0059-工艺夹具-东方红拖拉机变速箱箱体工艺及夹具设计
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工艺
夹具
东方红
拖拉机
变速箱
箱体
设计
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摘 要
机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械设备。这次毕业设计就是选择了这样一个课题——对东方红拖拉机的变速箱箱体加工工艺路线和其中粗镗轴承孔工序的夹具设计进行研究。在机加工工艺编制方面，主要通过仔细分析产品零件图和相关技术要求，查阅箱体类零件相关资料，考虑了的工艺结构要求、批量要求、经济性、可行性等多方面因素，最终安排了18个工序来完成变速箱体的加工，其中包括各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定。另外，在夹具设计方面，主要就粗镗轴承孔这个工序进行了夹具方案的分析，计算和最终敲定。
关键字：轴承孔 工序卡 工艺路线 夹具设计
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学位论文 50 附录 二 ：中文翻译 通过夹具布局设计和夹紧力的优化控制变形 摘 要 工件变形必须控制在数值控制机械加工过程 之中 。夹具布局和夹紧力是 影 响加工变形程度和分布的 两个主要方面 。在 本文提出了一种多目标模型的建立，以减低 变形的 程度 和增加 均匀变形 分布 。有限元方法 应用 于分析变形。遗传算法发展是为了解决优化模型。最后举了一个例子说明，一个令人满意的结果被求得 ， 这是远优于经验之一的。多目标模型可以减少加工变形有效地改善分布状况。 关键词 ：夹具布局；夹紧力； 遗传算法；有限元方法 1 引言 夹具设计在制造工程中是一项重要 的程序。这对于加工精度是至关重要。一个工件应约束在一个带有夹具元件，如定位元件，夹紧装置，以及支撑元件的夹具中加工。定位的位置和夹具的支力，应该从战略的设计，并且适当的夹紧力应适用。该夹具元件可以放在工件表面的任何可选位置。夹紧力必须大到足以进行工件加工。通常情况下，它在很大程度上取决于设计师的经验，选择 该夹具元件的方案 ，并确定夹紧力。因此，不能保证由此产生的解决方案是 某一特定的工件的 最优或接近最优 的方案。 因此，夹具布局和夹紧力优化成为 夹具设计方案的两个主要方面 。 定位和夹紧装置和 夹紧力 的值都应 适当的选择和 计算 ， 使由于夹紧 力 和切削力 产生的工件变形尽量减少和非正式化 。 夹具设计 的目的 是要找到 夹具元件关于工件和最优的夹紧力的 一个最优 布局或方案 。在这篇论文里 ， 多目标优化方法是代表了 夹具布局设计和夹紧力的优化 的方法 。 这个观点是具有两面性的。 一，是尽量减少 加工表面最大的弹性变形 ； 另一个是尽量均匀变形。 件包 是用来计算 工件 由于夹紧力和切削力 下产生的变形。遗传算法是 发达且 直接 的搜索工具箱，并且被应用于 解决优化问题。最后还给出了一个 案例 的 研究 ，以阐述对所提算法 的应用。 学位论文 51 2 文献回顾 随着优化方法在工业中的广泛运用，近几年 夹具设计优化已获得了更多的利益。夹具设计优化包括夹具布局优化和夹紧力优化。 出了一种 使用刚体模型的夹具 用了一个刚性体模型，为最优夹具布局和最低的夹紧力进行分析和综合。 他提出了基于支持布局优化的程序与计算质量的有限元计算法 。李和 了一个非线性编程方法和一个联络弹性模型解决布局优化问题。两年后， 他们提交了一份 确定关于多钳夹具受到准静态加工力的夹紧力优化的方法。他们还提出了一关于夹 具布置和夹紧力的最优的合成方法，认为工件在加工过程中处于动态。相结合的夹具布局和夹紧力优化程序被提出，其他研究人员用有限元法进行夹具设计与分析。蔡等对 括合成的夹具布局的金属板材大会的理论进行了拓展。 秦等人建立了一个与夹具和工件之间弹性接触的模型作为参考物来优化夹紧力与，以尽量减少工件的位置误差。 交了一份 基于模型的 框架 以 确定所需的最低限度夹紧力，保证了 被夹紧 工件在加工 的动态稳定 。 大部分的上述研究使用的是非线性规划方法，很少有全面的或近全面的最优解决 办法。 所有的夹具布局优化程序必须从一个可行布局开始。 此外，还得到了对这些模型都非常敏感的初步可行夹具布局的解决方案。 夹具优化设计的问题是非线性的，因为目标的功能和设计变量之间没有直接分析的关系。例如加工表面误差和夹具的参数之间（定位、夹具和夹紧力）。 以前的研究表明，遗传算法（ 在解决这类优化问题中是一种有用的技术。吴和陈用遗传算法确定最稳定的静态夹具布局。石川和青山应用遗传算法确定最佳夹紧条件弹性工件。 基于优化夹具布局的遗传算法中使用空间坐标编码。他们还提出了针对主要竞争夹具 优化方法相对有效性的广泛调查的方法和结果。这表明连续遗传算法取得最优质的解决方案。 展了一个夹具布局优化技术，用遗传算法找到夹具布局，尽量减少由于在整个刀具路径的夹紧和切削力造成的加工表面的变形。 定位器和夹具位置被节点号码所指定。 人还提出了一种迭代算法，尽量减少工件在整个切削过程之中由不同的夹具布局和夹紧力造成的弹性变形。 人建成了一个分析模型，认为定位和夹紧装置为同一夹具布局的要素灵活的一部分。 论了混合学习系统用来非 线性有限元分析与支持相结合的人工神经网络（ 和 人工神经网络被用来计算工件的最大弹性变形，遗传算法被用学位论文 52 来确定最佳锁模力。 议将 迭代算法和人工神经网络结合起来发展夹具设计系统。 迭代算法和有限元分析，在二维工件中找到最佳定位和夹紧位置，并且把碎片 的效果考虑进去。 周等人。提出了基于遗传算法的方法，认为优化夹具布局和夹紧力的同时，一些研究没有考虑为整个刀具路径优化布局。一些研究使用节点数目作为设计参数。 一些研究解决夹具布局或夹紧力优化方法，但不能两者都同时进行。 有几项研究摩擦和 碎 片 考虑进去了。 碎片 的移动和摩擦接触的影响对于实现更为现实和准确的工件夹具布局校核分析来说是不可忽视的。 因此将 碎片 的去除效果和摩擦考虑在内以实现更好的加工精度是必须的。 在这篇论文中，将摩擦和 碎片 移除考虑在内，以达到加工表面在夹紧和切削力下最低程度的变形。 一多目标优化模型被建立了。一个优化的过程中基于 有限元法提交找到最佳的布局和夹具夹紧力。 最后，结果多目标优化模型对低刚度工件而言是比较单一的目标优化方法、经验和方法。 3 多目标优化模型夹具设计 一个可行的夹具布局 必须 满足三限制。 首先，定位和夹紧装置 不能 将 拉伸势力 应用到 工件 ； 第二，库仑摩擦约束必须 施加 在所有夹具 夹具元件 位置必须在候选位置。 为一个问题涉及夹具元件 化问题可以在数学上仿照如下 ： 这里的 工区域在加工当中 其中 学位论文 53 是 j 的平均值； i 次的接触点； 是静态摩擦系数； 切向力在 i 次的接触 点 ； i)是 i 次的接触点； i 次接触点； 整体过程如图 1 所示， 一要设计一套可行的夹具布局和优化的夹紧力。最大切削力在切削模型和切削力发送到有限元分析模型中被计算出来。优化程序造成一些夹具布局和夹紧力，同时也是被发送到有限元模型中。在有限元分析座内，加工变形下，切削力和夹紧力的计算方法采用有限元方法 。 根据某夹具布局和变形 ， 然后发送给优化程序，以搜索为一优化夹具 方案。 图 1 夹具布局和夹紧力 优化过程 4 夹具布局设计和夹紧力的优化 遗传 算法 遗传算法（ 是基于生物再生产过程的强劲，随机和启发式的优化方法。 基本思路背后的遗传算法是模拟 “生存的优胜劣汰 “的现象。 每一个人口中的候选个体指派一个健身的价值，通过一个功能的调整，以适应特定的问题。 遗传算法，然后进行复制，交叉和变异过程消除不适宜的个人和人口的演进给下一代。 人口足够数目的演变基于这些经营者引起全球健身人口的增加 和优胜个体代表全最好的方法。 遗传算法程序在优化夹具设计时需夹具布局和夹紧力作为设计变量，以生成字符串代表不同的 布置。 字符串相比染色体的自然演变，以及字符串，它和遗传算法寻找最优，是映射到最优的夹具设计计划。在这项研究里，遗传算法和 直接搜索工具箱是被运用的。 学位论文 54 收敛性遗传算法是被 人口大小 、交叉的概率和概率突变所控制的 。只有当在一个人口中功能最薄弱功能的最优值没有变化时， 到一个预先定义的价值 或有多少几代氮，到达演化的指定数量上限 没有遗传算法停止。 有五个主要因素，遗传算法，编码，健身功能，遗传算子，控制参数和制约因素。 在这篇论文中，这些因素都被选出如 表 1 所列。 表 1 遗传算法参数的选择 由于遗传算法可能产生夹具设计字符串，当受到加工负荷时不完全限制夹具。 这些解决方案被认为是不可行的，且被罚的方法是 用来驱动遗传算法，以实现一个可行的解决办法。 1 夹具设计的计划被认为是不可行的或无约束，如果反应在定位是否定的。在换句话说，它不符合方程（ 2）和（ 3）的限制。 罚的方法基本上包含指定计划的高目标函数值时不可行的 。因此，驱动它在连续迭代算法中的可行区域。 对于约束（ 4） ，当遗传算子产生新个体或此个体已经产生，检查它 们是否符合条件是必要的。 真正的候选区域是那些不包括无效 的区域。在为了简化检查，多边形是用来代表候选区域和无效区域的。 多边形的顶点是用于检查。 “在 功能可被用来帮助检查。 有限元分析 件包是用于 在这方面的研究 有限元分析计算 。 有限元模型是一个考虑摩擦效应的半弹性接触模型，如果材料是假定线弹性。 如图 2 所示，每个位置或支持，是代表三个正交弹簧提供的制约。 图 2 考虑到摩擦的半弹性接触模型 学位论文 55 在 x ， y 和 z 方向和每个夹具类似，但定位夹紧力在正常的方向。 弹力在自然的方向即所谓自然弹力，其余两个弹力即为 所谓的切向弹力。 接触弹簧刚度可以 根据向赫兹接触理论 计算 如下 ： 随着夹紧力和夹具布局的变化，接触刚度也不同，一个合理的线性逼近的接触刚度可以从适合上述方程的最小二乘法得到。 连续插值，这是用来申请 工件的有限元分析模型的 边界条件 。在图 3中说明了夹具元件的位置，显示为黑色界线。 每个元素的位置被其它四或六最接近的邻近节点 所包围。 图 3 连续插值 这系列节点，如黑色正方形所示，是（ 37， 38， 31和 30 ），（ 9， 10 ， 11 ， 18，17号和 16号）和（ 26， 27 ， 34 ， 41， 40和 33 ）。 这一系列弹簧单元，与这些每一个节点相关联。对任何一套节点，弹簧常数 是： 这里， 弹簧刚度在的 j i 次夹具元件， i 次夹具元件和的 J 弹簧刚度在一次夹具元件位置 , i 是周围的 i 次夹具元素周围的节点数量 为每个加工负荷的一步，适当的边界条件将适用于工件的有限元模型。 在这个 工作里 ，正常的弹簧 约束在这三个方向（ X ， Y ， Z ）的和 在切方向 切向弹簧约束， （ X ， Y ） 。 夹紧力是适用于正常方向（ Z）的夹紧点。整个刀具路径是模拟为每 个夹具设计计划所产生的遗传算法应用的高峰期的 X ， Y ， z 切削力顺序到元曲面，其中刀具通学位论文 56 行 证。 在这工作中，从刀具路径中欧盟和去除 碎片 已经被考虑进去。在机床改变几何数值过程中，材料被去除，工件的结构刚度也改变。 因此，这是需要考虑 碎片 移除的影响。有限元分析模型，分析与重点的工具运动和碎片 移除使用的元素死亡技术。 在为了计算健身价值，对于给定夹具设计方案，位移存储为每个负载的一步。 那么，最大位移是选定为夹具设计计划的健身价值。 遗传算法的程序和 间的互动实施如下。 定位和夹具的位置以及夹紧力 这些参 数写入到一个文本文件。那个输入批处理文件 件可以读取这些参数和计算加工表面的变形。 因此， 健身价值观，在遗传算法程序，也可以写到当前夹具设计计划的一个文本文件。 当有大量的节点在一个有限元模型时，计算健身价值是很昂贵的。 因此，有必要加快计算遗传算法程序。作为这一代的推移，染色体在人口中取得类似情况。在这项工作中，计算健身价值和 染色体存放在一个 据库。 遗传算法的程序，如果目前的染色体的健身价值已计算之前，先检查；如果不，夹具设计计划发送到 则健身价值观是直接从数据库 中取出。 啮合的工件有限元模型 ，在每一个计算时间保持不变。每计算模型间的差异是边界条件，因此，网状工件的有限元模型可以用来反复 “恢复 ”令 。 5 案例研究 一个关于低刚度工件的铣削夹具设计优化问题 是被显示在前面的论文中，并在以下各节加以表述。 工件的几何形状和性能 工件的几何形状和特点显示在图 4 中，空心工件的材料 是铝 390 与泊松比 71杨氏模量。 外廓尺寸 27件 顶端内壁的三分之一 是经铣削及其刀具轨迹，如 图 4 所示 。 夹具元件中应用到的 材料 泊松比 杨氏模量的220 的合金钢。 学位论文 57 图 4 空心工件 模拟和加工的运作 举例将工件进行周边铣削，加工参数在表 2 中给出。 基于这些参数，切削力的最高值被作为工件内壁受到的表面载荷而被计算和应用 ，当工件处于 n（切）、 （下径向）和 （下轴） 的切削位置时。 整个刀具路径被 26 个工步所分开，切削力的方向被刀具位置所确定 表 2 加工参数和条件 。 夹具设计方案 夹具在加工过程中夹紧工件的规划如图 5 所示。 图 5 定位和夹紧装置 的可选区域 学位论文 58 一般来说， 3位原则是夹具设计中常用的。夹具底板限制三个自由度，在侧边控制两个自由度。这里， 在 Y=0面上 使用了 4 个定点（ 14 ），以定位工件并限制 2 自由度；并且在 Y=127相反面上，两个压板（ 2）夹紧工件。 在正交面上，需要一个定位元件限制其余的一个自由度，这在优化模型中是被忽略的。在表 3 中给出了定位加紧点的坐标范围。 表 3 设计变量的约束 由于没有一个简单的一体化程序确定夹紧力，夹紧力很大部分 （ 初始阶段被假设为每一个夹板上作用的力。且从符合例 5的最小二乘法，分别由 07 N/m 和 07 N/m 得到了正常切向刚度。 遗传控制参数和 惩 罚函数 在这个例子中， 用到了 下列参数值： 0, 00和 的惩罚函数是 这里 以被 代表。当 到 6 时， 优化结果 连续优化的收敛过程如图 6所示。且收敛过程的相应功能 （ 1） 和 （ 2） 如图 7、图8 所示。 优化设计方案在表 4 中给出。 学位论文 59 图 6 夹具布局和夹紧力优化程序 的 收敛性遗传算法 图 7 第一 个 函数值 的收敛 图 8 第二个函数值 的收敛性 表 4 多目标优化模型的结果 表 5 各种夹具设计方案结果进行比较， 结果 的 比较 从单一目标优化和经验设计中得到的夹具设计的设计变量和目标函数值，如表 5所示。 单一目标优化的结果，在论文中引做比较。 在例子中，与经验设计相比较，单一目标优化方法有其优势。 最高 变形减少了 ，均匀变形增强了 。最高夹紧力的值也减少了 。从多目标优化方法和单目标优化方法的比较中可以得出什么呢？最大变形减少了 ，均匀变形量增加了 ，最高夹紧力的值 减少了学位论文 60 。加工表面沿刀具轨迹 的变形分布如图 9所示。很明显，在三种方法中，多目标优化方法产生的变形分布最均匀。 与结果比较，我们确信 运用最佳定位点分布和最优夹紧力来减少工件的变形。图 10示出了一实例夹具的装配。 图 9 沿刀具轨迹 的变形分布 图 10 夹具配置 实例 6 结论 本文介绍了 基于 有限元 的 夹具布局设计和夹紧力的优化程序 设计。 优化程序是多目标 的： 最大限度地减少加工表面 的 最高变形和最大限度地 均匀 变形 。 健身价值的有限元计算。 对于 夹具设计优化的问题 ， 有限元分析 的结合被证明是一种很有用的方法 。 学位论文 61 在这项研究中，摩擦的影响和 碎片 移动都被考虑到了。为了减少计算的时间，建立了一个染色体的健身数值的数据库， 且网状工件的有限元模型是优化过程中多次使用的。 传统的夹具设计方法是单一目标优化方法或经验 。此研究结果表 明， 多目标优化方法 比起其他两种方法 更有效地减少变形和均匀变形 。这对于在数控加工中控制加工变形是很有意义的 。 参考文献 1、 S， 1993 年） 自动化装配线上棱柱工件最佳装夹定位生成的理论方法 。 C (1995) 优化机床夹具表现的 荷模型 。 2、 C (1998) 快速支持布局优化 。 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 3、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化和其对 工件的定位精度 的影响。 4、 , N (1999) 通过夹具布局优化改善工件的定位精度 。 5、 , N (2001) 夹具夹紧力的优化 和其对工件定位精度的影响。 6、 , N (2001) 最优夹具设计计算工件动态的影响。 7、 D, S (1987) 灵活装夹系统的有限元分析。 8、 J, R (1991) 运用优化方法在夹具设计中选择支位。 9、 , J, X (1996) 变形金属板材的装夹的原则、算法和模拟。 10、 H, H, L (2005) 夹具装夹方案 的建模和优化设计。 11、 Y, N (2006) 动态稳定装夹中夹紧力最小值的确定。 12、 H, C (1996) 基于遗传算法 的夹具优化配置方法。 13、 , (1996) 借助遗传算法对装夹条件的优化。 14、 , C, , et 2002) 一项关于 空间坐标对 基于遗传算法的夹具优化问题的作用的调查。 15、 , C, , et 2002) 夹具布局优化方法 成效的调查。 16、 , N (2000) 利用遗传算法 优化加工夹具的布局。 17、 , , N (2002) 利用遗传算法 优化夹紧布局和夹紧力。 18、 M, J, Q (2004) 基于遗传算法的柔性装配夹具布局 的 建模与优化 。 学位论文 62 19、 (2005) 通过一种人工神经网络和遗传算法 混合的系统设计智能夹具。 20、 S, , C (2001) 采用遗传算法 固定装置的概念设计。 21、 (2006) 利用遗传算法 优化加工夹具的定位和夹紧点。 22、 L, H, H (2005) 遗传算法用于优化夹具布局和夹紧力。 23、 , (2003) 碎片 位移和摩擦接触的运用对工件夹具布局的校核。 i & 2 007 /4 007# 007be in of In a to of to of to A to a is to is an in It is to be in a as of be be be on be it on s to to is no or a in of be to is of is to an or of In is is is to of is to of is to of A is to is to of of in a . . *)o. 29, 10016, a of 1. a of 2. a 3. Li a a 4. a a 5. of . A , 8 EM 9 8of et 10 an to to of 11 a of of or of an to is of A) a in 213 A to an 14 to in A of of an of 15. 16 a A to of et 17 an by et 18 up as 19 a EA a of A. NN to 20 to A NN a 21 EM to D et 22 a GA of of as of or of be 23, so it is to to to of of to A is A EM to of is a to be at of be in a n be as 12:; :; s ; j 1; 2; :; n 12 3i 1; 2; :; p 4to at in of j is at is of at i) is i) is of is 1 to to is in is to to EA is a to to on A is to in is a a to A of on to in of A to as to of A to In A is by of Pc)of no of in a a or N, A A, In as A is to is to A to a A is if at it in ). 1 As a to it to A. 4), by or is it is to up In to to of be to is in is As 2, or is by in , Y is to in in be 8 as 65of s at of A be a to is to to EA 2 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 33 34 3536 37 38 39 40 41 4243 44 45 46 47 48 493 4 A of nd 5.4 of 00mm/of of 5.4 00 3. as is or by 37, 38,31 0, 9, 10, 11, 18, 17 6 26, 27, 34, 41,40 3. A of to of at it,at of to be to In in X, Y, Z)in X, Y). in Z) at by by , Y, Z 23is of so of it is to EA is to In to a is A as of to a of A be to a is to up A As in In in a GA if s of EA is EA be of a in 16, 18, 22 is in 5 of / / / 0 0 of 4. of is a .3 s 52.4 27 6.2 of an is 4. of is a .3 s 20 is on of . on of as on at ( ( ( is 6 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 东方红拖拉机变速箱箱体工艺 及夹具设计 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱壳体 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 40 粗、精铣上顶 面 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧 式 升 降台铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 铣夹具 无 工 位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 机动 辅助 01 粗铣上顶面保尺寸 301 200质合金端铣刀 65 51 2 2 精铣沙丘能够顶面保尺寸 200质合金端铣刀 85 78 2 川理工学院 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零 （部）件名称 变速箱箱体 共 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 50 钻、攻上顶面螺 纹钻、铰 销孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式三工位钻、攻、铰组合机床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 攻丝夹具、钻夹 具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 机动 辅助 01 钻上顶面所有的孔 直径 20 的高速钢钻头 、 直径 圆柱塞规。 195 0 1 钻 高速钢 钻头 、圆柱塞规。 400 02 扩 22 的孔 扩孔钻 400 03 攻螺纹孔 丝锥 纹塞规 11 25 04 铰 直 径 22 的绞刀 、圆柱塞规。 100 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图 号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 页 销孔中心线车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 60 粗铣大小端面 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式 双面铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 铣夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 粗铣大端面 直径 250 质合金端铣刀 65 51 2 机动4 铣小端面保尺寸 直径 250 质合金端铣刀 65 51 2 4 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 70 铣窗口面及对面 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯 可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 单 面 卧 式组合铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 铣夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 机动 辅助 01 铣窗口面保尺寸 205 直径为 200 的硬质合金端铣刀 65 1 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 四对 轴承孔轴线平行度 误差 轴度误差不 大于 00 各孔表面粗糙度 间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 80 粗镗轴承孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式镗床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 镗床夹具 无 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 至 159 和 至 119 的孔 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格2 0 2 0 1 0 0B H L 60 30 机动1 辅助 02 至 119 和 至 109 的孔 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格1 6 1 6 7 0B H L 63 1 03 至 109 和 至 109 的孔 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格1 6 1 6 7 0B H L 80. 1 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 销孔中心线 ： 0 . 0 5： 0 . 0 5车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 110 半 精铣 大、小端面 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧 式 双 面组合铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 铣夹具 无 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 半精 铣大端面保尺寸 304 直径为 250硬质合金端铣刀 65 51 1 机动3 辅助 02 直径为 250硬质合金端铣刀 65 51 1 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 四对轴承孔的平行度误差 轴度误差不大于 间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 120 精镗轴承孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式镗床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 镗夹具 无 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 和 成 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格2 0 2 0 1 0 0B H L 38 19 助 02 和 成 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格1 6 1 6 7 0B H L 63 2 03 和 成 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格1 6 1 6 7 0B H L 63 2 04 精镗 、 和 的孔成 单 刃 硬 质 合 金 镗 刀 规 格1 6 1 6 7 0B H L 63 05 从小端面 2 的孔至大端面 钻头直径为 22 内排屑深孔钻 100 1 1 机械加工工序卡 片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 130 加工小端面所有 孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 四 工 位 移动 工 作 台组合钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 钻夹具、攻夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名 称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 钻小端面的孔 22标准高速钢钻头 、直径 高速钢钻头、 195 14 1 1 助 02 的孔 选用 准高速钢扩孔钻 275 03 的孔 选用 25 准高速钢绞刀 100 04 攻丝 10 1 的粗柄带颈机用丝锥 11 1 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 140 加工大端面所有 孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 四 工 位 移动 工 作 台组合钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 钻、攻丝夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 钻 10 孔 标准高速钢钻头 400 17 助 02 钻 6 1 0 1 和 2 1 2 1 . 7 5 6 攻之前的孔 和 的高速钢钻头 195 14 03 攻 6 1 0 1 的螺纹孔 粗柄带颈机用丝锥 11 1 04 攻 2 1 2 1 . 7 5 6 的螺纹孔 粗柄带颈机用丝锥 11 1 05 铰之前 钻深 17 孔 标准高速钢钻头 400 铰深 17 孔 12 高速钢绞刀 275 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工 150 钻窗口面孔 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可 制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 二 工 位 组合钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 01 窗口面钻孔 高速钢钻头 195 14 1 1 助 02 窗口面攻丝 丝锥 11 1 机械加工工序卡片 产品型号 零（部）件图号 设计者： 赵世莉 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 共 1 页 第 1 页 B 向视图工序号 工序名称 材料牌号 机加工 160 钻攻锥螺纹和 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 摇臂钻床 16 夹具编号 夹具名称 切削液 钻夹具、攻丝夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 机动 辅助 01 钻底面锥螺纹底孔 及 B 向视图的孔 麻花钻直径 38、 23 的高速钢 400 1 02 底面锥螺纹 攻丝 丝锥 14 03 锥螺纹 四川理工学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 共 2 页 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 第 1 页 材料牌号 坯种类 机械砂型铸造 毛坯外型尺 寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 1 备 注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 10 铸 机器砂型 铸造 铸造 20 时效 人工时效，温度（ 500550） 30 划线 划加工线 钳工 40 铣 粗、精铣顶平面 机加 夹具、端铣刀 200 50 钻 钻、扩、铰上顶面所有孔加工 机加 移动 工作台组合钻床 钻 夹具、攻丝夹具、 直径 20 的高速钢钻头 、直径 头 、圆柱塞规、丝锥 扩孔钻、 高速钢钻头、圆柱塞规、螺纹塞规、直径 22 的绞刀 。 60 铣 粗铣大小端面 机加 双面铣床 直径 250质合金端铣刀、 铣夹具 70 铣 铣窗口面保尺寸 205 及凸台 机加 径为 200 的硬质合金端铣刀 、铣夹具 80 镗 粗镗轴承孔 机加 刃硬质合金镗刀、 镗夹具 90 钳 去毛刺 钳工 锉刀 100 检 检验并做简单的 清洗 110 铣 机加 双 面铣床 铣夹具、端铣刀 200 120 镗 精镗轴承孔 2 的孔 机加 刃硬质合金镗刀、 镗夹具 、 直径为22排屑深孔钻 130 钻 钻、扩、铰、攻小端面所有的孔 机加 移动工作台组合钻床 22 高速钢钻头 、 速钢钻头、高速钢扩孔钻 、 25 高速钢绞刀 、 1 的 丝锥 、 钻夹具、攻丝夹具 四川理工学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 共 2 页 产品名称 东方红拖拉机 零（部）件名称 变速箱箱体 第 2 页 材料牌号 坯种类 机械砂型铸造 毛坯外型尺 寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 1 备 注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 140 钻 钻、扩、铰大端面所有的孔 机加 移动工作台组合钻床 标准高速钢钻头 、 和 高速钢钻头、 准高速钢钻头 150 钻 钻窗口面孔 机加 组合钻床 高速钢钻头、 丝锥 160 钻 钻、攻 B 向视图及两锥螺纹孔 机加 组合钻床 直径 38、 23 的高速钢 麻花钻 、 丝锥、丝锥 、清洗 钳工 锉刀 180 检 总检入库 毕业设计（论文） I 摘 要 机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械设备。这次毕业设计就是选择了这样一个课题 对东方红拖拉机的变速箱箱体加工工艺 路线 和其中粗镗轴承孔工序的夹具设计进行研究。在机加工工艺编制方面，主要通过仔细分析产品零件图和相关技术要求，查阅箱体类零件相关资料，考虑了的工艺结构要求、批量要求、经济性、可行性等多方面因素，最终安排了 18 个工序来完成变速箱体的 加工，其中包括各道工序的加工方法，机床、刀 具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定 。另外，在夹具设计方面 ，主要就粗镗轴承孔这个工序进行了夹具方案的分析，计算和最终敲定。 关键字： 轴承孔 工序卡 工艺路线 夹具设计 I is of a s of t be of a to In of of of as it is to in on to in in of a of of 业设计（论文） 1 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 械制造行业的地位和发展 . 1 计的选题意义 . 1 计的主要内容和目的 . 2 章小结 . 2 第 2 章 工艺规程的编制 . 3 件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的工艺分析 . 3 艺路线的安排 . 4 坯的选择 . 4 准的选择 . 4 定工艺路线 . 5 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 7 序的切削用量及工时的确定 . 9 章小结 . 42 第 3 章 粗镗轴承孔夹具设计 . 43 具的作用及设计条件 . 43 具在现代机械加工中应用得相当广泛，它能够起到下列作用 . 43 床夹具作用实现必须满足三个条件 . 43 具设计计算 . 43 定工件定位方式 . 44 定刀具导引方式和导引元件 . 44 定工件夹紧方式，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力 . 45 章小结 . 46 第 4 章 结论 . 47 参 考 文 献 . 48 致 谢 . 49 毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 机械加工工艺规程必须保证零件的加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求，同时还应该具有较高的生产率和经济性。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要的工作，要求设计者必须具有丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。 在指定工艺规程时，应根据零件的产量和现有的设备条件，综合考虑加工质量、生产率和经济性的要求，经过反复分析比较，确定最优或最适合的方案。 械制造行业的地位 和发展 机械工业是国民经济的基 础行业，工艺工作是机械工业的基础工作。加强工艺管理、提高工艺水平、是机电产品提高质量、降低消耗的根本措施。 近年来，我国加工工艺技术发展迅速，取得大量成果，为了总结经验在大学最后的一学期总结性的做机械加工工艺编制及夹具设计 。 我国的机械制造业经过 50 多年，特别是近 20 年的发展，已形成了品种繁多、门类齐、布局合理的机械制造工业体系。许多科研院所、大专院校和企业研制出了一大批成套技术装备和多种高精尖产品，有些已接近或达到国际先进水平。通过对这些产品的研发，我国已建立起了自己的人才培养和软件控制技术开发基地以及高精 加工设备生产基地，从而使我国的国民经济综合实力和科学技术水平迅速提高，国防尖端武器的生产、“神州六号”的成功发射与回收、人们生活用品的质量提高，有力地说明了我国机械制造业的发展状况。 计的选题意义 目前，国内外汽车和发动机厂家的变速箱体生产大多数采用流水线专用组合机床，定位方式有所不同，有以凸台面定位的，国外大多数采用一面双销定位，轴承孔和拨叉孔等的加工一般采用粗镗 精镗来完成，国外也有较先进的采用先粗镗，再高速铰来加工，提高了生产效率和精度，但需要更精密的机床和控制，技术难度比较大。毛坯一般都用铸件。 选择这样的一个题目来研究，可以促使学生充分调动本科四年来学的大部分知识，并尝试将这些知识综合运用并和实践经验相结合，培养自觉查手册，设计遵循行业标准，生产不仅要考虑质量还要考虑经济性等一个工艺人员必须具备的素质。有利于加快学生适应生产岗位的步伐，有利于高等教育和企业人才需求的衔接。 第 2章 工艺规程的编制 2 计的主要内容和目的 此次设计的分两部分完成： 1、零件工艺规程部分，各种类型的机械零件，由于其结构形状、精度、表面质量、技术条件和生产数量等要求各不相同，所以针对某一零件的具体要求，在生产实际中要综合考虑机床设备、生产类型、 经济效益等诸多因素，确定一个合理的加工方案，并合理安排加工顺序，经过一定的加工工艺过程，才能制造出符合要求的零件。 2、夹具设计部分， 把工件迅速的固定在正确的位置上，完成切削加工、检验、装配、焊接、和热处理等工作所使用的工艺装备称为夹具。把机床上使用来完成工件装夹任务所使用的工艺装备称为机床夹具。 在机械制造的切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中，要使用大量的夹具来安装加工对象，使其占有正确的位置，以保证零件和产品的加工质量，并提高生产率，从而提高其经济性。 章小结 本章主要明确了毕业设计的目的、 设计的重要性，清楚了设计所要涉及的东西。并简单介绍了机械制造行业的在现代国民经济中的地位和作用， 主要介绍了这次毕业设计的选题意义和任务。以便我能在机械制造中发挥正确的作用。 毕业设计（论文） 3 第 2 章 工艺规程的 编制 件的分析 件的作用 题目所给的零件是东方红拖拉机变速箱箱体，箱体是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。要求箱体零件要有足够的刚度和强度，良好的密封性和散热性。因此，箱体零 件 的加工质量直接影 响机器的性能、精度和寿命。 件的工艺分析 此变速箱的外形复杂、体积大，有许多要求高的孔和平面。而主要加工表面是顶面和大、小端面以及轴孔，轴孔之间有相当高的位置和形状的要求 。现分析 ： 1、结构特点如下： （ 1） 外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种； （ 2） 结构形状比较复杂。内部常为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。 （ 3） 箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系； （ 4） 箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较 低的紧固用孔。 2、技术要求如下： （ 1） 轴承支承孔 的尺寸精度 、形状精度、表面粗糙度要求。 （ 2） 位置精度包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。 （ 3） 此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。 第 2章 工艺规程的编制 4 艺路线的安排 车床主轴箱要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔（ 主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题： 1、 工件的时效处理 箱体结构复杂壁厚不均匀，铸造内应力较大。由于内应力会引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。 对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。 2、 安排加工工艺的顺序时应先面后孔 由 于平面面积较大定 位稳定可靠，有利与简化夹具结构减 少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。 3、 粗、精加工阶段要分开 箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充 分暴露出来，然后在精加工中将其消除。 坯的选择 根据一般箱体类零件可知选用材料为 定毛坯为铸件 又已知零件生产纲领为 5000 件 /年，其生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法采用砂型机器造型及公差等级为 10 级。为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 准的选择 （ 1） 粗基准的选择 对于箱体类零件而言，一般以较大的平面为基准。 根据此零件依据 粗基准的选用原则：以平整且面积较大的表面作为粗基准；粗基准一般只能使用一次。 因此，选用箱体毕业设计（论文） 5 的大端面做为粗基准，用大端面和两个直径为 100 的孔来定位，主要是根据一般 箱体类零件采用一面两销的定位原则。 （ 2）精基准的选择 精基准的选用原则主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合是应该进行尺寸换算。对此零件应尽量使“基准重合”和“基准统一”。 定工艺路线 由于生产类型为大批量，年产量为 5000 件，箱体类零件外型比较复杂，工序比较多，需用到组合钻床加工小孔，再配以专用夹具，使工序尽量集中来提高生产率，同时也要保证精度要求等。 工艺路线方案一： 工序 1：机械砂型铸件毛坯 工序 2：人工时效，温度（ 500 ，消除应力并上漆 工序 3： 划粗加工线 工序 4：以 大端面和两直径为 110 的毛坯孔定位，铣左右平面保尺寸 205 和尺寸 02305 ， 用双面铣床 工序 5：以 C 视图 矩 的中心线为 139 的平面定位，粗、 ， 用卧式铣床 工序 6：在加工中心上面加工 顶面的两销孔和三个 的孔以及所有的螺纹底孔 工序 7： 以上平面和两定位销孔定位，粗 铣大小端面，用双面铣床 工序 8：定位不变粗镗 至 159 和 至 119 的孔，粗镗 至 119和 至 109 的孔 （从大端） ，粗镗 至 109 和 至 109 的孔， 至 64 和 至 79 及 至 109 的三孔 （从小端） 工序 9：去毛刺 工序 10：清洗并做检查 工序 11：精铣大端面保尺寸 364，以上平面和两定位销孔定位，用卧式铣床 工序 12：定位不变，精铣小端面 保尺寸 ，用卧式铣床 工序 13：定位不变精镗 和 成，精镗 和 成（从大端），精镗 和 成，精镗 、 和 的孔成 （从小端） 工序 14：以上平面和两销孔定位，钻、扩、铰、攻大端面所有的孔 工序 15：定位不变，钻、扩、铰、攻小端面所有的孔 工序 16：加工底面锥螺纹孔和 B 向视图的孔 第 2章 工艺规程的编制 6 工序 17：加工 C 向视图孔保尺寸 工序 18：去毛刺、清洗 工序 19：总检并入库 备注：箱体类零件一般采用一面两销定位，尺寸箱体传动轴孔同轴度一般用加工中心和 专机保证。 2、工艺路线方案二： 工序 1：机器砂型铸造毛坯 工序 2：人工时效，温度（ 500 550） ，上漆 工序 3：划粗加工线 工序 4：粗、精铣顶平 面至 ，以大端面和两个 110 的毛坯孔定位 工序 5：钻、铰 销孔，钻、扩、铰、攻顶平面所有的孔 ，以大端面和两个 110 的毛坯孔定位 工序 6： 粗铣大、小端面，以顶平面和两销孔定位 工序 7：铣窗口面及对面 分别保尺寸 和 02205 ， 以上定面和两销孔定位 工序 8：以顶平面和两 销孔定位， 粗镗 至 159 和 至 119 的孔，粗镗 至 119 和 至 109 的孔（从大端），粗镗 至 109 和 至109 的孔，粗镗 至 64 和 至 79 及 至 109 的三孔（从小端） 工序 9：去毛刺 工序 10：检验并做简单的清扫 工序 11：精铣大、小端面保尺寸 ，以顶平面和两销孔定位 工序 12：以顶平面和两销孔定位，精镗 和 成，精镗 成，精镗 74 并倒角（ 从大端），精镗 和 成，精镗 、 和 的孔成， 钻、扩、铰 的孔至大端面（从小端） 工序 13：以顶平面和两销孔定位，在组合机床上加工小端面所有的孔成 工序 14：定位不变，在组合机床上加工大端面的所有孔成 工序 15：以大端面和两个 的孔定位，在组合机床上面加工窗口面孔 工序 16；定位不变，在组合机床上面加工两锥孔和 B 向视图孔 工序 17：去毛刺 工序 18：总检并入库 3、 工 序的 比较：方案一涉及到的机床设备比较多，选用大端面作为粗基准是非常正 确的选择。方案二工序比较集中，易保证 孔的同轴度和位置度要求，涉及到的机床设毕业设计（论文） 7 备要少些 方案二采用了在镗床上铣大小端面，减少了工件的装夹次数 ，提高了 经济效益 。 从多方面考虑采用方案 二更合理。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “东方红拖拉机变速箱”零件材料选用 度 （ 143 269） 产量是 5000 件，属于大批量生产，采用砂型机器造型，铸件的尺寸公差登记选用 10 级。 根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加 工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 上顶面的铸件基本尺寸 为 363 在 250 620 之间，根据铸件的尺寸公差等级 10 级确定加工余量 Z=7就是在高度方向上毛坯尺寸比零件尺寸多 7查表 在大端面和小端面处的基本尺寸在 250 620 之间，所以也同样选用加工余量Z=7为两边都需保证表面粗糙度 此，在长度方向上的总加工余量2Z=14查表 根据在 窗口面 处的铸件基本尺寸选择加工余量 Z=5宽度方向离 的毛坯尺寸是 210， 其余加工部分的表面加工余量为 3者 4 查表 查表 是 65 以上的孔都是铸造的通孔，铸件的加工余量 2Z=14的公差等级都介于 间， 确定工序 尺 寸余量为： 毛坯孔为 146： 粗镗至 159 时的加工余量 2Z=13精镗 成 时的加工余量 2Z=1 毛坯孔为 96 的孔 ： 粗镗至 109 时的加工余量 2Z=13精镗 成 时的加工余量 2Z=1 毛坯孔 106 的孔 ： 粗镗 至 119 时的加工余量 2Z=13精镗 成 时的加工余量 2Z=1 毛坯孔为 66 的孔 ： 粗镗至 79 时的加工余量 2Z=13精镗 成 时的加工余量 2Z=1 毛坯孔为 53 的孔 ： 粗镗至 64 时的加工余量 2Z=11精镗 成 时的加工余量 2Z=1 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此，所规定的加工余量其实是名义上的加工余量。实际上， 加工余量有最大及最小之分。 由于本工序规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此，在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式确定。 第 2章 工艺规程的编制 8 图 工序间尺寸公差分布图 1 镗削公差：按照机械加工工艺手册第一卷表 镗的加工精度为 查表 寸公差可得 2 精镗是选用高速钢刀具，查表 式镗床的加工 精度 0 式镗床的镗削用量查表 得 工序取双边为 1镗时 8，取双边为 6.5 毛坯名义尺寸： 1607=146（ 毛坯最大尺寸： 1 6 0 2 7 0 . 9 1 4 6 . 9 （ 毛坯最小尺寸； 1 6 0 2 7 0 = 粗镗后最大尺寸： 160 2 7 0 . 2 5 1 5 9 . 2 5 （ 粗镗后最小尺寸： 1 6 0 2 0 5 9 （ 精镗后尺寸为 在图纸的尺寸公差范围内，即 。 最后，将上述的工序间的尺寸及公差调整成下 表 1方红拖拉机变速箱箱体毛坯图见附图 表 1工余量计算表 加工 毛坯孔 粗镗 精镗 加工前尺寸 最大 小 59 加工后尺寸 最大 小 59 160 加工余量（单边） 大 小 寸公差 毕业设计（论文） 9 图 件毛坯铸造图 序的切削用量及工时的确定 工序 4：粗 、精 铣顶平面 1 粗铣上顶面保尺寸 301 (1)刀具的选择 此平面是 铸造出的 表面 ， 用端铣刀加工 ， 采用硬质合金端铣刀 。 根据表 硬质合金端铣刀标准 择铣刀直径 d=200齿数 z=18， 铣刀几何参数可根据表 择 ， 00r， 80a， =， 20 ， 50， (2)铣削用量 确定铣削深度 由于表面粗加工余量被确定为 6可一次走刀完成，所以 确定每齿进给量 根据表 床功率为 每齿进给量z，取.2 mm/z。 确定铣刀的磨钝标准及耐用度：根据表 铣刀后刀面磨损限度取2耐用度 T=240 第 2章 工艺规程的编制 10 确定铣削速度 铣削功率 根据表 查出 ： 54 / 时可得出铸铁硬度为 190削宽度 150而实际的工件硬度为 200际要铣削的宽度为 250故可根据表 出修正系数： 1.0 am 虑修正系数后的铣削速度 ： 5 4 1 . 0 1 . 0 0 . 9 2 4 9 . 6 8 / m i 计算出刀具转速 n 及进给量速度 1000 1 0 0 0 4 9 . 6 8 6 3 / m i 1 4 2 5 0 0 . 2 1 8 6 3 2 0 1 . 6 / m i a z n m m 根据铣床工艺手册表 3. 1： 65n / 2 0 0 / m i m m 得 5 1 / m 0 . 1 9 /m m z （ 3）校验机床功率 考虑工件材料硬度及实际铣削宽度的铣削功率为 4 . 3 2 1 . 0 1 . 5 6 . 4 8mp k w 此外铣削功率还与铣削速度有关，有表查出的 5 4 / m ，现实际上选用的1 mv r 故 表vv r 根据表 虑铣削速度变化对铣削功率的影响，由于 ，故实际铣削功率 6 . 4 8 1 6 . 4 8 7 . 5k w k w 切削工时的确定 ：利用作图法得出铣削的总行程 21 ，而查表 出121 ，故 21 =478+71=549 毕业设计（论文） 11 所以 125 4 9 2 5 . 4 9 m i 2 精铣上顶面保 (1)刀具的选择 此平面是铸造出的表面 ， 用端铣刀加工 ， 采用硬质合金端铣刀 。 根据表 硬质合金端铣刀标准 择铣刀直径 d=200齿数 z=18， 铣刀几何参数可根据表 择 ， 00r， 80a， =， 20 5 30 ，20 (2)铣削用量 确定铣削深度 由于表面加工余量被确定为 1可一次走刀完成，所以 。 确定每齿进给量 根据表 床 功率为 每齿进给量mm z ，取 mm z 。 确定铣刀的磨钝标准及耐用度：根据表 铣刀后刀面磨损限度取 2耐用度 T=240 确定铣削速度 铣削功率 根据表 查出 ： 58 / 时可得出铸铁硬度为 190削宽度 150而实际的工件硬度为 200际要铣削的宽度为 250故可根据表 出修正系数： 1.0 am 虑修正系数后的铣削速度 ： 5 8 1 . 0 1 . 0 0 . 9 2 5 3 . 3 6 / m i 计算出刀具转速 n 及进给量速度 第 2章 工艺规程的编制 12 1000 1 0 0 0 5 3 . 3 6 8 5 / m i 1 4 2 5 0 0 . 2 1 8 8 3 2 9 8 . 6 / m i a z n m m 根据铣床工艺手册表 ： 85n / 3 0 0 / m i m m 得 7 8 / m 0 m m z （ 3）校验机床功率 考虑工件材料硬度及实际铣削宽度的铣削功率为 4 . 3 2 1 . 0 1 . 5 6 . 4 8mp k w 此外铣削功率还与铣削速度有关，有表查出的 5 4 / m ，现实际上选用的1 mv r 故 表vv r 根 据表 虑铣削速度变化对铣削功率的影响，由于 ，故实际铣削功率 6 . 4 8 1 6 . 4 8 7 . 5k w k w 切削工时的确定：利用作图法得出铣削的总行程 21 ，而查表 出121 ，故 21 =478+71=549 所以 125 4 9 2 3 . 6 6 m i 工序 5： 钻、铰 销孔及钻、扩、铰、攻顶平面所有的孔 1 钻、扩、铰 的孔 第一步：钻孔 （ 1）钻头的选择 选用 20标准高速钢钻头并磨出双锥和修磨横刃。表 为： 1182 ， 702 ， 55 ， ， 120a， ， l= 5 （ 2）钻削用量 1）确定进给量 f ：根据 表 查出 0 0 /m m r，由于孔深与孔径毕业设计（论文） 13 之比 /4/20= （ 按 式钻床说明书，取 f = 根据表 头强度所允许的进给量 f 根据表 f =5，由于机床进给机构允许的轴向力 15690N，允许的进给量 f 由于所选择的进给量 f 远小于 f 和 f ，故所选 f 可用。 2）确定切削速度 v 、轴向力 F、扭矩 M 及切削功率 用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的 v 、 F、 M、 可按表 表 行计算。但根据实际条件，可直接在表 利用插入法查出，即 1 3 / m i nv m m表 7850 1 1 . 7M N M表 1 P K W表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同进行修正。 切削速度的修正系数可由表 出： 则 1 3 0 . 8 8 1 . 0 1 1 . 4 4 / m i nm v l vv v k k m 表 表 1000 1 0 0 0 1 1 . 4 4 1 8 2 / m i 1 4 2 0 表 按 床说明书取 195 / m 这时实际切削速度为 v 为 3 . 1 4 2 0 1 9 5 1 2 . 2 5 / m i 0 0 3 . 1 4 2 0 切削力及扭矩的修正系数可由表 出： 1 . 0 6M F M 故 7 8 5 0 1 . 0 6 8 3 2 1 7 7 . 1 1 . 0 6 8 1 . 7M N M （ 3） 校
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