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减速
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编制
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设计
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减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计,减速,箱体,零件,工艺,规程,编制,夹具,设计
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中北大学 毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：设计(论文)题目：减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计 指 导 教 师:系 主 任： 2011年 3 月 18 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述 1 研究目的及意义减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计，箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求1。 由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等23。2 箱体零件的结构工艺性及现状 箱体零件的毛坯通常采用铸铁件，因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯4。箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意：（1）本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差5。（2）箱体的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。（3）为了减少加工中的换刀次数，箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致6。3 拟定箱体加工的工艺路线（1） 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准只分，通常先确定精基准，然后确定粗基准7。（2）精基准的选择 根据大批大量生产的变速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准，机盖以下平面和两定位销孔为精基准，这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差8。（3）基准的选择 加工的第一个平面是盖或低坐的对和面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同部分上很不规则，因而在加工盖回底座的对和面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而采用凸缘的不加工面为粗基准。故盖和机座都以凸缘A面为粗基准。这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形9。4 小结减速箱体在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间10。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件11。数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产 及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率12。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低13。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。随着计算机技术的发展，夹具CAD技术也取得了很大的进展。机床夹具CAD系统是面向夹具设计人员的参数化图形信息管理系统，他融程序库和参数化图形系统于一体14。夹具设计是连接CAD/CAPP/CAM中各环节及实现各环节并行工作，减少产品开发周期的重要手段。夹具设计是根据CAD几何信息，CAPP的加工工艺信息进行夹具方案设计、结构设计、夹具元部件选取、夹具快速三维组建装配、夹具出图，生成带有待加工工件的夹具仿真文件以供数控仿真加工使用。夹具设计一直是现代制造业的一个瓶颈，尤其是在数控技术日益广泛应用的今天。数据库技术已经成为现代软件工程的基石。成功将数据库技术应用与计算机辅助夹具设计CAD系统的研制，为该系统在实际应用中稳定地运行奠定了基础15。 在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件 的夹紧，在对工件夹紧的选择上，我用了两种不同的夹紧方法，即：粗铣下平面用的是螺钉压板夹紧机构，粗铣前后端面时用的是气动夹紧机构，两种方法在生产中都有各自的优点和不足，但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点16。参 考 文 献1邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，23孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，125邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 20006黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，77丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 19978储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，129廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，110乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，1211李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，412陶济贤 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1986，413 机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，714龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出版社，1981,715李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江： 哈儿滨工业大学出版社 1984, 716 周永强等 主编 高等学校毕业设计指导 北京： 中国建材工业出版社 2002,12 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题要研究或解决的问题减 减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计，箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求。二、拟采用的研究手段 通过对参考文献的阅读和学习，针对任务书要求，对涉及内容做了一些初步地了分为以下几个步骤进行: (1) 首先查阅相关文献了解国内外现状。 (2) 围绕主题开展调研工作，了解加工的总体方案，了解夹具设计基本原理。 (3) 原理方案设计，经过综合讨论确定合理方案，编制加工工艺，确定夹具设计方案，熟悉相关软件。 (4) 整理设计成果，撰写毕业设计说明书整理相关资料，正式提交设计成果（包括图纸及论文）一、课题要研究或解决的问题要求设计减速箱体零件的工艺规程编制及夹具，编制工艺规程卡片，零件的毛坯图，零件图，设计并画出夹具装配图。二、拟采用的研究手段 1、通读数控切割的相关书籍，全面了解减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计；2、查阅相关设计资料，理解本课题要研究的意义，完成开题报告。3、学习CAD制图，画出夹具装配图。4、为实现减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计，预期制定一下两种方案： 图1：机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧三种方法的比较比较项目机械夹紧方案一液压夹紧方案二气压夹紧方案三夹紧力较大最大中等动作快慢慢较慢较快环境要求一般较高适应性好构造一般复杂简单载荷变化影响没有有一些稍有远距离操纵短距离短距离中距离工作寿命一般一般长维护简单要求高一般价格一般稍贵便宜综上所述，方案三，气动夹紧载荷变化影响不大，夹紧力适中，是减速箱体加工件的理想夹紧方式。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日中北大学机械工程与自动化学院毕业设计开题报告检查表学生姓名： 学号 指导教师 日期： 年 月 日序号评价指标权重优良中差分数108641文献综述与毕业设计结合紧密32研究或解决的问题和拟采用的研究手段可行33指导教师意见具体、合理24参考文献不低于15篇且书写格式规范2总分注：总分低于60，重新撰写开题报告 减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计目录1 前言11.1课题背景及发展趋势11.2 夹具的基本结构及设计内容12 t箱体加工工艺规程设计32.1零件的分析32.1.1零件的作用32.1.2零件的工艺分析32.2箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施42.2.1确定毛坯的制造形式42.2.2基面的选择42.2.3确定工艺路线42.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.2.5确定切削用量62.3小结223 专用夹具设计233.1加工上平面镗孔夹具设计233.1.1定位基准的选择233.1.2切削力的计算与夹紧力分析233.1.3夹紧元件及动力装置确定243.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计253.1.5夹具精度分析273.1.6夹具设计及操作的简要说明273.2粗、精铣传动箱上平面夹具夹具设计283.2.1定位基准的选择283.2.2定位元件的设计283.2.3定位误差分析293.2.4铣削力与夹紧力计算293.2.5夹具体槽形与对刀装置设计303.2.6夹紧装置及夹具体设计323.2.7夹具设计及操作的简要说明333.3钻8-M6螺纹孔夹具设计333.3.1定位基准的选择333.3.2定位元件的设计343.3.3定位误差分析353.3.4钻削力与夹紧力的计算353.3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计363.3.6夹紧装置的设计383.3.7夹具设计及操作的简要说明383.4小结394结束语40参考文献41前言加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。1.1课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。 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，对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。1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计。302 减速箱体加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是减速箱体，它的主要的作用是用来支承、固定的。它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时传动箱分出部分动力将运动传给进给箱。传动箱中的主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。2.1.2零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。减速箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）铣上下平面保证尺寸100mm，平行度误差为0.032）铣侧面保证尺寸下平面的平行度误差为0.023）镗上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻侧面8-M5螺纹孔5）钻孔攻丝底平面各孔（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：传动箱上表面各孔、传动箱上表面2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔2.2减速箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。2.2.3确定工艺路线表2.1工艺路线方案一工序1粗精铣上平面工序2粗精铣下平面工序3粗精铣侧面工序4钻上平面6-M6螺纹底孔工序5钻下平面8-M6螺纹底孔工序6钻下平面台阶面各小孔工序7钻侧面各孔工序8钳工，攻丝各螺纹孔工序9镗上平面各孔工序10镗下平面各孔表2.2工艺路线方案二工序1粗精铣上平面工序2粗精铣下平面工序3粗精铣侧面工序4镗上平面各孔工序5镗下平面各孔工序6钻上平面6-M6螺纹底孔工序7钻下平面8-M6螺纹底孔工序8钻下平面台阶面各小孔工序9钻侧面各孔工序10钳工，攻丝各螺纹孔工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将“工序8与工序9， 放到后面。加工完上下平面各螺纹孔M8与螺纹孔M6”变为“工序4工序5”其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加工“工序4与工序5，”不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先镗上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证6-M6与8-M6孔的形位公差要求从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定减速箱体的材料是HT200，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 1）加工箱体的上下平面，根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，2）加工宽度为20mm的侧面时，用铣削的方法加工两侧面。由于侧面的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的铣削的方式，粗铣削的深度是2mm，精铣削的深度是1mm3）镗上、下平面各传动轴孔时，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。6）加工8-M6底孔，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。7）加工6-M6底孔时，根据参考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。8）加工下平面台阶面各小孔，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。2.2.5确定切削用量工序1：粗、精铣减速箱体下平面（1）粗铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序2：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1执行。工序3：粗精铣宽度为20mm的侧面：（1）粗铣宽度为20mm的侧面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。由式2.1得机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（2.2）刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣宽度为20mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。由参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1根据参考文献9：=249/(37.53)=2.21min。根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣宽度为20mm的下平台根据参考文献9切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时： t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序：粗镗62H12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔62H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min工序5：粗镗72H12的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔到72H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序6：钻下平在6-M6工件材料为HT200铁，孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至5，选用5的麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1攻M61.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献5表2.4-105，取由式（2.1）机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间攻M6螺纹被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总工时为：t=2+=3.75min工序7：加工8-M6底孔工件材料为HT200铁，孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至7，选用7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1攻M81.5的螺纹机床：Z535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照参考文献5表2.4-105，取由式（2.1）机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 攻M8螺纹的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间工序8：阶梯孔工件材料为HT200铁，孔的直径为20mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔20mm小直径锪钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地， 工序9：校验（5）锪钻20阶梯孔加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头7，M8丝锥，20小直径端面锪钻被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间锪钻20阶梯的工时锪钻孔进给量，机床主轴转速，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：由参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间t=+t=0.27+1.77=2.04min该工序的总工时为： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min所以该方案满足生产要求。2.3小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。 3 专用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。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工铣上平面夹具、减速箱体镗上顶面镗孔夹具及减速箱体钻8-M6底孔夹具各一套。其中上顶面镗孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别镗刀。采用X62W铣床，硬质合金端铣刀YG8对铣上平面进行加工。钻M8底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。3.1加工上平面孔的镗孔夹具设计本夹具主要用来镗上平夹具，此孔也是后面作为工艺孔使用，这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.03，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第一道工序，加工到本道工序时只完成了减速箱体上表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.1定位基准的选择由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣箱体的下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献9得：镗削力 镗削力矩 式中： 本道工序加工工艺孔时，工件的下平面与台价台靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式： 式（3.1）式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； 原始作用力（N）； 作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）； 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（mm）； 螺纹升角（）； 螺旋副的当量摩擦角（）。由式（3.1）根据参考文献11表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：3.1.3夹紧元件及动力装置确定由于减速箱体的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。3.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及侧面分别靠在夹具支架的定位快，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图如上图所示：3.1.5夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺孔尺寸mm及表面粗糙度。本道工序最后采用精镗加工，选用标准硬质合金镗刀，直径为mm，并采用镗套，镗刀导套孔径为该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）镗模板上装衬套孔的尺寸公差：（2）两衬套的同轴度公差：（3）衬套与钻套配合的最大间隙：（4）钻套的同轴度公差：（5）镗套与镗刀配合的最大间隙： 所以能满足加工要求。3.1.6夹具设计及操作的简要说明镗62孔的夹具如夹具装配图ZJZ-01所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；用压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。3.2粗、精铣减速箱体上平面夹具设计本夹具主要用来粗、精铣传动箱上平面。由于加工本道工序的工序简图可知。粗、精铣传动箱上平面时，上平面尺寸为210315mm，粗糙度要求，传动箱上平面与下平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对传动箱上平面进行粗精加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2.1定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀减速箱体的上平面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。3.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对固定挡销和带大端面的短圆柱销进行设计。根据参考文献11带大端面的短圆柱销的结构尺寸参数如图3.5所示。图3.5 带大端面的短圆柱销根据参考文献11固定挡销的结构如图3.6所示。图3.6 固定挡销3.2.3定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合0.05mm，铣/钻模与销的误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.2.4铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N3.2.5夹具体槽形与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献11定向键的结构如图3.7所示。图3.7 定向键根据参考文献11夹具U型槽的结构如图3.8所示。图3.8 U型槽主要结构尺寸参数如下表3.5所示。表3.5 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成减速箱体上平面尺寸为210315mm的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图3.9所示。图3.9 直角对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如图3.10所示。图3.10 平塞尺塞尺尺寸如表3.6所示。表3.6 平塞尺结构尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.2.6夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的A型压板来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。移动压板的结构如图3.11所示。图3.11 移动压板主要结构尺寸参数如表3.7所示。表3.7 移动压板结构尺寸973011364081641.512夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图ZJX-02所示。3.2.7夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工减速箱体上平面，工件以与此相平行的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在短销、支承板和支承钉上实现完全定位。采用转动A型压板夹紧工件。当加工完一边，可松开螺钉、螺母、支承钉来加工另一边。如夹具装配图所示。3.3钻8-M6螺纹孔夹具设计3.3.1定位基准的选择在加工M8螺纹孔工序时，减速箱体上、下两平面及工艺孔已经加工到要求尺寸。因此选用上平面及与其垂直的任意孔上表面加作为定位基准。符合典型的一面两销定位原理，一共限制了工件的6个自由度，符合六点定位法则。工件以一面两销定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为传动箱的上表面，两销为短圆柱销和固定挡销。3.3.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和固定挡销进行设计根据参考文献11，可查得短圆柱销的结构和尺寸如图。3.3.3定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合0.05mm，钻模与销的误差0.02mm，钻套与衬套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.3.4钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 钻削力矩 式中： 本套夹具采用活动垫板夹紧，活动垫板主要靠上下旋动垫板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献11可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.1）根据参考文献11表1-2-20到表1-2-23可查得 3.3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计M8螺纹孔的加工需钻、攻螺纹两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8螺纹孔分钻、攻螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8的丝锥。根据参考文献11表2-1-47可查得钻套孔径结构如图3.14所示。图3.14 快换钻套钻M8孔钻套结构参数如表3.9所示。表3.9dHD公称尺寸允差72012+0.018+0.0072218104771650根据参考文献11表2-1-58可得衬套选用固定衬套其结构如图3.15所示。图3.15 固定衬套其结构参数如表3.10所示。表3.10dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差12+0.034+0.0162018+0.023+0.0120.52根据参考文献11夹具U型槽的结构如图3
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