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1、说明书设计（论文）题目： 变速箱上前盖工艺及夹具设计 学 院 名 称： *工程学院 专 业： 数控技术 学 生 姓 名： *指 导 教 师: * 2010年4月24日摘要设计主要是根据零件的特点，编排它的工艺流程，从毛胚的选择，热处理一直要零件加工完毕的一切工作。这次对变速箱上前盖的设计，计划每年生产6万件。它属于盖板类零件，加工主要是上下两面和孔。在这里 ，加工机床选用数控铣床，夹紧方式是一面两孔。精基准是下底面，因为这个面是配合面，因此，先加工出低面，保证平面度0.12，两孔选用6-8.5，加工孔要保证它的位置要求，然后在加工上顶面的凸台及各孔。注意加工4-9是要保证它对底面的位置度。加工
2、中要根据加工的要求合理先则切削用量。设计夹具为满足大批量生产的要求，设计成液压夹具，夹紧方便可靠，能提高生产效率，减少工人的劳动强度。关键词：加工工艺，工序，专用夹具，目 录摘要2目录31序言52工艺规程设计62.1：零件图分析62.2：零件的工艺分析62.2.1：箱体下表面为基准的加工表面62.2.2：上表面凸台加工面62.2.3：上表面的个加工孔72.3:基面的选择72.3.1: 粗基准的选择72.3.2:精基准的选择72.4:制定工艺路线72.4.1 :工艺路线方案一82.4.2: 工艺路线方案二82.4.3: 工艺方案的比较与分析82.5:机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.5
3、.1:箱盖底面，顶面92.5.2 : 6-8.5的内孔102.5.3 : 4-9的内孔102.5.4: M27X1.5-6H的底孔102.5.5:确定刀具寿命及磨钝标准102.6:确定切削用量及基本工时102.6.1:工序一：下端面及内腔凸台进行铣削102.6.2:工序二：粗铣箱盖上端面112.6.3:工序三：铣50 ；40122.6.4:工序四：钻M27x1.5-6H的底孔，并扩孔至25.5132.6.5：工序五：钻4-9；6-8.5基孔；精铣6-8.5的孔及18沉孔132.6.6:工序六：精铣箱盖上端面142.6.7工序七：攻出M27 x1.5-6H的螺纹142.6.8 ：工序八： 铣槽1
4、53专用夹具设计153.1：设计主旨163.2：夹具设计163.2.1：定位基准的选择163.2.2：切削力及夹紧力的计算163.2.3：定位误差分析173.2.4：夹具设计及操作的简要说明174.总结17参考文献191序言大学三年，临近毕业。在学完本专业大学的全部文化基础课、技术基础课 以及部分的相关专业课程后，我们将做一次毕业设计，对所学课程知识进行深入的综合性汇总。毕业设计是培养自己机械设计能力的重要实践环节，它要求我们能全面综合运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。它的目的是：锻炼我们运用机械设计基础课程及有关选修课的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有
5、关机械设计方面知识的作用，树立正确、良好的设计思想。培养分析和解决工程实际问题的能力，掌握机械零件、机械传动和机械的一般设计方法和步骤。提高有关的设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计能力等，熟悉设计资料的使用掌握机械设计的基本技能。本次设计的题目是“变速箱上前盖”。主要作用是密封变速箱，防止润滑油溢出，给变速箱齿轮换档导航。设计内容是根据零件的功用、结构及技术要求拟订工艺路线，制定出工艺规程，以及设计一套专用夹具。工艺规程是反映工艺过程合理性的技术文件，是机械制造厂最主要的技术文件之一。工艺规程设计的是否合理，工艺规程卡片填写是否准确，将直接影响企业的生产。工艺规程的作用有：1指导
6、生产的主要技术文件。2生产组织和管理 的基本依据。3新建扩建工厂或车间的基本资料。由此可见，工艺规程在生产过程中是极其重要的。机床夹具是切削加工中用以确定工件位置并将其夹紧的工艺装备,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。如何提高夹具设计水平，缩短设计时间，就成为当前新产品试制和成批生产中的一个重要问题。夹具设计是工艺装备的重要内容之一。机床夹具设计的目的是：1保证加工精度。2提高劳动生产效率。3改善工人的劳动条件。4降低生产成本。5扩大工艺范围。机床夹具设计的要求有：1保证工件的加工
7、精度。2提高生产率。3工艺性好。4使用性好。5经济性好。因此，好的夹具能让加工事半功倍。在工作中积累经验，在实践中学习真理，无论工艺规程还是夹具 ，我希望通过这次设计，锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后参加工作打下一个良好的基础，能在以后的学习、工作中起到导航作用。随着我国科学技术蓬勃发展，机械制造技术的不断创新，出现了许多不同于传统加工方法的技术，制造工艺也随之改进，新技术新工艺让零件的精度大副提高，加工效率大大提升，是企业发展壮大的强大动力。作为新世纪机械行业的大学生，应紧跟潮流，不断学习，丰富自己的头脑，为祖国的发展献出自己的一份力量。2工艺规程设计2.1：零件图分析零件是拖拉机变
8、速箱的上前盖，位于变速箱的上面。零的件主要作用，一是对变速箱进行密封，防止润滑油溢出，提高润滑效果；二是给变速箱齿轮换档起导向作用。可以看出，零件本身并不承受较大载荷，因而使用铸件完全可以满足性能要求。该零件整体尺寸不大，属于盖板类零件，形状也不复杂，用铸造的方法可以完成零件的生产。零件加工的面不多，主要是孔和凸台面，因此，零件的毛胚选用机械铸造的方法完成。2.2零件的工艺分析变速箱上前盖工有以下个加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：2.2.1. 箱体下表面为基准的加工表面这一组加工表面包括；表面粗糙度要求Ra12.5，平面度要求为0.12的箱盖下表面，和内孔为50、40的凸台下
9、端面，凸台加工面的粗糙度要求Ra25。其中，主要加工表面为箱盖下表面。2.2.2上表面凸台加工面这个加工面粗糙度要求Ra6.3。2.2.3上表面的个加工孔这一组加工表面包括：50mm的孔、40mm的孔、M27X1.5-6H的螺纹孔。6-8.5唿平18的孔，4-9的通孔、宽为3的通槽。此外，各加工表面之间有着一定的为置要求，主要是：4-9mm的通孔与箱体下表面的位置度公差为0.4。6-8.5唿平18的孔与箱体下表面的位置度公差为0.2M。由以上分析课知，该零件没有难加工的表面，各表面的技术要求采用常规的加工工艺均可达到，数控机床完全能够满足加工精度的要求。但在加工过程中应注意该零件属于薄壁零件，
10、刚性较差。2.3基面的选择基面的选择是工艺规程设计终的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法进行。2.3.1粗基准的选择对于本零件而言，加工面主要是上下两表面及各孔。从零件图可知设计基准是下表面，下表面又是密封的配合面，把它作为精基准较为合适，所以要先加工出这个平面。在加工该平面是选用的基准为上表面，上下两表面的尺寸精度要求也较高，因此，选用上表面作为粗基准较为合适。如选用下表面为粗基准加工上表面凸台，在以上表面的凸台为基准加工各孔及下表面，那凸台就变为精基准了。凸台面积较小，定位不可靠，在
11、加工各孔时又会与基准面冲突，使之不能加工，不符合基准的选择的原则。2.3.2精基准的选择精基准的选择最好与设计基准一致，可免去尺寸换算。下表面为配合面，尺寸要求较高，且面积较大，选用该平面为精基准，定位可靠。2.4制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。2.4.1 .工艺路线方案一：工序1：铣258 x190的底面，内腔凸台面工序2：粗铣箱盖上表面工序3：铣孔50；40工序4：铣M27的底孔25
12、.5工序5：铣8.5；9及18的沉孔工序6：精铣上表面，达到尺寸要求工序7：攻M27x1.5的螺纹工序8：铣槽工序9：去毛刺，修整工序10：终验2.4.2. 工艺路线方案二：工序1：铣258x190的底面，内腔凸台面工序2：粗铣箱盖上表面和18的沉孔工序3：钻孔50（不到尺寸）40（不到尺寸）8.5；9及M27的底孔25.5工序4：镗孔50；40工序5：精铣上表面，达到尺寸要求工序6：攻M27x1.5的螺纹工序7：铣槽工序8：去毛刺，修整工序9：终验2.4.3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一在加工孔时与加工平面一样，都选用铣床来加工，工艺过程较为清晰。方案二在加工孔时
13、选用了钻床来加工，孔50；40还进行了镗孔，以此来达到尺寸要求。前者在铣床上加工时不需要进行二次装夹，而且是采用压板装夹，定位夹紧都较方便，也减少了装夹产生的误差，提高了加工精度,对零件的生产是有益的。后者需要在钻床上加工，还要在镗床上镗孔，虽然孔的精度较高，但在装夹时容易产生误差，对孔的位置精度有影响。工艺路线比方案一少，但工序三的加工内容较多，对工人的要求较高。综合考虑后决定采用方案一，具体工艺过程如下：工序1：铣258 x190的底面，内腔凸台面。以上表面作为粗基准，选用XK7140铣床和机用平口虎钳。工序2：粗铣箱盖上表面。以加工好的底面为基准，选用XK7140铣床和压板夹具。工序3：
14、铣孔50；40。选用XK7140铣床和压板夹具。工序4：铣M27的底孔25.5。选用XK7140铣床和压板夹具。工序5：铣8.5；9及18的沉孔。选用XK7140铣床和压板夹具。工序6：精铣上表面，达到尺寸要求。选用XK7140铣床和压板夹具。工序7：攻M27x1.5的螺纹。选用XK7140铣床和压板夹具。工序8：铣槽。选用XK7140铣床和压板夹具。工序9：去毛刺，修整工序10：终验以上工艺过程详见附表机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.5. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“变速箱上前盖”零件材料为HT150硬度为HB170-241，毛坯重量约3.19Kg，生产类型为大批量生
15、产，可采用机械铸造铸毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工标面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：2.5.1. 箱盖底面，顶面查金属机械加工工艺人员手册（以下简称工艺手册）表12-3，铸件重量为3.19Kg，轮廓尺寸250-630，故高度方向加工余量，底面取4.5mm，顶面取6.5mm。2.5.2 .6-8.5的内孔因为内孔精度介于IT11-IT12之间，参照工艺手册表12-3确定工序尺寸及余量为：钻孔8mm铣孔8.5；2Z=0.5mm2.5.3 . 4-9的内孔因为内孔精度介于IT11-IT12之间，参照工艺手册表12-3确定工序尺寸及余量为：钻孔8mm铣孔9；2Z=1mm2.
16、5.4. M27X1.5-6H的底孔螺纹孔精度介与IT7-IT8之间，参照工艺手册表12-3确定工序尺寸及余量为：钻孔10mm扩孔20 mm2Z=10 mm粗铣24.9mm2Z=0.9mm精铣25.05mm2Z=0.15mm由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应该按调整法加工方式予以确定。2.5.5. 确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=12.5mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）2.6. 确定切削用量及基本工时2.6.1. 工序一：下端面及内腔凸台进行铣削 加
17、工条件工件材料：HT150铸造加工要求：铣下端面，零件图上的下端面糙度值为R12.5，因为下端面为精基准，为保证其他加工部分的精度，所以我们要提高它的表面质量，表面粗糙度值提升为R3.2。平面度要求0.12。粗铣内腔凸台，表面粗糙度值为R25。机床：XK6140刀具：刀刃材料为YG8，直径为8mm，计算切削用量铣削下端面确定端面最大加工余量：根据工艺手册可知下端面的最大加工余量为4.5mm。确定进给量f：根据切削手册表5-1可知=0.2，f=0.5计算切削速度：按切削手册表.27，切削速度的计算公式为：v=v=94.2m/min(见切削手册表2.132.14，按5类加工性考虑) 确定机床主轴转
18、速：ns=995r/min按机床说明书，与995r/min相近的机床转速为1000 r/min及950r/min。现选取1000 r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度取:v=25.12 /min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2:t=0.58min 粗铣内腔凸台（请大家仿前自行拟定，在此从略）2.6.2. 工序二：粗铣箱盖上端面确定内腔凸台最大加工余量：根据工艺手册可知下端面的最大加工余量为4.5mm确定进给量f：根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.5 计算切削速度：按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=94.2m/min(见切削手册表2.132.14，
19、按5类加工性考虑) 确定机床主轴转速：ns=995r/min按机床说明书，与995 r/min相近的机床转速为1000 r/min及950r/min。现选取1000 r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度取：v=25.12/min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2:t=0.58min2.6.3. 工序三：铣50 ；40 确定进给量f:根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.25 计算切削速度:按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=21.4m/min(见切削手册表2.132.14，按5类加工性考虑) 确定机床主轴转速：ns=1704r/min按机床说明书，与17
20、04 r/min相近的机床转速为1700 r/min及1800r/min。现选取1800r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度取：v=22.6 /min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2：t=1.184min2.6.4. 工序四：钻M27x1.5-6H的底孔，并扩孔至25.5 确定进给量f:根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.25 计算切削速度:按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=50m/min(见切削手册表2.132.14，按5类加工性考虑) 确定机床主轴转速：ns=796r/min按机床说明书，与796 r/min相近的机床转速为750r/min及8
21、00r/min。现选取800r/min（按工艺手册表4.2-2）所以实际切削速度取：v=50.24/min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2t=0.2min2.6.5. 工序五：钻4-9；6-8.5基孔;精铣6-8.5的孔及18沉孔 确定进给量f:根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.25 计算切削速度:按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=21.4m/min(见切削手册表2.132.14，按5类加工性考虑) 确定机床主轴转速：ns=1704r/min按机床说明书，与1704r/min相近的机床转速为1700r/min及1800r/min。现选取1800r/min（按工艺
22、手册表4.2-2）所以实际切削速度取：v=22.6 /min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2t=1.184min2.6.6. 工序六：精铣箱盖上端面 确定内腔凸台最大加工余量：根据工艺手册可知下端面的最大加工余量为4.5mm。 确定进给量f:根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.5 计算切削速度:按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=94.2m/min(见切削手册表2.132.14，按5类加工性考虑)。 确定机床主轴转速：ns=995r/min按机床说明书，与995r/min相近的机床转速为1000r/min及950r/min。现选取1000 r/min（按工艺手册表4
23、.2-2）。所以实际切削速度取：v=25.12/min计算切削工时：按工艺手册表6.5-2:t=0.58min2.6.7. 工序七：攻出M27 x1.5-6H的螺纹 确定采用硬质合金YG3，规定粗铣螺纹时ap=0.17,走刀次数i=4；精铣时ap=0.08，走刀次数i=2 。所以粗铣螺纹时：uc=21.57m/min精铣螺纹时：uc=36.8m/min确定主轴转速：粗铣螺纹时：nt=254.4r/min按机床说明书取：n=250r/min实际切削速度：uc=21.195r/min精铣螺纹时：n2=434.06r/min按机床说明书取：n=450r/min实际切削速度：uc=38.151r/mi
24、n切削工时：按切削手册表7-.27粗铣螺纹时：t=0.5min精铣螺纹时：t=0.2min所以铣螺纹的总工时为：T=0.7min最后，将以上工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.6.8 . 工序八： 铣槽 确定进给量f:根据切削手册表5-1可知=0.2；f=0.25 计算切削速度:按切削手册表7-.27，切削速度的计算公式为：v=v=21.4m/min确定机床主轴转速：ns=1704r/min档位槽主要起换档导向的作用，精度要求方面要求不是很高，只要满足导向的作用就可以达到档位槽的功能。3专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工
25、质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与指导教师协商，决定设计第2道工序粗铣上端面的铣床夹具。本夹具将用于XK6140立式铣床。刀具为硬质合金的圆柱形铣刀，对工件的上端面进行加工。3.1. 设计主旨本夹具主要用来粗铣上端面，这个面对个孔均有垂直度要求，但加工到本工序时，各孔尚未加工，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要的问题。3.2. 夹具设计3.2.1. 定位基准的选择由零件图可知，49的孔对底面有垂直度要求，其设计基准为底面。为了使定位误差为零，应该选择以底面定位的自动夹具。但这种夹具过于复杂，因此这里只选用以底面为主要定位基面。为了
26、提高加工效率，决定采用加工中心对工件进行一次装夹加工，为了缩短辅助时间，准备采用液压夹紧装置。3.2.2. 切削力及夹紧力的计算切削刀具：圆柱形铣刀，10F=式中，C=650；a=3.1mm；x=1.0；fz=0.08min；y=0.72；a=40mm(在加工面上测量的近似值)，n=0.86；d=225mm；q=0.86；w=0；z=20,所以：F=1456N在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K= Kkkk式中K基本安全系数，K=1.5k加工性质系数，k=1.1k刀具钝化系数，k=1.1k断续切削系数，k=1.1于是F=K F=1.5X1.1X1.1X1.1X32.3N=6395N选用
27、液压缸-夹紧机构，其结构形式选用，则扩力比i=3.42为克服水平切削力，实际夹紧N应为：N（f+f）=KF所以N=12790N式中，f和f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=f=0.25液压缸选用50mm.当液压单位压力P=0.5MPa时，液压推力为3900N，由于已知i=3.42,故由液压缸产生的实际夹紧力为：N=3900NXi=3900NX3.42=13338N此时N已大于所需的12790的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.2.3. 定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。本夹具主要的定位元件为两个圆柱销，该定位销的尺寸与公差规定与本零件在工作时与其相配和的孔的尺寸与公差相同，即9X33。计
28、算4-9的孔加工后和底面的垂直度误差。=0.023.2.4. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼与机动夹紧，本道工序的铣床夹具就选择了液压夹紧的方式。本工序由于是许加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大液压缸直径，而这将使整个夹具过与庞大。因此，应法降低切削力。目前采取的措施有三个：一是提高毛坯的制造精度，使最大背次刀量降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的夹紧机构，尽量增大该夹具机构的扩力比；三是在有可能的情况下，适当提高液压缸的工作压力，以增加推力。铣床夹具的装配图及夹具体的零件图见附录。4.总结毕业设计是紧张的，忙碌的，也可以说是痛苦的，
29、它让我经历了从无到有的艰辛，体会了一次做设计感受。万事开头难，第一次做这样艰巨的任务，心里总有点发毛，无从下手啊！虽然学了很多机械方面的知识，但在真的要运用这些知识是不易的，想到的一些创意老是被老师一票否决，心里很不是滋味。 毕业设计是对我们专业课程知识综合应用的实践训练，检验我们对所学知识掌握程度的一次考验，是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。通过这次毕业设计让我深深体会到“不积洼步，无以至千里”，这句钱古名言的真正含义。今天为设计所付出的一切汗水，是为了明天能在社会大潮中奔跑，闯出属于自己的一片天空的基础。从那到题目开始，我们就按照老师的指导，到图书馆查资料，借书籍，对自己也
30、是抱着一种怀疑的态度，没想过自己会做出什么样出色的成果，自信心完全被毕业设计这个课题吓倒了，但时间还是照样的过，一天仍就24小时，地球还是绕太阳转。是老师一直在旁边对我们教导，指出我们的不足，给我们提出建议，让我们从新建立自信。毕业设计很累，很痛苦，这是大家都认同的。然而，当我看着自己的设计成果一天天成型，心里是说不出的滋味，言语无法表达。是的成功使忘却了此前的付出，喜悦使我倦意顿消。虽然，这是我走完大学的最后一步，是我人生中的一次挑战，然而，从面对挑战中让我学大了很多，让我变得更成熟，面对人生道路上的挫折更加有自信。通过毕业设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。毕业设计过程中，许多
31、计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有两次因为不小心我计算出错，只能毫不情愿地重来。但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。这次设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。毕业设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的贫乏，自己综合应用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的有点着急了。 老师却说，这说明考察设计确实有收获了。千言万语不足以道出成功后的喜悦，但成功的背后肯定有够帮助你的人，那些人是最可敬的。是老师在我背后支持我，鼓励我，我要感谢您，是您的辛劳哺育，才有了我茁壮的成长。 参考文献1杨叔子，主编，机械加工工艺师手册M，北京机械工业出版社，2004。2赵家齐，主编，机械制造工艺学课程设计指导书J，北京机械工业出版社，1994。3余国光；马俊；张兴发，主编，机床夹具设计M，重庆大学出版社1995。4赵峰，主编，组合夹具图册M，北京机械工业出版社 1996。5李洪，主编，机械加工工艺手册M，北京机械工业出版社，1990。6方昆凡，主编，公差与配合手册M，北京机械工业出版社，1999。7王先达，主编，机械制造工艺学J，北京机械工业出版社，1995。
