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犁刀变速齿轮箱体工艺编制说明书 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途目 录一、计算生产纲领，确定生产类型2二、零件的分析21零件的结构分析22零件的技术要求分析3三、确定毛坯、画毛坯零件综台图31铸件尺寸公差42铸件机械加工余量43零件毛坯综合图4四、 工艺规程设计51定位基准的选择62制定工艺路线73选择加工设备及工艺装备94加工工序设计10五、参考文献20机械制造工艺学课程设计1计算生产纲领，确定生产类型如零件图所示为犁刀变速齿轮箱体，该产品年产量为2000台，设其备品率为16%机械加工废品率为2，现制定该零件的机械加工工艺规程。 技术要求 (1)铸件应消除内应力。 （2)未注明铸造圆角为及R2R3。 (3）铸件表面不得有粘砂、多肉、裂纹等缺陷。 （4)允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于5mm，深度不大于3mm,相距不小于30mm，整个铸件上孔眼数不多于10个。 (5）未注明倒角为。 （6)所有螺孔锪锥孔至螺纹外径。 (7）去毛刺，锐边倒钝。(8)同一加工平面上允许有直径不大于3mm，深度不大于15mm,总数不超过5个孔眼，两孔之间距不小于10mm，孔眼边距不小于3mm。 （9）涂漆按NJ22631执行。(10)材料HT200。N= (1十“a%十b%)=20001（1十16十2)件年=2360件年犁刀变速齿轮箱体年产量为2360件年，现通过计算，该零件质量约为7kg。根据教材表15生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。2.零件的分析2。1零件的结构分析 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（零件图上的N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mm孔即为螺栓连接孔，F9孔即为定位销孔. 如图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，它与变速箱的一倒挡齿轮常啮合（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SH9孔中的操纵杆3，操纵拨叉而得以实现。2.2零件的技术要求分析由零件图知,其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2H7孔. N面的平面度005mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封.2H7孔的同铀度004mm，与N面的平行度007mm，与R面及Q面的垂直度01mm以及R面相对Q面的平行度0055mm，直接影响犁刀传动轴对N面的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，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。2l0F9孔的两孔距尺寸精度(140005）mm以及（140005）mm对R面的平行度006mm，影响旋耕机与变速箱连接时的正确定位,从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒挡齿轮的啮合精度。3。确定毛坯、画毛坯零件综台图根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为2360件年,该零件质量约为7kg，可知，其生产类型为大批量生产。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280mm的孔需铸出。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。3。1铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为16级，由于是大量生产,毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CTl0级，选取铸件错箱值为10mm。3。2铸件机械加工余量 对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得，选取MA为G级，各表面的总余量见表1。由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差见表2.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。3。3零件毛坯综合图零件毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。零件毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。(1)合金牌号。（2)铸造方法。(3）铸造的精度等级.(4）末注明的铸造斜度及圆角半径。(5）铸件的检验等级.(6)铸件综合技术条件.（7）铸件交货状态.如允许浇冒口残根大小等.（8)铸件是否进行气压或液压试验.(9）热处理硬度。零件毛坯综合图如图2所示。4.工艺规程设计4。1定位基准的选择 （1）精基准的选择。犁刀变速齿轮箱体的N面和210F9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“一面二孔”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。（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（280mm孔）毛坯孔与箱体内壁作粗基准。 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; 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； 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2-10F9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80mm毛坯孔中限制两个自由度;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2mm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2F9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，准备心棒数量少，因而该方案是可行的.4.2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面为粗车精铣；R面和Q面为粗铣精铣；凸台面为粗铣；2mm孔为粗镗精镗;7级9级精度的未铸出孔为钻扩铰；螺纹孔为钻孔攻螺纹. 因R面与Q面有较高的平行度要求，2mm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2mm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2mm孔。R面及Q面上的N8孔及4M13螺纹孔等次要表面放在最后加工。初步拟定加工工艺路线见表3。上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，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mm孔加工精度的影响。 精铣N面后，N面与F9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。 4-13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰210F9孔时，也将413mm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20mm孔工序也应合并到扩铰S30H9球形孔工序中.这组孔在精镗280H7孔后加工，容易保证其轴线与280H7孔轴线的位置精度。 工序140工步太多,工时太长,考虑到整个生产线的节拍，应将8M12螺孔的攻螺纹作另一道工序。 修改后的工艺路线见表4。4。3选择加工设备及工艺装备 由于生产类型为大批生产,故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 (1）粗铣N面.考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床。选择直径D为200mm的C类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。 (2)精铣N面。由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择X62W卧式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 （3)铣凸台面。采用立式铣床X52K、莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用检具。粗铣R及Q面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大,故采用功率为55kW的lT32型铣削头。选择直径为160mm的C类可转位面铣刀、专用夹具、游标卡尺。(4）精铣R及Q面。采用功率为15kw的1TXb20M型铣削头组成的卧式双面组合机床.精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。 （5)粗镗280H7.采用卧式双面组合镗床,选择功率为15kW的1TA20镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。 （6）精镗280H7孔。采用卧式双面组合镗床,选择功率为15kW的1TA20M镗削头。选择精镗刀、专用夹具。 (7）工序20（钻扩铰孔210F9至29F9，孔口倒角1，钻孔4l 3mm)。选用摇臂钻床Z3025。选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。 锪4-22mm平面选用直径为22mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为 13mm。 （8）工序100。所加工的最大钻孔直径为20mm,扩铰孔直径为30mm。故仍选用摇臂钻床Z3025。钻20mm孔选用锥柄麻花钻，扩铰S30H9孔用专用刀具,4-M6螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具.20mm、30mm孔径用游标卡尺测量,4-M6螺孔用螺纹塞规检验，球形孔S30H9及尺寸mm，用专用量具测量，孔轴线的倾斜30用专用检具测量。（9）8-M12螺纹底孔及28N8孔.选用摇臂钻床Z3025加工.8M12螺纹底孔选用锥柄阶梯麻花钻、选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀加工248N8孔.采用专用夹具。选用游标卡尺和塞规检查孔径。 (10)8M12螺孔。攻螺纹选用摇臂钻。采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规。4。4加工工序设计 确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注.当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。有基准转换时,工序尺寸应用工艺尺寸链解算。（1）工序10粗铣及工序60精铣N面工序。查有关手册平面加工余量表，得精加工余量为1.5mm。已知N面总余量为 5mm。故粗加工余量(515)mm3。5mm. 如图3所示，精铣N面工序中以B孔定位，N面至B、A孔轴线的工序尺寸即为设计尺寸（46土005)mm,则粗铣N面工序尺寸为475mm. 查教材表49平面加工方法,得粗铣加工公差等级为IT1113，取IT11,其公差016mm，所以(47。5士0。08)mm（中心距公差对称标注）。 校核精铣余量： (47.50.16)(46+0。05)mm1。29mm 查阅有关手册，取粗铣的每齿进给量0.2mmz；精铣的每转进给量0。05mmz,粗铣走刀1次mm;精铣走刀1次，15mm. 取粗铣的主轴转速为150rmin,取精铣的主轴转速为300rmin。又前面已选定铣刀直径为200mm，故相应切削速度分别为粗加工 =94。2m/min精加工 =188。4m/min校核机床功率（一般只校核粗加工工序）；参考有关资料,铣削时的切削速度功率为取Z=10个齿,n=2.5r/s，=168mm，=3.5mm，=0.2mm/z，=1；将其带入式中，得168102.51kW6。62kW又从机床x52K说明书（主要技术参数)得机床功率为75kW，机床传动效率一般取75085，若取0。85，则机床电动机所需功率Pc6.620。857.79kW7.5kW。 故重新选择粗加工时的主轴转速为118r/min（第一档速）,则=74.1m/min将其带入公式得168101kW5.2kWkW6.1kW7.5kW故机床功率足够。（2）工序20钻扩铰210F9孔至2-9F9,钻4-13mm孔。2-9F9孔扩、铰余量参考有关手册取0。9mm，0。1mm,由此可以算出 =(920.90.1）mm3.5m 4-13mm孔因一次钻出，故其钻削余量为132mm6。5mm各工步的余量和工序尺寸及公差见表5。孔和孔之间的位置尺寸（140士0。05）mm，以及mm、mm、mm、413mm孔的位置度要求均由钻模保证。与280mm孔轴线相距尺寸（66土0。2)mm因基准重合，无需换算。沿280mm的于L轴线方向的定位是以两孔的内侧面用自定心机构实的。这种方案利用保证两内侧中心面与R、Q两端面的中心面重合，外形对称，所以29F9两孔连心线至内侧中心面的距离尺寸需经过计算。其工艺尺寸链如图4所示。图中，为零件图上R面与内侧尺寸mm,是封闭环。为内腔尺寸(92土1）mm的一半，即为（46士0。5)mm;为零件图上销孔连线与及R面的尺寸(115土0.1)mm.用概率法计算如下 .=mm37。450。55mm=-=（11546-37。45)mm=31。55mm=+=0.412mm故 =31.550。26mm31。550.2mm参考Z3025机床技术参数表，取钻孔4l 3mm的进给量04mmr,取钻孔29mm的进给量03mmr。参考有关资料，得钻孔如3mm的切削速度9c0445ms267mmin，由此算出转速为 按机床实际转速取n630rmin，则实际切削速度为同理,参考有关资料得钻孔7mm的v0.435ms26.1mmin,由此算出转速为按机床实际转速取n1000rmin，则实际切削速度为 查有关资料得分别求出钻13mm孔的及钻孔7mm的和M如下.98l427130.lN26l 6NM981o02l13”0lNm1672Nm98142771N1119N扩孔 288mm，参考有关资料，并参考机床实际进给量,取=0.3mm/r（因扩的是盲孔，所以进给量取得较小)。参考有关资料,扩孔切削速度为钻孔时的12-13，故取扩=1/222 mmin=11m/min由此算出转速为按机床实际转速取400rmin。参考有关资料，铰孔的进给量取03mmr(因铰的是盲孔,所以进给量取得较小)。同理，参考有关资料，取铰孔的切削速度为03ms18mmin。由此算出转速为按机床实际转速取为n630rmin。则实际切削速度为(3)工序50粗镗,得粗镗以后的直径为795mm，放两孔的精镗余量为又已知，故。精镗及精镗工序的余量工序尺寸及公差见表6.因粗、精镗孔时都以N面及两销钉定位，故孔与N面之间的粗镗工序尺寸（475008）mm,精镗工序尺寸（46005）mm及平行度007mm，与一销孔之间的尺寸(6602)mm,均系基准重合，所以不需做尺寸链计算。 两孔的同轴度004mm由机床保证. 与R及Q面的垂直度 01mm是间接获得的。在垂直方向，它由 mm孔轴线与N面的平行度007mm及R和Q面对N面的垂直度来保证。取一极限位置如图5所示计算精铣R及Q面工序中Q面对N面的垂直度公差。 图中，为孔轴线对Q面的垂直度 01mm，它是封闭环；为Q面对N面在168mm长度上的垂直度，为了L轴线对N面的平行度007mm。因在精铣R和Q面及精镗2 80mm孔两工序中，面和孔轴线的位置都做到极限位置的情况很少,故用概率法计算此尺寸链,使加工方便.因为 所以 = 0.07mm在图中，因为，所以则 =同理，R面与N面的垂直度公差也应为004mm。2-80mm孔轴线与R面的垂直度01mm在水平方向是由R面对定位销孔连线的平行度006mm及280mm孔对定位销孔连线的垂直度保证的。取一极限位置,如图6所示,计算精镗280mm孔工序中280mm孔轴线对定位销孔连线的垂直度公差为.图中，为孔轴线对R面的垂直度01mm,它是封闭环；为R面对定位销孔连线的平行度0.06mm，由于,所以。同理，也用概率法计算此尺寸链如下。因为 所以 = 受两定位销孔与定位销配合间隙而引起的转角误差的影响如图7所示.参考有关夹具设计资料设计两定位销如下。按零件图给出的尺寸,两销孔为F9,即mm；中心距尺寸为(1400.05）mm。取两定位销中心距尺寸为（1400。015）mm。按基轴制常用配合，取孔与销的配合为F9h9，即圆柱销为h9 mm。查有关夹具资料，取菱形销的b4mm、B8mm。由于 a=因此，菱形销最小间隙为菱形销的最大直径为=9。9612mm故菱形销为 =下面计算转角误差。 tan = = =0.00074mm由引起的定位误差，故该方案也不可行。同理，该转角误差也影响精铣R面时R同对两销孔连线的平行度0。06mm，此时定位误差也大于工件公差，即0.118mm 0.06mm，故该方案也不可行。解决上述定位精度问题的方法是精良提高定位副的制造精度。如将提高精度至，两孔中心距尺寸 （1400。05 ）mm，提高精度至(1400.03）mm，并相应提高两定位销的径向尺寸及两销中心距尺寸的精度，这样定位精度能大大提高，所以工序70“精扩铰孔并提高精度至对保证加工精度有着重要作用。此时，经误差计算和公式校核,可满足精度要求。粗镗孔时因余量为2.75mm，故。查有关资料取取进给量为 查有关资料得 取=180,也可查阅教材有关资料得到。则 = =0.58Kw取机床效率为0。85，则所需机床功率为，故机床功率足够.精镗孔时，因余量为0.25mm，故。查有关资料，取取。 （4）工序40铣凸台面工序。凸台面因要求不高，故可以一次铣出，其工序余量即等于总余量4mm。 凸台面距孔球面中心这个尺寸是在扩铰孔时直接保证的。球面中心（设计基准）距孔轴线（工艺基准)（1000。05)mm则为间接保证的尺寸。本工序工艺基准与设计基准不重合,有基准不重合误差。 铣凸台面对应保证的工序尺寸为凸台面距2480mm孔轴线的距离。其工艺尺寸链如图8所示.图中（100土0。05)mm，,用竖式法计算（见表7)，得本工序的切削用量及其余次要工序设计略。（5)时间定额计算。计算工序20的时间定额。机动时间.参考有关资料，得钻孔的计算公式为，钻盲孔时0.对钻孔 413mm有，。将以上数据及前面已选定的及n代入公式,得 对钻孔 4-7mm有，。将以上数据及前面已选定的及n代入公式，得 参考有关资料,得扩孔和铰孔的计算公式为 扩盲孔和铰盲时.对扩孔288mm有 ,将以上数据及前面已选定的及n代入公式，得 对铰孔2-9mm有将以上数据及前面已选定的及n代入公式,得总机动时间 （即基本时间）为 （0。44十0.1十0.22十0.14）min=0。9min其余时间计算略。5。填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工艺文件参考文献1 王先逵，机械制造工艺学，北京，机械工业出版社，2008。22 于大国,机械制造技术与机械制造工艺学课程设计教程,北京，国防工业出版社，2011。33 王光斗 王春福，机床夹具设计手册上海，上海科学技术出版社，2000。114 李益民，机械加工工艺简明手册,北京，机械工业出版社，1994.721