1、2.1 零件的分析2.1.1 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（图2-1零件图上的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，实现旋耕机的正确联接。N面上的 孔即为螺栓联接孔，孔即为定位销孔。 图2-1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，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合。1-左臂壳体 2-犁刀变速齿轮箱 3-操纵杆 4-啮合套 5-犁刀传动齿轮 6-轴承 7-右臂壳体 8-犁刀传动轴 9-链轮 图2-1 犁刀变速齿轮箱体传动示意图犁刀传动轴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
2、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孔中的操纵杆3，操纵拨叉而得以实现。2.1.2 零件的技术要求分析由图2-1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、X面、V面和孔。N面的平面度0.05直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。孔的同轴度，与N面的平行度0.07，与X面及V面的垂直度以及X面相对V面的平行度0.055，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
3、次装夹下将两面或两孔同时加工出来。孔的两孔距尺寸精度以及对X面的平行度0.06，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。2.2 机械加工工艺规程设计2.2.1计算生产纲领，确定生产类型 该犁刀变速齿轮箱体，该产品年产量为5000台，设其备品率为16，机械加工废品率为2，现制订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5，深度不大于3，相距不小于30，整个铸件上孔眼数不多于10个；（5） 未注明倒角为；（6）
4、所有螺孔锪90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3，深度不大于15，总数不超过5个孔眼，两孔之间距不小于10，孔眼边距不小于3；（9） 涂漆按NJ22631执行；（10） 材料 HT200； （2-1）式中: N-零件的年生产纲领（件/年）； Q-产品的年生产量（台/年）； N-每台产品中该零件的数量（件/台）； a-备品率； b-废品率；将数据代入公式（2-1）可得： 犁刀变速齿轮箱体年产量为5900，现通过计算，该零件质量约为7Kg。根据表2-1，确定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。表2-1 零件生产类型生产类型生产纲领
5、（件/年）重型机械中型机械小型机械单件生产1000500500002.2.2 确定毛坯的制造形式根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为5900，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。（1）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。 （2）零件毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容： 合金牌号 铸造方法 铸造的精度等级
6、未注明的铸造斜度及圆角半径 铸件的检验等级 铸件综合技术条件 铸件交货状态：如允许浇冒口残根大小等 铸件是否进行气压或液压试验 热处理硬度零件毛坯综合图，图2-2所示。图2-2 零件-毛坯综合图犁刀变速齿轮箱体简图2-3所示图2-3 犁刀变速齿轮箱体简图2.3 选择加工设备、工艺装备及各表面加工方案2.3.1 确定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X
7、52K立式铣床。选择直径D为的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。（4）粗铣X及V面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为5.5kW的1T32型铣削头。选择直径为的C类可转位面铣刀、专用夹具、游标卡尺。（5）精铣X及V面 采用功率为1.5kW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。（6）粗镗 采用卧式双面组合镗床，选择功率为
8、1.5kW的1TA20镗削头。选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。（7）精镗孔 采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kW的1TA 20镗削头。选择精镗刀、专用夹具。（8）工序20（钻扩铰孔至孔口倒角，钻孔） 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。锪平面选用直径为、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为 。（9）工序100 所加工的最大钻孔直径为，扩铰孔直径为。故仍选用摇臂钻床Z3025。钻孔选用锥柄麻花钻，扩铰孔用专用刀具，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，、孔径用游标卡尺测
9、量，螺孔用螺纹塞规检验，球形孔及尺寸，用专用量具测量，孔轴线的倾斜用专用检具测量。（10）螺纹底孔及孔 选用摇臂钻床Z3025加工。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孔，采用专用夹具，选用游标卡尺和塞规检查孔径。（11）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。2.3.2 各表面加工方案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：粗铣 精铣；X面和 V面：凸台面：粗铣；孔：粗镗 精镗；7级9级精度的未铸出孔：钻一扩一铰；螺纹孔：钻孔一攻螺纹。因X面与V面有较高的平行度要求，孔有较高的同轴度要求。故它们
10、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、X面、V面及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，后再镗孔。X面及V面上的孔及螺纹孔等次要表面放在最后加工。2.4 确定定位基准各工序定位基准的选择，应先根据工件定位要求来确定定位基准的个数，再按基准选择原则来选定每个定位基准。为使所选的定位的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，让后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。2.4.1 粗基准的选择选择粗基准时
11、，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（
12、3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（孔）的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。2.4.2 精基准选择选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑
13、如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使装夹方便可靠。（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准称为基准重合。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度，应遵循基准重合原则。（2）基准统一原则。在工件的加工过程中应尽可能选用统一的定位基准称为基准统一原则。采用基准统一原则有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。（3）互为基准的原则。选
14、择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。（4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。（5）可靠、方便原则。应选择定位可靠、装夹方便的表面作基准。精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。犁刀变速齿轮箱体的N面和孔既是装配基准，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
15、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。最先进行机械加工的表面是精基准N面和孔，这时可有两种定位夹紧方案：方案一：用一浮动圆锥销插入毛坯孔中限制二个自由度；用三个支承钉支承在与V面相距32并平行于V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）的心棒插入毛坯孔中并夹紧，粗加工N面时，将心棒
16、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，准备心棒数量就少，因而该方案是可行的。2.5 确定工艺路线2.5.1 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换
17、容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净，清洗是在的含0
18、.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的，清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。2.5.2 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点（2）工序分散的特点工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的
19、良好的经济效果。2.5.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为。粗糙度为100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。
20、半精加工的公差等级为，表面粗糙度为1.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度。精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为1.25m。（4）光整加工阶段对某些要求特别高的表面，需进行光整加工，主要用于改善表面质量，进一步提高尺寸精度和减小表面粗糙度。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6，表面粗糙度为0.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处
21、理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小孔之类的粗加工。2.5.4 加工顺序的安排复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟定工艺路线时，工艺人员要全面的
22、把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。（1）机械加工工序的安排原则基面先行。选为精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。先粗后精。当零件需要划分加工阶段时，先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。先主后次。先加工零件上的装备基面和工作表面等主要表面，后加工键槽、禁固用的光孔与螺纹孔等次要表面。因为次要表面的加工面积较小，它们又往往与主要表面有一定的相互位置要求，所以一般应放在主要表面半精加工之后进行加工。先面后孔。对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先
23、加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工，对于平面上的孔加工也带来不便，刀具的初始工作条件能得到改善。进给路线短。数控加工中，应缩短刀具移动距离，减少空行程时间。换刀次数少。使用加工中心加工，一般每换一把新的刀具后，应通过移动坐标、回转工作台等将由该刀具切削的所有表面全部完成。工件刚性好。数控铣削中，先铣加强筋，后铣腹板，有利于提高工件的刚性，防止振动。（2）热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的位置安排，主要取决于热处理的目的。一般可分为：预备热处理。退火与正火安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的内应力。调质一般安排在粗加工之后、半精加工之
24、前进行，以保证调质层的厚度。时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。对于精度要求不太高的工件，一般在毛坯进入机械加工之前安排一次人工时效即可。最终热处理。主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐、美观等。淬火、渗碳淬火等安排在磨削加工之前进行。为了改善切削性能而进行的热处理工序，如正火、调质、退火等，应安排在切削加工之前。（3）辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往车间加工前后、零件全部加工结束之后，一般均应安排检验工序。此外，去毛刺、倒钝锐边、去磁、清洗及涂防锈油等都是不可忽视的辅助工序。2.5.5 加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表2-2。表2-2 加工工艺路线（）工序号工序内容10铸造时效30粗铣N面40钻扩铰210F9孔（ 尺寸留精铰余量 ），孔口倒角14550粗铣凸台面60粗铣X面及V面70粗镗孔280，孔口倒角180钻孔2090精铣 N 面精铰孔210F9 110精铣X面及V面120精镗孔280H7
