机械毕业设计（论文）-犁刀变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计【全套图纸】.doc

湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计THEBODYOFSPEEDCHANGEGEARBOXPROCESSESCRAFTANDFIXTUREDESIGN学生姓名学生姓名：学学号：号：200741914220年级专业及班级：年级专业及班级：2007级机械设计制造及其自动化(2)班指导老师及职称：指导老师及职称：湖南长沙提交日期：20年月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年月日目录摘要.1关键词.11前言.22零件结构工艺性分析.22.1零件图分析.22.2结构工艺分析.23零件毛坯.33.1毛坯材料的选择.33.2铸件尺寸公差.33.3铸件机械加工余量.33.4毛坯零件综合图.44工艺规程设计.44.1定位基准的选择.44.2制订工艺路线.54.3选择加工设备及工艺装备.74.4加工工序设计.94.5填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。.175夹具设计.175.1铣R、Q面的夹具设计.175.1.1确定设计方案.175.1.2夹具操作说明.185.1.3定位精度分析.185.1.4.计算夹紧力及切削力并确定螺杆直径.185.2钻扩铰2-9F9孔夹具设计.195.2.1确定设计方案.195.2.2操作说明.205.2.3定位精度分析.205.2.4紧力与切削的计算.216结论.22参考文献.23致谢.23附录.241变速齿轮箱体加工工艺及其夹具设计变速齿轮箱体加工工艺及其夹具设计学生：指导老师：（湖南农业大学东方科技学院，长沙410128）摘要：本次设计完成了犁刀变速齿轮箱体的加工工艺的确定及钻夹具、铣夹具的设计，采用模块化的设计思想，从零件的多方面分析，快速将需要的模块联系在一起组成一个整体。论文首先对零件进行分析并确定其毛坯材料，然后选择定位基准，制定工艺路线，选择加工设备及刀、夹、量具并对每道工序进行分析及计算出时间定额；最后确定夹具设计方案，考虑定位精度及计算出夹紧力与切削力并确定螺杆直径。本次设计的夹具结构简单，易于确保精度。关键词：变速齿轮箱体；夹具设计；工艺全套图纸，加全套图纸，加153893706153893706TheBodyofSpeedChangeGearBoxProcessesCraftandFixtureDesignStudent:Tutor:(OrientalScienceTechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversityChangsha410128)Abstract:ThisdesigncompletedtheconfirmofprocessingofandthedesignofMillingmachinefixtureandDrillingmachinefixtureusingthedesignideaofmodularizedanalysisfromthevariousparts2ofthepartsandcontactthemodulesthatneededtogethertoaoverall.ThepaperfirstlyanalyzespartsanddeterminingtheblankmaterialsthenselectthelocatingdatumulatetheprocessroutechooseprocessingequipmentandknifeclampmeasuringtoolsandanalysiseachprocedureandcalculatedthetimenormFinallyconfirmthedesignproposalconsidertheprecisionofpositioningandcalculatetheclampingforceandcuttingforceanddeterminedthescrewdiameter.Thestructureoftheclampdesignedthistimeissimpleandeasytoensureaccuracy.Keywords:thebodyofspeedchangegearboxfixturedesignprocess1前言旋耕机是与拖拉机配套完成耕、耙作业的耕耘机械。因其具有碎土能力强、耕后地表平坦等特点，而得到了广泛的应用。犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件，它通过传动齿轮系来传递功率的齿轮传递组件。它的主要作用是改变传动方向、改变转动力矩、分配动力。犁刀变速齿轮箱体夹具的合理设计有助于保证箱体精度，确保旋耕机的生产效率、确保其耕作质量。2零件结构工艺性分析2.1零件图分析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（即附图1零件图上的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4一13mm孔即为螺栓连接孔，210F9孔即为定位销孔。图1犁刀变速齿轮箱体传动示意图Fig1Coulterspeedchangegearboxbodydrivediagrammaticdrawing如图1所示，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3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孔中的操作杆3，操作拨叉而得以实现。2.2结构工艺分析由附图1得知，其材料为HT200.该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2-80H7孔。2-80H7孔的尺寸精度、同轴度为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面的平行度为0.055mm，直接影响犁刀传动轴对N面的平行度时，所以最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。210F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度1400.05mm对R面的平行度0.06mm，影响旋耕机与变速齿轮箱联接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒档齿轮的啮合精度。由参考文献有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度1可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。3零件毛坯3.1毛坯材料的选择根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为6000件年。通过计算，该零件质量约为7Kg。由参考文献中表1-4、表1-32可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型。又由于箱体零件的内腔及2-80mm孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。3.2铸件尺寸公差铸件尺寸公差分为16级，由于是大批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型。由工艺人员手册查得：铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0mm。3.3铸件机械加工余量对于成批和大量生产的铸件，加工余量由工艺人员手册查得，选取MA为G级。各表面的总加工余量如表1所示表1加工表面总余量Table1Processsurfacetotalremainingquantity加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明R面168G4底面，双侧加工（取下行数据）4加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明Q面168H5顶面降1级，双侧加工N面168G5侧面，单侧加工（取上行数据）凸台面106G4侧面单侧加工孔28080H3孔降1级，双侧加工由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差如表1-3所示。表2主要毛坯尺寸及公差（mm）Table2Mainfinishedssizeandtolerance（mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTN面轮廓尺寸168-1684N面轮廓尺寸1684+51774N面距孔80中心尺寸465512.8凸台面距孔80中心尺寸100+641103.6孔280803+3743.2铸件的分型面选择通过C基准孔轴线，且与R面（或Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。3.4毛坯零件综合图毛坯零件综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其它有关技术要求等。零件毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容：合金牌号。铸造方法。铸造的精度等级。未注明的铸造斜度及圆角半径。铸件的检验等级。铸件综合技术条件。铸件交货状态：如允许浇冒口残根大小等。铸件是否进行气压或液压试验。热处理硬度。零件一毛坯综合图附图2所示。技术要求5l.毛坯精度等级CT为10级；2.热处理：时效处理，180200HBS3.未注铸造圆角为R2R3，拔模斜度2；4.铸件表面应无气孔、缩孔、夹砂等；5.材料：HT200。4工艺规程设计4.1定位基准的选择精基准的选择犁刀变速齿轮箱体的N面和210F9孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面二孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，N面的面积较大，定位比较稳定、夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。粗基准的选择考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（280mm孔）的毛坯孔与箱体内壁作粗基准：保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；装入箱内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准N面和210F9孔，这时可有两种定位夹紧方案：方案一：用一浮动圆锥销插入80mm毛坯孔中限制二个自由度；用三个支承钉支承在与Q面相距32mm并平行于Q面的毛坯面上，限制三个自由度；再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案适合于大批大量生产类型中，在加工N面及其面上各孔和凸台面及其各孔的自动线上采用随行夹具时用。方案二：用一根两头带反锥形（一端的反锥可取下，以便装卸工件）的心棒插入280mm毛坯孔中并夹紧，粗加工N面时，将心棒置于两头的V形架上限制四个自由度，再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案虽要安装一根心棒，但由于下一道工序（钻扩铰210F9孔）还要用这根心棒定位，即将心棒置于两头的U形槽中限制两个自由度，故本道工序可不用将心棒卸下，而且这一“随行心棒”比上述随行夹具简单得多。又因随行工位少，准备心棒数量就少，因而该方案6是可行的。4.2制订工艺路线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：粗车精铣；R面和Q面：粗铣精铣；凸台面：粗铣；280mm孔：粗镗精镗；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。因R面与Q面有较高的平行度要求，280mm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。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将N面、R面、Q面及280mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工N面，后再镗280mm孔。R面及Q面上的8N8孔及4M13螺纹孔等次要表面放在最后加工。初步拟订加工工艺路线如下表：表3初步拟订加工工艺路线Table3Theinitialdrawsuptoprocesscraftroute工序号工序内容铸造时效涂漆100粗车N面110钻扩铰210F9孔(尺寸留精铰余量)孔口倒角145120粗铣凸台面130粗铣R面及Q面140粗镗孔280孔口倒角145150钻孔20160精铣N面170精铰孔210F9180精铣R面及Q面190精镗孔280H7200扩铰球形孔S30H9钻4M6螺纹底孔孔口倒角145攻螺纹4M6210钻孔413220锪平面4227工序号工序内容230钻8-M12螺纹底孔孔口倒角145，钻铰孔28N8孔口倒角145攻螺纹8M12240检验250入库上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得深思。如粗车N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难，又由于N面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。工序130应在工序120前完成，使R面和Q面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对2一80mm孔加工精度的影响。精铣N面后，N面与2一10F9孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩铰，并在前面的工序中预留足够的余量。4一13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰210F9孔时，也将4一13mm孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。同理，钻20mm孔工序也应合并到扩铰S30H9球形孔工序中。这组孔在精镗2一80H7孔后加工，容易保证其轴线与280H7孔轴线的位置精度。工序230工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将8M12螺孔的攻螺纹作另一道工序。修改后的工艺路线如下：表4工艺路线Table4Craftroute工序号工序内容铸造时效涂漆100粗车N面110钻扩铰210F9孔孔口倒角145，钻孔413120粗铣R面及Q面130粗铣凸台面140粗镗孔280孔口倒角145150精铣N面160精扩铰210F9孔并提高精度至2-10F7170精铣R面及Q面180精镗粗镗孔280H7孔8工序号工序内容190扩铰球形孔S30H9钻4M6螺纹底孔孔口倒角145攻螺纹4M6-6H200锪平面422平面210钻8-M12螺纹底孔孔口倒角145，钻铰孔28N8孔口倒角145220攻螺纹8M12-6H230检验240入库4.3选择加工设备及工艺装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。（1）粗铣N面考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。选择直径D为200mm的C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺3。（2）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。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。（3）铣凸台面采用立式铣床X52K、莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用检具。粗铣R及Q面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为5.5kW的1T32型铣削头。选择直径为160mm的C类可转位面铣刀、专用夹具、游标卡尺。（4）精铣R及Q面采用功率为1.5kW的1TXb20M型铣削头组成的卧式双面组合机床。精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。（5）粗镗2一80H7采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kW的1TA20镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。（6）精镗280H7孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kW的1TA20M镗削头。选择精镗刀、专用夹具。（7）工序130（钻扩铰孔210F9至29F9孔口倒角l45，钻孔94一13mm）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；选用锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。锪422mm平面选用直径为22mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为13mm。（8）工序190所加工的最大钻孔直径为20mm，扩铰孔直径为30mm。故仍选用摇臂钻床Z3025。钻20mm孔选用锥柄麻花钻，扩铰S30H9孔用专用刀具，4M6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。20mm、30mm孔径用游标卡尺测量，4M6螺孔用螺纹塞规检验，球形孔S30H9及尺寸6mm，用专用量具测量，孔轴线的倾斜30用专用检具测量。（9）8M12螺纹底孔及28N8孔选用摇臂钻床Z3025加工。8M12螺纹底孔选用锥柄阶梯麻花钻、选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀加工28N8孔。采用专用夹具。选用游标卡尺和塞规检查孔径。（10）8M12螺孔攻螺纹选用摇臂钻。采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规4.4加工工序设计确定工序尺寸一般的方法是:由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。（1）工序190粗铣及工序240精铣N面工序。查有关手册平面加工余量表，得精加工余量ZN精为l.5mm。已知N面总余量ZN总为5mm。故粗加工余量ZN粗（51.5）mm3.5mm。图2尺寸链Fig2Sizechain如图2所示，精铣N面工序中以B孔定位，N面至B、A孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸XN-B精=（46土0.05）mmm，则粗铣N面工序尺寸XN-B精精为1047.5mm。查教材表3-16平面加工方法，得粗铣加工公差等级为IT1113，取IT11其公差TN-B精=0.16mm，所以XN-B精=47.5土0.08mm（注:中心距公差对称标注）。校核精铣余量ZN精：ZN精minXN-精min-XN-B精max（47.5-0.16）-（460.05）mm1.29mm故余量足够。查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量fZ0.2mmz；精铣的每转进给量f0.05mmz，粗铣走刀1次，ap3.5mm；精铣走刀1次，ap1.5mm。取粗铣的主轴转速为150rmin，取精铣的主轴转速为300rmin。又前面已选定铣刀直径D为200mm，故相应切削速度分别为粗加工：VC=Dn粗1000=3.142001501000mmin=94.2mmin（1）精加工：VC=Dn精1000=3min=188.4mmin（2）校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：参考有关资料得：铣削时的切削功率Pc=167.910-5ap0.9fz0.74aeznkpm（3）取Z=10个齿，n=15060=2.5rs，ae=168mm，ap=3.5mm，fz=0.2mmz，kpm=1；将它们代入式中，得Pm=（167.910-53.50.90.20.74168102.51）kw=6.62kw又从机床X52K说明书（主要技术参数）得机床功率为7.5KW，机床传动效率一股取0.750.85，若取m0.85，则机床电动机所需功率PE=Pmm=6.620.85=7.79kW7.5kW（4）故重新选择粗加工时的主轴转速为118rminVC粗=Dn粗1000=3.142001181000mmin=74.1mmin将其代入公式得：Pm=（167.910-53.50.90.20.7416810（118）601）kW5.2kWPE=Pmm=5.20.85kW6.1kW7.5kW故机床功率足够。（2）工序110钻扩铰2-10F9孔至2-9F9，钻4-13mm孔。112-9F9孔扩、铰余量参考有关手册取Z扩=0.9mm，Z铰=0.1mm由此可算出Z钻=（92-0.9-0.1）mm=3.5mm413mm孔因一次钻出，故其钻削余量为Z钻=132mm=6.5mm各工步的余量和工序尺寸及工差列于表5：表5各工步余量和工序尺寸及公差（mm）Table5Eachworkoftabletreadsamountofremainingandsequencesizeandtolerance加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸29F9钻孔3.5729F9扩孔0.9（单边）H108.829F9铰孔0.1（单边）F99413钻孔6.513孔和孔之间的位置尺寸如1400.05mm以及140mm、142mm、40mm、413mm孔的位置度要求均由钻模保证。与280mm孔轴线相距尺寸66土0.2mm因基准重合，无需换算。沿280mm的孔轴线方向的定位是以两孔的内侧面用自定心机构实的。这种方案利用保证两内侧中心面与R、Q两端面的中心面重合，外形对称，所以29F9两孔连心线至内侧中心面的距离尺寸XG-中需经过计算。其工艺尺寸链如图3所示图3钻定位孔工艺尺寸链Fig3Drillthelocatingholecraftsizechain图中，XR一内侧为零件图上R面与内侧尺寸mm，是封闭环。X内侧一中为内腔尺寸921mm的一半，即为460.5mm；XR-G为零件图上销孔连线与R面的尺寸1150.1mm。用概率法计算如下：XR一内侧mm=37.450.55mmXR一内侧XR一GX内侧-中XG一中XG一中=XR一GX内侧-中XR一内侧=（1154637.45）mm=31.55mmT2r-内侧=T2R-G+T2内侧-中+T2G-中TG一中=（T2r-内侧T2R-GT2内侧-中）1212=（1.12-0.22-12）12mm=0.412mm故XG一中=31.550.206mm=31.550.2mm参考Z3025机床技术参数表，取钻孔4-13mm的进给量f0.4mmr，取钻孔2mm的进给量f0.3mmr。参考有关资料，得钻孔13mm的切削速度Vc0.445ms26.7mmin，由此算出转速为n=1000vd=100026.73.1413rmin=654rmin（5）按机床实际转速取n630rmin，则实际切削速度为Vc=3min25.7mmin同理，参考有关资料得钻孔7mm的v=0.435ms=26.1mmin由此算出转速为：n=1000vd=100026.13.147rmin=1187rmin（6）按机床实际转速取n=1000rmin，则实际切削速度为：Vc=3min22mmin查有关资料得：Ff=9.8142.7d0f0.8KF（N）（7）M=9.810.021d0f0.8KM（Nm）（8）分别求出钻13mm孔的Ff和及钻孔7mm的Ff和M如下：Ff=9.8142.7130.40.81=2616NM=9.810.0211320.40.81=16.72NmFf=9.8142.770.30.81=1119NM=9.810.021720.30.81=4Nm扩孔28.8mm，参考有关资料，并参考机床实际进给量，取f=0.3mmr（因扩的是盲孔，所以进给量取得较小）。参考有关资料，扩孔切削速度为钻孔时的（1213），故取扩=1222mmin11mmin由此算出转速n=1000vd=1000113.148.8rmin=398rmin。按机床实际转速取n=400rmin。参考有关资料，铰孔的进给量取f=0.3mmr（因铰的是盲孔所以进给量取得较小）。13同理，参考有关资料，取铰孔的切削速度为Vc=0.3ms=18mmin。由此算出转速n=1000vd=1000183.149rmin=636.9rmin。按机床实际转速取为n=630rmin。则实际切削速度为Vc=dn1000mmin=3.1496301000=17.8mmin。（3）工序140粗镗，参考资料2得粗镗以后的直径为79.5mm，故两孔的精镗余量为：ZA精=ZB精=（80-79.5）2=0.25mm又已知ZA总=ZB总=3mm，故ZA粗=ZB粗=(3-0.25)mm=2.75mm精镗及精镗工序的余量工序尺寸及公差列于表6表6镗孔余量和工序尺寸及公差（mm）Table6Tangholeremainingmeasureswiththesequencesizeandthetolerance加工表面加工方法余量精度等级工序尺寸及公差280粗镗2.75H1079.50+0.120280粗镗0.25H779.50+0.050因粗、精镗孔时都以N面及两销钉定位，故孔与N面之间的粗镗工序尺寸47.50.08mm，精镗工序尺寸460.05mm及平行度0.07mm，与一销孔之间的尺寸660.2mm，均系基准重合，所以不需做尺寸链计算。两孔的同轴度0.04mm由机床保证。与R及Q面的垂直度0.1mm是间接获得的。在垂直方向，它由280mm孔轴线与N面的平行度0.07mm及R和Q面对N面的垂直度来保证。取一极限位置如图111所示计算精铣R及Q面工序中Q面对N面的垂直度公差XQ-N垂。图中，Y孔-Q垂为孔轴线对Q面的垂直度0.1mm，它是封闭环；Y孔-N垂为Q面对N面在168mm长度上的垂直度，Y孔-N平为孔轴线对N面的平行度0.07mm。因在精铣R和Q面及精镗2-80mm孔两工序中，面和孔轴线的位置都做到极限位置的情况很少，故用概率法计算此尺寸链，使加工方便。由于Y孔-Q垂=(Y2孔-N平+Y2Q-N垂)12所以YQ-N垂=（Y2孔-Q垂-Y2孔-N平）12=(0.12-0.072)120.07mm在图中因为BAC=EDF所以CBCA=FEFD14则XQ-N垂=FE=CBFDCA=0.07(46+55)168mm0.04mm同理R面与N面的垂直度公差也应为0.04mm。280mm孔轴线与R面的垂直度0.1mm在水平方向是由R面对定位销孔连线的平行度0.06mm及280mm孔对定位销孔连线的垂直度保证的。取一极限位置，如图4所示，计算精镗280mm孔工序中280mm孔轴线对定位销孔连线的垂直度公差为Y孔-G垂。图4Q面对N面的垂直度尺寸链Fig4TheQfacestheverticaldegreeofNsurfacesizechain图5孔对销孔连线的垂直度尺寸链Fig5Holevstheverticaldegreethatsellsaholeon-linesizechain图中，Y孔-R垂为孔轴线对R面的垂直度0.1mm，它是封闭环；XR-G平为R面对定位销孔连线的平行度0.06mm，由于ABCEFH，所以YR-G平=XG-R平。同理，也用概率法计算此尺寸链如下：因为Y孔-R垂=(Y2R-G平+Y2孔-G垂)12所以Y孔-G垂=(Y2孔-R垂-Y2R-G平)12=(0.12-0.062)12mm0.08mmY孔-G垂受两定位销孔与定位销配合间隙而引起的转角误差的影响如图6所示。15图6定位副的转角误差Fig6Clampingtherevolutionofthepaircornererror参考有关夹具设计资料6设计两定位销如下：按零件图给出的尺寸，两销孔为2一10F9，即210+0.040+0.013mm；中心距尺寸为1400.05mm。取两定位销中心距尺寸为1400.015mm。按基轴制常用配合，取孔与销的配合为F9h9，即圆柱销为10h9=100-0.036mm。查有关夹具资料取菱形销的b=4mm，B=8mm。由于a=RLD+Rld=（0.05+0.015）22mm=0.065mm所以，菱形销最小间隙为：X2min=2abD2min=20.0654（10+0.013）mm=0.052mm菱形销的最大直径为：d2max=D2min-X2min=(10.013-0.052)mm=9.9612mm故菱形销为d2=9.961h9mm=9.961mm=10+0.039-0.075mm下面计算转角误差tan=（X1Max+X2Max）2L（9）=（0.049+0.036）+（0.049+0.075）2140mm=0.00074mm由引起的定位误差Y孔-G定168tan，故该方案也不可行。同理，该转角误差也影响精铣R面时R同对两销孔连线的平行度0.06mm，此时定位误差也大于工件公差，即0.118mm0.06mm，故该方案也不可行。16解决上述定位精度问题的方法是尽量提高定位副的制造精度。如将2-10F9提高精度至2-10F7，两孔中心距尺寸1400.05mm，提高精度至1400.03mm，并相应提高两定位销的径向尺寸及两销中心距尺寸的精度，这样定位精度能大大提高，所以工序160“精扩铰孔2-10F9并提高精度至2-10F7”对保证加工精度有着重要作用。此时，经误差计算和公式校核，可满足精度要求。粗镗孔时因余量为2.75mm，故ap2.75mm。查有关资料得：取Vc0.4ms24mmin取进给量为f0.2mmr。n=1000vd=100024（3.1479.5）rmin=96rmin查有关资料得：Fc=9.81CFcapxFcfyFcVcnFcKFC（10）Pc=FcVc10-3（11）取CFc=180，XFC=1，yFC=0.75，nFC=0，KFC=1也可查阅教材表2-1和表2-5、表2-6得到。则Fc=9.811802.750.20.750.401=1452.3（N）Pc=1452.30.410-3=0.58kW取机床效率为0.85，则所需机床功率为0580.85kW=0.68kW1.5kW，故机床功率足够。精镗孔时，因余量为0.25mm，故ap=0.25mm。查有关资料，取Vc=1.2ms=72mmin取f=0.12mmr。n=1000vd=100072（3.1480）rmin287(rmin)（4）工序130铣凸台面工序凸台面因要求不高，故可以一次铣出，其工序余量即等于总余量4mm。凸台面距孔S30H9球面中心60+0.2mm。，这个尺寸是在扩铰孔S30H9时直接保证的。球面中心（设计基准）距2-80mm孔轴线（工艺基准）1000.05mm则为间接保证的尺寸。本工序工艺基准与设计基准不重合，有基准不重合误差。铣凸台面对应保证的工序尺寸为凸台面距2-80mm孔轴线的距离XD-B。其工艺尺寸链如图2-1-14所示。17图7铣凸台面工艺尺寸链Fig7Millingconvexstandthesurfacecraftsizechain图中XS-B1000.05mm，XS-D=60+0.2mm，用竖式法计算如下：得XD-B=106+0.5-0.3mm表7竖直法计算Table7Lengthwayskeepalawcomputing基本尺寸上偏差下偏差增环10619.01-0.3减环00-0.2封闭环100+0.5-0.5本工序的切削用量及其余次要工序设计略。（5）时间定额计算下面计算工序110的时间定额。机动时间。参考有关资料，得钻孔的计算公式为：tj=（l+l1+l2）fn（12）l1=Dcotkr2+（12）l2=14，钻盲孔时l2=0。对于钻孔4-13mm：l1=（132）cot(11802)+1.5mm=5.4mm，l=19.5mm，取l2=3mm。将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得：tj=（19.5+5.4+3）（0.4630）min=0.11min4tj=40.11(min)=0.44min钻孔2-7mm：l1=（72）cot(11802)+1.53.6mml=11.5mm，l2=0将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得：tj=（11.5+3.6+0）0.31000min=0.05min2tj=20.05(min)=0.1min18参考有关资料，得扩孔和铰孔的计算公式为：tj=（l+l1+l2）fnl1=（D-d1）cotkr2+（12）扩盲孔和铰盲时l2=0对于扩孔2-8.8mm：l1=（8.8-7）cot602+1.52mml=11.5mm，l2=0将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，：得tj=（11.5+2+0）（0.3400）min=0.11min2tj=20.11min=0.22min铰孔2-9mm：l1=（9-8.8）cot452+1.5mm=1.6mm将以上数据及前面已选定的f及n代入公式，得：tj=（11.5+1.6+0）（0.3630）min0.07min总机动时间tj（即基本时间tb）为：tb=（0.44+0.1+0.22+0.14）min=0.9min其余时间计算略。4.5填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。工艺文件详见后图，工序卡见后表5夹具设计5.1铣R、Q面的夹具设计5.1.1确定设计方案根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，又因R面与Q面又较高的平行度要求，故该加工宜采取工序集中原则，即分别在一次装夹下将两面同时加工出来，以保证其位置精度；则粗铣R及Q面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为5.5KW的1T32型铣削头(参考文献1表3.2-43)。选择直径为160mm的C类可转位面铣刀。从对工件的结构分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夹紧都比较稳定，可靠，容易实现。故工件以N面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。用一根两头带反锥形的心棒插入2-80mm毛坯孔中并加紧。将心棒两19端的轴颈放入两U形槽中定位，限制一个移动自由度和一个转动自由度。此外以2-80mm毛坯孔的两内侧面在自定心机构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，加紧也很方便，用一铰链压板在工件R80mm外圆上即可。5.1.2夹具操作说明在组合机床上加工时，工件依靠夹具上的定位支承系统，获得对于刀具及其导向的正确位置，还需要依靠夹具上的加紧机构，来消除工件因受到切削力或工件自重的作用而产生的位移或振动，使工件在加工中能继续保持定位所得的正确位置。夹紧机构通常由三部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。这三部分起着不同的作用，夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传动中间传动机构；中间传动机构改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，但力源消失时工件在切削力或振动的作用下仍然能可靠压紧；夹紧元件则用以承受由中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧作用。5.1.3定位精度分析4-13mm孔及2-9F9孔是在一次装夹下完成加工的，它们之间的位置精度由钻模保证。因4-13mm孔的位置度为0.5mm，与其有关的夹具尺寸如140mm、142mm、40mm的尺寸公差参考文献3表1-10-1，取工件公差的14，即夹具尺寸公差为0.125mm。同理，2-9F9孔相距1400.05mm，故去夹具钻模板上相应的钻套孔相距1400.013mm。心棒两轴颈与U形槽的配合，参考文献表1-10-43，选用40H70+0.02540f9-0.025-0.087。最大配合间隙为（+0.025mm）-（-0.087mm）=0.112mm。心棒轴线相对U形槽的最大位移量为（0.1122）mm=0.056mm。它不应超过工件公差的13，即（0.23）mm=0.067mm。故尺寸660.20mm可以保证。实际上这一公差还可以放大。因为2-80mm孔轴线位置最终是以两销孔定位后精镗孔确定的。5.1.4计算夹紧力及切削力并确定螺杆直径由参考资料表1-2-11，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系为F夹=KF3式中K为安全系数。当夹紧力与切削力方向相反时，取K=36.由前面的计算可知F=2616N所以F夹=KF=32616N=7848N计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件收切削力、夹紧20力作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出夹紧力。我设计的铣床夹具采用螺旋夹紧机构，螺旋夹紧机构结构简单，便于夹紧，操作容易。单个螺旋夹紧力公式计算为：W0=QLrtg1+rztg(2)（11）wO一单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N)；Q一原始作用力(N)；L一作用力臂；r一螺旋端部与工件间的当量摩擦半径(mm)，其值视螺杆端部的结构形式而定参见机床夹具设计手册P54表1221；1一螺杆端部与工件间的摩擦角；rZ一螺杆中径之半(mm)；a一螺纹升角；参见机床夹具设计手册P54表1221。参见机床夹具设计手册表1-2-22，表1-2-23，表1-2-24，表1-2-25查得：rI=(D3一DO)(D3一DO)2mm；a=111；qo=60。：rz=6675rnln；Q=130N；L=310mm。故夹紧力W0=130310(2xtan60。+6675tan(60。+111)2583N。（12）参考文献3表1-24，从强度考虑，因一个M10的螺栓能承受3924N的许用夹紧力，所以用M10的螺栓完全能满足强度要求。单从夹具的刚度及整体结构的对称性考虑，这里应选用M16的螺栓。5.2钻扩铰2-9F9孔夹具设计5.2.1确定设计方案设计的夹具为110道工序钻扩铰2-9F9孔、孔口倒角1450，钻4-13mm孔夹具。该夹具适用于Z3025摇臂钻。这道工序所加工的孔均在N面上，且与N面垂直。按照基准重合原则并考虑到目前只有N面经过加工，为避免重复使用粗基准，应以N面定位。又为避免钻头引偏，4-13mm孔应从N面钻孔，且2-9F9孔为盲孔，也只能从N面加工，这就要求钻孔时N面必须朝上。这给装夹工件带来了一定困难。从对工件的结构形状分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夹紧都比较稳定，可靠，也容易实现。待夹紧后将夹具翻转1800，N面就能朝上，满足加工要求。这个翻转过程可以借助于标准的卧式回转工作台来实现。夹具以夹具体安装面和定位孔、定位销定位，用T型槽螺栓连接。21工件以N面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。查阅资料，梳理知识得下面两种方案：方案1在2-80H7的B孔内插入一削边销限制一个自由度；再以B孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也简单。但由于B孔和其内侧面均为毛坯面，又因为结构原因，夹紧力不宜施加在这样的定位组件上，故工件定位面和定位组件之间很可能会接触不好，是定位不稳定。故这个方案不宜采用。方案2用一根两头带反锥形的心棒插入2-80mm毛坯孔中并加紧。将心棒两端的轴颈放入两U形槽中定位，限制一个移动自由度和一个转动自由度。此外以2-80mm毛坯孔的两内侧面在自定心机构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，加紧也很方便，用一铰链压板在工件R80mm外圆上即可。本道工序与前道粗铣N面工序共享一根心棒，这根“随行心棒”在铣完N面后立即连同工件一同转入本道工序，其间不得重新卸载心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否则将违背粗基准一般只用一次的原则而影响N面各孔与2-80mm孔轴线的位置精度。本道工序的夹具因需要回转