設(shè)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

1、范例1設(shè)計任務(wù)書機械制造工藝及夾具設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書題目：設(shè)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(shè)計說明書 1份原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)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

2、4-13mm孔即為螺栓聯(lián)接孔，2-10F9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，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(jié)合時，動力傳給犁刀傳動軸8。其操作過程通過安裝在S30H9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

3、度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)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2-80H7孔。 N面的平面度0.05mm直接影響旋耕機與拖拉機變速箱的接觸精度及密封。 2-80H7孔的尺寸精度、同軸度0.04mm，與N面的平行度0.07mm ，與R及Q 面的垂直度0.1mm，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。2-10F9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

4、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(guān)面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)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(lǐng)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2-80mm孔均需鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)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

5、，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，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168G4底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)）Q面168H5頂面降1級，雙側(cè)加工N面168G5側(cè)面，單側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)）凸 臺 面106G4側(cè)面單側(cè)加工2-80mm孔80H3孔降1級，雙側(cè)加工由參考文獻1表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-2所示。表2 主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸

6、零件尺寸 總余量毛坯尺寸公差CTN面輪廓尺寸168-1684N面輪廓尺寸1684+51774N面距80mm孔中心尺寸465512.8凸臺面距80mm孔中心尺寸100+641103.62-80mm孔803+3743.2 三、工藝規(guī)程設(shè)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2-10F9孔既是裝配基準，又是設(shè)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

7、，選擇箱體零件的重要孔（即2-80mm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(yīng)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2-10F9孔，這時可有兩種定位夾緊方案：方案一 用一浮動圓錐銷插入一80mm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

8、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2-80mm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2-10F9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，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；2-80mm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

9、度要求，2-80mm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2-80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又先加工N面后在鏜2-80mm孔。R面及Q面上的8N8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2-10F9孔(尺寸留精鉸余量)，孔口倒角1×45°30粗銑凸臺面40粗銑R面及Q面50粗鏜2- 80mm 孔，孔口倒角1

10、5;45°60鉆20mm孔70精銑N面80精鉸2-10F9 孔90精銑R面及Q面100精鏜2- 80H7孔110擴鉸S30H9球形孔，鉆4-M6螺紋底孔，孔口倒角1×45°，攻螺紋4-M6120鉆4-13mm孔130刮4-22mm平面140鉆8-M12螺紋底孔，孔口倒角1×45°，鉆鉸2-8N8，孔口倒角1×45°，攻螺紋 8-M12150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

11、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(yīng)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，減少工件受力變形和受熱變形對2-80mm孔加工精度的影響。精銑N面后，N 面與2-10F9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(yù)留足夠的余量。4-13mm孔盡管是次要表面，但在鉆擴鉸2-10F9孔時，也將4-13mm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(yīng)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2-80H7孔軸線的位置精度。工序140

12、中工步太多，工時太長，考慮到整個生產(chǎn)線的節(jié)拍，應(yīng)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 序 內(nèi) 容簡 要 說 明鑄造時效消除內(nèi)應(yīng)力涂底漆防止生銹10粗銑N面先加工基準面20鉆擴鉸2-10F9孔至9F9，孔口倒角1×45°鉆4-13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2-80 孔，孔口倒角1×45° 粗加工結(jié)束60粗銑N面精加工開始70粗擴鉸2-10F9 孔，并提高精度至2-10F7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-孔，擴鉸S30H9球形孔，鉆4-

13、M6螺紋底孔，孔口倒角1×45°，攻螺紋4-M6-6H次要表面在后面加工110刮4-22mm平面120鉆8-M12螺紋底孔，孔口倒角1×45°，鉆鉸2-8N8，孔口倒角1×45° 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(shè)計本次設(shè)計的夾具為第20道工序 鉆擴鉸2-10F9孔、孔口倒角1×45°，鉆4-13mm孔夾具。該夾具適用于Z3025搖臂鉆。1. 確定設(shè)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面經(jīng)過加工，為

14、避免重復(fù)使用粗基準，應(yīng)以N 面定位。又為避免鉆頭引偏，4-13mm孔應(yīng)從N面鉆孔，且2-9F9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(jié)構(gòu)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)插入一削邊銷限制一個移動自由度；再

15、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(jié)構(gòu)也很簡單。但由于B孔和其內(nèi)側(cè)面均為毛坯面，又因結(jié)構(gòu)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2-80mm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2-80毛坯孔的兩內(nèi)側(cè)面在自定心結(jié)構(gòu)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。本道工序與前道粗銑N面共用一根心棒，這根

16、“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2-80mm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，19902 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，19913 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(shè)計手冊。上?？茖W技術(shù)出版社，19904 王紹俊主編。機械制造工藝設(shè)計手冊。北

17、京：機械工業(yè)出版社，19975 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，19916 劉友才，肖繼德主編。機床夾具設(shè)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×168mm×150mm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(shè)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2-10F9孔至2-9F9，孔口

18、倒角1×45°金工Z3050專用鉆夾具鉆4-13 mm孔30粗銑R及Q面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2-80 mm孔，孔口倒角1×45°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2-10 F9孔至2-10 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2-80H7孔金工組合機床專用鏜夾具底圖號100鉆20mm孔，擴鉸30H9球形孔，鉆4-M6螺紋底孔金工Z3025專用鉆夾具并孔口倒角1×45°，攻螺紋4-M6-6H裝訂號110刮4-22mm平面金工Z3025專用鉆夾具120鉆8-M12螺紋底孔并孔口倒角1×45°，鉆、鉸2-8N8，金工Z3025專用鉆夾具孔口倒角1×45°設(shè)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附表1（