反向齒輪器箱體加工工藝及精銑上蓋結合面夾具設計【含圖紙+文檔全套】

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The CA6140 lever spare part primarily processes the surface and bores. Generally speaking, to guarantee the accuracy of the flat surface process is easier than that of the bore. Therefore, this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. The basic choice is to consider outside circle as rough basis and to consider bore and its next surface as precise basis. The bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using the bottom as the precise basis. The whole processes choose the machine bed. In the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. In consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. It is simple, and the organization design is simple, and can satisfy the design request. Key Words Lever spare parts, craft proces , tongs, fixed position, tight clip 目錄 摘 要 III ABSTRACT 4 1 緒 論 6 1.1 反向齒輪箱的用途 6 1.2 反向齒輪箱的技術要求 6 1.3 選擇定位基準 8 1.4 制定零件加工工藝路線 8 1.5 切削計算 10 2 鉆底座M12螺紋底孔 锪20孔夾具設計 13 2.1研究原始質料 13 2.2定位基準的選擇 13 2.3切削力及夾緊力的計算 13 2.4誤差分析與計算 14 2.5 零、部件的設計與選用 14 2.5.1定位銷選用 14 2.5.2夾緊裝置的選用 15 2.5.3 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 15 2.6夾具設計及操作的簡要說明 17 總 結 19 謝 辭 20 參考文獻 21 1 緒 論 機械加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經濟效益，生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品的質量的重要保證的重要依據。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率、改善工人的勞動強度、降低生產成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產中，常采用專用夾具。 而本次對于零件加工工藝及夾具設計的主要任務是： ⑴ 完成零件零件加工工藝規(guī)程的制定； ⑵ 完成專用夾具的設計。 通過對零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主要加工面和加工粗、精基準，從而制定出零件加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的設計，首先分析零件的加工工藝，選取定位基準，然后再根據切銷力的大小、批量生產情況來選取夾緊方式，從而設計專用夾具。 1.1 反向齒輪箱的用途 該反向齒輪箱用途非常廣泛。常用于加速減速，就是常說的變速齒輪箱；改變傳動方向，例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉動軸；改變轉動力矩，同等功率條件下，速度轉的越快的齒輪，軸所受的力矩越小，反之越大；離合功能，我們可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪，達到把發(fā)動機與負載分開的目的，比如剎車離合器等；分配動力，例如我們可以用一臺發(fā)動機，通過齒輪箱主軸帶動多個從軸，從而實現(xiàn)一臺發(fā)動機帶動多個負載的功能。 1.2 反向齒輪箱的技術要求 按表1的形式將反向齒輪器的主要技術要求列于表1中。 表1 反向齒輪箱零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差 mm 表面粗糙度Ra um 形位公差 mm 上蓋接合面 200 1.6 0.05 后側面 130 6.3 上蓋接合面Φ12mm孔 12 6.3 Φ16mm沉頭孔 16 6.3 吊耳上凸臺面 6.3 左右端面 6.3 Φ47mm軸承孔 Φ47-0.008+0.018 1.6 ◎ Φ0.01 A-B Φ35mm軸承孔 Φ35-0.008+0.018 1.6 ◎ Φ0.01 A-B 后側面Φ12mm孔 Φ120+0.019 1.6 Φ35mm吊耳孔 Φ350+0.027 3.2 ∥ 0.05 C 該反向齒輪箱形狀復雜、結構簡單，屬于典型的箱體零件。為了實現(xiàn)改變方向、力矩等功能，其軸承孔與軸承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求較高，而且要求較高的同軸度。上蓋結合面作為設計基準和定位基準，要求較高的平面度。為了保證齒輪箱有較高的裝配精度，上蓋面采用銷定位。吊耳孔雖然尺寸精度要求不高，但要求對上蓋面有很好的平行度。 綜上所述，該反向齒輪箱的各項技術要求比較合理，符合零件在實際工作中的功用。 1、反向齒輪箱特點： 反向齒輪箱屬于面型薄壁箱體零件，加工要求較高的是頂面和軸承孔的加工，其具體要求見零件圖。 2、對反向齒輪箱體的結構： 1）該反向齒輪箱形狀復雜、結構簡單，屬于典型的箱體零件。 2）該箱體壁厚均勻，鑄造容易，不易出現(xiàn)縮孔，縮松等缺陷。 3）在箱體零件上，孔徑相同的比較多，有利于減少刀具的種類和數量。 4）為了實現(xiàn)改變方向、力矩等功能，其軸承孔與軸承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求較高，而且要求較高的同軸度。 5）上蓋結合面作為設計基準和定位基準，要求較高的平面度。 6）吊耳孔雖然尺寸精度要求不高，但要求對上蓋面有很好的平行度。 3、反向齒輪箱體工藝性的定性分析： 分析零件圖可知，齒輪箱的上蓋接合面和后側面均要求銑削加工，上蓋接合面的四角伸出端與左右端面相接，這樣既減少了加工面積，又減少了材料的使用，同時還提高了接觸剛度；加工Φ47mm軸承孔和Φ35mm軸承孔時，由于孔徑較大，要選擇鏜刀進行加工，為了滿足兩孔的同軸度，可以用在一個工位里完成它們的加工；該齒輪箱是單件小批量的生產，要求工序盡可能的集中，因此多選用在加工中心上完成，以提高生產效率。由此可見，該零件的工藝性較好。 4、反向齒輪箱體材料和毛坯： 零件的材料用HT-20~~33，采用鑄鐵有以下一些優(yōu)點，鑄鐵有較高的耐磨性，減振性和鑄造性，而且價格低廉。采用鑄件毛坯，鑄出后要進行時效處理，消除其內應力，然后才送到機械加工車間加工，否則加工后會發(fā)生很大的變形，影響加工精度。 1.3 選擇定位基準 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1. 精基準的選擇 根據該箱體零件的技術要求和裝配要求，選擇上蓋結合面和后側面作為精基準進行加工，然而這兩個平面是需要加工的表面，因此首先要加工這兩個面。選擇上蓋接合面和后側面作精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。由于上蓋接合面和后側面又是作為設計是選用的基準，因此選用它們作為基準又遵循了“基準重合”的原則。選用上蓋結合面作基準時，采用一面兩孔的方式定位，夾緊穩(wěn)定可靠。 2. 粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整和光潔，不能有飛邊、澆口、毛刺、冒口及其他的缺陷。本箱體零件選用下底面作為粗基準。以下底面作為粗基準加工上蓋接合面和后側面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 1.4 制定零件加工工藝路線 工藝路線擬定是工藝規(guī)程制定的核心，在具體工作中應在充分調查研究的基礎上，提出多種方案進行分析比較，注意到加工路線不僅影響加工的質量和效率，而且還影響到工人的勞動強度、設備安排、車間面積、生產成本等，必須認真分析，使擬定的加工工藝路線達到科學合理。本設計經分析擬定的工藝路線分析如下： 1粗銑零件上蓋結合面，半精銑上蓋結合面 2鉆鉸上結合面￠12連接螺栓孔，鉸修上蓋結合面￠12孔 3粗銑兩側軸承凸臺端面 4粗銑吊耳上凸臺端面 5粗銑前端面 6鉆前端面￠10孔，鉆前端面￠12孔，鉆前端面M12螺紋底孔 7鉆底面M12螺紋底孔，锪￠20孔 8粗鏜兩側軸承孔 9粗鏜吊耳孔 10精銑吊耳上凸臺面 11半精鏜兩側軸承孔 12精鏜吊耳孔 13精銑兩側軸承凸臺端面 14鉆兩側軸承凸臺端面上6個M6螺紋底孔 15在上蓋結合面上鉆4個M8螺紋底孔 16攻底面M12螺紋 17擴鉸前端面￠12孔，鉸前端面￠10孔為M12螺紋底孔 18攻前端面M12螺紋 19攻兩側軸承凸臺端面上6個M6螺紋 20在上蓋結合面上攻4個M8螺紋，鉆左側凸臺面上￠5深35孔 21在上蓋結合面鉆4個￠5油孔 22精銑上蓋結合面 23鉸修上蓋結合面￠12孔 24精鏜兩側軸承孔 25鉸￠16沉頭孔 26去毛刺 27清洗 28與7065裝配 29鉆2個配作￠5錐銷孔底孔 30手鉸2個配作￠5錐銷孔 31與7076裝配 32鉆吊耳上配作￠8銷孔底孔 33手鉸吊耳上配作￠8銷孔 34清洗 35終檢 1.5 切削計算 工序60：鉆鉸孔 機床：Z525 刀具：硬質合金錐柄麻花鉆頭。型號：E211和E101 帶導柱直柄平底锪鉆（GB4260-84） 公制/莫式4號錐直柄鉸刀 刀具材料： Φ10H7孔先鉆Φ9.5孔，然后鉸孔至Φ10 切削深度： 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-52，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-53，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度： 式（1.8） 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間： 式（1.9） 鉸孔孔 切削深度：， 進給量：根據參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-58，取 切削速度：參照參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表2.4-60，取 機床主軸轉速，由式（1.1）有： ，取 實際切削速度，由式（1.2）有： 被切削層長度： 刀具切入長度，由式（1.8）有： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間，由式（1.9）有： 工序:鉆底座M12螺紋底孔 锪20孔 機床：立式鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 進給量：根據參考文獻[3]表2.4～38，取。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4～41，取。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表5.1～31，取 所以實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 走刀次數為1 機動時間： 工序:鉆攻M12X6H螺孔 機床：Z525 刀具：釩鋼機動絲錐 （1）、M12X6H螺孔攻絲 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： （盲孔） 機動時間： 工序：精銑上蓋結合面 機床：X52K型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數Z=25，為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數為1 機動時間： 查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.94min 2 精銑上蓋結合面夾具設計 2.1研究原始質料 利用本夾具主要用來精銑上蓋結合面工序夾具設計，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 2.2定位基準的選擇 由零件圖可知：在對銑精銑上蓋結合面進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了加工。因此，定位、夾緊方案有： 分析比心軸夾緊、定位是通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔其加工與軸線間有尺寸公差，從而保證其尺寸公差要求。具體見下圖所示?？靠锥嗣嫦拗?個自由度， 一個心軸通過孔限制2個自由度，下面有4個浮動支撐限制旋轉自由度，一共限制6個自由度。 2.3 切削力及夾緊分析計算 根據參考文獻[1]，表2.4—97可查得： 銑削力計算公式為 圓周分力 查表可得： 代入得 = 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： ∴ 查參考文獻[1]，表5.1-4可知，所需的夾緊力為： 式中： L=62.53mm f=2.22 l=34mm ∴ 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.2. 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 2.4 誤差分析與計算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： 由參考文獻[5]可得： ⑴ 定位銷的定位誤差 ： 其中： ， ， ， 且：L=125mm ，得 ⑵ 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 2.5 零、部件的設計與選用 2.5.1定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位，其參數如下表： 表2.1 定位銷 d H D 公稱尺寸 允差 14～18 12 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 2.5.2 該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如表2.3： 表6.3 移動壓板 公稱直徑 L 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 2.6定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具體底面的槽中，一般使用兩個。其距離應盡可能布置得遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據參考文獻[1]選用定向鍵為 圖5 定向鍵(GB2207—80)及其與機床連接示意圖 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本工序是完成此撥動叉的加工，所以選用直角對刀塊。根據參考文獻[5]選用對刀塊, 塞尺選用平塞尺，其結構如圖所示： 圖7 平塞尺(GB2244-80) 2.7 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。 2.8 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。 總 結 本文是反向齒輪器箱體的加工工藝和夾具設計，設計的總體過程可以概括為，首先對撥叉零件的結構、形狀及材料作整體分析，然后初選加工工藝方案，并對工藝方案進行比較選擇合理的工藝路線，然后計算分析尺寸，并制定出工藝卡片。最后是夾具的設計。 本次課程設計綜合了大學里所學的知識，是理論與實際相結合的一個成果。由于專業(yè)知識有限，在設計過程中遇到的問題主要通過老師的講解，同學們的討論以及查閱資料來解決。通過課程設計，我對課本理論知識有了更深刻了理解，同時，我的看圖，繪圖能力也有了較大的提高。這對我以后的工作打下了良好的基礎。 謝 辭 本次課程設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖、繪圖、設計能力，為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程，收獲頗豐。 本次設計是在XX老師的悉心指導和幫助下完成的。我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是鄭老師不厭其煩的指導，不斷的點拔迷津，提供相關資料，才使其順利完成。XX老師耐心的講解，使我如沐春風。不僅如此，xx老師嚴謹的治學態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我。在此，我向XX老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同組同學的支持和幫助，使我更好的完成課程設計。 參考文獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上?？茖W技術出版社，2002． [4] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2000． [5] 徐鴻本．機床夾具設計手冊[M] ．遼寧科學技術出版社，2003．10． [6] 都克勤．機床夾具結構圖冊[M] ．貴州人民出版社，2003．4 [7] 胡建新．機床夾具[M] ．中國勞動社會保障出版社，2001．5． [8] 馮 道．機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊[M] 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