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.doc
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1、学校代码:115171学 号:201250616107 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 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
2、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 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
3、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结 论37参考文献38致 谢39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
4、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
5、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3050mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.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
6、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413孔即为螺栓连接孔,210F9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S30H9孔中的操纵杆3操纵拔叉而得以实现。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
7、臂壳体 8犁刀传动轴 9链轮2.2 零件的工艺分析图2-2 犁刀变速齿轮箱箱由图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- 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
8、下将两面或两孔同时加工出来。2-10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度1400.05mm以及1400.05mm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(m)形位公差()N面460.5IT103.2210F9孔IT91.6413孔13IT13以下12.5RQ面IT9IT103.2凸台面IT12IT1312.5无280孔IT173.22020IT13以下12.5无30H9球形孔IT93.2无4M6螺纹孔M66H深14IT13以下无8M2螺纹孔M126H深22I
9、T13以下无28N8IT83.2422平面22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。第3章 确定毛坯、画毛坯零件合图图2-3 毛坯零件合图 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)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2-80mm空均需铸出,故还应安放型芯,此外
10、,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810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(),取4.0底面,双侧加工,取下行数据Q面168H(),取5.0顶面降1级,双侧加工N面168G(),取5.0侧面,单侧加工,去上行数据凸台面106G(),取4.
11、0侧面单侧加工2-80mm孔80H(),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168 mm168mm4 mmN面轮廓尺寸168 mm4.0+5.0 mm177mm4 mmN面距80孔中心尺寸46 mm5.0 mm51mm2.8 mm凸台面距80孔中心尺寸100+6 mm4.0 mm110mm3.6 mm2-80mm孔80 mm3.2+3.0,取6.0 mm74mm3.2 mm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
12、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
13、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
14、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卸下,而且这一“随行心轴”比上述随行夹具简单得多。又因随行工位少,准备的心轴就少,因而该方案是可行的。方案三 用两根制造精度相同的锥销安装在2-80mm孔的两侧定位,此时可以同时限制工件的五个自由度;再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案工件装拆方便方便,但是由于工件连续装卸,影响孔的定位精度,且销轴的夹紧装置较为复杂。方案
15、四 在镗铣加工中心上加工时,采用R面、Q面定位,可以同时限制六个自由度,再以N面本身找正限制一个自由度,加工N面及其上的孔;之后在加工R面(Q面)上的孔时采用N面和Q面(R面)定位,同时限制六个自由度,保证定位精度。夹紧时采用专用夹具夹紧,凸台面的铣削采用一般方式方式铣削。此方案可行,但须制造专用夹具。4.2 制定工艺路线根据各表面的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; R面和Q面:粗铣精铣; 凸台面:粗铣; 2-80mm孔:粗镗粗镗; 7级9级精度的未注出孔:钻扩铰; 螺纹孔;钻孔攻螺纹孔。因R面与Q面有较高的平行度要求,2-80mm孔有较高的
16、同轴度要求,故它们的加工宜采用工序集中原则,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2-80mm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2-80mm孔。R面及Q面上的8N8孔及4-M12螺纹孔等次要表面放在最后加工。初步拟定加工工艺如下:工序号工序内容铸造时效涂漆1粗车N面2钻扩铰2-10F9孔(尺寸留精铰余量),孔口倒角1453粗铣凸台面4粗铣R面及Q面5粗镗2-80mm孔,孔口倒角1456钻20mm孔7精铣N面8精铰2-10F9孔9精铣R面及Q面10精镗2-80
17、H7孔11扩铰S30H9球形孔,钻4-M6螺纹底孔,孔口倒角145,攻螺纹4-M612钻4-13mm孔13刮4-22mm平面14钻8-M12螺纹底孔,孔口倒角145,钻铰2-8N8孔,孔口倒角145,攻螺纹8-M1215检验16入库上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则,但某些工序有些问题。分析如下:如粗车N面,因工件和夹具的尺寸比较大,在卧式车床上加工时,他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,车雪中出现断续切削,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2-80mm孔加工精度
18、的影响。精铣N面后,N面与2-10F9孔的垂直度误差难以通过精铰孔矫正,故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。4-13mm孔尽管是次要表面,但是在钻扩铰2-10F9孔时,也将4-13mm孔钻出,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2-80H7孔后加工,容易保证其轴线与2-80孔轴线的位置精度。工序140中工步太多,工时太长,考虑到整个生产线的节拍,应将8-M12螺纹孔的攻螺纹做为另一道工序。修改后的工艺路线如下:工序号工序内容简要说明1铸造2时效消除内应力3涂底漆防止生锈4粗
19、铣N面,钻扩铰2-10F9至9F9,孔口倒角145,钻4-13先加工基准面,留精精扩铰余量5粗铣R面及Q面,粗镗2-80孔,空口倒角145先加工面,后加工孔6精铣N面,精扩铰2-10F9孔,并提高至2-10F7粗加工结束精加工开始,提高工艺基准精度7精铣R面及Q面,精镗2-80H7孔,钻8-M12螺纹底孔,孔口倒角145,钻铰2-8N8,孔口倒角145,攻螺纹8-M12-6H先加工面,后加工孔,工序分散,平衡节拍8铣凸台面,钻20孔,扩铰S30H9球形孔,钻4-M6螺纹底孔,孔口倒角145,攻螺纹4-M6-6H次要表面在后面加工,工序分散,平衡节拍9锪4-22平面10检验11入库第5章 加工设
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