反向齿轮器箱体课程设计说明书(精铣上盖结合面夹具)副本.doc
反向齿轮器箱体加工工艺及精铣上盖结合面夹具设计【含CAD图纸】
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反向齿轮器箱体夹具设计说明书学 院 制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 学生姓名 学 号 指导教师 时 间 说明书目录1、 设计目的2、 反向齿轮器箱体工艺特点及技术要求3、 选择定位基准4、 制定零件加工工艺路线5、 专用夹具设计的具体要求6、 拟订夹具方案摘 要本文是对反向齿轮器箱体零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对反向齿轮器箱体零件的1道工序的加工设计了专用夹具.关键词 反向齿轮器箱体零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧目录摘 要IIIABSTRACT41 绪 论61.1 反向齿轮箱的用途61.2 反向齿轮箱的技术要求61.3 选择定位基准81.4 制定零件加工工艺路线81.5 切削计算10工序：精铣上盖结合面122 精铣上盖结合面夹具设计132.1研究原始质料132.2定位基准的选择132.3 切削力及夹紧分析计算142.4 误差分析与计算152.5 零、部件的设计与选用152.5.1定位销选用152.5.2162.6定向键与对刀装置设计162.7 确定夹具体结构和总体结构172.8 夹具设计及操作的简要说明18总 结19谢 辞20参考文献21201 绪 论机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，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，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成零件零件加工工艺规程的制定； 完成专用夹具的设计。通过对零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。1.1 反向齿轮箱的用途该反向齿轮箱用途非常广泛。常用于加速减速，就是常说的变速齿轮箱；改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴；改变转动力矩，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大；离合功能，我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮，达到把发动机与负载分开的目的，比如刹车离合器等；分配动力，例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。1.2 反向齿轮箱的技术要求按表1的形式将反向齿轮器的主要技术要求列于表1中。表1 反向齿轮箱零件技术要求表加工表面尺寸及偏差mm表面粗糙度Raum形位公差mm上盖接合面2001.60.05后侧面1306.3上盖接合面12mm孔126.316mm沉头孔166.3吊耳上凸台面6.3左右端面6.347mm轴承孔47-0.008+0.018 1.60.01A-B35mm轴承孔35-0.008+0.0181.60.01A-B后侧面12mm孔120+0.0191.635mm吊耳孔350+0.0273.20.05C该反向齿轮箱形状复杂、结构简单，属于典型的箱体零件。为了实现改变方向、力矩等功能，其轴承孔与轴承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求较高，而且要求较高的同轴度。上盖结合面作为设计基准和定位基准，要求较高的平面度。为了保证齿轮箱有较高的装配精度，上盖面采用销定位。吊耳孔虽然尺寸精度要求不高，但要求对上盖面有很好的平行度。综上所述，该反向齿轮箱的各项技术要求比较合理，符合零件在实际工作中的功用。1、反向齿轮箱特点：反向齿轮箱属于面型薄壁箱体零件，加工要求较高的是顶面和轴承孔的加工，其具体要求见零件图。2、对反向齿轮箱体的结构：1）该反向齿轮箱形状复杂、结构简单，属于典型的箱体零件。2）该箱体壁厚均匀，铸造容易，不易出现缩孔，缩松等缺陷。3）在箱体零件上，孔径相同的比较多，有利于减少刀具的种类和数量。4）为了实现改变方向、力矩等功能，其轴承孔与轴承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求较高，而且要求较高的同轴度。5）上盖结合面作为设计基准和定位基准，要求较高的平面度。6）吊耳孔虽然尺寸精度要求不高，但要求对上盖面有很好的平行度。3、反向齿轮箱体工艺性的定性分析：分析零件图可知，齿轮箱的上盖接合面和后侧面均要求铣削加工，上盖接合面的四角伸出端与左右端面相接，这样既减少了加工面积，又减少了材料的使用，同时还提高了接触刚度；加工47mm轴承孔和35mm轴承孔时，由于孔径较大，要选择镗刀进行加工，为了满足两孔的同轴度，可以用在一个工位里完成它们的加工；该齿轮箱是单件小批量的生产，要求工序尽可能的集中，因此多选用在加工中心上完成，以提高生产效率。由此可见，该零件的工艺性较好。4、反向齿轮箱体材料和毛坯：零件的材料用HT-2033，采用铸铁有以下一些优点，铸铁有较高的耐磨性，减振性和铸造性，而且价格低廉。采用铸件毛坯，铸出后要进行时效处理，消除其内应力，然后才送到机械加工车间加工，否则加工后会发生很大的变形，影响加工精度。1.3 选择定位基准定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1. 精基准的选择根据该箱体零件的技术要求和装配要求，选择上盖结合面和后侧面作为精基准进行加工，然而这两个平面是需要加工的表面，因此首先要加工这两个面。选择上盖接合面和后侧面作精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。由于上盖接合面和后侧面又是作为设计是选用的基准，因此选用它们作为基准又遵循了“基准重合”的原则。选用上盖结合面作基准时，采用一面两孔的方式定位，夹紧稳定可靠。2. 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整和光洁，不能有飞边、浇口、毛刺、冒口及其他的缺陷。本箱体零件选用下底面作为粗基准。以下底面作为粗基准加工上盖接合面和后侧面，可以为后续工序准备好精基准。1.4 制定零件加工工艺路线工艺路线拟定是工艺规程制定的核心，在具体工作中应在充分调查研究的基础上，提出多种方案进行分析比较，注意到加工路线不仅影响加工的质量和效率，而且还影响到工人的劳动强度、设备安排、车间面积、生产成本等，必须认真分析，使拟定的加工工艺路线达到科学合理。本设计经分析拟定的工艺路线分析如下：1粗铣零件上盖结合面，半精铣上盖结合面2钻铰上结合面12连接螺栓孔，铰修上盖结合面12孔3粗铣两侧轴承凸台端面4粗铣吊耳上凸台端面5粗铣前端面6钻前端面10孔，钻前端面12孔，钻前端面M12螺纹底孔7钻底面M12螺纹底孔，锪20孔8粗镗两侧轴承孔9粗镗吊耳孔10精铣吊耳上凸台面11半精镗两侧轴承孔12精镗吊耳孔13精铣两侧轴承凸台端面14钻两侧轴承凸台端面上6个M6螺纹底孔15在上盖结合面上钻4个M8螺纹底孔16攻底面M12螺纹17扩铰前端面12孔，铰前端面10孔为M12螺纹底孔18攻前端面M12螺纹19攻两侧轴承凸台端面上6个M6螺纹20在上盖结合面上攻4个M8螺纹，钻左侧凸台面上5深35孔21在上盖结合面钻4个5油孔22精铣上盖结合面23铰修上盖结合面12孔24精镗两侧轴承孔25铰16沉头孔26去毛刺27清洗28与7065装配29钻2个配作5锥销孔底孔30手铰2个配作5锥销孔31与7076装配32钻吊耳上配作8销孔底孔33手铰吊耳上配作8销孔34清洗35终检1.5 切削计算工序60：钻铰孔机床：Z525 刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101 带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84） 公制/莫式4号锥直柄铰刀 刀具材料：10H7孔先钻9.5孔，然后铰孔至10切削深度：进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 式（1.9）铰孔孔切削深度：，进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-58，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-60，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间，由式（1.9）有： 工序:钻底座M12螺纹底孔 锪20孔机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔进给量：根据参考文献3表2.438，取。切削速度：参照参考文献3表2.441，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表5.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1 机动时间： 工序:钻攻M12X6H螺孔机床：Z525刀具：钒钢机动丝锥（1）、M12X6H螺孔攻丝 进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.105，取机床主轴转速：，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： （盲孔）机动时间：工序：精铣上盖结合面机床：X52K型立式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：， ，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量：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机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min2 精铣上盖结合面夹具设计2.1研究原始质料利用本夹具主要用来精铣上盖结合面工序夹具设计，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2定位基准的选择由零件图可知：在对铣精铣上盖结合面进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了加工。因此，定位、夹紧方案有：分析比心轴夹紧、定位是通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与轴线间有尺寸公差，从而保证其尺寸公差要求。具体见下图所示。靠孔端面限制3个自由度，一个心轴通过孔限制2个自由度，下面有4个浮动支撑限制旋转自由度，一共限制6个自由度。2.3 切削力及夹紧分析计算根据参考文献1，表2.497可查得：铣削力计算公式为圆周分力 查表可得： 代入得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 查参考文献1，表5.1-4可知，所需的夹紧力为：式中： L=62.53mm f=2.22 l=34mm 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.2.由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.4 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 定位销的定位误差 ： 其中：， 且：L=125mm ，得 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.5 零、部件的设计与选用2.5.1定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表2.1 定位销dHD公称尺寸允差141812150.01122514M1242.5.2该夹紧装置选用移动压板，其参数如表2.3：表6.3 移动压板公称直径L645208196.67M652.6定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具体底面的槽中，一般使用两个。其距离应尽可能布置得远些。通过定向键与铣床工作台T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1选用定向键为 图5 定向键(GB220780)及其与机床连接示意图对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本工序是完成此拨动叉的加工，所以选用直角对刀块。根据参考文献5选用对刀块, 塞尺选用平塞尺，其结构如图所示： 图7 平塞尺(GB2244-80)2.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。2.8 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。总 结本文是反向齿轮器箱体的加工工艺和夹具设计，设计的总体过程可以概括为，首先对拨叉零件的结构、形状及材料作整体分析，然后初选加工工艺方案，并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线，然后计算分析尺寸，并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。本次课程设计综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限，在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解，同学们的讨论以及查阅
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