2022年方案设计书犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻N面6孔工序的专用夹具 .pdf

范例 1设计任务书机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书题目： 设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻N面 6 孔工序的专用夹具内容：（ 1）零件图 1张（2）零件毛坯图 1张（3）机械加工工艺规程卡片 1套（4）夹具装配总图 1张（5）夹具零件图 1套（ 6）课程设计说明书 1份原始资料： 该零件图样一张；生产纲领6000 件/ 年；每日1 班。班级学生指 导 教师教研室主任20 年月一、零件的分析（一）零件的作用犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（即附图1 零件图上的 N 面）与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接。 N面上的 4- 13mm 孔即为螺栓联接孔，2- 10F9 孔为定位销孔。如图 1 所示，犁刀变速齿轮箱体2 内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴8 的左端花键上套有啮合套4，通过拔叉可以轴向移动。啮合套4 和犁刀传动齿轮5 相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8。其操作过程通过安装在S30H9孔中的操纵杆拔叉而得以实现。123456789图 1 犁刀变速齿轮箱传动示意图1- 左臂壳体 2-犁刀变速齿轮箱体 3- 操纵杆 4- 啮合套 5-犁刀传动齿轮6- 轴承 7-右臂壳体 8犁刀传动轴 9-链轮精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页（二）零件的工艺分析由附图1 得知，其材料为HT200 。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为N面、 R面、 Q面和 2- 80H7 孔。 N 面的平面度0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。 2- 80H7 孔的尺寸精度、同轴度0.04mm ，与 N 面的平行度0.07mm ，与 R 及 Q 面的垂直度0.1mm ，以及R 相对于Q 面的平行度0.055mm ，直接影响犁刀传动轴对N 面的平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。2- 10F9 孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度05.0140mm 以及05.0140mm 对 R 面的平行度0.06mm ，影响旋耕机与变速箱联接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒档齿轮的啮合精度。由参考文献 1 中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。10295R8061225S30H9 （ ）+0.052055 30C3.23.2AA0.1A0.5A F8N8 （ ）深12-0.003-0.0254-M12-6HF孔深28R5R14R5R12421343.212. 51. 6R1250504718102 8N8 （ ）深12-0.003-0.025D0.1B0.5R B D孔深284-M12-6H224-22锪平其余?20D460.05N3.22R5512305050（R9 5 ）R472- 10F9 （ ）+0.049+0.013孔深10G1400.05+0.1-0.51421217140660.20801682116115 0.140142+0.15 01680.5NG4- 133.2RQ0.0550.06R31 80H7（ ）+0.03003.20.07N0.10R0.10Q0.04A-B23BB14921616R50.04A-B 80H7 （ ）+0.03003.2R8R590380 -0.1BC508881B向A-A5088C 向81D向 旋转0.5C4-M6-6H深12孔深14R8284450附图 1 犁刀变速齿轮箱体二、确定毛坯、画毛坯零件合图根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为6000 件/ 年。通过计算，该零件质量约为7kg。由参考文献 5 表 1-4 、表 1-3 可知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于箱体零件的内腔及2- 80mm孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献 1 表 2.3-6 ，该种铸件的尺寸公差等级CT为 8-10 级，加工余量等级MA为 G级。故取 CT为 10 级， MA为 G级。铸件的分型面选择通过C 基准孔轴线，且与R 面（或 Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。参考文献 1 表 2.3-5 ，用查表法确定各表面的总余量如表1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页表 1 各加工表面总余量加工表面基 本 尺 寸（mm ）加 工 余量等级加 工 余 量数值（mm ）说明R面168 G 4 底面，双侧加工（取下行数据）Q面168 H 5 顶面降 1 级，双侧加工N面168 G 5 侧面，单侧加工（取下行数据）凸 台 面106 G 4 侧面单侧加工2- 80mm 孔80 H 3 孔降 1 级，双侧加工由参考文献 1 表 2.3-9 可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2 所示。表 2 主要毛坯尺寸及公差（mm ）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CT N面轮廓尺寸168 - 168 4 N面轮廓尺寸168 4+5 177 4 N面距 80mm孔中心尺寸46 5 51 2.8 凸台面距 80mm孔中心尺寸100+6 4 110 3.6 2- 80mm 孔80 3+3 74 3.2 三、工艺规程设计（一）定位基准的选择精基准的选择：犁刀变速齿轮箱体的N 面和 2- 10F9 孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，N 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（即2- 80mm孔）的毛坯孔与箱体内壁作粗基准：第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入箱体内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准N面和 2- 10F9 孔，这时可有两种定位夹紧方案：方案一用一浮动圆锥销插入一80mm毛坯孔中限制二个自由度；用三个支承钉支承在与Q面相距32mm并平行于Q 面的毛坯上，限制三个自由度；再以N 面本身找正限制一个自由度。这种方案适合于大批量生产类型中，在加工N 面及其表面上各孔和凸台面极其各孔的自动线上采用随行夹具时用。方案二用一根两头带反锥形（一端的反锥可以取下，以便卸装工件）的心棒插入2- 80mm毛坯孔中并加紧。粗加工N面时。将心棒至于两头V 型架上限制四个自由度，再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案虽要安装一个心棒，但由于下一道工序（钻扩铰2-10F9 孔）还要用一根心棒定位，即将心棒至于两头的U 型槽中限制两各自由度，故本道工序可不用将心棒数量就少，因而该方案是可行的。（二）制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：N 面：粗车精铣；R面和 Q面：粗铣精铣；凸台面：粗铣；2- 80mm 孔：粗镗精镗；7 级 9级精度饿未铸出孔：钻扩铰；螺纹孔；钻孔攻螺纹。因 R 面和Q 面有较高的平行度要求，2- 80mm孔较高的同轴度要求，故他们的加工宜采用工精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将N 面、 R 面、 Q面及 2-80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又先加工N 面后在镗2- 80mm孔。 R面及 Q面上的 8N8孔及 4-M12 螺纹孔等次要表面放在最后加工。初步拟订加工工艺路线如下：工序号工序内容铸造时效涂底漆10 粗铣 N面20 钻扩铰 2-10F9 孔( 尺寸留精铰余量) ，孔口倒角14530 粗铣凸台面40 粗铣 R面及 Q面50 粗镗 2- 80mm 孔，孔口倒角14560 钻 20mm 孔70 精铣 N面80 精铰 2- 10F9 孔90 精铣 R面及 Q面100 精镗 2- 80H7 孔110 扩铰 S30H9球形孔，钻4-M6 螺纹底孔，孔口倒角145，攻螺纹4-M6 120 钻 4- 13mm 孔130 刮 4- 22mm 平面140 钻 8-M12 螺纹底孔，孔口倒角145，钻铰2- 8N8，孔口倒角145，攻螺纹 8-M12 150 检验160 入库上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。如粗车 N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性较大，平衡较困难；又由于N 面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。工序 40 应在工序30 前完成，使R面和 Q 面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对2- 80mm 孔加工精度的影响。精铣 N面后， N 面与 2- 10F9 孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩铰，并在前面的工序中预留足够的余量。4-13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2- 10F9孔时，也将4-13mm孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。同理，钻孔工序也应合并到扩铰球形孔工序中。这组孔在精镗孔后加工，容易保证其轴线与2- 80H7孔轴线的位置精度。工序 140 中工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将8-M12 螺孔的攻螺纹作另一道工序。修改后的工艺线路如下：序 号工 序 内 容简 要 说 明铸造时效消除内应力涂底漆防止生锈10 粗铣 N面先加工基准面20 钻扩铰2- 10F9 孔至 9F9，孔口倒角145钻 4-留精扩铰余量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页13 30 粗铣 R面及 Q面先加工面40 铣凸台面后加工孔50 粗镗 2- 80 孔，孔口倒角145粗加工结束60 粗铣 N面精加工开始70 粗扩铰 2-10F9 孔，并提高精度至2-10F7 提高工艺基准精80 精铣 R面及 Q面先加工面90 精镗 2- 80H7 孔后加工孔100 钻 2- 孔，扩铰S30H9 球形孔，钻4-M6 螺纹底孔，孔口倒角145，攻螺纹4-M6-6H 次要表面在后面加工110 刮 4- 22mm 平面120 钻 8-M12 螺纹底孔，孔口倒角145，钻铰2- 8N8，孔口倒角1 45130 攻螺纹 8-M12-6H 工序分散，平衡节拍140 检验150 入库工艺文件详见附表1、附表 2。四、夹具设计本次设计的夹具为第20 道工序钻扩铰 2- 10F9 孔、孔口倒角145，钻 4- 13mm孔夹具。该夹具适用于Z3025 摇臂钻。1.确定设计方案这道工序所加工的孔均在N面上，且与N面垂直。按照基准重合原则并考虑到目前只有N面经过加工，为避免重复使用粗基准，应以N 面定位。又为避免钻头引偏，4- 13mm 孔应从 N面钻孔，且 2- 9F9 孔是盲孔，也只能从N面加工，这就要求钻孔时N面必须朝上。这给装夹工件带来了一定的困难。从对工件的结构形状分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夹紧都比较稳定, 可靠，也容易实现。待夹紧后将夹具反转180， N面就能朝上，满足加工要求。这个翻转过程可以借助于标准的卧式回转工作台来实现。夹具以夹具体安装面和定位孔、定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件以 N面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。用哪种方案合理呢？方案 1在 2- 80H7 的 B孔内插入一削边销限制一个移动自由度；再以B孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也很简单。但由于B孔和其内侧面均为毛坯面，又因结构原因，夹紧力不宜施加在这样的定位元件上，故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位不稳定。这个方案不宜采用。方案 2见附图 2，用一根两头带反锥形的心棒插入2- 80mm 毛坯孔中并夹紧。将心棒两端的轴颈放入两U形槽中定位，限制一个移动自由度和一转动自由度。此外以2-80毛坯孔的两内侧面在自定心结构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一铰链压板压在工件R80mm 外圆上即可。本道工序与前道粗铣N面共用一根心棒，这根“随行心棒”在铣完N后立即连同工件一同转入本道工序，其间不得重新卸装心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否则将违背粗基准一般只用一次的原则而影响N面各孔与2- 80mm 孔轴线的位置精度。本道工序的夹具因要回转，若采用气动或液压夹紧，则气管或油管会妨碍操作，故选用手动夹紧，使夹具简单，操作方便。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页324404020202011156060252584921221402021363060732010060204078791321221471371521622-?386- 8销孔（配件）14214218344040160160220206.31.615 +0.018 00.01B0.01A其余2-M1623.5660.020.020.05BA181151.61.66.31.60.03A+0.0214- 30 012-N6 深16孔深202-22+0.021 00.03A10-M6 深14孔深16302B6.31.638017030440400.0401420.0401400.0041400.04031.550.02R 202051.61.6266450.01B450.01B146技术要求1.未铸造圆角R2-R3 ；2.所有螺孔锪90锥孔至螺纹外径；3.去毛刺、锐边倒钝；4.热处理：时效180-200HBS ；5.材料：HT200 。附图 2 夹具体零件图参考文献1 李洪主编。机械加工工艺手册。北京：北京出版社，1990 2 孟少农主编。机械加工工艺手册第一卷。北京：机械工业出版社，1991 3 东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学编。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社， 1990 4 王绍俊主编。机械制造工艺设计手册。北京：机械工业出版社，1997 5 郑修本，冯冠大主编。机械制造工艺学。北京：机械工业出版社，1991 6 刘友才，肖继德主编。机床夹具设计。北京：机械工业出版社，1991 零件图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页10295R8061225S 30H9 （ ）+0.052055 30C3.23. 2AA0.1A0.5A F 8N8（ ）深 12-0.003-0.0254-M12-6HF孔深28R5R14R5R12421343.212. 51. 6R1250504718102 8N8（ ）深 12-0.003-0.025D0.1B0.5R BD孔深284-M12-6H224-22锪平其?20D460.05N3.22R5512305050（R95 ）R472- 10F9 （ ）+0.049+0.013孔深10G1400.05+0.1-0.51421217140660.20801682116115 0.140142+0.15 01680.5NG4- 133.2RQ0.0550.06R工艺过程卡附表 1 机械加工工艺过程卡片机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号产品名称旋耕机零（部）件名称犁刀变速齿轮箱体共（2）页第（ 1）页材料牌号HT200 毛坯种类铸件毛坯外型尺寸177mm 168mm 150mm 每毛坯可制件数1 每台件数1 备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件铸造铸时效热涂底漆表10 粗铣 N面金工X52K 专用铣夹具20 钻扩铰 2- 10F9 孔至 2- 9F9，孔口倒角145金工Z3050 专用钻夹具钻 4- 13 mm孔30 粗铣 R及 Q面金工组合机床专用铣夹具描图40 铣凸台面金工X52K 专用铣夹具50 粗镗 2-80 mm孔，孔口倒角145金工组合机床专用镗夹具60 精铣 N面金工X62W 专用铣夹具精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页描校70 精扩铰 2- 10 F9 孔至 2-10 F7 金工Z3025 专用钻夹具80 精铣 R及 Q面金工组合机床专用铣夹具90 精镗 2-80H7孔金工组合机床专用镗夹具底图号100 钻20mm孔，扩铰 30H9 球形孔，钻4-M6螺纹底孔金工Z3025 专用钻夹具并孔口倒角145，攻螺纹4-M6-6H 装订号110 刮 4- 22mm 平面金工Z3025 专用钻夹具120 钻 8-M12 螺纹底孔并孔口倒角145，钻、铰 2- 8N8 ，金工Z3025 专用钻夹具孔口倒角 145设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附表 1（续）机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号产品名称旋耕机零（部）件名称犁刀变速齿轮箱体共（2）页第（2）页材料牌号HT200 毛坯种类铸件毛坯外型尺寸177mm 168mm 150mm 每毛坯可制件数1 每台件数1 备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件130 攻螺纹 8-M12-6H 金工Z3025 专用攻螺纹夹具140 检验检150 人库精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页描图描校底图号装订号，设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页附表 2 机械加工工序卡片精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号产品名称旋耕机零（部）件名称犁刀变速齿轮箱体共（ 13）页第（ 1）页47.50.0824N车间工序号工序名称材料牌号10 粗铣 N面HT200 毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制作件数每台件数铸件177mm 168mm150mm 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K 1 夹具编号夹具名称切削液粗铣 N面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速r/min 切削速度m/min 进给量mm/r 切削深度mm 进给次数工步工时机动辅助1 粗铣 N面专用铣夹具118 74.1 2 3.5 1 描图随行心棒200 mm可转位面铣刀描校底图号装订号设计（日审核标准化会签精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页324404020202011156060252584921221402021363060732010060204078791321221471371521622-?386- 8 销孔（配件）14214218344040160160220206.31.6 15 +0.018 00.01B0.01A其余2-M1623.5660.020.020.05BA181151.61.66.31.60.03A+0.0214- 30 012-N6 深16孔深202-22+0.021 00.03A10-M6 深14孔深16302B6.31.638017030440400.0401420.0401400.0041400.04031.550.02R2 02051.61.6266450.01B450.01B146技术要求1.未铸造圆角R2-R3 ；2.所有螺孔锪90锥孔至螺纹外径；3.去毛刺、锐边倒钝；4.热处理：时效180-200HBS ；5.材料：HT200 。期）（日期）（日期）（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页