犁刀变速齿轮箱体零件工艺及装备设计Word格式.docx
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2.2工艺分析5
2.2.1工艺方法的确定5
2.2.2确定工艺过程方案6
2.2.3床总体布局7
2.2.4机床运动的确定8
2.3机床主要技术参数的确定8
2.3.1确定工件余量8
2.3.2选择切削用量8
2.3.3刀具直径d0的选取9
2.3.4动力参数—主运动驱动电动机功率的确定9
2.4液压滑台及滑台底座的确定10
2.5进给驱动电动机功率的确定10
第三章组合机床夹具的设计11
3.1组合机床夹具的概述11
3.2定位支承系统概述12
3.2.1定位支承系统12
3.2.2夹紧机构13
结论15
致谢16
参考文献17
第1章绪论
1.1机械加工工艺概述
机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。
比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。
这个就比较有针对性了。
每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
1.2机械加工工艺流程
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。
机械加工工艺规程一般包括以下内容：
工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
（1）计算年生产纲领，确定生产类型。
（2）分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
（3）选择毛坯。
（4）拟订工艺路线。
（5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
（6）确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
（7）确定切削用量及工时定额。
（8）确定各主要工序的技术要求及检验方法。
（9）填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。
在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
1.3夹具概述
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。
机床夹具设计是一项重要的技术工作。
“工欲善其事，必先利其器。
”
工具是人类文明进步的标志。
自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。
但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。
机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。
因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
1.4机床夹具的功能
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。
1.4.1机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。
（1）定位确定工件在夹具中占有正确位置的过程。
定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。
正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。
由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。
因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
1.4.2机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
（1）对刀调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。
如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2）导向如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。
导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。
镗床夹具（镗模）也具有导向功能。
1.5机床夹具的发展趋势
随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.5.1机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。
然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。
另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。
特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。
（2）能装夹一组具有相似性特征的工件。
（3）适用于精密加工的高精度机床夹具。
（4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
（5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。
（6）提高机床夹具的标准化程度。
1.5.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。
（1）精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。
精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±
0.1；
用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5μm；
精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内；
又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.2～0.5μm。
（2）高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
常见的高效化夹具有：
自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。
例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；
在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
（3）柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。
可变因素主要有：
工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。
具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：
组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。
在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。
（4）标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。
在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。
通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。
夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。
目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：
GB/T2148~T2259—91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。
机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。
机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。
机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。
机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。
机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。
金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%～60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。
换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。
纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。
目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：
知识——技术——产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。
金属切削机床中的组合机床，是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。
它具有：
生产率高；
加工精度稳定；
研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；
配置灵活等。
正是由于这些特点的存在，决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。
此次设计的是犁刀变速箱箱体凸台面铣削加工工艺装备设计—组合机床及夹具设计。
首先，对机床进行总体设计，确定总体方案后得到机床总体布局图；
再着重进行夹具的设计，其中包括定位的设计、夹紧力的设计，夹紧和定位原件的选。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
第2章机床总体设计
设计机床的第一步，是确定总体方案。
总体方案是机床部件和零件的设计依据，对整个设计的影响较大。
因此，在拟定总体方案的过程中，必须全面地、周密地考虑，使所定方案技术先进、经济合理。
2.1机床总体方案设计的依据
2.1.1工件
工件是机床总体方案设计的重要依据之一，设计者必须明确工件的特点和加工要求。
本次毕业设计要求设计一台组合机床，用于加工犁刀变速箱凸台面，工件材料为HT200，硬度为190～210HB,生产批量为大批量，铸造毛坯。
加工部位的加工要求如下：
（1）被加工表面的粗糙度均为R
12.5；
2.1.2刀具
根据加工零件的结构尺寸和粗糙度要求，选用硬质合金端铣刀，刀齿材料为YG6，铣刀盘直径为63mm，刀具齿数Z=4。
2.2工艺分析
2.2.1工艺方法的确定
根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15—32～表15—34选择零件主要表面（先面后孔）的加工方法与方案如下：
铣基准面N——钻4-φ13孔——锪孔4-φ22
钻2-φ10孔—铰孔（IT9）
铣两侧面——粗铣凸台面——φ80粗镗孔（IT10）——φ80精镗（IT7）——M12钻M12螺纹底孔——攻丝
钻φ8——铰孔（IT8）
铣凸台面——粗镗孔（IT10）——半精镗（IT9）
钻孔M6螺纹底孔——攻丝
2.2.2确定工艺过程方案
（1）拟定方案
由于各表面加工方法已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，见表2-1。
表2-1工艺过程方案
方案Ⅰ
方案Ⅱ
工序号
工序内容
毛坯
010
按铸件要求检验
批量毛坯抽检
020
热处理
粗铣两端面R、Q
030
粗镗Ф80H7，Ф81，
040
粗铣N基准面
精镗Ф80H7
050
钻孔4-φ13及钻扩铰2-φ10F9至2-φ9F9锪孔4-Ф22
钻孔4-M12螺纹底孔及Ф8N8孔，攻丝M12
060
粗铣两侧面R面、Q面
070
铣凸台面至尺寸
080
粗镗Ф80H7，Ф81
090
精铣N面
100
精铣R、Q面
110
精铰孔
至
（工艺要求）
120
粗镗Ф30孔，SФ30球面及Ф20孔
130
钻孔4-M12螺纹底孔及Ф8n8孔，攻丝M12
半精镗SФ30
140
钻孔M6螺纹底孔，攻丝M6
150
检验各相关尺寸
160
在N处打厂标及检验标记
170
180
清洗、检验、包装
190
200
（2）方案论证
方案Ⅰ的优点在于基本遵循粗精加工划分阶段的原则。
方案Ⅱ的不足之处是加工过程中基准不重合，不利于控制加工质量。
根据以上分析，确定方案Ⅰ为零件加工的工艺路线。
2.2.3床总体布局
机床的总体布局指确定机床的组成部件之间的相对位置及相对运动关系。
合理的总体布局的基本要求有：
（1）保证工艺方法所要求的工件与刀具的相对运动关系；
（2）保证机床具有足够的加工精度和相适应的刚度和抗振性；
（3）便于操纵、调整、维修，便于输送、装卸工件和排屑等；
（4）节省材料，占地面积小，即经济效果好；
（5）造型美观。
根据犁刀变速箱箱体加工要求，机床总体布局图如图1-1所示：
图1-2机床总体布局图
减荷阀体安装在工作台上，铣削动力头带动铣刀作旋转主运动，工作台作纵向进给运动，完成对工件的切削加工。
此方案的优点是各部件均是针对减荷阀体设计的，因此，结构紧凑，刚性好，生产率高，加工质量稳定。
2.2.4机床运动的确定
确定机床运动，指确定机床运动的数目，运动类型以及运动的执行件。
本次毕业设计的组合机床的工艺方法是，用一把端铣刀直接进行加工。
相应的表面成形运动为：
单主轴的回转运动，工作台纵向进给运动。
2.3机床主要技术参数的确定
机床主要技术参数包括主参数和基本参数，基本参数又包括尺寸参数，运动参数，动力参数。
2.3.1确定工件余量
犁刀变速箱箱体，零件材料为HT200，硬度190—210HB，生产纲领A=35000件/年，生产类型为大批量，铸造毛坯。
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2～2.5,取加工余量为2.5mm。
2.3.2选择切削用量
由于被加工零件的铣削宽度为50mm,不需进行二次走刀，故一次走刀即可完成
根据《组合机床设计简明手册》第132～133页，选择铣削切削用量。
铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。
当铣削表面粗糙度数值要求较低时，铣削速度应选高一些，每齿走刀量应小些。
若生产率要求不高，可以取很小的每齿走刀量，一次铣削4～5mm的余量达到R
=1.6μm的表面粗糙度。
这时每齿的进给量一般为0.02～0.03mm。
根据本次设计所加工的零件要求，其表面粗糙度数值为12.5，粗糙度较高，加工材料为铸铁，查表6-16得：
f
=0.2～0.4mm/z,V=50～80m/min,取f
=0.2mm/z,Z=62m/min
2.3.3刀具直径d0的选取
由于加工零件的铣削宽度是50mm查《简明机械加工艺手册》P256表3-73可选出硬质合金端铣刀直径d0=63齿数Z=4
2.3.4动力参数—主运动驱动电动机功率的确定
（1）切削力的计算
由前面已知，本次设计的组合机床的的切削速度为V=62m/min,d=63mm,则其转速N为：
N=
=
=315r/min
由此可见，切削速度满足要求。
计算铣削工件时的切削力
F
=9.18×
54.5a
×
a
Z×
d
式中：
—铣削宽度，a
=50mm
—铣削深度，由于是一次铣削就能达到设计尺寸，则铣削深度为工件加工余量，即a
=2.5mm。
—每齿进给量，f
=0.2mm/r
Z—转数级数，取Z=4
刀具直径,d
=63mm
则铣削力的大小为：
54.5×
50
0.2
2.5
4×
63=1101.15N
（2）切削功率的计算
根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页，可得切削功率公式为：
P
=1.1KW
（3）选择铣削头
根据刀盘直径和切削功率查《组合机床设计简明手册》P104表5-13可得：
铣用1TXb16M，其主要参数有：
功率P=1.1，L=250mm,L4=245mm
（4）估算电动机功率
根据《机械制造工艺金属切削设计指导》第72页，有
=1.57KW
η—主传动系统的机械效率，回转运动的机床η=0.7～0.85。
（5）选择主电机
查《机械设计课程设计》第148页表16-1，选Y100L1-4电机，主要参数有：
额定功率P
=2.2KW，满载转速n
=1440r/min，同步转速n=1500r/min，级数P=4。
2.4液压滑台及滑台底座的确定
跟刀盘直径和加工零件需要加工的长度可知，刀具工进长度等于刀具直径d0=63mm加上铣削长度l=44mm再加上安全距离d2=3*2=6mm，即D1=d0+l+d2=63+44+6=113mm.根据机床摆放位置可确定工件快进长度d3可取为87mm.刚工件快退的时间D2为:
D2=D1+87=113+87=200mm,查《组合机床设计简明手册》P93表5-3可选取1HY40IA液压滑台并配1CC401滑台侧底座。
其主要参数有：
行程L=400mm,L1=1340mm,L2=800mm.
2.5进给驱动电动机功率的确定
查《金属切削机床设计》第41页，可知：
进给驱动电动机功率取决于进给的有效功率和传动件的机械效率，即
N
N
—进给驱动电动机功率（KW）
Q—进给抗力（N）
V
—进给速度（m/min）
η
—进给传动系统的总机械效率（一般取0.15～0.2）
粗略计算时，可根据进给传动与主传动所需功率之比值来估算进给驱动电机功率。
对于铣床：
=0.2×
N=0.2×
2.2=0.44KW
查《机械设计课程设计》第148页表16-1，选Y801-4电机，主要参数有：
=0.55KW，满载转速n
=1390r/min，同步转速n=1500r/min，级数P=4，
第三章组合机床夹具的设计
3.1组合机床夹具的概述
夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而设计的。
它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时限位等等作用的。
组合机床夹具很一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至是根本的区别。
组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择，有很大的影响。
下面介绍一下组合机床夹具的一些主要特点。
机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。
又称卡具。
从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。
例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。
其中机床夹具最为常见，常简称为夹具
。
在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求
，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。
夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置
、对刀引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。
夹具种类按使用特点可分为：
①万能通用夹具。
如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。
②专用性夹具。
为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。
常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模（引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具）、镗模（引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具）和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。
③可调夹具。
可以更换或调整元件的专用夹具。
④组合夹具。
由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。
除虎钳、卡盘、分度头和回转工作台之类，还有一个更普遍的叫刀柄，一般说来，刀具夹具这个词同时出现时，大多这个夹具指的就是刀柄！
（1）一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。
（2）组合机床夹具和机床其他部件有极其密切的联系：
如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支承部件等等。
正确地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。
而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。
如在液压驱动的立式回转工作台机床上的夹具，其夹压
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