机械毕业设计（论文）-齿轮传动箱体的工艺与镗Φ42孔夹具设计【全套图纸】

机械毕业设计（论文）-齿轮传动箱体的工艺与镗Φ42孔夹具设计【全套图纸】 齿轮传动箱体的工艺与夹具设计 [摘 要, 本文首先进行了对轮传动箱体的零件分析，通过对箱体零件进行的分析与研究，阐述了其零件毛坯制造形式、毛坯制造方法、基准选择、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定以及切削用量与工时的计算等相关;为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，经过与指导老师协商，决定设计车夹具。 在本次毕业设计中，根据所给的轮传动箱体的零件图、技术要求，通过查阅有关书籍，了解和掌握了的机械工艺及夹具设计的一般步骤和方法，并运用了这些方法和步骤进行了箱体的机械加工工艺规程的设计与专用夹具的设计。整个设计的指导思想是“简便、高效、经济”地生产出符合要求的产品。 [关键词] 工艺设计 专用夹具设计 齿轮传动箱体 全套图纸，加153893706 1 目录 第1章 前言 ........................................................ 1 第2章 齿轮传动箱体零件的工艺分析 ................................. 2 2.1齿轮传动箱体的作用 .............................................. 2 2.2零件的技术要求分析 .............................................. 2 第3章 齿轮传动箱体的工艺规程设计 .................................. 4 3.1生产类型的确定 .................................................. 4 3.2 毛坯的分析及毛坯材料的选择 ..................................... 5 3.3毛坯的机械加工余量 .............................................. 6 3.3.1铸件尺寸公差 .................................................. 6 3.3.2铸件机械加工余量 .............................................. 6 3.4 基准的选择 .................................................... 10 3.5制订工艺路线 ................................................... 13 3.6加工方法的确定及工序的安排 ..................................... 15 3.7确定切削用量与基本工时 ......................................... 16 第4章 齿轮传动箱体的工艺规程设计 ................................. 33 4.1问的提出 ..................................................... 32 4.2.定位基准的选择 ................................................ 32 4.3切削力及夹紧力的计算 ........................................... 32 4.4定位误差分析 ................................................... 33 4.5夹具设计及操作的简要说明 ....................................... 34 2 结束语 ............................................................ 35 参考文献 .......................................................... 36 3 第1章 前言 毕业设计是数控专业所有基础和专业课程结束后一次较为综合的机械设计。本人毕业设计选择了一个零件的机械工艺与夹具设计作为课题，包括了金属切削过程及其基本规律、机床、刀具、夹具的基本知识、机械加工和装配工艺规程的设计、机械加工中精度及表面质量的概念，制造技术发展的前沿与趋势。 通过这次毕业设计与学习，使我能对制造活动有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力。了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力。 由于时间和水平有限，本毕业设计难免有不少缺点和错误，恳请老师批评指正。 1 第2章 齿轮传动箱体零件的工艺分析 2.1齿轮传动箱体的作用 齿轮传动箱体是蜗杆变速箱的一个主要零件。在齿轮传动箱体里实现蜗杆传动。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90?。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件，上面φ52H7与φ35H7同轴孔安装蜗杆，下面φ62H7与φ42H7同轴孔安装蜗轮。蜗杆带动蜗轮来实现变速传动。 2.2零件的技术要求分析 图2.2.1 齿轮传动箱体简图 由齿轮传动箱体零件图得知，该零件的技术要求如下: (1)铸件应符合“OAGT.540.001”铸件技术条件. (2)铸件尺寸的极度偏差按“OAGT.610.013” 铸件加工余量与毛坯公差的I级精度. (3)未注明的圆角半径不超过R3. (4)铸件清理后涂C06-1铁红醇底漆. (5)未注公差尺寸的极限偏差按GB1804-79JS14. 2 (6)所有倒角表面粗糙度为Ra=12.5. 由上述技术要求可知，其零件材料为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。 齿轮传动箱体上的主要加工面为φ120外圆与止口平面、φ52H7与φ35H7孔、φ62H7与φ42H7孔。 止口平面的垂直度0.02mm直接影响机器与齿轮传动箱的接触精度及密封。 φ52H7与φ35H7孔的尺寸精度，φ35H7孔与φ120外圆同轴度Φ0.025mm，直接影响蜗杆与蜗轮的啮合精度、机器与齿轮传动箱联接时的正确定位等。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。 Φ62H7与φ42H7孔的尺寸精度，φ62H7孔与φ42H7孔中心线对各自孔口端面的垂直度Φ0.04mm，直接影响蜗轮与蜗杆的啮合精度、机器与齿轮传动箱中蜗轮联接时的正确定位等。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。 3 第3章 齿轮传动箱体的工艺规程设计 3.1生产类型的确定 生产类型是企业生产专业化程度的分类，机械制造业的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产、中批生产和小批生产。生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年生产量;另一方面还必须考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。如果从工艺特点方面来看单件生产其产品数量少，每年产品的种类、规格较多，是根据定货单位的要求确定的，多数产品只能单个生产，大多数工作地的加工对象是经常改变的，很少重复。成批生产其产品数量较多，每年产品的结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间里是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。大量生产其产品数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。因此生产类型的确定，对于工艺规程的制定是非常重要的。显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。下面对该齿轮传动箱体零件的生产类型进行确定，如下: N=Q×n(1+α+β) 式中 N-零件的年生产纲领 (件/年) Q-产品的年生产纲领 0.5万台/年 n-每台产品中含该零件的数量 1件/台 α-备品率 一般而言，以上的备品率根据易磨损和损坏的程度定为16%。 β-废品率 由于属于机械零件，故取为2%。 则 N=5000×(1+16%+2%) =5900件/年 齿轮传动箱体年产量为 5900件,年，现通过计算，该零件质量约为 7Kg。由于本产品属于轻型机械，且生产纲领为5900件/年，大于5000台。根据下表3.1，生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。 表3.1 各种生产类型的规范 4 零件的年生产纲领/件/年 生产类型 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 ?5 ?20 ?100 小批生产 5,100 20,200 100,500 中批生产 100,300 200,500 500,5000 大批生产 300,1000 500,5000 5000,50000 大量生产 ,1000 ,5000 ,50000 3.2 毛坯的分析及毛坯材料的选择 正确的选择毛坯是工艺技术人员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序的数目，材料消耗，热处理方法，零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差与毛坯的余量有关。应慎重对待。 灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 经过反复对比，HT200较为合适。 5 3.3毛坯的机械加工余量 3.3.1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为 16级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由参考文献《机械加工工艺手册》表2.3.6，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级。故取CT为10级，选取铸件错箱值为 1.0mm。 3.3.2铸件机械加工余量 对成批和大量生产的铸件加工余量由《工艺人员手册》查得，选取 MA为 G级。 参考文献[1]表2.3.5，确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的选择如下表: 底平面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 107 107 粗铣 104 3 104 Φ42H7孔端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 51 51 粗铣 49 2 49 48,0.05精铣 48 1 0.1 Φ88孔端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 99 99 粗铣 97 2 97 精铣 96 1 96 ，0.588Φ孔 ，0.3 6 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ82 Φ82 粗镗 Φ86.5 4.5 Φ86.5 ，0.5Φ 88精镗 Φ88 1.5 0.2 ，0.3 Φ62H7孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ56 Φ56 粗镗 Φ60 4.5 Φ60 精镗 Φ61.5 1.5 Φ61.5 ，0.03Φ62H7() 精铰 Φ62 0.5 0.03 0 锪Φ60孔平面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 0 32锪 32 1 0.05 ,0.05 Φ42H7孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ36 Φ36 粗镗 Φ40.5 4.5 Φ40.5 Φ41.7 精镗 1.2 Φ41.7 ，0.03Φ42 Φ42H7() 精铰 0.3 0.03 0 Φ52H7孔端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 65 65 粗铣 62 3 62 锪Φ46孔平面 7 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 0 1锪 1 1 0.039 ,0.039 Φ60凸台端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 96.5 96.5 粗铣 93 2.5 93 精铣 93.5 0.5 93.5 右端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 5.5 5.5 粗铣 3 2.5 3 精铣 2.5 0.5 2.5 Φ52H7孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ46 Φ46 粗镗 Φ50 4 Φ50 Φ51.5 精镗 1.5 Φ51.5 ，0.03Φ52 Φ52H7() 精铰 0.5 0.03 0 Φ35H7孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ29 Φ29 粗镗 Φ33.5 4.5 Φ33.5 精镗 Φ34.7 1.2 Φ34.7 ，0.03Φ35H7() 精铰 Φ35 0.3 0.03 0 Φ30孔 8 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 24,1.2毛坯 Φ24 Φ 粗镗 Φ28.5 3.5 Φ28.5 精镗 Φ30 1.5 Φ30 Φ35孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ29 Φ29 粗镗 Φ33.5 4.5 Φ33.5 ，0.17Φ35 精镗 Φ35 1.5 0.17 0 左端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 116.5 116.5 粗车 119 2.5 119 精车 119.5 0.5 119.5 0Φ120外圆 ,0.03 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ126 Φ126 粗车 Φ121 5 Φ121 0φ120 精车 Φ120 1 0.03 ,0.03 Φ120止口端面 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 112.5 112.5 粗车 119 2.5 119 ，0.12115.5 精车 115.5 0.5 0.12 0 4—Φ9通孔 9 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ9 9 Φ9 钻 2—Φ10深60孔 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 Φ10 钻 10 Φ10 2—Φ14深10 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 钻 Φ14 14 Φ14 4—M6螺纹 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 钻 Φ5.2 5.2 Φ52 攻丝 M6 0.8 M6 3—M5 工艺路线 基本尺寸 工序余量 工序精度 工序尺寸 毛坯 钻 Φ4.2 4.2 Φ4.2 攻丝 M5 0.8 M5 3.4 基准的选择 基准是机械制造中应用得十分广泛的一个概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线或面。机械产品从设计、制造到出厂经常要遇到 10 基准问题:设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。 1、设计基准: 设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸(或角度)的起始位置。简言之，设计图样上所采用的基准就是设计基准。 2、工艺基准: 零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。它又可以分为: (1)、定位基准:加工时用于工件的定位的基准。它又可分为粗基准、精基准。另外还有附加基准。其中粗基准是未经机械加工的定位基准。反之经过机械加工的定位基准称为精基准。而附加基准是指零件上根据零件机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。 (2)、测量基准:在加工过程中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准。 (3)、装配基准:在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 在这里主要考虑定位基准的选择，而测量基准、装配基准则在后面的设计中进行选择。 3、定位基准的选择 一般原则 1)、选最大尺寸的表面为安装面，选最长距离的表面为导向面，选最小尺寸的表面为支承面。 2)、首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。 3)、应尽量选择零件的主要表面为定位基准。 4)、定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。 下面根据以上一般原则分别进行粗基准和精基准的选择。 3.4.1粗基准的选择 选择粗基准是时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面见的位置符合图纸要求，并特别注意要尽快获得精基准面。具体选择时应注意考虑下列原则: 11 (1)应选择不加工表面为粗基准。这样可以保证不加工表面和加工表面之间的相对位置要求。 (2)对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择选择，应合理分配各加工表面的加工余量，以保证: ? 各加工表面都有足够的加工余量; ? 对于某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀，对导轨面则要求加工余量尽可能小一些，以便能获得硬度和耐磨性更好的表面; ? 作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以便使工件定位准确，夹紧可靠。 ? 同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。因为铸件毛坯面粗糙且精度低，定位精度不高，若重复使用，在两次装夹中会使加工表面产生较大的位置误差。对于一些相互位置精度要求高的表面，常常会造成超差而使零件报废。 因为考虑到以下几点要求， 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; 第三，此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。 所以最先进行机械加工的表面是底平面。 3.4.2精基准的选择 选择精基准的目的是使装夹方便、正确、可靠，以保证加工精度。为此一般遵循如下原则: (1) 基准重合原则。应尽量选择零件上的设计基准做胃镜基准，即为基准重合原则。 (2) 基准统一原则。在加工位置精度较高的某些表面时，应尽可能在多数工序中采用同一组精基准。这样可以保证加工表面的相互位置精度。 (3) 互为基准原则。当对工件上两个相互位置精度要求较高的表面进行加工时，需要用两个表面相互作为基准，反复进行加工。这样进行反复加工，可不断提高定位基准的精度，工件也可以达到很高的加工要求。 (4) 自为基准原则。对于工件上的重要表面要求余量小且均匀的精加工，应尽量选择加工表面本身作为精基准，但该表面与其他表面的位置精度由前道工序保 12 证。 齿轮传动箱体的Φ60凸台平面与蜗杆安装孔既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件一面一心轴的定位方式;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，Φ60凸台平面的面积较大，定位比较稳定，夹紧也比较简单、可靠，操作方便。 3.5制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，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(生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。)已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 因Φ62H7与φ42H7孔的尺寸精度，φ62H7孔与φ42H7孔中心线对各自孔口端面的垂直度Φ0.04mm，直接影响蜗轮与蜗杆的啮合精度、机器与齿轮传动箱中蜗轮联接时的正确定位等。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。 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，将底平面先加工作为基准面，按基准面画各主要加工部位的中心线;铣齿轮传动箱孔各端面，镗齿轮传动箱孔及同轴孔;铣齿轮传动箱孔各端面，镗齿轮传动箱孔及同轴孔;划线、钻孔、攻丝等次要表面放在最后加工。 加工工艺路线确定如下: 铸造 时效处理 涂底漆 铣 粗铣底平面为基准面 10 钳 按基准面划各主要加工部位中心线 20 铣 粗铣Ф42H7孔端面，留1mm精加工余量 30 粗铣Ф88孔端面，留1mm精加工余量 13 镗 粗镗Ф88孔，单边留0.75mm的精加工余量 40 粗镗Ф62H7孔，单边1mm留精加工余量 粗镗Ф42H7孔，单边留0.75mm精加工余量 铣 粗铣Ф52H7孔端面，至图样尺寸 50 粗铣左端面、Ф60凸台平面，留0.5mm精加工余量 粗铣右端面，留0.5mm精加工余量 镗 粗镗Ф52H7孔，单边留1mm精加工余量 60 粗镗Ф35孔，单边留0.75mm精加工余量 粗镗Ф35H7孔，单边留0.75mm精加工余量 粗镗Ф30孔，单边留0.75mm精加工余量 车 粗车左端面Ф120外圆止口平面，单边留0.50精加工余量 70 铣 精铣Ф42H7孔端面，至图样尺寸 80 精铣Ф88H7孔端面，至图样尺寸 镗 精镗Ф88孔达图样要求 90 锪Ф60孔平面达图样尺寸 精镗Ф62H7孔至Ф61.5，单边留0.25mm精铰孔余量 精镗Ф42H7孔，至Ф41.7，单边留0.15mm精铰孔余量 铣 粗铣Ф52H7孔端面至图样尺寸 100 精铣Ф60凸台端面至图样尺寸 精铣右端面至图样尺寸 镗 精镗Ф52H7孔至Ф51.5，单边留0.25mm精铰孔余量 110 精镗Ф35孔达图样要求 精镗Ф30孔达图样要求 锪Ф46孔平面达图样要求 精镗Ф35H7至Ф34.7，单边留0.15mm精铰孔余量 镗 精铰Ф62H7孔 120 精铰Ф35H7孔 孔口倒角 镗 精铰Ф52H7孔 130 精铰Ф35H7孔 孔口倒角 车 精车左端面、Ф120外圆，止口平面至图样尺寸 140 钳 划各加工孔线 150 钻 钻4—Ф9通孔 160 14 钻2—Ф10深60孔 钻 钻2—Ф14深10孔 170 钻4—M6螺纹底孔，攻4—M6丝 钻 钻3—M5螺纹底孔，攻3—M5丝 180 钻 钻3-Ф5.5均布孔 190 钳 孔口倒角，去毛刺 200 检 检验 210 入库 220 3.6加工方法的确定及工序的安排 齿轮传动箱体表面的加工方法，首先取决于加工表面的技术要求。这些技术要求还包括由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。根据各加工表面的技术要求，首先选择能保证该要求的最终加工方法，然后确定各工序、工步的加工方法。 选择加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度范围、材料的性质及可加工性;工件的结构形状和尺寸大小;生产率要求;工厂或车间的现有设备与技术条件。下面将从以上各个方面与以考虑并最终确定加工方法。 (一)、加工经济精度: 各种加工方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度都是在一定的范围内的。任何一种加工方法只要精心操作、细心调整、选择合适的切削用量，其加工经济精度就可以得到提高，其加工表面粗糙度值就可以减少。但是加工经济精度提高得愈高，表面粗糙度值减少得愈小，则所消耗的时间与成本也会愈大。 生产上加工经济精度的高低是用其可以控制的加工误差的大小来表示的。加工误差小，则加工精度高;加工误差大，则加工精度低。一般来说，加工误差和加工成本之间成反比例关系。 可以看出:对一种加工方法来说，加工误差小到一定程度，加工成本提高很多，加工误差却降低得很少;加工误差大到一定程度以后，即使加工误差增大很，加工成本降低得很少。 因此所谓加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。 (二)、材料的性质及可加工性: 本零件的材料采用HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性， 15 适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。 (三)、工件的结构形状和尺寸大小: 本零件属于结构形状较复杂，因而起来也比较困难的。 (四)、生产率的要求: 本零件的生产类型属于大批大量生产。因而对生产率要求就相对的比较高。 (五)、综合以上几点，再考虑工厂的工艺能力和现有设备的加工经济精度，查《机 械加工工艺手册》表5.2.6、5.2.8对本零件的加工方法拟订如下: 底平面、φ52H7孔端面:粗铣; Φ60凸台面、右端面、φ52H7孔端面、φ42H7孔端面、φ88孔端面:粗铣—精 铣; Φ88孔、Φ35孔:粗镗—精镗; Φ35H7、Φ42H7、Φ52H7、Φ62H7孔:粗镗—精镗—精铰; 左端面、Φ120的外圆、止口平面:粗车—精车; 4—Φ9通孔、2—Φ10深60孔、2—Φ14深10孔、3—Φ5.5孔:钻 4—M6、3—M5螺纹孔:钻孔—攻螺纹。 3.7确定切削用量与基本工时 工序10:粗铣底平面为基准面 1. 选择刀具 刀具选取高速钢镶齿圆柱形铣刀，刀片采用YG8, v,125m/minz,4a,1.5mm，d,60mm，，。 p0 2. 决定铣削用量 1)决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 a,1.5mm p 2)决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 f,0.2mm/齿根据表查出 ，则 z 1000v1000，125n,,,663.48r/min s,,d，60 16 r/min,750 按机床标准选取nw dn,，60，750,wv,,,141.3m/min 10001000 当,750r/min时 nw f,fzn,0.2，4，750,600mm/rmzw 按机床标准选取 f,600mm/rm 3)计算工时 l,50mm切削工时:，，，则机动工时为 l,9mml,3mm12 l，l，l54，9，312 t,,,0.44minmnf750x0.2w 工序20:按基准面划各主要加工部位中心线 工序30:粗铣Ф42H7孔端面和粗铣Ф88孔端面 1. 选择刀具 刀具选取高速钢镶齿圆柱形铣刀，刀片采用YG8, v,125m/minz,4a,1.5mm，，，。 dmm,88p0 2. 决定铣削用量 4)决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 a,1.5mm p 5)决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 f,0.2mm/齿，则 z 10001000125v，nr,,,452/min s,,d，88 r/minn按机床标准选取,500 w ,dn，，88500,wvm,,,138/min 10001000 n当,500r/min时 w 17 ffznmmr,,，，,0.24500400/mzw 按机床标准选取 fmmr,400/m 6)计算工时 lmm,88切削工时:，，，则机动工时为 l,9mml,3mm12 lll，，，，889312 t,,,1minmnfx5000.2w 工序40:粗镗Ф88孔，粗镗Ф62H7孔和粗镗Ф42H7孔 1.加工条件 工件材料:HT200，时效处理，砂型铸造 加工要求:粗镗孔Φ88mm 机 床:卧式双面组合镗床 刀 具:1TA20镗削头 2.计算切削用量 查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 v =25mm/min fm =0.07mm/z ap =9.6mm 1000100025v，nr,,,90/min 3.143.1488d， nw根据T616镗床说明书，取=100 r/min 15mm 切削工时:L= L15T,,,2.14min mv1000.07，f 粗镗Φ42孔的工时计算如下 切削工时:L=14mm L14T,,,2min mv1000.07，f 18 粗镗Φ62孔的工时计算如下 切削工时:L=15mm L15 T,,,2.14minmv1000.07，f 工序50:粗铣Ф52H7孔端面和粗铣左右端面 1. 选择刀具 刀具选取高速钢镶齿圆柱形铣刀，刀片采用YG8, v,150m/min，，，。 z,4a,1.5mmdmm,52p0 2. 决定铣削用量 7)决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 a,1mmp 8)决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 f,0.2mm/齿z 10001000150v，nr,,,918/min s,,d，52 r/min按机床标准选取,1000 nw ,dn，，521000,wvm,,,163/min 10001000 当n,1000r/min时 w ffznmmr,,，，,0.241000800/ mzw fmmr,800/按机床标准选取 m 9)计算工时 l,9mml,3mm切削工时:l=52 ，，则机动工时为 12 lll，，，，952312 t,,,0.32minmnfx10000.2w 19 工序60:粗镗Ф52H7孔，粗镗Ф35，Ф30孔 1.加工条件 工件材料:HT200，时效处理，砂型铸造 加工要求:粗镗孔Φ52mm 机 床:卧式双面组合镗床 刀 具:1TA20镗削头 2.计算切削用量 查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 v =25mm/min fm =0.07mm/z ap =9.6mm 1000100025v，nr,,,153/min 3.143.1452d， nw根据T616镗床说明书，取=180 r/min 切削工时:L=17mm L17T,,,1.35min mv1800.07，f 粗镗Φ35孔的工时计算如下 切削工时:L=15mm L15T,,,1.19min mv1800.07，f 粗镗Φ30孔的工时计算如下 切削工时:L=5mm L5T,,,0.4min mv1800.07，f 工序70: 粗车大端面及Φ120外圆、止口平面 1、加工条件 ，0.12工件材料:HT200，工件尺寸:Φ120h7、115.5; 0 20 加工要求:粗加工大端面Φ120外圆，单边留0.5mm的精加工余量; 粗加工止口平面，单边留0.5mm的精加工余量; 机床:CA6140型数控车床; 刀具:所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，根据CA6140数控车床说明书可知，其刀杆截面尺寸B×H=16mm×16mm，故根据《切削用量简明手册》表1.1，由刀杆尺寸选择刀片厚度，则刀片厚度为4.5mm。根据《切削用量简明手册》表1.3，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、副,,12:,,6:K,60:00r ,偏角、刃倾角λs=0?、刀尖圆弧半径。 K,10:r,0.5mmr, 2、切削用量 (1)切削深度aa 由于粗车端面与外圆, 切削深度为2.5mm， 1次走刀完成。 pp (2)确定进给量 根据《机械制造技术课程设计手指导》表5.102中知刀杆截面f a×H=16mm×16mm、,2—5，工件直径为120mm时，=0.5—0.7mm/r 尺寸Bfp 按CA6140机床的进给量选择=0.66mm/r。 f (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5.108，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=60min。 (4)确定切削速度v 切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用公式计算法确定切削速度。 根据表1.27，车削时切削速度的计算公式: Cvv,K式中v—车削速度(m/min) vymXvVTafp C,22.7,x,0.15,y,0.4,m,0.1 vvv C22.7v v,K,，1，1.24，0.8，0.81，1,11.9(m/min)vy0.10.150.4mXvvTaf60，3.4，0.66p 1000v1000，11.9n,,,31.6r/min ,d3.14，121 按CA6140机床的转速选择n=25r/min=0.42r/s 则实际切削速度v=9.42 m/min。 21 最后确定切削用量为: =2.5mm，f=0.66mm/r，n=25r/min=0.42r/s，v=9.42m/min ap 3、工时计算 T基本时间 j LTi, jfn Lllll,，，， 123 其中:L—刀具的行程长度(mm) f—主轴每转刀具的进给量(mm/r) i—进给次数 n—机床主轴每分钟转数(r/min) l—加工长度(mm) l1—刀具的切入尺寸(mm) l2—刀具的切出尺寸(mm) l3—试切附加长度(mm) 由加工零件可知 L=7，根据表5.138，取l1=4mm，l2=4mm,L3=0，f=0.66mm/r 带入数据得 7，4，4，0T,，1,0.04min j10.66，600 T辅助时间 f 为保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、操作机床、 测量、改变切削用量等。可从有关表格中查取， T,(0.15,0.20)T也可按 估算。在这里取系数为0.18 fj T,0.18，0.30,0.054min则 f TTT,，工序时间 gjf T,0.04，0.054,0.094min带入数据可得 g1 工序80:精铣Ф42H7孔和Ф88H7孔端面 22 1. 选择刀具 刀具选取高速钢镶齿圆柱形铣刀，刀片采用YG8, vm,150/min，，，。 z,4amm,0.5dmm,88p0 2. 决定铣削用量 10) 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 amm,0.5p 11) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 f,0.2mm/齿z 10001000150v， nr,,,542/mins,,d，88 r/min按机床标准选取,600 nw ,dn，，88600,w vm,,,166/min10001000 当,600r/min时 nw ffznmmr,,，，,0.24600480/mzw 按机床标准选取fmmr,480/ m 12) 计算工时 lmm,88切削工时:，，，则机动工时为 l,9mml,3mm12 lll，，，，889312 t,,,0.83minmnfx6000.2w :精镗Ф88孔，Ф62H7孔和Ф42H7孔 工序90 1.加工条件 工件材料:HT200，时效处理，砂型铸造 加工要求:精镗孔Φ88mm 机 床:卧式双面组合镗床 刀 具:1TA20镗削头 2.计算切削用量 23 查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 v =35mm/min fm =0.05mm/z ap =4.8mm 1000100035v，nr,,,126/min 3.143.1488d， nw根据T616镗床说明书，取=150 r/min 切削工时:L=15mm L15 T,,,2minmv1500.05，f 精镗Φ42孔的工时计算如下 切削工时:L=14mm L14T,,,1.86min mv1500.05，f 精镗Φ62孔的工时计算如下 切削工时:L=15mm L15T,,,2min mv1500.05，f 工序100:粗铣Ф52H7孔端面，精铣Ф60凸台端面和精铣右端面 1. 选择刀具 刀具选取高速钢镶齿圆柱形铣刀，刀片采用YG8, vm,160/minz,4amm,0.5dmm,52，，，。 p0 2. 决定铣削用量 13) 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 amm,0.5 p 14) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 24 ，则 根据表查出 f,0.2mm/齿z 10001000160v， nr,,,979/mins,,d，52 r/min按机床标准选取,1000 nw ,dn,，，521000w vm,,,163/min10001000 当,1000r/min时 nw ffznmmr,,，，,0.241000800/mzw 按机床标准选取 fmmr,800/m 15) 计算工时 切削工时:l=52 ，，则机动工时为 l,9mml,3mm12 lll，，，，952312 t,,,0.32minmnfx10000.2w 工序110:精镗Ф52H7孔，Ф35孔和Ф30孔 1.加工条件 工件材料:HT200，时效处理，砂型铸造 加工要求:精镗孔Φ52mm 机 床:卧式双面组合镗床 刀 具:1TA20镗削头 2.计算切削用量 查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 v =30mm/min fm =0.05mm/z ap =3.2mm 1000100030v，nr,,,183/min 3.143.1452d， nw根据T616镗床说明书，取=200 r/min 切削工时:L=17mm 25 L17 T,,,1.21minmv2000.05，f 精镗Φ35孔的工时计算如下 切削工时:L=15mm L15 T,,,1.5minmv2000.05，f 精镗Φ30孔的工时计算如下 切削工时:L=5mm L5T,,,0.5min mv2000.05，f 工序120:精铰Ф62H7孔和Ф35H7孔同工序90 工序130:精铰Ф52H7孔和Ф35H7孔同工序110 工序140:精车左端面、Ф120外圆，止口平面至图样尺寸 1、加工条件 ，0.12工件材料:HT200，工件尺寸:Φ120h7、115.5; 0 加工要求:粗加工大端面Φ120外圆，单边留0.5mm的精加工余量; 粗加工止口平面，单边留0.5mm的精加工余量; 机床:CA6140型数控车床; 刀具:所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，根据CA6140数控车床说明书可知，其刀杆截面尺寸B×H=16mm×16mm，故根据《切削用量简明手册》表1.1，由刀杆尺寸选择刀片厚度，则刀片厚度为4.5mm。根据《切削用量简明手册》表1.3，选择车刀 ,,12:,,6:几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角K,60:、副00r ,K,10:r,0.5mm偏角、刃倾角λs=0?、刀尖圆弧半径。 r, 2、切削用量 aa(1)切削深度 由于粗车端面与外圆, 切削深度为2.5mm， 1次走刀完成。 pp f(2)确定进给量 根据《机械制造技术课程设计手指导》表5.102中知刀杆截面 af尺寸B×H=16mm×16mm、,2—5，工件直径为120mm时，=0.5—0.7mm/r p 26 =0.66mm/r。 按CA6140机床的进给量选择f (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5.108，车刀后刀面最大磨损量取为1mm， 可转位车刀耐用度T=60min。 (4)确定切削速度v 切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用 公式计算法确定切削速度。 根据表1.27，车削时切削速度的计算公式: Cvv,K式中v—车削速度(m/min) vymXvVTafp C,22.7,x,0.15,y,0.4,m,0.1vvv C22.7v v,K,，1，1.24，0.8，0.81，1,11.9(m/min)vy0.10.150.4mXvvTaf60，3.4，0.66p 1000v1000，11.9n,,,31.6r/min ,d3.14，121 按CA6140机床的转速选择n=25r/min=0.42r/s 则实际切削速度v=9.42 m/min。 最后确定切削用量为: a=2.5mm，f=0.66mm/r，n=25r/min=0.42r/s，v=9.42m/min p 3、工时计算 T基本时间 j LTi, jfn Lllll,，，， 123 其中:L—刀具的行程长度(mm) f—主轴每转刀具的进给量(mm/r) i—进给次数 n—机床主轴每分钟转数(r/min) l—加工长度(mm) 27 l1—刀具的切入尺寸(mm) l2—刀具的切出尺寸(mm) l3—试切附加长度(mm) 由加工零件可知 L=7，根据表5.138，取l1=4mm，l2=4mm,L3=0，f=0.66mm/r 带入数据得 7，4，4，0 T,，1,0.04minj10.66，600 T辅助时间 f 为保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、操作机床、 测量、改变切削用量等。可从有关表格中查取， 也可按 估算。在这里取系数为0.18 T,(0.15,0.20)Tfj 则 T,0.18，0.30,0.054minf TTT,，工序时间 gjf 带入数据可得 T,0.04，0.054,0.094ming1 工序150:划各加工孔线 工序160:钻4—Ф9通孔，钻2—Ф10深60孔 机床:Z525立式钻床 刀具:根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻钻头Φ9 1)进给量 取f=0.13mm/r 2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)确定机床主轴转速 1000v1000，30c,ns== 1194r/min π，9πdW n与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。 w ,dnπ，9，1450s,25.3m/minv所以实际切削速度== c10001000 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 l，l，l12ll t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm; m21nfw 28 t l，l，l60，4，312t= ==0.355min m1450，0.13nfw 工序170:钻2—Ф14深10孔，钻4—M6螺纹底孔，攻4—M6丝 选用高速钢锥柄麻花钻螺纹底孔(《工艺》表3.1,6) ,4mm 由《切削》表2.7和《工艺》表4.2,16查得 f,0.28mm/r机 (《切削》表2.15) V,8m/minc 1000v1000x8c机 n,,,636r/min 机ππDx4 按机床选取 nr,545/min机 πDnπx4x545机 V,,,6.8542m/min c机10001000 l，l，l20，3，312t,,,0.17 基本工时: min nf545x0.28机机 攻螺纹M6mm: 选择M6mm高速钢机用丝锥 p 等于工件螺纹的螺距，即 ffmmr,1.25/ Vm,7.5/min c机 1000V10007.5，cnr,,,298(/min) 查,,D，6 nr,272/min 按机床选取 机 Vm,6.8/min c机 lll，，，，103312t,,,0.05(min)基本工时: nf2721.25，机 工序180:钻3—M5螺纹底孔，攻3—M5丝 选用,4mm高速钢锥柄麻花钻螺纹底孔(《工艺》表3.1,6) 29 由《切削》表2.7和《工艺》表4.2,16查得f,0.28mm/r机 (《切削》表2.15) V,8m/minc 1000v1000x8c机 n,,,636r/min机ππDx4 按机床选取 nr,545/min机 πDnπx4x545机 V,,,6.8542m/minc机10001000 l，l，l20，3，312 基本工时: t,,,0.17min nf545x0.28机机 攻螺纹M5mm: 选择M5mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 pfmmr,1.04/f Vm,6/minc机 1000V10006，c nr,,,358(/min)查,,D，5 按机床选取nr,375/min 机 Vm,6.5/min c机 lll，，，，103312t,,,0.24(min)基本工时: nf3751.04，机 工序190:钻3-Ф5.5均布孔 机床:Z525立式钻床 刀具:根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻钻头Φ5.5 1)进给量 取f=0.15mm/r 2)切削速度 V=24~34m/min. 取V=25m/min 3)确定机床主轴转速 1000v100025，c,ns== 638r/min π，5.5πdW n与638r/min相近的机床转速为700r/min。现选取=700r/min。 w 30 ,dnπ，，5.5700s所以实际切削速度== ,26/minmvc10001000 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 l，l，l12 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm; llm21nfw l，l，l6043，，12t= ==0.53min m7000.15，nfw 工序200:孔口倒角，去毛刺 工序210:检验 31 第4章 镗Φ42孔专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计第40工序中的镗φ42孔系。 4.1问题的提出 本夹具主要用来镗φ42孔系, 我们采用加工好的中心孔作为定位基准，中心孔与端面所在孔系所在的面是垂直的，因此采用1个镗套导向，装卸工件将会比较困难，我们将着力解决工件的装卸上。 4.2.定位基准的选择 本次夹具采用镗φ42孔系，因此我们采用了3个支撑板定位底面，然后我们以已经加工好的中心孔Φ52孔和Φ5.5孔及下端面作为定位基准，一个采用半轴定位，一个采用削边销定位，这样我们的底面限制工件的3个自由度，半轴限制工件的2个自由度，削边销限制工件的1个自由度，这样空间的6个自由度都已经限制完了，我们就可以开始加工工件 4.3切削力及夹紧力的计算 由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑Z轴上的夹紧力就可以了. 查《机床夹具设计手册》表1-2-3得: 0.75F,902afKCpp 式中: a,5.6mmf,0.05mm/rp 1900.4()k,kkkkkpmpkprp,prp150r0s=×1.0×1.0×1.0×1.0=1.10 所以, 0.75F,902，5.6，0.05，1.10c=587.5N 在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内. 安全系数k,kkkkkkk0123456 查《机床夹具设计手册》,表1-2-1可知: 32 k为基本安全系数1.50 k为加工性质系数1.21 k为刀具钝化系数1.02 k为连续切削系数1.03 k为手动夹紧系数1.34 k为操作系数1.05 k为接触系数1.56 所以, F,KFc切削力=1.5×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.5×587.5=2062.13N 因本夹具主要夹紧力是螺母夹紧, 查《机械加工工艺师手册》表17-30得: 夹紧力N=7950N 此时,实际夹紧力已大于所需2062.13N的加紧力了,所以本夹具可安全工作. 4.4定位误差分析 (1)移动时基准位移误差, j,y , (式5-5) ,,d，,D，Xj,y111min式中: ———— 半轴孔的最大偏差 ,d1 ————半轴孔的最小偏差 ,D1 , ————半轴定位孔与定位销最小配合间隙 1min 0.00900.016，，,代入(式5-5)得: = ,,d，,D，Xj,y111min 0.025mm = (2) 转角误差 dDXdDX,，,，，,，,，111min222mintg,,, (式5-6) 2L ,d式中: ————半轴孔的最大偏差 1 ,D ————半轴孔的最小偏差 1 , ————半轴定位孔与定位销最小配合间隙 1min ,d ———— 削边销孔的最大偏差 2 ,D ———— 削边销孔的最小偏差 2 X ———— 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 2min X1min,2(,，,,)X其中: LxLg2min2 33 则代入(式5-6)得: 0.00900.0160.00900.004，，，，， ,tg,,,0.00006222305.29， ,,:0.00006219则: 经检验合格 4.5夹具设计及操作的简要说明 如前面所述,在夹具设计时,为提高劳动生产率,应首先着眼于机动夹紧，本道工序的镗孔选用开口压板压紧，当我们装上工件后，采用一面2销把工件的空间的6个自由度限制完毕后我们旋转开口压板，试着和工件接触，然后旋转螺母压紧工件，这是我们把镗杆放入镗套，既可以开始加工工件。 34 结束语 毕业设计是对大学三年所学知识的回顾，总结与扩展应用。刚开始接到该课题设计，并没有很深的想法，按照任务书上所规定的大概地去查找了好些相关资料，认为也就如此。直到自己认真地去审视每一部分，才发现想要把各部分联系起来作为一个总体，难度顿时提高了许多倍，才发现除了要有过硬的专业知识，应用与总体思维是多么重要。设计的过程伴随思维与心情的反复变化,在客观条件受限下,应该沉稳对待,切忌浮躁,按照自己的时间制定计划作好设计的每一步。从这次毕业设计中,我学到了许多以前没有学到的东西,充实了自己, 在这里,我首先要感谢的是我的指导老师,在我设计碰到难题的时候，每次他都认真的、耐心的指导我，细心的讲解。使我把设计中碰到的都难题解决了。可以说没有老师的细心指导，我的毕业设计是搞不完的，特在这里表达我衷心的谢意。同时，在设计过程中，我的同学也给与了我许多的帮助，在这也谢谢大家～ 35 参考文献 1. 浦林祥. 金属切削机床夹具设计手册. 北京:机械工业出版社, 1995. 2. 杨叔子. 机械加工工艺师手册.第2版. 北京:机械工业出版社, 2004.9. 3. 郑修本. 机械制造工艺学. 北京:机械工业出版社 ,1999. 4. 陆剑中. 金属切削原理与刀具. 北京:机械工业出版社,1984.10. 5. 孙丽媛. 机械制造工艺及装用夹具设计指导. 北京:机械工业出版社,2003. 6. 赵如程. 金属机械加工工艺人员手册.上海:上海科技出版社, 1990. 7. 刘长青. 机械制造技术课程设计手指导.武汉:华中科技大学出版社，2007. 8. 薛源顺. 机床夹具设计. 北京:机械工业出版社2000. 9. 陆名彰. 机械制造技术基础. 湖南:湘潭工学院，2000. 36