制造基础课程设计说明书 设计犁刀变速齿轮箱体的机械加工工艺规程及专用夹具文档格式.docx

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五、时间定额计算………………………………………………………21

六、夹具设计……………………………………………………………25

（一）夹具设计任务………………………………………………25

（二）确定设计方案………………………………………………25

（三）定位精度……………………………………………………26

（四）夹具说明…………………………………………………27

七、心得体会…………………………………………………………28

参考资料…………………………………………………………29

机械制造技术基础课程设计任务书

课程设计题目：

设计犁刀变速齿轮箱体的机械加工工艺规

及专用夹具

课程设计内容：

（1）：

零件毛坯合图1张

（2）：

机械加工工艺规程卡片1套

（3）：

夹具装配总图1张

（4）：

夹具零件图1张

（5）：

课程设计说明书1份

前言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。

这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料和热处理、机械设计、互换性和测量技术、金属切削加工及装备等）的基本理论知识，并结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（犁刀变速齿轮箱体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。

同时也是熟悉和运用有关手册、标准、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，从而掌握工艺设计的方法和步骤，

为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有很多不足之处，希望各位老师多加指教。

一、零件的工艺分析

（一）零件的作用

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，实现旋耕机的正确连接。

N面上的4-φ13mm孔即为螺栓连接孔，2-φ10F9孔为定位销孔。

图2-1犁刀变速齿轮箱传动示意图

1—左臂壳体2—犁刀变速齿轮箱3—操纵杆

4—啮合套5—犁刀传动齿轮6—轴承

7—右臂壳体8—犁刀传动轴9—链轮

如图2—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（图中末画出）。

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孔中的操作杆操纵拨叉而得以实现。

（二）零件的工艺分析

有附图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。

该零件的主要加工面为N面、R面、Q面和2-φ80H7孔。

N面的平面度0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。

2-φ80H7孔的尺寸精度、同轴度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0.05mm,直接影响犁刀传动轴对N面平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。

因此，在加工他们时，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以及140±

0.05mm对R面的平行度0.06mm,影响旋耕机与变速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[1]中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，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。

二、确定毛坯、绘制毛坯简图

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[6]表1-4、表1-3可知，其生产类型为大批生产。

毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

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。

参考文献[2]表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为8~10级，加工余量等

表2-1各加工表面总余量

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

H

5

顶面降1级，双侧加工

N面

4.5

侧面，单侧加工（取上行数据）

凸台面

106

3.5

侧面单侧加工

2-φ80mm孔

80

3

孔降1级，双侧加工

级MA为G级。

故取CT为9级，MA为G级。

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。

参考文献[2]表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。

参考文献[2]表2.3-9可的铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示。

表2-2主要毛坯尺寸及公差（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

—

2.8

4+5

177

N面距φ80mm孔中心尺寸

46

50.5

2.0

凸台面距φ80mm孔中心尺寸

100+6

109.5

2.5

φ80

3+3

φ74

2.2

三、工艺规程设计

（一）、定位基准的选择

定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

1．精基准的选择

犁刀变速齿轮的N面和孔既是装配基准，又是设计基准，用它们做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一孔二面”的典型定位方式；

苦其余各面和孔的加工也可以用它定位，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。

2．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（即2-Ф80mm孔）的毛坯与箱体内壁做粗基准：

第一，在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；

第二，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；

此外能保证定位准确、夹紧可靠。

最先进行机械加工的表面是精基准N面和2-Ф10F9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2-Ф80mm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-Ф80mm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-Ф10F9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。

（二）、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-Ф80mm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-Ф80mm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-Ф80mm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-Ф80mm孔。

R面及Q面上的Ф8N8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：

工序号

工序内容

铸造

时效

涂底漆

1

粗车N面

2

钻扩铰2-Ф10F9孔至2-Ф9F9并孔口倒角1×

45°

粗铣凸台面

粗铣R面及Q面

粗镗2-Ф80mm孔，孔口倒角角1×

6

钻Ф20mm孔

7

精铣N面

8

精铰2-Ф9F9孔

9

精铣R面及Q面

10

精镗2-Ф80H7孔

11

扩铰SФ30H9球形孔，钻4-M6螺纹底孔，孔口倒角1×

，攻螺纹4-M6

12

钻4-Ф13mm孔

13

锪4-Ф22mm平面

钻8-M12螺纹底孔，孔口倒角1×

，钻铰2-Ф8N8孔，孔口倒角1×

，攻螺纹8-M12

14

15

检验

16

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进一步讨论。

　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4应在工序3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-Ф80mm孔加工精度的影响。

　精铣N面后，N面与2-Ф10F9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-Ф13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2-Ф10F9孔时，也将4-Ф13mm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Ф20mm孔工序也应合并到扩铰SФ30H9球形孔工序中。

这组孔在精镗2-Ф80H7孔后加工，容易保证其轴线与2-Ф80H7孔轴线的位置精度。

许多工序由于是在一台机床上完成的，因此可以把几个工序合成在一起，可以节省时间。

　修改后的工艺路线如下：

简要说明

消除内应力

防止生锈

粗铣N面

先加工基准面

钻扩铰2-Φ10F9至Φ9F9，孔口倒角1×

，钻4-Φ13m