[工学]毕业设计正文

1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河南工业职业技术学院毕业论文题目：变速齿轮箱体零件的加工工艺规程及工艺装备的设计班 级：姓 名：专 业：机械设计与制造指导教师：朱成俊答辩日期：2011年5月28日ii河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 摘 要随着机加行业技术的迅猛发展，零件工艺规程的分析与制定已经成为机械加工的前提和依据。因此研究变速齿轮箱体零件工艺规程与专用夹具设计具有很强的现实意义。通过对机床的工作原理及其变速箱体零件工艺规程的学习与研究，了解到如何合理制定箱体零件的工艺规程，并根据实际，设计合适的专用夹具，从而适应并发展机加技术。还可以达到温故

2、而知新的目的，提高解决实际零件分析的能力。 本次毕业设计所使用的设备是普通机床，是加工箱体类零件的关键设备。能较好地完成大型零件钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、锪平面、铣平面等切削加工。本设计还介绍了机床夹具的发展背景和在机械加工中的作用，犁刀变速齿轮箱体定位孔夹具的设计过程，通过对参考文献进详细的分析，阐述了机械夹具的作用及相关内容；在技术路线中，论述了定位方案的最优化选取，夹紧力的计算及螺杆直径的确定，定位精度的分析；犁刀变速齿轮箱体上工艺孔的设置及计算；夹具总图上尺寸，公差及技术要求的标注；工件的加工精度分析。 夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。用夹具装夹

3、工件可以保证加工精度，降低人工等级，提高劳动生产率和降低加工成本，扩大机床工艺范围等作用，使得操作方便、安全。关键词：普通变速齿轮箱体零件工艺规程 专用夹具 定位夹紧。目 录摘 要i1 绪 论1.1课题介绍11.2课题背景及发展趋势11.3课题作用与意义12 零件的分析 2.1零件的功用及结构分析22.2零件的技术要求分析33 确定毛坯、画毛坯一零件综合图44 工艺规程设计4.1定位基准的选择64.2 制订工艺路线74.3选择加工设备及工艺装备94.4 加工工序设计114.5填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡225 夹具设计5.1.确定设计方案225.2计算夹紧力并确定螺杆直径235.3

4、定位精度分析235.4 操作说明256 本文总结26致 谢27参考文献28毕业设计任务书30iii1 绪 论1.1 课题介绍本设计主要介绍了机床夹具的发展背景和在机械加工中的作用，零件工艺规程的分析与制定，变速齿轮箱体定位孔夹具的设计过程。1.2 课题背景及发展趋势夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现

5、为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。它主要表现在以下几个方面：1）.加强机床夹具的三化工作为了加速新产品的投产，简化设计工作，加速工艺装备的准备工作，以获得良好的技术经济效果，必须重视机床夹具的标准化，系列化和通用化工作。2）.大力研制推广实用新型机床夹具在单件，小批生产或新产品试制中，应推广使用组合夹具和半组合夹具。在多品种，中小批生产中，应大力推广使用可调夹具，尤其是成组夹具。3）.提

6、高夹具的机械化，自动化水平近十几年来，高效，自动化夹具得到了迅速的发展。由于数控机床，组合机床及其它高效自动化机床的出现，要求夹具能适应机床的要求，才能更好的发挥机床的作用。1.3 课题作用与意义在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置，都可统称为“夹具”。在钻床上进行孔的钻，扩，铰，攻螺纹加工时所用的夹具称为钻床夹具，又成为钻模。机床夹具为机床的一种附加装置，安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。在机械制造过程中，利用通用机床对箱体，特别是复杂型面如：镗床减速箱体加工，更是具有很强的实用价值与广阔的发展空间。因此研究和设计镗

7、床减速箱体的机械加工工艺和专用夹具的设计具有很强现实意义。 在产品的加工过程中，工件在夹具内的定位和夹紧显得特别重要。须根据六点定位对产品进行合理的定位，完全定位还是过定位都须根据实际的生产过程决定。夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响加工质量，生产率和制造成本。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。2 零件的分析2.1 零件的功用及结构分析变速箱体是机器的重要零件，它使箱体内的所有零件如：轴、轴承和齿轮等连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，

8、按预定传动关系完成必需的运动。 变速箱体的结构特点变速箱体与其它箱体零件一样，除尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同存有一定的差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处。即结构特点是：内部呈空腔状，结构形状较复杂，壁厚不均，刚度较低，加工面多，且加工精度要求较高，等等。该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- 13mm 孔即为螺栓联接孔， 2 10f 9 孔为定位销孔。 如图 2-1 所示，犁刀变速齿轮箱体 2内有一个空套在犁

9、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）。图 2-1 犁刀变速齿轮箱体传动示意图1左臂壳体 2犁刀变速齿轮箱 3操纵杆 4啮合套 5犁刀传动齿轮 6轴承 7右臂壳体 8犁刀传动轴 9链轮2.2 零件的技术要求分析 1）、孔的尺寸精度及几何形状精度。减速箱体上的孔主要是用来安装滚动轴承的，孔径的公差是it7-it6级，几何形状精度为圆柱度，公差是孔径公差的一半。2）、孔距公差及各轴孔之间的位置精度。各轴孔间的孔心距偏差的大小由齿轮的中心距偏差决定。同一轴线上各孔的同轴度应在误差范围内，否则会使轴和轴承装配到箱体上后产生歪斜，致使轴承磨损剧，传递精度下降。各孔轴线平

10、行度误差将影响轴上齿轮的啮合质量，故为it7-it6级。3）、平面的形状和位置精度。轴孔端面对轴孔中心线的垂直度也应在误差要求范围之内否则会影响轴承的安装质量。作为装配基准的平面有平面度要求，基准之间还有位置精度要求。4）、各主要表面的粗糙度要求。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表面粗糙度要求。故各轴承孔表面的粗糙度为ra1.6m左右。平面为ra6.3mra3.2m左右。由附图 1得知，其材料为 ht200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，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-

11、80h7 孔。 n面的平面度 0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。2 -80h7孔的尺寸精度、同轴度0.04mm ，与 n面的平行度 0.07mm，与 r面及 q面的垂直度0.lmm，以及 r面相对 q面的平行度 0.055mm，直接影响犁刀传动轴对 n面的平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。 2-10f9孔的两孔距尺寸精度140±0.05mm以及140±0.05mm对r面的平行度 0.06mm，影响旋耕机与变速箱联接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速

12、箱倒档齿轮的啮合精度。由参考文献1中的有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。3 确定毛坯、画毛坯一零件综合图根据零件材料 ht200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为 6000件年，该零件质量约为 7kg，由参考文献5表1-4表1-3可知，其生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内腔及 2-80mm 的孔需铸出。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。 1）铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由参考文献1表2.3-6查得，铸件尺寸

13、公差等级为ct10级。 2）铸件机械加工余量 对成批和大量生产的铸件加工余量由参考文献1表2.3-5表2.3-6得选取 ma为 g级，各表面的总余量如表3-1所示。 表3-1 各加工表面总余量 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 168 g 4 底面，双侧加工（取下行数据） q 面 168 h 5 顶面降 1 级，双侧加工 n 面 168 g 5 侧面，单侧加工（取上行数据） 凸台面 106 g 4 侧面单侧加工 孔 2-80 80 h 3 孔降 1 级，双侧加工 由参考文献1表2.3-9可得铸件主要尺寸公差如表32所示。 表32 主要毛坯

14、尺寸及公差（ mm） 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 ct n 面轮廓尺寸 168 168 4 n 面轮廓尺寸 168 4+5 177 4 n 面距孔80 中心尺寸 46 5 51 2.8 凸台面距孔80 中心尺寸 100+6 4 110 3.6 孔 2-80 80 3+3 74 3.2 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）零件毛坯综合图 零件毛坯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、工艺基准及其他有关技术要求等。 零件毛坯综合图上技术

15、条件一般包括下列内容： 1）合金牌号。 2）铸造方法。 3）铸造的精度等级。 4) 未注明的铸造斜度及圆角半径。 5) 铸件的检验等级。 6）铸件综合技术条件。 7）铸件交货状态：如允许浇冒口残根大小等。 8) 铸件是否进行气压或液压试验。 9） 热处理硬度。 技术要求： l）毛坯精度等级ct为10级； 2）热处理：时效处理，180200hbs;  3）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 1）精基准的选择 犁刀变速齿轮箱体的n面和210f 9 孔既是装配基准，又是设

16、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。 2）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

17、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；再批大量生产类型以 n面本身找正限制一个自由度。这种方案适合于大中，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 2 80mm 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 2 10f9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

18、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，因而该方案是可行的。 4.2 制订工艺路线 按照先基准后其它、先面后孔、先主后次、先粗后精等原则，该零件的加工，可按下述工艺路线进行。为使切削过程中切削力和加工变形不致过大，以及前面加工中所产生的变形（误差）能在后续加工中切除，各孔的加工都遵循先粗后精的原则。全部配合孔均需经粗加工、半精加工和精加工。先完成全部孔的粗加工，然后再完成各个孔的半精加工和精加工。整个加工过程划分成加工阶段和半精、精加工阶段。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；

19、r面和q面：粗铣 精铣；凸台面：粗铣； 2 80mm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， 2 80mm 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： 工序号 工 序 内

20、 容   铸造   时效   涂漆 10 粗车 n 面 20 钻扩铰 210f9 孔(尺寸留精铰余量),孔口倒角1×45 ° 30 粗铣凸台面 40 粗铣 r 面及 q 面 50 粗镗 孔280mm,孔口倒角1×45 ° 60 钻孔20mm 70 精铣面 80 精铰孔210f9 90 精铣r面及q 面 100 精镗孔280h7 110 扩铰 球形孔s30h9,钻4 m6螺纹底孔,孔口倒角1×45°,攻螺纹 4m6 120 钻孔4 13 130 锪平面422 140 钻8m12螺纹底孔,孔口倒角1×

21、;45°, 钻铰孔28n8, 孔口倒角   1×45°,攻螺纹8m12 150 检验 160 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进一步讨论。 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40应在工序30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280mm 孔加工精度的影响。 精铣 n面后，n面与210f9孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故

22、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。 413mm 孔尽管是次要表面，但在钻扩铰210f9孔时，也将413mm孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生钻出，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 280h7 孔后加工，容易保证其轴线与280h7 孔轴线的位置精度。 工序 140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： 序号 工 序 内 容 简要说明   铸造    

23、时效 消除内应力   涂底漆 防止生锈 10 粗铣 n 面 先加工基准面 20钻扩铰 210f9 孔至29f9, 孔口倒角 1×45°, 钻孔4 13 留精扩铰余量 30 粗铣r面及q面 先加工面 40 铣凸台面   50 粗镗孔280, 孔口倒角1×45 ° 后加工孔粗加工结束 60 精铣n面 精加工开始 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

24、 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（参考文献1表3.1-73）。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。 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（参考文献1表3.1-73）。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 1t× 32型铣削头（参考文献1表3.2-43）。选择直径为160mm 的 c类可

25、转位面铣刀（参考文献1表3.2-40）、专用夹具、游标卡尺。 4）精铣 r及 q面 采用功率为1.5kw的 1tx b20m 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 280h7 采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5kw的 1ta20镗削头（参考文献1表3.2-44）。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 1ta 20m镗削头。选择精镗刀、专用夹具。 7）工序20（钻扩铰孔 210f9至29f9孔口倒角 l× 45，钻孔 413mm ）选用摇臂钻床 z3025（参考

26、文献1表3.2-30）。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（参考文献1表3.2-38）。 8）工序 100专用检具测量。 9）8m12 螺纹底孔及 28n8 孔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（参考文献1表3.2-30）。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（参考文献1表4.6-3）及丝锥夹头。采用专用夹具。20mm

27、 ，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 6 0+02mm，用专用量具测量，孔轴线的倾斜30°。选用摇臂钻床 z3025加工（参考文献1表3.1-30）。8 m12 螺纹底孔选用锥柄阶梯麻花钻（参考文献1表3.1-30）、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（参考文献1表4.6-3）、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

28、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 10粗铣及工序 60精铣 n面工序 查文献1表2.2-39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精 总为5mm。故粗加工余量 z n 粗 （51.5）mm3.5mm。 如图2 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x n-b精 =46土0.05mmm，则粗铣 n面工序尺寸xn-b粗为 47.5mm。图4-1 n面工序尺寸链参考文献1表2.4-96,得铣削时的切削功率: pc=167

29、.9 × 10-5 ap0.9 f z 0.74 aeznkpc 取 z=10个齿， n=2.5r/s ，ae=168mm ，a p= 3.5mm ， f z = 0.2mm/z ， k pc =1 ；将它 们代入式中，得 p c =（ 167.9 × 10 -5 × 3.5 0.9× 0.2 0.74× 168× 10× 2.5× 1）kw =6.62kw 又从参考文献1表3.1-73得机床功率为 7.5kw，机床传动效率一般 0.75 0.85 ，若取m 0.85，则机床电动机所需功率 p e =p c/m=1

30、67.9×10-5×3.50.9×0.20.74×168×10×25×1=6.735 6.62 kw故重新选择粗加工时的主轴转速为 118rmin（低一档速） vc=m/min = 74.1m/min 将其代入公式得： pc=（167.9×10-5×3.50.9×0.20.74×168×10××1） kw5.2kw pe=pc/m6.1kw<7.5 kw 故机床功率足够。 2）工序20 钻扩铰 210f9孔至29f9 钻413mm 孔 29f9孔扩、

31、铰余量参考文献1表2.4-96取 z扩= 0.9mm ，z铰 = 0.1mm ，由此可算 出 z钻=（-0.9-0.1）mm=3.5mm 413mm孔因一次钻出，故其钻削余量为z钻=mm=6.5mm 各工步的余量和工序尺寸及公差列于表 4-1.表 4-1余量和工序尺寸及公差（ mm ）加工表面 加工方法 余 量 公差等级 工序尺寸 2 9f9 钻孔 3.5 7 2 9f9 扩孔 0.9( 单边 ) h10 8.82 9f9 铰孔 0.1( 单边 ) f9 9 4 13 钻孔 6.5 13 孔和孔之间的位置尺寸如140±0.05mm ，以及140 mm、142 mm、40 mm 413

32、mm 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 x g- 中 需经过计算。其工艺尺寸链如2-3所示。图 4-2钻定位孔工艺尺寸链 图中， x r 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 92 ± 1 mm 的一半，即为 46 ± 0.5mm ；x r-g 为零件图上销孔连线与 r 面的尺寸 115 &

33、#177; 0.1 mm 。用概率法计算如下： x r 一内侧 mm= 37.45 ± 0.55mm xr一内侧xr 一 gx内侧 - 中x g 一 中 xg 一 中=xr 一 gx 内侧 - 中x r 一 内侧 =（ 115 46 37.45 ） mm = 31.55 mm =+ tg一 中= =mm =0.412mm 故 xg一中=31.55±0.206mm =31.55 ± 0.2mm 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 。 参考文献1表2.4-41得钻孔13mm 的切削

34、速度v c0.445m /s26.7m min ，由此算出转速为 n=r/min=654 r/min 按机床实际转速取 n630 r/min ，则实际切削速度为 vc=m/min25.7 m /min 同理，参考有关资料得钻7mm的 v= 0.435m/s= 26.1m/min, 由此算出转速为： n= = r/min=1187 r/min 按机床实际转速取 n=1000r/min ，则实际切削速度为： vc=m/min22m /min 参考文献1表2.4-69得： ff=9.81×42.7d 0f0.8kf（n） m=9.81×0.021df0.8km（n·m）

35、 分别求出钻13mm孔的ff和及钻7mm 的 ff和m如下： ff=9.81×42.7×13×0.40.8×1=2616n m=9.81×0.021×132×0.40.8×1=16.72n· m ff=9.81×42.7×7×0.30.8×1=1119n m=9.81×0.021×72×0.30.8×1=4n·m 扩孔28.8 mm ，参考文献1表2.4-50，并参考机床实际进给量，取 f= 0.3mm/r（因扩的是

36、盲孔，所以进给量取得较小）。 参考文献4表3-54，扩孔切削速度为钻孔时的（），故取扩=×22 m /min 11m/min 。又此算出n=r/min=398r/min。按机床实际转速取 n=400r/min 。 参考文献1表2.4-60，铰孔的进给量取 f= 0.3mm/r （因铰的是盲孔，所以进给量取得较小）。同理，参考有关资料，取铰孔的切削速度为 vc = 0.3m/s= 18m/min 。由此算出转速 n=636.9 r/min 。按机床实际转速取为 n=630r/min 。则实际切削速度为 vc=17.8m/min 。 3）工序 50 粗镗，工序90精镗2-80h7孔参考文

37、献2表3.2-10得粗镗以后的直径为 79.5 mm ,故两孔的精镗余量 z a 精 =zb 精=mm=0.25 mm.又已知 za总=zb 总=3mm ， 故 za粗=z=(3-0.25)mm=2.75 mm 精镗及精镗工序的余量工序尺寸及公差列于表4-2表42 镗孔余量和工序尺寸及公差（mm ） 加工表面 加工方法 余 量 精度等级 工序尺寸及公差 2 80 粗镗 2.75 h10 79.52 80 粗镗 0.25 h7 80 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 47.5±0.08mm ，精镗工序尺寸46±0.05mm 及平行度0.

38、07mm ，与一销孔之间的尺寸66±0.2 mm ，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0.1 mm 是间接获得的。在垂直方向，它由2 80mm 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43 所示计算精铣 r 及 q 面工序中 q 面对 n 面的垂直度公差 x q-n 垂。图中，y孔 -q 垂为孔轴线对 q 面的垂直度0.1 mm ，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n 面的平行度 0.07mm

39、 。 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 = 所以 y q-n 平 = = 0.07mm 在图中 , 因为bac= edf 所以 则 xq-n垂=fe= mm 0.04 mm 同理 ,r 面与 n 面的垂直度公差也应为 0.04mm 。 2 80mm 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 4-4 所示，计算精镗280mm 孔工序中 2 80mm 孔轴

40、线对定位销孔连线的垂直度公差为 y孔 -g 垂 。 图 43 q面对 n 面的垂直度尺寸链 图 4-4孔对销孔连线的垂直度尺寸链 图中， y孔 -r 垂为孔轴线对r面的垂直度0.1mm ，它是封闭环；x r-g 平为 r 面对定位销孔连线的平行度0.06mm ，由于 abc efh ，所以y r-g 平 =x g-r 平 。同理，也用概率法计算此尺寸链如下： 因为 y孔 -r 垂 =y 孔 -g 垂 =mm 0.08mmy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 4-5所示。 图4-5 定位副的转角误差 下面分析定位副的定位精度。 参考文献6设计两定位销如下： 按零件

41、图给出的尺寸，两销孔为 2-10f9 ，即2 -10 mm ；中心距尺寸为 140±0.05mm 。取两定位销中心距尺寸为140±0.015mm 。 按基轴制常用配合，取孔与销的配合为 f9h9 ， 即圆柱销为10h9=10mm 。 查参考文献6表1-6 , 取菱形销的 b= 4mm，b=8mm 。 由于 a =mm=0.065 mm 所以，菱形销最小间隙为： x2min=mm=0.052 mm 菱形销的最大直径为： d 2max=d2min-x2min=(10.013-0.052)mm = 9.9612 mm 故菱形销为d2=9.961h 9mm=9.961mm=10mm

42、 下面计算转角误差 tan= =mm =0.00074 mm 由引起的定位误差 y孔-g 定168tan =0.118mm，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 0.118mm 0.06mm ，故该方案也不可行。 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 210f7 ，两孔中心距尺140 ±0.05mm ，提高精度至 140 ± 0.03mm ，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70

43、“精扩铰孔 2-10f9 并提高精度至210f7”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 a p2.75mm 。 查文献1表2.4-180得：取 vc0.4ms24mmin 取进给量为 f 0.2mmr 。 n=r/min=96r/min 查文献1表2.4-21得： fc=9.81×cfcapxfcfyfc vcnfck fc pc= fc×vc×10-3 取 cfc=180xfc=1yfc =0.75nfc=0 kfc =1 则 fc=9.81×60180×2.75

44、15;0.20.75×0.40×1=1452.3n pc=1452.3×0.4×10-3 =0.58kw 取机床效率为0.85 ，则所需机床功率为1.50.85=1.27k w0.58k w ，故机床功率足够。 精镗孔时，因余量为 0.25mm ，故 a p = 0.25mm 。 查文献1表2.4-180，取 vc=1.2m/s=72m/min, 取f=0.12mm/r 。 n=r/min287(r/min) 4）工序 40 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6mm 。，这个

45、尺寸是在扩铰孔 s 30h9 时直接保证的。球面中心（设计基准）距 280mm 孔轴线（工艺基准）100±0.05mm 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 280mm 孔轴线的距离 x d-b 。其工艺尺寸链如图 4-6 所示。 图中 x s-b 100±0.05mm ， xs-d =6 mm ，用竖式法计算如下：（ mm ）图 4-6 铣凸台面工艺尺寸链基本尺寸 上偏差 下偏差 增环 106 +0.5 -0.3 减环 0 0 -0.2 封闭环 100 +0.5 -0.5 所以， x d-b =106

46、mm 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20 的时间定额。 (1)机动时间。参考文献1表2.5-7，得钻孔的计算公式为： tj = l2= ， 钻盲孔时 l2 =0 。 钻孔 413mm ： l1 =cot()+1.5mm=5.4mm l=19.5mm ，取 l2 =3mm 。 将以上数据及前面已选定f及n 代入公式，得：tj=min=0.11min 4tj =4×0.11(min)=0.44min 钻孔 2-7mm ： l1=cot( )°+1.5 3.6mm l =11.5mm ， l2=0 将以上数据及前面已选f 及 n 代入公式，

47、得：t j =min=0.05min 2tj =2×0.05(min)=0.1min 参考文献1表2.5-7，得扩孔和铰孔的计算公式为：tj = l1 = 扩盲孔和铰盲时 l 2 =0 扩孔 28.8mm ： l1=cot60°+1.52mm l=11.5mm ， l2=0 将以上数据及前面已选定f 及 n 代入公式，：得 t j=min=0.11min 2tj=2×0.11min=0.22min 铰孔 2-9mm ： l 1=（cot45°+1.5）mm=1.6mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得：tj=min 0.07min （2

48、）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 4.5 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。 工艺文件详见后表。5 夹具设计本次设计的夹具为第20道工序钻扩铰2-9f9孔，孔口倒角1，钻4-13孔夹具。该夹具适用于z3205摇臂钻。5.1 确定设计方案这道工序所加工的孔均在n面上，且于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。有为避免钻头引偏，4-13孔应从n面钻孔，且2-9f9孔是盲孔，也只能从n面加工，这就要求钻孔时n面必须朝上。着给装夹带来了一定的困难。从对工件的结构形状分

49、析，若工件以n面朝下放置在支承板上，定位夹紧比较稳定，也容易实现。待夹紧后将夹具翻转180，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。 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。用那种方案合理呢？方案一 在2-80h7的b孔内插入一削边销限制一个自由度；再以b孔内侧用两个支承钉限制一个移动自由度。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孔和内侧面均为毛坯面，又因结构原因，加紧力不宜施加在这样的定位元件上，故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位

50、不稳定。这个方案不宜采用。方案二 见附图3，用一根两头带反锥形的心棒插入2-80毛坯孔中并加紧。将心棒两端的轴颈放如两u形槽中定位，限制一移动自由度。此外以2-80毛坯的两内侧面在自定心机构上定位，限制一个自由度。这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一铰链压板压在工件r80mm外圆上即可。本道工序与前道粗铣n面工序共用一根心棒，这根“随行心棒”在铣完n面工序后立即连同工件一同转入本道工序，其间不得重新卸装心棒，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2-80孔轴线的位置精度。本道工序的夹具因需要回转，若采用气动或液压加紧，则气管或油管会妨碍操作，故选用

51、手动加紧，使夹具简单，操作方便。5.2计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献3表1-2-11，因夹具的加紧力与切削力的方向，实际所需的夹紧力f与切削力f之间的关系为f=kf式中k为安全系数。参考文献6。当夹紧力与切削力方向相反时，取k=3。由前面的计算可知f=kf=32616n=7848n，由于采用了铰链压板，其受力图如图5-1所示。图5-1 压板受力图由图中可知， f=f/2=7848=3924n参考文献3表1-24，从强度考虑，因一个m10的螺栓能承受3924的许用夹紧力，所以用m10的螺栓完全能满足强度要求。但从夹具的刚度及整体结构对称性考虑，所以选用m16的螺栓。5.3 定位精度分析4-13

52、孔及2-9f9孔是在一次装夹下完成加工的，他们之间的位置精度由钻模保证。因4-13孔的位置度为0.5，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1/4，即夹具尺寸公差为0.125mm。同理，2-9f9孔相距140mm,故取夹具钻模上相应的钻模孔相距1400.013mm。心棒两轴颈u形槽的配合，参考文献3表1-10-4，选为。最大配合间隙为（+0.025）-（-0.087）=0.112mm。配合时，两轴颈与u形操接触的极端状况如图5-2所示。 图5-2心棒与u形槽的定位误差心棒轴线相对u形槽的最大位移量为mm 。它不应超过工件公差的1/3

53、，既=0.067。故尺寸660.20mm可以保证。实际上这一公差还可以方大。因为2-80孔轴线位置最终是以两销孔定位后精镗确定的。参考文献3表1-10-6，取衬套与夹具体模板的配合为； 钻套、扩孔套和铰套与衬套的配合为；钻、扩孔时的刀具与导套内孔的配合为；铰孔时取刀具与导套内孔的配合为；此外，夹具上还应标注下列技术要求；钻套轴线与定位面的垂直度0.1mm；定位面的平面度0.05mm；定位面与夹具安装面的垂直度0.08mm；两u形槽中心平面与夹具安装面的平行度0.05mm；夹具定位孔与卧轴转台定位销的配合45mm，夹具定位销与卧轴转台t型槽的配合。5.4 操作说明连同工件的心棒置于两u型槽中，使工件上的n面平稳置于支承板上，两内侧面与定心机构紧密接触