设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及工艺装备

学校代码：115171学号：201250616107HENANINSTITUTEOFENGINEERING机械制造技术基础课程设计题目设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及工艺装备学生姓名魏振山专业班级机械设计制造及其自动化1221班学号201250616107系（部）机械工程学院指导教师（职称）杜可可(教授)完成时间2013年6月16日机械制造技术基础课程设计说明书机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及铣凸台面工序的专用夹具内容：1)零件——毛坯合图1张2)机械加工工艺规程卡片1套3)夹具装配总图1张4)夹具零件图1套5)课程设计说明书1份原始资料：该零件图样一张;生产纲领为6000件∕年；每日1班。学生姓名魏振山专业班级机械设计制造及其自动化1221班学号201250616107系（部）机械工程学院指导教师（职称）杜可可(教授)完成时间2013年6月16日机械制造技术基础课程设计目录摘要............................................1第1章前言......................................2第2章零件工艺的分析............................32.1零件的作用......................................32.2零件的工艺分析...................................4第3章确定毛坯、画毛坯—零件合图................8第4章拟定梨刀箱体加工的工艺路线................94.1定位基准的选择...................................94.2制定工艺路线.....................................9第5章选择加工设备及刀具、夹具、量具.............11第6章确定切削用量及基本工时...................126.1切削用量的确定..................................126.2时间定额计算....................................25第7章专用夹具的设计...........................297.1确定夹紧力及螺杆直径............................297.2确定夹紧力及螺杆直径............................297.3定位精度分析....................................30第8章数控加工程序及装备.......................318.1数控加工程序....................................318.2数控加工刀具....................................36机械制造技术基础课程设计结论.........................................37参考文献.........................................38致谢.........................................39机械制造技术基础课程设计摘要本次课程设计是在完成了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计是我们能够运用制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具有了设计一个中等复杂程度的零件（犁刀变速齿轮箱体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也熟悉和运用有关手册﹑图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为以后的毕业设计几未来从事的工作打下良好的基础。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。关键词：工艺规程，设计，专用夹具机械制造技术基础课程设计第1章前言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.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.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(如航空发动机上的箱体等).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.毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.机械制造技术基础课程设计第2章零件的工艺分析2.1零件的作用犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个重要的机械装置如图2-1所示。旋耕机通过该零件的安装平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―13㎜孔即为螺栓连接孔，2―10F9孔为定位销孔。如图所示，犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5，它与变速箱的一倒挡齿轮常啮合。犁刀传动轴8的左端花键上有啮合套4，通过拔叉可以轴向移动。啮合套4和犁刀传动轴5相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8.其操作过程通过安装在S30H9孔中的操纵杆3操纵拔叉而得以实现。123456789图2-1犁刀变速齿轮箱传动示意图1——左臂壳体2——犁刀变速齿轮箱体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——链轮机械制造技术基础课程设计2.2零件的工艺分析图2-2犁刀变速齿轮箱箱机械制造技术基础课程设计由图2-2得知箱体材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、及减震性，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-φ80H7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-φ80H7孔的尺寸精度、同轴度0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度0.1mm，以及R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齿合精度、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-φ10F9孔的尺寸精度、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箱倒档齿轮的齿合精度。表2-1加工表面分析加工表面尺寸及偏差/㎜公差及精度等级表面粗糙度Ra(μm)N面46±0.5IT103.22―φ10F9孔0.0490.01310910F深IT91.64―φ13孔Φ13IT13以下12.5R―Q面+0.150168IT9～IT103.2凸台面0.206IT12～IT1312.5无2―φ80孔0.0300807HIT173.2φ20Φ20IT13以下≥12.5无φ30H9球形孔0.0520309HIT93.2无4―M6螺纹孔M6―6H深14IT13以下无8―M2螺纹孔M12―6H深22IT13以下无2―φ8N80.0030.0258812N深IT83.24―φ22平面φ22深18无1.25无由参考文献（1）中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，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。形位公差(㎜)机械制造技术基础课程设计第3章确定毛坯、画毛坯—零件合图图2-3毛坯—零件合图机械制造技术基础课程设计根据零件材料确定毛坯为铸件。确定零件生产类型根据参考文献【8】可知：%)1%)(1(baQmN………（1）式中N—零件的生产纲领（件∕年），N=6000；Q—产品的年产量（台∕年）；a—备品率，取3%；b—废品率，取0.5%。查参考文献【13】表1-3知，属于轻型零件查参考文献【13】表1-4知，属于大批生产毛坯的铸造方法为砂型机器造型。又由零件2-φ80mm空均需铸出，故还应安放型芯，此外，为消除残余应力，铸造后还应进行人工时效处理。参考文献【1】表2.3-6，该铸件的公差等级CT为8~10级，加工余量MA等级为G级，故取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面应选择通过C孔基准轴线，且与R面和Q面平行的平面，浇口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。参考文献【1】表2.3-5，用查表法确定各表面的加工余量如下表所示。表3-1各加工表面的加工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168G（0.5~0.4），取4.0底面，双侧加工，取下行数据Q面168H(.06~.05)，取5.0顶面降1级，双侧加工N面168G(0.5~0.4)，取5.0侧面，单侧加工，去上行数据凸台面106G(0.4~0.3)，取4.0侧面单侧加工2-φ80mm孔80H(..53~.52)，取3.0孔降1级，双侧加工由参考文献【1】机械加工工艺手册表2.3-9可得主要毛坯尺寸及公差如下表所示。表3-2主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸总余量（公差加余量）毛坯尺寸公差CTN面轮廓尺寸168mm—168mm4mmN面轮廓尺寸168mm4.0+5.0mm177mm4mmN面距φ80孔中心尺寸46mm5.0mm51mm2.8mm凸台面距φ80孔中心尺寸100+6mm4.0mm110mm3.6mm2-φ80mm孔φ80mm3.2+3.0，取6.0mmφ74mm3.2mm机械制造技术基础课程设计第4章拟定梨刀箱体加工的工艺路线4.1定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是选择定位基准。为使所选的定位基准能够保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择来加工各表面，然后考虑如何选择粗基准作为精基准的表面先加工出来。1.精基准的选择精基准的选择：犁刀变速齿轮箱体的N面和2-10F9孔既是装配基准，又是设计基准，用他们做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面一孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线尊选了“基准统一”的原则。此外，N面的面积比较大，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（即2-80mm孔）的毛坯孔与箱体内壁做粗基准：第一，在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；第二，装入箱体的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准N面和2-10F9孔，这时有两种定位方案：方案一用一浮动圆锥销伸入一2-80mm毛坯孔中限制二个自由度；用三个支撑钉支承在与Q面相距32mm并平行与Q面的毛坯面上，限制三个自由度；再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案适合大批大量生产类型中，在加工N面及其面上的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（一端的反锥可取下，以便装卸工件）的心轴插入2-80mm毛坯孔中并夹紧，粗加工N面时，将心轴置于两头的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个心轴，但由于下一道工序（钻扩铰2-10F9孔）还要用到这根心轴定位，即将心轴置于两头的U形槽中限制两个自由度，故本道工序可不用将心轴