孔攻螺紋。因R面和Q面有較高的平行度要求，280mm孔較高的同軸度要求，故他們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來，以保證其精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將N面、R面、Q面及280mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又先加工N面后在鏜280mm孔。R面及Q面上的8N8孔及4M12螺紋孔等次要表面放在最后加工。表3-1 工藝路線一工序號工 序 內(nèi) 容鑄造時效涂底漆10粗銑N面20鉆擴鉸210F9孔(尺寸留精鉸余量)，孔口倒角14530粗銑凸臺面40粗銑R面及Q面50粗鏜280mm 孔，孔口倒角14560鉆20mm孔70精銑N面80精鉸210F9 孔90精銑R面及Q面100精鏜280H7孔110擴鉸S30H9球形孔，鉆4M6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4M6120鉆413mm孔130刮422mm平面140鉆8M12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸28N8，孔口倒角145，攻螺紋 8M12150檢驗160入庫表3-2 工藝路線二工序號工 序 內(nèi) 容簡 要 說 明鑄造時效消除內(nèi)應力涂底漆防止生銹10粗銑N面先加工基準面20鉆擴鉸210F9孔至9F9，孔口倒角145鉆413留精擴鉸余量30粗銑R面及Q面先加工面40銑凸臺面后加工孔50粗鏜280 孔，孔口倒角145 粗加工結束60粗銑N面精加工開始70粗擴鉸210F9 孔，并提高精度至210F7提高工藝基準精80精銑R面及Q面先加工面90精鏜2 80H7孔后加工孔100鉆20孔，擴鉸S30H9球形孔，鉆4M6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4M66H次要表面在后面加工110刮422mm平面120鉆8M12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸28N8，孔口倒角145 130攻螺紋8M126H工序分散，平衡節(jié)拍140檢驗150入庫35 工藝方案的分析與比較351 工藝規(guī)程選擇的基本因素（1）生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，既是設備、用具、機械化與自動化程度的選擇依據(jù)。（2）制造零件所選用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。 它是選擇加工總余量和加工過程中的頭幾道工序的決定因素；本設計采用HT200的毛坯材料。（3）零件材料的性質(zhì) 它是決定熱處理工序和選用設備及切削用量的依據(jù)；（4）零件制造的精度 包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的或技術條件中所補充指定的要求。（5）零件表面粗糙度是決定表面上光精加工工序的類別和次數(shù)的主要因素。（6）特殊的條件 如工廠的設備和用具的條件等。（7）編制的加工規(guī)程要在既定的生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達到最經(jīng)濟與安全的效。352 工藝規(guī)程的基本分析（1）底面、側面、端面可采用粗銑精銑，粗刨精刨工藝。因為底面?zhèn)€導向面的精度個粗糙度要求較高，又是裝配基準和定位基準，所以在精刨后竟進行精細加工研磨。（2）直徑小于50mm的孔，一般不鑄造，可采用鉆擴（本精鏜）鉸（精鏜）的工藝。對已鑄出的孔，可采用粗鏜一半精鏜一精鏜的工藝。（3）為了保證箱體主要表面精度和粗糙度的要求，避免粗加工時有與切削量較大引起工件變形或可能劃傷已加工表面，整個工藝過程分為粗加工和精加工兩個階段。（4）為了保證各主要表面位置精度的要求，粗加工和精加工時應采用統(tǒng)一的定位基準，此外，各主要孔的加工應在一次安裝中完成，并可采用鉆?？ň?，這樣可以保證位置精度的要求。（5）整個工藝過程中，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應遵循“先面后孔”的原則，就是先加工平面，然后以平面定位在加工孔。這是因為：第一，平面常常是箱體的裝配基準；第二，平面的面積較孔的面積大，以平面定位零件裝卡穩(wěn)定、可靠。因此，以平面定位加工孔，有利于提高定位精度和加工精度。 在方案一中，如粗車N面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們的慣性較大，平衡較困難；又由于N 面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削，容易引起工藝系統(tǒng)的振動，故改用銑削加工。工序40應在工序30前完成，使R面和Q 面在粗加工后有較多的時間進行自然時效，減少工件受力變形和受熱變形對2-80mm孔加工精度的影響。精銑N面后，N 面與2-10F9孔的垂直度誤差難以通過精鉸孔糾正，故對這兩孔的加工改為擴鉸，并在前面的工序中預留足夠的余量。4-13mm孔盡管是次要表面，但在鉆擴鉸2-10F9孔時，也將4-13mm孔鉆出，可以節(jié)約一臺鉆床和一套專用夾具，能降低生產(chǎn)成本，而且工時也不長。同理，鉆孔工序也應合并到擴鉸球形孔工序中。這組孔在精鏜孔后加工，容易保證其軸線與2-80H7孔軸線的位置精度。工序140中工步太多，工時太長，考慮到整個生產(chǎn)線的節(jié)拍，應將8-M12螺孔的攻螺紋作另一道工序。綜上所述，方案二是方案一的進一步改進，所以選擇第二種工藝路線方案。第四章 確定切削用量及工序設計41 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定根據(jù)零件材料HT200確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領為6000件/年。通過計算，該零件質(zhì)量約為7kg。由參考文獻5表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，又由于箱體零件的內(nèi)腔及2-80mm孔均需鑄出，故還應安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。參考文獻1表2.3-6，該種鑄件的尺寸公差等級CT為8-10級，加工余量等級MA為G級。故取CT為10級，MA為G級。鑄件的分型面選擇通過C基準孔軸線，且與R面（或Q面）平行的面。澆冒口位置分別位于C基準孔凸臺的兩側。參考文獻1表2.3-5，用查表法確定各表面的總余量如表4-1所示。表4-1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余 量等級加工余量數(shù)值（mm）說 明R面168G4底面，雙側加工（取下行數(shù)據(jù)）Q面168H5頂面降1級，雙側加工N面168G5側面，單側加工（取下行數(shù)據(jù)）凸 臺 面106G4側面單側加工2-80mm孔80H3孔降1級，雙側加工 由參考文獻1表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差，如表4-2所示。表4-2 主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸零件尺寸 總余量毛坯尺寸公差CTN面輪廓尺寸168-1684N面輪廓尺寸1684+51774N面距80mm孔中心尺寸465512.8凸臺面距80mm孔中心尺寸100+641103.62-80mm孔803+3743.2圖4-1 毛坯圖42 確定切削用量及工序計算421工序10：精銑N面毛坯尺寸外形，由資料得，選擇立式銑床，刀具可轉位面銑刀。因為面銑刀能采用較大直徑的銑刀，提高效率。心軸短，剛度較好能采用較大的進給量，工作更為平穩(wěn)，可以從不同方向同時銑工件的幾個平面，壽命也較長。因此可以查出取。實際切削速度： 切削工時計算：422工序20：粗擴鉸2-9 ，鉆4-13工步一：鉆4-13 mm孔 查資料得： 選擇組合鉆床和專用鉆夾具 ，因此可以查出：主軸轉速： ；D=13mm,取f=0.4mm/r ; 實際切削速度：=25.7m/min切削工時計算：=min工步二：鉆2-7 mm孔由資料得 ： 選擇組合鉆床和專用鉆夾具 ，因此可以查出：主軸轉速： ；D=7mm; 實際切削速度：切削工時計算：工步三：擴2-8.8mm孔并孔口倒角145由資料得： 選擇搖臂鉆床（Z3025）和的麻花鉆，因此可查出：主軸轉速： ；取mm/r；實際切削速度： ；切削工時計算：工步四：鉸2孔由資料得： 選擇搖臂鉆床（Z3025）和鉸刀，因此可查出主軸轉速： ；D=9mm； mm；取f=0.3mm/r;實際切削速度：m/min切削工時計算：423 工序30: 精銑R面及Q面由資料得：選用組合機床和可轉位面銑刀，因此可查出：主軸轉速：；D=160mm; mm; 取f=0.3mm/r :實際切削速度：切削工時計算：min424 工序40: 銑凸臺面 由資料得：選用X52K型立式銑床和80 mm莫氏錐柄面銑刀，因此可查出：主軸轉速：； 取f=1.2mm/r; D=80mm;實際切削速度：;切削工時計算：425 工序50: 粗鏜2-80 mm孔并倒角由資料得：選用組合機床和的鏜刀，因此可查出：主軸轉速： ； 取mm/r； D=79.5 ; ;H=20; L=300;d=40;實際切削速度：=24m/min; i=1;切削工時計算：426 工序60: 精銑N面 由資料得：選用（X62W）臥式銑床和200 mm可轉位面銑刀，因此可查出：主軸轉速：；D=200；取f=0.5mm/r; ;實際切削速度：切削工時計算：427 工序70: 精擴鉸2-10 mm孔工步一：擴2-9.9 F9孔由資料得：選用(Z3025)搖臂鉆床和9.9 mm擴孔刀，因此可以查出：主軸轉速：；D=9.9mm ; 取f=0.3mm/f; 實際切削速度：; ; ;切削工時計算：=0.12min工步二：精鉸2-10 F7孔由資料得： 選用(Z3025)搖臂鉆床和10 F7孔鉸刀，因此可得出：主軸轉速： ；D=10mm; 取f=0.3mm/r ; ;實際切削速度：; ; ;切削工時計算：428 工序80: 精銑R及Q面由資料得：選用組合機床和160 mm可轉位面銑刀，因此可查出：主軸轉速：；D=160mm； 取f=1.2mm/r; ;實際切削速度：; ; ;切削工時計算：429工序90: 精鏜2-80H7孔由資料得：選用組合機床和鏜刀，因此可查出：主軸轉速：；D=80； ，取；實際切削速度：d=30; L=300; B=20; H=20 ; ;切削工時計算：4210 工序100: 凸臺面各孔鉆、攻螺紋工步一：鉆20mm孔由資料得：選用（Z3025）搖臂鉆床和的專用鉆夾具，因此可得出：主軸轉速：； ??；實際切削速度：； ； ；切削工時計算：工步二：擴球形孔至有資料得：選用（Z3025）搖臂鉆床和及麻花鉆，因此可查出：主軸轉速：；??；實際切削速度：； ； ；切削工時計算：工步三：鉸球形孔至尺寸由資料得：選用選用（Z3025）搖臂鉆床和29.8mm球形擴孔鉆，因此可查出：主軸轉速：； ??；實際切削速度：； ； ；切削工時計算：工步四：鉆4M6螺紋底孔并孔口倒角由資料得：選用選用（Z3025）搖臂鉆床和球形鉸刀，因此可得出： 主軸轉速：；?。粚嶋H切削速度：； ； ；切削工時計算：工步五：攻螺紋4M66H由資料得：選用選擇搖臂鉆床（Z3025）和M6絲錐一副，因此可得出：主軸轉速：；??；實際切削速度：； ； ；切削工時計算：4211 工序110:刮平面由資料得：選用選擇搖臂鉆床（Z3025）和22mm專用锪孔鉆，因此可得：主軸轉速：； ； mm；實際切削速度：； ；切削工時計算：4212 工序120: 鉆鉸R、Q面各孔工步一：鉆R面4-M12螺紋底孔10.2并孔口倒角145由資料得：選用選用組合夾具和專用夾具，因此可查出：主軸轉速：； 實際切削速度：切削工時計算：工步二：鉆R面8N8至7H10由資料得：選用組合機床和7mm、10.2mm麻花鉆，因此可查出：主軸轉速：實際切削速度：切削工時計算：工步三：擴R面8N8至7.9N9由資料得：選用組合機床和7.9mm擴孔鉆，因此可查出：主軸轉速：； ；實際切削速度：切削工時計算：工步四：精鉸R面8N8至尺寸由資料得：選用組合機床和8N8孔鉸刀，因此可查出：主軸轉速： ； ；D=7.9mm ；實際切削速度： ；切削工時計算：工步五：鉆Q面4-M12螺紋底孔并孔口倒角145由資料得：選用選用組合機床和專用鉆夾具，因此可查得：主軸轉速：；D=10mm ；實際切削速度：切削工時計算：工步六：鉆Q面8N8至7H10由資料得：選用組合機床和專用鉆夾具，因此可查得：主軸轉速：； ；D=7.6mm;實際切削速度： 切削工時計算：工步七：擴Q面8N8至7.9N9由資料得：選用組合機床和專用鉆夾具，因此可查得“主軸轉速：； ； D=7.9mm；實際切削速度： 切削工時計算： 工步八：精鉸Q面8N8至尺寸由資料得：選用組合機床和專用夾具，因此可得到：主軸轉速：； 實際切削速度： 切削工時計算：4213 工序130：攻螺紋8-M12-6H工步1：R面4-M12-6H攻螺紋 由資料得：選用組合機和專用攻螺紋夾具，因此可得到：主軸轉速：； 實際切削速度： 切削工時計算：工步2：Q面4-M12-6H攻螺紋由資料得：選用組合機和專用攻螺紋夾具，因此可得到：主軸轉速：； 實際切削速度： 切削工時計算：第五章 夾具設計51 夾具設計的概述在機械制造過程中，用來固定加工對象，使其占有正確的位置，以便接受施工，檢測的裝置，都可統(tǒng)稱為“夾具”。在鉆床上進行孔的鉆，擴，鉸，攻螺紋加工時所用的夾具稱為鉆床夾具，又成為鉆模。機床夾具為機床的一種附加裝置，安裝工件后使之獲得相對于機床或刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應設置調(diào)整和修配結構。（4）使用性能好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結構，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。（5）經(jīng)濟性好 專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的技術經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。在夾具設計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題，設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。我們把多年來在夾具設計中遇到的一些小問題，歸納如下：（1）清根問題在設計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。夾具要不要清根，應根據(jù)工件的結構而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無倒角，則必須清根；如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根。（2）讓刀問題在設計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。（3）更換問題在設計加工結構相同或相似，尺寸不同的系列產(chǎn)品零件夾具時，為了降低生產(chǎn)成本，提高夾具的利用率，往往會把夾具設計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。（4）防松問題（5）防磕碰問題52確定工件的定位方案本次設計的夾具為第20道工序 鉆擴鉸210F9孔、孔口倒角145，鉆413mm孔夾具。該夾具適用于Z3025搖臂鉆。這道工序所加工的孔在N面上，且與N面垂直。按照基準重合原則并考慮到目前只有N面經(jīng)過加工，為避免重復使用粗基準，應以N面定位。又為避免鉆頭引偏，413mm孔應從N面鉆孔，且29F9孔是盲孔，也只能從N面加工，這要求鉆孔時N面必須朝上。這給裝夾工件帶來了一定的困難。從對工件的結構形狀分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現(xiàn)。待夾緊后將夾具翻轉180度，N面就能朝上，滿足加工要求。這個翻轉過程可以借助于標準的臥式回轉工作臺來實現(xiàn)。夾具以夾具體安裝面和定位孔、定位銷定位，用T型槽螺栓連接。工件以N面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余的三個自由度也必須限制。定位方案有以下兩種：方案（1）：在280H7的B孔內(nèi)插入一削邊銷限制一個移動自由度；再以B孔內(nèi)側面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也很簡單。但由于B孔和其內(nèi)側面均為毛胚面，又因結構原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。方案（2）用一根兩頭帶反錐形的心棒插入280mm毛坯孔中并夾緊。將心棒兩端的軸頸放入兩U形槽中定位，限制一個移動自由度和一個旋轉自由度。此外以280mm毛坯孔的兩內(nèi)側面在自定心機構上定位，限制一個移動自由度。這種方案定位可靠，夾緊也很方便，用一鉸鏈壓板壓在工件R80外圓上即可。圖5.1 心棒、零件裝配剖視圖本道工序與前道粗銑N面工序共用一根心棒，這根“隨行心棒”在銑完N面后立即連同工件一同轉入本道工序，其間不得重新卸裝心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否則將違背粗基準一般只使用一次的原則而影響N面各孔與280mm孔軸線的位置精度。本道工序的夾具因需要回轉，若采用氣動或液壓夾緊，則氣管或油管會妨礙操作，故選用手動夾緊，使夾具簡單，操作方便。53 定位誤差的分析使用夾具加工工件時，加工表面的位置誤差與工件在夾具中的定位等因素密切相關，為了保證工件的加工精度，必須是工序中各項加工誤差的總和小于或等于該工序規(guī)定的公差值。與機床夾具有關的誤差與工序中夾具以外其他因素有關的誤差定位誤差是工件在夾具中定位時，工序基準位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的變動所引起的，因此，在夾具設計時應盡可能選擇工序基準為定位基準，一般應使定位誤差控制在有關尺寸或位置公差的1/31/5?；鶞饰灰普`差 因為元件的形狀以及定位元件各表面間的餓位置精度較高，因此在計算工件以平面定位的基準位移誤差時，通常可以忽略它們的影響。工件以平面定位的基準位移誤差受平面度和垂直度的影響。通常因精基準面的形狀誤差很小，所以可以忽略影響。以粗基準面定位時雖因基準面誤差較大，但可以考慮增加下道工序的加工余量。以后以景基準面定位時最終考慮保證加工精度?；鶞什恢睾险`差由于工件存在加工誤差，必然使工序基準在沿工序尺寸方向上產(chǎn)生最大的位移量，這一誤差叫基準不重合誤差。在本次設計中： 54 計算夾緊里并確定螺桿直徑因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F架與切削力F之間的關系為F夾=KF式中K為安全系數(shù)。當夾緊力與切削力方向相反時，取K=3。由之前的計算可知F1=2616N,所以F夾=KF1=32616=7848N。由于采用了鉸鏈壓板，其受力圖如圖22所示。圖5.2 壓板受力圖從圖中可知：F0= F夾/2=7848/2=3924 N從強度考慮，因一個M10的螺栓能承受3924N的許用夾緊力，所以用M10的螺栓完全能滿足強度要求。但從夾具的剛度及整體結構的對稱性考慮，這里選用M16的螺栓。定位精度分析 413mm孔及29