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A0-变速箱上盖零件图.dwg
A0-夹具体.dwg
A0-夹具装配图.dwg
A2-钻模板.dwg
A3-复合刀具设计.dwg
A3-托槽.dwg
A4-夹紧块零件图.dwg
A4-止规.dwg
A4-通规.dwg
A4-锥柄圆柱塞规.dwg
任务书.doc
外文翻译
工序卡
机械加工工艺过程卡片.doc
毛坯图——A0.dwg
论文说明书.doc
摘 要
汽车变速箱上盖是汽车变速箱的重要组成部分，它用于和变速箱箱体装配，为变速箱内部工作元件提供一个稳定安全的工作环境，保护内部元件。汽车变速箱里的齿轮等还有许多精密零件在汽车运行时运动，如果这些零件长期暴露在外部环境，非常容易造成损坏，所以变速箱作为一个保护的外壳，而上盖又是一个封闭箱体的必不可少的重要部件，所以这次设计可以让我对于汽车变速箱的了解提升许多。
我的这次设计是对变速箱上盖加工工艺、工装设计的说明、分析和论证。主要内容有：变速箱上盖的工艺规程制定、对各个加工工序的分析以及各个工序所需的刀具，夹具和量具的设计。变速箱上盖是一个盖类零件，在生产中需求量很大，而且结构也相对比较繁杂，所以我在选择毛坯材料时很注重加工材料的性能和成型能力，所以最后我选择了灰口铸铁这一种材料。
经过这次设计我对变速箱上盖零件有一个总体的了解，了解了金属切削过程的基本规律，加深了对机械加工知识的理解，能自主选择加工方法与设备及加工参数，加强了我的工艺问题处理能力。
关键词：工艺；工装；夹具；刀具
目 录
摘 要 2
ABSTRACT 3
绪 论 6
1 机械加工工艺规程的制定 7
1.1 零件的工艺性分析 7
1.1.1 零件的用途 7
1.1.2 上盖的结构 7
1.1.3 加工表面和要求 7
1.2 生产类型的选择 8
1.3 毛坯的选择 8
1.3.1 毛坯材料选择 8
1.3.2 毛坯的作用 8
1.3.3 制造毛坯 9
1.4 工艺规程的制定 9
1.4.1 选择加工方法和方案 9
1.4.2 选择定位基准 10
1.4.3 选择热处理 10
1.4.4 工艺路线 11
1.4.5 选择机床设备和工艺装备 13
1.4.6 确定工序尺寸、表面粗糙度及检验方法 14
1.4.7 确定切削用量和工时 15
1.4.8 工艺经济性 19
2 夹具设计 19
2.1 钻床夹具设计 20
2.1.1 定位方案 20
2.1.2 定位误差 21
2.1.3 钻削力与夹紧力 21
2.1.4 夹紧装置 25
2.1.5 动力装置 27
3 专用刀、量具设计 28
3.1 专用刀具设计. 28
3.1.1 钻铰复合刀具设计 28
3.1.2 设计步骤及方法 29
3.1.3 结构尺寸图 31
3.2 专用量具设计 32
3.2.1 量规工作尺寸的确定 32
3.2.2 技术要求 34
3.2.3 结构尺寸 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
- 内容简介：
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0XX 大学毕业设计（论文）课题：汽车变速箱上盖工艺工装设计 院 0摘 要汽车变速箱上盖是汽车变速箱的重要组成部分，它用于和变速箱箱体装配，为变速箱内部工作元件提供一个稳定安全的工作环境，保护内部元件。汽车变速箱里的齿轮等还有许多精密零件在汽车运行时运动，如果这些零件长期暴露在外部环境，非常容易造成损坏，所以变速箱作为一个保护的外壳，而上盖又是一个封闭箱体的必不可少的重要部件，所以这次设计可以让我对于汽车变速箱的了解提升许多。我的这次设计是对变速箱上盖加工工艺、工装设计的说明、分析和论证。主要内容有：变速箱上盖的工艺规程制定、对各个加工工序的分析以及各个工序所需的刀具，夹具和量具的设计。变速箱上盖是一个盖类零件，在生产中需求量很大，而且结构也相对比较繁杂，所以我在选择毛坯材料时很注重加工材料的性能和成型能力，所以最后我选择了灰口铸铁这一种材料。经过这次设计我对变速箱上盖零件有一个总体的了解，了解了金属切削过程的基本规律，加深了对机械加工知识的理解，能自主选择加工方法与设备及加工参数，加强了我的工艺问题处理能力。关键词：工艺；工装；夹具；刀具1ABSTRACTAutomobile gearbox cover is an important part of automobile transmission, it used to and gear-box assembly, work for the inside of a gearbox components to provide a stable and safe work environment, protect the internal components. Vehicles, such as the gears in the gearbox and many precision parts in motion when the car running, if the parts exposed to the external environment for a long time, very easy to damage, so the transmission as a protective shell, the cover is an important component of a closed enclosure, so this design can let me understand to raise many automobile gearbox.I this design is for gearbox cover processing, tooling design, analysis, and proves. Main content includes: the gearbox cover the procedure of formulation, analysis of the various machining operations and processes all the required tool, fixture and measuring tool design. Gearbox cover is a cover on the parts, and is in great demand in production, and the structure is relatively complex, so I very the attention when choosing blank material processing and material performance and the forming ability, so finally I chose gray iron this kind of material.After the design of gearbox cover parts I have a general understanding, understanding the basic rule of the metal cutting process, deepening the understanding of the mechanical processing knowledge, can choose their processing methods and equipment and processing parameters, strengthened my ability of handling process problems.Key words: Technology; Tooling; Fixture; Tool2目 录摘 要 .2ABSTRACT .3绪 论 .61 机械加工工艺规程的制定 .71.1 零件的工艺性分析 .71.1.1 零件的用途 .71.1.2 上盖的结构 .71.1.3 加工表面和要求 .71.2 生产类型的选择 .81.3 毛坯的选择 .81.3.1 毛坯材料选择 .81.3.2 毛坯的作用 .81.3.3 制造毛坯 .91.4 工艺规程的制定 .91.4.1 选择加工方法和方案 .91.4.2 选择定位基准 .101.4.3 选择热处理 .101.4.4 工艺路线 .111.4.5 选择机床设备和工艺装备 .131.4.6 确定工序尺寸、表面粗糙度及检验方法 .141.4.7 确定切削用量和工时 .151.4.8 工艺经济性 .192 夹具设计 .192.1 钻床夹具设计 .202.1.1 定位方案 .202.1.2 定位误差 .212.1.3 钻削力与夹紧力 .212.1.4 夹紧装置 .252.1.5 动力装置 .273 专用刀、量具设计 .283.1 专用刀具设计. .283.1.1 钻铰复合刀具设计 .283.1.2 设计步骤及方法 .293.1.3 结构尺寸图 .313.2 专用量具设计 .3233.2.1 量规工作尺寸的确定 .323.2.2 技术要求 .343.2.3 结构尺寸 .34结 论 .35致 谢 .36参考文献 .374绪 论现在的社会中，汽车已经成为人们出行最重要的一个代步工具，而汽车制造是机械制造业中比较重要的，而我所学习的数控专业正是机械行业中必不可少的一种技术，并且以后会从事这一行，所以了解机械中零件的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。这次工艺工装设计可以对大学三年里所学习的机械制造工艺学，机床夹具设计等很多专业课的知识进行温习和提高，。在此设计中，我将绘制一张变速箱上盖零件图，编写上盖加工的工艺规程；设计两套专用夹具；设计专用刀、量具各一套。通过这些对汽车变速器制造有一个大概的了解，能够了解金属切削的基本规律，加深对机械加工知识的了解，能自主选择加工方法与设备及加工参数，加强了我在处理工艺设计方面的能力，对我以后从事这一行也有良多助益。本人水平有限，设计多有不足，希望各位老师给予指正。51 机械加工工艺规程的制定1.1 零件的工艺性分析1.1.1 零件的用途我设计的课题是汽车变速箱上盖的工艺工装设计。变速箱的上盖是汽车变速箱的重要组成部分。汽车变速箱内有很多的精密零件，结构也比较复杂。为了保护内部的一些零件不受损伤，为变速箱做一个上盖还是很有用的。1.1.2 上盖的结构变速箱上盖是铸造箱盖类零件。结构上比较扁平，长和宽比较大，高度比较低。上盖零件的毛坯选择铸造加工而成，在构型方面基本符合毛坯铸造方法的要求。非加工的成形面都采用了倒圆角设计。为了能在不拆上盖的条件下观察内部元件，在零件设计时考虑到了在上盖的顶部设计一个检查口，是一个凸台结构。与箱体装配的接合面尺寸很大，用螺栓和定位销来和变速箱组装时，大的接合面能保证接合的密封性。因为加工的质量和经济性，零件设计中简化了加工平面。保证接合方面没有问题的同时，可以降低加工表面的粗糙度等精度要，同时接合面上设计了一些定位孔，用来保证装配的精度。1.1.3 加工表面和要求变速箱上盖的加工内容主要是关于平面和孔的加工。平面的加工：1、 底部大接合面要求：表面粗糙度 Ra6.3m。2、 凸台小平面要求：表面粗糙度 Ra6.3m，到大接合面距离 90 mm2.03、 上盖内侧两端面要求：表面粗糙度 Ra12.5m，两端面之间距离 90 mm。.孔的加工：1、 大接合面上 14 个直径 11mm 的通孔加工。2、 2 个直径 13mm 的装配定位孔要求：表面粗糙度 Ra1.6m，直径精度13 mm03.3、 2 个直径 11mm 的工艺定位孔要求：表面粗糙度 Ra1.6m，直径精度611 mm027.4、 内壁顶部的 4 个 9.6mm 的深孔要求：表面粗糙度 Ra6.3m，相对 D 基准位置度要求 0.2mm，孔最深处到大接合面距离要求 78 m2.05、 顶平面的 4 个 M10 螺纹孔的要求：相对于 D 基准位置度 0.4mm，深18mm。6、 凸台上 M16 螺纹孔要求：表面粗糙度 Ra6.3m，相对于 D 基准位置度0.4mm，通孔。7、 上盖上 M14 螺纹斜孔要求：孔中心轴线与 Z 轴角度 45 度，高度方向55 mm,深度 26 mm。15.02.08、 上盖两端 4 个直径 16mm 的深孔钻扩要求：表面粗糙度 Ra6.3m，钻孔 16mm,外扩孔要求 20 mm,孔中心线间距 30.1mm，高度方向距大接合面07.5 05.距离 37 mm.其中一端两个深孔的加工形位要求：直线度 0.03mm,相对 D 基1.准位置度 0.2mm，相对 E 基准位置度 0.3mm。9、 上盖内壁阶梯孔要求：孔直径为 8.5 mm, 9mm,12mm，深 139mm,形位2.0要求相对 C 基准的位置度 0.3mm,相对 F 基准的垂直度 0.06mm.1.2 生产类型的选择变速箱上盖的生产产量很大，一般都使用专用的机床等设备去生产，而且大多数设备经常重复进行某个工序的加工。根据这些生产特点，我确定生产类型为大量生产。1.3 毛坯的选择1.3.1 毛坯材料选择因为毛坯的生产类型是大批量生产，而且结构比较复杂，精度也不高，几何尺寸也比较大，同时为了降低成本。我选用了容易成型，加工精度好和成本低的灰口铸铁作为毛坯选用 HT20-40.。71.3.2 毛坯的作用毛坯图制定工艺时一个重要步骤，因为制定工艺过程时，都要根据毛坯图来分析零件，主要是分析粗加工的定位基准，然后分析铸件毛坯的分型面，浇口，冒口的位置，拔模斜度，圆角半径的大小。毛坯图如图 1.1 所示：图 1.1 变速箱上盖毛坯图1.3.3 制造毛坯选择毛坯制造方法要考虑生产类型，工件结构和尺寸，加工性能以及工艺性能要求。在我的设计中毛坯采用砂型浇注成型，分型面选用在轴承孔的轴向垂直面，取外面一侧为上盖，便于浇注，排气和出砂。81.4 工艺规程的制定1.4.1 选择加工方法和方案上盖零件各个加工表面的加工方法和方案：1、 底部大接合面：粗铣精铣；2、 凸台小平面：粗铣精铣；3、 内侧两端面：粗铣半精铣；4、 大接合面上 14 个 11mm 的通孔：钻孔；5、 2 个 13mm 的装配定位孔的：钻孔-铰孔；6、 2 个 11mm 的工艺定位孔：钻孔-铰孔；7、 内壁顶部的 4 个 9.6mm 的深孔：钻孔粗铰；8、 顶平面的 4 个 M10 螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝；9、 凸台上 M16 螺纹孔：钻螺纹预孔攻丝；10、 上盖上 M14 螺纹斜孔：钻螺纹预孔攻丝；11、 上盖两端 4 个 16mm 的深孔：钻孔扩孔；12、 上盖内壁阶梯孔：钻孔扩孔；1.4.2 选择定位基准因为各加工阶段的加工性质不同，所以对定位基准的要求也有所不同。粗加工阶段的主要是切除余量，切削力大，对定位基准的要求主要是稳定，定位基准表面应该足够大，以便夹紧力大的时候不会引起工件变形。精加工阶段的主要任务是保证精度，因此因为定位基准引起的误差要很小。定位基准的选择：首先是凸台小平面和上盖底部大接合面两个加工表面互为基准进行粗精铣加工。以大接合面为粗基准加工小平面，随后以小平面为基准加工大接合面；在加工孔的工序时，工件加紧得牢固，要与设计基准重合，所以选择大接合面为精基准加工；在铣削内壁两端面的工序时，因为铣削时应力比较大，为了夹紧牢靠，选大接合面为精基准加工；在内壁顶部钻、铰深孔工序中，为了保证工件在加工中不变形，选小平面为定位基准；在钻、扩内壁阶梯孔、两端深孔，以及攻丝螺纹预孔的工序中，为了加工方便可靠并与设计基准重合，选择大接合面为定位基准。91.4.3 选择热处理因为我的设计中材料选用铸铁，在装配工作时承受的作用力很小，且没有较高要求的接合，所以不需要安排多余的热处理工序，不过得要加入一个清理砂冒口，喷砂的工序。检验工序因为零件本身的加工精度不高，加工时也比较稳定，所以就不安排中间检验的工序。每道工序结束后，正常用游标卡尺、量规等检查。在最后的工序里，再按图样要求做全面检查。1.4.4 工艺路线工艺路线对工艺规程的制定有很大影响，它不仅影响加工质量和效率，而且影响生产成本等，所以多设计几个方案是有必要的。加工方法的选择首先要保证加工质量，还要考虑生产率和经济性。工序安排要遵守先基准后其他，先主后次，先粗后精等原则。1、工艺路线表表 1.1 的第一套工艺方案是根据机加工序安排的原则设计的。表 1.1 第一套工艺路线方案(mm)工序号 工序名称1 铸造毛坯2 清理砂冒口，喷砂3 粗铣，半精铣上盖凸台小平面4 粗铣，半精铣底部大接合面5 钻、铰 14 个 11 孔6 钻、铰 2 个 13 的装配定位孔。7 钻、铰 2 个 11 工艺定位孔8 中间检查9 粗铣、半精铣内侧两端面1010 在内壁顶部钻铰 4 个 9.6 的深孔11 在凸台上钻 M10，M16 的螺纹孔预孔12 钻 M14 的螺纹斜孔的预孔13 对 M10,M16 螺纹预孔攻丝14 对 M14 螺纹预孔攻丝15 钻、扩上盖内壁 8.5、9 、12 的阶梯深孔16 在上盖一端钻、扩 16 深孔17 在上盖另一端钻、扩 16 深孔18 钳，去毛刺，清洗上油19 按图样要求检查入库表 1.2 第二套工艺方案是参考长春一汽变速箱加工的工艺设计。表 1.2 第二套工艺路线方案(mm)工序号 工序名称1 铸造毛坯2 清理砂冒口，喷砂3 粗铣，半精铣上盖凸台小平面4 粗铣，半精铣底部大接合面5 钻、铰 2-11 工艺定位孔；钻、铰 2-13 的装配定位孔；钻、铰 14-11 孔6 粗铣、半精铣内侧两端面7 在内壁顶部钻铰 4 个 9.6 的深孔8 在上盖一端钻、扩、铰 16 通孔9 在上盖另一端钻、扩、铰 16 通孔10 钻、铰、扩上盖内壁 8.5、9、12 的阶梯深孔11 在凸台上钻 M10，M16 的螺纹孔预孔并攻螺纹12 钻 M14 的螺纹斜孔的预孔并攻螺纹13 钳，去毛刺，清洗上油1114 按图样要求检查入库2、两套工艺路线方案对比第一套方案，虽然也能达到加工要求，但是工序没有第二套工序集中。第二套方案联系性强，选用一些专用设备，效率和加工精度都会很高。对于大批量生产是比较合理的方案，加工中辅助时间少，可以高质、高效达到各工序所需达到的要求。所以选用第二套工艺方案。1.4.5 选择加工机床设备及工艺装备各个工序加工机床设备及工艺装备的选用：1、 粗精铣凸台小平面：立式铣床 X53,专用夹具，立铣刀，游标卡尺。2、 粗精铣上盖底部大接合面：万能铣床 X62W,专用夹具，端铣刀，游标卡尺。3、 钻铰 14 个 11mm 孔：立式钻床 Z550,专用夹具，专用复合钻铰刀具，游标卡尺。4、 钻、铰装配定位孔 2-13 ：立式钻床 Z550，专用夹具，专用钻铰复合刀具，03.专用塞规。5、 钻、铰工艺定位孔 2-11 ：立式钻床 Z550，专用夹具，专用钻铰复合刀027.具，专用塞规。6、 铣内侧两端面：万能铣床 X62W，专用夹具，端铣刀，游标卡尺。7、 在内壁顶部钻、铰 4 个 9.6mm 的深孔：立式钻床 Z550，专用夹具，直径9.4mm 的直柄麻花钻，直径 9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，专用塞规，深度卡尺，孔距量规。8、 在凸台上钻 M10、M16 螺纹孔的螺纹预孔：立式钻床 Z550，专用夹具，直径分别为 14.5mm 和 8.5mm 的短麻花钻，游标卡尺。9、 钻 M14 螺纹斜孔的预孔：立式钻床 Z550，专用夹具，短麻花钻，游标卡尺。10、 钻、扩上盖内壁阶梯孔：立式钻床 Z550，专用夹具，直径 8.2mm 的锥柄加长麻花钻，直径分别为 9mm 和 12mm 的标准扩孔钻，直径 8.5mm 专用加长铰刀,专用塞规，深度卡尺。11、 对 M10、M16 螺纹预孔攻丝：立式钻床 Z550，专用夹具，直径分别10.0mm 和 14.00mm 的细柄机用丝锥，游标卡尺。1212、 对 M14 螺纹斜孔预孔攻丝：立式钻床 Z550，专用夹具，直径 14.00mm 的细柄机用丝锥，游标卡尺。13、 在上盖一端钻、扩 16mm 深孔：立式钻床，专用夹具，直径 15.7 的锥柄加长麻花钻，直径 20mm 的标准扩孔钻，直径 16mm 的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。14、 在上盖另一端钻、扩 16mm 深孔：立式钻床，专用夹具，直径 15.7 的锥柄加长麻花钻，直径 20mm 的标准扩孔钻，直径 16mm 的专用铰刀，专用塞规，孔距量规，深度卡尺。1.4.6 确定工序尺寸、表面粗糙度及检验方法各个工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法如表 1.3 所示：表 1.3 各工序的工序尺寸、表面粗糙度及检验方法(mm)工序号 工序尺寸 检验方法1 铸造毛坯2 清理3 粗洗上盖凸台小平面件高 95.3-95半精铣小平面件高 94，保证图纸尺寸 80,保证 Ra6.3游标卡尺 0125；0.1粗糙度比较样块4 粗铣上盖底部大接合面工件高 91.3-91半精铣底部大接合面件高 90 ，Ra6.32.0游标卡尺0125；0.055 钻两个工艺定位孔 10.8-10.82铰孔 11 ，Ra1.6027.钻两个装配定位孔至 12.7-12.8铰孔 13 ，Ra1.603.钻 14 个 11 的通孔 10.5-10.6粗铰孔 11专用量规粗糙度比较样块孔距量规6 粗铣内壁一端面使两端面间距 92半精铣内壁一端面使两端面间距 91.5，距定位孔 147 1.0游标卡尺 0150;0.05粗糙度比较样块13粗铣内壁另一端面使两端面间距 90.5半精铣此端面使两端面间距 90 ,Ra12.52.07 在内壁顶部钻 4 个深孔，直径 9.4-9.42，深度 59精铰孔 9.6 ，Ra6.315.0专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块8 在上盖一端钻 2 个通孔 15.7-15.8扩两孔 20 ,深度 3，Ra6.305.铰两孔 16 ，Ra6.317.专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块9 在上盖另一端钻 2 个通孔 15.7-15.8扩两孔 20 ,深度 3，Ra6.305.铰两孔 16 ，Ra6.317.专用塞规孔距量规深度卡尺粗糙度比较样块10 在上盖内壁钻深孔 8.38.35,深度 151半精铰孔 8.5 2.0扩孔 9,扩孔深度 13扩孔 12,扩孔深度 3专用塞规深度卡尺11 在凸台上钻 M10 螺纹预孔 8.5,深度 20对 M10 螺纹预孔攻丝，有效螺纹长度 18钻 M16 螺纹预孔 14.5，通孔对 M16 预孔攻丝，攻透，Ra6.3专用塞规深度卡尺粗糙度比较样块12 钻 M14 斜孔的预孔 12.5,通孔对预孔攻丝，攻透，Ra6.3专用塞规角度仪器粗糙度比较样块13 清洗14 检查入库141.4.7 确定切削用量和工时选择第 7 道工序，钻铰内壁顶部 4-9.6 mm 的深孔。15.0加工条件：立式钻床 Z550，专用刀具，专用夹具。1、钻孔至 9.4-9.42mm ，深 59mm确定背吃刀量 a =1/2*d=4.7mm ；钻头：9.4mmp工件材料 HT20-40；HB=170 ，查得：进给量 f=0.22mm ， T=2100s=35min；刀具材料选用高速钢，查得：；125.0,.,0,25.,7.14mYXZCVVV又查表得：；7.,8.,.svapvTKK；01tC由于：（1.1）VYpXamVfTZdv0式中 钻削速度（m/s）；v钻削进给量（ mm/r）；f背吃刀量（mm）；pa耐用度（t）；T钻头直径(mm)；0d系数,由被加工的材料性质和钻削条件决定；mYXZCVV、所以由以上数据可知道：；smv /62.10.8.750.12.074359.15.20. 由于： （1.2）01dvn式中 钻头转速（r/min）；n15钻头切削速度（r/min）；v钻头直径（mm）。0d所以：；min/3.564.92101 rn查表 取标准值 500r/min1n由文献中知：（1.3）fnllT3210式中 为钻孔深度（mm）；1l分别为刀具切入、退出长度（mm）；32、钻头转速（r/min）；n钻头纵向进给量(mm/r)。f而 mDlml 91.243.01.57932所以： in6.590T2、铰孔至 9.6 ，达图纸要求15.0铰刀选用直径 9.6mm 锥柄长刃机用铰刀，材料是 HT20-80；HB=170，所以查知：进给量 f=1.3mm/r。刀具材料选用高速钢。查知：；3.0,5.,0,2.,6.15mYXZCVVV又查表得：；9.,8.,.svapvTKK，7010dtCv，由于：m/s （1.4）VYXPmZVfaT)106（16式中 铰削速度（m/s）；v铰削进给量（ mm/r）；f背吃刀量（mm）；pa耐用度（t）；T铰刀直径(mm)；0d系数,由被加工的材料性质和铰削条件决定。mYXZCVV、所以可得： smv /59.8.018.70.13.45609.150.72 由于：（1.5）0dvn式中 铰刀转速（r/min）；n铰刀切削速度（r/min）；v铰刀直径（mm）。0d所以： min/7.2856.9102rn查表 取标准值 250r/min1n公式可得：fnllT3210而 mlDl5.2976.310.912查 表 可 知 为 所以： in8.3.109,0T3、辅助时间计算17查表得：a.装卸工件时间：工件重量在 30-40kg 之间， t1=0.1minb.钻换时间 t2=0.10minc.铰换时间 t3=0.10mind.排屑时间 t4=0.06mine.电机起动 t5=0.02minf.快进，快退 t6=0.05ming.工作台移动 t7=0.1minh.液压缸夹紧时间 t8=0.05mini.快速工作其他时间：t9=0.13min总的辅助时间为： min3.2 1.035.)1025.0.6.10(4)98172,0 tttT4、加工此工序所需的总时间加工此工序所需的总时间 T：min62.53.2)0.(4,0T1.4.8 工艺的经济性制订工艺规程时，在保证质量的前提下，会有几种不同的方案去选择。有的方案生产率很高，但投资比较大；另一些方案可能投资比较省，但生产率较低。所以不同的方案就有不同的经济效果。本设计的变速箱上盖属于大量生产，因此采用大投资建立生产线将有利于提高生产率。2 夹具设计为了提高工序的加工质量，提高生产效率，减轻工人劳动负担的一切附加装置称为夹具。机床夹具是实现工件定位夹紧，使工件加工相对机床刀具有正确位置，用来18保证加工精度的。夹具可以保证加工精度，提高劳动生产率，改善劳动条件，降低生产成本，保证工艺纪律，扩大机床工艺范围。在本毕业设计中主要设计一道工序的专用夹具，一套为钻、扩上盖内壁阶梯孔的钻床夹具。2.1 钻床夹具的设计2.1.1 定位方案1、定位方式在钻床夹具设计中，选用工序基准为定位基准，遵循基准重合原则。当用多个表面定位的时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准，可以让夹具夹紧非常牢固并且保证工件不变形。本次钻床夹具设计中，选用的定位基准是上盖底部大接合面。此次设计的钻床夹具用于钻、扩上盖内壁阶梯孔，选用的机床为立式钻床 Z550，所以工件在夹具中应该是竖直放置。因为精度要求比较高，所以我选择了完全定位。具体的布置就是在大接合面上用两块支承板限制 、 、 三个自由度；在上盖的一侧用一xzy个固定支承钉限制一个自由度 ；在上盖竖直放置时候，为了保证工件不在 YOZ 平面y内转动，所以在其底部用一托槽限制其两个自由度 、 。这样，支承板、支承钉、托x槽三者就将自由度都限制了，从而可以完全定位。2、定位元件1）支承板在铣床夹具设计中，因为底部大接合面还没加工，粗基准只可以用支承钉定位。在钻床夹具设计中，大接合面已经精加工，可以两块支承板定位。支承板比支承钉受力面积大，可以保护工件受力不变形。支承板类型选用 A 型用于顶面和侧面定位。因为采用了两个支承板，所以在其装配后磨平工作面，以保证等高性。2）支承钉本次设计中用到了一个侧面的固定支撑钉，选用 C 型。193）托槽此次在工件定位中用到了托槽来限制 、 两个自由度。见图 2.1 所示：zx图 2.1 托槽托槽是平面支承的一种演化。因为工件的长侧边厚度只有 10mm，长度有330mm，所以选用标准的支承板来定位是不行的。所以托槽槽宽尺寸为 14mm，大于上盖侧边厚度 10mm，两边都留有空隙是为了避免工件安装时不方便，使得工件过定位。2.1.2 定位误差1、钻孔距底面高度尺寸的定位误差此次设计的钻床夹具，工件的设计基准为上盖底部大接合面，工序基准也是底部大接合面，所以，基准不重合误差 =0，所以定位基准位移误差 =0mm，所以定位B Y误差为 = + =0 mmDBY2、钻孔与工艺定位孔间距尺寸的定位误差阶梯孔尺寸 134 mm 的设计基准为工艺定位孔，而本工序中的工序基准为工1.0件外侧边。所以存在基准不重合误差。由零件图知其基准不重合误差值等于工序尺寸20公差值，即 =+0.05-(-0.05)=0.1mm. 因为不存在制造不准确的定位副，所以B=0mm。所以定位误差 = + =0.1mmY DBY2.1.3 钻削力与夹紧力1、钻削力的计算选用高速钢钻头，进给力计算公式查表得：（2.4）FfYZff kdCFfFf式中 钻削进给力（N ）；fF安全系数；yk钻头直径（mm）；0d系数，由被加工的材料性质和钻削条件决定。yFfYZC、此工序钻 8.5mm 孔，查表得安全系数为： 0.1,. 0.1,5.,264 30kk（2.5）6.)9(HBp所以， 35.0)17(6.minpk92.ax取 1.pk所以钻削力为： FfYZffdGFfFf中其他参数查表得： 3.0,5.8842fCFf所以 ， NFf 24861.0.1.2.13.05.84281 2、夹紧力21工件受的钻削力在竖直平面上的分力 P 是方向大小恒定不变的力。但在水平面内，y是一圆周力，大小不变，方向时刻变化。在算力的时候，要分 P 在定位平面法线方向x和定位平面切向两种，并分别计算取大值。1）分力 P 在定位平面法线方向时x受力情况如下图 2.2 所示：图 2.2 法线方向根据受力情况对工件进行静平衡计算：Y 方向受力平衡： 0Y即： 2NGPyX 方向平衡: 0X即： 21WPx又相对与原点的转距和为 0 即 0OM22即： 02375143251472 xyPGNW又相对于钻削点处的转矩为零，即 21 NW又已知： FPfyx486)(21G=500N将数据带入解得理论夹紧力 W=1153 N2）分力 P 在定位平面切向时x受力情况如图 2.3 所示：图 2.3 平面切向根据受力情况对工件进行静平衡计算：Y 方向受力平衡： 0Y即：2302NGPYyX 方向平衡: X即： 021ffxWP又相对与原点的转距和为 0 即： OM即： 021043)(21 xyff PN又有： NFPfyx486)(21Wf21fNfG=500N查表得夹紧块对工件的摩擦系数： 4.0,5.3011ff取支承板对工件的摩擦系数： 2.,.2ff取将数据带入解得理论夹紧力：W=1520 N所以取较大值 W=1520 N。查表选定安全系数：6543210KK查得：所以， 69.10.10.3.1K工件夹紧需要的夹紧力大约为： NW25869.5.,.,. ,0.1,654 3210242.1.4 夹紧装置因为本工件是大量生产，夹紧力又比较大，所以采用液压夹紧，液压缸选用通用系列，查设计手册，选用凸缘式油缸 7。本设计中选择由两个液压缸直接顶起夹紧块进行压紧，压紧有效、快速。可以提高生产率。设计如图 2.4 所示：图 2.4 夹紧装置工件竖直由右向左从托槽中插入，工件顶到左侧的支承钉，随后液压缸运作，活塞运动到夹紧块可以把工件夹住。同样，考虑到保护工件不致因为夹紧力太大而变形，所以应该保证活塞杆在接近其行程末端处顶杆开始顶起夹紧块。不过离末端的余量也不能太小，否则夹紧力不够，不能有效夹紧。因为夹紧块夹紧作用的面不是工件的最高面，选择液压缸的时候要注意到活塞行程。安装工件的时候，两个液压缸都会回油卸载，活塞退回行程起点，如果选用的液压缸的活塞行程太短，活塞上的夹紧块退回行程不够，工件插入的时候就会被夹紧块挡到，这样就不符合要求了，所以我选择了液压缸活塞行程 25mm,经过检验，符合要求。25凸缘式液压缸的装配图如图 2.5 所示,主要零件如表 2.1 所示：图 2.5 液压缸装配图表 2.1 凸缘式液压缸零件列表(mm)件号 1 2 3 4 5 6 7 8 C L名称 端盖 螺钉 密封圈 缸体 密封圈 弹簧 活塞 密封圈数量 1 6 1 1 1 1 1 1规格 M8*20 46 No.2 40 3 5 260No.2 2425 95本次设计用到的夹紧块是非标准件，起实际作用的地方铸件材料为灰铸铁HT200，与后面的直杠连在一起。2.1.5 动力装置钻床夹具的动力装置选用液压动力。263 专用刀、量具设计3.1 专用刀具设计.在此次设计中许多工序都是关于孔的加工，都需要用到专用刀具或者复合刀具。复合刀具就是多把刀具组合起来的刀具。因为它成本低但是加工精度高，所以一般大批量生产都选择它。本次刀具设计的有关工序就是钻、铰装配定位孔 2-13 。刀具03.1选用就是钻铰复合刀具。3.1.1 钻铰复合刀具设计设计钻、铰复合刀具时，对各把刀具的直径及公差、齿数及齿形、几何参数以及有关机构尺寸等的设计均可参照各种孔加工刀具设计方法进行。1、 切削图形因为要加工的装配定位孔是一个通孔，所以采用的方案是个各阶刀具顺序加工，但要需要使各把刀具的切削负荷均衡。2、 结构形式复合刀具的结构形式分为整体式和装配式。因为装配式复合刀具适用于粗加工刀具和前、后刀具直径相差较大的复合孔加工刀具以及需要韧磨端齿的复合孔加工刀具，所以选择整体式。3、 刀具材料刀具材料选择对刀具的生产率有重要的影响，刀具材料目前主要还是高速钢和硬质合金。虽然硬质合金比高速钢生产率高，但是硬质合金钢脆性大，加工比较难，所以在刀具上应用困难。所以目前许多复杂刀具及切削条件差的刀具主要还是用的高速钢，选择型号为 W18Cr4V-63HRC。4、 刀体材料刀体的材料要求强度要足够的高。本次设计的复合刀具选用 9SiCr 做刀体材料。5、 刀具的排屑、容屑刀具在切削过程中都会有许多切屑，处理好切屑是很重要的，清除切屑才能保证刀具的正常工作，要不然切屑会堵塞导致损坏刀具。在本次设计中，因为加工的孔是只有 10mm 深的通孔，工件材料为铸铁，所以对排屑要求不高。6、 刀齿27复合刀具前后刀具刀齿有错开和对齐两种形式。错开前后刀齿适用于前后刀具位置很近的时候，对齐前后刀齿可以用在多数时候，最大的优点就是制造方便，成本较低。因为本次设计的刀具前后刀齿不是很近，所以选择对齐的形式比较好。7、 导向装置导向装置一般用在于刀体比较狭长、精度要求高和孔距大的同轴孔。可以使刀具在加工时保持正确位置，减少刀具悬伸量，提高工艺系统刚性。当刀具较短，且加工精度要求不是相当高的时候，可以不用导向装置。考虑到具体的情况，本次刀具设计就不需设计导向装置。3.1.2 设计步骤及方法钻铰复合刀具的设计主要分为钻刀设计和铰刀设计。具体设计步骤及方法见下表：表 3.1 钻铰复合刀具设计步骤及方法 (mm)序号名称 符号 公式 计算实例麻 花 钻 部 分1 麻花钻直径 d 钻 查表得 取 d =12.7钻2 钻心直径 d 0d =(0.120.15) d 钻 取 d =1.7003 麻花钻材料 选高速钢 W18Cr4V-63HRC4 几何参数 2、 、 r、B、K、q、f、查表得 取 2=118，=30， =45，rB=7.50,K=2.00,q=11.80,f=0.95、=12，=555 工作部分长度 l 1 取 l =45mm16 直径公差 查表得 取麻花钻直径公差 12.70027.287 磨钝标准 查表得 后刀面最大磨损限度 0.50.88 耐用度 查表得 取 3600min铰 刀 部 分9 铰刀类型 查表得 选用高速钢锥柄机用铰刀10 铰刀直径 d 铰 d =D铰 取 d =13铰11
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