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1、中國科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 中國科技大學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 學(xué) 院 專 業(yè) 變速箱體數(shù)控加工工藝規(guī)劃與仿真研究 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 指導(dǎo)教師

2、 二零一一年六 26 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 變速箱體數(shù)控加工工藝規(guī)劃與仿真 江蘇科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)院名稱：機械工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 變速箱體數(shù)控加工工藝規(guī)劃與仿真 設(shè)計內(nèi)容與要求: (1) 搜集資料，學(xué)習加工中

3、心專用夾具設(shè)計的基本理論知識，了解數(shù)控編程流程和數(shù)控夾具的設(shè)計和應(yīng)用。 (2) 根據(jù)加工圖紙設(shè)計夾具。 （3）設(shè)計夾具主要加工工藝。 二、完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等） （1）夾具安裝使用說明書一份。 。 （2） 畢業(yè)設(shè)計1份。 三、完成日期及進度 四、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）: 1. 王啟平。機床夾具設(shè)計。哈爾濱；哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988 2. 劉守勇。機械制造工藝與機床夾具。北京；機械工業(yè)出版社，1994.7 3. 張龍勛。機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京；機械工業(yè)出版社 1993 4. 林文煥，陳本通。機床夾具設(shè)計

4、。北京；國防工業(yè)出版社，1987 5. 王昆等。機械設(shè)計課程設(shè)計。武漢；高等教育出版社，1995 6. 徐發(fā)仁。機床夾具設(shè)計。重慶；重慶大學(xué)出版社，1996.7 7. 柯明陽。機械制造工藝學(xué)，北京；北京航天航空大學(xué)出版社，1995 8. 邱宣懷。機械設(shè)計。第四版。北京；高等教育出版社，1997 9. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南。北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2006 10. 中文AutoCAD2006機械設(shè)計。北京；機械工業(yè)出版社，2005 11. P.L.Jacobs.Stereolithograghy and Other RP&M Techologies.ASME Press,19

5、96 12. KALPAKJAN.Manufacturing Engineering and Technology.Addiso—Wesley Publish Company,1995 13. P.L.Jacobs.stereolithograghy and Other RP&M Techologies.ASME Press,1996 14. G.Zong,et al.Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials,Processing of the Solid Freefrom Fabriacation Sy

6、mposition. University of Texas,1992 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日 摘 要 犁刀變速齒輪箱體是旋耕機的一個主要零件。旋耕機通過該零件的安裝平面與手扶拖拉機變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個螺栓固定，實現(xiàn)旋耕機的正確聯(lián)接。犁刀變速齒輪箱體的質(zhì)量直接影響到機器的性能。本次設(shè)計先進行了犁刀變速齒輪箱體的零件分析，通過對參考文獻進行的分析與研究，闡述了工藝規(guī)程和制造技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容；在技術(shù)路線中，論述箱體的

7、加工工藝，機械加工余量，加工順序的安排和基本工時計算。 關(guān)鍵詞 犁刀變速箱 定位基準 加工余量 Abstract The coulter gear of changing speed is a major element of the machine of rotary tillage.The machine of rotary tillage is linked through the rear of the gearbox of walking tractor and the installation plane of this ele

8、ment,using two cylinders to sell location and 4bolrs to fix in order to realize the correct coupling of the machine of rotary tillage. The quality of the coulter gear casing of changing speed put a direct influence on the performance of machine.This design goes on the element analysis of the coulter

9、 gear casing of changing speed first,through the research and analysis of the bibliographical reference,then it have elaborated procedur and made the related contents such as technology;In technical route,it discussed machining surplus and the processing technology of casing ,the process of the sequ

10、ential arrangement and the calculation of the basic man-hour Keywords; the coulter gear casing of changing speed; location standard; mental allowance目 錄 目錄 　　 摘要 Ⅰ 　　 Abstract Ⅱ 　　 目錄 Ⅰ 　　 第一章 緒論 　　 1．1 箱體零件的主要技術(shù)要求 　　 1．2箱體類零件的加工工藝分析 　 第二章 零件的功用與結(jié)構(gòu)分析 　　 2.1 零件的功用 　　 2.2 零件的工藝

11、分析 　　 2．2．1零件主要加工表面尺寸 　　 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計，確定切削用量及工序設(shè)計 3.1鑄件尺寸公差 　　 3.2鑄件機械加工余量 3.3 確定切削用量及工序計算 　 　　 第四章 夾具設(shè)計 　 4.1夾具的組成 　 4.2夾具的分類 4.3夾具的作用 4.4定位誤差及其分析與計算 　　 結(jié)束語 參考資料 　　 致謝 第一章 緒論 箱體零件是機器或部件的基礎(chǔ)零件，軸、軸承、齒輪等有關(guān)零件按規(guī)定的技術(shù)要求裝配到箱體上，連接成部件或機器，使其按規(guī)定的要求工作，因此箱體零件的加工質(zhì)量不僅影響機器的裝配精度和運動

12、精度，而且影響機器的工作精度、使用性能和壽命。 1．1 箱體零件的主要技術(shù)要求 箱體類零件中以機床主軸箱的精度要求最高。 2 　　1.主要平面的形狀精度和表面粗糙度 　　箱體的主要平面是裝配基準，并且往往是加工時的定位基準，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時的定位精度，影響箱體與機座總裝時的接觸剛度和相互位置精度。 　　一般箱體主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面對裝配基準面垂直度為0.1/300。 　　2.孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度 3 　　箱體上的軸承支承孔本身

13、的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度都要求較高，否則，將影響軸承與箱體孔的配合精度，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也易使傳動件（如齒輪）產(chǎn)生振動和噪聲。一般機床主軸箱的主軸支承孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度為IT7～IT6，表面粗糙度值為Ra2.5～0.63μm。 4 　　3.主要孔和平面相互位置精度 5 同一軸線的孔應(yīng)有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則，不僅裝配有困難，而且使軸的運轉(zhuǎn)情況惡化，溫度升高，軸承磨損加劇，齒輪嚙合精度下降，引起振動和噪聲，影響齒輪壽命。支

14、承孔之間的孔距公差為 0.12～0.05mm，平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長取0.1~0.04mm。同一軸線上孔的同軸度公差一般為0.04～0.01mm。支承孔與主要平面的平行度公差為0.1~0.05mm。主要平面間及主要平面對支承孔之間垂直度公差為0.1～0.04mm。 1．2箱體類零件的加工工藝分析 1.21 ` 箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求分析　 一般來說，箱體零件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，內(nèi)部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。對箱體類零件的技術(shù)要求分析，應(yīng)針對平面和孔的技術(shù)要求進行分析。 1．平面的精度要求 箱體零件的設(shè)計基準一般為平面，本箱體各孔系和平面的設(shè)計基準為G面、H面

15、和P面，其中G面和H面還是箱體的裝配基準，因此它有較高的平面度和較小表面粗糙度要求。 2．孔系的技術(shù)要求　箱體上有孔間距和同軸度要求的一系列孔，稱為孔系。為保證箱體孔與軸承外圈配合及軸的回轉(zhuǎn)精度，孔的尺寸精度為IT7，孔的幾何形狀誤差控制在尺寸公差范圍之內(nèi)。為保證齒輪嚙合精度，孔軸線間的尺寸精度、孔軸線間的平行度、同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直度誤差，均應(yīng)有較高的要求。 3．孔與平面間的位置精度 箱體上主要孔與箱體安裝基面之間應(yīng)規(guī)定平行度要求。本箱體零件主軸孔中心線對裝配基面（G、H面）的平行度誤差為0.04mm。 4．表面粗糙度 重要孔和主要表面的粗糙度會影響連接面的配

16、合性質(zhì)或接觸剛度，本箱體零件主要孔表面粗糙度為0.8μm，裝配基面表面粗糙度為1.6μm。 1.22 箱體類零件的材料及毛坯 箱體零件的材料常用鑄鐵，這是因為鑄鐵容易成形，切削性能好，價格低，且吸振性和耐磨性較好。根據(jù)需要可選用HT150～350，常用HT200。在單件小批量生產(chǎn)情況下，為縮短生產(chǎn)周期，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。某些大負荷的箱體有時采用鑄鋼件。在特定條件下，可采用鋁鎂合金或其它鋁合金材料。 鑄鐵毛坯在單件小批生產(chǎn)時，一般采用木模手工造型，毛坯精度較低，余量大；在大批量生產(chǎn)時，通常采用金屬模機器造型，毛坯精度較高，加工余量可適當減小。單件小批生產(chǎn)直徑大于50mm的孔，成批生產(chǎn)大于

17、30mm的孔，一般都鑄出預(yù)孔，以減少加工余量。鋁合金箱體常用壓鑄制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必經(jīng)切削加即可使用。 3 箱體類零件的加工工藝過程 箱體零件的主要加工表面是孔系和裝配基準面。如何保證這些表面的加工精度和表面粗糙度，孔系之間及孔與裝配基準面之間的距離尺寸精度和相互位置精度，是箱體零件加工的主要工藝問題。 箱體零件的典型加工路線為：平面加工－孔系加工－次要面（緊固孔等）加工。 1.23 箱體類零件的加工工藝過程分析 一、主要表面的加工方法選擇 箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。 箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用車削。當生產(chǎn)批量較

18、大時，可采用各種組合銑床對箱體各平面進行多刀、多面同時銑削；尺寸較大的箱體，也可在多軸龍門銑床上進行組合銑削，可有效提高箱體平面加工的生產(chǎn)率。箱體平面的 精加工，單件小批量生產(chǎn)時，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般多用精刨代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工刮研；當生產(chǎn)批量大而精度又較高時，多采用磨削。為提高生產(chǎn)效率和平面間的位置精度，可采用專用磨床進行組合磨削等。 箱體上公差等級為IT 7級精度的軸承支承孔，一般需要經(jīng)過3～4次加工?？刹捎脭U一粗鉸一精鉸，或采用粗鏜－半精鏜一精鏜的工藝方案進行加工(若未鑄出預(yù)孔應(yīng)先鉆孔）。以上兩種工藝方案，表面粗糙度值可達Ra0. 8～1. 6μm。鉸的方案用于加工直徑

19、較小的孔，鏜的方案用于加工直徑較大的孔。當孔的加工精度超過IT 6級，表面粗糙度值Ra小于0. 4μm時，還應(yīng)增加一道精密加工工序，常用的方法有精細鏜、滾壓、珩磨、浮動鏜等。 二、箱體加工定位基準的選擇 1．粗基準的選擇 粗基準的選擇對零件主要有兩個方面影響，即影響零件上加工表面與不加工表面的位置和加工表面的余量分配。為了滿足上述要求，一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準。本箱體零件就是宜主軸孔Ⅲ和距主軸孔較遠的Ⅱ軸孔作為粗基準。本箱體不加工面中，內(nèi)壁面與加工面（軸孔）間位置關(guān)系重要，因為箱體中的大齒輪與不加工內(nèi)壁間隙很小，若是加工出的軸承孔與內(nèi)壁有較大的位置誤差，會使大齒輪與內(nèi)壁相碰。從

20、這一點出發(fā)，應(yīng)選擇內(nèi)壁為粗基準，但是夾具的定位結(jié)構(gòu)不易實現(xiàn)以內(nèi)壁定位。由于鑄造時內(nèi)壁和軸孔是同一個型心澆鑄的，以軸孔為粗基準可同時滿足上述兩方的要求，因此實際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準。 2．精基準的選擇 選擇精基準主要是應(yīng)能保證加工精度，所以一般優(yōu)先考慮基準重合原則和基準同一原則，本零件的各孔系和平面的設(shè)計基準和裝配基準為為G、H面和P蓋，因此可采用G、H面和P三面作精基準定位。 三、箱體加工順序的安排 箱體機械加工順序的安排一般應(yīng)遵循以下原則： 1．先面后孔的原則 箱體加工順序的一般規(guī)律是先加工平面，后加工孔。先加工平面，可以為孔加工提供可靠的定位基準，再以平面為精基準定位加工孔。

21、平面的面積大，以平面定位加工孔的夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，反之則夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位也不可靠。由于箱體上的孔分布在平面上，先加工平面可以去除鑄件毛坯表面的凹凸不平、夾砂等缺陷，對孔加工有利，如可減小鉆頭的歪斜、防止刀具崩刃，同時對刀調(diào)整也方便。 2．先主后次的原則 箱體上用于緊固的螺孔、小孔等可視為次要表面，因為這些次要孔往往需要依據(jù)主要表面（軸孔）定位，所以這些螺孔的加工應(yīng)在軸孔加工后進行。對于次要孔與主要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否則會使主要孔的精加工產(chǎn)生斷續(xù)切削、振動，影響主要孔的加工質(zhì)量。 3．孔系的數(shù)控加工 由于箱體零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加

22、工量大的特點，生產(chǎn)中常使用高效自動化的加工方法。過去在大批、大量生產(chǎn)中，主要采用組合機床和加工自動線，現(xiàn)在數(shù)控加工技術(shù)，如加工中心、柔性制造系統(tǒng)等已逐步應(yīng)用于各種不同的批量的生產(chǎn)中。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，加工中心的自動換刀系統(tǒng)，使得一次裝夾可完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻螺紋等加工，減少了裝夾次數(shù)，實行工序集中的原則，提高了生產(chǎn)率。 1．3 夾具的組成 (1)定位元件：確定工件在夾具中位置的元件。 (2)導(dǎo)向元件：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對于夾具位置的元件。 如：鉆套、對刀塊。 (3)夾緊元件：使工件

23、在加工過程中保持在夾具中既定位置的元件。 (4)連接元件：用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接。 (5)夾具件：基礎(chǔ)件，用于安裝其它元件，使其形成整體。 (4)其它輔件：夾緊用的扳手，操作手柄，分度機構(gòu)等。 第二章 零件的功用與結(jié)構(gòu)分析 2.1 零件的功用 犁刀變速齒輪箱體是旋耕機的一個主要零件。旋耕機通過該零件的安裝平面（零件圖上的N面與手扶拖拉機變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個螺栓固定，實現(xiàn)旋耕機的正確聯(lián)接N面上的4-Φ13mm孔即為螺栓聯(lián)接孔，2-Φ10F9孔為定位銷孔。 犁刀變速齒輪箱體2內(nèi)有一個空套在犁刀傳動軸上的犁刀傳動齒輪5，它與變速箱的一

24、倒檔齒輪常嚙合。犁刀傳動軸8的左端花鍵上套有嚙合套4，通過撥叉可以軸向移動。嚙合套4和犁刀傳動齒輪5相對的一面都有牙嵌，牙嵌結(jié)合時，動力傳給犁刀傳動軸8。其操作過程通過安裝在SΦ30H9孔中的操縱桿3操縱撥叉而得以實現(xiàn) 2.2 零件的工藝分析 材料HT200，主要加工面有：N面、R面、Q面、2-Ф80H7孔。 N面的平面度0.05mm。 2-Φ80H7孔的尺寸精度、同軸度Φ0.04mm，與N面的平行度0.07mm，與R及Q面的垂直度Φ0.1mm，以及R相對Q面的平行度0.055mm。 2一Φ10F9孔的尺寸精度、兩孔距尺

25、寸精度1400.05mm以及1400.05mm對R面的平行度0.06mm。 圖2.1 傳動示意圖 1一左臂殼體2一犁刀變速齒輪箱體3一操縱桿4一嚙合套 5一犁刀傳動齒輪 6一軸承7一右臂 殼體8一犁刀傳動軸9一鏈輪 2．2．1零件主要加工表面尺寸 1.主要孔： 2-80H7 2-10F9 8—M12螺紋底孔 4-13 2.主要平面：N面 R面 Q面等 3.其他加工部分 凸臺等 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計，確定切削用量及工序設(shè)計 　根據(jù)零件材料 HT200確定毛坯為

26、鑄件，又已知零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 6000件／年，該零件質(zhì)量約為 7Kg，可知，其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。又由于箱體零件的內(nèi)腔及 2 — 80mm 的孔需鑄出。故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。 　　⒈鑄件尺寸公差 　　鑄件尺寸公差分為 16級，由于是大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用砂型機器造型，由工藝人員手冊查得，鑄件尺寸公差等級為 CT10級，選取鑄件錯箱值為 1.0mm。 　?、茶T件機械加工余量 　　對成批和大量生產(chǎn)的鑄件加工余量由工藝人員手冊查得，選取 MA為 G級，各表面的總余量如表3— 1所示。 表 3 — 1各加工表

27、面總余量 加工表面 基本尺寸 （ mm ） 加工余 量等級 加工余量 數(shù)值（ mm ） 說 明 R 面 168 G 4 底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） Q 面 168 H 5 頂面降 1 級，雙側(cè)加工 N 面 168 G 5 側(cè)面，單側(cè)加工（取上行數(shù)據(jù)） 凸臺面 106 G 4 側(cè)面單側(cè)加工 孔 2 — 80 80 H 3 孔降 1 級，雙側(cè)加工 　　由工藝人員手冊可得鑄件主要尺寸公差如表 3－ 2所示。 表 3— 2 主要毛坯尺寸及公差（ mm） 主要面尺

28、寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 CT N 面輪廓尺寸 168 — 168 4 N 面輪廓尺寸 168 4+5 177 4 N 面距孔 80 中心尺寸 46 5 51 2.8 凸臺面距孔 80 中心尺寸 100+6 4 110 3.6 孔 2 — 80 80 3+3 74 3.2 　　鑄件的分型面選擇通過 C基準孔軸線，且與 R面（或 Q面）平行的面。澆冒口位置分別位于 C基準孔凸臺的兩側(cè)。 　?、沉慵骶C合圖 　　零件—毛坯綜合圖一般包括以下內(nèi)容：鑄造毛坯

29、形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、澆冒口殘根位置、工藝基準及其他有關(guān)技術(shù)要求等。 　　零件—毛坯綜合圖上技術(shù)條件一般包括下列內(nèi)容： 　?、?合金牌號。 　?、?鑄造方法。 　　⑶ 鑄造的精度等級。 　?、?未注明的鑄造斜度及圓角半徑。 　　⑸ 鑄件的檢驗等級。 　?、?鑄件綜合技術(shù)條件。 　?、?鑄件交貨狀態(tài)：如允許澆冒口殘根大小等。 　　⑻ 鑄件是否進行氣壓或液壓試驗。 　?、?熱處理硬度。 　 　　技術(shù)要求 　　l. 毛坯精度等級 CT為 10級； 　　2. 熱處理：時效處理， 180－ 200

30、HBS; 　　3. 未注鑄造圓角為 R2－ R3，拔模斜度 2； 　　4. 鑄件表面應(yīng)無氣孔、縮孔、夾砂等； 5. 材料： HT200。 制訂工藝路線 　　根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面的加工方法如下： N面：粗車 —— 精銑； R面和 Q面：粗銑 —— 精銑；凸臺面：粗銑； 2 — 80mm 孔：粗鏜 —— 精鏜； 7級 ～ 9 級精度的未鑄出孔：鉆一擴一鉸；螺紋孔：鉆孔一攻螺紋。 　　因 R面與 Q面有較高的平行度要求， 2 — 80mm 孔有較高的同軸度要求。故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來，

31、以保證其位置精度。 　　根據(jù)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則，將 N面、 R面、 Q面及 2 — 80mm 孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又首先加工 N面，后再鏜 2 — 80mm 孔。 R面及 Q面上的 8N8 孔及 4 — M13 螺紋孔等次要表面放在最后加工。 　　初步擬訂加工工藝路線如下： 工序號 工 序 內(nèi) 容 鑄造 時效 涂漆 10 粗車 N 面 20 鉆擴鉸 2 — 10F9 孔 ( 尺寸留精鉸余量 ), 孔口倒角 1 45 30 粗銑凸臺面 40 粗銑 R

32、 面及 Q 面 50 粗鏜 孔 2 — 80, 孔口倒角 1 45 60 鉆 孔 20 70 精銑 N 面 80 精鉸 孔 2 — 10F9 90 精銑 R 面及 Q 面 100 精鏜 孔 2 — 80H7 110 擴鉸 球形孔 S 30H9, 鉆 4 — M6 螺紋底孔 , 孔口倒角 1 45 , 攻螺紋 4 — M6 120 鉆孔 4 — 13 130 锪平面 4 — 22 140 鉆 8 — M12 螺紋底孔 , 孔口倒角 1 45 , 鉆鉸孔 2 — 8N8, 孔口倒角 1

33、45 , 攻螺紋 8 — M12 150 檢驗 160 入庫 　　上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序有些問題還值得進一步討論。 　　如粗車 N面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們的慣性力較大，平衡較困難，又由于 N面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削，容易引起工藝系統(tǒng)的振動，故改用銑削加工。 　　工序 40應(yīng)在工序 30前完成，使 R面和 Q面在粗加工后有較多的時間進行自然時效，減少工件受力變形和受熱變形對 2一 80mm 孔加工精度的影響。 　　精銑 N面后， N面與 2一 10F 9 孔的垂直度誤差難以通過精鉸孔糾正，故對

34、這兩孔的加工改為擴鉸，并在前面的工序中預(yù)留足夠的余量。 　　4 一 13mm 孔盡管是次要表面，但在鉆擴鉸 2 — 10F 9 孔時，也將 4一 13mm 孔鉆出，可以節(jié)約一臺鉆床和一套專用夾具，能降低生產(chǎn)成本，而且工時也不長。 　　同理，鉆 20mm 孔工序也應(yīng)合并到擴鉸 S 30H9 球形孔工序中。這組孔在精鏜 2一 80H7 孔后加工，容易保證其軸線與 2 — 80H7 孔軸線的位置精度。 　　工序 140工步太多，工時太長，考慮到整個生產(chǎn)線的節(jié)拍，應(yīng)將 8 — M12 螺孔的攻螺紋作另一道工序。 　　修改后的工藝路線如下： 序號 工 序 內(nèi) 容 簡

35、要說明 鑄造 時效 消除內(nèi)應(yīng)力 涂底漆 防止生銹 10 粗銑 N 面 先加工基準面 20 鉆擴鉸 2 — 10F9 孔至 2 — 9F9, 孔口倒角 留精擴鉸余量 1 45 , 鉆孔 4 — 13 30 粗銑 R 面及 Q 面 先加工面 40 銑凸臺面 50 粗鏜 孔 2 — 80, 孔口倒角 1 45 后加工孔粗加工結(jié)束 60 精銑 N 面 精加工開始 70 精鉸 孔 2 — 10F9 至 2 — 10F7 （工藝要求） 提高工藝基準

36、精度 80 精銑 R 面及 Q 面 先加工面 90 精鉸 孔 2 — 80H7 后加工孔 100 鉆 孔 20, 擴鉸球形孔 S30H9, 鉆 4 — M6 螺紋 次要表面在后面加 底孔 , 孔口倒角 1 45 , 攻螺紋 4 — M6 — 6H 工 110 锪平面 4- 22 120 鉆 8-M12 螺紋底孔 , 孔口倒角 1 45 , 鉆鉸孔 2 — 8N8, 孔口倒角 1 45 130 攻螺紋 8-M12-6H 工序分散 , 平衡節(jié)拍 140 檢驗 150

37、 入庫 1. 確定切削用量 工序10：精銑N面 毛坯尺寸外形175mm150mm, 由資料得，選擇立式銑床，刀具 200mm可轉(zhuǎn)位面銑刀。因為面銑刀能采用較大直徑的銑刀，提高效率。心軸短，剛度較好能采用較大的進給量，工作更為穩(wěn)定，可以從不同方向同時銑工件的幾個平面，壽命也較長。 因此可以查出 D=200mm =3.5mm 取f=2mm/r 實際切削速度 =74.1mm/min 切削工時計算： = =0.88min =30 再根據(jù)資料并帶入公式算出各工序切削用量 第四章 夾具設(shè)計 夾具是在機床上用

38、以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。 夾具的組成　 (1)定位元件：確定工件在夾具中位置的元件。 (2)導(dǎo)向元件：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對于夾具位置的元件。 如：鉆套、對刀塊。 (3)夾緊元件：使工件在加工過程中保持在夾具中既定位置的元件。 (4)連接元件：用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接。 (5)夾具件：基礎(chǔ)件，用于安裝其它元件，使其形成整體。 (4)其它輔件：夾緊用的扳手，操作手柄，分度機構(gòu)等 夾具的分類 1、 分類

39、方法： 1)按夾具的應(yīng)用范圍：通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合 夾具、隨行夾具； 2)按加工類型：車床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、 數(shù)控機床夾具等； 3)按夾緊力來源：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電磁夾具、 真空夾具。 機床夾具通常按夾具的應(yīng)用范圍進行分類 夾具的作用 (1)保證加工精度，降低工人等級 加工精度包括：①尺寸精度、②幾何形狀精度、

40、③表面相互位置精度。使用夾具最有利于保證表面相互位置精度。 如：在搖臂鉆加工孔系 ①夾具：可達0.10～0.20mm 　　　　　　　　　　 ②劃線找正：0.4～1.0mm (2) 提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本 　 無找正，對刀等時間，工件裝卸迅速，從而大大減少了工件安裝的輔助時間，同時易于實現(xiàn)多件加工，多工位加工，特別適用于加工時間短，輔助時間長的中、小工件的加工。 (3) 擴大機床工藝范圍 　　擴大機床的功能，實現(xiàn)一機多用。如在車床上利用鏜夾具，進行鏜孔。利用銑夾具，進行銑槽。 (4) 減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn) 工件在夾具上的定位 定位方式 　　用六點定位

41、原理進行定位分析時，以定位點來消除自由度，在實際應(yīng)用中，不可能是點，而應(yīng)該是各種定位元件，工件的定位表面有各種形式：如平面，內(nèi)孔，外圓，成型面，組合表面等，對這些表面應(yīng)采用不同的方法來實現(xiàn)。 　　定位設(shè)計時應(yīng)做的工作及步驟： 　　A）根據(jù)加工零件的工序要求合理布置支承點 　　B）正確考慮定位方法 　　C）選用恰當?shù)亩ㄎ辉? 常用定位方式與定位元件 工件常用定位表面：以平面定位 以內(nèi)孔定位 以外圓表面定位 以平面定位：基本支承： 固定支承 可調(diào)支承 自位支承 輔助支承 基本支承：限制自由度，真正起定位作用 輔助支承：不限制自由度，起預(yù)定位、

42、增加工件和夾具剛性等作用 3 定位誤差及其分析與計算 1、定位誤差 把工件上被加工表面的設(shè)計基準相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，稱為“定位誤差”。 定位誤差產(chǎn)生原因 a.一批工件彼此在尺寸、形狀及相互位置上均存在差異，而夾具定位元件也有制造誤差。 b.工件的定位基準與工序基準不重合，或工件的定位基準與定位元件的工作表面之間存在間隙。 c.工件用夾具定位加工時，只按定程法（即調(diào)整法）加工一批工件，如果按逐件試切法加工，則根本不存在定位誤差。（僅有加工誤差等） 誤差來源： a.基準不重合誤差 b.定位元件制造誤差 c.基準位移誤

43、差 定位誤差大小計算 （1） 畫出被加工零件定位時的兩個極限尺寸的位置 （2） 從圖形中的幾何關(guān)系，找出零件圖上被加工尺寸方向上設(shè)計基準的最大變動量（最大值與最小值之差）。因此，工序二尺寸A的定位誤差εA為： εA=(H+ΔH)－(H-ΔH) = 2ΔH 上述的誤差完全是由于定位基準和設(shè)計基準不重合引起的，可稱這類定位誤差為“基準不重合誤差”。 　　為提高定位精度，設(shè)計夾具時盡量使定位基準與加工表面之設(shè)計基準重合。但定位精度雖然提高了，有時使得夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件安裝不便, 穩(wěn)定性和可靠性變差。生產(chǎn)中只要在滿足工藝的要求前提下，如果能降低

44、工序成本，基準不重合的定位方案，也允許選用。 定位元件制造誤差 由于夾具定位元件和工件定位基準本身有制造誤差，也可能使工件被加工表面的設(shè)計基準，在加工尺寸方向上產(chǎn)生變動而形成定位誤差。 工件定位基準和夾具定位元件本身的制造誤差，也是直接影響定位精度的。在設(shè)計夾具時，除應(yīng)盡量滿足基準重合原則外，還應(yīng)根據(jù)加工零件的精度要求，合理規(guī)定定位元件的制造精度和限制加工零件上與定位基準有關(guān)的公差值。 定位誤差的計算 1、定位誤差計算的方法 工件定位誤差的實質(zhì)是工件上被加工表面的設(shè)計基準相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，因此，計算定位誤差時，

45、首先要找出工序尺寸的工序基準； 然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量。 定位誤差計算的方法：幾何法 微分法 用幾何方法計算定位誤差 工件在使用心軸、銷、定位時，常會考慮留有間隙而需要進行定位誤差計算。(以兩孔定位為例） 左端： 孔徑 ，公差為TD1；銷徑 ，公差為Td1；最小間隙為Δ1。 右端： 孔徑公差為TD2；銷徑公差為Td2；最小間隙為Δ2 先單獨分析左端圓銷1的定位情況。銷與孔之間的最大間隙為：ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 。 ε1將使一批工件安裝時孔的中心偏離銷的

46、中心。其中偏心位移誤差范圍，是以 ε1為直徑的圓，圓心即為銷的中心O1 再分析削邊銷2定位情況： 由于削邊銷不限制X 的移動自由度，而限制Z的轉(zhuǎn)動自由度，所以孔2與削邊銷2的中心偏移范圍為： 在X方向： εx ＝ ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 在Y方向： εy ＝ ε2 ＝Δ2 ＋ TD2 ＋ Td2 。 綜合誤差 孔1、2的中心偏移誤差組合起來，將引起工件的兩種定位誤差 (1) 縱向定位誤差：即在兩孔聯(lián)心線方向的最大可能移動量（ εx ）。 εx ＝ ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 （

47、相當于第一孔定位誤差） (2)角度定位誤差：即工件繞O1和O2的最大偏轉(zhuǎn)角θ 。 角度定位誤差： 由上式看出，欲減小，可以從兩方面著手： （i）提高孔與銷的加工精度，減小配合間隙； （ii）增大孔間距。故在選擇定位基準時，應(yīng)盡可能選距離較遠的兩孔；若工件上無合適的兩孔而需另設(shè)工藝孔時，兩工藝孔也應(yīng)布置在具有最大距離的適當部位。 工件在夾具中的夾緊 一、工件夾緊的基本要求 ①夾得穩(wěn)：不破壞穩(wěn)定的正確定位，以作平衡，剛度足夠； ②夾得牢：夾緊力要合適，過大工件變形或損傷，影響加工精度，過小工件加工中易移動或產(chǎn)生振動，同時，夾緊裝置應(yīng)保證自鎖，即

48、原始夾緊力去除后，工件能保持夾緊狀態(tài)； ③夾得快：機構(gòu)簡單、緊湊、操作安全、省力、迅速方便。 　　確定夾緊方案一般應(yīng)與定位問題同時考慮，為達到以上三個要求，正確設(shè)計夾緊機構(gòu)，首先必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。 二、夾緊力方向的確定 1.夾緊力方向的確定 ?、?不破壞定位的準確性，朝向是定位基準； ?、?夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能?。? ?、?夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小 夾緊力大小與夾緊力方向直接有關(guān)，在考慮夾緊方向時，只要滿足夾緊條件，夾緊力越小越好。 2.夾緊力作用點的選擇 ① 夾緊力應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的平面內(nèi) ② 夾緊力應(yīng)落

49、在工件剛性較好的部件上 ③ 夾緊力應(yīng)盡量靠近加工面 3.夾緊力大小的估算 夾緊力要合適，過大工件變形或損傷，影響加工精度，過小工件加工中易移動或產(chǎn)生振動。 估算夾緊力的方法： 首先：將工件視為分離體，分析作用在工件上的各種力； 再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需的最小夾緊力； 最后將乘以一合適的安全系數(shù)，以此作為所需的夾緊力 典型夾緊機構(gòu) 常見的有斜楔、偏心、螺旋和鉸鏈等夾緊機構(gòu)，斜楔、偏心、螺旋是利用機械摩擦的斜楔自鎖原理。 斜楔夾緊的特點： 　　(1)斜楔機構(gòu)簡單，有增力作用。一般擴力比（約為3） ，α愈小增力作用愈大?！　　?

50、 (2)斜楔夾緊行程小，且受斜楔升角α影響。增大α可加大行程，但自鎖性能變差。 (3)夾緊和松開要敲擊大、小端，操作不方便。 手動操作的簡單斜楔夾緊很少應(yīng)用，而在常見的夾緊裝置中，改變夾緊力方向和作為增力機構(gòu)時則應(yīng)用較多。如氣—液壓夾緊時，斜楔上作用的動力源是不間斷的，所以不必自鎖，α可增大到15～30。 螺旋夾緊 螺旋夾緊結(jié)構(gòu)簡單，增力比大，自鎖性好，夾緊可靠，所以在夾具中得到最廣泛的應(yīng)用。 螺旋夾緊力的計算公式： 式中： P—原始作用力； 　 L—手柄長度； r′—螺桿下端（

51、或壓塊）與工件接觸處的當量摩 擦半徑； 　　 r平均—螺旋作用中徑之半；（作用中徑為d平均）； 　　　α—螺旋升角； 　　　 —螺桿下端（或壓塊）與工件接觸處的摩擦角； 　　　 —螺旋配合面的摩擦角（常取830′）。 3.偏心夾緊 螺旋夾緊的主要缺點安裝、拆卸工件的輔助時間太長，而偏心夾緊是一種快速的夾緊機構(gòu)。 常用的有圓偏心和曲線偏心兩種，可做成平面凸輪的形狀。因圓偏心機構(gòu)簡單，制造方便，較曲線偏心應(yīng)用廣泛。 在設(shè)計圓偏心時，應(yīng)注意以下三個問題： a）自鎖條件； b）保證足夠的夾緊力； c）保證足夠的夾緊距離（指偏心輪工作部分與工件間接觸

52、點的最大垂直位移）。 偏心夾緊必須保證自鎖條件 偏心夾緊必須保證自鎖，否則就不能應(yīng)用。 D/e值反映了偏心輪的偏心特性，它可用來表示偏心輪工作的可靠性；此值大，自鎖性能好，但結(jié)構(gòu)尺寸也大。 滿足偏心輪D/e≥14～20的條件時，機構(gòu)即能自鎖 4.多件夾緊 加工時采取多件夾緊，可以大大提高生產(chǎn)率，尤其在小件加工時應(yīng)用更為廣泛。 按夾緊力的方向及作用情況，多件夾緊可分為兩種： (1)連續(xù)式夾緊——由一個力的來源，以同樣大小的夾緊力，依次連續(xù)朝同一方向由一個工件傳遞到其他工件。 使用連續(xù)式夾緊 ，沿夾緊方向，每個工件與定位——夾緊元件接觸處的誤差，必定要傳到另

53、一工件上。如此累積，使最后一個工件沿此方向的定位精度非常低。因此，連續(xù)式多件夾緊只適用于被加工表面與夾緊方向平行（即工件加工尺寸的方向與夾緊方向相垂直）的時候。因此時的定位誤差，并不影響工件的加工精度。 (2)平行式夾緊——總的原始力按幾個平行的相同方向，分布在不同的多個夾緊位置上。 結(jié)束語 經(jīng)過多天的努力查找資料我終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計，剛拿到楊老師的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書時，我感覺無從下手，我深刻認識到我對以前所學(xué)知識理解的有多么膚淺，但我在指導(dǎo)老師的幫助下重新溫習了以前的知識，并在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，實際操作理解并掌握了一些在書本上所沒有的知識，使我認識到自己怎樣在進一步提高工藝設(shè)計和夾具

54、設(shè)計的能力，同時學(xué)會了多查閱資料，多動手實踐。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我結(jié)合實踐論證，鞏固了自己所學(xué)到的知識，并培養(yǎng)和提高了我的實際動手能力，使我不再拘泥于課本，提高了我在工程設(shè)計中的全局觀點，樹立了正確的設(shè)計思想和嚴肅認真的工作作風，大大提高了我的實際工作能力，為今后工作打下了良好的基礎(chǔ)！這離不開指導(dǎo)老師對我的熱心幫助和輔導(dǎo)！ 參考文獻 15. 王啟平。機床夾具設(shè)計。哈爾濱；哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1988 16. 劉守勇。機械制造工藝與機床夾具。北京；機械工業(yè)出版社，1994.7 17. 張龍勛。機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京；機械工業(yè)出版社 1993 18. 林文煥，

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56、s.ASME Press,1996 26. KALPAKJAN.Manufacturing Engineering and Technology.Addiso—Wesley Publish Company,1995 27. P.L.Jacobs.stereolithograghy and Other RP&M Techologies.ASME Press,1996 28. G.Zong,et al.Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials,Processing of the Solid Freefrom

57、Fabriacation Symposition. University of Texas,1992 致謝 在論文完成之際，我的四年的本科學(xué)習階段也將隨之結(jié)束。在此，我要衷心感謝我的導(dǎo)師楊林初老師！楊老師學(xué)識淵博、經(jīng)驗豐富、治學(xué)嚴謹，他對學(xué)問的孜孜不倦、對學(xué)術(shù)的執(zhí)著追求和對教育事業(yè)的獻身精神更令我終生難忘。一學(xué)期以來，楊老師嚴格的要求和一次次不厭其煩的答疑，增長了我的知識；一次次充滿著啟迪的交談，開闊了我的視野，我將受益終生。在此，我要對楊老師致以崇高的敬意。 感謝江蘇科技大學(xué)07級機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的每一位同學(xué)，同學(xué)間的關(guān)心友愛與互助為我創(chuàng)造了一個良好的生活與學(xué)習環(huán)境。在此祝他們前程似錦！ 感謝我最最親愛的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間親人般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。只是今后大家就難得再聚在一起了，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重。 感謝江蘇科技大學(xué)，學(xué)校為我提供了一個良好的學(xué)習場所，讓我心無旁騖的工作學(xué)習。