挖掘机差速器左壳机械加工工艺规程编制与专用夹具设计

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1、2012届本科生毕业论文 学 号： 挖掘机差速器左壳机械加工工艺规程编制与专用夹具设计 （毕业论文）院 部：专 业：姓 名：指导教师： 挖掘机差速器左壳机械加工工艺规程与专用夹具设计文献综述专业:机械设计制造及自动化 班级：班作者： 一、前言 制造工艺是制造技术的灵魂、核心和关键，是生产中最活跃的因素。其过程是采用金属切削刀具或磨具及其他加工方法来加工工件，使工件达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，从而生产成为合格零件。而机械加工工艺规程是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。机床夹具是机床上装夹工件的一种装置

2、，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。使用夹具可以有效的保证加工质量，提高生产效率，降低生产成本，扩大机床的工艺范围，减轻工人劳动强度，保证安全生产等，因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。考虑到机械加工工艺安排及夹具的使用在差速器左壳的生产中直接影响到其加工质量和生产效率等，所以对差速器左壳的机械加工工艺及夹具设计的课题有着十分重要的意义。课题的主要研究内容是让大家对挖掘机差速器左壳有所认识，要求设计差速器左壳机械加工工艺规程，并对差速器左壳工序用的钻8-12.5孔和钻斜孔夹具的设计。其中需要解决的主要问题是处理好生产中工件的加工质量、生产效率和经

3、济性之间的关系。本课题设计说明书分四个章节写：第1章 绪论；第2章差速器工艺规程设计，第3章夹具设计。为了更好地完成课题，拓展关于设计的有关知识面，我通过图书馆书籍的借阅以及网上的相关资料的搜索等方式进行设计资料的收集。主要查阅的资料和书籍有：机械加工工艺师手册、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、金属切削机床夹具设计手册 、床夹具图册、机械零件设计手册、公差与配合、机械设计基础、机械制图、金属工艺学等。二、文献资料综述（工艺规程设计部分）撰写这部分设计说明书需主要解决的问题有： 1挖掘机差速器左壳机械加工工艺路线的制定，在诸多的零件表面中，65m6、球130面、60H8内孔面为主要面。次要面

4、有46.50.02、16680.3外圆面和12.5、30台面。两端面和84端面。按先主后次的原则，应先考虑加工65m6、球130面、60H8内孔面，然后把次要表面的加工和辅助工序穿插于其间。在零件加工中，为了提高尺寸精度，应适当地把粗加工和精加工分开这样，一个零件表面需要多次的加工，这样大大地延长了工艺路线的长度。考虑先面后孔的原则，在加工中，应先加工65外圆面，再168外圆面然后内孔面的加工再钻孔。在加工中，前工序应为后工序准备基面，综合加工精度要提高，从而要求将粗精加工工序分开并要求提高生产，从而粗、精加工适当集中。另外还要求必要地辅助工序，从而提出如下加工工艺方案：打中心孔、保总长、切除

5、浇冒口-夹168外圆面、先小端面、车小外圆面-检验-夹65外圆面、光大端面、车168外圆面、车各内圆面、84端面-检验-夹持65外圆面、精车168端面、84端面和各内孔面、倒角-检验-夹持168外圆面、精车小端面、65外圆面、倒角-检验-钻各小孔-车、铣各油槽-镗22孔-磨小外圆面。现就上述问题我查阅了 机械加工工艺师手册、机械制造工艺学、金属切削原理与刀具机械制造工艺学、金属工艺学等资料书籍。（一）工艺路线是制造单位按照规定的作业流程完成生产任务的途径，主要用来进行工序排产和车间成本统计。其中包含了定位基准的选择，表面加工方法的选择，加工阶段的划分与工序的合理组合等内容。通过查阅了杨淑子主编

6、机械加工工艺师手册，现就文中有关内容论述如下：1、定位基准的选择在制订零件机械加工工艺路线时，总是首先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面加工出来，然后再考虑选择怎么的粗基准把作为精基准的表面先加工出来。机械加工工艺路线的制定中粗基准和精基准的选择关键，选择是否合理直接关系到加工工艺路线制订的全局，定位基准的选择应该遵循的原则，如参考文献1中的第1篇机械加工工艺基础 第4章 机械加工工艺规程制订中的粗基准和精基准选择原则：（1）选择粗精基准应遵循下列原则：1）“基准重合”原则 即应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。2）“基准统一”原则 即尽可能选择加工工件的多

7、个表面时都能使用的一组定位基准作为精基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并能简化夹具的设计和制造。3）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采取互为基准的原则，反复多次进行加工。4）“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，而该表面与其他表面之间的位置精度则由先行工序保证。（2）该零件开始加工时，首先要选定一个粗基准。有可选为粗基准的表面只有两个面，一个是小外圆面，另一个是大外圆面。因为内孔面46.5的毛坯面过小不易定位，而130的毛坯通孔加工的

8、切屑量太大，不易保证精度。在车削时，由于零件在切削力的作用下，会产生一个力矩。夹紧力矩M=FXR，随着尺的增大力矩易于保证，从这个角度来讲，粗基准应选用168外圆面。在零件毛坯铸造时46.5、168外圆面都有一个铸造模板斜度，其中46.5受的影响较大，故从这个角度来讲，也应选大外圆面为粗基准。故选大外圆面为粗基准。这样的缺点在于由8-12.5的存在造壁薄而易变形。当以大外圆面为粗基准加工完65外圆面后，为了提高加工精度，自然选择65外圆面为定位精准。2、表面加工方法的选择 选择加工方法应考虑每种加工方法的加工经济精度、零件材料的可加工性、工件的结构形状和尺寸、生产类型及工厂现有生产条件。根据参

9、考文献1中的第1篇机械加工工艺基础 第4章 机械加工工艺规程制订有： 加工表面的技术要求是决定表面加工方法的最重要因素。这些技术要求除了零件设计图样上的所规定的以外，还包括由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，以及由于被选择作为精基准而可能对其提出的更高加工要求。 根据各加工面的技术要求，首先选择能保证该要求的最终加工方法，然后依次向前选定各预备工序的加工方法。而外圆、内孔及平面等的各种具体加工方案必须根据课题中的各项数据，查阅参考文献1中的相关图表而得。3.加工阶段的划分与工序的合理组合零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量，提高生产率，降低加工成本都至关

10、重要。参考文献1中的第1篇机械加工工艺基础 第4章 机械加工工艺规程制订有：（1）加工阶段的划分 按加工性质和目的的不同，工艺过程一般可划分成粗加工、半精加工、精加工和光整加工几个阶段。划分加工阶段的作用是：能减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响；及早发现毛坯缺陷；便于安排热处理、可合理使用机床；避免或减少损伤已精加工过的表面。（2）工序的组合 组合工序有两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序所安排的加工内容多；有利于保证各加工面间的相互位置精度要求；有利于采用高效机床和工艺装备；生产面积和操作工人数量减少

11、；生产计划和生产组织得到简化；工件装夹次数减少。 工序分散的特点；工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容少；所使用的工艺设备和装备比较简单、易于调整和掌握；生产技术准备工作较容易，易于变换产品。根据工序集中和工序分散的特点，课题中差速器左壳的加工采用工序分散的原则。4.加工顺序的安排切削加工顺序的安排是否合理直接影响工件的加工质量和工艺性，所以在确定加工顺序的安排时要按照参考文献1中的第1篇械加工工艺基础 第4章 机械加工工艺规程制订中的有关加工顺序安排的原则进行： 1）先加工基准表面，再加工其他表面； 2）先加工主要表面（指装配基面、工作表面等)，后加工次要表面（指键槽、螺孔等）； 3

12、）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。其他工序在以上原则的基础上根据实际情况穿插进行。（二）对于加工工序卡上的内容，如机械加工余量、工序尺寸及公差等的确定，王先逵主编机械制造工艺学，现就文中有关内容综述如下：1、加工余量的确定工序余量为相邻两工序基本尺寸之差，根据照参考文献2 的第4章 机械加工工艺规程制订 中工序余量的影响因素有：除粗加工工序余量与毛坯制造精度有关以外，其他工序的工序余量主要有以下几个方面：（1）上工序的尺寸公差Ta；（2）上工序产生的表面粗糙度Ry（廓最大高度）（3）上工序留下的空间误差ea（4）本工序的装夹误差b。确定加工余量的方法有：计算法、查表法和经验法。 2、工序尺

13、寸与公差的确定 生产上绝大部分加工面都是在基准重合（工艺基准和设计基准重合）的情况下进行加工。所以，掌握基准重合情况下工序尺寸与公差的确定过程非常重要。如照参考文献2 的第4章 机械加工工艺规程制订有如下介绍：（1）确定各加工工序的加工余量；（2）从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）；（3）除终加工工序以外，其他各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定）；（4）填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸公差。（三）关于加工过程中切削用量的选择，陆剑中，孙家宁主编

14、金属切削原理与刀具有以下论述：对于切削用量的合理选择，选择切削用量时首先应分析被加工材料的性能和加工要求；刀具材料性能；机床及其运动参数；装夹和加工系统刚性等条件。参考文献3 中对切削用量的三要素的选择顺序进行了阐述：由于切削速度Vc对刀具寿命影响最大，其次为进给量f,影响最小是背吃刀量ap，因此，选择切削用量步骤是：先定ap，再选f，最后根据要求达到的刀具寿命T来确定刀具寿命允许的切削速度VT。必要时需效验机床功率是否允许。三、文献资料综述二（夹具设计部分） 钻夹具的设计是第三章的主要内容。夹具的设计要考虑的有定位元件的选择，夹紧装置与夹紧力的确定以及典型夹具的设计原则等因素，我主要查阅了金

15、属切削机床夹具设计手册、机床夹具图册、机床夹具设计与制造、机械零件设计手册、公差与配合、机械制造工艺学等资料和书籍。（一）在零件加工时，要考虑的重要问题之一就是如何将工件正确地装夹在机床上或夹具中。所谓装夹有两个含义，即定位和夹紧。在机床夹具设计手册有以下论述：1、定位方案定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具中占有正确位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。所以参考文献4 第二章中介绍常用定位方法有：（1）工件以平面定位；（2）工件以圆柱孔定位；（3）工件以外圆表面定位；（4）工件以其他表面定位；（5）定位表面的组合；（6）一面两孔定位

16、。钻斜孔夹具采用小端面作为主要定位面，这样就可出现两种加工方案。 1。以大端面作主要定位面，限制3个自由度，设计心轴上一短销再限制2个自由度，最后用一削边销限制工件旋转。2。以65小端面作为主要定位面限制3个自由度，再设计心轴上一短销限制2个自由度，用一圆销跟筋板作用限制工件旋转。钻8-12.5孔的钻夹具采用以65m6外元以及80m端面联合定位，以大头钻削开始，这时由于168的端面已加工，故可以避免刀具在加工表面上打滑，且65m6的外圆表面已经过加工精度较高。2、夹紧装置和夹紧力的确定夹紧是指工件在定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力等而保持定位位置不变的操作。由参考文献4第三章

17、有：（1）夹紧装置的确定 夹紧装置时夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应注意满足以下要求：1）在加紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。2）夹紧力大小适当。夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤。 而且夹紧机构一般应有自锁作用。3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑、并尽量采用标准化元件。 （2）夹紧力的确定夹紧力包括大小、方向和作用点三要素。夹紧力方向的选择一般应遵循以下原则：1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。 2）夹

18、紧力作用方向尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。3）夹紧力作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。夹紧力作用点的选择：1）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位，以减少工件夹紧变形。3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。夹紧力大小的估算：估算夹紧力的一般方法是将工件视为分离体，并分析作用在工件上各种力，再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需最小夹紧力，最后将最小夹紧力乘以一适当的安全系数，即得到所需的夹紧力。（二）课题是针对钻斜孔和钻8-1

19、2.5孔的夹具进行设计。考虑到夹具在机床上的定位以及刀具到工件的相对位置等都影响到工件加工的精度，所以夹具的设计也要包括以上因素。根据浦林祥主编金属切削机床夹具设计手册典型夹具的设计原则论述如下：1、夹具选择原则 专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的，因而用途专一而得名。其广泛应用于中量生产中。根据参考文献5钻床夹具选择原则有：（1）在中、小批生产中，通常采用通用化规格化的各种构造的钻床用麻花刀。根据加工的形状和尺寸以及工艺定位要求设计装配于麻花刀上的专用口。设计专用刀口时，应使切力朝向固定刀口，并在夹紧时不致有抬起工件的趋势。（2）在中、小批生产中，通常采用通用的带刻度回转盘进行工件

20、的多面铣削或分度铣削加工。（3）在中、小批量生产中，应设计专用夹具完成各种不同要求的铣削加工，并尽量设计多件加工、联动夹紧或气动夹紧的夹具。（4）在小批量生产中，为了提高效率和保证质量，往往采用通用化和规格化的立轴或卧轴回转分度盘，根据工件的形状及工艺定位夹紧要求，配以专门设计的专用夹具来完成工件的多面铣削或分度铣削加工。(5)在大批大量生产中，较多地采用专用夹具装夹工件，以提高生产率。2、钻夹具结构设计要则1 钻套 钻套是引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套1 固定钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度高；但

21、磨损后不易拆卸，故多用于中小批量生产。2 可换钻套以间隙配合安装在衬套中，而衬套则压入钻模板或夹具体的孔中。为防止钻套在衬套中转动，加一固定螺钉。可换钻套磨损后可以更换，故多用于大批量生产。3 快换钻套有快速更换的特点，更换时不需拧动螺钉，只要将钻套逆时针方向转动一个角度，使螺钉头对准钻套缺口，即可取下钻套。可换钻套多用于同一孔需要多个工步加工的情况。4 特殊钻套用于特殊加工场合，如在斜面上钻孔，在工件凹陷处钻孔，钻多个小间距孔等。此时无法使用标准钻套，可根据特殊要求设计专用钻套。 钻套中导向孔的孔径及其偏差应根据所引导的刀具尺寸来确定。通常取刀具的最大极限尺寸为引导孔的基本尺寸，孔径公差依加

22、工精度确定。钻孔和扩孔时通常取F7，粗绞时取G7，精绞时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分而是导向部分，常取配合H7/f7、H7/g6、H6/g5。 钻套与工件之间一般应留有排屑间隙，此间隙不宜过大，以免影响导向作用。2 钻模板 钻模板是用于安装钻套。钻模板与夹具体的联接方式有固定式、铰链式、分离式和悬挂式等几种。1 固定钻模板直接固定在夹具体上，结构简单，精度较高。铰链钻模板通过铰链与夹具体联接，由于铰链处存在间隙，因而精度不高。2 铰链钻模板通过铰链与夹具体联接，由于铰链处存在间隙，因而精度不高。3 分离式钻模板是可以拆卸的，工件每装卸一次，钻模板也要装卸一次。分离式钻模板是为了装卸工

23、件方便而设计的，但精度可以高一点。4 悬挂式钻模板是悬挂在机床主轴上，并随主轴一起靠近或离开工件，它与夹具体的相对位置由滑柱来保证。悬挂钻模板多与组合机床的多轴头连用。3 夹具体 钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具体底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压板夹紧。 小结综上所述，机械制造工艺与夹具是机械制造业的基础，是将设计图样转化成产品的必要条件。一套符合生产实际的工艺技术和夹具，可以实现产品的“优质、高产、低耗”的条件。本次差速器左壳机械加工工艺及钻夹具的设计是在学完了机械制造工艺理论课和大部分专业课的基础上进行的大学毕业前的最后一个实践环节。是对所有课程一次深入的综合

24、性的复习，也在设计过程中拓展了更多的相关专业知识面，是一次理论联系实际的适应性训练。通过该次设计不仅能锻炼自己的分析和解决问题的能力，同时也培养了查阅手册及书籍资料的能力，为以后毕业后工作积累了一定的经验。 参考文献1机械加工工艺师手册，主编，王绍俊2机械制造工艺学，哈尔滨机械制造学校3金属切削原理与刀具，陆剑中，机械工业出版社，4机床夹具设计，主编. 李庆寿5金属切削机床夹具设计手册：机械工业出版社，19846机床夹具图册薛源顺，主编7机械零件设计手册王绍俊，主编. 8机械设计基础，陈立德，主编.9公差与配合，主编，陈泽民10金属工艺学上下册，邓文英，郭晓鹏，主编11机械制图高等教育出版社 1982 11