发布时间 : 星期一 文章#《机械制造工艺和夹具设计》课程设计(扬州大学例)更新完毕开始阅读
的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，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。
DR5176??134421.6 2-Φ10F9（ ）+0.013孔深10+0.04918其余GR124-Φ22锪平CΦ303.20?2A66±0.20+0.052SΦ30H9（ ）1212Φ95R803.225A（R95）Φ2108050°14050°140±0.05168±211650°-0.003Φ8N8（ ）深12-0.02514250°47 F0.06R30°0.1AR47Φ102N512-0.003Φ8N8（ ）深12-0.0254-M12-6H0.5AF孔深280.1BR54R12R1D4-Φ13 0.5NG512.R54-M12-6H220.5RBD孔深28115±0.11424023.246±0.0555R3.2168 0+0.153.2Q0.055A-AB+0.030Φ80H7（ ）03.20.04A-BB向 038-0.1C向14R5R56D向旋转10.07NΦ0.10RΦ0.10QR84428R8B8190°815050C 692±150ΦΦ314-M6-6H深120.5C孔深14238888B+0.030Φ80H7（ ）03.20.04A-B
附图1 犁刀变速齿轮箱体
二、确定毛坯、画毛坯—零件合图
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[5]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[1]表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。故取CT为10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[1]表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。
表2-1 各加工表面总余量 加工表面 基本尺寸加工余 量加工余量说 明 （mm） 等级 数值（mm） R面 Q面 N面 168 168 168 G H G 4 5 5 底面，双侧加工（取下行数据） 顶面降1级，双侧加工 侧面，单侧加工（取下行数据） 凸 台 面 106 G 4 侧面单侧加工 2-Φ80mm孔 80 H 3 孔降1级，双侧加工 由参考文献[1]表2.3-9可得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 N面轮廓尺寸 N面距Φ80mm孔中心尺寸 凸台面距Φ80mm孔中心尺寸 2-Φ80mm孔 168 168 46 100+6 Φ80 -- 4+5 5 4 3+3 168 177 51 110 Φ74 4 4 2.8 3.6 3.2 三、工艺规程设计 （一）定位基准的选择
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“一面两孔”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。
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-Φ80mm孔）的毛坯孔与箱体内壁作粗基准：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，装入箱体内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位准确、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一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量生产类型中，在加工N面及其表面上各孔和凸台面极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（一端的反锥可以取下，以便卸装工件）的心棒插入2-Φ80mm毛坯孔中并加紧。粗加工N面时。将心棒至于两头V型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个心棒，但由于下一道工序（钻扩铰2-Φ10F9孔）还要用一根心棒定位，即将心棒至于两头的U型槽中限制两各自由度，故本道工序可不用将心棒数量就少，因而该方案是可行的。 （二）制定工艺路线
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级精度饿未铸出孔：钻—扩—铰；螺纹孔；钻孔—攻螺纹。
因R面和Q面有较高的平行度要求，2-Φ80mm孔较高的同轴度要求，故他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，每一阶段中又先加工N面后在镗2-Φ80mm孔。R面及Q面上的Φ8N8孔及4-M12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 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 涂底漆 粗铣N面 钻扩铰2-Φ10F9孔(尺寸留精铰余量)，孔口倒角1×45° 粗铣凸台面 粗铣R面及Q面 粗镗2- 80mm 孔，孔口倒角1×45° 钻Φ20mm孔 精铣N面 精铰2-Φ10F9 孔 精铣R面及Q面 精镗2- 80H7孔 扩铰SΦ30H9球形孔，钻4-M6螺纹底孔，孔口倒角1×45°，攻螺纹4-M6 钻4-Φ13mm孔 刮4-Φ22mm平面 钻8-M12螺纹底孔，孔口倒角1×45°，钻铰2-Φ8N8，孔口倒角1×45°，攻螺纹 8-M12 检验 160 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40应在工序30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-Φ80mm孔加工精度的影响。
精铣N面后，N 面与2-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-Φ13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2-Φ10F9孔时，也将4-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，钻孔工序也应合并到扩铰球形孔工序中。这组孔在精镗孔后加工，容易保证其轴线与2-Φ80H7孔轴线的位置精度。
工序140中工步太多，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。
修改后的工艺线路如下： 序 号 工 序 内 容 简 要 说 明 10 20 30 40 50 60 70 铸造 时效 涂底漆 粗铣N面 钻扩铰2-Φ10F9孔至Φ9F9，孔口倒角1×45°钻4-Φ13 粗铣R面及Q面 铣凸台面 粗镗2-Φ80 孔，孔口倒角1×45° 粗铣N面 粗扩铰2-Φ10F9 孔，并提高精度至2-Φ10F7 消除内应力 防止生锈 先加工基准面 留精扩铰余量 先加工面 后加工孔 粗加工结束 精加工开始 提高工艺基准精 80 90 100 110 120 130 140 150 精铣R面及Q面 精镗2- 80H7孔 钻2-Φ孔，扩铰SΦ30H9球形孔，钻4-M6螺纹底孔，孔口倒角1×45°，攻螺纹4-M6-6H 刮4-Φ22mm平面 先加工面 后加工孔 次要表面在后面加工 钻8-M12螺纹底孔，孔口倒角1×45°，钻铰2-Φ8N8， 孔口倒角1×45° 攻螺纹8-M12-6H 检验 入库 工序分散，平衡节拍 工艺文件详见附表1、附表2。 四、夹具设计
本次设计的夹具为第20道工序 —— 钻扩铰2-Φ10F9孔、孔口倒角1×45°，钻4-Φ13mm孔夹具。该夹具适用于Z3025摇臂钻。
1. 确定设计方案
这道工序所加工的孔均在N面上，且与N面垂直。按照基准重合原则并考虑到目前只有N面经过加工，为避免重复使用粗基准，应以N 面定位。又为避免钻头引偏，4-Φ13mm孔应从N面钻孔，且2-Φ9F9孔是盲孔，也只能从N面加工，这就要求钻孔时N面必须朝上。这给装夹工件带来了一定的困难。
从对工件的结构形状分析，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，也容易实现。待夹紧后将夹具反转180°，N面就能朝上，满足加工要求。这个翻转过程可以借助于标准的卧式回转工作台来实现。夹具以夹具体安装面和定位孔、定位销定位，用T型槽螺栓连接。
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。用哪种方案合理呢？
方案1 在2- 80H7的B孔内插入一削边销限制一个移动自由度；再以B孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也很简单。但由于B孔和其内侧面均为毛坯面，又因结构原因，夹紧力不宜施加在这样的定位元件上，故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位不稳定。这个方案不宜采用。
方案2 见附图2，用一根两头带反锥形的心棒插入2-Φ80mm毛坯孔中并夹紧。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转动自由度。此外以2-80Φ毛坯孔的两内侧面在自定心结构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一铰链压板压在工件R80mm外圆上即可。
本道工序与前道粗铣N面共用一根心棒，这根“随行心棒”在铣完N后立即连同工件一同转入本道工序，其间不得重新卸装心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否则将违背粗基准一般只用一次的原则而影响N面各孔与2-Φ80mm孔轴线的位置精度。
本道工序的夹具因要回转，若采用气动或液压夹紧，则气管或油管会妨碍操作，故选用手动夹紧，使夹具简单，操作方便。