减速箱箱体加工工艺及夹具设计说明书

./摘要零件的工艺编制是否合理,直接关系到零件的加工能否达到质量要求；合理的工艺编制就能使各工序科学地衔接,实现优质、高产低消耗,使生产均衡、顺利地进行。同时,机床夹具在机械制造中也占有重要的地位,合理的夹具设计能可靠地保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。可见这两者在机械制造行业中是至关重要的环节。本次设计的是减速箱箱体上100孔的加工工艺及夹具设计,该孔精度要求较高,采有用镗床加工。在编制加工工艺时,要考虑到孔的各项精度以及形状与位置公差等。在设计加工100孔的专用夹具时,以箱座底面为基准,采用一面两销定位,通过连接螺栓将箱盖和箱座联结,并以定位销将其定位。为了降低成本、减少装夹时间,采用凸轮联动夹紧装置。逆时针转动手柄时,在拉伸弹簧的作用下,压板松开,放入工件,顺时针转动手柄带动凸轮推动推杆,从而压紧工件。关键词：工艺；夹具；定位；位置公差.ABSTRACTThepreparationofpartsoftheprocessisreasonable,directlyrelatedtothemachiningqualityrequirementscanbemet;reasonablepreparationprocesswillenabletheconvergenceofscientificprocessestoachievehigh-quality,high-yieldlow,sothattheproductionofabalanced,smoothly.Atthesametime,inthemachinerymanufacturingfixturealsooccupyanimportantposition,reasonableandreliablefixturedesigncanguaranteethequalityoftheworkpieceprocessing,improveprocessingefficiency,reducelaborintensityandgivefullplaytothetechnologyandtheexpansionofmachinetoolperformance.Canbeseenbothinthemachinerymanufacturingindustryisvitallink.Thedesignofthedecelerationboxboxholes100andfixturedesignprocess,theholesrequireahigherprecision,boringprocessmininguseful.Inthepreparationprocess,itisnecessarytotakeintoaccounttheporeshapeandlocationaccuracy,aswellastoleranceandsoon.

Holeinthedesignofspecialprocessingfixture100whentheseatbottomtomebasedontheuseofatwo-pinposition,throughtheboltcoverandtheboxseattojoin,anditspositioningpins.Inordertoreducecosts,reducetheclampingtime,linkedtheuseofcamclamps.Handlecounter-clockwiserotation,intheroleofthetensilespring,theplatenreleaseintotheworkpiece,theprocessinghasbeencompleted,turningthehandleclockwisetopromoteputtcamdriven,thuscompactingtheworkpiece.Keywords:Technology;fixture;positioning;positiontoleranceparts.目录摘要 …ⅠABSTRACTⅡ第一章绪论 11.1课题研究的目的及容 1第二章零件的工艺分析 22.1零件的作用 22.3零件生产类型的确定 3第三章零件的工艺规程设计 43.1确定毛坯的制造形式 43.2确定机械加工余量及毛坯尺寸 43.3定位基准的选择 63.4零件表面加工方法的选择 73.5制订工艺路线 93.6工序设计 123.7确定切削用量及基本工时 14第四章专用夹具设计 234.1问题的提出 234.2定位方案及定位元件的选择 234.3夹紧方案及夹紧元件的选择 254.4夹具体的选择 274.5自锁条件的计算 274.6夹紧力的计算 274.7定位误差的计算 294.7夹具的使用30第五章结论 31参考文献 32致 33.第一章绪论夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。对工件进行机械加工时,为了保证加工要求,首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此,在进行机械加工前,先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点：〔1能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时,工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致。〔2能提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速,工件不需要划线找正,可显著地减少辅助工时,提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,因此可加大切削用量,提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高劳动生产率。〔3能扩大机床的使用围〔4能降低成本1.1课题研究的目的及容此次毕业设计是学完了大学四年的相关专业知识、进行了生产实习之后的一个重要的实践环节。通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力,为以后走上工作岗位进行一次综合性的训练和准备。其目的主要在于：1培养解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计,熟练运用所学机械相关课程正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2提高结构设计能力。通过夹具设计的训练,能根据被加工零件的加工要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟定夹具设计方案,设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具。3培养熟悉并运用有关手册、规、图表等技术资料的能力。4进一步培养识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。本次课题题目为"减速箱箱体加工工艺及夹具设计"经与指导老师协商,针对和的孔进行夹具设计,经过对零件加工部位的分析,所设计的镗床上用的镗床夹具,采用的是一面两孔定位,考虑到经济及生产率问题,夹紧装置采用的是凸轮联动夹紧装置。.第二章零件的工艺分析2.1零件的作用减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足工作需要。减速箱是减速器的重要组成部件,它是传动零件的基座,起着支持和固定轴系零件,保证齿轮的运转精度、为齿轮运转过程中储存、提供润滑和冷却用油、防止灰尘进入等重要作用。在现代科研、国防、交通、冶金、化工以及基础设施建设等国民经济众多领域应用十分广泛。2.2零件的工艺分析在制定零件机械加工工艺规程时,对产品零件图进行细致的审查,从中了解零件的功用和相关零件的配合,以及主要技术要求制订的依据。主要包括零件的结构工艺性分析和零件的技术要求分析,并担出修改意见,是一项重要的工作。通过对该零件的审查及重新绘制,零件材料为HT150,容易铸造,故易得到毛坯,各加工表面的精度及表面粗糙度值要求较高,且各表面间的相互位置关系要求也较高。现将其主要加工表面及位置要求分述于下：1．以的箱座底平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：φ100和φ80两孔及其倒角；的箱盖和箱座的配合表面；6φ13及锪φ30的孔；2.以φ100和φ80两孔定位的加工表面这一组加工表面包括：尺寸为196与φ100和φ80两孔轴线相垂直的前后两平面,还有在这前后两平面上总共有24个M8的螺孔。其中,主要加工表面为φ100和φ80两孔。各加工表面之间有着一定的位置要求,主要是：〔1尺寸为φ100孔两处轴心线同轴度为φ0.025,同柱度为0.010。〔2尺寸为φ80孔两处轴心线同轴度为φ0.025,同柱度为0.008,且与φ100轴心线的平行度公差为0.025。〔3φ100和φ80两孔端面上的螺孔M8分别有位置度要求:要求最大实体要求为φ0.4,两端面与φ80孔轴心线有垂直度公差为0.10。〔4426196的平面度要求0.025且与底面的平行度为0.03。由上面分析可知,1.先以底座上表面定位加工出下表面,再以下表面加工出与之具有相互位置关系或定位关系的各加工表面；2.采用专用夹具加工出一组表面,再以这组加工后表面为基准加工另外一组。从而满足各加工表面间位置要求。2.3零件生产类型的确定根椐参考文献[1]第一页,机器零件的生产纲领可按下式计算:式中::机器零件的生产纲领；:机器产品在计划期的产量；:每台机器产品中该零件的数量；:备品率；:平均废品率。依设计题目知：该零件的产量N=4000台/年,n=1件/台,结合生产实际,备品率和废品率分别取10%和1%；从而有=4440件/年该零件是机器设备上的一减速箱,根椐参考文献[2]第7页表2-1可知其属中型零件,生产类型为大批量生产。表2-1生产类型与生产纲领的关系生产类型同类零件的年产量/件重型〔零件质量大于2000kg中型〔零件质量100～200kg轻型〔零件质小于100kg单件生产〈5〈20〈100成批生产小批生产5～10020～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产〉1000〉5000〉50000.第三章零件的工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式毛坯的生产方式有铸造、锻造、焊接、轧制等。毛坯的选择是否恰当将直接影响机械加工工艺过程、零件质量、成本和生产率,因此必须根据零件的材料、形状、尺寸、技术要求和生产类型等因素,正确选择毛坯。根据题目知：零件材料为灰铸铁〔HT150或HT200,具有良好的可铸性,抗压性能好,并具有一定的吸振性,在一般情况下,生产批量较大时,采用铸件就比较经济。由于零件产量为4000件/年,属于大批量生产,故选择铸造毛坯。从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。根椐参考文献[2]第9页表2-3选用金属模铸造。3.2确定机械加工余量及毛坯尺寸本零件材料为HT200,强度较高,耐磨,铸造性能好。生产类型为大批量生产,采用金属模铸造。各机械加工余量和毛坯尺寸计算如下：1．求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸,长440mm,宽190,高310mm。故最大尺寸为440mm。2．选取公差等级CT箱体采用金属模铸造,铸件材料为HT200,根据参考文献[2]第119页表5-1,可知毛坯铸件的公差等级CT为8~10级,此处取9级。3．求铸件尺寸公差根据箱体加工表面的基本尺寸和铸件公差等级CT,再查参考文献[2]第120页表5-3,除非另有规定,公差带应相对于基本尺寸对称分布。求得各加工表面的铸件尺寸公差如表2-1。表2-1机械加工余量及毛坯尺寸项目F面M面H面I面公差等级CT9999加工面基本尺寸F1701008020铸件尺寸公差2.82.22.21.7机械加工余量等级FFFF要求的铸件机械加工余量RMA3333毛坯基本尺寸R174.492.972.923.85续表：项目J面K面L面Q面公差等级CT9999加工面基本尺寸F12170196196铸件尺寸公差1.62.82.82.8机械加工余量等级FFFF要求的铸件机械加工余量RMA3333毛坯基本尺寸R15.8174.4200.4200.44．求机械加工余量等级根据参考文献[2]第121页表5-5,箱体采用金属型铸造,铸件材料为HT200,知毛坯铸件的机械加工余量等级围为D~F,取F级。5．求要求的铸件机械加工余量〔RMA除非另有规定,要求的机械加工余量适用整个毛坯铸件,即对所有需机械加工的表面只规定一个值,且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸,在相应的尺寸围选取。根据参考文献[2]第120页表5-4,查得最大尺寸为440mm,机械加工余量等级为F级,机械加工余量〔RMA取为3mm。6．求毛坯基本尺寸轴承端盖连接螺纹孔M8、轴承旁连螺栓孔6φ13及锪φ30的孔、箱盖与箱座连螺栓孔2φ11及锪φ24的孔、视孔盖连接螺纹孔4M6孔、油标螺孔M12及锪φ30的孔、卸油螺纹孔M16、地脚螺栓孔6φ17及锪φ30的孔、箱体起吊孔φ18尺寸较小,铸成实心。根据参考文献[2]第118页式5-1、5-2、5-3有：R=F+RMA+CT/2〔单侧加工R=F+2RMA+CT/2〔双侧加工R=F-2RMA-CT/2〔腔加工式中,R为铸件铸件毛坯的基本尺寸；F为最终机械加工后的尺寸；CT为铸件公差。从而求得各毛坯基本尺寸如下：a.尺寸为170mm的箱座底面<F面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2=170+3+2.8/2=174.4mmb.尺寸为φ100的孔表面〔M面该加工表面为腔双侧加工,根据公式R=F-2RMA-CT/2==92.9mmc.尺寸为φ80的孔表面〔H面该加工表面为腔双侧加工,根据公式R=F-2RMA-CT/2==72.9mmd.尺寸为20mm的表面<I面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2==23.85mme.尺寸为12mm的表面<J面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2==15.8mmf.尺寸为170mm的箱座上表面<K面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2=170+3+2.8/2=174.4mmg.尺寸为196mm的轴承座端面左表面<L面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2=196+3+2.8/2=200.4mmh.尺寸为196mm的轴承座端面右表面<L面>该加工表面为单侧加工,根据公式R=F+RMA+CT/2=196+3+2.8/2=200.4mm根据表2-1绘制出毛坯图见附图。3.3定位基准的选择正确的选择定位基准是设计工艺过程的一项重要容,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,加工工艺过程中会问题百出,还会造成零件的大批报废。1．粗基准的选择对于零件粗加工而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取工件底面作为粗基准。本零件为铸造成形,在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准。按照上述粗基准的选择原则,选不需加工的表面、平整且面积较大的表面作粗基准,即：以箱座上表面和箱盖与箱座的连接螺孔为粗定位基准,箱座上表面限制X轴、Y轴旋转方向和Z轴的直线方向自由度,两个孔限制Z轴转动、X轴移动、Y轴移动,先加工出箱座下表面。2.精基准的选择根据精基准的选择原则,主要考虑基准重合问题,对于本零件选用箱座下表面和底座对角线上两地脚螺栓孔作精定位基准。从而避免了基准不重合造成的误差,从便于装夹来讲也是应该的。3.4零件表面加工方法的选择本零件加工表面有：孔、端面、螺孔、及小孔,材料为HT200,按照加工表面的公差等级和表面粗糙度要求,参考相关资料,现将各加工表面的加工方法选择如下：轴承端盖连接螺纹孔M8该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT14,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。表面粗糙度为12.5μm。轴承旁连螺栓孔6φ13及锪φ30的孔该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。要求的表面粗糙度12.5μm能达到。箱盖与箱座连螺栓孔2φ11及锪φ24的孔该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。要求的表面粗糙度Rz50μm能达到。4.视孔盖连接螺纹孔4M6孔该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。要求的表面粗糙度Rz50μm能达到。油标螺孔M12及锪φ30的孔该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。要求的表面粗糙度Rz50μm能达到。卸油螺纹孔M16该螺纹孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削→攻丝即可达到要求。表面粗糙度能达到12.5μm。7．地脚螺栓孔6φ17及锪φ30的孔该孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削即可达到要求。表面粗糙度能达到Rz50。8.箱体起吊孔φ18该孔未标注公差尺寸,属一般公差,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第128页表5-15,采用钻削即可达到要求。表面粗糙度能达到12.5μm。9．尺寸为170mm的箱座底面<F面>该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该表面的公差等级为IT14,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣即可达到要求的表面粗糙Ra6.3。10.尺寸为φ100的孔表面〔M面该孔表面公差尺寸为0.035,由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT7,再根据参考文献[2]第128页表5-15,采用粗镗→半精镗→精镗即可达到要求的表面粗糙度Ra2.5。11.尺寸为φ80的孔表面〔H面该孔表面公差尺寸为0.030,由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT7,再根据参考文献[2]第128页表5-15,采用粗镗→半精镗→精镗即可达到要求的表面粗糙度Ra1.6。12.尺寸为20mm的表面<I面>该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣即可达到要求。13.尺寸为12mm的表面<J面>该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为f,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT12,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→半精铣即可达到要求。14.尺寸为196mm的轴承座两端面〔G面该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为f,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT11,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→半精铣即可达到要求。15．尺寸为170mm的箱座上表面<K面>该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT14,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→精铣即可达到要求的表面粗糙Ra1.6。16．尺寸为196mm的轴承座端面左、右表面<Q、L面>该表面未标注公差尺寸,为自由尺寸,由参考文献[4]第33页表2-18取公差等级为m,公差尺寸为,再由文献[4]第12页表2-4知该加工表面的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→半精铣即可达到要求的表面粗糙Ra3.2。3.5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,针对题目所给零件为大批量生产,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。同时箱体应有足够的刚度、可靠的密封及便于传动件润滑和散热、箱体应有良好的结构工艺性、箱体形状应力求匀称和美观。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降,提高生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度。工艺路线方案一工序一热处理,人工时效。工序二按图纸尺寸,检查加工余量,对箱体各加工表面划线。工序三以368190的箱座底面定位,粗铣尺寸为20mm的表面<I面>至尺寸。工序三以428196的箱座上表面<K面>定位,粗铣尺寸为368190的箱座底面<F面>,留余量。工序四以368190的箱座底面定位,粗铣尺寸为428196的箱座上表面<K面>,留余量。工序五以368190的箱座底面定位,精铣尺寸为170mm的箱座上表面<K面>到尺寸。工序六以368190的箱座底面定位,钻地脚螺栓孔6φ17及锪φ30的孔到尺寸。工序七以368190的箱座底面定位,钻定位销孔2φ8箱盖与箱座连螺栓孔2φ11及锪φ24的孔到尺寸。工序八以368190的箱座底面定位,钻轴承旁连螺栓孔6φ13及锪φ30的孔到尺寸。工序九粗铣→半精铣尺寸为12mm的表面<J面>至尺寸。工序十以368190的箱座底面及地脚螺栓孔φ17定位,粗镗→半精镗→精镗尺寸为φ100和φ80的孔表面至尺寸。工序十一以368190的箱座底面定位,钻视孔盖连接螺纹孔4M6工序十二以φ100和φ80的孔两端面定位,粗铣尺寸为196mm的轴承座端面左端面<Q面>,留余量。工序十三以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位,粗铣尺寸为196mm的轴承座端面右端面<L面>,留余量。工序十四以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位,半精铣尺寸为196mm的轴承座端面左端面<Q面>至尺寸。工序十五以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位半精铣尺寸为196mm的轴承座端面右端面<L面>至尺寸。工艺路线方案二工序一热处理,人工时效。工序二按图纸尺寸,检查加工余量,对箱体各加工表面划线。工序三以368190的箱座底面定位,粗铣尺寸为20mm的表面<I面>至尺寸。工序四以428196的箱座上表面<K面>定位,粗铣尺寸为368190的箱座底面<F面>,留余量。工序五以粗铣后的368190的箱座底面定位,粗铣→精铣尺寸为428196的箱座上表面<K面>。钻地脚螺栓孔6φ17及锪φ30的孔、定位销孔2φ8箱盖与箱座连螺栓孔2φ11及锪φ24的孔、钻轴承旁连螺栓孔6φ13及锪φ30的孔。工序六粗铣→半精铣尺寸为12mm的表面<J面>至尺寸。工序七以368190的箱座底面及地脚螺栓孔φ17定位,粗镗→半精镗→精镗尺寸为φ100和φ80的孔、钻视孔盖连接螺纹孔4M6。工序八以φ100和φ80的孔两端面定位,粗铣尺寸为196mm的轴承座端面左端面<Q面>,留余量。钻M8螺孔。工序九以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位,粗铣尺寸为196mm的轴承座端面右端面<L面>,留余量。工序十以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位,半精铣尺寸为196mm的轴承座端面左端面<Q面>至尺寸。工序十一以加工后的φ100和φ80的孔两端面定位半精铣尺寸为196mm的轴承座端面右端面<L面>至尺寸。工序十二钳工去毛刺。工序十三终检并入库。工艺方案的比较与分析一个零件的机械加工工艺过程,往往可以拟定出几个不同的方案,这些方案都能满足该零件的技术要求,但它们的经济性是不同的,因此要进行经济性比较分析,选择一个在给定的生产条件下最为经济的方案。两种工艺路线方案的工序大体上差不多,工艺路线方案一中,在一次装夹中,只加工了一个工序,目的在于形成流水线生产,可以担高生产率,而方案二中,在一次装夹中,尽量完成多个加工工序,比如,以368190的箱座底面定位,加工了428196的箱座上表面、钻地脚螺栓孔6φ17及锪φ30的孔、定位销孔2φ8箱盖与箱座连螺栓孔2φ11及锪φ24的孔、钻轴承旁连螺栓孔6φ13及锪φ30的孔等。减少了装夹时间,装夹误差、定位误差,也可提高生产效率,但是在一道工序中要完成这么多工序必须要专门设计的组合机床。根据题目知,生产纲领为大批量,而在成批生产中,在能保证加工精度下,应尽量不选用专用组合机床。对于整个加工工艺路线看来,以上两种加工方案大致看来都是合理的.但是通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题.因此,最后的加工工艺路线方案如下：工序一热处理,人工时效。工序二按图纸尺寸,检查加工余量工序三以428196的箱座上表面<K面>定位,粗铣尺寸为368190的箱座底面<F面>,留余量。工序四以粗铣后的368190的箱座底面定位,粗铣→精铣尺寸为428196的箱座上表面<K面>。工序五以尺寸为428196的箱座上表面定位,钻地脚螺栓孔工序六以箱盖上尺寸为12mm的平面定位,粗铣、半精铣尺寸为428196的箱盖下表面工序七以加工后的428196的箱盖下表面定位,粗铣箱盖上斜方孔10090表面工序八以加工后的428196的箱盖下表面定位,钻吊耳孔、斜方孔平面上4-孔及攻工序九以368190箱座底面定位,钻箱盖与箱座连接螺栓孔及锪24的孔、轴承旁连螺栓孔锪30的孔工序十以368190箱座底面定位,连接箱盖与箱座,打入定位销,粗镗、半精镗、精镗尺寸为100和80的孔工序十一以100和80的孔右端面定位,粗铣尺寸为196的轴承座左端面,留余量,翻转粗铣另一面。再以加工后的右端面定位半精铣左端面,翻转半精铣右端面工序十二分别以加工后的尺寸为196的轴承座左、右端面定位,钻两端面上的螺纹底孔及攻工序十三钳工去毛刺工序十四终检入库3.6工序设计1.选择机床根据不同的工序选择机床如下：a.工序三、四、六、七、十一是铣削加工表面,用直柄立式铣刀,应选立式铣床,考虑到箱体的尺寸及该零件的生产纲领为大批量生产,所选机床使用围较广为宜,根据参考文献[2]第150页表5-71选常用的X52K立式铣床。b.工序五、八、九、十二是钻削及攻螺纹,考虑加工尺寸及经加工经济性,根据参考文献[2]第150页表5-64选常用的Z535立式钻床。c.工序十是镗孔,考虑本次所设计的夹具及工件尺寸,根据参考文献[6]第3页,选用T68型卧式镗床。2.选择夹具本零件各工序需要专用夹具,工序三、四、六、七、十一是铣削中工表面,采用铣床专用夹具,工序五、八、九、十二是钻削及攻螺纹,采用钻床专用夹具,工序十是镗孔,采用镗床专用夹具。3.选择刀具铣床上加工的工序:主要有工序三、四、六、七、十一,根据参考文献[2]第168页表5-100选用硬质合金莫氏锥柄立铣刀50200GB/T6117.2-1996。a.钻床上加工的工序工序五选用莫氏锥柄麻花钻17GB/T1438.1-1996〔参考文献[2]第156页表5-84工序八、十二选用莫氏锥柄麻花钻18GB/T1438.1-1996〔参考文献[2]第156页表5-84细柄机用和手用丝锥M6GB/T3464.1-1994〔参考文献[2]第166页表5-97。工序九带导柱直柄平底锪钻30GB/T4260-1984〔参考文献[2]第160页表5-90,带导柱直柄平底锪钻24GB/T4260-1984〔参考文献[2]第160页表5-90,直柄麻花钻11GB/T6135.3-1996〔参考文献[2]第156页表5-83,直柄麻花钻13GB/T6135.3-1996〔参考文献[2]第156页表5-83。工序十本工序是镗两个φ100和φ80的孔,考虑到箱体材料是铸铁,选用硬质合金镗刀。工序十二选用直柄麻花钻18GB/T6135.3-1996〔参考文献[2]第156页表5-83,直柄麻花钻7GB/T6135.3-1996〔参考文献[2]第156页表5-83细柄机用和手用丝锥M8GB/T3464.1-1994〔参考文献[2]第166页表5-97。4.选择量具本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点,根据参考文献[2]第173页表5-108、5-109选择如下：〔一选择加工孔用量具1.mm孔上文已述该孔铸造毛坯孔径92.9mm,加工余量为7.1mm根据参考文献[2]第128页表5-15,采用粗镗→半精镗→精镗三次加工即可。〔a粗镗,根据表5-108选用读数值为0.01mm、测量围50～175mm的径千分尺即可。〔b半精镗,根据表5-108选用读数值为0.01mm、测量围100～160mm的径百分表即可。〔c精镗,该孔表面公差尺寸为0.035,由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT7,由于精度要求高且该零件是大批量生产,故宜选用极限量规。按表5-109,根据加工孔孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规<GB/T6322-1986>2.mm孔上文已述该孔铸造毛坯孔径72.9mm,加工余量为7.1mm根据参考文献[2]第128页表5-15,采用粗镗→半精镗→精镗三次加工即可。〔a粗镗,根据表5-108选用读数值为0.01mm、测量围50～175mm的径千分尺即可。〔b半精镗,根据表5-108选用读数值为0.01mm、测量围50～100mm的径百分表即可。〔c精镗mm,该孔表面公差尺寸为0.030,由文献[4]第12页表2-4知该孔的公差等级为IT7,由于精度要求高且该零件是大批量生产,故宜选用极限量规。按表5-109,根据加工孔孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规<GB/T6322-1986><二>选择加工平面用量具a尺寸为170mm的箱座上表面<K面>上文已述该表面的公差等级为IT14,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→精铣即可。考虑到公差等级较低,根据表5-108选用读数值为0.05mm、测量围0～200mm的两用/双面游标卡尺即可。b尺寸为196mm的轴承座端面左、右表面<Q、L面>上文已述该加工表面的公差等级为IT13,根据参考文献[2]第129页表5-16,采用粗铣→半精铣即可达到要求。考虑到公差等级较低,根据表5-108选用读数值为0.05mm、测量围0～200mm的两用/双面游标卡尺即可。3.7确定切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀量,进给量f,切削速度。确定顺序是先确定、f,再确定,经与指导老师协商,只对工序九——镗两个φ100和φ80的孔进行计算,该两个加工表面的切削用量及基本工时计算如下：加工条件:工件材料：HT200金属模铸造硬度200HBS加工要求：镗两个φ100和φ80的孔,表面粗造度分别为Ra2.5和Ra1.6机床：T68型卧式镗床刀具：硬质合金镗刀,主偏角1.确定镗孔Φ100mm孔的切削用量及基本工时所镗孔已铸出毛坯孔Φ92.9mm,可直接进行镗削,本工序中,镗孔涉及粗镗、半精镗和精镗。总加工余量为2Z=7.1mm。〔1粗镗孔至Φ97.9mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度；切削速度=80m/min；进给量f=1.0mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床主轴进给量,选取主轴进给量为：f=1.03mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床T68主轴转速,选取主轴转速为：n=250r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=2.5s〔2半精镗孔至Φ99.4mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度mm；切削速度=100m/min；进给量f=0.8mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床T68主轴进给量,选取主轴进给量为：f=0.74mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床主轴转速,选取主轴转速为：n=315r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度——进给次数。=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=3s〔3精镗孔至Φ100mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度；切削速度=80m/min；进给量f=0.4mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床T68主轴进给量,选取主轴进给量为：f=0.37mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床主轴转速,选取主轴转速为：n=250r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=7s故镗Φ100mm的孔需要的加工时间T=15+2.5+16.2+3+40+7=83.7s2.确定镗孔Φ80mm孔的切削用量及基本工时所镗孔已铸出毛坯孔Φ72.9mm,可直接进行镗削,本工序中,镗孔涉及粗镗、半精镗和精镗。总加工余量为Z=7.1mm。〔1粗镗孔至Φ77.9mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度；切削速度=80m/min；进给量f=1.0mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床主轴进给量,选取主轴进给量为：f=1.03mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床主轴转速,选取主轴转速为：n=315r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=2s〔2半精镗孔至Φ79.4mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度；切削速度=100m/min；进给量f=0.8mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床T68主轴进给量,选取主轴进给量为：f=0.74mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床T68主轴转速,选取主轴转速为：n=400r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度——进给次数。=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=2.5s〔3精镗孔至Φ80mm根据参考文献[6]第45页表11.4-1卧式镗床的镗削用量,选取切削用量如下：切削深度；切削速度=80m/min；进给量f=0.4mm/r。查参考文献[7]第152页表4.2-21卧式铣镗床T68主轴进给量,选取主轴进给量为：f=0.37mm/r则机床主轴转速：查参考文献[7]第152页表4.2-20卧式铣镗床主轴转速,选取主轴转速为：n=315r/min则实际切削速度：基本工时T:根据参考文献[2]第38页表2-24车削和镗削机动时间计算公式有：式中——机动时间,min;L——刀具或工作台行程长度,mm;——主轴每转刀具的进给量,mm/r；n——机床主轴转速,r/min;——切削加工长度,mm;——刀具切入长度,mm;——刀具切出长度,mm;——单件小批生产时的试切附加长度=3～5取4mm辅助时间：根据参考文献[2]第37页式2-7取为〔15～20%有：取=6s故镗Φ80mm的孔需要的加工时间T=12+2+13+2.5+32+6=67.5s本工序总工加工时间.第四章专用夹具设计机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固地夹紧,以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此,机床夹具在机械制造中占有重要的地位。经过与指导老师协商,决定设计第九道工序——镗尺寸为φ100和φ80孔的镗床夹具。本夹具将用于已选好了的T6112型卧式镗床。刀具选用选用硬质合金镗刀。4.1问题的提出本夹具主要用来镗尺寸为φ100和φ80的孔。两个孔的同轴度和圆柱度都有较高的技术要求,在加工本道工序时,除了要满足技术要求外,还应该提高加工效率,降低劳动强度。除此之外本道工序的还应考虑夹具紧的方便与快速性。4.2定位方案及定位元件的选择本夹具主要是用来镗尺寸为φ100和φ80的孔,此两孔的工序基准是尺寸为368190的箱座底面,为避免定位误差,按基准重合原则以及考虑定位简单和快速,选择尺寸为368190的箱座底面为定位基准,以箱座上对角线两孔分别以一固定式定位销和菱形定位销<一面两孔定位>,限制了工件六个自由度,使工件完全定位。底面限制了三个自由度X,Y轴的旋转自由度和Z轴的上下移动；一圆柱销限制了X,Y轴的移动再加一个菱形销限制了Z轴的旋转自由度。用连接螺栓将箱盖与箱座联结起来同时打入圆锥销。定位方案如下图所示：图4-1定位方案示意图定位元件的选择：如上图定位方案所述。定位基面为箱座下表面和箱座上对角线两孔,故相应的定位元件应为一个面和两销,因此对定位元件的设计主要是一个支承板、一个短圆柱销和一个削边销的设计。根据参考文献[2]第214页表5-167并参照箱体零件的形状尺寸,设计定位销的结构和尺寸如下：1．固定式定位销〔摘自JB/T8014.2-1999图4-2固定式定位销<1>材料：D18mm,T8按GB/T1298-1986的规定。D>18mm,20钢按GB/T699-1999的规定。〔2热处理：T8为55～60HRC；20钢渗碳深度为0.8～1.2mm,55～60HRC。〔3其他技术条件按JB/T8044-1999的规定。〔4数量为一个。2.菱形定位销〔摘自JB/T8014.2-1999图4-3菱形定位销〔1材料：D18mm,T8按GB/T1298-1986的规定。D>18mm,20钢按GB/T699-1999的规定。〔2热处理：T8为55～60HRC；20钢渗碳深度为0.8～1.2mm,55～60HRC。〔3其他技术条件按JB/T8044-1999的规定。3.支承板该支承板是依据箱体零件自行设计：图4-4支承板〔1材料：T8按GB/T1298〔2热处理：55～60HRC。〔3其他技术条件按JB/T8044-1999的规定。4.3夹紧方案及夹紧元件的选择镗床夹具是保证达到工件上孔的尺寸精度、几何精度、表面光洁度以及多孔镗削时孔距和孔的位置精度的精密工艺装备。镗床夹具的主要加工对象是薄壳箱形铸件,因此在设计镗床夹具时,主要考虑的问题是工件的正确定位与夹紧、夹具的刚性,以及镗孔刀具导向装置的合理性,以保证达到产品的工艺要求。应着重考虑的问题,具体如下：设计镗床夹具涉及镗孔要求、镗杆结构、镗刀位置、导向装置、机床工作行程等多方面的问题。为了防止产生错误,在设计镗床夹具时应首先根据工艺提供的加工工序图,绘制包括工件加工部位及尺寸要求,加工时的刀具布置及始末位置,镗杆结构、导向元件结构及安装位置等在的刀具布置图或在总图上表示清楚。镗床夹具的刚性和抗振性与其他夹具相比特别重要,为此应提高夹具底座的高度,高度与长度之比推荐取1：7。镗模架亦应具有足够的刚性和稳定性。在设计定位与夹紧结构时,应保证夹紧后工件的弹性变形最小。滑动轴承要有充分的润滑。设置必要的起吊装置,并保证起吊时夹具不致变形本零件属中型零件,有一定的自重,所设计的夹具主要是满足镗尺寸为φ100和φ80的孔,考虑到箱体零件的自重以及设计夹具的经济性,针对本零件的定位方案是一个支承板、一短圆柱销和一削边销。故主要限位面是支承板,根据夹紧力的方向和作用点的确定原则,夹紧力应指向支承板面上,采用四个均匀分布的手爪压在箱体底座上从而夹紧工件,为了降低成本、减少装夹时间,采用凸轮联动夹紧装置。当逆时针转动手柄时,在拉伸弹簧的作用下,压板松开,放入工件,顺时针转动手柄带动凸轮推动推杆,从而压紧工件。夹紧方案结构示意图及夹紧元件如下图所示：压板〔依箱体零件自行设计图4-5压板〔1材料：45钢按GB699-65《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》。〔2热处理：HRC35～40。〔3其他技术要求条件按GB2259-80《机床夹具零件》〔4详细尺寸见零件图。夹紧方案结构示意图：图4-6夹紧方案结构示意图4.4夹具体的选择夹具体主要是将夹具上各种装置和元件连接成一个整体,对于夹具体应有适当的精度和尺寸稳定性,有足够的强度和刚度。对于本零件,考虑到铸造夹具工艺性好,可铸出各种复杂形状,且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性,故采用铸造夹具体,参照参考文献[2]第74页表3-10并考虑到箱体零件的重量,选择夹具体的壁厚为25mm,所设计夹具体图如下：图4-7夹具体图4.5自锁条件的计算有些机械,就其结构情况分析,只要加上足够大的驱动力。按常理就应该能沿着有效驱动力作用方向运动,而实际上由于摩擦的存在,却会出现无论这个驱动力如何增大,也无法使它运动的现象,这种现象称为机械的自锁。本套夹具装置是利用手柄带动装有凸轮的转轴旋转,推动推杆从而使压板得到驱动力夹紧工件。当工件压紧后,凸轮与推杆间有一对作用力与反作用力,推杆作用在凸轮上的力可以分为沿推杆的水平分力和使凸轮逆时针转动的切向力,同时水平分力使推杆与凸轮间产生一磨擦力,显然,切向力使凸轮逆时针转动,磨擦力使推杆与凸轮保持静止,故只有当磨擦力大于切向力时,推杆与凸轮发生自锁,而这正是设计该机构所必须的,由参考文献[10]第71页可知,推动角小于磨擦角就会发生自锁,对于本夹具,只要推杆作用在凸轮上的力与过作用点作凸轮曲线的切线的垂线间的夹角小于凸轮与推杆间的磨擦角,就能实现自锁。所设计的凸轮与推杆的材料均为45钢,查相关资料知,它们间的摩擦系数,又因磨擦角,得,经测量,推动角,故,能实现自锁.4.6夹紧力的计算计算夹紧力时通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力〔大型工件还应考虑工件重力,运动的工件还应考虑惯性力等的作用情况找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：<参考文献[9]第30页>式中：——实际所需夹紧力〔N；W——在一定条件下,由静力平衡计算出的理论夹紧力〔N；K——安全系数。安全系数可按下式计算：<参考文献[9]第30页>由参考文献[9]第30页表1-2-1取各安全系数分别为：,,,,,,。则：本道工序是镗削和的孔,所设计的定位方案是采用一面两孔定位,底面限制了三个自由度X,Y轴的旋转自由度和Z轴的上下移动；一圆柱销限制了X,Y轴的移动再加一个菱形销限制了Z轴的旋转自由度。镗削的切削力分为轴向切削分力、径向切削分力、圆周切削分力,通过定位方案易知轴向切削分力、径向切削分力均由定位销产生的反作用力平衡,故不需要计算,只需考虑圆周切削分力,由参考文献[9]第32页表1-2-3可知：镗削的圆周切削分力式中：t——切削深度〔mmS——每转进给量〔mm——修正系数,由参考文献[9]第33页表1-2-4、1-2-5、1-2-6求得各修正系数分别为：从而根据上文切削用量的选择可知,本工序镗削和的孔分粗镗——半精镗——精镗,选取切削用量大的作为计算,故选取粗镗时的切削深度、进给量作为计算,代入公式有镗削的圆周