齿轮传动箱体加工工艺及钻3-Φ5.5孔夹具设计说明书论文课程

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）毕业设计题目：箱体零件机械加工工艺及专用夹具设计学 生 姓 名：学 生 班 级：学 生 学号：指 导 教 师：指导教师职称：目 录一、零件分析11.1计算生产纲领确定生产类型11.2箱体工艺分析1二、确定毛坯32.1 确定毛坯种类32.2 确定机械加工余量32.2.1铸件尺寸公差32.2.2铸件机械加工余量32.3 绘制铸件毛坯图4三、工艺规程设计53.1 选择定位基准53.2 制定工艺路线53.2.1拟订工艺路线一53.2.2拟订工艺路线二63.2.3工艺方案的比较与分析73.3 选择加工设备和工艺设备83.4 确定加工余量与工序尺寸表93.5 确定加工工序设计及基本工时11四、 钻3-5.5孔夹具的设计274.1 确定设计任务、明确加工要求274.2 定位方案的确定274.3 切削力及夹紧力的计算274.4 夹紧机构的设计284.5 定位误差分析284.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用284.7 夹具体的设计304.8 夹具与机床连接元件的选择314.9 夹具的使用说明314.10 夹具的结构特点31结 论32致 谢33参考文献34参考文献35一、零件分析1.1计算生产纲领确定生产类型年产量Q10000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（件/台），废品率3，备品率5。由公式NQn（1）得： N100001（135）=10800查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61确定的生产类型为大量生产。因此，可以确定为流水线的生产方式，又因为在加工时有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同的工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产，从积极性考虑，采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。1.2箱体工艺分析箱体材料为HT200，即灰铸铁。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性根，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。生产批量为大批量生产，故毛坯精度应为中等，加工余量中等；加工机床部分采用通用机床，部分采用专用机床；按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正装夹，广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。该箱体上的主要加工部位为左右端面，轴线与左右端面垂直的一系列孔以及轴线与左右端面平行的3个孔。其中，右端面为重要的配合面，平面度要求为0.05mm直接影响箱体与其他零件的接触精度与密封性，右端面上的3-M5均布孔的孔在位置度要求上为0.2。左端面上距离右端面115.5的圆环面相对于 120的孔的轴线的垂直度要求为0.02mm。左端面上3-5的均布孔的位置度要求为0.02。轴线与左右端面垂直的一系列孔同轴度要求为0.025，精度求较高，部分孔径的尺寸如35孔和52孔在尺寸精度上需要保证。轴线与左右端面平行的3个孔的尺寸分别为42、62、88，都需要进行半精镗或精镗加工。这三个孔的同轴度要求为0.02。另外箱体的多个加工面的粗糙度都有一定要求，加工工艺需要满足其要求。33二、确定毛坯2.1 确定毛坯种类根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为10800件/年，可知，该生产类型为大批量生产。毛坯制造的方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。2.2 确定机械加工余量2.2.1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，由于实用机械加工工艺手册查得铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0mm。2.2.2铸件机械加工余量 对于成批和大量生产的铸件加工余量由实用机械加工工艺手册查得，选取MA为G级，各加工表面总余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面总余量及毛坯尺寸加工表面基本尺寸/mm加工余量等级加工余量数值/mm毛坯尺寸/mm60右端面凸台2.5G3.56120左端面119.5G4123.5120径向面120G3126孔8888H382孔6262H356孔4242H336右端孔3535H525右端孔3030H2.530左端孔3535H2.530左端孔5246H3462.3 绘制铸件毛坯图（如图2-2毛坯-零件综合图）图2-2毛坯-零件综合图三、工艺规程设计3.1 选择定位基准箱体的右端面既是装配基准，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。另外，箱体的左端面和右端面都是重要平面，采取互为基准的原则加工两端面能更好的保证其位置度要求。因而以箱体的左端面为粗基准，先加工右端面，再以右端面为精基准加工左端面。3.2 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。3.2.1拟订工艺路线一工序1 粗铣右端面N面，以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准，粗铣箱体的左端面。 工序3 钻毛坯25孔到28。工序4 粗镗孔1（35）到34.5，并镗出倒角145，粗镗孔2（35）到34.5，粗镗孔3(46)到46， 工序5粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117；粗车3- 5.5孔的左端面。工序6 精铣箱体右端面。工序7 精铣箱体左端面。工序8 粗镗孔4(52)到51.5，并镗出倒角245。工序9 半精镗孔2（35）到35；精镗孔1（35）到35。精镗孔4(52)到52。工序10 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5工序11 钻、铰3-5.5的孔工序12 粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145的倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。工序13 精镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）分别到42、62、88。精镗孔7（88）在孔6（62）一侧的端面。工序14 钻3-M5螺纹底孔，攻螺纹3-M5。工序15 钻4-M6螺纹底孔，攻螺纹4-M6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.2拟订工艺路线二工序1 粗铣右端面N面，以箱体的左端面作为粗基准。工序2 以箱体右端面为精基准，粗铣箱体的左端面。工序3 粗镗孔5（42）到41.5，并镗出两个145的倒角；粗镗孔6（62）到61.5，并镗出245倒角；粗镗孔7（88）87.5，留有精镗加工余量。 工序4 钻毛坯25孔到28。工序5 粗镗孔1（35）到34.5，并镗出倒角145，粗镗孔2（35）到34.5，粗镗孔3(46)到46，粗镗孔4(52)到51.5，并镗出倒角245。工序6粗车120外圆面到122。粗车距离右端面115.5的圆环面到距离右端面117；粗车3- 5.5孔的左端面。工序7 精铣箱体右端面。工序8 精铣箱体左端面。工序9 精镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）分别到42、62、88。精镗孔7（88）在孔6（62）一侧的端面。工序10 半精镗孔2（35）到35；精镗孔1（35）到35。精镗孔4(52)到52。工序11半精镗孔1（35）的左端面；半精镗孔4(52)的有端面；半精镗孔3(46)的右端面。工序12 精车120外圆面到120。精车距离右端面115.5的圆环面到115.5。工序13 钻、铰3-5.5的孔工序14 钻3-M5螺纹底孔，攻螺纹3-M5。工序15 钻4-M6螺纹底孔，攻螺纹4-M6。工序16 钻、扩4-10通孔并钻、锪815的阶梯孔。工序17 检验、入库3.2.3工艺方案的比较与分析工艺方一和工艺方案二的主要不同点在于：1、方案一是先加工与作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔，之后粗镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88），再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。而方案二是先粗镗孔5（42）、孔6（62）和孔7（88），之后加工与作为精基准面的箱体右端面向垂直的阶梯孔，再接着是阶梯孔和孔5、6、7的精加工。比较可见，方案一是较为可取的选择。主要是因为：（1）阶梯孔的轴线与箱体底面位置尺寸是一般尺寸，没有尺寸公差的要求，容易保证。而孔5、6、7的轴线与阶梯孔轴线位置要求为39，在未先加工阶梯孔的前提下先加工孔5、6、7显然该精度难以保证。（2）先加工的阶梯孔便于加工孔5、6、7时的装夹。2、工艺方案一将作为精基准面的右端面的精加工安排在粗精镗52孔之前，更好得保证该孔的右端面与精基准面的位置尺寸（由尺寸链计算得到92）。虽然方案二对该孔的粗镗加工可以预留出较多余量，保证精镗加工时的尺寸，但总体而言其过程较为繁琐，需要对粗镗余量有较多的计算的验证。同理方案一中对孔5（42）、孔6（62）和孔7（88）的孔的粗精加工都安排在轴线与左右端面垂直的阶梯孔的精加工之后，以保证这三个孔的轴线与阶梯孔轴线的距离尺寸39。综上，选用方案一作为最终的加工方案。3.3 选择加工设备和工艺设备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。其生产方式为通用机床加专用夹具为主，辅一少量专用机床的流水线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。（1）粗铣左右端面 考虑到工件的定位夹紧方案，采用立铣，选择X53K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。(2)精铣左右端面 由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择X6130铣床，选择与粗铣相同型号的C类可转位面铣刀。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。（3）钻毛坯孔25 选用摇臂钻床Z304016，选用锥柄麻花钻，锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。（4）粗镗各个孔及孔的内端面 选用卧式镗床T68型号，选择功率为1.5kw的1TA20M镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。（5）精镗各个孔及孔的内端面 选用卧式镗床T68型号，选择功率为1.5kw的1TA20M镗削头。选择精镗刀、专用夹具及游标卡尺。 （6）粗车左端125外圆面、圆环面 选用C620-1卧式车床。选择刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mm25mm, =90，=15，=12，=0.5mm(查切削用量简明手册 表1-3)。采用专用夹具及游标卡尺。（7）精车左端125外圆面、圆环面 选用C620-1卧式车床。选择与粗车相同型号的刀具，采用专用夹具及游标卡尺。（8）钻、扩、攻螺纹各个孔 （钻、扩、攻螺纹3M5和4-M6，钻、扩3-5.5和4-9） 选用摇臂钻床Z3025，选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角；3M5和4-M6螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具、游标卡尺以及塞规。其中3M5和4-M6用螺纹塞规检验。3.4 确定加工余量与工序尺寸表加工表面基本尺寸/mm公差/粗糙度单边余量/mm工序尺寸毛坯尺寸/mm60右端面2.5Ra3.22.5粗铣3.561精铣2.5120左端面27Ra3.22.5粗铣28.5311.5精铣27右端面3-M5M5Ra6.32钻400.25铰、攻螺纹M535孔35H8/Ra1.61.5钻28253.25粗镗34.50.25精镗35左端3535Ra3.21.5粗镗33301半精镗35120外圆面120（径向）h8/Ra1.61.5粗车1221251精车120120圆环面115.5h8/Ra1.62.5粗车117119.51.5精车115.552孔52H8/Ra1.62.75粗镗51.5460.25精镗5230孔30Ra3.21.5钻28251半精镗303-5.55.5Ra6.32.65钻5.300.1铰5.542孔 42H8/Ra1.62.75粗镗41.5360.25精镗4262孔62H8/Ra1.62.75粗镗61.5560.25精镗6288孔 88Ra3.22粗镗84821半精镗8888孔内端面15Ra3.21半精镗1514120外圆面120h8/Ra1.62粗车1211250.5精车1204-M6孔M6Ra6.32.55钻5.100.45攻螺纹M64-9通孔9Ra6.34钻800.5扩、铰93.5 确定加工工序设计及基本工时工序1：粗铣右端面查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量f=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=2.5mm。取粗铣的主轴转速为200r/min,选取刀具的的直径D为50mm,故相应的切削速度为：Vc=31.4m/min校核机床功率参考有关资料得：铣削时的切削功率取Z=10个齿，n=200/60=33.33r/s，=60mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将他们带入式中得：=2.33kw又由实用机械加工工艺手册查到X53K立式铣床的机床功率为10kw，若取效率为0.85，则2.33/0.85=2.7410。故机床能满足加工要求。 计算基本工时：T=L/FN=60/0.2200=0.471min工序2：粗铣左端面 查看实用机械加工工艺手册，取每齿进给量=0.2mm/z。粗铣走刀一次，a=2.5mm。取粗铣的主轴转速为200r/min,选取刀具的的直径D为50mm,故相应的切削速度为：Vc=31.4m/min校核机床功率 参考有关资料得：铣削时的切削功率取Z=10个齿，n=200/60=33.33r/s，=120mm，=2.5mm，=0.2mm/z，=1将他们带入式中得：=4.65kw又由实用机械加工工艺手册查到X53K立式铣床的机床功率为10kw，若取效率为0.85，则4.65/0.85=5.47kw F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。4.4 夹紧机构的设计根据生产要求，用手动夹紧方式可以满足要求。为了方便夹紧，螺旋夹紧机构进行夹紧。夹紧力的主要作用是防止工件在钻削力作用下产生倾覆和振动。4.5 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。图4.1 心轴垂直放置时定位分析图4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图4.2 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表4.1：表4.1 钻套dHD公称尺寸允差151523+0.018+0.007221810490.518衬套选用固定衬套其结构如图所示：图4.3 固定衬套其结构参数如下表4.2：表4.2 固定衬套dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差23+0.034+0.0161510+0.023+0.0120.524.7 夹具体的设计夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。在设计夹具时对夹具体有以下几个方面的要求：（1） 有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2） 有足够的强度和刚度。加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强肋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。（3） 结构工艺性好。夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙。夹具体结构形式应便于工件的装卸，分为开式结构，半开式结构，框架式结构等。（4） 排屑方便。切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。在机床上安装稳定可靠。夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大;夹具底面四边应凸出，使得夹具的安装基面与机床的工作台面接触良好。由于铸造夹具体工艺性好，可铸造出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗震性的零件，在生产上应用广泛，故选用铸造夹具，材料选用HT150。为使夹具体尺寸稳定，需要进行时效处理，以消除内应力，厚度采用30mm，加助板的厚度用0.70.9H，共选取20mm。采用添加助板来增加刚度。本身是铸造件加工，属于崩削加工，而且加工在高处，所以排削不成问题。4.8 夹具与机床连接元件的选择夹具在机床上的安装时通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触和配合实现的。本夹具与机床连接元件采用四个螺栓连接，根据钻床Z525的工作台是T型槽，其尺寸为18H9，所以设计夹具的耳座也用宽度为18mm。4.9 夹具的使用说明本夹具安装工件时，先将心轴装上拧紧一侧螺母，在将工件装上，垫上开口垫圈拧上螺母，然后，安装定位销，再将螺母旋紧，夹紧工件。4.10 夹具的结构特点本道工序所需的夹具压紧力不大，使用手动夹紧，所以该夹具结构简单，操作方便。为了提高生产力，使用了手动螺旋夹紧机构。 45结 论课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和CAXA CAD电子图板等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。经历了三个多月的探索与设计，终于要告一段落了。此次课程设计让我深刻的体会到了实际生产与理论知识的区别，同时也让我把二者融入到了一起。课程设计是完成教学计划达到专业培养目标的一个重要的教学环节；是教学计划中综合性最强的实践性教学环节，它在培养和提高我们综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力，并进行工程技术人员所必须具备的基本素质的训练等方面具有很重要的意义。课程设计能使我们在以下几个方面有较大提高。1通过阅读有关资料对当前先进的机械制造业的发展有进一步的了解。2融汇、贯通几年里所学习的专业基础知识和专业理论知识。3综合运用所学专业理论知识和技能提高分析问题和解决实际问题的能力。此时回想过去做课设的日子，体会很多，感慨也不少。我基本上按照我初定的三阶段计划认真做我的课程设计的。设计过程也如我所料，遇到不少的问题。在查阅资料学习阶段，我重新温习了我们以前所学过的知识，查阅了许多有关夹具设计、机床的图书资料和工艺设计方面的书籍。经过这一阶段的学习，我对夹具有了大体的认识，这为接下来最主要的具体设计阶段打下坚实的基础。具体设计阶段是最主要，最重要，最艰难的阶段。万事开头难，这一阶段的第一个难点就是总体方案的确定。认真研究夹具实例的设计方案，再比较现在有类似夹具设计后，最终确定自己的设计方案的。我本以为总体方案确定后，接下来的设计应该就不难了，但真正的设计过程中的困难超出我的所料。不管是具体零部件分析选择和还是装配图的绘制，我都遇到不少问题，充分暴露以往学习的知识缺漏，自己独立解决实际问题能力的不足。幸好在此过程中常得到指导老师的指导、同学们的帮助，让我基本上解决了问题，完成了这一阶段的设计。最后的修改阶段，我自己先认真检查修改一遍自己的设计，包括零件图以及说明书。然后交给丁老师，请老师帮我检查。经过详细的检查后对我的设计给予详细的、指正和修改建议。致 谢 在本次课程设计中，丁红军老师渊博的学识和严谨的治学态度，以及给予我支持和指导让我终生难忘，非常感谢在这段时间里给予我的帮助，对于您作为我指导老师，我感到十分荣幸。在我做课程设计的每个阶段，从选题到查阅资料，毕业题目的确定，中期说明书、图纸的修改，后期检查说明书格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。 我在设计过程中,遇到了许多的困难,但是你一直在旁边细心教导,鼓励我克服了这些困难,从而掌握了对论文写作的基本思路，感谢你在忙碌之中抽取时间给我指导论文，纠正错误。这些日子和您相处的很快乐,同时我也会好好记住你教诲,在将来的工作中,不负所望,永远做你的好学生。在此课程设计完成之际，特别向丁老师致以衷心的感谢和崇高的敬意！同时，本次课程设计的完成也得到了多位同学的热情帮助。感谢在整个课程设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢课程设计过程中参考和引用了许多国内外专家学者的专利及著作，亦在此表示感谢。感谢同学的帮助，在相互探讨学习的过程中增进了我们彼此的了解。最后本人谨向抽出宝贵时间评阅本文的老师、向参加答辩的诸位老师表达我诚挚的谢意。参考文献1 马晓春. 我国现代机械制造技术的发展趋势J. 森林工程.2002,(3)：10-13.2 赵志修. 机械制造工艺学M. 北京：机械工业出版社,11005：4-5.3 李益民. 机械制造工艺设计简明手册M. 北京：机械工业出版社,1994.4 王世敬，温筠. 现代机械制造技术及其发展趋势J. 石油机械.2002,(11)：8-10.5 曾爱新. 谈机械加工工艺的发展趋势J. 职园培地，2002,(8)：26-27.6 秦嵩，周伟. 浅谈提高机械加工工艺的方法J. 科学时代.2011,(11)：22-23.7 王颖. 机械加工工艺规程及工艺文件J. 科技资讯,2008,(30)：44.8 朱耀祥，浦林祥. 机床夹具设计手册M. 北京：机械工业出版社,2010：2-39 隋聚艳. 夹具的发展及其趋势分析J. 现代商贸工业.2009,(4)：20-22.10 张亚明. 机床夹具分类与构成J. 科技资讯.2008,46(5)：2-5.11 黄如林，刘新佳，汪群