机械工艺设计犁刀变速齿轮箱体

机械制造技术课件,机械制造技术课程设计,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,（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,（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,（1）绘制毛坯图（毛坯-零件合图） （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,1.设计要求,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。,2.内容,（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-毛坯合图） （3）拟定工艺路线 （4）机械加工工序设计 （5）填写工艺文件,1.机械加工工艺规程设计,三、课程设计的方法和步骤,（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,2.夹具设计,（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：,3.撰写设计说明书,（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：,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,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,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N面与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接N面上的4-13mm孔即为螺栓联接孔，2-10F9孔为定位销孔。,1、零件分析,（1）零件的作用,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S30H9孔中的操纵杆3操纵拨叉而得以实现。,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,材料HT200，主要加工面有：N面、R面、Q面、2-80H7孔。 N面的平面度0.05mm。 2-80H7孔的尺寸精度、同轴度0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度0.1mm，以及R相对Q面的平行度0.055mm。 2一10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度1400.05mm以及1400.05mm对R面的平行度0.06mm。,（2）零件的工艺分析,（1）选择毛坯种类 材料为HT200，所以选铸件。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CT810级，加工余量MA等级为G。 （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,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-毛坯合图）的方法,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。,毛坯 零件合图,（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,（1）选择定位基准,N面和2-10F9孔既是装配基准，又是设计基准，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。 N面面积大，定位稳定，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,选择箱体上的重要孔（2-80H7）的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,（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： N面：粗车一精铣； R面和Q面：粗铣一精铣； 凸台面：粗铣； 2-80mm孔：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。,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N面、R面、Q面及2-80mm孔的粗加工放在前面一精加工放在后面，每一阶段中又首先加工N面，后再镗2-80mm孔。R面及Q面上的8N8孔及4一M12螺纹孔等次要表面放在最后加工。,3）确定工序集中和分散的程度 N、R面与Q面有较高的平行度要求，2-80mm孔有较高的同轴度要求，故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。,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,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N面：采用立铣，选择X52K立式铣床。选择直径为200mm的可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。精铣N面：由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择X62W卧式铣床。选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,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,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,1.工序图应当按照适当的比例放大或缩小；不牵涉的部位可以省略，用最少的视图表达清楚； 2.加工部位用粗实线绘制，非加工部位一律用细实线绘制； 3.用专用符号表示定位基准面与夹紧位置； 4.标注本工序完成以后要保证的加工精度； 5.标注本工序完成以后要保证的表面粗糙度。,工序图的绘制方法：,工序图,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,零件图,图J6,（一）明确设计任务，收集原始资料,该零件中批生产，材料为45钢。 该铣槽工序在X6130卧铣上用三面刃铣刀加工。 本工序加工要求为 （1）槽宽 mm。 （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0.2mm。 （4）槽底面对工件B面的垂直度0.10mm。,1.熟悉工件零件图以及本工序的加工要求,（1）铣前后两端面 X6130卧铣 （2）铣底面、顶面 X6130卧铣 （3）铣两侧面 X6130卧铣 （4）铣两台肩面 X6130卧铣 （5）钻、铰孔 Z5135立钻 （6）铣槽 X6130卧铣,2.收集原始资料、明确零件的加工工艺过程,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.确定定位方案,（1）验证基准选择的合理性,自由度分析,建立坐标系,图J7,为保证槽底面至工件B面的垂直度，应选B面作定位基准，限制工件 、 。 为保证工序尺寸62土0.10mm，应以A面定位，限制工件 、 。 为保证槽两侧面对 mm孔轴线的对称度，应选孔轴线定位，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B面、 mm孔和A面。,自由度分析,本道工序工件的定位面是后平面B、底平面A和 mm孔。夹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J8所示。,（2）选择定位元件,定位平面B所用的支承板参考JBT8029.11999中的定位支承板进行设计。 定位平面A的定位支承钉以及菱形定位销按实际需要在JBT8029.21999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,其中l取工件相应尺寸的平均尺寸，公差取相应尺寸公差的14，则有 mm。最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Xmin为 （其中，查阅手册b=3）,菱形定位销圆柱部分的直径为 mm 公差按IT7选取，则 mm,槽宽 mm的定位误差 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0.10mm的定位误差 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,槽两侧面对 孔轴线的对称度0.2mm的定位误差 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。 Y约为对称度允差的12，应采取措施减小该项误差。,槽底面对工件B面的垂直度的定位误差 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,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IT6级， =0.011mm 0.097仍接近加工允差的12。,（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IT8级。 这时孔的尺寸为 ，公差为0.027mm， 有约0.12mm的加工精度预留量，可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。,如图J9所示，加工时，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 =（1-1.2） =（0.2-0.3）,2.确定夹紧方式，设计夹紧机构,（1）计算切削力及所需夹紧力,切向铣削力Fz为 式中 铣削力，N； 影响系数，大小与实验条件有关； 铣削宽度，mm； 每齿进给量，ram齿； 铣刀直径，mm； 铣削深度，ram； 铣刀齿数； 修正系数。,已知， =3, =12, =0.15, =100, =12, =68.3,则 （ 为材料强度） 故水平分力和垂直分力,由于工件主定位面是B面，故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于B面上。当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为安全系数，取K=2.5）,满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有图S10所示的a）和b）两种。 图J10a）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J10b）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,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0.9； 螺栓的许用夹紧力，N。 选定 ，当螺杆螺纹公称直径为M12时，查表可得 。 所以 因 ，故夹紧方案可行。,根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3mm塞尺厚度），并把它安装在夹具体的竖直板上。 根据所选X6130型铣床T形槽的宽度，选用宽度B=14mm，公差带为h6的A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,夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为22mm，并要在夹具体底部两端设计出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓紧固夹具。 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,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J11工件三视图所示。 （2）安排定位元件，如J12定位元件布置图所示。 （3）布置夹紧装置，如J10夹紧装置布置图所示。 （4）布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并完成夹具总图，如J13夹具总装图所示。,（三）绘制夹具总图,菱形定位销轴线的位置尺寸（230.02）mm，菱形定位销定位圆柱部分直径尺寸 mm。,（四）标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件,1.标注尺寸、公差与配合,（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212mm、158mm和115mm（夹具总装图J13 ）,（2）工件与定位元件间的联系尺寸,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,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 mm，其平均尺寸为12.09mm。菱形定位销中心至工件上槽左侧面的距离为12.09/2=6.045mm 再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向调刀尺寸的基本尺寸为6.045+3=9.045mm,水平方向的调刀尺寸,由于调刀误差T对工件尺寸公差有直接影响，故取工件相应要求公差（槽两侧面对14mm孔轴线的对称度0.2mm）的15，就得到水平方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（9.0450.02）mm。,水平方向的调刀尺寸,垂直方向的调刀尺寸为定位元件工作面P面至对刀元件S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（620.10）mm，减去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向调刀尺寸的基本尺寸为（62-3）mm=59 mm。 根据与调刀尺寸（9.0450.02）mm相同的公差，取垂直方向调刀尺寸的基本尺寸及其极限偏差为（59士0.02）mm。,垂直方向的调刀尺寸,定向键与工作台T型槽的配合尺寸14H7h6。,（4）夹具与机床连接部分的联系尺寸,12H7n6，10F8h7，10M8h7， 10H7n6，6F8H 7，6M8h7， 5H7n6等