毕业设计（论文）-犁刀变速箱零件的工艺规程及钻4-M12螺纹孔夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书题目：梨刀变速箱的工艺规程及钻4-M12螺纹孔夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：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其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21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二 毛坯的确定32.1确定毛坯的制造形式32.2毛坯形状及尺寸3三 拟定加工工艺路线43.1 基准的选择43.1.1粗基准选择43.1.2 精基准的选择53.2 制定工艺路线6四 切削用量及工时计算9五 夹具设计185.1机床夹具概论185.1.1夹具简介185.1.2机床夹具的概念185.1.3机床夹具的功能185.1.4机床夹具的主要功能195.1.5机床夹具的特殊功能195.1.6机床夹具在机械加工中的作用195.1.7机床夹具的组成205.1.8夹具设计的基本要求205.1.9机床夹具的分类215.1.10机床夹具的设计特点和设计要求215.2 问题的提出225.3 定位基准的选择225.4 切削力及夹紧力计算235.5定位误差分析245.6夹具设计及操作简要说明25总 结26致 谢28参 考 文 献29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。一 零件的分析 1.1 零件的作用梨刀变速箱的作用，待查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 毛坯的确定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毛坯形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 三 拟定加工工艺路线3.1 基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。3.1.1粗基准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。先选取外圆和端面为定位基准，利用V型块为定位元件。3.1.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为精基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5) 精基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以8孔（一面2销）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。3.2 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。通过仔细考虑零件的技术要求后，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入库入库四 切削用量及工时计算工序：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定位销孔工步1：钻下端面5-13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= 367r/min与367r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/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= =1.288min工步2：钻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81)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= 597r/min与597r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/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= =0.85min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孔工步1：钻左侧面4-M12螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： min攻螺纹M6mm： 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：工步2：钻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孔工步1：镗52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52mm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=200r/min切削工时：L=2mm工步2：镗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72mm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141)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= 341r/min与341r/min相近的机床转速为375r/min。现选取=375r/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= =1.374min五 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，决定设计钻4-M12螺纹孔的钻床夹具。5.1机床夹具概论5.1.1夹具简介 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。5.1.2机床夹具的概念在机械制造厂的生产过程中用夹安装工件使之固定在正确的位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作，所使用的工艺装备称为夹具。5.1.3机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。5.1.4机床夹具的主要功能定位：确定工件在夹具中占有正确的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。5.1.5机床夹具的特殊功能（1） 对刀 调整刀锯切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2） 导向 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也具有导向功能。5.1.6机床夹具在机械加工中的作用在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该与不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求，以达到预期的效果。（1） 保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使用加紧厂，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。夹具能保证加工精度的原因是由于工件在夹具中的位置和夹具对刀具、机床的切削成形运动的位置被确定，所以工件在加工中的正确位置得到保证，从而夹具能满足工件的加工精度要求。（2） 提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3） 改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。（4） 降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。（5） 保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。（6） 扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。5.1.7机床夹具的组成机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但就机床夹具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、 装置和元件、夹具体。5.1.8夹具设计的基本要求（1） 稳定地保证工件的加工技术要求：（2） 提高机械加工的劳动条件；（3） 结构简单，便于制造和维修：（4） 作安全、方便。5.1.9机床夹具的分类（1） 按夹具的通用特征分类这是一种基本的分类方法，主要反映夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动化生产用夹具等五大类。（2） 按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也不相同。 5.1.10机床夹具的设计特点和设计要求 机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面：（1） 要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复 杂的计算工作。（2） 夹具的精度一般比工件的精度高23倍。（3） 夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。（4） 夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。（5） 夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。设计夹具时，应满足下列四项基本要求：（1） 保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下 三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。（2） 保证工人的操作方便、安全。（3） 达到加工的生产率要求。（4） 满足夹具一定的使用寿命和经济性要求。 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常要设计专用夹具。根据课程设计任务书，设计第5道工序钻211mm内孔的钻床专用夹具。5.2 问题的提出 本夹具主要用于钻4-M12螺纹孔，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.3 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。本道工序加工钻4-M12螺纹孔，精度不高，因此我们采用已加工好的2-13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。5.4 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。5.5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5.6夹具设计及操作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。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,锻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。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择