最终传动箱盖夹具设计.doc

机械制造技术课程设计任务书

题目：设计“最终传动箱盖”零件的机械加工夹具设计

目 录

序言 ……………………………………………………………………………………… 2
一、零件的分析 ……………………………………………………………………… 2
（一）零件的作用 ……………………………………………………………… 2
（二）零件的分析 ……………………………………………………………… 3
二、工艺规程设计 ……………………………………………………………………… 3
（一）确定毛坯的制造形式 ………………………………………………………… 3
（二）基面的选择 ………………………………………………………………… 3
（三）制定工艺路线 ……………………………………………………………… 4
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………………………… 5
（五）加工基本时间（机动时间）………………………………………………… 6
2.1粗铣底面…………………………………………………………………… 6
3.1粗铣上端面………………………………………………………………… 7
3.2半精铣……………………………………………………………………… 8
4.1钻孔………………………………………………………………………… 8
4.2扩孔………………………………………………………………………… 10
5.1攻螺纹……………………………………………………………………… 10
6.1加工倒角…………………………………………………………………… 10
7.1钻扩孔……………………………………………………………………… 11
8.1半精绞精绞孔……………………………………………………………… 12
9.0锪平………………………………………………………………………… 13
三、总结 ………………………………………………………………………………… 14
四、参考文献 …………………………………………………………………………… 15

序言
机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学的机械基础知识、基础技术以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的大学生活中占有重要的地位。
课程设计的主要目的：
（1）通过课程设计使我们综合运用机械制造技术基础课程及相关的必修课程的知识，起到巩固、融会贯通及拓展有关机械制造方面的知识的作用，树立正确的设计思路；
（2）通过课程设计的实践，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力，使我们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法；
（3）提高了我们的设计和分析能力，如计算能力、绘图能力、计算机辅助设计能力等，同时，也使我们熟悉设计资料及手册的使用
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的学习工作打下一个良好的基础。
一、零件分析

（一）、零件的作用
最终传动箱盖位于车床传动机构中，主要防止灰尘和外面的环境影响起到密封的作用，使机床的传动能够精确的按照要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。最终传动箱盖给保证最终的传出速度提供的一个密封的环境，使其不受其他因素的影响，更能够有效地润滑和运转，防止里面的零件快速的磨损。

（二）、零件的工艺分析
最终传动箱盖共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1. 以上平面为基准加工下表面
这一组加工表面包括：上下端面有平面度要求，上平面的孔有同轴度要求 且下面的孔φ16的平面有表面粗糙度要求
2. 以下平面为基准加工孔φ16
这一组加工表面包括：φ16的孔，以及其上下两个端面。
这两组表面有一定的位置度要求,即φ7 的孔与φ14 的孔有同轴度要求。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为HT150。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

（二）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有可能会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取不加工外轮廓上表面作为粗基准，利用一组共两块V形块支承这个主要定位面，限制5个自由度，再以一个销钉限制最后1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。本工艺路线只有第2工序需要用到粗基准，即工序2 粗铣 半精铣底面/以上端面为粗基准。其中φ16的圆柱面整个粗基准选择过程符合先粗后精和先面后孔的原则。在整个加工过程是起到基准的作用；φ16内孔在钻孔时也起到粗基准的作用。
（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。本工艺路线的精基准选择如下：粗铣下端面/以上平面及φ16外围为基准；粗铣 半精铣上端面/以底面及φ16外围为基准；钻扩两孔φ16/以底面为基准；粗镗 半精镗孔φ16/以底面为粗基准；攻螺纹孔M16孔/以上端面为基准；钻孔φ7孔/以上端面为基准；精绞,精绞孔φ14/以φ7内孔为基准。

（三）制定工艺路线
制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
1、工艺路线方案一:
工序1 铸造毛坯
工序2 以底面为基准钻扩孔φ16
工序3 以孔φ16为基准半精铣底面
工序4 以底面为基准锪倒角2X45°攻螺纹M16
工序5 以孔φ16为基准半精铣底面
工序6 以底面为精基准粗铣半精铣上平面
工序7 以上平面为精基准钻扩孔φ7
工序8 以φ7中心线为基准钻扩孔φ14
工序9 以φ14为基准锪平φ14
工序10 去毛刺 清洗
工序11 终检
2、工艺路线方案二:
工序1 铸造毛坯
工序2 以上平面为粗基准粗铣底面
工序3 以地面为精基准粗铣 半精铣上端面
工序4 以上平面为精基准钻孔φ16
工序5 扩孔和绞孔φ16孔并锪倒角2X45°
工序6 以孔φ16中心线为基准攻螺纹M16
工序7 再以上平面钻扩孔φ7。
工序8 以孔φ7为基准钻扩孔φ14
工序9 以孔φ7为基准锪平φ14
工序10 去毛刺 清洗
工序11 终检
3、工艺方案比较分析:
上述两方案:方案一 是先加工内孔φ16, 再以φ16孔为基准加工底面，然后加工上平面,而方案二 先加工底面,以底面为基准加工各面及φ16内孔.由方案一可见φ16孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工上平面及孔各面基垂直度要求 ,可保证便于定位加工，符合中批生产要求,而方案二较为合理适合于大批量生产。因此，最后的加工路线确定如下：
工序1 铸造毛坯
工序2 粗铣 半精铣底面/以上平面为基准，选用X52K立式和专用夹具
工序3 粗铣 半精铣上端面/以底面为基准
工序4 准钻孔φ16/以底面及φ26外围为基准
工序5 扩孔和绞孔φ16孔并锪倒角2X45°以底面为基准选用Z3025摇臂钻床和专用夹具
工序6 以孔φ16中心线为基准攻螺纹M16   选用T611卧式铣镗床和专用夹具。
工序7 钻孔φ7 /以上端面为基准 选用Z3025摇臂钻床及
专用夹具
工序8 以孔φ7为基准钻扩孔φ14 选用Z3025摇臂钻床及
专用夹具
工序9 以孔φ7为基准锪平φ14 选用T611卧式铣镗床和专用夹具。
工序10 去毛刺清洗
工序11 终检,

（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
最终传动箱盖材料为HT150 HB170¬—240，毛坯重量约6.0Kg生产中批采用金属型铸造毛坯。
依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
4.1孔表面（公差查《互换性与测量技术》）

表2-2 孔的加工内容及余量

加工表面
加工
内容
加工
余量
精度等级
表面粗糙度/
工序余量
最小
最大

钻孔
10mm
IT10
12.5
9.960mm
10mm
扩孔
3mm
IT10
12.5
2.930mm
3.124mm

粗镗
1.8mm
IT10
3.2
1.73mm
1.924mm
半精镗
0.2
IT9
1.6
0.154mm
0.442mm

4.2平面工序尺寸（公差查《互换性与测量技术》）
表2-3 表面加工的加工内容及余量
工序号
工序
内容
加工
余量
基本
尺寸
经济
精度
工序尺寸及偏差
工序余量
最小
最大
01
粗铣下端面T1
4mm
48mm
IT8

1.5mm
4.547mm
02
粗铣上端面T2
2mm
48mm
IT9

1.5mm
3.574mm
03
精铣上端面T2
1mm
48mm
IT7

1.5mm
2.525mm

（五）加工基本工时(机动时间)
工序2 粗铣底面
2.1 粗铣
1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。
2）、确定铣削深度a p：
单边加工余量Z=2，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2mm
3）、确定每齿进给量fz:
根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：
fz=0.18mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap=2mm fz=0.18mm/z，查得
Vc=77mm/z n=245mm/z Vƒ=385mm/z
根据X51型立铣床说明书（表4.2-35）
nc=255 r/min Vƒc=400 mm/min (横向)
实际切削速度和齿进给量：C=πd0n /1000 =3.14×100×255 / 1000 =80 m
/min
Fzc=fc / (nc×Z) =400 / 255×10=0.157mm/z
6）、计算基本工时
tm = L / f
式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 /400=0.55min
工序3 粗铣 半精铣上端面
3.1 粗铣
1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。
2）、确定铣削深度a p：
单边加工余量Z=2，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2mm
3）、确定每齿进给量fz:
根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：
fz=0.18mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap=2mm fz=0.18mm/z，查得
Vc=77mm/z n=245mm/z Vƒ=385mm/z
根据X51型立铣床说明书（表4.2-35）
nc=255 r/min Vƒc=400 mm/min (横向)
实际切削速度和齿进给量：C=πd0n /1000 =3.14×100×255 / 1000 =80 m/min
Fzc=fc / (nc×Z) =400 / 255×10=0.157mm/z
6）、计算基本工时
tm = L / f
式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 /400=0.55min
3.2 半精铣
1）、选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10
2）、确定铣削深度ap：
由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm
3）、确定每齿进给量fz:
由《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：
fz=0.14mm/z
4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
5）、确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ƒz=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z Vƒ=394mm/z
根据X51型立铣床说明书（表4.2-35）
nc=380 r/min Vƒc=400 mm/min (横向)
实际切削速度和每齿进给量：C=πd0n /1000 =3.14×100×380 / 1000 =120 m/min
Fzc=fc / (nc×Z) =400 / 380×10=0.105mm/z
6）、计算基本工时
tm = L / f
式中 L=176mm 根据表3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量Y+Δ=35 则L=(176+35)=221mm 故tm=221 /400=0.55min
工序4 钻扩孔φ16
4.1 钻孔
1）、选择钻头
选择锥柄麻花钻(GB1438-85) 查表 d0=18
钻头几何形状(表2.1及表2.2)
双锥,修磨横刃 螺旋角β=30° 锋角2φ=100°后角α0=11° b=2mm L=4mm
2）、选择切削刀具
①进给量f
(1)按加工要求决定进给量: 根据表2.7 d0=18mm f=0.43~0.53mm/r
由于L/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数kcf=1  
f= 0.43~0.53 mm/r
(2)按钻头强度决定进给量
根据表2-8 当HBS=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量f=1.6mm/r
(3)按机床进给机构强度决定进给量
根据表2.9 当HBS>210 d0=≤20.5 机床进给机构允许的轴向力为6960N
(Z3025钻床允许的轴向力为7848N 见《设计手册》表4.2-11)进给量为0.6mm/r
从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为 f=0.43~0.53mm/r
根据Z3025钻床,选择 f=0.5 mm/r
②决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 当d0=14 时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命T=60min
③切削进度
由表2.15 HBS 170~240, f=0.5mm/r d>16c=16m/min
  n =1000/πd0=1000×16/(3.14×20)=254.7r/min
④检验机床扭矩及功率
根据表2.20 当f=0.5mm/r d0<19 时 mt=64.45 N*M
根据Z3025 钻床说明书 当nc=250r/min 时 Mm=80 N*M
根据表2.23 当HBS200 d0=20 f=0.53mm/r c=16m/min 时 Pc=1.1KW
查《设计手册》表4.2-11 PE=2.2KW
由于MC<Mm PC<PE 故选择可用切削用量,即
f=0.5min/r nc=250r/min   c=16m/min
3）、计算基本工时
tm =L / nf
L=L+Y+Δ,L=30 mm 入切量及超切量由表2.29 查出Y+Δ=10mm
tm =L / nf=(30+10) / (250×0.5)=0.32min
两孔tm=0.32×0.2=0.64min
4.2 扩钻孔
(1)选择扩刀
选择硬质合金扩孔钻d0=19.8mm
钻头几何形状为r0=5° α0=8° kr=30° krζ=30° β=10° bα0=1mm
(2)选择进给量及切削进度
查《机械加工工艺手册》表11-15
切削速度=(1/2-1/3)钻
=(1/2-1/3) ×16
=8～5.3 m/min   取=6 m/min
n =1000v/πd0=1000×6 / 3.14 ×20 =95.5 r/min
查表2.10 d0=20 HB=200 时, f=0.9～1.1
根据Z3025 钻床说明书选择 f=1.0 mm/r
(3)钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 当 d0=20mm 时 ,扩孔钻后刀面最大磨损限度为0.6mm 寿命T=30 min
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(30+10)/(125×1)=0.23min
两孔tm=2 ×0.32=0.64 min
工序5 攻螺纹M16
切削速度vs=0.1m/s=6 m/min fs=0.15mm/r
则ns =238 r/min
按机床选取nw=19.5r/min 则 vw=4.9 m/min fw=0.15mm/r
基本工时:L=6mm L1=3mm L2=3mm   攻M16孔
tm1=(L+L2+L1)/nf=(6+3+3)/195=0.06 min
两孔tm=2 ×0.06=0.12 min

工序6 φ16内孔2x45°倒角
选用卧式车床c620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制订进给量。根据手册机车床取
F=0.08mm/r （见《切削手册》表1.8）
当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度V=16m/min
则
按机床说明书取则此时切削速度为

切削工时 L=5mm L1=3mm

工序7 钻孔和扩孔φ7
一.钻孔φ7
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=7.8 mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°   be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
(1)按加工要求决定进给量
根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
(2)决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
(3)决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm c=22 m/min
n =1000c/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/400×0.4=0.26min
两孔tm=2 ×0.26=0.52 min
二.扩φ7孔
1.锥柄麻花钻(GB1436-85) d=5.2mm
钻头几何形状为(表2.1及表2.2)双锥修磨横刃β=30°
  2φ=118°   be=3.5mm α0=12° ψ=55°
2.选择切削用量
(1)按加工要求决定进给量
根据表2.7 当加工要求为H12~HB精度铸铁硬度HBS200
d0=7.8mm 时 f=0.36~0.44 mm/r
由于L/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数kcf=0.95 则
f =(0.36~0.44) ×0.95=0.34～0.42 mm/r 由钻床Z3025手册取f=0.4mm/r
(2)决定钻头磨纯标准及寿命
由表2.12 ,当d0=8时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm 寿命T=35min
(3)决定切削速度
由表2.15 硬度HBS200～219 f=0.9mm/r d0<20mm c=22 m/min
n =1000/πd0=1000×22/(3.14×20)=350 r/min
由钻床说明手册选取 n=400 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(6+10)/（400×0.4）=0.1 min
两孔tm=2 ×0.1=0.2 min
工序8 半精绞 精绞孔φ14
1.选择绞刀
查《设计手册》表3.1-19 选用硬质合金锥柄机用绞刀(GB4252-64) d=20mm
2.选择进给量f
(1)绞刀磨纯标准及寿命
由表2.12,当d0=20 mm 时 ,绞刀后刀面最大磨损取为0.5 mm 寿命T=45 min
(2)切削速度进给量f
查《切削手册》表2.25
铸铁硬度HBS200   d0=10~25 mm   ap=0.06~0.15 mm
(半精绞ap=0.07mm 精绞为ap=0.03mm 均在此范围)
f=0.2~0.4 mm/r c=10~15   m/min (无切削液)取c=15 m/min
根据钻床进给量查《设计手册》表4.2-13 取f=0.3mm/r
n=1000/πd0=1000×15/(3.14×20)=239 r/min
查表4.2-12 取nc=250 r/min
3.计算工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/ nf=(32+10)/(250×0.3) ×2=1.12 min
工序10 锪平φ14
1.选择刀具查《设计手册》表3.1-4.1 选择中齿锯片铣刀(GB6120-85)
d=40 mm   L=4 mm z=20
2.刀具寿命
查表3.8 高速钢切断铣刀 d≤40T=45 min
3.切削用量
ap=12 mm一次走刀切断 fz=0.1 mm/z
查表3.27   c=54.9 m/min f=0.4mm/r
n=1000c /πd0=1000×54.9/(3.14×40)=437 r/min
根据x60 卧式铣床说明书《设计手册》表
机床主轴转速为nc=400 r/min
计算基本工时
tm =L / nf= L+Y+Δ/f=(72+35)/54.9=1.94 min
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。

三.总结
通过设计，培养了我独立思考问题和解决问题的能力。树立了正确的设计思想，掌握了零件产品设计的基本方法和步骤。通过设计，使我能熟悉地查找和应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，以完成一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基础技能训练。同时，我还学会了许多CAD的操作。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
但是这次课程设计让我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用．以后需要多加努力才行。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量探讨，听听不同的见解，更好地理解了课本的知识。
最后，我要感谢我的老师以及同学，是你们给予了我帮助让我在挫败中有了坚持了下来的勇气。

参考文献
[1].张世昌，李旦.《机械制造技术基础》.-2版-北京：高等教育出版社，2007.5
[2].王忠.《机械工程材料》. -北京：清华大学出版社，2007.9
[3].赵家齐.《机械制造工艺学课程设计指导书》.-2版.-北京：机械工业出版社2010.1
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