摩托車發(fā)動機齒輪箱蓋工藝及夾具設計【鉆鉸Φ42孔夾具】

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【摘要】本文主要論述摩托車發(fā)動機齒輪箱蓋的加些加工工藝及其夾具的設計，根據(jù)零件的生產類型，形狀和生產要求，制定了加工齒輪箱蓋設計方案，刀具選擇，加工設備等，并選擇最佳方案排列出加工時的工藝路線卡片，根據(jù)工藝路線卡片來加工。同時，為保證零件的加工精度和生產效率選擇合理的基準至關重要。在加工過程中主要考慮的是零件圖上的尺寸精度，包括長度尺寸，厚度，槽深度，孔徑大小，以及重要的形位公差尺寸，包括垂直度，平行度，同軸度，圓柱度等等，如何計算加工時的余量以確保要求的精度是很很關鍵的。在此基礎上對各工序進行參數(shù)計算，最后完成夾具的結構設計及零件夾具的總裝，最終分析全過程，編寫完成說明書。 關鍵詞：發(fā)動機齒輪箱；加工工藝；設計計算；夾具設計 第1章 緒論 1.1 選題的目的 本畢業(yè)設計課題的主要目的是提高學生對所學的基礎理論與機械加工技術的綜合應用能力和專業(yè)基本技能分析和解決實際問題，訓練初步工程設計的能力。根據(jù)機械設計、制造及其自動化專業(yè)的特點，著重地培養(yǎng)以下幾方面能力： 1．調查研究、中外文獻檢索、閱讀與翻譯的能力； 2．綜合運用基礎理論、專業(yè)理論和知識分析解決實際問題的能力； 3．查閱和使用專業(yè)設計手冊的能力； 4．設計、計算與繪圖的能力，包括使用計算機進行繪圖的能力； 5．撰寫設計說明書（論文）的能力。 齒輪箱體設計是機械專業(yè)所學知識的綜合運用的一個重要環(huán)節(jié)，其目的在于對齒輪箱體零件整體結構、制造工藝的了解以及對齒輪箱體零件加工工藝的設計；圖紙的繪制和編寫工藝卡片、技術文件等多方面得到綜合訓練；并對學過的基本知識、基本理論和基本技能進行實踐運用。 1.2 選題意義 通過此次設計，是對我們這幾年所學的知識一個綜合性考評，讓我們明白自己的不足之處，同時也是一次理論聯(lián)系實踐的設計，對我們踏入社會找工作也很有幫助。 1.1.1 1.3國內外機加工相關研究概況 （1） 現(xiàn)代機械工業(yè)的生產特點 隨著科學技術的進步和生產力的發(fā)展，國民經濟各部分不斷要求機械工業(yè)提供先進的技術裝備，研制新的產品品種，以滿足國民經濟持續(xù)發(fā)展和人發(fā)生活不斷提高的需要，這樣一來，促使機械工業(yè)的生產形式發(fā)生了顯著的變化，即多品種、中小批量生產逐漸占了優(yōu)勢。國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中小批、多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。于是，現(xiàn)代企業(yè)生產便面臨以下問題。 ① 通常小批量生產采用先進的工藝方法和專用工藝裝備是不經濟的，但對于高、精、尖產品而言，不采用這種手段又無法達到規(guī)定的技術要求。 ② 現(xiàn)行生產準備工件往往需要較長的時間，花費的人力、物力較大，趕不上產品更新?lián)Q代的步伐。 ③ 由于產品更新越來越快，使用傳統(tǒng)的專用夾具，勢必造成積壓浪費。 為此，除了在產品結構設計和產品生產工藝方面進行改革之外，在工藝裝備方面也必須改革其狹隘的專用性，使之適應新的生產特點的需要。 （2） 機床夾具的現(xiàn)狀 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 在批量生產中，企業(yè)都習慣于采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；在多品種生產的企業(yè)中，每隔年就要更新%的專用夾具，而夾具 的實際磨損量僅為%，這些夾具往往留下來又很難得重復使用，拋棄它們又實在可惜，因此造 成很大的浪費。這些都是一直困擾企業(yè)的現(xiàn)實問題。 近年來，數(shù)控機床、加工中心、組成技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應 用，對機床夾具提出了如下新的要求： ① 能訊速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； ② 能裝夾一組具有相似性特征的工件； ③ 能適用于精密加工的高精度機床夾具； ④ 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； ⑤ 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； ⑥ 提高機床夾具的標準化程度。 這些都是擺在工藝技術人員面前的新課題、新任務。 （3） 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 為了適應現(xiàn)代機械工業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展的需要和多品種、小批量生產的特點，現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化四個方面。 ① 標準化。機床夾具的發(fā)標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 ② 精密化。隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達″；用于精密車削的高精度三瓜自定心卡盤，其定心精度為5。 ③ 高效化。高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三瓜自定心卡盤，可保證卡瓜在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線上配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 ④ 柔性化。機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構。發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 1.1.2 1.4課題主要內容 （1） 查閱相關資料，分析所給題目的零件結構工藝性，編排出該零件的合理的加工工藝過程，選擇各加工工序的合理的切削用量，填寫零件的加工工藝卡片； （2）完成給定加工面的夾具設計（須有方案分析比較、優(yōu)選），每套夾具須完成裝配圖1張和若干張夾具零件圖； （3）編寫設計說明書。 第2章 零件的工藝性分析 2.1 零件的功能、結構及生產類型確定 2.1.1 零件的功能 題目所給的零件是摩托車發(fā)動機齒輪箱蓋，其主要起密封的作用，使箱體在工作時不致讓油液滲漏。 2.1.2 結構工藝性分析 零件的結構的工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性與經濟性。零件結構工藝性審查如下所述： 1、 避免設置傾斜的加工面，以便減少裝夾次數(shù)。 2、 改為通孔或擴大中間孔可減少裝夾次數(shù)，保證孔的同軸度。 3、 被加工表面設置在同一平面，可一次走刀加工，縮短調整時間。 4、 避免內表面、內凹面的加工，利于提高效率，保證精度。 5、 加工螺紋時應留有退刀槽，或具有螺紋尾扣，以方便退刀。 6、 將支承面改為臺階式，將加工面鑄出凸臺、保留精加工面的必要長度，以減少加工面，提高效率，保證精度。 7、 避免在斜面上鉆孔，避免鉆頭單刃切削，防止刀具損壞和孔中心偏斜。 8、 避免深孔加工，改善排屑和冷卻條件。 9、 刀具應易于加工切削部位，避免采用接長鉆頭等非標準刀具。 2.1.3 生產類型確定 根據(jù)生產綱領的大小，可分為三種不同的生產類型： 1.單件生產：少量地制造不同結構和尺寸的產品，且很少重復。如新產品試制，專用設備和修配件的制造等。 2.成批生產：產品數(shù)量較大，一年中分批地制造相同的產品，生產呈周期性重復。而小批生產接近于單件生產，大批生產接近于大量生產。 3.大量生產：當一種零件或產品數(shù)量很大，而在大多數(shù)工作地點經常是重復性地進行相同的工序。 生產類型的判別要根據(jù)零件的生產數(shù)量（生產綱領）及其自身特點，具體情況見表1-1。 表1-1： 生產類型與生產綱領的關系 生產類型 重型 （零件質量大于2000kg） 中型 （零件質量為100-2000kg） 輕型 （零件質量小于100kg） 單件生產 小于等于5 小于等于20 小于等于100 小批生產 5-100 20-200 100-500 中批生產 100-300 200-500 500-5000 大批生產 300-1000 500-5000 5000-50000 大量生產 大于1000 大于5000 大于50000 依設計題目知：Q=15000臺/年，n=1件/臺；結合生產實際，備品率α和廢品率β分別取為10%和1%。帶入公式得該零件的生產綱領 N=15000×1×（1+10%）×（1+1%）=16665件/年 零件是輕型零件，根據(jù)表1-1可知生產類型為大量生產。 2.2主要加工面及要求 摩托車發(fā)動機齒輪箱蓋主要加工表面為：基準面B、Φ44孔系、兩個Φ30孔系，其中摩托車發(fā)動機齒輪箱蓋Φ43孔中心線為基準A，其中一個Φ30孔系中心線與基準A距離為500.02，圓柱度為0.008，圓度為0.005，與基準B的垂直度公差為0.025；另一30孔系中心線，與上一個30孔系中心線距離為430.02，圓柱度為0.008，圓度為0.005，相對于基準B的垂直度公差為0.025。 第3章 毛胚及基準的選擇 3.1 確定毛胚的類型、制造方法和尺寸及其它公差 零件材料為ADC12，日本的鋁合金牌號，又稱12號鋁料，Al-Si-Cu系合金，是一種壓鑄鋁合金，適合氣缸蓋罩蓋、傳感器支架、蓋子、缸體類等，執(zhí)行標準為:JIS H 5302-2000《鋁合金壓鑄件》。由于零件大量生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用壓鑄，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.3-1常用毛坯的制造方法與工藝特點，知鑄造精度為CT7級，毛坯尺寸公差為0.05～0.2，表面粗糙度Ra6.3～3.2，加工余量等級MA-E，生產率高，缺點就是直接出成品設備昂貴。故采用不直接出成品的壓鑄形式。 3.2 毛胚的技術要求 技術要求： 1.零件加工表面，不應有劃痕，擦傷等損傷零件表面的缺陷； 2.零件去除氧化皮； 3.鑄件公差帶對稱于毛胚鑄件基本尺寸配置； 4.未注倒角均為145°，為主壁厚3.5； 5.鑄件表面上不應有冷隔，裂紋，縮孔和穿透性缺陷及嚴重的 殘缺類缺陷（如欠鑄，機械損傷等）； 6.輸入軸孔不裝配軸承時不加工。 3.3 確定毛胚尺寸、設計毛胚圖 1、 齒輪箱蓋基準面B的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=2.0 ，表面粗糙度為Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——半精銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 半精銑 單邊余量Z=0.4 精銑 單邊余量Z=0.1 2、 齒輪箱蓋Ф49端面的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=1.5 ，表面粗糙度為Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 3、 齒輪箱蓋Ф37端面的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=1.5 ，表面粗糙度為Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 4、 齒輪箱蓋Ф44孔系的加工余量 Ф44孔系即Ф38孔、Ф42孔、Ф43孔和Ф44孔，由上知，孔與孔之間尺寸相差不大，且Ф38孔精度要求不高，故采用Ф38孔為Ф44孔系的毛坯孔。 5、 齒輪箱蓋Ф30孔系的加工余量 Ф30孔系即Ф10孔、Ф20.5孔（或者20.8孔）和Ф30孔，由零件圖知，Ф10孔精度要求不高，故采用Ф10孔為Ф30孔系的毛坯孔。 6、 齒輪箱蓋其他孔和螺紋 齒輪箱蓋其他孔和螺紋，尺寸均不大，故采用實心鑄造。 7、其他不加工表面，壓鑄即可滿足其精度要求。 3.4粗基準的選擇 基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成大批零件報廢，使生產無法正常進行。 ① 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。 ② 如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。 ③ 如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。 ④ 選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 ⑤ 粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。 重點考慮到既要保證在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選齒輪箱蓋Φ49端面、Φ17端面及齒輪箱蓋兩側面為定位粗基準。 3.5精基準的選擇 選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。 ①用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。 ②當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產基準轉換誤差。 ③當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 ④為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。 ⑤有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。 根據(jù)該齒輪箱蓋零件的技術要求和裝配要求,對于精基準而言，主要考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目以基準面B、兩個Φ30孔為定位精基準，滿足要求。 第4章 制定工藝路線 4.1 確定各加工面的加工方法 1、 齒輪箱蓋基準面B，采用銑削加工，表面粗糙度Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，三步銑削即粗銑——半精銑——精銑方可滿足其精度要求。 2、 齒輪箱蓋Φ49端面，采用銑削加工，表面粗糙度Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，兩步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 3、 齒輪箱蓋Φ37端面，采用銑削加工，表面粗糙度Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，兩步銑削即粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 4、 齒輪箱蓋Φ44孔系、Φ30孔系，表面粗糙度分別為Ra0.8、Ra1.2、Ra1.5、Ra3.2、Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-8知，擴Φ10孔至Φ20.5孔；擴Φ20.5孔至Φ29.8；擴Φ10孔至Φ20.8孔；擴Φ20.8孔至Φ29.8，再粗鉸Φ38孔至Φ42；鉸Φ42至Φ43；鉸Φ43孔至Φ43.8；最后精鉸Φ29.8孔至Φ30；精鉸Φ43.8孔至Φ44。 5、齒輪箱蓋M8-6H螺紋、2-M81.25螺紋、M81.25螺紋和2-Φ8.5孔，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3-20知，鉆2-M81.25螺紋底孔Φ8深25；鉆M81.25螺紋底孔Φ8深19.5；再鉆2-Φ8.5孔；接著攻4-M8-6H螺紋（通）；最后攻2-M81.25螺紋深23；攻M81.25螺紋深18 6、齒輪箱蓋Φ42孔，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4.7知，粗鉸Φ38孔至Φ42。 4.2 擬定加工工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領以確定為大批生產的條件下，可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本，現(xiàn)有以下兩種方案。 方案一： 工序00： 壓鑄 工序05： 時效處理以消除內應力 工序10： 粗銑基準面B 工序15： 粗銑基準Φ49端面；精銑基準Φ49端面 工序20： 半精銑基準面B；精銑基準面B 工序25：粗銑2-Φ37端面；粗銑Φ49端面； 精銑2-Φ37端面；精銑Φ49端面 工序30 ：擴Φ10孔至Φ20.5孔；擴Φ20.5孔至Φ29.8；擴Φ10孔至Φ20.8孔；擴Φ20.8孔至Φ29.8；粗鉸Φ38孔至Φ42；鉸Φ42至Φ43；鉸Φ43孔至Φ43.8；精鉸Φ29.8孔至Φ30；精鉸Φ43.8孔至Φ44 工序35： 鉆4-M8-6H螺紋底孔Φ6.8孔（通）；鉆2-M81.25螺紋底孔Φ8深25；鉆M81.25螺紋底孔Φ8深19.5；鉆2-Φ8.5孔；攻4-M8-6H螺紋（通）；攻2-M81.25螺紋深23；攻M81.25螺紋深18 工序40： 粗鉸Φ38孔至Φ42 工序45： 去毛刺 工序50： 檢驗至圖紙要求并入庫 方案二： 工序00： 壓鑄 工序05： 時效處理以消除內應力 工序10： 粗銑基準面B、半精銑基準面B、精銑基準面B 工序15： 粗銑基準Φ49端面；精銑基準Φ49端面 工序20 ：擴Φ10孔至Φ20.5孔；擴Φ20.5孔至Φ29.8；擴Φ10孔至Φ20.8孔；擴Φ20.8孔至Φ29.8；粗鉸Φ38孔至Φ42；鉸Φ42至Φ43；鉸Φ43孔至Φ43.8；精鉸Φ29.8孔至Φ30；精鉸Φ43.8孔至Φ44 工序25： 粗銑2-Φ37端面；粗銑Φ49端面； 精銑2-Φ37端面；精銑Φ49端面 工序30： 鉆4-M8-6H螺紋底孔Φ6.8孔（通）；鉆2-M81.25螺紋底孔Φ8深25；鉆M81.25螺紋底孔Φ8深19.5；鉆2-Φ8.5孔；攻4-M8-6H螺紋（通）；攻2-M81.25螺紋深23；攻M81.25螺紋深18 工序35： 粗鉸Φ38孔至Φ42 工序40： 去毛刺 工序45： 檢驗至圖紙要求并入庫 4.3工藝路線方案的比較分析 通過對上面方案的分析，我們知道，方案二工序相對集中，基準面B的粗加工、半精加工和精加工放到了一個工序里，而方案一則是先粗加工了一下基準面B，然后再以基準面B定位，加工Φ49端面，然后再反過來，以加工過的Φ49端面定位，半精加工和精加工基準面B，這樣基準面B的平面度和粗糙度才易保證，故方案一相對比較合理一點，故采用方案一。 第5章 工序設計 5.1 選擇加工設備及工藝裝備 1、 基準面B，加工設備選擇：XH714數(shù)控銑床；量具選擇：游標卡尺。 2、 Ф49端面，加工設備選擇：XH714數(shù)控銑床；量具選擇：游標卡尺。 3、 Ф49端面、兩個Ф37端面，加工設備選擇：XH714數(shù)控銑床；量具選擇：游標卡尺。 4、 Ф44孔系、兩個Ф30孔系，加工設備選擇：ZK5140C數(shù)控鉆床；量具選擇：錐柄圓柱塞規(guī)。 5、 4-M8-6H螺紋、2-M81.25螺紋、M81.25螺紋和2-Φ8.5孔，加工設備選擇：ZK5140C數(shù)控鉆床；量具選擇：錐柄圓柱塞規(guī)、螺紋塞規(guī)。 6、 Φ42，加工設備選擇：ZK5140C數(shù)控鉆床；量具選擇：錐柄圓柱塞規(guī)。 5.2 選擇夾具 1、基準面B，夾具選擇：專用夾具。 2、Ф49端面，夾具選擇：專用夾具。 3、Ф49端面、兩個Ф37端面，夾具選擇：專用夾具。 4、Ф44孔系、兩個Ф30孔系，夾具選擇：專用夾具。 5、4-M8-6H螺紋、2-M81.25螺紋、M81.25螺紋和2-Φ8.5孔，夾具選擇：專用夾具。 6、Φ42，夾具選擇：專用夾具。 5.3 選擇刀具 1、基準面B，刀具選擇：Ф25立銑刀。 2、Ф49端面，刀具選擇：Ф8立銑刀。 3、Ф49端面、兩個Ф37端面，刀具選擇：Ф12立銑刀。 4、Ф44孔系、兩個Ф30孔系，刀具選擇：擴孔鉆、鉸刀。 5、4-M8-6H螺紋、2-M81.25螺紋、M81.25螺紋和2-Φ8.5孔，刀具選擇：Ф6.8麻花鉆、Ф8麻花鉆、Ф8.5麻花鉆、M8-6H絲錐、M81.25絲錐。 6、Φ42，刀具選擇：鉸刀。 第6章 確定機械加工余量 1、齒輪箱蓋基準面B的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=2.0 ，表面粗糙度為Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——半精銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 半精銑 單邊余量Z=0.4 精銑 單邊余量Z=0.1 2、齒輪箱蓋Ф49端面的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=1.5 ，表面粗糙度為Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 3、齒輪箱蓋Ф37端面的加工余量 鑄造精度為CT7級，加工余量等級MA-E，，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2.4鑄件機械加工余量得，單邊總余量Z=1.5 ，表面粗糙度為Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，需要經過粗銑——精銑方可滿足其精度要求。 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 4、齒輪箱蓋Ф44孔系的加工余量 Ф44孔系即Ф38孔、Ф42孔、Ф43孔和Ф44孔，由上知，孔與孔之間尺寸相差不大，且Ф38孔精度要求不高，故采用Ф38孔為Ф44孔系的毛坯孔。 5、齒輪箱蓋Ф30孔系的加工余量 Ф30孔系即Ф10孔、Ф20.5孔（或者20.8孔）和Ф30孔，由零件圖知，Ф10孔精度要求不高，故采用Ф10孔為Ф30孔系的毛坯孔。 6、齒輪箱蓋其他孔和螺紋 齒輪箱蓋其他孔和螺紋，尺寸均不大，故采用實心鑄造。 7、其他不加工表面，壓鑄即可滿足其精度要求。 第7章 確立切削用量及其基本工時 工序00： 壓鑄 工序05： 時效處理以消除內應力 工序10： 粗銑基準面B 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ25立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝600 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序15： 粗銑基準Φ49端面；精銑基準Φ49端面 工步一：粗銑基準Φ49端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：精銑基準Φ49端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝800r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序20：半精銑基準面B；精銑基準面B 工步一：半精銑基準面B 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ25立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝800r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：精銑基準面B 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ25立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝950r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序25：粗銑2-Φ37端面；粗銑Φ49端面； 精銑2-Φ37端面；精銑Φ49端面 工步一：粗銑2-Φ37端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：粗銑Φ49端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝600r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步三：精銑2-Φ37端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝800r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工步四：精銑Φ49端面 1. 選擇刀具 刀具選取硬質合金Φ8立銑刀 ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 2）.決定每次進給量及切削速度 根據(jù)XH714數(shù)控銑床說明書，其功率為為5.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝800 當＝800r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，， 則機動工時為 工序30 ：擴Φ10孔至Φ20.5孔；擴Φ20.5孔至Φ29.8；擴Φ10孔至Φ20.8孔；擴Φ20.8孔至Φ29.8；粗鉸Φ38孔至Φ42；粗鉸Φ42至Φ43；粗鉸Φ43孔至Φ43.8；精鉸Φ29.8孔至Φ30；精鉸Φ43.8孔至Φ44 工步一：擴Φ10孔至Φ20.5孔 利用擴孔鉆擴Φ10孔至Φ20.5，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)ZK5140C數(shù)控鉆床說明書，選取 則主軸轉速為，并ZK5140C數(shù)控鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步二：擴Φ20.5孔至Φ29.8 利用擴孔鉆擴Φ20.5孔至Φ29.8，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)ZK5140C數(shù)控鉆床說明書，選取 則主軸轉速為，并ZK5140C數(shù)控鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步三：擴Φ10孔至Φ20.8孔 利用擴孔鉆擴Φ10孔至Φ20.8，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)ZK5140C數(shù)控鉆床說明書，選取 則主軸轉速為，并ZK5140C數(shù)控鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步四：擴Φ20.8孔至Φ29.8 利用擴孔鉆擴Φ20.8孔至Φ29.8，根據(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)ZK5140C數(shù)控鉆床說明書，選取 則主軸轉速為，并ZK5140C數(shù)控鉆床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步五：粗鉸Φ38孔至Φ42 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工步六：粗鉸Φ42孔至Φ43 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工步七：粗鉸Φ43孔至Φ43.8 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工步八：精鉸Φ29.8孔至Φ30 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工步九：精鉸Φ43.8孔至Φ44 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工序35： 鉆4-M8-6H螺紋底孔Φ6.8孔（通）；鉆2-M81.25螺紋底孔Φ8深25；鉆M81.25螺紋底孔Φ8深19.5；鉆2-Φ8.5孔；攻4-M8-6H螺紋（通）；攻2-M81.25螺紋深23；攻M81.25螺紋深18 工步一：鉆4-M8-6H螺紋底孔Φ6.8孔（通） 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 749r/min 按機床選取n=800r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步二：鉆2-M81.25螺紋底孔Φ8深25 選用Φ8高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 637r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步三：鉆M81.25螺紋底孔Φ8深19.5 選用Φ8高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 637r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步四：鉆2-Φ8.5孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ8.5孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)ZK5140C數(shù)控鉆床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，， 則機動工時為 工步五：攻4-M8-6H螺紋（通） 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=0.6mm/r V=15m/min 597r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步六：攻2-M81.25螺紋深23 選擇M81.25高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=1.25mm/r V=20m/min 607r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工步七：攻M81.25螺紋深18 選擇M81.25高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即f=1.25mm/r V=20m/min 607r/min 按機床選取n=600r/min 切削工時： ，， 則機動工時為 工序40： 粗鉸Φ38孔至Φ42 根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，， 則機動工時為 工序45： 去毛刺 工序50： 檢驗至圖紙要求并入庫 第8章 夾具總體設計 8.1定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。由零件圖和工藝過程得，選基準面B及兩個Φ30孔作為定位基準。 8.2 夾具定位誤差分析 (1)移動時基準位移誤差 （式8-1） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 代入（式8-1）得： = = (2) 轉角誤差 （式8-2） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 ———— 削邊銷孔的最大偏差 ———— 削邊銷孔的最小偏差 ———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中： 則代入（式5-6）得： 則： 0.0221° 第9章 夾具結構設計 9.1 夾具體設計 用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據(jù)整個機構的大小而調整，要保證機構的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。夾具體如下圖9-1所示： 圖9-1 夾具體 9.2夾緊機構 9.2.1確定驅動機構 驅動機構的形式有：機械、電動、電磁、真空、氣壓和液壓等形式，本夾具為鉆削夾具，鉆削力小，故采用機械驅動機構。 9.2.2 夾緊力計算 查表4得切削力計算公式： 式中，f=1mm/r,查表得 =736MPa, 即==1547N 所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K= 式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得： K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5 孔軸部分由M10螺母鎖緊，查表得夾緊力為36500N ==91250N 由上計算得》，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 9.3夾具的設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了移形壓板夾緊方式。本工序為鉆切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求，裝配圖如下圖9-2所示： 圖9-2 裝配圖 9.4結構特點 夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、工人的勞動強度、生產率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。 1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求，成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產。 2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產效率。 3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。 第10章 夾具與零件的裝配 10.1確定夾具結構方案 1、根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定位元件，計算定位誤差。 2、確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 3、確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。 4、確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結構型式。 5、確定和設計其他結構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。 在確定夾具結構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。 10.2 繪制夾具總圖 1、繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。 2、主視圖盡量符合操作者的正面位置。 3、工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 4、繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。 5、標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結構繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術條件。 6、編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質量等。 7、繪制總圖中非標準件的零件圖。 設計總結 本設計中是對齒輪箱蓋零件加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決。而且它們都有一個共同的特點，都采用了一面兩銷定位，夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此手動夾緊滿足夾緊要求。 通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 1， 鄒青 主編 機械制造技術基礎課程設計指導教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8 2， 李益民 主編 機械制造工藝設計簡明手冊 北京： 機械工業(yè)出版社 2012，7 3， 孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12 4， 李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12 5， 鄧文英 主編 金屬工藝學 北京： 高等教育出版社 2000 6， 黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學出版社 2002，7 7， 丘宣懷 主編 機械設計 北京： 高等教育出版社 1997 8， 儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶： 重慶大學出版社 1997，12 9， 廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京： 中國計量出版社 2000，1 10，樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12 11，李慶壽 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1983，4 12，陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1986，4 13， 機床夾具結構圖冊 貴州：貴州人民出版社 1983，7 14，龔定安 主編 機床夾具設計原理 陜西：陜西科技出版社，1981,7 15，李益民 主編 機械制造工藝學習題集 黑龍江： 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