机械工艺设计犁刀变速齿轮箱体-机械制造技术课程设计

机械制造技术课件 机械制造技术课程设计 2 一、课程设计的目的和任务 二、课程设计的要求和内容 三、课程设计的方法和步骤 四、工艺规程设计实例 五、专用夹具的设计方法和实例 3 （ 1）运用机械制造技术及相关课程的理论知识，结合实践，独立分析和解决工艺问题的能力，具备设计一个 中等复杂程度 零件的工艺规程的能力。 （ 2）根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，完成某一道工序的夹具设计，提高结构设计能力。 （ 3）运用手册、规范、图表等技术资料的能力。 （ 4）识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 一、课程设计的目的和任务 1、课程设计目的 4 （ 1）拟定某零件的机械加工工艺规程 （ 2）设计该零件某一工序的专用机床夹具 2、课程设计任务 5 （ 1）绘制毛坯图（毛坯 （ 2）填写机械加工工艺规程卡片 （ 3）绘制夹具装配总图 （ 4）绘制夹具零件图 （ 5）编写课程设计说明书 二、课程设计的要求和内容 编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，设计其中一道工序的专用夹具。 6 （ 1）分析零件图，进行工艺审查 （ 2）选择毛坯制造方式，画毛坯图（零件 （ 3）拟定工艺路线 （ 4）机械加工工序设计 （ 5）填写工艺文件 三、课程设计的方法和步骤 7 （ 1）拟定设计方案，绘制结构草图 （ 2）绘制夹具装配总图 （ 3）绘制夹具零件图 8 （ 1）任务书（ 课程设计任务书 ） （ 2）目录（课程设计说明书目录） （ 3）前言 （ 4）零件分析 （ 5）工艺规程设计 （ 6）夹具设计 （ 7）设计心得体会 （ 8）参考文献书目 设计说明书内容： 9 （ 1）说明书应概括性地介绍本次设计，对各部分内容做重点说明、分析论证及必要的计算。 （ 2）文内公式、图表、数据等出处，应以 注明参考文献的序号。 （ 3）系统性好，条理清楚，图文并茂，避免抄书。 （ 4）字迹工整，语言简练，文字通顺，图例清晰。 撰写设计说明书要求： 10 四、工艺规程设计实例 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）零件一毛坯合图 1张 （ 2）机械加工工艺规程卡片 1套 （ 3）夹具装配总图 1张 （ 4）夹具零件图 1张 （ 5）课程设计说明书 1份 原始资料： 该零件图样一张；生产纲领为 6000件年；每日 1班。 课程设计任务书 11 工艺规程设计步骤 1、零件分析 2、确定毛坯、画毛坯 零件合图 3、拟订零件的机械加工工艺规程 12 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（ 零件图 上的 两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接 2 1、零件分析 （ 1）零件的作用 13 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，通过拨叉可以轴向移动。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 操纵拨叉而得以实现。 14 1一左臂壳体 2一犁刀变速齿轮箱体 3一操纵杆 4一啮合套 5一犁刀传动齿轮 6一轴承 7一右臂 壳体 8一犁刀传动轴 9一链轮 犁刀变速齿轮箱传动示意图 15 材料 要加工面有： 2 2轴度 及 面的平行度 2一 10孔距尺寸精度140 40 （ 2）零件的工艺分析 16 （ 1）选择毛坯种类 材料为 以选铸件。人工时效 （ 2）确定毛坯制造方法 年产量为 6000件，生产类型大批生产，砂型机器造型。 （ 3）铸件的公差等级 0级，加工余量。 （ 4）确定各加工表面的总余量（ 表 1）和毛坯的主要尺寸（ 表 2） 2、确定毛坯、画毛坯 零件合图 17 1）用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得毛坯轮廓（用粗实线）。 2）为表达内部或局部结构等，可画出剖视、剖面和局部视图。对不需要铸出的槽和孔，可不必表示。 （ 5）绘制毛坯图（零件 方法 18 3）标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。 4)铸件应标注分型面和浇铸位置，锻件应标注分模面。 5）标明毛坯的技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、铸造圆角、拔模斜度、表面质量要求（不允许有气孔、缩孔、夹砂）等。 19 毛坯 零件合图 20 （ 1）选择定位基准 （ 2）拟订零件加工工艺路线 （ 3）选择各工序加工设备及工艺装备 （ 4）加工工序设计 （ 5）填写工艺文件 3、拟订零件的机械加工工艺规程 21 （ 1）选择定位基准 是设计基准，选为精基准， 基准重合原则 。 其余各面和孔定位都可用“一面两孔”定位 基准统一原则 。 位稳定，夹紧方案简单、可靠，操作方便 便于装夹原则 。 1）精基准的选择 22 选择箱体上的重要孔（ 2毛坯孔和箱体内壁作为粗基准。 在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的余量均匀。 装入箱体内的旋转零件与箱体内壁有足够的间隙。 保证定位准确、夹紧可靠。 2）粗基准的选择 23 （ 2）拟订零件加工工艺路线 1）确定各加工表面的加工方法 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： 粗车一精铣； 面： 粗铣一精铣； 凸台面： 粗铣； 2粗镗一精镗； 7级 9级精度的未铸出孔： 钻一扩一铰； 螺纹孔： 钻孔一攻螺纹。 24 2）确定加工顺序 根据 先面后孔 、 先主后次 和 先粗后精 的原则，将 一阶段中又首先加工 再镗 2面上的 8一 25 3）确定工序集中和分散的程度 N、 面有较高的平行度要求，2它们的加工宜采用 工序集中 的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。 26 4）确定加工工艺方案 初拟加工工艺路线， 表 3 修改后的工艺路线， 表 4 27 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 如粗铣 用立铣，选择 择直径为 200用夹具和游标卡尺。精铣 于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择 择与粗铣相同型号的刀具（到齿数可多些）。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 （ 3）选择各工序加工设备及工艺装备 28 1）确定各工序加工余量及工序尺寸及公差 2）确定各工序切削用量 3）计算各工序的工时定额 （ 4）加工工序设计 29 1）填写工艺过程卡片（或工艺卡片），如附表 1所示。 2）填写 工序卡片，如附表 2所示。 （ 5）填写工艺文件 30 31 32 牵涉的部位可以省略，用最少的视图表达清楚； 加工部位一律用细实线绘制； 工序完成以后要保证的表面粗糙度。 工序图的绘制方法： 33 工序图 34 五 夹具设计实例 铣槽专用夹具设计 （一）明确设计任务，收集原始资料 （二）确定夹具结构方案 （三）绘制夹具总图 （四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件 （五）夹具工作精度的分析计算 35 零件图 图 一）明确设计任务，收集原始资料 36 该零件中批生产，材料为 45钢。 该铣槽工序在 本工序加工要求为 （ 1）槽宽 （ 2）槽底至工件底面的位置尺寸 。 （ 3）槽两侧面对孔轴线的对称度 （ 4）槽底面对工件 . m m6 2 0 0 137 （ 1）铣前后两端面 （ 2）铣底面、顶面 （ 3）铣两侧面 （ 4）铣两台肩面 （ 5）钻、铰孔 （ 6）铣槽 确零件的加工工艺过程 38 根据工件的加工要求，该工序必须限制工件五个自由度。现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。 （二）确定夹具结构方案 （ 1）验证基准选择的合理性 39 自由度分析 建立坐标系 图 0 为保证槽底面至工件 选 制工件 、 。 为保证工序尺寸 62土 以 制工件 、 。 为保证槽两侧面对 选孔轴线定位，限制工件 。 为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工件 。因而工件的六个自由度都被限制。 由分析可知，要使定位基准与设计基准相重合，所选定位基准是 面。 自由度分析 41 本道工序工件的定位面是后平面 B、底平面 具上相应的定位元件选为支承扳、支承钉和菱形定位销，如 图 （ 2）选择定位元件 42 定位平面 B1999中的定位支承板进行设计。 定位平面 B 1999中选取。 确定支承钉定位表面到菱形定位销中心的名义尺寸及其极限偏差 。 （ 3）确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差 43 其中 差取相应尺寸公差的 1 4，则有 后确定菱形定位销圆柱部分的直径及其极限偏差，又 则菱形定位销和定位孔配合的最小间隙 （其中，查阅手册 b=3） 44 菱形定位销圆柱部分的直径为 差按 5 槽宽 该尺寸由铣刀直接保证，不存在定位误差。 槽底至工件底面位置尺寸 62土 平面定位时，基准位移误差忽略不计， Y=0 定位基准与设计基准重合， B=0 故 D= B+ Y=0 （ 4）分析计算定位误差 46 槽两侧面对 孔轴线的对称度 工件以 14 孔轴线定位，定位基准和设计基准重合， B=0。 菱形定位销圆柱部分直径 和定位孔 配合时产生的最大间隙将直接影响对称度要求。 2，应采取措施减小该项误差。 槽底面对工件 定位基准与设计基准重合， B=0。 平面定位，基准位移误差忽略不计， Y=0。 故 D= B+ Y=0 48 提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形定位销圆柱部分精度提高到 = 2。 d（ 5）减少对称度定位误差的措施 在提高菱形定位销圆柱部分精度的基础上，将14 孔的精度提高到 这时孔的尺寸为 ，公差为 有约 以保证对称度加工要求。通过钻、铰加工仍能保证孔的加工要求。 图 工时，工件受到切削合力 ，可分解为水平和垂直方向的切削分力 、 ，切向铣削力 。 在对称铣削情况下 =（ =（ 计夹紧机构 （ 1）计算切削力及所需夹紧力 F向铣削力 式中 铣削力， N； 影响系数，大小与实验条件有关； 铣削宽度， 每齿进给量， ； 铣刀直径， 铣削深度， 铣刀齿数； 修正系数。 52 已知， =3, =12, = =100, =12, = （ 为材料强度） 故水平分力和垂直分力 0 . 3 6 5K ( ) ( ) 0 . 3 0 . 9 6 50 . 7 3 6 0 . 7 3 6 0 . 8 6 0 . 7 2 - 0 . 8 6 . 8 1 6 8 . 3 3 0 . 1 5 1 0 0 1 2 1 2 0 . 9 6 51 1 5 9 N . 1 F 1 2 7 5 N 3 F 3 4 8 3 由于工件主定位面是 选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于 夹紧力水平作用于工件上时，所需要的计算夹紧力 为 实际所需夹紧力与计算夹紧力之间的关系为 （ K= 48F F 1 2 7 5 3 5 9 5 . 1 5 理 F 2 . 5 3 5 9 5 8 9 8 8 N 需 理54 满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有图 a）和 b）两种。 图 所示为螺旋杠杆压板夹紧机构，夹紧时从夹具体背面拧紧夹紧螺母。 图 所示为铰链压板机构，当铰链压板转开时，装卸工件及清理切屑都很方便，这种结构较好。 （ 2）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力 55 b）所示的夹紧机构所能产生的夹紧力 ，由图所示的压板受力分析计算得 式中 夹紧机构效率，取 螺栓的许用夹紧力， N。 选定 ，当螺杆螺纹公称直径为 表可得 。 所以 因 ，故夹紧方案可行。 Q 1 2 l l )2F 5 6 2 0 N F 2 5 6 2 0 0 . 9 1 0 1 1 6 N 据工件加工表面形状，对刀元件可选用机床夹具零件及部件中的标准的直角对刀块。它的直角对刀面应和工件被加工槽形相对应（间距等于 3并把它安装在夹具体的竖直板上。 根据所选 形槽的宽度，选用宽度 B=14差带为 型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。 （ 3）设计对刀元件、连接元件 57 夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为 22要在夹具体底部两端设计出 于 布置好夹具上各种元件、机构、装置之间的相对位置。 （ 4）设计夹具体 58 夹具总图及其绘制步骤如下： （ 1）根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线，如 示。 （ 2）安排定位元件，如 示。 （ 3）布置夹紧装置，如 示。 （ 4）布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并完成夹具总图，如 示。 （三）绘制夹具总图 59 菱形定位销轴线的位置尺寸（ 23 形定位销定位圆柱部分直径尺寸 （四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件 差与配合 （ 1）夹具外形轮廓尺寸 夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸分别为 21215815夹具总装图 （ 2）工件与定位元件间的联系尺寸 60 该夹具的夹具与刀具之间的联系尺寸就是调刀尺寸，该调刀尺寸又分为水平与垂直两个方向的尺寸。 （ 3）夹具与刀具的联系尺寸 61 水平方向的调刀尺寸为菱形定位销中心至对刀元件尺面之间的距离。 由手册查得所选用铣刀的宽度尺寸及其极限偏差为 平均尺寸为 =加上 3水平方向调刀尺寸的基本尺寸为 =水平方向的调刀尺寸 62 由于调刀误差 取工件相应要求公差（槽两侧面对 14 1 5，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（ 水平方向的调刀尺寸 63 垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面 面之间的位置尺寸。 工件上相应的尺寸为工件槽底至工件底面之间的位置尺寸（ 62 去 3得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为（ 629 根据与调刀尺寸（ 垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（ 59士 垂直方向的调刀尺寸 64 定向键与工作台 4 （ 4）夹具与机床连接部分的联系尺寸 12