方案設計書犁刀變速齒輪箱體零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆N面6孔工序的專用夾具

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1、范例1 設計任務書 機械制造工藝及夾具設計課程設計任務書 題目：設計犁刀變速齒輪箱體零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆N面6孔工序的專用夾具 內(nèi)容： （1）零件圖 1張 （2）零件——毛坯圖 1張 （3）機械加工工藝規(guī)程卡片 1套 （4）夾具裝配總圖 1張 （5）夾具零件圖 1套 （6）課程設計說明書 1份 原始資料：該零件圖樣一

2、張；生產(chǎn)綱領6000件/年；每日1班。 班 級 學 生 指 導 教師 教研室主任 20 年 月 一、零件的分析 （一） 零件的作用 犁刀變速齒輪箱體是旋耕機的一個主要零件。旋耕機通過該零件的安裝平面（即附圖1零件圖上的N面）與手扶拖拉機變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個螺栓固定，實現(xiàn)旋耕機的正確聯(lián)接。N面上的4-Φ13mm孔即為螺栓聯(lián)接孔，2-Φ10F9孔為定位銷孔。 如圖1所示，犁刀變速齒輪箱體2內(nèi)有一個空套在犁刀傳動軸上的犁刀傳動齒輪5，它與變速箱的一倒檔齒輪常嚙合（圖中未畫出）。犁刀傳動軸8的左端花鍵上套有嚙合套4，

3、通過拔叉可以軸向移動。嚙合套4和犁刀傳動齒輪5相對的一面都有牙嵌，牙嵌結合時，動力傳給犁刀傳動軸8。其操作過程通過安裝在SΦ30H9孔中的操縱桿拔叉而得以實現(xiàn)。 圖1 犁刀變速齒輪箱傳動示意圖 1-左臂殼體 2-犁刀變速齒輪箱體 3-操縱桿 4-嚙合套 5-犁刀傳動齒輪 6-軸承 7-右臂殼體 8犁刀傳動軸 9-鏈輪 （二）零件的工藝分析 由附圖1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應力、要求耐磨的零件。 該零件上的主要加工面為N面、R面、Q面和2-Φ80H7孔。 N面的平面度0.05mm直接影

4、響旋耕機與拖拉機變速箱的接觸精度及密封。 2-Φ80H7孔的尺寸精度、同軸度Φ0.04mm，與N面的平行度0.07mm ，與R及Q 面的垂直度Φ0.1mm，以及R相對于Q面的平行度0.055mm，直接影響犁刀傳動軸對N面的平行度及犁刀傳動齒輪的嚙合精度、左臂殼體及右臂殼體孔軸線的同軸度等。因此，在加工它們時，最好能在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來。 2-Φ10F9孔的尺寸精度、兩孔距尺寸精度mm以及mm對R面的平行度0.06mm，影響旋耕機與變速箱聯(lián)接時的正確定位，從而影響犁刀傳動齒輪與變速箱倒檔齒輪的嚙合精度。 由參考文獻[1]中有關面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知

5、，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。 附圖1 犁刀變速齒輪箱體 二、確定毛坯、畫毛坯—零件合圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領為6000件/年。通過計算，該零件質(zhì)量約為7kg。由參考文獻[5]表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，又由于箱體零件的內(nèi)腔及2-Φ80mm孔均需鑄出，故還應安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。 參考文獻[1]表2.3-6，該種鑄件的尺寸公差等級CT為8-10級，加工余量等級MA為G級。故取CT為10級，MA為G級。 鑄件的分型面選擇通過C基準孔軸線

6、，且與R面（或Q面）平行的面。澆冒口位置分別位于C基準孔凸臺的兩側(cè)。 參考文獻[1]表2.3-5，用查表法確定各表面的總余量如表1所示。 表1 各加工表面總余量 加工表面 基本尺寸（mm） 加工余 量等級 加工余量數(shù)值（mm） 說 明 R面 168 G 4 底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） Q面 168 H 5 頂面降1級，雙側(cè)加工 N面 168 G 5 側(cè)面，單側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） 凸 臺 面 106 G 4 側(cè)面單側(cè)加工 2-Φ80mm孔 80 H 3 孔降1級，雙側(cè)加工 由參考文獻[1]表2.3-9可得鑄

7、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 總余量 毛坯尺寸 公差CT N面輪廓尺寸 168 -- 168 4 N面輪廓尺寸 168 4+5 177 4 N面距Φ80mm孔中心尺寸 46 5 51 2.8 凸臺面距Φ80mm孔中心尺寸 100+6 4 110 3.6 2-Φ80mm孔 Φ80 3+3 Φ74 3.2 三、工藝規(guī)程設計 （一）定位基準的選擇 精基準的選擇：犁刀變速齒輪箱體的N面和2-Φ10F9孔既是裝配基準，又是設

8、計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，實現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，N面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔（即2-Φ80mm孔）的毛坯孔與箱體內(nèi)壁作粗基準：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；此外還應能保證定位準確、夾緊可靠。 最先進行機械加工的表面是精基準N面和2-Φ10F9孔，這時可有兩種定位夾緊方

9、案： 方案一 用一浮動圓錐銷插入一Φ80mm毛坯孔中限制二個自由度；用三個支承釘支承在與Q面相距32mm并平行于Q面的毛坯上，限制三個自由度；再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案適合于大批量生產(chǎn)類型中，在加工N面及其表面上各孔和凸臺面極其各孔的自動線上采用隨行夾具時用。 方案二 用一根兩頭帶反錐形（一端的反錐可以取下，以便卸裝工件）的心棒插入2-Φ80mm毛坯孔中并加緊。粗加工N面時。將心棒至于兩頭V型架上限制四個自由度，再以N面本身找正限制一個自由度。這種方案雖要安裝一個心棒，但由于下一道工序（鉆擴鉸2-Φ10F9孔）還要用一根心棒定位，即將心棒至于兩頭的U型槽中限制兩各自由度，

10、故本道工序可不用將心棒數(shù)量就少，因而該方案是可行的。 （二）制定工藝路線 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度。確定各表面的加工方法如下： N面：粗車—精銑；R面和Q面：粗銑—精銑；凸臺面：粗銑；2-Φ80mm孔：粗鏜—精鏜；7級—9級精度餓未鑄出孔：鉆—擴—鉸；螺紋孔；鉆孔—攻螺紋。 因R面和Q面有較高的平行度要求，2-Φ80mm孔較高的同軸度要求，故他們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來，以保證其精度。 根據(jù)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則，將N面、R面、Q面及2-Φ80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在

11、后面，每一階段中又先加工N面后在鏜2-Φ80mm孔。R面及Q面上的Φ8N8孔及4-M12螺紋孔等次要表面放在最后加工。 初步擬訂加工工藝路線如下： 工序號 工 序 內(nèi) 容 鑄造 時效 涂底漆 10 粗銑N面 20 鉆擴鉸2-Φ10F9孔(尺寸留精鉸余量)，孔口倒角145 30 粗銑凸臺面 40 粗銑R面及Q面 50 粗鏜2- 80mm 孔，孔口倒角145 60 鉆Φ20mm孔 70 精銑N面 80 精鉸2-Φ10F9 孔 90 精銑R面及Q面 100 精鏜2- 80H7孔 110 擴鉸SΦ30H9球形孔，鉆4

12、-M6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4-M6 120 鉆4-Φ13mm孔 130 刮4-Φ22mm平面 140 鉆8-M12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸2-Φ8N8，孔口倒角145，攻螺紋 8-M12 150 檢驗 160 入庫 上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序有些問題還值得進一步討論。 如粗車N面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們的慣性較大，平衡較困難；又由于N 面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削，容易引起工藝系統(tǒng)的振動，故改用銑削加工。 工序40應在工序30前完成，使R面和Q 面在粗加工后有較多的時間進行自然時效，減少工

13、件受力變形和受熱變形對2-Φ80mm孔加工精度的影響。 精銑N面后，N 面與2-Φ10F9孔的垂直度誤差難以通過精鉸孔糾正，故對這兩孔的加工改為擴鉸，并在前面的工序中預留足夠的余量。 4-Φ13mm孔盡管是次要表面，但在鉆擴鉸2-Φ10F9孔時，也將4-Φ13mm孔鉆出，可以節(jié)約一臺鉆床和一套專用夾具，能降低生產(chǎn)成本，而且工時也不長。 同理，鉆孔工序也應合并到擴鉸球形孔工序中。這組孔在精鏜孔后加工，容易保證其軸線與2-Φ80H7孔軸線的位置精度。 工序140中工步太多，工時太長，考慮到整個生產(chǎn)線的節(jié)拍，應將8-M12螺孔的攻螺紋作另一道工序。 修改后的工藝線路如下： 序 號 工

14、序 內(nèi) 容 簡 要 說 明 鑄造 時效 消除內(nèi)應力 涂底漆 防止生銹 10 粗銑N面 先加工基準面 20 鉆擴鉸2-Φ10F9孔至Φ9F9，孔口倒角145鉆4-Φ13 留精擴鉸余量 30 粗銑R面及Q面 先加工面 40 銑凸臺面 后加工孔 50 粗鏜2-Φ80 孔，孔口倒角145 粗加工結束 60 粗銑N面 精加工開始 70 粗擴鉸2-Φ10F9 孔，并提高精度至2-Φ10F7 提高工藝基準精 80 精銑R面及Q面 先加工面 90 精鏜2- 80H7孔 后加工孔 100 鉆2-Φ孔，擴鉸SΦ30H9球形孔，

15、鉆4-M6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4-M6-6H 次要表面在后面加工 110 刮4-Φ22mm平面 120 鉆8-M12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸2-Φ8N8，孔口倒角145 130 攻螺紋8-M12-6H 工序分散，平衡節(jié)拍 140 檢驗 150 入庫 工藝文件詳見附表1、附表2。 四、夾具設計 本次設計的夾具為第20道工序 —— 鉆擴鉸2-Φ10F9孔、孔口倒角145，鉆4-Φ13mm孔夾具。該夾具適用于Z3025搖臂鉆。 1. 確定設計方案 這道工序所加工的孔均在N面上，且與N面垂直。按照基準重合原則并考慮到目前只有N面

16、經(jīng)過加工，為避免重復使用粗基準，應以N 面定位。又為避免鉆頭引偏，4-Φ13mm孔應從N面鉆孔，且2-Φ9F9孔是盲孔，也只能從N面加工，這就要求鉆孔時N面必須朝上。這給裝夾工件帶來了一定的困難。 從對工件的結構形狀分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定,可靠，也容易實現(xiàn)。待夾緊后將夾具反轉(zhuǎn)180，N面就能朝上，滿足加工要求。這個翻轉(zhuǎn)過程可以借助于標準的臥式回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)。夾具以夾具體安裝面和定位孔、定位銷定位，用T型槽螺栓連接。 工件以N面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？ 方案1 在2- 80H7的B孔內(nèi)插入一削邊銷限制

17、一個移動自由度；再以B孔內(nèi)側(cè)面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也很簡單。但由于B孔和其內(nèi)側(cè)面均為毛坯面，又因結構原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。 方案2 見附圖2，用一根兩頭帶反錐形的心棒插入2-Φ80mm毛坯孔中并夾緊。將心棒兩端的軸頸放入兩U形槽中定位，限制一個移動自由度和一轉(zhuǎn)動自由度。此外以2-80Φ毛坯孔的兩內(nèi)側(cè)面在自定心結構上定位，限制一個移動自由度。這種方案定位可靠，夾緊也很方便，用一鉸鏈壓板壓在工件R80mm外圓上即可。 本道工序

18、與前道粗銑N面共用一根心棒，這根“隨行心棒”在銑完N后立即連同工件一同轉(zhuǎn)入本道工序，其間不得重新卸裝心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否則將違背粗基準一般只用一次的原則而影響N面各孔與2-Φ80mm孔軸線的位置精度。 本道工序的夾具因要回轉(zhuǎn)，若采用氣動或液壓夾緊，則氣管或油管會妨礙操作，故選用手動夾緊，使夾具簡單，操作方便。 附圖2 夾具體零件圖 參考文獻 1 李洪主編。機械加工工藝手冊。北京：北京出版社，1990 2 孟少農(nóng)主編。機械加工工藝手冊 第一卷。北京：機械工業(yè)出版社，1991 3 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編。機床夾具設計

19、手冊。上?？茖W技術出版社，1990 4 王紹俊主編。機械制造工藝設計手冊。北京：機械工業(yè)出版社，1997 5 鄭修本，馮冠大主編。機械制造工藝學。北京：機械工業(yè)出版社，1991 6 劉友才，肖繼德主編。機床夾具設計。北京：機械工業(yè)出版社，1991 零件圖 工藝過程卡 附表1 機械加工工藝過程卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零（部）件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共（2）頁 第（1）頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 177mm

20、168mm150mm 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 鑄造 鑄 時效 熱 涂底漆 表 10 粗銑N面 金工 X52K 專用銑夾具 20 鉆擴鉸2-Ф10F9孔至2-Ф9F9，孔口倒角145 金工 Z3050 專用鉆夾具 鉆4-Ф13 mm孔 30 粗銑R及Q面

21、金工 組合機床 專用銑夾具 描圖 40 銑凸臺面 金工 X52K 專用銑夾具 50 粗鏜2-Ф80 mm孔，孔口倒角145 金工 組合機床 專用鏜夾具 60 精銑N面 金工 X62W 專用銑夾具 描校 70 精擴鉸2-Ф10 F9孔至2-Ф10 F7 金工 Z3025 專用鉆夾具 80 精銑R及Q面 金工 組合機床 專用銑夾具 90 精鏜2-Ф80H7孔 金工 組合機床 專用鏜夾具 底圖號 100

22、 鉆Ф20mm孔，擴鉸Ф30H9球形孔，鉆4-M6螺紋底孔 金工 Z3025 專用鉆夾具 并孔口倒角145，攻螺紋4-M6-6H 裝訂號 110 刮4-Ф22mm平面 金工 Z3025 專用鉆夾具 120 鉆8-M12螺紋底孔并孔口倒角145，鉆、鉸2-Ф8N8， 金工 Z3025 專用鉆夾具 孔口倒角145 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期）

23、 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附表1（續(xù)） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零（部）件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共（2）頁 第（2）頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 177mm168mm150mm 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備

24、注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 130 攻螺紋8-M12-6H 金工 Z3025 專用攻螺紋夾具 140 檢驗 檢 150 人庫 描圖 描校

25、 底圖號 裝訂號 ， 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期

26、 附表2 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零（部）件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共（13）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 10 粗銑N面 HT200 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制作件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 177mm168mm 150mm

27、 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 粗銑N面夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 粗銑N面 專用銑夾具 118 74.1 2 3.5 1 描圖 隨行心棒

28、 Ф200 mm可轉(zhuǎn)位面銑刀 描校 底圖號 裝訂號 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期