毕业设计（论文）-犁刀变速箱零件的工艺规程及镗孔夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书题目：梨刀变速箱零件的工艺规程及镗孔夹具设计摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。梨刀变速箱加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加153893706ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录ABSTRCT3序 言1一 零件的分析81.1零件的作用81.2零件的工艺分析8二. 工艺规程设计92.1确定毛坯的制造形式92.2基面的选择92.3制定工艺路线112.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定132.5 确定切削用量及基本工时14三 夹具设计203.1问题的提出203.2定位基准的选择203.3切削力和夹紧力的计算213.4定位误差分析223.5夹具设计及操作的简要说明24总 结25致 谢27参 考 文 献2829序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。梨刀变速箱的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。工业过程调节是指导生产的重要技术文件。它直接关系到产品的质量、生产率和加工产品的经济效益。因此，工艺规程的编制是产品生产质量保证的重要依据。必须保证过程的合理性、科学性和完善性。为保证产品质量，设计了夹具，可提高生产效率，增加工人的劳动强度，降低生产成本。因此，中批量生产经常使用专用夹具。这样的设计，难免会有很多问题，请指导老师给予帮助，我希望通过这次设计，能够锻炼分析问题和解决问题的能力，为以后的工作打下良好的基础。犁刀变速箱的加工工艺和夹具设计是本课题的研究内容。在这项研究中，查阅了大量的数据。首先，很明显，加工的过程是改变毛坯的形状和尺寸以及材料的物理和机械性能，通过切削加工成为具有一定精度和粗糙度的零件。为了能够根据零件图的技术要求，确定准确的加工工艺，使工件能够加工，有必要制定复杂的加工工艺规范作为生产的指导性技术文件。本课题的目的是研究和研究机械加工工艺的意义和作用。在整个设计过程中，我们将学到更多的知识。（1）我们必须仔细了解零件的结构，仔细分析零件图，培养我们独立识别图纸的能力，加深我们对零件图的理解和理解。通过绘制零件，不仅可以提高绘图能力，而且可以使用AutoCAD软件。（2）设计工艺规程、确定加工余量、工序尺寸计算、工时定额计算和定位误差分析也很重要。通过这些设计，我们不仅对零件的工艺和尺寸有了更全面的了解，而且让我们了解加工过程和加工余量，这必须与工厂实际的机床相适应。回顾过去的知识是今后工作的一个铺垫。（3）在设计过程中，还必须考虑工件的安装和夹紧。安装的正确与否将直接影响工件的加工精度。安装方便快捷，会影响辅助时间的长短，从而影响生产效率。当夹具是工件时，它被用来正确而快速地安装工件。它在保证加工精度、提高生产率、减少劳动量等方面发挥了重要作用。这是整个设计的重点，也是一个难点。近年来，机械制造技术发展迅速。例如，人工智能用于选择零件的工艺规则。由于特殊处理的微物理过程非常复杂，常常涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等许多领域。对其加工机理的理论研究是非常困难的。用简单的分析表达式表达起来往往很困难。近年来，虽然各国学者采用不同的理论来研究不同的特殊加工技术，并取得了显著的理论成果，但与实际应用还有一定的距离。然而，每种特殊的加工方法所获得的加工精度和表面质量都有其各自的规律。因此，通常采用传统的加工机理来研究实验统计方法来理解特殊的加工规律，以便在实际中应用，但仍缺乏系统性。目前，特殊加工的工艺参数只能凭经验选择，难以实现优化和自动化。例如，在非数控电火花加工机床和较大尺寸的模具腔加工中获得的电火花加工电极的淹没加工过程占到电火花机床总数的95%以上。它被广泛使用。虽然已有学者对cad、CAPP和CAM的原理进行了研究，并取得了一定的成果，但由于缺乏技术数据，目前还没有成熟的商业化CAD/CAM系统。通常只采用人工方法或部分CAD建模，复杂电极的三维表面数据部分生成。随着各种人工智能技术的发展成熟，如模糊数学、神经网络和专家系统，人们开始尝试使用这种技术建立的定量精度，效率，加工效果和加工条件之间的经济和其他实验模型，并得出初步结果。因此，通过实验建模，存储典型的加工实例和加工经验作为知识，建立一个可扩展的开放式系统，描述特定加工技术的规则已经成熟。为了进一步开发特种加工过程的计算机仿真，应用人工智能技术为零件的工艺规划和虚拟加工奠定了基础。 同时，夹具在加工过程中起着非常重要的作用。保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动强度。在夹具设计过程中，要深入生产和分析工件的图纸、工艺文件、生产程序等，并仔细研究。研究吸收国内外先进技术，制定合理的设计方案。众所周知，缩短停机时间和维护周期是提高生产率和最大限度利用生产能力的重要因素。然而，准确定位和夹紧精度是提高效率和质量的关键。例如，柔性加工中心的出现就是为了缩短产品周期。目前，中国的制造业发展迅速。前制造业使用刚性机械加工各种零件，造成零件的长期修改和生产。随着制造业的发展和各种零部件需求的增加，加工设备和技术向着柔性化方向发展。加工设备柔性的概念和要求主要体现在设备的快速适应性。因此，制造商必须寻求灵活性和生产的最佳结合。当然，在灵活性的条件下，有不同的解决方案，如模块化、交互、重构、在线兼容性等。在所有这些计划中，使用高性能液压夹具尤为重要。柔性机床、可重构机床和特殊加工中心的结合使发动机零件的加工变得越来越灵活，具体情况取决于每个项目的生产定额。使用专用夹具的主要优点是在夹紧和松开工件时节省了大量的时间。根据统计，液压夹紧比机械夹紧节省90%95%倍，缩短了生产周期，从而提高了生产成本。当加工一个长的零件时，该工具可以通过旋转气缸迅速删除，并且工具可以快速复位。液压夹具系统的第二个重要特点是实现高定位精度。关键是夹紧力保持不变，在定位和夹紧。从而保证在同一工艺条件下加工质量的一致性。变形引起的废品率很小。夹具是机械加工不可缺少的一部分。随着机床技术向高速化、高效率、精密化、复合化、智能化、环保化方向发展，夹具技术朝着高精度、高效率、模块化、组合化、通用化、经济化的方向发展。根据不同的研究对象，我们将采用不同的研究方法，包括两个方面。犁刀变速箱加工工艺及两套夹具的设计制定工艺规程的研究方法与可行性分析。钢坯的选择：根据生产计划和零件结构，零件图通常规定毛坯选择。对于锻件和锻件，应了解分型面、浇口、冒口位置和牵伸比，以便在选择位置基准和计算加工余量时考虑一些因素。如果坯料为条形或型材，则应根据其标准确定其尺寸和规格，并确定每批加工件的数量。毛坯的类型和质量与加工质量密切相关。同时，对提高劳动生产率、节约材料、降低成本也有很大的影响。犁刀变速箱毛坯锻铁材料（HT150）有150 200hbs硬度范围和承受中等载荷。砂型锻造是大批量生产的结果，宜采用实模（金属模）进行两箱造型，既简化了成型和箱型操作，又使型砂紧实更均匀，锻件表面质量得到改善。在切削前，进行石墨化退火，以消除待加工锻件中较薄部分可能产生的白色组织（大量渗碳体）。制定工艺路线：指出了零件的加工顺序和加工方法，并对工艺、安装、工作位置及工作步骤进行了划分。选择每个过程的机器模型、工具、夹具和测量工具。我们要从实际出发，理论联系实际，工人要走技术路线。在作出决定之前，常常需要提出几种分析和比较方案。切削用量、加工余量和工时定额的计算。参考“切削数据手册”和其他数据，并计算和确认。单件单件小批生产目前还没有规定切削用量，但根据实际经验，由操作人员选择，但对于自动生产线、装配线、切削用量必须确保生产节奏不得随意改变。计算加工余量、加工尺寸和公差是控制每个过程的质量，确保最终加工质量。工时定额一般是根据工厂实际经验收集的统计数据来估计的。随着生产的发展、技术的进步、新技术、新技术的出现，时间定额也应相应地进行相应的修改。工艺规范的基本要求可以归结为质量、生产率和经济性。虽然有时矛盾，只要处理得好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是第一位的。质量表现在机械产品的技术性能指标中，质量不能保证，数量不能达到数量。质量和生产力密切相关。在保证质量的前提下，我们要不断提高生产效率，以满足生产的需要。如果矛盾，生产力要服从于质量，生产力就要在保证质量的前提下解决。在保证质量的前提下，尽可能节约，减少投资，降低制造成本，这是经济的。因此，犁刀变速箱工艺规程的研究方法应体现质量、生产率和经济性的统一，以达到最佳的经济合理性和可行性方案。夹具设计的研究方法与可行性分析犁刀变速箱专用夹具具有针对性强、结构紧凑、操作简单、生产率高的特点。夹具设计的关键是正确定位工件，满足定位精度的要求。要解决这个问题，首先需要知道影响定位精度的因素。采取措施解决具体问题。例如，定位基准与定位元件的匹配条件以及定位精度的影响，可以提高夹具的制造精度。通过减小配合间隙可以提高机床夹具的定位精度。此外，选择夹具的类型和结构必须适合于零件的尺寸。夹具结构和零件应具有足够的刚度和强度，以保证夹具操作简便、夹紧可靠、使用安全，且具有合理的装载空间。一 零件的分析1.1零件的作用梨刀变速箱的作用主要起变速作用。1.2零件的工艺分析梨刀变速箱有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是下端面孔5-13和2-8定位销孔。2：以2-8孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣左侧面，铣右端面，钻左右侧面4-M12螺纹孔和12孔，镗52和72孔，钻上表面14孔。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取右端面和外圆作为定位基准，。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的8孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻下端面孔5-13和2-8定位销孔5铣铣左侧面6铣铣右端面7钻钻左侧面4-M12螺纹孔和12孔8钻钻右侧面4-M12螺纹孔和12孔9镗镗52孔，72孔10钻钻上表面14孔11检验检验12入库入库方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻下端面孔5-13和2-8定位销孔4铣铣下端面5铣铣左侧面6铣铣右端面7钻钻左侧面4-M12螺纹孔和12孔8钻钻右侧面4-M12螺纹孔和12孔9镗镗52孔，72孔10钻钻上表面14孔11检验检验12入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工端面，再加工孔，然后利用加工好的孔作为定位基准，加工其他各个工序，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而方案二先加工孔，再加工端面，违背了先面后孔的基本原则，不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下工序号工 名序 称工 序 内 容1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻下端面孔5-13和2-8定位销孔5铣铣左侧面6铣铣右端面7钻钻左侧面4-M12螺纹孔和12孔8钻钻右侧面4-M12螺纹孔和12孔9镗镗52孔，72孔10钻钻上表面14孔11检验检验12入库入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、 梨刀变速箱的端面由于梨刀变速箱端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、梨刀变速箱的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：铣下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序：下端面孔5-13和2-8定位销孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻41)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min工序：铣左侧面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工序：铣右端面1.选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时： ，则机动工时为工序：钻左侧面4-M12螺纹孔和12孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻41)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min工序：镗52孔，72孔1.加工条件工件材料：HT200，时效处理，砂型铸造加工要求：镗孔75mm机 床：卧式镗床T616刀 具：弯头镗刀2.计算切削用量查简明手册表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.07mm/z =9.6mm根据T616镗床说明书，取=125 r/min切削工时：L=2mm工序：钻上表面14孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻41)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min三 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配第9道工序的镗52孔，72孔的镗床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于镗52孔，72孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。本道工序加工镗52孔，72孔，精度不高，因此我们采用已加工好的8孔定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，开口垫圈的压紧力即可以满足要求。3.3切削力和夹紧力的计算由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑Z轴上的夹紧力就可以了. 查机床夹具设计手册表1-2-3得:式中:=1.01.01.01.0=1.10所以,=587.5N在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内.查机床夹具设计手册,表1-2-1可知:所以,切削力=1.51.21.01.01.31.01.5587.5=2062.13N因本夹具主要夹紧力是螺母夹紧,查机械加工工艺师手册表17-30得:夹紧力N=7950N此时,实际夹紧力已大于所需2062.13N的加紧力了,所以本夹具可安全工作。3.4定位误差分析(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 经检验合格3.5夹具设计及操作的简要说明使用圆柱销和削边销定位，压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,铸炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设