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面孔工序的专用夹具.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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 1张（2）零件毛坯图 1张（3）机械加工工艺规程卡片套（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 班 级 学 生 指 导 老师 教研室主任 一、零件的分析（一）零件的作用6000 件/ 年；每日 1 班；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

2、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 S 30H9孔中的操纵杆拔叉而得以实现；1 2 3 4 5 6 7 8 9图 1 犁刀变速齿轮箱传动示意图名师归纳总结 1- 左臂壳体 2-犁刀变速齿轮箱体 3

3、- 操纵杆 4- 啮合套 5-犁刀传动齿轮链轮第 1 页,共 12 页6- 轴承 7-右臂壳体 8犁刀传动轴 9- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （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,适用于承担较大应力、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,

4、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1400 . 05mm以及1400 . 05mm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；12695 R80.20CDR54212134171.

5、62- 10F9（+0.049 +0.013）孔深102 R122- 4平 锪18其余G3.23020 0. 6680AS 30H9（+0.052 0）3.225ANR5102（ R95）30550 8N8（-0.003-0.025）深124- 13NG40 1+0.1 142R14-0.50.05140R16 1R52 8N8（-0.003-0.025）深1250 1025081650R470.1A47F.06 0124-M12-6HA F12. 5R120.1B0.5孔深28D4-M12-6H220.50.5R B D孔深283.22553.2115 0.1403.246 0.05142R

6、168+0.15Q 00.055A-A0.07N 00RB114 80H7 （）03.2R 5R50.04A-B0 -0.1 83B向C 向D向 旋转R 8R864428 0.10 0.10QBC1905081508150314-M6-6H深12920.5C孔深14623B 80 H7（）03.20.04A-B附图 1 8888犁刀变速齿轮箱体二、确定毛坯、画毛坯零件合图依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；通过运算,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

7、的内腔及 除残余应力,铸造后应支配人工时效；2- 80mm孔均需铸出,故仍应安放型芯；此外,为消参考文献 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；铸件的分型面挑选通过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；名师归纳总结 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；第 2 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 表 1 各加工表面总余量加工表面基 本 尺 寸加 工 余量加 工

8、余 量说明（mm）等级数值（mm）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100+6 4

9、110 3.6 心尺寸2- 80mm孔 80 3+3 74 3.2 三、工艺规程设计（一）定位基准的挑选精基准的挑选：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” 的原就,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” 的原就；此外,N 面的面积较大,定位比较稳固,夹紧方案也比较简洁、牢靠,操作便利；粗基准的挑选：考虑到以下几点要求,挑选箱体零件的重要孔（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

10、工余量尽量均 匀；其次,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；此外仍应能保证 定位精确、夹紧牢靠；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 夹具时用；N 面及其表面上各孔和凸台面极其各孔的自动线上采纳随行方案二 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

11、 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）仍要用一根心棒定位,即将心棒至于两头的 因而该方案是可行的；（二）制定工艺路线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,依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

12、纳工名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 序集中的原就,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；依据先面后孔,先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原就,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终加工；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 1 45

13、30 粗铣凸台面40 粗铣 R面及 Q面50 粗镗 2- 80mm 孔,孔口倒角 1 4560 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 S 30H9球形孔,钻 4-M6 螺纹底孔,孔口倒角 1 45 ,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 1 45 ,钻铰 2- 8N8,孔口倒角 1 45 ,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就,但某些工序有些问题仍值得进一步争论；如粗车 N面,因

14、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,平稳较困难；又由于 N 面不是连续的圆环面,车削中显现断续切削,简洁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,削减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订正,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,可以节省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

15、；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,简洁保证其轴线与 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 明铸造名师归纳总结 10 时效1 45 钻 4-排除内应力第 4 页,共 12 页涂底漆防止生锈粗铣 N面先加工基准面20 钻扩铰2- 10F9 孔至 9F9,孔口倒角留精扩铰余量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 13 30 粗铣 R面及 Q面 先加工面40 铣凸台面 后加工孔50

16、 粗镗 2- 80 孔,孔口倒角 1 45粗加工终止60 粗铣 N面 精加工开头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 S 30H9 球形孔,钻 4-M6 螺纹底孔,次要表面在后面加工孔口倒角 1 45 ,攻螺纹 4-M6-6H 110 刮 4- 22mm平面120 钻 8-M12 螺纹底孔,孔口倒角 1 45 ,钻铰 2- 8N8,孔口倒角 1 45130 攻螺纹 8-M12-6H 工序分散,平稳节拍140 检验150 入库工艺文件详见附表 1、附表 2

17、；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 1 45 ,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；依据基准重合原就并考虑到目前只有 N面经过加工,为防止重复使用粗基准,应以 N 面定位；又为防止钻头引偏,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面必需朝上；这给装夹工件带来了肯定的困难；从对工件的结构外形分析,如工件以N面朝下放置在支承板上,定位夹紧都比较稳固, 牢靠,也简洁实现；待夹紧后将夹具反转180 , N面就

18、能朝上,满意加工要求；这个翻转过程可以借助于标准的卧式回转工作台来实现；夹具以夹详细安装面和定位孔、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需限制；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,夹具结构也很简洁；但由于 B 孔和其内侧面均为毛坯面,又因结构缘由,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,使定位不稳固；这个方案不宜采纳；方案 2 见附图 2,用

19、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；这种方案定位牢靠,夹紧也很便利,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后立刻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,否就将违反粗基准一般只用一次的原就而影响 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,如采纳气动或液压夹紧,就气管或油管会阻碍操作,应选用手

20、动夹紧,使夹具简洁,操作便利；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其余0.03A4- 30 +0.021 012-N6深1610-M6深141.62-22 +0.0210.030A1602015 +0.018 01.60.01B20 026.30.01A孔深20孔深16.6 132B2-M1623.566 0.021.6A02 0.B185 0.0115技术要求1. 未铸造圆角R2-R3；2. 全部螺孔锪90 锥孔至螺纹外径；80 33. 去毛刺、锐边倒钝；4. 热处理：时效180-200HBS；5. 材料：HT20

21、0；1.6170160 40.3 66.38 14 340142 14230451.62666- 8销孔（配件）4 92B 01201220.14046 145 B 0151.6R202 0 0.31.55140 0.00440 0.0400 40 .04 01423248 3-. 20 6202021403620735 260208415783247 1162301001600.60201140140 0.0402540207922 113752 1附图 2 夹详细零件图参考文献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

22、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高校编；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 零件图名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 126CDR 54212134171. 62- 10F9（+0.049 +0.013）孔深1012 R22平18G304-锪3. 2A95

23、R80.20S 30H9（+0.052）00 0.2803.26625ANR5102（ R95）3055012 8N8 （-0.003-0.025）深 124- 13NG140R14.1 0-0.5 + 1425 0.0R116R 52 8N8 （-0.003）深 12D4750 1021685040150R470.1A12. 5F0.064-M12-6HR12-0.0250.1B0.5A FD孔深284-M12-6H220.50.5R B孔深283.22552 3.115 0.140.2 346 0.05142R168+0.15 0Q0.055工艺过程卡附表 1 机械加工工艺过程卡片材料牌机

24、械加工工序卡片产品型 号零1 犁刀变备共第（ 1）（部）件图号旋产品名称耕零（部）件名称速齿轮（ 2）页HT200 毛坯铸毛坯外177mm 168mm机箱体页每台件1 备 注每毛坯可制件数号种类件型尺寸150mm 数工时工 序 号工 序 名 称工序内容车工设备工艺装间段准单铸造铸X52K 专用铣夹具终件时效热10 涂底漆表粗铣 N面金 工20 钻扩铰 2- 10F9 孔至 2- 9F9,孔口倒角金Z3050 专用钻夹具1 45工钻 4- 13 mm孔名师归纳总结 描30 粗铣 R及 Q面1 45金组合专用铣夹具第 7 页,共 12 页工机床40 铣凸台面金X52K 专用铣夹具工图50 粗镗 2

25、- 80 mm孔,孔口倒角金组合专用镗夹具工机床60 精铣 N面金X62W 专用铣夹具工- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 描70 精扩铰 2- 10 F9 孔至 2- 10 F7 金Z3025 专用钻夹具工校80 精铣 R及 Q面金组合专用铣夹具工机床底90 精镗 2- 80H7孔金组合专用镗夹具工机床100 钻 20mm孔,扩铰 30H9 球形孔,钻4-金Z3025 专用钻夹具图M6螺纹底孔工号装110 并孔口倒角1 45 ,攻螺纹4-M6-6H 金Z3025 专用钻夹具刮 4- 22mm平面工订120 钻 8-M12 螺纹底孔并孔口倒角1 45 ,

26、Z3025 专用钻夹具金号钻、铰 2- 8N8,工孔口倒角 1 45标处更换签日标处更换签日设计（日审核（日期）标准会签化（日期）（日期）期）文件文件记数字期记数字期号号附表 1（续）机械加工工序卡产品型零（部）件片号图号犁 刀产品名称旋零（部）件名称变共第速耕（2）（ 2）齿机页页轮箱 体名师归纳总结 材料牌毛铸毛坯外177mm 168mm工每1 备工时HT20坯每毛坯可制件数1 台号0 种件型尺寸150mm 件注工 序 号工 序 名 称类序内容车数备工设备工艺装间段准单终件13攻螺纹 8-M12-6H 金Z3025 专用攻螺纹夹具第 8 页,共 12 页0 工14检验检0 15人库0 -

27、- - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 描 图描 校底 图 号装订 号,标 准设计（日审核（日化会签（日期）期）日期）期）名师归纳总结 标处更换文签日标处更换文签日第 9 页,共 12 页记数件号字期记数件号字期- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 附表 2 机械加工工序卡片名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械加工工序卡产品型号零（部）件图号0.08片产品名称N旋耕机零（部）犁刀变速共（ 13）第（ 1）页件名称齿轮箱体页24车间工序号工序名

28、称材料牌号10 粗铣 N面HT200 毛坯种类毛坯外型每毛坯可每台件数尺寸制作件数177mm 16铸件8 m1 1 47.5m150mm 设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K 夹具名称1 夹具编号切削液粗铣 N面夹具工序工时工工步内容工艺装备主轴转工位器具编号工位器具名称进准单件切削速切终工步工时进给量 mm/r 削 深 度给步速度机辅次号r/min m/min 数动助mm 描1 粗铣 N面专用铣夹具118 74.1 2 3.5 1 随行心棒图 200 mm可转位面铣刀描 校底图 号装 订号名师归纳总结 设计（日审核标准化会签第 11 页,共 12 页- - - - - - -

29、精选学习资料 - - - - - - - - - 期）（日（日期）（日标处更换签日标处更换签日期）期）文件文件记数字期记数字期号号其余0.03A4- 30 0 +0.0216.312-N6深1610-M6深146 1.2-22 +0.021 020.03A60 120 15 +0.018 0.6 10.01B201.60 30.01A孔深20孔深162B2-M1623.566 0.021.6A.02 0B18.05 0115技术要求 1. 未铸造圆角R2-R3；2. 全部螺孔锪90 锥孔至螺纹外径；0 8 33. 去毛刺、锐边倒钝；4. 热处理：时效180-200HBS；5. 材料：HT200；1.61700 16 406.36.3183440142 142 304451.6266926- 8 销孔（配件）B.01 0201221406 1445B51.6R 2 002 0.1.55140 0.004040 0.0 4400 .04 0 2144 32380 620201 240367320600 28415782 137 142 161001 0 0.305 260360112-.2040 140 0.040254020791227 3 12 15名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页