T-12拖拉机副变速摇臂机械加工工艺及加工Φ10H8孔说明书

目录TOC\o"1-5"\h\z序言 •••••••••••••••••••••••••••••• 2零件的分析 •••••••••••••••••••••••••••••• 2毛坯设计 •••••••••••••••••••••••••••••• 3工艺规程设计 •••••••••••••••••••••••••••••• 4夹具设计 •••••••••••••••••••••••••••••• 16误差分析 ••••••••••••••••••••••••••••••• 17总结 •••••••••••••••••••••••••••••• 19参考文献 •••••••••••••••••••••••••••••• 20T—12拖拉机副变速摇臂机械加工工艺及加工①10H8孔夹具设计序言制造技术课程设计是机制专业的一个重要的设计环节,是在完成了机制专业的两大专业课——《机械制造技术》和《机械制造装备设计》的理论学习以及“制造技术实习”实践以后进行的。它是对我们所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也是为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。对于提高学生动手实践和解决具体问题的能力有很大的帮助。通过此次课程设计使我们获得综合运用过去所学知识进行工艺设计的基本能力，也为我们以后做好毕业设计打下基础。一、零件的分析（一）零件的作用分析我们设计的零件是T—12拖拉机副变速摇臂，主要作用是通过键与操作杆相连接来传递力，拨动滑移齿轮的位置，实现高—低速档位的变换。零件的键槽通过键连接与挡位操作杆连接，而螺栓是用来顶住键防止滑出。①10H8孔是连接拨动猾移齿轮的部分。（二）零件的工艺分析T一12拖拉机副变速摇臂主要加工面包括：①34mm圆所在平面，①10mm通孔，①18mm轴外圆，M8螺纹孔，键槽等。它们之间有一定的位置要求，现分述如下：以①34为中心的加工表面：这一组加工面包括：①18f8轴外圆、长度40+o.5mm并倒角，①13.6,2.5mm+0.3的退刀槽，15o、5mm的键槽以及①34端面和端面上的M8螺孔。-0.12其中键槽有同轴度要求：宽度为5mm的被测键槽的中心面必须位于距离为0.05mm，且相对于基准轴线A对称配置的两平行平面之间。以①10为中心的加工表面：这一组加工面包括：①10H8（①100.022）的孔、端面及倒角。0其中孔有平行度要求：被测轴线必须位于直径公差值①0.04mm且平行于基准轴线的圆柱面内。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、毛坯设计（一）确定毛坯的制造形式该零件的材料为QT400-15，为球墨铸铁，其中抗拉强度ob±400Mpa,屈服强度o0.2±250Mpa，伸长率6^15%，硬度为130—180HBS。[1]P11经过分析可知，该零件轮廓尺寸不大，76mmX54mm的形状亦不复杂，又属中等批量生产，故毛坯可用金属模机械砂型铸造成型。毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。查手册知，其精度等级CT为8-10，毛坯尺寸公差1—3mm，加工余量等级G。[3]P38由于本设计规定的零件为中等批量生产，应该采用调整法加工。①18mm圆柱基本零件尺寸是12mm，其加工余量为2.5mm。[3]P39毛坯名义尺寸为：12+2X2.5=17mm，尺寸偏差为±1.35mm。[1]P42①34mm圆柱宽基本零件尺寸是14mm，其加工余量为2.5mm。[3]P39毛坯名义尺寸为：14+2X2.5=19mm，尺寸偏差为±1.65mm。[1]P42轴长基本零件尺寸是40mm，其加工余量为2.0mm。[3]P39毛坯名义尺寸为:40+2=42mm，尺寸偏差为±1.95mm。[1]P423•轴外圆表面基本零件尺寸是①18mm，其加工余量为2.5mm。[3]P39毛坯名义尺寸为：18+2X2.5=23mm，尺寸偏差为±1.35mm。[1]P42（二）分型面的选择可以采用整模造型和分模造型两种方案。整模造型可选择以①34mm左端面所在平面为分型面，分模造型可以①34mm圆所在平面。考虑到整模造型时形状较复杂，且铸件的力学性能差，所以采用分模造型。故以①34mm圆所在平面为分型面。

（三） 确定拔模斜度3°（四） 确定收缩率根据铸造材料，查表得收缩率为0.8%—1.2%，选收缩率为1.0%。P43（五）毛坯工艺图（五）毛坯工艺图零件材料为QT400—15,生产类型为中等批量生产，采用金属模砂型铸造，这可提高生产率，保证加工精度。（二）基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会出现问题，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照粗基准的选择原则：当零件有不加工面时，应以这些不加工面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工面要求相对位置精度较高的不加工面作为粗基准，由于主加工面是①18圆柱面且孔①10有平行度要求，键槽有对称度要求，因此选圆柱面外毛坯表面和①34右侧凸台表面为粗基准。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。取①18mm轴的中心轴线和①34mm圆柱右端面作为精基准。（三）制订工艺路线制定工艺路线的出发点，应当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中批生产的条件下可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果以便使生产成本尽量下降。1、 工艺路线方案一：工序I铳①34mm和①18mm所在的两端面；工序II粗车①18mm圆柱右端面，①10mm孔右端面，粗车①34mm圆柱右端面凸台；粗车①18mm轴外圆；工序III半精车①18mm外圆，①34mm右侧断面，倒角，切槽，；工序W钻①9.8mm孑L，铰①10mm，锪倒角；工序V铳5X16键槽；工序W钻①6.8mm孔，倒角，攻丝M8。工艺路线方案二：工序I铳①34mm和①18mm所在的两端面；工序II粗车①18mm圆柱右端面，①10mm孔右端面，粗车①34mm圆柱右端面凸台，粗车①18mm轴外圆；工序III半精车①18mm外圆，①34mm右侧凸台倒角，切槽；工序W铳键槽5X16；工序V钻①9.8mm孑L,铰①10mm，锪倒角；工序W钻①6.8mm螺纹孔，倒角，攻丝M8。3、工艺方案的比较与分析方案一与方案二相比较，主要差别在工序W、V,因加工①10mm孔和键槽5X16时，有平行度和对称度要求，所以应该先加工①10mm孑L，再加工键槽5X16。故选择方案一。综上所述，最后确定加工方案为：工序I铳①34mm和①18mm所在的两端面；工序II粗车①18mm圆柱右端面，①10mm孔右端面，粗车①34mm圆柱右端面凸台；粗车①18mm轴外圆；工序III半精车①18mm外圆，①34mm右侧断面，倒角，切槽；工序W钻①9.8mm孑L，铰①10mm，锪倒角；工序V铳5X16键槽；工序W钻①6.8mm孔，倒角，攻丝M8。（四）工序设计工序I铳①34mm圆柱和①18mm圆柱两端面;工序图1丿 /\1■■LI.-、二卜加工条件工件材料：QT400—15，金属模机械砂型铸造成型，。b±400Mpa,。0.2±250Mpa, 6^15%,HBS150—180。加工要求：铳①34mm圆柱和①18mm圆柱所在的两端面，确定54mm尺寸，取IT=11,T=0.19mm，保证工序尺寸56±0.023mm机床的选择：机床的选择主要考虑：机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应；床的精度应与工序要求的加工精度相适应；机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。选用立式升降台铳床X5012型号，工作台面尺寸(宽X长)125X500mm,主轴端面至工作台台面距离0—250mm,主轴轴线至垂直导轨面距离150mm,主轴转速130—2720r/min，级数9,表面粗糙度Ra2.um，电动机功率1.5kw。专用夹具；[3]P160量具的选择：往往是与选择测量方法同时考虑，在选择时可以从规格指标与精度指标两方面考虑，从规格指标考虑就是所选择测量工具和仪器的测量范围示值范围、刻度值、测量力应满足被测件要求；从精度指标来考虑就是所测量工具和仪器的精度应与被测零件的公差大小相适应。选用三用游标卡尺，0—150mm。[7]P1898刀具的选择:一般情况均采用标准刀具，在大批大量生产或加工特殊形状零件时才采用高效专用刀具、组合刀具。在确定刀具种类和尺寸后，还要确定刀具切削部分的材料、刀具耐用度、刀具几何参数等。选用硬质合金镶齿端铳刀，D=50mm，齿数选Z=3mm,d1=22mm,d2=11mm，H=40mm，l1=20mm，l2=33mm [7]P701选择刀具材料牌号YG8，丫=+5°,偏角Kr=30°,Krz=5°，0a0=8°,aO，=10°，螺旋角B=-14°，b=1mm。[7]P685E切削用量切削用量的选择原则:在已经选择了刀具的材料和几何角度的基础上，用查表法按如下骤合理的选择切削用量：由工序余量确定被吃刀量ap，全部余量尽量在一次进给中去除;在切削力允许的条件下，选择大的进给量f；或按本工序的加工表面粗糙度确定进给量;在机床功率允许的条件下，选大的切削速度v，或按刀具使用寿命确定切削速度，选择机床所具有的主轴转速中最接近的速度；（4） 验算机床的功率是否满足。切削深度ap的选择工件表面要求粗糙度Ra为6.3-3.2um,Z=2.5,T=0.19,，选ap=2.5mmP414每齿进给量fz的选择根据机床功率1.5KWV5KW,选用进给量为0.12-0.24mm/z,取fz=0.24mm/z[5]P415铳削速度Vc的选择根据硬质合金铳刀，加工材料硬度150-225HBS，则Vc在60-110中选，则选Vc=60m/min[5]P419主轴转速n=1000Vc/nD=1000X60/3.14X50=382.2r/min,取n=355r/min。[3]P160故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X50X355/1000=55.7m/min切削工时：L=76mm,Tm=76/（355X0.24）=0.89min工序II粗车①18mm圆柱右端面，①10mm孔右端面，粗车①34mm圆柱右端面凸台；粗车①18mm轴外圆；工序图21.加工条件加工要求：粗车①18mm圆柱右端面，①10mm孔右端面，粗车①34mm圆柱右端面，；粗车①18mm轴外圆；机床选择:选取卧式车床CA6140 [3]P143刀具选择:选取硬质合金刀05R2525L=140mm,h=25mm,b=25mm,hl=25mm,l=20mm,n=12mm,Y二12°，偏角Kr0=90°,aO=12°[4]P133量具的选择:外径千分尺，最小分度值0.001 [7]P19022．切削用量粗车①18mm右端面；切削深度ap的选择Z=2.0,IT=12,T=0.21，加工余量Z=2.0,[2]P257取ap=2.0mm[7]P24每齿进给量fz的选择选用进给量为0.4-0.5mm/r,取fz=0.5mm/r车削速度Vc的选择根据硬质合金刀选Vc=76m/min主轴转速n=1000Vc/(nD)=1000X76/(3.14X23)=1052r/min,取n=1120r/min,[3]P145故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X23X1120/1000=80m/min粗车①34mm右端面凸台确定尺寸L=5.5mm。切削深度ap的选择Z=2.0,IT=12,T=0.21，加工余量Z=2.0,取ap=2.0mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.4-0.5mm/r,取fz=0.5mm/r车削速度Vc的选择根据硬质合金刀选Vc=114m/min主轴转速n=1000Vc/nD=1000X114/3.14X34=1140r/min,取n=1120r/min故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X34X1120/1000=119m/min粗车①18mm外圆切削深度ap的选择Z=2.0,IT=12,T=0.21，加工余量Z=2.0,取ap=2.0mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.4-0.5mm/r,取fz=0.5mm/r [9]P1082车削速度Vc的选择根据硬质合金刀选Vc=80m/min主轴转速n=1000Vc/(nD)=1000X80/(3.14X23)=1107r/min,取n=1120r/min,[3]P145故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X23X1120/1000=88m/min切削工时粗车①18mm右端面；Tm=23/1120X0.5=0.041min粗车①34mm右端面凸台Tm=5.5/1120X0.5=0.0098min粗车①18mm外圆Tm=40/1120X0.5=0.071min工序皿 半精车①18mm外圆，①34mm右侧端面，倒角，切槽;工序图3加工条件加工要求：半精车①18mm外圆，①34mm右侧断面，倒角，切槽;机床选择:选取卧式车床CA6140 [3]P143刀具选择:选取硬质合金刀05R2525；L=140mm,h=25mm,b=25mm,h1=25mm,l=20mm,n=12mm,Y二12°，偏角Kr0=90°,a0=12°P133A型车断刀07R1208；L=100mm,h=25mm,b=8mm,h=12mm,h1=12mm量具的选择:外径千分尺，最小分度值0.001 [7]P19022．切削用量半精车①34mm右端面；切削深度ap的选择Z=0.5mm，选IT10,T=0.10mm，加工余量Z=0.5±0.05mm,取ap=0.5mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.15-0.25mm/r,取fz=0.2mm/r [6]P1081切削速度Vc的选择根据硬质合金刀选Vc=144m/min [6]P1085主轴转速n=1000Vc/(nD)=1000X144/3.14X34=1349r/min,取n=1120r/min,[3]P145故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X34X1120/1000=120m/min半精车①18mm外圆切削深度ap的选择Z=0.5,取IT=12,T=0.21，加工余量Z=0.5±0.105mm,取ap=0.5mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.15—0.25mm/r,取fz=0.25mm/r [7]P875切削速度Vc的选择选Vc=80m/min [6]P1085主轴转速n=1000Vc/nD=1000X80/3.14X19=1340r/min,取n=1120r/min,故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X19X1120/1000=67m/min倒角1X45°仍用b中刀具，将刀转过45°切槽 槽深2.2mm，宽2.5mm切削深度ap的选择取ap=2.5mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.11—0.14mm/r,取fz=0.12mm/r [6]P1084

切削速度Vc的选择根据硬质合金刀选Vc=71m/min主轴转速n=1000Vc/(nD)=1000X71/(3.14X19)=1190r/min,取n=1120r/min,故实际切削速度Vc=nDN/1000=3.14X19X1120/1000=67m/min3.切削时间半精车①34mm右端面；Tm=15/(1120X0.2)=0.07min半精车①18mm外圆Tm=40/(1120X0.25)=0.14min切槽Tm=2.2/(1120X0.12)=0.0164min工序W钻①9.8mm孔，铰①10mm,锪倒角；工序图4加工条件加工要求：钻①9.8mm孑L,较①10mm,锪倒角；选择机床：选轻型圆柱立式钻床ZQ5035(M1-35)，最大钻孔直径35mm,主轴转速55-2390,主轴端至底座面距离1275mm,主轴轴线至立柱表面距离320mm,级数12,主轴行程160mm,电动机功率P=0.65/2/2.4,取P=2KWP495刀具选择：直柄阶梯麻花钻d=9.80mm,d2=11mm,l2=16.5mm,顶角118°±3° [4]P715选用硬质合金直柄机用铰刀d=10mm,L=133mm,l=17mm,l1=46mm[4]P31590°锥面锪钻12.5VdlV20mm,ll=100mm,l2=22mm,l3=40mm [4]P707量具的选择内侧百分表，最小分度值0.01 [7]P1907切削用量钻①9.8mm的孔(1)进给量fz的选择Fz=0.47-0.57mm/r,取fz=0.50mm/r [5]P136切削速度Vc的选择Vc=0.50m/s [5]P136n=1000V/nd=1000X0.5/3.14X9.8=97.5r/min取n=100r/min则实际切削速度Vc=0.5m/min铰①10mm(1)进给量fz的选择Fz=1.0-2.0mm/r,取fz=1.50mm/r [5]P266(2)切削速度Vc的选择Vc=50-80m/min取Vc=50m/minn=1000V/(nd)=1000X50/(3.14X10)=1592.4r/min取n=1600r/min则实际切削速度Vc=50m/min锪倒角快换钻套取下手动进给切削工时卡占①9.8mm孑LTm=12/0.5X100=0.24min铰①10mm孔Tm=12/1.5X50=0.16min工序V铣5X16键槽；工序图5加工条件加工要求：铳5X16键槽；机床的选择：选用立式升降台铳床X5012型号，工作台面尺寸（宽X长）125X500mm,主轴端面至工作台台面距离0—150mm,主轴轴线至垂直导轨面距离150mm,主轴转速130—2720r/min,级数9,表面粗糙度Ra2.um,电动机功率1.5kw。P159专用夹具；刀具的选择：选用高速钢直柄键槽铳刀，d=5mm,dl=5mm,l=8mm,L=42mm[4]P612•切削用量切削深度ap的选择ap=2.5mm每齿进给量fz的选择选用进给量为0.12—0.2mm/z,取fz=0.2mm/z[5]P416铳削速度Vc的选择选Vc=15-20m/min取Vc=15m/min[6]P1135主轴转速n=1000Vc/(nD)=1000X15/(3.14X5)=955r/min，取n=1000r/min。故实际切削速度Vc=15.8m/min3•切削工时：L=15.5mm,Tm=15.5/0.2X1000=0.08min工序W钻①6.8mm孔，倒角，攻丝M8。工序图61.加工条件加工要求：钻①6.8mm孔，倒角，攻丝M8。选择机床：选立式钻床ZQ5035，最大钻孔直径35mm，主轴转速55-2390,主轴端至底座面距离1275mm,主轴轴线至立柱表面距离320mm,级数12,主轴行程160mm,电动机功率P=0.65/2/2.4,取P=2KW [6]P495专用夹具刀具选择：攻丝前钻孔用直柄阶梯麻花钻d1=7.0mm,d2=9.0mm,l=125mm,l1=81mm,l2=21.0mm [4]P71390°直柄锥面锪钻d1=8.0mm,d2=2mm，l1=44mm,l2=12mm,d3=8mm [4]P711粗柄带颈细牙丝锥M8X1,L=69mm,l1=13.0mm,d=8.0mmP=1.0mm,l=19.9mm,a=6.3mm,l2=9mm[4]P802切削用量(1)进给量fz的选择取fz=0.20mm/r(2)切削速度Vc的选择Vc=18m/min[7]P1264n=1000V/nd=1000X18/3.14X6.8=900r/min取n=900r/min则实际切削速度Vc=18m/min切削工时L=20mm，Tm=20/900X0.2=0.11min四、夹具设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。设计加工①10mm孔的钻床夹具，即设计工序IV的夹具。（一）定位基准的选择根据零件图可知①10mm孔轴线与轴中心线有一定的平行度公差，因此应提高一定的精度要求。由于除孔之外还有键槽，螺纹孔没有加工，其他端面，外圆精度都已达到标准要求，所以选择①18mm轴中心线为定位基准，利用套筒定位，限制x、y轴转动和移动，套筒与端面限制z轴移动，应用活动V形块限制沿z轴转动。为提高加工精度和劳动生产率，应用快换钻套作为导向装置。活动V形块为标准V形块N二18mm，D=18mm，H=14mm，L=40mm，a=90°。排屑高度h=0.3-0.7d=3-7mm,取h=5mm。 [9]P167（二）定位方案：以①18圆柱轴线作为定位基准，采用套筒定位，（参照装配图），在加工部位设置辅助支撑和活动v型块。（三） 夹紧方案：采用螺旋压板夹紧端面方案。（四） 夹紧力的计算刀具：直柄阶梯麻花钻d1=9.8mml2=16.5mm，顶角118°±3°查表Kf=0.93切削力：已知f=0.2，Fz=419d1.2f0.75Kf=419X9.81.2X0.20.75X0.93=1802N [7]P919安全系数k=k1k2k3k4取k1=1.7k2=1.2k3=1.2k4=1；[8]P293则k=1.7X1.2X1.2X1=2.448则最小轴向钻削力为F1=kF=2..448X1802=4411N该力由辅助支承产生的约束力抵消。2、 钻①9.8孔时产生的转矩T=0.4Xd2Xf0.7XKf=0.4X9.82X0.20.7X0.93=11.58N•m[7]P435T1二KT=11.58X2.448=28.4N・m当量摩擦半径r‘=2(R3-r3)/[3(R2-r2)]=2(123-93)/[3(122-92)]=10.57mm通过静力平衡计算最小夹紧力FN所以T1=F•rN即F二Tl/r，=28.4/10.57X10—2686.8NN夹紧机构采用螺旋夹紧F=FL/[d/2tan(a+①)+r，tan①]WQ0[8]P292F=80N L=200mmQ螺纹中径d0=l5mm，螺纹升角a=2.48° [7]表17-26螺母处摩擦角①]=8.83° [7]表17-27螺纹杆端部与工作处摩擦角①2=2.48°W=16000/1.96=8163N因为F=2686.8NV8163NN符合要求。定位误差分析1.定位误差分析定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。定位误差产生的原因有：(1)基准位置误差引起的定位误差；(2)基准不重合引起的定位误差。采用V性块定位时，定位基准为①18mm外圆中心线，工序基准为内圆下素线。(1)基准位置误差引起的定位误差；Ajw=6d/2sina/2=1/2Xsin45°=0.0707mm(2)基准不重合引起的定位误差。ADb=Td/2=0.022/2=0.011mm经判定工序基准与定位基准反向变动，故AD(H)=0.0707-0.011=0..0597mm2、验算中心距50±0.2mm影响因素：⑴定位误差：主要是定位轴①18f8与孔①18H8的间隙产生最大间隙为①18f8(es=-0.016mm -ei=-0.043mm)①18H8(ES=+0.033mmEI=+0.006mm)Amax=+0.033-(-0.043)=+0.076mm。⑵钻套与衬套配合间隙，钻套(①15es=+0.018mmei=+0.007mm)衬套(①15es=+0.034mmei=+0.016mm)最大间隙为A=+0.034-0.007=+0.027mm⑶钻套内孔与外圆的同轴度误差(对于标准钻套精度较高，可忽略)。⑷钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e=(H/2+h+B)XAmax-FH(H=H+h〃 =16+10=26h=10mmB=12mm)钻套①9.8mm(es=+0.028mmei=+0.013mm)直柄阶梯麻花钻孔部分直径公差h9①9.8mmes=0,ei=-0.036mmAmax=+0.028(--0.036)=+0.064mme=(26/2+10+12)X0.064F26=0.086mm由于上述各项都按最大误差计算，实际上各项误差也不可能同时出现最大值，各项误差方向也不能一致，因此，其综合误差可按概率法求和£=(0.0762+0.0272+02+0.0862)^=0.118mme<(2/3)X0.4=0.27mm 符合