传动箱箱盖加工工艺规程及夹具设计

天津职业技术师范大学本科生毕业设计传动箱箱盖加工工艺规程及夹具设计Design process planning and fixture gear box cover专业班级：机自 0901 班学生姓名： 指导教师： 高级实验师学 院：机械工程学院2013 年 5 月摘 要 在生产加工过程中，通过一定的手段使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，工件的定位方案的采用，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。对应工序的夹具设计，夹具设计所采取的定位方案以及夹紧方案，方案的可行性分析，以及各个零部件的装配图和多视图。在本次设计过程，首先对看已给的传动箱箱盖，分析它的形位公差以及配合，然后通过查资料确定毛坯的材料、形状、尺寸等。然后经过分析得出各个加工路线的基准，通过工序集中和分散原则拟定出最优的工艺路线。通过每一道工序选出合适的机床和刀具，并确定出每道工序的加工余量等。确定夹具的定位和夹紧方法，选定合适的定位和夹紧装置，并对其进行误差分析和夹紧力计算，最后用 CAD 做出夹具的装配图和关键的零件图。关键词：工序 ； 工艺分析 ；定位方案 ；夹具设计；Abstract In the production process,through some means to make production object(raw materials,semifinished product, parts or assembly,etc.)state of the quality and quantity of the process is called direct change happened process,such as blank manufacturing process,mechanical processing,Heat treatment,assembling and are called the process technology.In making process,make sure the process of installation location and the process need work step,processing this process of locomotive and machine tools,cutting depth,the feed spindle speed and cutting speed,this process of fixture,tools and measuring tools,and go walking knife number and length of the process,Also the positioning scheme adopted.Finally calculated the basic time,Auxiliary time and locate service time.Corresponding process of fixture design,fixture design scheme to the feasibility of the scheme,the position of each component analysis,and the assembly and multiple views. In this design process, first of all look at the gearbox has to cover, analyze its form and position tolerances and fit, and then check the data to determine the rough material, shape, size and so on. Then come the various processing routes through the analysis of the benchmark, through the principle of centralized and decentralized processes to work out the optimum process route. Through every process to choose the right machines and tools, and to determine the allowance for each process and so on. Determining positioning and clamping fixture methods selected suitable positioning and clamping means, and its clamping force error analysis and calculation, the final assembly jig made CAD drawings and critical parts of FIG.Key Words：procedure ；process analysis ；positioning scheme ；grip design I目录1 引言 11.1 研究工作的目的 11.2 设计内容的分析 21.3 制造工艺的发展情况 .21.4 设计的可行性分析 .31.5 预期结果和意义 .32 传动箱箱盖的分析 42.1 传动箱箱盖的工艺分析 .42.2 确定毛坯的制造形式 .42.3 箱体零件的结构工艺性 53 工艺规程设计 63.1 加工工艺过程 .63.2 确定各表面加工方案 63.3 确定定位基准 63.3.1 粗基准选择的选择 .63.3.2 精基准选择的原则 63.4 工艺路线的拟订 .63.4.1 工序的合理组合 .73.4.2 加工阶段的划分 .73.4.3 拟定加工工艺规程 .74 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 94.1 毛坯的外廓尺寸 .94.2 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 95 选择机床设备及工艺装备 .116 确定切削用量及时间定额 .126.1 工序 6 粗铣箱盖底面 .126.2 工序 7 钻 的孔、铰 的孔、孔口倒角 12886.3 工序 9 钻 的孔并将 孔扩到 15 1396.4 工序 10 钻 的孔并将 孔扩到 35，攻 M16 螺纹 141616 II7 孔专用夹具的设计 .16527.1 问题的指出 167.2 夹具设计 167.2.1 定位基准的选择 167.2.2 定位方案和元件设计 167.2.3 定位误差的分析 177.2.4 夹紧方案和夹紧元件设计 177.2.5 铣削力及夹紧力的计算 187.2.6 定向键和导向装置的设计 197.2.7 夹具体设计 197.3 具设计及操作的简要说明 19结 论 .20参考文献 .21附录一 英文材料 22附录二 中文翻译 28致 谢 .32天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计（论文）11 引言1.1 研究工作的目的机械设计制造及其夹具设计是融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练。 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。对于传动箱箱盖加工工艺及夹具设计的主要任务是： （1）完成传动箱箱盖加工工艺规程的制定； （2）完成其中 专用夹具的设计。015.2针对加工工艺规程的制定，阅读完箱盖的零件图后，进行工艺审查。1）对传动箱箱盖的工艺分析，对箱盖的位置精度，形位公差、表面粗糙度以及配合进行分析。其次确定毛坯，对毛坯的材料、形状、机械性能、规模大小进行分析确定出合适的毛坯；2）拟定机械加工工艺分析，主要内容有：选定定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等，定两条路线分析比较，选取一条最佳工艺路线；3）确定满足各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀具和量具等） ；4）确定各主要工序的技术要求和检验方法；5）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；6）确定切削用量和时间定额。针对夹具部分的设计，夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中，设计的主要思路是：工件以已加工端面（箱盖顶面）为定位基准，夹具体上的定位板作为定位面，工件以镗模夹具夹紧，这样设计主要是为了解决了工件上孔的数量较多的问题。具体的设计思路是：本次夹具采取一面两销定位方式定位，首先通过把工件竖着天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计2放在夹具体的凸台上，分别用圆柱销和菱形销定位两个 的孔，这样箱盖的五个自8由度全部限制，通过镗模夹具体实现了零件的定位夹紧。然后进行误差分析、夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计选择。1.2 设计内容的分析此次毕业设计主要是对传动箱箱盖的加工工艺规程及夹具进行设计，主要包含了使用 UG 软件对零件进行三维图形的绘制、建立效果图对零件进行分析，在此基础上根据相关技术及参数要求，结合学习过的金属工艺学、机械制造工程、机械设计等课程制定合理的加工工艺规程，计算相关数据，完成夹具设计。使用 CAD 绘图软件完成相关零件图、毛坯图、夹具装配图图纸的绘制。填写机械加工工艺规程卡片和加工工序卡片。首先应对所需加工零件进行分析，利用 UG 软件依据零件图纸进行三维图形的绘制，根据零件在企业生产莲藕收割机中占据的位置，分析零件的主要作用及使用原理。接着对零件进行工艺分析，依据图纸所给的主要参数，分析各重要尺寸，各尺寸之间的相互联系。明确哪些表面为主要加工表面，哪些为次要加工表面，各加工表面之间的相互联系。分析一些尺寸的形位公差、位置公差。根据年产量结合相关资料确定生产类型。依据材料的性能、零件的形状、机械的相关性能确定毛坯的制造形式。由零件的尺寸参考相关资料，确定毛坯机械加工余量及毛坯尺寸。为了减小加工过程中的尺寸精度误差，选择合理的定位基准。按照热处理的安排、相关辅助工序，同时结合企业生产加工所处的实际环境、工序集中与分散、实际的经济效益等对工艺路线进行分析对比，利用现代辅助设计手段及经验，从生产效率、经济效果、材料损耗进行多方面对比分析，确定在企业现有加工手段条件下的经济适用方案。最后进行夹具的设计。查阅相关夹具设计图纸集，依据自己所需要做的加工夹具，确定定位方案及定位元件，计算相关的定位误差。计算加工过程中切削力和夹紧力的计算。并进行相应夹紧装置的设计，同时对夹具的操作进行简要的说明。1.3 制造工艺的发展情况随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计3畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统。夹具的发展趋势工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.4 设计的可行性分析通过大学四年期间的学习积累，已经完成机械设计、机械制造工程基础、金属工艺学、互换性与测量技术基础等机械相关专业课程和金工实习、生产实习等实习课程。同时实训中心和图书馆提供了良好的学习、设计环境，熟悉掌握了实训中心车床、钻床等操作与运用，使我更加明白加工的一些工艺过程。图书馆为提供了大量丰富的中外文献和资料，能够使用相关指导书籍，技术手册，图集等专业书籍。同时在指导老师的引导和帮助下，一定能够顺利完成设计。总之，在利用传统方法的基础上，结合现代设计方法的特点，最终制作出一套既能满足零件的技术要求又能加工出高精度高质量的夹具体，同时，还能节约成本，提高效率。利用现代优化设计方法，不仅克服了企业生产条件、生产设备不优良的缺点，解决了加工精度要求高的问题，在创新的基础上有了进一步改进。1.5 预期结果和意义 总之，使用传统方法的基础上，结合现代设计方法的特点，并最终产生一组元件，符合技术要求，做出高品质的精密加工出来特定的夹具，这样还可以节省成本，提高效率。优化设计，采用现代方法，不仅可以克服生产条件，生产设备不是很好的缺点，这样即可以解决问题，也可以提高加工精度，创新的基础上有了进一步的提高。天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计42 传动箱箱盖的分析2.1 传动箱箱盖的工艺分析传动箱箱盖的二维图如下图所示通过上述各图对工件进行工艺分析 1，可知：箱盖上平面的平面度为 12，下平面的平面度为 0.1，以上平面为基准加工下表面，且其表面粗糙度小于 6.3 。以m下平面为基准加工孔， 的孔与水平面的垂直度为 0.03，且 孔的表面粗糙度小52 52于 3.2 。 孔的位置度公差为 0.05，表面粗糙度为 Ra 小于 12.5 ， 的孔表m1 8面粗糙度为 Ra 小于 1.6 ，其他孔的表面粗糙度为 Ra 小于 12.5 。 孔的位置m 9度公差为 0.5，表面粗糙度为 Ra 小于 12.5 。m2.2 确定毛坯的制造形式天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计5因为灰铸铁具有较好的耐磨性 3,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.毛坯的精度较高.箱体上大于 3050mm 的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量由于铸铁容易成形，因此，毛坯选用铸铁。确定毛坯的技术要求：1）硬模铸造,铸件不应有裂纹,沙眼和局部缩松,气孔及夹渣等缺陷,铸件表面应清除毛刺,结瘤和粘砂等。2)热处理后硬度为 90-140HBS,已消除内应力,改善切削加工性能。3)未标注倒角 0.545,粗糙度要求为 Ra=12.5。4)未注圆角为 R5。5)材料为 :ZL106。传动箱箱盖的毛坯铸件的结构工艺有一定的要求：和合适的铸造壁厚应当是均匀的，而不是突然的变化。铸造圆角要适当，不应有尖角。铸件结构应尽可能地简单，并有拔模角度和合理的，以减少分型面，芯，并促进从模型。肋的厚度和分布应该是合理的，以避免冷却的铸件的变形或开裂。铸造的选择必须是合理的，并应具有良好的铸造性。在确定粗糙度后，还要考虑经济性。虽然接近加工后的大小和形状。使用的方法虽然可以减少费用开支，提高材料利用率，降低加工成本，但是这可能会导致毛坯制造困难，需要使用昂贵的毛坯制造设施，以提高毛坯的制造成本。因此，那种粗糙的毛坯。形状和大小必须考虑确定成本的问题的一部分，以确保使用性能的零件。毛坯粗糙的形状和大小是确定的。2.3 箱体零件的结构工艺性 箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意 ：（1）箱盖加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。（2）箱盖的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过孔加工前的直径。天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计63 工艺规程设计3.1 加工工艺过程 由以上分析可知，该箱盖零件的主要加工表面是平面和孔系 4。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于箱盖来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及各尺寸精度。3.2 确定各表面加工方案 对于设计传动箱箱盖的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，考虑到成本问题应选择价格较底的机床 5。3.3 确定定位基准 3.3.1 粗基准的选择 粗基准的选择：为了保证传动箱箱盖顶面与传动箱箱盖底面的相互位置关系精度，应以传动箱箱盖顶面为粗基准 ，因为顶面可以在铸造工件时保证其位置精度。而且要选择加工余量要求均匀的重要表面为粗基准。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。因此要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从箱盖零件图分析可知，主要是选择加工箱盖顶面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2 精基准选择的原则 因为加工两个 孔和 孔需要以以底面和 孔为基准，因此可根据基准重合528原则可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 本次工艺设计所采用的加工精基准为箱盖底面和两个 孔。83.4 工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。具体安排是先以孔天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计7和面定位粗、精加工相应面，后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。第一阶段主要完成平面，第二阶段完成平面上的孔。3.4.1 工序的合理组合根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定确定工序数的基本原则为工序集中原则。因为加工两个 孔和 孔精度易于保证，52便于定位加工，且工序比较基准，符合中批量生产要求。而且该次夹具设计的工序数目少，工件装夹次数少，为了缩短了工艺路线，减少了操作工人数和生产面积，简化生产管理，可以在一次装夹中同时加工数个表面易于保证表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。本次加工时中小批量生产，为简化生产管理，故采用工序集中。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 8090ml 的含 0.4%1.1%苏打及 0.25% 0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 200mg。3.4.2 加工阶段的划分（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准。粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段目的是保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求。精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。3.4.3 拟定加工工艺规程1.工艺路线方案一:工序 1：铸造工序 2：清砂（清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等）工序 3：热处理工序 4：涂漆天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计8工序 5：以顶面为基准粗铣箱盖底面和台阶面工序 6：以箱盖底面为基准钻、铰 的孔 2，孔口倒角8工序 7：以底面和 孔为基准粗镗、半精镗、精镗 的孔 285且粗镗、半精镗 的孔 25工序 8：以底面和 孔为基准粗镗、半精镗 的孔 26工序 9：以底面和 孔为基准钻 的孔 10，扩孔后用平头钻压平89工序 10：以底面和 孔为基准钻 的孔，扩孔后用平头钻压平并攻 1M16mm 的螺纹工序 11：去毛刺，清洗工序 12：检验各部分尺寸及精度工序 13：入库2.工艺路线方案二:工序 1：铸造工序 2：清砂（清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等）工序 3：热处理工序 4：涂漆工序 5：以顶面底面互为基准粗铣平面和台阶面工序 6：以底面为基准粗镗 的孔 25工序 7：以底面为基准半精镗 的孔 2工序 8：以底面为基准精镗 的孔 2工序 9：以底面为基准粗镗 的孔 25工序 10：以底面为基准半精镗 的孔 2工序 11：以 孔和 孔为基准钻 的孔 2528工序 12：以 孔和 孔为基准扩 的孔 2工序 13：以 孔和 孔为基准铰的 的孔 2工序 14：以 孔和 孔为基准钻 的孔 10529工序 15：以 孔和 孔为基准钻 的孔 1015工序 16：以底面为基准钻 的孔和 的孔，并攻 M16mm63工序 17：去毛刺，清洗工序 18：检验各部分尺寸及精度工序 19：入库3.工艺方案比较分析：上述两方案：方案一先加工两个 的孔，再以 的孔为基准在一个工序加工两个 孔和 孔，而方案二是分开工序加工 孔和 孔由方案一可见 的孔为52 528天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计9基准加工两个 孔和 孔精度易于保证，便于定位加工，且工序比较基准，符合52中批量生产要求。因此最终的加工路线确定为方案一。4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，采取铸造毛坯件，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：（1）毛坯的结构工艺要求：传动箱箱盖为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：1）铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。2）铸造圆角要适当，不得有尖角。3）铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。4）加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。5） 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。（2）毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：1）各加工面的几何形状应尽量简单。2）工艺基准以设计基准相一致。3）便于装夹、加工和检查。4） 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，绘出毛坯图。4.1 毛坯的外廓尺寸考虑其加工外廓尺寸为 39516743mm，表面粗糙度要求 RZ 为 6.3um，根据表 54 及表 566，按公差等级 79 级，取 7 级，加工余量等级取 F 级确定，毛坯长：395+23.5=402mm宽：167+23=173mm高：43+22=47mm天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计104.2 确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料和加工工艺，查表 6分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表 4-1 所示。表 4-1工序号 工序内容 单边余量 /mm工序尺寸/mm表面粗糙程度Ra/ m（1）钻 的孔83.9 8.712.5（2）铰 的孔 0.1 8 1.67（3）孔口倒角 1 C1 12.5（1）粗镗 的孔5225 5012.5（2）半精镗 的孔 0.75 51.5 6.3（3）精镗 的孔 0.25 52 3.2（4）粗镗 的孔525.5 5112.58（5）半精镗 的孔 2 55 12.5（1）钻 的孔94.5 9 12.59（2）将 孔扩到 153 1512.5（1）钻 的孔68 16 12.5（2） 孔扩到 35 9.5 35 12.510（3）攻 M16 螺纹天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计115 选择机床设备及工艺装备根据生产类型和满足被加工零件的技术要求 ，且结合工程现有的生产条件，各工序所选用的机床设备和工艺装备 7如表 5-1 所示。表 5-1工序号 工序内容 机床设备和工艺装备6 粗铣箱盖顶面X6030 卧式升降台铣床，专用夹具，硬质合金端面铣刀，0400mm/0.02mm 游标卡尺（1）钻 的孔8标准直柄麻花钻，8.70400mm/0.02mm 游标卡尺（2）铰 的孔 机用铰刀， 孔用塞规87（3）孔口倒角 倒角车刀（1）粗镗 的孔52TX617 卧式铣镗床，专用夹具（2）半精镗 的孔 TX617 卧式铣镗床，专用夹具（3）精镗 的孔 TX617 卧式铣镗床，专用夹具（4）粗镗 的孔5TX617 卧式铣镗床，专用夹具8（5）半精镗 的孔 TX617 卧式铣镗床，专用夹具（1）钻 的孔9Z512 台式钻床，专用夹具， 9 标准直柄麻花钻9（2）将 孔扩到 1515 扩孔钻（1）钻 的孔6Z4018 台式钻床，专用夹具（2） 孔扩到 35 莫氏直柄扩孔钻，专用夹具10（3）攻 M16 螺纹 丝锥天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计126 确定切削用量及时间定额6.1 工序 6 粗铣箱盖底面（1）加工条件： 工件材料：灰铸铁加工要求：粗铣箱盖顶面，保证顶面尺寸 3 mm机床：卧式铣床 X63刀具：采用端面铣刀， =100mm,齿数 Z=10wd量具：卡板 （2）计算铣削用量 已知毛坯被加工长度为 395 mm，最大加工余量为 =3.5mm,可一次铣削，切削maxZ深度 =3.5mmpa确定进给量 f：根据表 11-867，用硬质合金铣刀在功率为 4kw 的 X6030 卧式升降台铣床加工时，选择每齿进给量 =0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。zf现取： =0.2mm/zzf切削速度：根据表 11-887，确定 V=27m/min 取 =37.5r/min,故实际切削速度wn为： 当 =37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：）（ min8.10ndwVw，切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣)(7532.zfm过整个工件，则行程为 l+l1+l2=395+3+2=400mm故机动工时为： =40075=5.333min=320smt辅助时间为：=0.15tm=0.15320=48sft其他时间计算：6%（ + ) =6%(320+48)=22.08sbtx故工序 5 的单件时间：08.39.24830t xbfmdtt6.2 工序 7 钻 的孔、铰 的孔、孔口倒角天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计13工件材料：灰铸铁加工要求：钻、铰 2 个 的孔8机床：512 台式钻床刀具： 8mm 的标准直柄麻花钻（1）钻 的孔8根据表 11-2677得 f=0.08mm/z ,V=40m/min =1000v/d=1592.3 （r/min）,sn按机床选取 =1600（r/min）实际切削速度 =40.192m/min 计算基本时间 ，被sn cVbT加工孔长度 l=15mm，切入量:mmd 3.4)21(60cot4)21(cot2y0 式中 为钻头直径，单位为 mm； 为钻头半顶角，常为0 60取 y=4mm，切出量 。4min18.0.165nfylbT确定辅助时间 ，查表得变换刀架 0.05min，变速或变换进给量 0.02min，启动aT调节切削液 0.05min，共计 =0.12min。a（2）铰 的孔8查表 5-686，吃刀量 ，选进给量 f=0.08mm/z ，主轴转速m06.pn=198r/min，切削速度 =10m/min，基本时间 =0.88min，辅助时间 =0.22mincVbTaT（3）空口倒角 C1取 n=760r/min,基本时间 =0.003min，辅助时间 =0.08bTa故工序 7 的单间时间 T=88.98s 2=177.96s6.3 工序 9 钻 的孔并将 孔扩到 159工件材料：灰铸铁加工要求：钻 10 个 的孔并将 孔扩到 15机床：Z512 台式钻床刀具： 9 标准直柄麻花钻（1）钻的 9 孔根据表 11-2677得 f=0.08mm/z ，V=40m/min ，按）（ minr4.15dv0ns天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计14机床选取 n s=1400（r/min）实际切削速度 =39.564m/min，计算基本时间 ，被加cVbT工孔长度 l=15mm，切入量：mmd 6.43)21(60cot5.4)21(cot2y0 式中 为钻头直径，单位为 mm； 为钻头半顶角，常为0 0取 y=4mm，切出量 。4min18.0.165nfylbT确定辅助时间 ，查表得变换刀架 0.05min，变速或变换进给量 0.02min，启动aT调节切削液 0.05min，共计 =0.12min。a（2）将 孔扩到 159根据表 5-656得背吃刀量 ，进给量 f=0.56mm/z，机床转速m4.0pn=1000r/min，切削速度 =80m/min,基本时间 =0.07min，辅助时间 =0.1mincVbTaT故工序 9 的单间时间 T=28.2s 10=282s6.4 工序 10 钻 的孔并将 孔扩到 35，攻 M16 螺纹1616工件材料：灰铸铁加工要求：钻 的孔并将 孔扩到 35，攻 M16 螺纹机床：Z4018 台式钻床 （1）钻 的孔6根据表 11-2677得 f=0.15mm/z V=60m/min， ，按)min(2.1940rdvns机床选取 n s=1200（r/min）实际切削速度 =60.3m/min，计算基本时间 ，被加工cVbT孔长度 l=15mm，切入量：mmd 3.6.5)21(60cot5.7)21(cot2y0 式中 为钻头直径，单位为 mm； 为钻头半顶角，常为 。0 0取 y=6mm，切出量 。4min2.08.165nfylbT天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计15确定辅助时间 ，查表得变换刀架 0.05min，变速或变换进给量 0.02min，启动aT调节切削液 0.05min，共计 =0.12min。a（2）将 孔扩到 3516根据表 5-656得背吃刀量 ，进给量 f=0.56mm/z，机床转速m4.0pn=1000r/min，切削速度 =80m/min,基本时间 =0.07min，辅助时间 =0.1mincVbTaT（3）攻 M16 螺纹切削速度 =0.1m/s=6m/min,则 =238r/min,按机床选 s sn=195r/min，则实际切削速度 V=4.9m/minwn基本工时：L=14mm，L1=3mm，L2=3mm 攻 M16 螺纹T=(L+L1+L2)/ =（14+3+4）/195=0.11minwn故工序 10 的单件时间 T=36s天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计167 孔专用夹具的设计527.1 问题的指出为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。通过铸造就可使上表面达到精度要求，而对于机体加工工序 6 粗铣箱体的下平面，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。而对于 孔，应注意工序的集中，通过一52次定位加紧完成一个工序，这样不仅可以提高相互位置精度，而且节省加工时间。7.2 夹具设计7.2.1 定位基准的选择由零件图可知，箱盖的上表面作为基准加工下表面和台阶面，然后以下表面和孔作为基准加工两个 孔。为了提高加工效率和降低成本，决定用一把镗刀来852加工 和 孔。527.2.2 定位方案和元件设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位 8，工件下方定位板作定位面，定位板与构形压板连接在一起，将工件夹在中间，通过两个销对工件上两个 的孔进行定8位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销，因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短菱形销进行设计。（1）确定两定位销中心距尺寸及其偏差：由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距，由于两工艺孔有位置度公差，其尺寸公差为 ，两工艺孔的中心距为15.0171，所以两工艺孔尺寸为 15.07（2）确定圆柱销直径及其公差（基准孔最小直径）取 f7， 所以圆柱销尺寸通过查表可得到。（3）削边销的宽度 b 和 B （4）削边销与基准孔的最小配合间隙（5）削边销直径及其公差通过计算可以求得。本夹具选用的短圆柱销和菱形销，查表 6-86，其参数如下表：天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计17表 7-1 定位销(单位：mm)表 7-2 定位菱形销(单位：mm)7.2.3 定位误差的分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为 6：（1）移动时基准位移误差：m02902.min1d1y D）（2）转角误差：068.37129.0.09arctnin2d2in1d1 LD其中 第一定位孔与圆定位销间的最小间隙min1第二定位孔与圆定位销间的最小间隙i27.2.4 夹紧方案和夹紧元件设计根据零件的结构和夹紧方向，利用定位板和构形压板将工件的夹住，拧紧构形压板上的螺母对工件实行夹紧。在设计是应保证：（1）工件与定位板、工件与构形压板接触时没有倾斜，以防止接触不良或改变着力点而破坏定位。（2）螺母一般采用一般采用高螺母，以求扳手拧紧时可靠，六角螺母头同样也不易打滑损坏。dD H基本尺寸 极限偏差 r6D1 L h h1 B b b168 18 8 0.0190.028 14 28 7 D-1 3 2dD H基本尺寸 极限偏差 h6d1 D1 L L1 h h1 B b b168 18 8 -0.0190 M6 14 36 8 7 D-1 3 2天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计18（3）压板上供螺钉穿过的孔应作成长圆孔，以便松开工件时，压板可迅速后撤，易于装卸，操作效率高一些。该夹紧装置选用构形压板结构 9，其参数如下表：表 7-3 构形压板 A 型(单位：mm)7.2.5 铣削力及夹紧力的计算根据需要，将工件作用于铣刀上的总切削力 F 分解为三个互相垂直的分力，即切削力 、垂直切削分力 和背向力 ，为了测试和机床及夹具设计工作的方便，cFcNFp将总切削力 F 分为进给力 、横向进给力 和垂直进给力 。而总切削力 f efn。222 fnefpcN刀具：硬质合金三面刃铣刀， =100mm,齿数 Z=10wd根据表 9-246得zF9.0p-174.0zec af)5.(819其中 ，Z=20， 取 ， ，md0 804d.e）（ 6aezm0.15fz，所以：.3ap NF 8.235.315.60.5481.990.-7. 查表可得，进给力 、横向进给力 和垂直进给力 与切削力的比值:f eFfnF,故：5.0,9.,3.0fef FFNNN 4.168.235.0. 9.fef 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 10： 4321K式子中： 基本安全系数，2.51K加工性质系数， 1.12刀具钝化系数， 1.13d K D B LminmaxM8 14 28 20 45 52天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计19断续切削系数， 1.14K则 NF6.85.209152e 总F 为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25则 N=6686.6 0.25=26746.5N7.2.6 定向键和导向装置的设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中 11，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与镗床工作台 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。导向装置选用镗套作为导向元件。7.2.7 夹具体设计夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体 12。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图如图纸所示。0A7.3 具设计及操作的简要说明本夹具用于传动箱箱盖孔的粗镗、半精镗、精镗。夹具的定位采用一面两销，定位可靠，定位误差较小。其夹紧采用的是手动夹紧，夹紧简单、快速、可靠，有利于提高生产率。在中批量生产条件下可以选择使用此夹具，工件在夹具体上安装好后，通过拧紧构形压板上的螺母夹紧工件。当工件加工完成后，拧开螺母松开工件，即可取下工件。天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计20结 论这次毕业设计，使我对零件的制造过程、加工工艺规程和夹具设计都有了更进一步的认识和了解，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最直接有效的方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，但是当你运用结合实际的时候往往会存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性。在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。但也有不足之处：对于 孔的加工，本可以用钻、扩、铰，这样可以52提高精度，但由于 孔必须用镗床，如果两个孔分别用不同机床加工，成本5就会比较大。为了降低成本及操作方便，本次采用的夹具设计结构简单，但具有实用性。为此，镗孔的专用夹具还有待改进。通过设计，培养了我独立思考问题和解决问题的能力；树立了正确的设计思想， ；掌握了零件产品设计的基本方法和步骤；使我能熟悉地查找和应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准；我还学会了许多 Word 的详细操作知识， CAD、UG 的操作能力也得到了很大的提高。这次的毕业设计使我获益良多，是我在学校的最后一次答卷，为今后自己的研究生生活打下一个良好的基础，也是我成功走向社会的第一步。天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计21参考文献1 于峰.机械精度设计与测量技术M.北京：北京大学出版社，2008.2 孙京平.互换性与测量技术基础M.北京：中国电力出版社，2009.3 吴拓.机械制造工艺及专用夹具M.北京:机械工业出版社,2006.4 冯之敬.机械制造工程原理M.北京：清华大学出版社，2008.5 邓文英.金属工艺学M.北京：高等教育出版社，2008.6 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册M.北京：机械工业出版社，2007.7 陈宏钧.实用机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，2009.8 王光斗.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000.9 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2011.10 濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.11 蔡学熙.现代机械设计方法实用手册M.北京：化学工业出版社，2004.12 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京：化学工业出版社，2000.13 梁尚明.现代机械优化设计方法M.北京：化学工业出版社，2005.14If International Micro mechanism Symposium.Tokyo Institute of Technology.to-ko.June 1-3,1993.15 Robert J.Schilling.Fundamentals of Robotics-Analysis and Control,New Jersey:Prentice Hall,1990.天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计22附录一 英文材料Cylinder block machining process designEngine parts engine block is a more complex structure of spare parts box, its high precision, complex process, and the processing quality will affect the overall performance engine, so it has become the engine manufacturers focus parts one.1 Technical Characteristics of the engine cylinder blockCylinder cast for a whole structure, and its upper part 4 cylinder mounting hole; cylinder standard cylinder is divided into upper and lower divisions into two parts; cylinder to the rear of the front-side arrangement of the previous three coaxial mounting hole of the camshaft and the idler axle hole.Cylinder process features are: the structure of complex shape; processing plane, more than holes; uneven wall thickness and stiffness is low; processing of high precision typical of box-type processing part. The main processing of the surface of cylinder block top surface, the main bearing side, cylinder bore, the main and camshaft bearing bore holes and so on, they will directly affect the machining accuracy of the engine assembly precision and performance, mainly rely on precision equipment, industrial fixtures reliability and processing technology to ensure the reasonableness.2 Engine block process design principles and the basis forDesign Technology program should be to ensure product quality at the same time, give full consideration to the production cycle, cost and environmental protection; based on the enterprises ability to actively adopt advanced process technology and equipment, and constantly enhance their level of technology. Engine block machining process design should follow the following basic principles:(1) The selection of processing equipment ,the principle of selection adopted the principle of selection adopted the principle of combining rigid-flexible, processing each horizontal machining center is located mainly small operations with vertical machining center, the key process a crank hole, cylinder hole, balancer shaft hole High-speed processing of high-precision horizontal machining center, an upper and lower non-critical processes before and after the four-dimensional high-efficiency rough milling and have a certain adjustment range of special machine processing;天津职业技术师范大学 2013 届本科生毕业设计23(2) focus on a key process in principle process the body cylinder bore, crankshaft hole, Balance Shaft hole surface finishing and the combination of precision milling cylinder head, using a process focused on a setup program to complete all processing elements in order to ensure product accuracy The key quality processes to meet the cylinder capacity and the relevant technical requirem