设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及铣凸台面工序的专用夹具

设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及铣凸台面工序的专用夹具内容摘要：

. 9 1 0 z p z e p ma f a z n kP        m 取 z=8 个齿， n=15060 =, ea =168mm, pa =， zf =，pmk =1 16 将它们代入式中，得： 5 0 . 9 0 . 7 41 6 7 . 9 1 0 3 . 5 0 . 2 1 6 8 8 2 . 5 1pP        m = 由机床参考数据知机床功率为 ,若取其效率为 ，则 179。 =. 故重新选择主轴转速 为 120r/min,则： V 粗 =π Dn/1000=179。 200179。 120/1000=将其代入公式得： 5 0 . 9 0 . 7 41 6 7 . 9 1 0 3 . 5 0 . 2 1 6 8 8 2 1 4 . 2 4 . 4p k w k wP          m 故机床功率足够。 工序钻扩铰 2φ 10F9 孔至 2φ 9F9，钻 4φ 13mm 孔加工工序 2φ 10F9 孔的扩、铰余量： 参考文献【 1】，由表 取 Z 扩 =, Z 铰 =，由此可算出 Z 钻 =92－ － =。 4φ 13mm 孔因一次钻 出，故其钻削余量为 Z 钻 =132 =。 各工步的余量和工序尺寸及公差列于表 23 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸及公 差 2φ 9F9 钻孔 － φ 7 2φ 9F9 扩孔 H10 φ + 2φ 9F9 铰孔 F9 φ ++ 4φ 13 钻孔 － φ 13 孔和孔之间的位置尺寸如 140177。 ，以及 140mm,142mm,40mm,4φ 13mm 孔的位置度要求均有钻模保证。 与 2φ 80mm孔轴线相距尺寸 66177。 02mm因基准重合，无需换算。 沿孔 2φ 80 孔的轴线方向的定位是以 N 面为基准确定轴心线的位置，孔轴线方向的定位是以两孔的内侧面用自定心机构实现的。 使用这种专用夹具能够保证两孔内侧中心面与 R、 Q 两端面的中心面重合，外形对称。 所以， 2φ 9F9 两孔连心线至内侧中心面的距离尺寸 XG中 需经过计算。 其尺寸工艺链如图所示。 17 图中， XR内 侧 为零件图上 R面与内侧尺寸  mm，是封闭环。 X内 侧 中 为内腔尺寸 92177。 1mm 的一半，即为 46177。 用概率法计算如下： XR内 侧 =  mm=177。 因为 XR内 侧 =XRG － X内 侧 中 － XG中 所以 XG中 =XRG － X内 侧 中 － XR内 侧 =115－ 46－ = 又 2TR内 侧 = 2TRG ＋ 2T内 侧 中 ＋ 2TG中 所以 2T= RG T 22G 中 R 内 侧 内 侧 中T T = 2 2 21 . 1 0 . 2 1 = 故 XG中 =177。 =177。 参考文献【 1】由表 知，并参考机床说明书，取钻 4φ 13mm 孔的进给量 f=；取钻 2φ 7mm 孔的进给量 f=。 参考文献【 1】 由表 知，用插入法求得钻φ 13mm 孔的切削速度v=,由此计算出转速为 n=1000vd =1000 13 r/min≈ 654r/min 故机床实际转速取 n=630r/min，则实际的切削速度为 v= 13 6301000 m/min≈ 同理，用插入法求得钻φ 7mm 孔的 v=，由此计算出转速为 ： n=1000vd =1000 7 r/min=1187r/min XR内 侧 X内 侧 中 XG中 XRG 18 此 处 取 机 床 实 际 转 速 为 n=1000r/min ， 则 实 际 的 切 削 速 度 为v= 7 10001000m/min≈ 22m/min 参考文献【 1】，由表 ，得： 0 .809 .8 1 4 2 .7fFF d f K  (N) .8 1 0 .0 2 1 ( )MM d f K N m    分别求出钻φ 13mm 孔的 fF 和 M及钻φ 7 孔的 fF 和 M 如下： 0 . 89 . 8 1 4 2 . 7 1 3 0 . 4 1fF     =2616N 2 0 . 89 .8 1 0 .0 2 1 1 3 0 .4 1M     =178。 m 0 . 89 . 8 1 4 2 . 7 7 0 . 3 1fF     =1119N 2 0 . 89 .8 1 0 .0 2 1 7 0 .3 1M     =4 N178。 m 它们均小于机床的最大进给力 5000N 和机床的最大扭矩 220N178。 m，故机床刚度满足要求。 扩 2φ 8． 8mm 孔，参考文献【 1】，由表 知，参考机床进给量，取f=（因扩的是盲孔，所以进给量取得较小）。 参考文献【 4】，由表 354，扩孔的切削速度为（ 12 ~13 ） v钻 ，故取 v扩 =12179。 v钻 =12 179。 22m/min=11/min。 由此算出转速 n=1000vd =11  r/min=398r/min。 此 处取机床实际转速为 n=400r/min。 参考文献【 1】，由表 ，铰孔的进给量取 f=（因铰的是盲孔，所以进给量取得较小） 参考文献【 1】，由表 ，取铰孔的切削速度为 v=。 由此算出转速 n= 1000vd = 18 9  r/min=。 此处取实际转速为n=630r/min，故实际切削速度为 v=1000dn = 9 6301000 m/min=。 工序粗镗、工序 7 精镗 2φ 80H7 孔工序 查参考文献【 2】表 可知粗镗加工后孔的直径为φ ，故两孔的精镗余量 AZ精 =ZB精 =80  =。 19 又已知 ZB总 =ZA总 =3mm 故 ZA粗 =ZB粗 =(3－ )=。 粗镗及精镗工序的加工余量和工序尺寸及公差列于表 24。 表 24 镗孔余量和工序尺寸及公差 加工表面 加工方法 加工前尺 寸 加工单边 余量 加工后尺 寸 精度等 级 工序尺寸 及公差 2φ 80 粗镗 φ 74 Φ H11() φ  2φ 80 精镗 φ φ 80 H7() φ  因粗、精镗孔时都以 N 面及两销孔定位，故孔与 N 面之间的粗镗工序尺寸177。 ，精镗工序尺寸 46177。 及平行度 ，与一销孔之间的尺寸 66177。 ，均系基准重合，所以不需要做尺寸链计算。 两孔的同轴度φ 由机床保证 与 R面、 Q 面的垂直度φ 是间接获得的。 在垂直方向上，它由 2φ 80mm孔轴线与 N 面的平行度 及 R面和 Q面工序中对 N 面的垂 直度来保证。 取一极限位置（如下图所示）计算精铣 R 面及 Q 面工序中 Q 面对 N 面的垂直度公差QNX垂。 图中， Y孔 Q垂 为孔轴线对 Q 面的垂直度φ ，它是封闭环； Y孔 N平 为孔轴线对 N 面的平行度 ， QNY垂 为 Q 面对 N面在 168mm 长度上的垂直度。 因在精铣 R 面和 Q 面及精镗 2φ 80mm 孔两工序中，面和孔轴心线的位置都做到 极限位置的情况很少，故用概率法计算此尺寸链，使加工容易。 因为 2Y= QNY 2孔 N 平孔 Q 垂 垂（ Y ） （ ） 所以 2Y= NY 2 孔 平QN 垂 孔 Q 垂（ Y ） （ ） =  ≈ 在图中，因为 ∠ BAC=∠ EDF 所以 CBCA =FEFD 则 XQN垂 =FE=CB FDCA = 0 .0 7 ( 4 6 5 5 ) 0 .0 48 mm mm 同理， R面与 Q面的垂直度公差也应为。 2φ 80mm孔轴线与 R面的垂直度φ R面对定位销孔连线的平行度 及 2φ 80mm 孔对定位销孔连线的垂直度保证的，取一极限 20 位置（如下图所示）计算精镗 2φ 80mm 孔工序中 2φ 80mm孔轴线对定位销孔连线的垂直度公差 孔 G垂Y 图中， 孔 R垂Y 为孔轴线对 R 面的垂直度φ ，它是封闭环； XRG平 为 R面对定位销孔连线的平行度 ，由于Δ ABC≌Δ EFH，所以， YRG平 =XRG平。 同理，也用概率法计算此尺寸链如 下： 因为 2Y= GY 2RG 平孔 R 垂 孔 垂（ Y ） + （ ） 所以 2Y= RGY 2 平孔 G 垂 孔 R 平 垂（ Y ） （ ） =  mm = R Y孔 Q垂 YQN垂 Y孔 N平 B C Q XQN垂 A F E 168 D N 55 46 21 Y孔 G垂 受两定位销孔与定位销孔配合间隙而引起 的转角误差的影响如下图所示。 下面分析定位副的定位精度。 参考文献【 6】，设计两定位销如下： 按零件图给出的尺寸，两销孔为 2φ 10F9，即 2φ ++ mm；中心距尺寸为 140177。 取两定位销中心距尺寸为 140177。 按基轴制常用配合，取孔与销的配合为 99Fh ，即圆柱销为φ 10h9=φ  mm。 H R E F 168 B XRG平 G 168 C A YRG平 Y孔 G垂 Y孔 R垂 Q 22 查参考文献【 6】表 16知，取菱形销的 b=4mm， B=8mm。 因为 a= 2DdLL  = ( ) 22mm = 所以，菱形销最小间隙为： 2min2abX D2min = 2 410 mm = 菱形销的最大直径为： 2 m in 2 m ind D X2max =()mm= 故菱形销为 d2 =φ =φ  mm=φ － 下面计算转角误差： atan = 1max 2max2XXL = ( 0. 04 9 0. 03 6) ( 0. 04 9 0. 07 5 )2 14 0 mm ≈ 由Δα引起的定位误差 Y孔 G定 =168179。 tanΔα =168179。 ≈ 该项误差大于工件误差，即 ，故该方案是不可行的。 同理，该转角误差也影响精铣 R 面时 R 面对两销孔连线的平行度 ，此时定位误差也大于工件公差，即 ，故该方案是不可行的。 解决上述问题的方法是尽量提高定位副的制造精度。 如将 2φ 10F9 孔提高精度至 2φ 10F7，两孔中心距尺寸 140177。 提高精度至 140177。 ，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Y孔 G定 Δα G R Q 2maxX 1maxX 2o 1o 23 高，所以工序 70“精扩铰 2φ 10F9 孔并提高精度至 2φ 10F7”对保证加工精度有着重要的作用。 此时，经误差计算平方和公式校核，可满足精度要求。 粗镗孔时因余量为 ，故 ap =。 查参考文献【 7】由表 529，取 v=。 取取进给量为 f=。