犁刀变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计（钻床+铣床两套夹具）

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 湖南农业大学东方科技学院 全日制普通本科生毕业设计 变速齿轮箱体加工工艺及夹具设计 THE BODY OF SPEED CHANGE GEAR BOX PROCESSES CRAFT AND FIXTURE DESIGN 学生姓名： 向继方 学 号： 200741914220 年级专业及班级：2007级机械设计制造及其自动化(2)班 指导老师及职称： 陈志亮 副教授 湖南·长沙 提交日期：20 年 月 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘 要 1 关键词 1 1 前言 2 2 零件结构工艺性分析 2 2.1 零件图分析 2 2.2 结构工艺分析 2 3 零件毛坯 3 3.1 毛坯材料的选择 3 3.2 铸件尺寸公差 3 3.3 铸件机械加工余量 3 3.4毛坯零件综合图 4 4 工艺规程设计 4 4.1 定位基准的选择 4 4.2 制订工艺路线 5 4.3 选择加工设备及工艺装备 7 4.4 加工工序设计 9 4.5 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。 17 5 夹具设计 17 5.1铣R、Q面的夹具设计 17 5.1.1确定设计方案 17 5.1.2夹具操作说明 18 5.1.3 定位精度分析 18 5.1.4.计算夹紧力及切削力并确定螺杆直径 18 5.2 钻扩铰2-Φ9F9孔夹具设计 19 5.2.1 确定设计方案 19 5.2.2 操作说明 20 5.2.3 定位精度分析 20 5.2.4紧力与切削的计算 21 6 结论 22 参考文献 23 致 谢 23 附 录 24 变速齿轮箱体加工工艺及其夹具设计 学 生：向继方 指导老师：陈志亮 （湖南农业大学东方科技学院，长沙410128） 摘 要：本次设计完成了犁刀变速齿轮箱体的加工工艺的确定及钻夹具、铣夹具的设计，采用模块化的设计思想，从零件的多方面分析，快速将需要的模块联系在一起组成一个整体。论文首先对零件进行分析并确定其毛坯材料，然后选择定位基准，制定工艺路线，选择加工设备及刀、夹、量具并对每道工序进行分析及计算出时间定额；最后确定夹具设计方案，考虑定位精度及计算出夹紧力与切削力并确定螺杆直径。本次设计的夹具结构简单，易于确保精度。 关键词：变速齿轮箱体；夹具设计；工艺 The Body of Speed Change Gear Box Processes Craft and Fixture Design Student: Xiang jifang Tutor: Chen zhiliang (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: This design completed the confirm of processing of and the design of Milling machine fixture and Drilling machine fixture, using the design idea of modularized, analysis from the various parts of the parts, and contact the modules that needed together to form a overall. The paper firstly analyzes parts and determining the blank materials, then select the locating datum, formulate the process route, choose processing equipment and knife, clamp, measuring tools and analysis each procedure and calculated the time norm; Finally confirm the design proposal, consider the precision of positioning and calculate the clamping force and cutting force and determined the screw diameter. The structure of the clamp designed this time is simple and easy to ensure accuracy. Key words:the body of speed change gear box;fixture design; process 1 前言 旋耕机是与拖拉机配套完成耕、耙作业的耕耘机械。因其具有碎土能力强、耕后地表平坦等特点，而得到了广泛的应用。犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件，它通过传动齿轮系来传递功率的齿轮传递组件。它的主要作用是改变传动方向、改变转动力矩、分配动力。犁刀变速齿轮箱体夹具的合理设计有助于保证箱体精度，确保旋耕机的生产效率、确保其耕作质量。 2 零件结构工艺性分析 2.1 零件图分析 犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（即附图1零件图上的 N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 4一Φ13mm 孔即为螺栓连接孔，2—Φ10F9孔即为定位销孔。 图1 犁刀变速齿轮箱体传动示意图 Fig 1 Coulter speed change gear box body drive diagrammatic drawing 如图1 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，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4，通过拨叉可以轴向移动。啮合套4和犁刀传动齿轮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SΦ30H9孔中的操作杆3，操作拨叉而得以实现。 2.2 结构工艺分析 由附图1得知，其材料为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。 2-Φ80H7孔的尺寸精度、同轴度为Φ0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度Φ0.1mm，以及R相对Q面的平行度为0.055mm，直接影响犁刀传动轴对N面的平行度时，所以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对R面的平行度0.06mm，影响旋耕机与变速齿轮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啮合精度。 由参考文献有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度[1]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。 3 零件毛坯 3.1 毛坯材料的选择 根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为6000件/年。通过计算，该零件质量约为7Kg。由参考文献中表1-4、表1-3[2]可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型。又由于箱体零件的内腔及2-Φ80mm孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 3.2 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，由于是大批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型。由工艺人员手册查得：铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0mm。 3.3 铸件机械加工余量 对于成批和大量生产的铸件，加工余量由工艺人员手册查得，选取MA为G级。各表面的总加工余量如表1所示 表 1 加工表面总余量 Table 1 Process surface total remaining quantity 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 168 G 4 底面，双侧加工（取下行数据） Q 面 168 H 5 顶面降1级，双侧加工 N 面 168 G 5 侧面，单侧加工（取上行数据） 凸台面 106 G 4 侧面单侧加工 孔2—Φ80 80 H 3 孔降1级，双侧加工 由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差如表 1-3所示。 表2 主要毛坯尺寸及公差（mm） Table 2 Main finished forms size and tolerance（mm） 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 CT N 面轮廓尺寸 168 - 168 4 N 面轮廓尺寸 168 4+5 177 4 N 面距孔Φ80 中心尺寸 46 5 51 2.8 凸台面距孔Φ80 中心尺寸 100+6 4 110 3.6 孔 2—Φ80 Φ80 3+3 Φ74 3.2 铸件的分型面选择通过C基准孔轴线，且与R面（或Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。 3.4 毛坯零件综合图 毛坯零件综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其它有关技术要求等。 　　零件—毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容： 　　⑴ 合金牌号。 　　⑵ 铸造方法。 　　⑶ 铸造的精度等级。 　　⑷ 未注明的铸造斜度及圆角半径。 　　⑸ 铸件的检验等级。 　　⑹ 铸件综合技术条件。 　　⑺ 铸件交货状态：如允许浇冒口残根大小等。 　　⑻ 铸件是否进行气压或液压试验。 　　⑼ 热处理硬度。 　　零件一毛坯综合图附图2 所示。 　　技术要求 　　l. 毛坯精度等级 CT为 10级； 　　2. 热处理：时效处理， 180－200HBS; 　　3. 未注铸造圆角为 R2－R3，拔模斜度 2°； 　　4. 铸件表面应无气孔、缩孔、夹砂等； 　　5. 材料：HT200。 4 工艺规程设计 4.1 定位基准的选择 　　⒈精基准的选择 　　犁刀变速齿轮箱体的 N面和 2—Φ10F9 孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面二孔” 的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，N面的面积较大，定位比较稳定、夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。 　　⒉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（2—Φ80mm 孔）的毛坯孔与箱体内壁作粗基准： 　　① 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； 　　② 装入箱内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙； 　　③ 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—Φ10F9孔，这时可有两种定位夹紧方案： 　　方案一：用一浮动圆锥销插入Φ80mm 毛坯孔中限制二个自由度；用三个支承钉支承在与 Q面相距 32mm并平行于 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。这种方案适合于大批大量生产类型中，在加工 N面及其面上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：用一根两头带反锥形（一端的反锥可取下，以便装卸工件）的 　　心棒插入 2—Φ80mm 毛坯孔中并夹紧，粗加工 N面时，将心棒置于两头的 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根心棒，但由于下一道工序（钻扩铰 2—Φ10F 9 孔）还要用这根心棒定位，即将心棒置于两头的 U形槽中限制两个自由度，故本道工序可不用将心棒卸下，而且这一“随行心棒”比上述随行夹具简单得多。又因随行工位少，准备心棒数量就少，因而该方案是可行的。 4.2 制订工艺路线 　　根据各表面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 —Φ80mm 孔：粗镗 —— 精镗； 7级～9 级精度的未铸出孔：钻一扩一铰；螺纹孔：钻孔一攻螺纹。 　　因 R面与 Q面有较高的平行度要求， 2—Φ80mm 孔有较高的同轴度要求。故它们的加工宜采用工序集中的原则，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—Φ80mm 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—Φ80mm 孔。 R面及 Q面上的Φ8N8 孔及 4—M13 螺纹孔等次要表面放在最后加工。 初步拟订加工工艺路线如下表： 表3 初步拟订加工工艺路线 Table 3 The initial draws up to process craft route 工序号 工序内容 铸造 时效 涂漆 100 粗车N面 110 钻扩铰 2—Φ10F9 孔 ( 尺寸留精铰余量), 孔口倒角 1 × 45 ° 120 粗铣凸台面 130 粗铣 R 面及 Q 面 140 粗镗 孔 2—Φ80, 孔口倒角 1 × 45 ° 150 钻 孔 Φ20 160 精铣 N 面 170 精铰 孔 2—Φ10F9 180 精铣 R 面及 Q 面 190 精镗 孔 2—Φ80H7 200 扩铰 球形孔 SΦ30H9, 钻 4—M6 螺纹底孔 , 孔口倒角 1 × 45 °, 攻螺纹 4—M6 210 钻孔 4—Φ13 220 锪平面 4 —Φ22 230 钻8- M12螺纹底孔 ,孔口倒角 1 × 45°，钻铰孔 2—Φ8N8, 孔口倒角1×45°,攻螺纹 8—M12 240 检验 250 入库 上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得深思。 　　如粗车 N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难，又由于 N面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。 　　工序130应在工序 120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 2一Φ80mm 孔加工精度的影响。 　　精铣 N面后， N面与 2一Φ10F9 孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，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。 　　4一Φ13mm 孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2—Φ10F 9孔时，也将4一Φ13mm 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Φ20mm 孔工序也应合并到扩铰 SΦ30H9 球形孔工序中。这组孔在精镗2一Φ80H7 孔后加工，容易保证其轴线与 2—Φ80H7 孔轴线的位置精度。 　　工序 230工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将8 —M12 螺孔的攻螺纹作另一道工序。 修改后的工艺路线如下： 表4 工艺路线 Table 4 Craft route 工序号 工序内容 铸造 时效 涂漆 100 粗车N面 110 钻扩铰 2—Φ10F9 孔, 孔口倒角 1 × 45 °，钻孔 4—Φ13 120 粗铣 R 面及 Q 面 130 粗铣凸台面 140 粗镗 孔 2—Φ80, 孔口倒角 1 × 45 ° 150 精铣N面 160 精扩铰2—Φ10F9 孔,并提高精度至2-Φ10F7 170 精铣 R 面及 Q 面 180 精镗粗镗 孔 2—Φ80H7孔 190 扩铰球形孔SΦ30H9, 钻4—M6螺纹底孔 ,孔口倒角 1 × 45 °,攻螺纹 4—M6-6H 200 锪平面 4 —Φ22平面 210 钻8- M12螺纹底孔 ,孔口倒角 1 × 45°，钻铰孔 2—Φ8N8, 孔口倒角1×45° 220 攻螺纹 8—M12-6H 230 检验 240 入库 4.3 选择加工设备及工艺装备 　　由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主。辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 　　（1）粗铣 N面 　　考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择 X52K立式铣床。选择直径 D为Φ200mm 的 C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺[3]。 　　（2）精铣 N面 　　由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择 X62W卧式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 　　（3）铣凸台面 　　采用立式铣床 X52K、莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用检具。粗铣 R及 Q面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为 5.5kW的 1T× 32型铣削头。选择直径为Φ160mm 的 C类可转位面铣刀、专用夹具、游标卡尺。 　　（4）精铣 R及 Q面 　　采用功率为 1.5kW的 1TX b 20M 型铣削头组成的卧式双面组合机床。精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。 　　（5）粗镗 2一Φ80H7 　　采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5kW的 1TA20镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。 　　（6）精镗 2—Φ80H7 孔 　　采用卧式双面组合镗床，选择功率为 1.5kW的 1TA 20M镗削头。选择精镗刀、专用夹具。 　　（7）工序130（钻扩铰孔 2—Φ10F 9 至 2—Φ9F 9 孔口倒角 l×45°，钻孔 4一Φ13mm ） 　　选用摇臂钻床 Z3025。选用锥柄麻花钻；锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角；选用锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。 　　锪 4—Φ22mm 平面选用直径为Φ22mm 、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为Φ13mm 。 　　（8）工序190 　　所加工的最大钻孔直径为Φ20mm ，扩铰孔直径为Φ30mm 。故仍选用摇臂钻床 Z3025。钻Φ20mm 孔选用锥柄麻花钻，扩铰 SΦ30H9 孔用专用刀具，4—M6 螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具。Φ20mm 、 Φ　　30mm 孔径用游标卡尺测量， 4—M6 螺孔用螺纹塞规检验，球形孔 SΦ30H9 及尺寸 6mm，用专用量具测量，孔轴线的倾斜 30°用专用检具测量。 　　（9） 8—M12 螺纹底孔及 2—Φ8N8 孔 　　选用摇臂钻床 Z3025加工。 8—M12 螺纹底孔选用锥柄阶梯麻花钻、选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀加工 2 —Φ8N8 孔。采用专用夹具。选用游标卡尺和塞规检查孔径。 　　（10） 8— M12 螺孔 　　攻螺纹选用摇臂钻。采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规 4.4 加工工序设计 　　确定工序尺寸一般的方法是:由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 （1） 工序190粗铣及工序240精铣 N面工序。查有关手册平面加工余量表，得精加工余量 Z N精为 l.5mm。已知 N面总余量 Z N总为 5mm。故粗加工余量 Z N粗＝（5－1.5） mm＝ 3.5mm。 图2 尺寸链 Fig 2 Size chain 如图 2所示，精铣 N面工序中以B孔定位， N面至 B、A孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸 XN-B 精 =（46 土 0.05）mmm，则粗铣N面工序尺寸 XN-B 精 精为 47.5mm。 　 查教材表 3-16 平面加工方法，得粗铣加工公差等级为 IT11～13 ，取IT11其公差 TN-B精 = 0.16mm ，所以 XN-B精 =47.5土0.08mm（注 :中心距公差对称标注）。 　　校核精铣余量 ZN精： 　　ZN精min ＝ XN-精min-XN-B精max ＝[（47.5-0.16）-（ 46＋ 0.05）]mm＝1.29mm 　　故余量足够。 　　查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量 fZ＝0.2mm /z；精铣的每转进给量 f＝ 0.05mm /z，粗铣走刀 1次，a p ＝3.5mm；精铣走刀1次， a p＝1.5mm。 　　 取粗铣的主轴转速为 150r／min，取精铣的主轴转速为 300r／min。又前面已选定铣刀直径 D为Φ200mm，故相应切削速度分别为 　　粗加工 ：VC =πDn粗/1000= 3.14×200×150/1000m/min = 94.2m/min （1） 　　精加工 ：VC = =πDn精/1000= 3.14×200×300/100m/min = 188.4m/min （2） 　　校核机床功率（一般只校核粗加工工序）： 　　参考有关资料得：铣削时的切削功率 　　Pc=167.9×10 -5a p0.9 f z0.74 a e znkpm （3） 取 Z=10个齿，n=150/60 =2.5r/s ，a e = 168mm ，a p = 3.5mm ，f z = 0.2mm/z ， k pm=1；将它们代入式中，得 Pm =（167.9 × 10 -5 × 3.5 0.9× 0.2 0.74× 168× 10× 2.5× 1）kw =6.62kw 又从机床 X52K说明书（主要技术参数）得机床功率为 7.5KW，机床传动效率一股取 0.75～0.85，若取ηm ＝0.85，则机床电动机所需功率 P E =Pm/ ηm = 6.62/0.85= 7.79kW ＞ 7.5kW （4） 　　故重新选择粗加工时的主轴转速为 118r／min 　 VC粗 =πDn粗/1000=3.14×200×118/1000 m/min = 74.1m/min 　　将其代入公式得： 　　Pm =（167.9× 10-5×3.5 0.9× 0.2 0.74×168× 10×（118）/60×1）kW≈ 5.2kW 　　P E = Pm/ηm =5.2/0.85kW ≈ 6.1 kW <7.5 kW 　　故机床功率足够。 （2） 工序110钻扩铰 2-Φ10F9 孔至 2-Φ9F9 ，钻 4-Φ13mm 孔。 2-Φ9F9孔扩、铰余量参考有关手册取Z 扩=0.9mm，Z铰=0.1mm由此可算出 Z 钻 =（9/2-0.9-0.1 ）mm= 3.5mm 4—Φ13mm 孔因一次钻出，故其钻削余量为Z钻 = 13/2mm= 6.5mm 　　各工步的余量和工序尺寸及工差列于表5： 表 5 各工步余量和工序尺寸及公差（ mm ） Table 5 Each work of table treads amount of remaining and sequence size and tolerance 加工表面 加工方法 余 量 公差等级 工序尺寸 2—Φ9F9 钻孔 3.5 — Φ7 2—Φ9F9 扩孔 0.9（单边） H10 Φ8.8 2—Φ9F9 铰孔 0.1（单边） F9 Φ9 4 —Φ13 钻孔 6.5 — Φ13 孔和孔之间的位置尺寸如 140±0.05mm 以及140 mm、142 mm、40 mm、4―Φ13mm 孔的位置度要求均由钻模保证。与 2―Φ80mm 孔轴线相距尺寸 66土 0.2mm因基准重合，无需换算。 沿2―Φ80mm 的孔轴线方向的定位是以两孔的内侧面用自定心机构实的。这种方案利用保证两内侧中心面与 R、 Q两端面的中心面重合，外形对称，所以 2―Φ9F 9 两孔连心线至内侧中心面的距离尺寸 X G-中 需经过计算。其工艺尺寸链如图3所示 图3 钻定位孔工艺尺寸链 Fig 3 Drill the locating hole craft size chain 图中，X R一内侧为零件图上 R 面与内侧尺寸 mm，是封闭环。X 内侧一中为内腔尺寸 92 ± 1 mm 的一半，即为 46±0.5mm ；X R-G为零件图上销孔连线与 R 面的尺寸115 ± 0.1 mm。用概率法计算如下： 　　XR一内侧＝mm= 37.45 ± 0.55mm 　 XR一内侧＝ XR一G－X内侧-中－XG一中 　　XG一中=XR一G－X内侧-中－XR一内侧 　　=（115－46－37.45 ）mm 　　= 31.55 mm 　　T2r-内侧=T2R-G+T2内侧-中+T2G-中 　　TG一中 = （T2r-内侧—T2R-G—T2内侧-中）1/2 　　=（1.12-0.22-12 ）1/2mm 　　= 0.412mm 　　故 XG一中=31.55 ± 0.206mm =31.55 ± 0.2mm 参考Z3025机床技术参数表，取钻孔Φ4-13mm 的进给量 f＝0.4 mm ／r，取钻孔 2－Φmm 的进给量f＝0.3mm ／r 。 　　参考有关资料，得钻孔Φ13mm 的切削速度 Vc ＝0.445m/s＝26.7m ／min ，由此算出转速为 　　n =1000v/πd=1000×26.7/3.14×13r/min =654 r/min （5） 　　按机床实际转速取 n ＝630r/min ，则实际切削速度为 　　Vc = 3.14×13×630/1000m/min ≈ 25.7m/min 　　同理，参考有关资料得钻孔Φ7mm的v= 0.435 m /s= 26.1m/min,由此算出转速为： 　　n=1000v/πd = 1000×26.1/3.14×7r/min=1187 r/min （6） 　　按机床实际转速取 n=1000 r/min，则实际切削速度为： 　　Vc =3.14×7×1000/1000 m/min≈22m /min 　　查有关资料得： 　　Ff=9.81 × 42.7d0f0.8KF（ N ） （7） 　　M=9.81 × 0.021d0f0.8KM（ N·m ） （8） 　　分别求出钻 Φ 13 mm 孔的 F f 和及钻孔Φ7 mm 的 F f 和 M 如下： 　　F f =9.81 × 42.7 × 13 × 0.4 0.8 × 1=2616N 　　M=9.81 × 0.021 × 13 2 × 0.4 0.8 × 1=16.72N·m 　　F f =9.81 × 42.7 × 7 × 0.3 0.8 × 1=1119N 　　M=9.81 × 0.021 × 7 2 × 0.3 0.8 × 1= 4N·m 　　扩孔 2 —Φ 8.8 mm ，参考有关资料，并参考机床实际进给量，取 f= 0.3mm/r （因扩的是盲孔，所以进给量取得较小）。 　　参考有关资料，扩孔切削速度为钻孔时的（1/2～1/3），故取扩 =1/2× 22 m /min ＝ 11 m /min 由此算出转速 n=1000v/πd =1000×11/3.14×8.8r/min =398 r/min 。 按机床实际转速取 n=400r/min 。 　　参考有关资料，铰孔的进给量取f= 0.3mm/r（因铰的是盲孔所以进给量取得较小）。 同理，参考有关资料，取铰孔的切削速度为Vc = 0.3m/s= 18m/min 。 由此算出转速 n=1000v/πd =1000×18/3.14×9r/min =636.9 r/min 。按机床实际转速取为 n=630r/min 。则实际切削速度为 Vc = πdn/1000m/min = 3.14×9×630/1000=17.8m/min 。 （3）工序 140 粗镗，参考资料[2]得粗镗以后的直径为Φ79.5 mm ，故两孔的精镗余量为： ZA精=ZB精 = （80-79.5）/2=0.25mm 　　又已知 ZA总 =ZB总 = 3mm ， 故 ZA粗 =ZB粗 =(3-0.25) mm= 2.75 mm 　　精镗及精镗工序的余量工序尺寸及公差列于表6 表6 镗孔余量和工序尺寸及公差（ mm ） Table 6 Tang hole remaining measures with the sequence size and the tolerance 加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 2—Φ80 粗镗 2.75 H10 Φ79.50+0.120 2—Φ80 粗镗 0.25 H7 Φ79.50+0.050 因粗、精镗孔时都以 N 面及两销钉定位，故孔与 N 面之间的粗镗工序尺寸47.5 ± 0.08mm ，精镗工序尺寸46 ± 0.05mm 及平行度 0.07mm ，与一销孔之间的尺寸 66 ± 0.2 mm ，均系基准重合，所以不需做尺寸链计算。 　　两孔的同轴度Φ0.04mm 由机床保证。 　　与 R 及 Q 面的垂直度Φ0.1 mm 是间接获得的。在垂直方向，它由2—Φ80mm 孔轴线与 N 面的平行度0.07mm 及 R 和 Q 面对 N 面的垂直度来保证。取一极限位置如图1—11 所示计算精铣 R 及 Q 面工序中 Q 面对 N 面的垂直度公差X Q-N 垂 。 　　图中，Y孔-Q垂为孔轴线对 Q 面的垂直度Φ0.1 mm ，它是封闭环；Y孔-N 垂为 Q面对 N 面在 168mm 长度上的垂直度， Y孔-N平为孔轴线对N面的平行度 0.07mm 。 　　因在精铣 R 和 Q 面及精镗 2-Φ80mm 孔两工序中，面和孔轴线的位置都做到极限位置的情况很少，故用概率法计算此尺寸链，使加工方便。 　　由于 Y孔-Q垂 = (Y2孔-N平+Y2Q-N垂)1/2 　　所以 YQ-N垂 = （Y2孔-Q垂- Y2孔-N平）1/2 　　 = (0.12-0.072) 1/2　≈ 0.07mm 　　在图中 , 因为 ∠ BAC = ∠ EDF 　　所以 CB/CA=FE/FD 　　则 XQ-N垂 =FE= CB*FD/CA=0.07×(46+55)/168mm≈0.04 mm 　　同理 ,R 面与 N 面的垂直度公差也应为 0.04mm 。 　　2—Φ80mm 孔轴线与 R 面的垂直度Φ0.1mm 在水平方向是由 R 面对定位销孔连线的平行度 0.06mm 及 2—Φ80mm 孔对定位销孔连线的垂直度保证的。取一极限位置，如图 4所示，计算精镗 2—Φ80mm 孔工序中2—Φ80mm 孔轴线对定位销孔连线的垂直度公差为 Y孔-G垂 。 图4 Q面对N面的垂直度尺寸链 Fig4 The Q faces the vertical degree of N surface size chain 图5 孔对销孔连线的垂直度尺寸链 Fig5 Hole vs the vertical degree that sells a hole on-line size chain 　　图中，Y孔-R垂 为孔轴线对R面的垂直度Φ0.1mm ，它是封闭环；XR-G 平 为 R 面对定位销孔连线的平行度 0 .06mm ，由于△ ABC ≌△ EFH ，所以 Y R-G平 =X G-R平 。同理，也用概率法计算此尺寸链如下： 　　因为 Y孔-R垂 =(Y2R-G平+Y2孔-G垂)1/2 　　所以 Y 孔-G垂 =(Y2孔-R垂-Y2R-G平) 1/2 　　 = (0.12-0.062) 1/2mm≈ 0.08mm Y孔-G垂受两定位销孔与定位销配合间隙而引起的转角误差的影响如图 6所示。 图 6 定位副的转角误差 Fig6 Clamping the revolution of the pair corner error 参考有关夹具设计资料[6]设计两定位销如下： 　　按零件图给出的尺寸，两销孔为 2一Φ10F9，即 2×Φ10+0.040+0.013 mm ；中心距尺寸为 140 ±0.05mm 。取两定位销中心距尺寸为 140 ± 0.015mm 。 　　按基轴制常用配合，取孔与销的配合为 F9 ／ h9 ， 　　即圆柱销为Φ10h9= 100-0.036mm 。 　　查有关夹具资料 ,取菱形销的 b= 4mm ，B= 8mm 。 　　由于a=RLD +Rld =（0.05+0.015）×2/2mm = 0.065mm 　　所以，菱形销最小间隙为： X2min=2ab/D2min=2×0.065×4/（10+0.013）mm=0.052mm 　　菱形销的最大直径为： 　　 d 2max=D 2min-X 2min=(10.013-0.052)mm = 9.9612 mm 故菱形销为 d2= Φ9.961h 9mm=Φ9.961 mm= Φ10+0.039-0.075mm 　　下面计算转角误差 　　 tan Δα =（ X1Max+X2Max ）/2L （9） 　　 = ｛（0.049+0.036）+（0.049+0.075）｝／2×140mm 　　 =0.00074 mm 　　由Δα引起的定位误差 Y孔-G定＝ 168tan Δα，故该方案也不可行。 　　同理，该转角误差也影响精铣 R 面时 R 同对两销孔连线的平行度 0.06mm ，此时定位误差也大于工件公差，即0.118mm＞0.06mm，故该方案也不可行。 　　解决上述定位精度问题的方法是尽量提高定位副的制造精度。如将 2-Φ10F9 提高精度至 2-Φ10F7 ，两孔中心距尺寸 140 ± 0.05mm ，提高精度至 140 ± 0.03mm ，并相应提高两定位销的径向尺寸及两销中心距尺寸的精度，这样定位精度能大大提高，所以工序160 “精扩铰孔 2-Φ10F9 并提高精度至 2-Φ10F7 ”对保证加工精度有着重要作用。此时，经误差计算和公式校核，可满足精度要求。 　　粗镗孔时因余量为 2.75mm ，故 a p ＝ 2.75mm 。 　　查有关资料得：取 Vc ＝ 0.4m/s ＝ 24m/min 　　取进给量为 f ＝ 0.2mm/r 。 　　n=1000v/πd= 1000×24/（3.14×79.5）r/min=96r/min 　　查有关资料得： 　　Fc =9.81 × C Fc* apxFc* f* y Fc *VcnFc*KFC （10） 　 Pc = Fc × Vc × 10-3 （11） 取 C Fc =180，XFC =1，y FC =0.75， n FC =0，K FC =1 也可查阅教材表2-1 和表2-5、表2-6 得到。 则 Fc =9.81 × 180 × 2.75 × 0.2 0.75 × 0.4 0 × 1=1452.3（N） 　　Pc =1452.3 × 0.4 × 10 -3 =0.58kW 　　取机床效率为0.85，则所需机床功率为058/0.85 kW= 0.68 kW <1.5 kW ，故机床功率足够。 　　精镗孔时，因余量为 0.25mm ，故 a p = 0.25mm 。 　　查有关资料，取Vc = 1.2m/s= 72m/min, 取 f= 0.12mm/r 。 　　n= 1000v/πd =1000×72/（3.14×80）r/min ≈ 287(r/min) 　　（4）工序130铣凸台面工序 　　凸台面因要求不高，故可以一次铣出，其工序余量即等于总余量 4mm 。 　　凸台面距孔 SΦ30H9 球面中心 60+0.2mm 。，这个尺寸是在扩铰孔 SΦ30H9 时直接保证的。球面中心（设计基准）距 2-Φ80mm 孔轴线（工艺基准）100±0.05mm 则为间接保证的尺寸。本工序工艺基准与设计基准不重合，有基准不重合误差。 铣凸台面对应保证的工序尺寸为凸台面距 2-Φ80mm 孔轴线的距离 X D-B 。其工艺尺寸链如图2-1-14 所示。 图7 铣凸台面工艺尺寸链 Fig7 Milling convex stand the surface craft size chain 　 图中 X S-B ＝100 ±0.05mm ，X S-D = 60+0.2 mm ， 用竖式法计算如下：得X D-B =106+0.5-0.3 mm 表7 竖直法计算 Table 7 Lengthways keep a law computing 基本尺寸 上偏差 下偏差 增环106 19.01 -0.3 减环0 0 -0.2 封闭环100 +0.5 -0.5 本工序的切削用量及其余次要工序设计略。 　　（5）时间定额计算 　　下面计算工序110的时间定额。 机动时间。参考有关资料，得钻孔的计算公式为： tj=（l+l1+l2）/fn （12） l1=D*cotkr/2+（1～2） 　　l2=1～4，钻盲孔时 l2 =0 。 　　对于钻孔 4-Φ13mm ： 　　l 1 =[（13/2）cot( 1180/2) +1.5]mm=5.4mm， l=19.5mm，取 l2 =3mm。 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得： t j =（19.5+5.4+3）/（0.4×630）min=0.11min 　　4 tj =4 × 0.11(min)=0.44min 　　钻孔 2-Φ7mm ：l1 = （7/2）cot( 1180/2)+1.5 ≈ 3.6mm 　　l =11.5mm ， l 2 =0 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得： t j =（11.5+3.6+0）/0.3× 1000min=0.05min 　　2t j =2 ×0.05(min)=0.1min 参考有关资料，得扩孔和铰孔的计算公式为： t j = （l+l1+l2）/fn 　　 l 1 = （D-d1）*cotkr/2+（1～2） 　　扩盲孔和铰盲时 l 2 =0 对于扩孔 2-Φ8.8mm ： l1 = （8.8-7）cot60°/2 +1.5 ≈ 2mm 　　 l =11.5mm ， l 2 =0 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，：得 t j =（ 11.5+2+0）/（0.3×400）min=0.11min 　　 2 t j =2 × 0.11min=0.22min 铰孔 2-Φ9mm ： l1 = [（ 9-8.8）cot45°/2 +1.5 ]mm=1.6mm 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得： tj = （ 11.5+1.6+0）/（0.3×630）min ≈ 0.07min 　　 总机动时间 tj （即基本时间 t b ）为： 　　 tb =（ 0.44+0.1+0.22+0.14 ）min=0.9 min 其余时间计算略。 4.5 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。 工艺文件详见后图，工序卡见后表 5 夹具设计 5.1 铣R、Q面的夹具设计 5.1.1 确定设计方案 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，又因R面与Q面又较高的平行度要求，故该加工宜采取工序集中原则，即分别在一次装夹下将两面同时加工出来，以保证其位置精度；则粗铣R及Q面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为5.5KW的1T×32型铣削头(参考文献[1]表3.2-43)。选择直径为Φ160mm的C类可转位面铣刀。 从对工件的结构分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夹紧都比较稳定，可靠，容易实现。故工件以N面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。用一根两头带反锥形的心棒插入2-Φ80mm毛坯孔中并加紧。将心棒两端的轴颈放入两U形槽中定位，限制一个移动自由度和一个转动自由度。此外以2-Φ80mm毛坯孔的两内侧面在自定心机构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，加紧也很方便，用一铰链压板在工件R80mm外圆上即可。 5.1.2 夹具操作说明 在组合机床上加工时，工件依靠夹具上的定位支承系统，获得对于刀具及其导向的正确位置，还需要依靠夹具上的加紧机构，来消除工件因受到切削力或工件自重的作用而产生的位移或振动，使工件在加工中能继续保持定位所得的正确位置。夹紧机构通常由三部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。这三部分起着不同的作用，夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传动中间传动机构；中间传动机构改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，但力源消失时工件在切削力或振动的作用下仍然能可靠压紧；夹紧元件则用以承受由中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧作用。 5.1.3 定位精度分析 4-Φ13mm孔及2-Φ9F9孔是在一次装夹下完成加工的，它们之间的位置精度由钻模保证。因4-Φ13mm孔的位置度为Φ0.5mm，与其有关的夹具尺寸如140mm、142mm