傳動箱體工藝與夾具畢業(yè)設(shè)計論文.pdf

1 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計題目設(shè)計題目： 傳動箱體工藝與夾具設(shè)計 系系別別: : 專專業(yè)業(yè): : 班班級級: : 姓姓名名: : 學(xué)學(xué)號號: : 設(shè)計小組設(shè)計小組: : 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: : 完成時間完成時間: : 2 前言前言 加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐 之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。 機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn) 發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和 創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。 1.1 課題背景及發(fā)展趨勢 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計； 另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學(xué)的觀點看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還 具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和 適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù) 潛在的“功能”。 技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的 結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系 在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種， 對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對 機床夾具提出更高的要求。 1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容 按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類: (1)定位元件及定位裝置； (2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構(gòu))； (3)夾具體； (4)對刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等)； (5)動力裝置； (6)分度,對定裝置； (7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接 用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)； 每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的 車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些 夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機構(gòu),例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。 專用夾具的設(shè)計主要是對以下幾項內(nèi)容進行設(shè)計： （1）定位裝置的設(shè)計； （2） 夾緊裝置的設(shè)計； （3）對刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計； （4）夾具體的設(shè)計； （5）其他元件 3 及裝置的設(shè)計。 4 目 錄 1前 言 . 1 1.1 課 題 背 景 及 發(fā) 展 趨 勢 1 1.2 夾 具 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 及 設(shè) 計 內(nèi) 容 .1 2t 箱 體 加 工 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計 .3 2.1 零 件 的 分 析 3 2.1.1 零 件 的 作 用 .3 2.1.2 零 件 的 工 藝 分 析 .3 2.2 箱 體 加 工 的 主 要 問 題 和 工 藝 過 程 設(shè) 計 所 應(yīng) 采 取 的 相 應(yīng) 措 施 4 2.2.1 確 定 毛 坯 的 制 造 形 式 .4 2.2.2 基 面 的 選 擇 .4 2.2.3 確 定 工 藝 路 線 4 2.2.4 機 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 毛 坯 尺 寸 的 確 定 5 2.2.5 確 定 切 削 用 量 6 2.3 小 結(jié) .19 3專 用 夾 具 設(shè) 計 .20 3.1 加 工 上 平 面 鏜 孔 夾 具 設(shè) 計 .20 3.1.1 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇 20 3.1.2 切 削 力 的 計 算 與 夾 緊 力 分 析 .21 3.1.3 夾 緊 元 件 及 動 力 裝 置 確 定 21 3.1.4 鉆 套 、 襯 套 、 鉆 模 板 及 夾 具 體 設(shè) 計 22 3.1.5 夾 具 精 度 分 析 . 27 3.1.6 夾 具 設(shè) 計 及 操 作 的 簡 要 說 明 .27 3.2 粗 、 精 銑 傳 動 箱 上 平 面 夾 具 夾 具 設(shè) 計 . 28 3.2.1 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇 28 3.2.2 定 位 元 件 的 設(shè) 計 28 3.2.3 定 位 誤 差 分 析 . 29 3.2.4 銑 削 力 與 夾 緊 力 計 算 29 3.2.5 夾 具 體 槽 形 與 對 刀 裝 置 設(shè) 計 .30 3.2.6 夾 緊 裝 置 及 夾 具 體 設(shè) 計 .27 3.2.7 夾 具 設(shè) 計 及 操 作 的 簡 要 說 明 .28 3.3 鉆 18 M8 螺 紋 孔 夾 具 設(shè) 計 28 3.3.1 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇 28 5 3.3.2 定 位 元 件 的 設(shè) 計 29 3.3.3 定 位 誤 差 分 析 . 29 3.3.4 鉆 削 力 與 夾 緊 力 的 計 算 .29 3.3.5 鉆 套 、 襯 套 、 鉆 模 板 及 夾 具 體 設(shè) 計 30 3.3.6 夾 緊 裝 置 的 設(shè) 計 38 3.3.7 夾 具 設(shè) 計 及 操 作 的 簡 要 說 明 .38 3.4 小 結(jié) .39 4結(jié) 束 語 40 參 考 文 獻 41 6 2 2傳動箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計傳動箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是傳動箱體，它的主要的作用是用來支承、固定的。它的主 要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反 兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時傳動箱分出部分動力將運動傳給進給箱。傳動箱中的 主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量， 一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。 2.1.2 零件的工藝分析 零件的材料為 HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。 傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）銑上下平面保證尺寸 100mm，平行度誤差為 0.03 2）銑側(cè)面保證尺寸 62 與 20 與下平面的平行度誤差為 0.02 3）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求 4）鉆側(cè)面 4M6 螺紋孔 5）鉆孔攻絲底平面各孔 （2）主要基準(zhǔn)面： 1）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面 這一組加工表面包括：傳動箱上表面各孔、傳動箱上表面 2）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面 這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔 2.2 傳動箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措 施 2.2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料 HT200。由于年產(chǎn)量為 4000 件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件 的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批 生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 2.2.2 基面的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇對于本零件而言，按照互為基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零 件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承 和底面作為主要定位基準(zhǔn)，以限制 z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除 x、 7 向自由度，達到定位,目的。 （2）精基準(zhǔn)的選擇主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用已加工 結(jié)束的上、下平面作為精基準(zhǔn)。 2.2.3 確定工藝路線 表 2.1 工藝路線方案一 工序 1粗精銑上平面 工序 2粗精銑下平面 工序 3粗精銑寬度為 20mm 的側(cè)面及保證尺寸 60 的面 工序 4鉆上平面 12-M6 螺紋底孔 工序 5鉆下平面 18-M8 螺紋底孔 工序 6鉆下平面臺階面各小孔 工序 7鉆側(cè)面各孔 工序 8鉗工，攻絲各螺紋孔 工序 9鏜上平面各孔 工序 10鏜下平面各孔 表 2.2 工藝路線方案二 工序 1粗精銑上平面 工序 2粗精銑下平面 工序 3粗精銑寬度為 20mm 的側(cè)面及保證尺寸 62 的面 工序 4鏜上平面各孔 工序 5鏜下平面各孔 工序 6鉆上平面 12-M6 螺紋底孔 工序 7鉆下平面 18-M8 螺紋底孔 工序 8鉆下平面臺階面各小孔 工序 9鉆側(cè)面各孔 工序 10鉗工，攻絲各螺紋孔 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將“工序 8 與工序 9， 放到后面。加工完上 下平面各螺紋孔 M8 與螺紋孔 M6”變?yōu)椤肮ば?4 工序 5”其它的先后順序均沒變 化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精 度都有太大程度的幫助。 8 采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再 加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平 面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工“工序 4 與工序 5， ”不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定 了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并 不可行。如果選取第二條工藝方案，先鏜上、下平面各孔，然后以這些已加工的 孔為精基準(zhǔn)，加工其它各孔便能保證 12-M6 與 18-M8 孔的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決 定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。 2.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 傳動箱體的材料是 HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄 造, 毛坯尺寸的確定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余 量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量 之分。 由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與 最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻8表 4-35 和表 4-37 考慮 3mm，粗 加工 2mm 到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工 1mm， 2）加工寬度為 20mm 的側(cè)面時，用銑削的方法加工兩側(cè)面。由于側(cè)面的加工 表面有粗糙度的要求1.6 a Rm， 而銑削的精度可以滿足， 故采取分二次的銑削的 方式，粗銑削的深度是 2mm，精銑削的深度是 1mm 3）鏜上、下平面各傳動軸孔時，由于粗糙度要求1.6 a Rm，因此考慮加工 余量 2.5mm?？梢淮未旨庸?2mm，一次精加工 0.5 就可達到要求。 6）加工 18M8 底孔，根據(jù)參考文獻8表 4-23 考慮加工余量 1.2mm。可一 次鉆削加工余量 1.1mm，一次攻螺紋 0.1 就可達到要求。 7）加工 12M6 底孔時，根據(jù)參考文獻8表 4-23 考慮加工余量 1.2mm。可 一次鉆削加工余量 1.1mm，一次攻螺紋 0.1mm 就可達到要求。 8）加工下平面臺階面各小孔，粗加工 2mm 到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要 求，精加工 1mm，可達到要求。 2.2.5 確定切削用量 工序 1：粗、精銑傳動箱體下平面 （1）粗銑下平面 加工條件： 9 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K 立式銑床。 查參考文獻7表 3034 刀具： 硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀 （面銑刀） ， 材料：15YT，100Dmm， 齒數(shù)8Z ， 此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 p a：2 p amm 每齒進給量 f a：根據(jù)參考文獻3表 2.4-75，取0.12/ f amm Z銑削速度V：參照 參考文獻7表 3034，取1.33/Vm s。 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 1000V n d 式（2.1） 式中V銑削速度； d刀具直徑。 由式 2.1 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-74300 /minnr 實際銑削速度v： 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 進給量 f V：0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量 m f：4.8/288/min mf fVmm smm a：根據(jù)參考文獻7表 2.4-81,40amm （2）精銑下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K 立式銑床。 參考文獻7表 3031 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ：15YT，100Dmm，齒數(shù) 12，此為細 齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度 p a：1 p amm 每齒進給量 f a：根據(jù)參考文獻7表 3031，取0.08/ f amm Z 銑削速度V：參照參考文獻7表 3031，取0.32/Vm s 機床主軸轉(zhuǎn)速n，由式（2.1）有： 10 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻7表 3.1-3175 /minnr 實際銑削速度v： 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 進給量 f V，由式（1.3）有：0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量 m f：2.25/135/min mf fVmm smm 粗銑的切削工時 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知315lmm， 刀具切入長度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)lDDa 22 0.5(10010040 )(1 3)7mm 刀具切出長度 2 l：取mml2 2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 1 j t： 12 1 31572 1.13min 288 j m lll t f 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 1 1.04 f t 精銑的切削工時 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知315lmm 刀具切入長度 1 l：精銑時 1 100lDmm 刀具切出長度 2 l：取mml2 2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2j t： 12 2 315 1002 1.09min 135 j m lll t f 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 2 1.04 f t 銑下平面的總工時為：t= 1 j t+ 2j t+ 1f t+ 2f t=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序 2：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工 序 1 執(zhí)行。 工序 3：粗精銑寬度為 20mm 的側(cè)面： （1）粗銑寬度為 20mm 的側(cè)面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 11 機床：X52K 立式銑床。 查參考文獻7表 3034 刀具： 硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀 （面銑刀） ， 材料：15YT，100Dmm， 齒數(shù)8Z ， 此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度 p a：2 p amm 每齒進給量 f a：根據(jù)參考文獻3表 2.4-75，取0.12/ f amm Z銑削速度V：參照 參考文獻7表 3034，取1.33/Vm s。 由式 2.1 得機床主軸轉(zhuǎn)速n： 10001000 1.33 60 254 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-74300 /minnr 實際銑削速度v： 3.14 100 300 1.57/ 10001000 60 dn vm s 進給量 f V：0.12 8 300/604.8/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量 m f：4.8/288/min mf fVmm smm a：根據(jù)參考文獻7表 2.4-81,60amm 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知60lmm， 刀具切入長度 1 l： 22 1 0.5()(1 3)lDDa式（2.2） 22 0.5(10010060 )(1 3)1113mm 刀具切出長度 2 l：取mml2 2 走刀次數(shù)為 1 （2）精銑寬度為 20mm 的下平臺 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K 立式銑床。 由參考文獻7表 3031 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ：15YT，100Dmm，齒數(shù) 12，此為細 齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度 p a：1.0 p amm 每齒進給量 f a：根據(jù)參考文獻7表 3031，取0.08/ f amm Z 銑削速度V：參照參考文獻7表 3031，取0.32/Vm s 12 機床主軸轉(zhuǎn)速n，由式（2.1）有： 10001000 0.32 60 61 /min 3.14 100 V nr d 按照參考文獻3表 3.1-3175 /minnr 實際銑削速度v： 3.14 100 75 0.4/ 10001000 60 dn vm s 進給量 f V，由式（2.3）有：0.15 12 75/602.25/ ff Va Znmm s 工作臺每分進給量 m f：2.25/135/min mf fVmm smm 被切削層長度l：由毛坯尺寸可知210lmm 刀具切入長度 1 l：精銑時 1 100lDmm 刀具切出長度 2 l：取mml2 2 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)參考文獻9： 1 t=249/(37.53)=2.21min。 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 1 0.41 f t 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù)參考文獻9切削工時： 2 t=249/(37.53)=2.21min 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 2 0.41 f t 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： t= 1 t+ 2 t+ 1f t+ 2f t=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min 工序：粗鏜62H12 的孔 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度 p a：2.0 p amm，毛坯孔徑 0 57dmm。 進給量f：根據(jù)參考文獻表 2.4-66，刀桿伸出長度取mm200，切削深度為 F a=2.0mm。因此確定進給量0.2/fmm r。 切削速度V：參照參考文獻3表 2.4-9 取2.4/144/minVm sm 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 10001000 144 804.56 / min 3.14 57 V nr d ， 按照參考文獻3表 3.1-41 取1000 /minnr 實際切削速度v： 3.14 57 1000 2.98/ 10001000 60 dn vm s 工作臺每分鐘進給量 m f：0.2 1000200/min m ffnmm 被切削層長度l：35lmm 13 刀具切入長度 1 l： 1 2.5 (2 3)26.33 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度 2 l：mml53 2 取mml4 2 行程次數(shù)i：1i 機動時間 1 j t： 12 1 356.334 0.227min 200 j m lll t f 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔62H12 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度 p a：0.5 p amm 進給量f：根據(jù)參考文獻3表 2.4-66，刀桿伸出長度取mm200，切削深度為 F a=0.5mm。因此確定進給量0.15/fmm r 切削速度V：參照參考文獻3表 2.4-9，取3.18/190.8/minVm sm 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 190.8 1029 / min 3.14 61 V nr d ，取1000 /minnr 實際切削速度v， ： 3.14 61 1000 3.09/ 10001000 62 dn vm s 工作臺每分鐘進給量 m f：0.15 1000150/min m ffnmm 被切削層長度l：35lmm 刀具切入長度 1 l： 1 0.5 (2 3)22.87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度 2 l：mml53 2 取mml4 2 行程次數(shù)i：1i 機動時間 1 j t： 12 1 352.874 0.279min 150 j m lll t f 所以該工序總機動工時0.2270.2790.506min j t 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：1.86min 工序 5：粗鏜72H12 的孔 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 14 切削深度 p a：2.0 p amm，毛坯孔徑 0 67dmm。 進給量f：根據(jù)參考文獻表 2.4-66，刀桿伸出長度取mm200，切削深度為 F a=2.0mm。因此確定進給量0.2/fmm r。 切削速度V：參照參考文獻3表 2.4-9 取1.92/115/minVm sm 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 10001000 115 546.63 / min 3.14 67 V nr d ， 按照參考文獻3表 3.1-41 取600 / minnr 實際切削速度v： 3.14 67 600 1.75/ 10001000 71 dn vm s 工作臺每分鐘進給量 m f：0.2 600120/ min m ffnmm 被切削層長度l：20lmm 刀具切入長度 1 l： 1 2.0 (2 3)25.45 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度 2 l：mml53 2 取mml4 2 行程次數(shù)i：1i 機動時間 1 j t： 12 1 205.454 0.196min 150 j m lll t f 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：2.61min 精鏜下端孔到72H12 機床：臥式鏜床618T 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：5YT 切削深度 p a：0.5 p amm 進給量f：根據(jù)參考文獻3表 2.4-66，刀桿伸出長度取mm200，切削深度為 F a=0.5mm。因此確定進給量0.15/fmm r 切削速度V：參照參考文獻3表 2.4-9，取2.86/171.72/minVm sm 機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 171.72 770.2 / min 3.14 71 V nr d ，取800 /minnr 實際切削速度v， ： 3.14 61 800 3.09/ 10001000 72 dn vm s 工作臺每分鐘進給量 m f：0.15 800120/ min m ffnmm 被切削層長度l：20lmm 15 刀具切入長度 1 l： 1 0.5 (2 3)22.87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出長度 2 l：mml53 2 取mml4 2 行程次數(shù)i：1i 機動時間 1 j t： 12 1 202.874 0.224min 120 j m lll t f 所以該工序總機動工時0.1960.2240.42min j t 查參考文獻1，表 2.5-37 工步輔助時間為：1.56min 工序 6：鉆下平在 12-M6 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 6mm。加工機床為 Z535 立式鉆床，加工工序為 鉆孔至5，選用5 的麻花鉆頭。攻 M6 螺紋，選用 M6 細柄機用絲錐攻螺紋。 進給量f：根據(jù)參考文獻5表 2.4-39，取rmmf/25. 0 切削速度V：參照參考文獻5表 2.4-41，取smV/43. 0 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 0.43 60 1643 /min 3.14 5 V nr d ，取900 /minnr 實際切削速度 V ： 0 3.14 5 900 0.24/ 10001000 60 d n Vm s 被切削層長度l：15lmm 刀具切入長度 1 l： 1 5 (1 2)12023.5 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 攻 M61.5 的螺紋 機床：Z535 立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（6 1.5M ） 進給量f：由于其螺距mmp5 . 1,因此進給量rmmf/5 . 1 切削速度V：參照參考文獻5表 2.4-105，取min/88. 8/148. 0msmV 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 8.88 471.3 /min 3.14 6 V nr d ，取480 /minnr 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 0 n：取480 /min n nr 16 實際切削速度 V ： 0 3.14 6 480 0.15/ 10001000 60 d n Vm s 被切削層長度l：20lmm 刀具切入長度 1 l： 1 4.5lmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 j t： 12 203.5 0.118min 0.25 800 j lll t fn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 攻 M6 螺紋 被切削層長度l：20lmm 刀具切入長度 1 l： 1 4.5lmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 j t： 1212 0 204.5204.5 0.05min 1.5 4801.5 480 j llllll t fnfn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 總工時為：t=2 j t+ f t=3.75min 工序 7：加工 18M8 底孔 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 8mm。加工機床為 Z535 立式鉆床，加工工序為 鉆孔至7，選用7 的麻花鉆頭。攻 M8 螺紋，選用 M8 細柄機用絲錐攻螺紋。 進給量f：根據(jù)參考文獻5表 2.4-39，取rmmf/25. 0 切削速度V：參照參考文獻5表 2.4-41，取smV/43. 0 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 0.43 60 1174 /min 3.14 7 V nr d ，取900 /minnr 實際切削速度 V ： 0 3.14 7 900 0.33/ 10001000 60 d n Vm s 被切削層長度l：20lmm 刀具切入長度 1 l： 1 7 (1 2)12024.1 22 r D lctgkctgmm 17 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 攻 M81.5 的螺紋 機床：Z535 立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（8 1.5M ） 進給量f：由于其螺距mmp5 . 1,因此進給量rmmf/5 . 1 切削速度V：參照參考文獻5表 2.4-105，取min/88. 8/148. 0msmV 由式（2.1）機床主軸轉(zhuǎn)速n： 0 10001000 8.88 353.5 /min 3.14 8 V nr d ，取360 /minnr 絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 0 n：取360 /min n nr 實際切削速度 V ： 0 3.14 8 360 0.15/ 10001000 60 d n Vm s 攻 M8 螺紋的工時 被切削層長度l：20lmm 刀具切入長度 1 l： 1 4.5lmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 j t： 1212 0 204.5204.5 0.09min 1.5 3601.5 360 j llllll t fnfn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 工序 8：階梯孔 工件材料為 HT200 鐵，孔的直徑為 20mm，表面粗糙度3.2 a Rm。加工機 床為 Z535 立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔20mm 小直徑 锪鉆。 1）確定切削用量 確定進給量f根據(jù)參考文獻7表 28-10 可查出0.25 0.31/fmm r 表 ， 由 于孔深度比 0 /8/130.6l d ，1.0 lf k，故 (0.25 0.31) 1.00.25 0.31/fmm r 表 。查 Z535 立式鉆床說明書，取 0.23/fmm r。 根據(jù)參考文獻7表 28-8， 鉆頭強度所允許是進給量 1.75/fmm r。 由于機床進給 18 機構(gòu)允許的軸向力 max 15690FN（由機床說明書查出） ，根據(jù)參考文獻7表 28-9， 允許的進給量 “ 1.8/fmm r。 由于所選進給量f遠小于 f及 “ f，故所選f可用。 確定切削速度v、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 m P根據(jù)表 28-15，由插入 法得： 17/minvm 表 ，4732FN 表 51.69TN M 表 ，1.25 m PkW 表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。 由參考文獻7表 28-3，0.88 Mv k，0.75 lv k ，故 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm 表 0 10001000 11.22/ min 298 / min 13 vmm nr dmm 表 查 Z535 機床說明書，取195 /minnr。實際切削速度為 0 12195 /min 7.35/min 10001000 d nmmr vm 由參考文獻7表 28-5，1.0 MFMT kk，故 47321.04732()FNN 51.691.051.69TN mN m 校驗機床功率切削功率 m P為 /) mMMm PPn n k 表 （ 1.25(195/298) 1.00.82kWkW 機床有效功率 4.50.813.65 EEm PPkWkWP 故選擇的鉆削用量可用。即 0 13dmm，0.23/fmm r，195 /minnr，7.35/minvm 相應(yīng)地 4732FN，51.69TN m，0.82 m PkW 工序 9：校驗 （5）锪鉆20 階梯孔 加工條件： 工件材料：HT200，金屬模鑄造， 機床：Z535 立式鉆床 刀具：高速鋼鉆頭7，M8 絲錐，20 小直徑端面锪鉆 被切削層長度l：20lmm 19 刀具切入長度 1 l： 1 7 (1 2)12024.1 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 j t： 12 12.54.1 0.07min 0.25 900 j lll t fn 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t 锪鉆20 階梯的工時 锪鉆孔進給量0.23/fmm r，機床主軸轉(zhuǎn)速195 /minnr， 被切削層長度l：12lmm 刀具切入長度 1 l： 1 20 (1 2)120210.2 22 r D lctgkctgmm 刀具切出長度 2 l：0 2 l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 j t： 12 3 10.2 0.27min 0.25 195 j lll t fn 由參考文獻5表 2.5-41 可查得鉆削的輔助時間 1 1.77 f t t= j t+ f t t=0.27+1.77=2.04min 該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min 所以該方案滿足生產(chǎn)要求。 2.3 小結(jié) 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工 藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極 其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法 和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。 20 3 3專用夾具設(shè)計專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時， 需要設(shè)計專用夾具。 根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工銑上平面夾具、傳動箱體鏜上頂面 鏜孔夾具及傳動箱體鉆 18-M8 底孔夾具各一套。其中上頂面鏜孔的夾具將用于組 合鉆床，刀具分別鏜刀。采用 X62W 銑床，硬質(zhì)合金端銑刀 YG8 對銑上平面進行 加工。鉆 M8 底孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔，再用絲錐攻螺紋。 3.1 加工上平面孔的鏜孔夾具設(shè)計 本夾具主要用來鏜上平夾具，此孔也是后面作為工藝孔使用，這個工藝孔有 尺寸精度要求為+0.03，表面粗糙度要求，表面粗糙度為1.6 a Rm，與頂面垂直。 并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。 本到工序為杠桿加工的第一道工序，加工到本道工序時只完成了傳動箱體上表面 的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面 粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 3.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保 證所鉆的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔 的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn) 時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑箱體的下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計 21 基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用下平作為定位基準(zhǔn)， 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進行粗 鏜削加工；然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進行精加工，準(zhǔn)備采用手動夾緊方式夾緊。 3.1.2 切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工，參考文獻9得： 鏜削力 6 . 08 . 0 26HBDfF 鏜削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中：62Dmm232187255 3 1 255 3 1 minmaxmax HBHBHBHB 1 15. 0 rmmf 0.80.6 26 25 0.152323755.2FN 1.90.80.6 10 250.1523226174TN mm 本道工序加工工藝孔時，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓 緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根 據(jù)參考文獻11可查得夾緊力計算公式： 0 12 () Z QL W rtgr tg 式（3.1） 式中： 0 W單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ； Q原始作用力（N） ； L作用力臂（mm） ； r螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm） ； 1 螺桿端部與工件間的摩擦角（） ； Z r螺紋中徑之半（mm） ； 螺紋升角（） ； 2 螺旋副的當(dāng)量摩擦角（） 。 由式（3.1）根據(jù)參考文獻11表 1-2-23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0 35 50 1895 4 (3109 50 ) WN 3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定 由于傳動箱體的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng) 用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊， 夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的 力通過光面壓塊將工件壓緊。 22 3.1.4 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計 工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu) 如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底 面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些 主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖 如上圖所示： 3.1.5 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工 系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾 具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主 要定位基面，故定位誤差 w d很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝 孔尺寸 0.02 0.01 62 mm 及表面粗糙度1.6 a Rm。本道工序最后采用精鏜加工，選用標(biāo) 準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀，直徑為 0.02 0.01 62 mm，并采用鏜套，鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的 位置度應(yīng)用的是最大實體要求。 工藝孔的表面粗糙度1.6 a Rm，由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示） ： （1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：mm005. 0 1 （2）兩襯套的同軸度公差：mm005. 0 2 （3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3 25.03425.0120.022mm （4）鉆套的同軸度公差：mm005. 0 4 （5）鏜套與鏜刀配合的最大間隙： 5 25.03925.0080.031mm 222222 12345 22 0.0390.0780.1 w dmmmm 所以能滿足加工要求。 3.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 鏜62 孔的夾具如夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。裝卸工件時，先將工件放在定位 塊上；用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)工件加工完后，將帶光 面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 3.2 粗、精銑傳動箱體上平面夾具設(shè)計 本夾具主要用來粗、精銑傳動箱上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。 粗、精銑傳動箱上平面時，上平面尺寸為 210315mm，粗糙度要求6.3 a Rm， 傳動箱上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工 23 序是對傳動箱上平面進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮提高勞 動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 圖 3.5 夾具裝配圖 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度 來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平 行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可 保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板 正確貼合就行了。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀傳動箱體的上平面同時進行粗精銑加工。 同時進行采用手動夾緊。 3.2.2 定位元件的設(shè)計 本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是 一面兩銷。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進 24 行設(shè)計。 根據(jù)參考文獻11帶大端面的短圓柱銷的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如圖 3.5 所示。 圖 3.5帶大端面的短圓柱銷 根據(jù)參考文獻11固定擋銷的結(jié)構(gòu)如圖 3.6 所示。 圖 3.6固定擋銷 3.2.3 定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： 銷與孔的配合 0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差 0.02mm，銑/鉆套與襯套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b)max/H max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 25 可見這種定位方案是可行的。 3.2.4 銑削力與夾緊力計算 本夾具是在銑床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊， 為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施 加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2)式（3.2） Fj沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs作用在六角螺母 L作用力的力臂(mm) d0螺紋中徑(mm) 螺紋升角() 1螺紋副的當(dāng)量摩擦() 2螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角() r螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當(dāng)量摩擦半徑() 根據(jù)參考文獻6其回歸方程為 FjktTs 其中 Fj螺栓夾緊力(N)； kt力矩系數(shù)(cm 1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj=52000=10000N 3.2.5 夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠 些。通過定向鍵與銑床工作臺 U 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于 工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減 輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)參考文獻11定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖 3.7 所示。 26 圖 3.7定向鍵 根據(jù)參考文獻11夾具 U 型槽的結(jié)構(gòu)如圖 3.8 所示。 圖 3.8U 型槽 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表 3.5 所示。 表 3.5U 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 螺栓直徑dD 1 DL 12143020 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成傳動箱體上平面尺寸為 210315mm 的粗、精銑加工，所以 27 選用直角對刀塊。根據(jù) GB224380 直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 3.9 所示。 10 147 37 8 25 圖 3.9直角對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖 3.10 所示。 標(biāo)記 四周倒圓 圖 3.10平塞尺 塞尺尺寸如表 3.6 所示。 表 3.6平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸 公稱尺寸 H允差 dC 3-0.0060.25 3.2.6 夾緊裝置及夾具體設(shè)計 夾緊裝置采用移動的 A 型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工 完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 28 移動壓板的結(jié)構(gòu)如圖 3.