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设计说明书题目：传动箱体的工艺规程及铣42孔端面的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业：机械设计制造及自动化 班 级：机械L144 指导老师：河北科技大学理工学院机械制造工程学课程设计任务书设计题目机械加工工艺规程及其夹具设计指导教师 专业机械设计制造及自动化班级机械L144 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXX一、课程设计的目的和基本要求通过课程设计，使学生综合运用所学知识和机械制造工程的基本理论，分析和解决零件在加工中的定位、夹紧、合理安排机械加工工艺路线、确定工序余量及工序尺寸等问题，设计的夹具结构合理，能够保证加工质量，尽可能做到高效、省力、经济合理，学会使用手册图书资料，检索有用信息，设计说明书的编写培养学生的文字表述能力。二、课程设计的内容根据所给零件图纸要求，针对一般机械加工企业的加工条件，按照中批生产拟定其机械加工工艺规程，设计指定工序的专用机床夹具。主要完成以下内容：（1）毛坯图设计，绘制毛坯图图纸一张。（2）制订指定工件机械加工工艺规程，填写其工艺过程卡及指定工序的工序卡一套。（3）设计指定工序专用夹具及其主要零件。具体要求为，绘制机床夹具总装配图图纸一张，13个零件图。（4）撰写设计计算说明书一份，不少于8000字。三、课程设计进度安排本课程设计用三周时间完成。各部分所占时间分配大致如下：（1）明确任务，熟悉零件图，对零件进行工艺分析，绘制毛坯图 （2天） （2）选择加工方案，确定工艺过程，填写工艺文件 （2 天） （3）机床夹具设计，绘制总装配图、零件图（8天）（4）编写设计计算说明书（2天）（5）答辩（1天）四、课程设计教材及主要参考资料1 尹成湖，李保章，杜金萍，主编. 机械制造技术基础课程设计. 北京：高等教育 出版社，20092 方若愚等编.金属机械加工工艺人员手册.上海：上海科学技术出版社，19813 东北重机学院等编.机床夹具设计手册. 上海：上海科学技术出版社，19794 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京：冶金工业出版社，20025 孟少农主编.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，1991 6 龚安定等编. 机床夹具设计.西安：西安交通大学出版社，1991摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。传动箱体加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加扣 3346389411或3012250582目 录序 言1一 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析3二 毛坯的确定42.1确定毛坯的制造形式42.2毛坯形状及尺寸4三 拟定加工工艺路线53.1 基准的选择53.1.1粗基准选择53.1.2 精基准的选择63.2 制定工艺路线7四 切削用量及工时计算9五 夹具设计145.1 问题的提出145.2 定位基准的选择145.3夹紧方案的设计165.4切削力及夹紧力计算165.5定位误差分析185.6夹具设计及操作简要说明20总 结21致 谢23参 考 文 献24序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。传动箱体的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析 1.1 零件的作用齿轮箱是蜗轮箱的主要部件。蜗杆传动在齿轮传动箱中实现。蜗杆传动是一种在空间中传递两个轴之间运动和动力的传动装置。两个轴之间的夹角可以是任意值，通常为90度。蜗杆传动用于传递相交轴间的运动和动力。蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件，上面52H7与35H7同轴孔安装蜗杆，下面62H7与42H7同轴孔安装蜗轮，蜗杆传动蜗轮实现变速传动。传动箱体零件图1-1如下：图1-1 传动箱体零件图1.2 零件的工艺分析齿轮传动箱体上的主要加工面为120外圆与止口平面、52H7与35H7孔、62H7与42H7孔。止口平面的垂直度0.02mm直接影响机器与齿轮传动箱的接触精度及密封。52H7与35H7孔的尺寸精度，35H7孔与120外圆同轴度0.025mm，直接影响蜗杆与蜗轮的啮合精度、机器与齿轮传动箱联接时的正确定位等。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。62H7与42H7孔的尺寸精度，62H7孔与42H7孔中心线对各自孔口端面的垂直度0.04mm，直接影响蜗轮与蜗杆的啮合精度、机器与齿轮传动箱中蜗轮联接时的正确定位等。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。二 毛坯的确定2.1确定毛坯的制造形式灰铸铁的力学性能与基体组织和石墨形态有关。在严重的灰铸铁基体中的石墨鳞片石墨分离，指出易应力、拉伸强度、塑性和韧性是灰铸铁比钢低得多，但抗压强度与钢、铸铁件在铸铁的机械性能是最差的。同时，对灰铸铁基体的力学性能有一定的影响，铁素体基体石墨板厚的灰铸铁，硬度和强度最低，较少应用；石墨细珠光体灰铸铁、高强度和硬度，主要用来做更重要的铸件；铁氧体石墨片珠光体灰铸铁珠光体铸铁稍厚，不是表现为珠光体灰铸铁为好。因此，大多数工业用途的珠光体基体灰铸铁。经过反复比较、HT200更合适。2.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 三 拟定加工工艺路线3.1 基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。3.1.1粗基准选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取端面为定位基准，利用V型块为定位元件。3.1.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为精基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5) 精基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以孔（一面2销）为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.2 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：工序号工序名称工序内容5铸 造清除浇冒口10热处理人工时效，消除内应力15上底漆喷沙，上底漆20粗 车119.5、35、30留余量25粗 车119.5、115.5、120、52、46、35留余量30精 铣精铣42孔所在的端面，480.05、93.5到尺寸35精 铣精铣88孔所在的面，96到尺寸40精 铣104到尺寸45粗 车88、62、60、42留余量50精 车60、35、30、2.5到尺寸，119.5留余量，倒角55精 车119.5、115.5、120、52、46、35及倒角到尺寸60精 车88、62、60、42及倒角到尺寸65钻 孔、攻丝K向图中3-M5螺纹底孔、攻丝70钻 孔E向图中面4-9 75钻 孔、攻丝钻F向图中4-14孔，4-M6螺纹底孔、攻丝80钻 孔3个耳朵上的孔3-5.5四 切削用量及工时计算工序：精铣42孔所在的端面，480.05、93.5到尺寸1. 刀具的确定刀具选取高速钢端铣刀，根据标准采用刀片YG8,，。2. 铣削用量的确定1） 铣削深度的确定 由于加工余量不大，因此也可以一次完成加工2） 每次进给量及切削速度的计算的确定 根据X51立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。查标可得出 ，则根据标准选择机床转速750当750r/min时根据标准选择机床转速3） 工时的计算切削工时的计算：，则机动工时为工序：精铣88孔所在的面，96到尺寸1. 刀具的确定刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，根据标准采用刀片YG8,，。2. 铣削用量的确定1）铣削深度的确定由于加工余量不大，因此也可以一次完成加工2） 每次进给量及切削速度的计算的确定根据X51立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。查标可得出 ，则根据标准选择机床转速750当750r/min时根据标准选择机床转速3） 工时的计算切削工时的计算：，则机动工时为.工序：E向图中面4-9机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻钻头91)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1194r/min与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm; tt= =0.355min工序：钻F向图中4-14孔，4-M6螺纹底孔、攻丝选用高速钢锥柄麻花钻螺纹底孔（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： min攻螺纹M6mm： 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：工序：钻3-5.5均布孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻钻头5.51)进给量 取f=0.15mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=25m/min3)确定机床主轴转速ns= 638r/min与638r/min相近的机床转速为700r/min。现选取=700r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.53min五 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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第30道工序的精铣42孔所在的端面，480.05、93.5到尺寸的铣床夹具。5.1 问题的提出 本夹具主要用于精铣42孔所在的端面，480.05、93.5到尺寸，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们使用端面和52孔和侧面作为定位基准，端面限制三自由度，半轴限制到两个自由度，支撑钉限制一个自由度，这样的空间限制共六个自由度。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定采用开口垫圈作为紧固装置。本夹具采用平面和孔定位，一面两销经典的定位方式，采用半轴和支撑钉定位，定位元件如下图：半轴如下图5-1：图5-1支撑钉如下图5-2：图5-25.3夹紧方案的设计本夹具采用一面两销定位，限制空间的6个自由度，同时采用开口垫圈夹紧工件即可满足要求。开口垫圈如下图5-3：图5-35.4切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用端铣刀 31mm z=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力5.5定位误差分析 (1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 半轴孔的最大偏差 半轴孔的最小偏差 半轴定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = =(2) 转角误差 （式5-6）式中： 半轴孔的最大偏差 半轴孔的最小偏差 半轴定位孔与定位销最小配合间隙 支撑钉孔的最大偏差 支撑钉孔的最小偏差 支撑钉定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 经检验合格5.6夹具设计及操作简要说明采用开口垫圈夹紧工件，采用半轴和支撑钉定位，限制空间的六个自由度，即可满足要求，整个夹具设计整体上本着简单操作方便的原则，装卸方便，可以大大提高加工效率。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年第 24 页 共 29 页
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