1、变速箱体加工工艺及夹具毕业设计论文 高等教育自学考试本科毕业论文变速箱体加工工艺及夹具设计考生姓名:准考证号: 5专业层次:本科院(系机械与动力工程指导教师:职称:讲师重庆科技学院二O一二年一月十五日 高等教育自学考试本科毕业论文变速箱体加工工艺及夹具设计考生姓名:准考证号:专业层次:指导教师:院(系:机械与动力工程重庆科技学院二O一二年一月十五日摘要在生产过程中,使生产对象(原材料,毛坯,零件或总成等的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程,如毛坯制造,机械加工,热处理,装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中,要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削
2、深度,主轴转速和切削速度,该工序的夹具,刀具及量具,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时间,辅助时间和工作地服务时间。变速箱主要是加工表面和轴孔,此外轴孔加工不但要达到孔本身的尺寸精度要求,还要保证与其他轴孔的相互位置精度。另外变速箱体里还装有轴承、齿轮、差速器等组件,这些零件盒组件的装配精度在很大程度上取决于箱体本身的精度。箱体的加工质量还会影响到传动性。夹具是机床的重要组成部件是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位,夹压,刀具的导向,以及装卸工件时限位等等作用的。车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的,为保证加工过程的稳定性;夹具结构应力求简单
3、紧凑,轻便且安全,悬伸长度尽量小,使重心靠近主轴前支承。为保证安全,夹具体应制成圆形,加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外。此外,夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出或清理。关键词:工序,工位,工步,加工余量,定位方案,夹紧力,稳定性,安装,排出,清理,轴孔,精度ABSTRACTEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always take place direct
4、course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this pro
5、cess , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic tim
6、e of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.The gearbox is the main processing surface and the shaft hole, in addition the shaft hole processing must not only reach the hole itself dimension precision requirement, guarantee and other shaft hole position accuracy.
7、In addition the gearbox also provided with bearings, gear, gear and other components, these components box component assembly precision depends to a great extent on the accuracy of the housing itself. The processing quality of the tank will affect the transmission of.The fixture is an important part
8、 of the machine is based on the machine tool technology and structure of the programme s specific requirements and design. It is used for the processing of parts of the accurate positioning, clamping, cutting guide, as well as the workpiece handling limit and so on the function of. Lathe fixture is
9、generally in cantilever state work, in order to ensure the stability of machining process; fixture structure should be simple and compact structure, portability, safety, extended length as small as possible, so that the center of gravity is close to the spindle front bearing. To ensure safety, the j
10、ig body should be made into a circular, with specific on each element is not allowed to extend beyond the clamp diameter. In addition, the fixture structure should also facilitate workpiece installation, measurement and the chip is smoothly drained or cleaning.Keyword: Process, position, the step, t
11、he surplus of processing, positioning, clamping force, stability, installation, removal,cleaning,the shaft hole, precision中文摘要. I 英文摘要. II1 绪论 (12 零件工艺的分析 (32.1零件的工艺分析 (32.2确定毛坯的制造形式 (32.3箱体零件的结构工艺性 (33 拟定箱体加工的工艺路线 (53.1定位基准的选择 (53.1.1精基准的选择 (53.1.2基准的选择 (53.2加工路线的拟定 (54 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (94.1箱盖、箱体
12、 (94.1.1 毛坯的外廓尺寸 (94.1.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 (94.1.3 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 (95 确定切削用量及基本工时 (105.1 箱盖 (105.1.1 粗铣顶面 (105.1.2粗粗铣结合面 (105.1.3磨分割面 (115.1.4 钻孔 (125.2 机座 (155.2.1 粗铣箱体下平面 (155.2.2 粗铣箱体分割面 (165.2.3 磨箱体分割面 (165.2.4 钻孔 (175.2.5 钻孔 (205.2.6 钻孔 (215.3 机体 (235.3.1 钻、铰2个孔 (235.3.2 半精铣前后端面 (245.3.3 半精铣左右
13、端面 (255.3.4 精前后铣端面 (265.3.5 精前后铣端面 (275.3.6 粗镗 (285.3.7 粗镗 (285.3.8 半精镗 (295.3.9 半精镗 (305.3.10 精镗 (305.3.11 精镗 (315.3.12 钻螺纹孔 (325.3.13 钻孔 (335.3.14 锪孔 (346专用夹具的设计 (356.1 夹具设计 (356.2 粗铣前后端面夹具设计 (366.2.1 定位基准的选择 (376.2.3 定位误差分析 (386.2.4 铣削力与夹紧力计算 (386.2.5 夹紧装置及夹具体设计 (396.2.6 夹具设计及操作的简要说明 (407 结论 (41致
14、谢 (42参考文献 (431 绪论箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命。因而箱体一般具有较高的技术要求。由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛
15、坯(如航空发动机上的箱体等。在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。箱体上大于3050mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量。机械加工过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置以接受施工,检测的装置,都称“夹具”。机床夹具是机床的一种附加装置,安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。在实际生产中,由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同,针对某一零件往往不是单独在一种机床上加工形成的。要经过一定工艺
16、过程才能完成其加工。因此,不仅要根据零件的具体要求。结合现场实际的具体条件,对零件的个组成表面选择合适的加工方法,还要合理地安排加工工序,逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件。可以采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出这些零件,但从生产效率和经济效益上来讲,其中有种方案比较合理且切实可行。因此必须根据零件的具体要求和可能加工条件的,拟定较为合理的工艺过程。在整个加工过程中夹具不仅仅是为了夹紧、固定加工零件。设计合理的夹具,还要求保证加工零件的位置精度,提高加工生产效率。所以各种夹具的设计质量将直接影响被加工零件的精度要求,在机械加工工艺过程中起到重要作用。随着机械加工行业的
17、迅猛发展,零件工艺规程的分析与制定已经成为机械加工的前提和依据。因此研究变速箱体零件工艺规程与夹具设计具有很强的现实意义。通过机床的工作原理及其变速箱体零件工艺规程的学习与研究,了解到如何合理制定箱体零件的工艺规程,并根据实际设计适合的专用夹具从而适应并发展机械加工技术。2 零件工艺的分析2.1零件的工艺分析 图2.1变速器箱体结构简图要加工孔的孔轴配合度为H7,表面粗糙度为Ra小于1.6um,圆度为0.0175mm,垂直度为0.08mm,同轴度为0.02mm。其它孔的表面粗糙度为Ra小于12.5um,锥销孔的表面粗糙度为Ra小于1.6um。盖体上平面表面粗糙度为Ra小于12.5um,端面表面
18、粗糙度为Ra小于3.2um,机盖机体的结合面的表面粗糙度为Ra小于3.2um,结合处的缝隙不大于0.05mm,机体的端面表面粗糙度为Ra小于12.5um。2.2确定毛坯的制造形式由于铸铁容易成形,切削性能好,价格低廉,且抗振性和耐磨性也较好,因此,一般箱体零件的材料大都采用铸铁,其牌号选用HT20-40,由于零件年生产量2万台,已达到大批生产的水平,通常采用金属摸机器造型,毛坯的精度较高,毛坯加工余量可适当减少。2.3箱体零件的结构工艺性箱体的结构形状比较复杂,加工的表面多,要求高,机械加工的工作量大,结构工艺性有以下几方面值得注意:本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类,其中通孔加工工艺性
19、最好,阶梯孔相对较差。箱体的内端面加工比较困难,结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径,当内端面的尺寸过大时,还需采用专用径向进给装置。为了减少加工中的换刀次数,箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致,本箱体分别为直径11和13。3 拟定箱体加工的工艺路线3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准只分,通常先确定精基准,然后确定粗基准3.1.1精基准的选择根据大批大量生产的变速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准,机盖以下平面和两定位销孔为精基准,平面为330X20mm,两定位销孔以直径6mm,这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度,定位稳定可靠;在一次安装下,可以加工除定
20、位面以外的所有五个面上的孔或平面,也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准,实现“基准统一”;此外,这种定位方式夹紧方便,工件的夹紧变形小;易于实现自动定位和自动夹紧,且不存在基准不重合误差。3.1.2基准的选择加工的第一个平面是盖或低坐的对和面,由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同部分上很不规则,因而在加工盖回底座的对和面时,无法以轴承孔的毛坯面作粗基准,而采用凸缘的不加工面为粗基准。故盖和机座都以凸缘A面为粗基准。这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀,减少箱体装合时对合面的变形。3.2加工路线的拟定分离式箱体工艺路线与整体式箱体工艺路线的主要区别在于,加工过程分
21、为两个大的阶段,先对盖和低座分别进行加工,而后再对装配好的整体箱体进行加工。第一阶段主要完成平面,紧固孔和定位空的加工,为箱体的装合做准备;第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。在两个阶段之间应安排钳工工序,将盖与底座合成箱体,并用二锥销定位,使其保持一定的位置关系,以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度。表3.1工艺过程1 表3.2工艺过程2 表3.3 工艺过程3 。4 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯的尺寸如下:4.1箱盖、箱体4.1.1 毛坯的外廓尺寸考虑其加工外廓尺寸为396200230 mm,表面
22、粗糙度要求RZ为3.2um,根据机械加工工艺手册(以下简称工艺手册,表2.35及表2.36,按公差等级79级,取7级,加工余量等级取F级确定,毛坯长:396+23.5=403mm宽:200+23=206mm高:230+22.5=237mm4.1.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量为了保证加工后工件的尺寸,在铣削工件表面时,工序5的铣削深度ap=2.5mm,工序6的铣削深度ap=2.45mm,留磨削余量0.05mm,工序8的磨削深度ap=0.05mm4.2.1 主要平面加工的工序尺寸及加工余量为了保证加工后工件的尺寸,在铣削工件表面时,工序4的铣削深度ap=2.0mm,工序5的铣削深度ap=0
23、. 5mm5 确定切削用量及基本工时5.1 箱盖5.1.1 粗铣顶面(1加工条件:工件材料:灰铸铁加工要求:粗铣箱盖上顶面,保证顶面尺寸3 mm机床:卧式铣床X63刀具:采用高速钢镶齿三面刃铣刀,dw=225mm,齿数Z=20(2计算铣削用量已知毛坯被加工长度为125 mm ,最大加工余量为Zmax=2.5mm,可一次铣削,切削深度ap=2.5mm确定进给量f :根据工艺手册,表2.475,确定fz=0.2mm/Z切削速度:参考有关手册,确定V=0.45m/s,即27m/min 38(r/min22514.3271000dw 1000v ns =根据表2.486,取nw=37.5r/min,故
24、实际切削速度为:V=dwnw /1000=26.5(m/min当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fzznz=0.22037.5=150(mm/min切削时由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件,则行程为l+l1+l2=125+3+2=130mm故机动工时为:tm =130150=0.866min=52s辅助时间为:tf=0.15tm=0.1552=7.8s其他时间计算:tb+tx=6%(52+7.8=3.58s故工序5的单件时间:tdj=tm+tf+tb+tx =52+7.8+3.58=63.4s5.1.2粗粗铣结合面(1加工条件:工件材料:灰铸铁加工要求:精铣箱
25、结合面,保证顶面尺寸3 mm机床:卧式铣床X63刀具:采用高速钢镶齿三面刃铣刀,dw=225mm,齿数Z=20量具:卡板(2计算铣削用量已知毛坯被加工长度为330 mm ,最大加工余量为Zmax=2.5mm,留磨削量0.05mm ,可一次铣削,切削深度ap=2.45mm确定进给量f :根据机械加工工艺手册(以下简称工艺手册,表 2.475,确定fz=0.2mm/Z切削速度:参考有关手册,确定V=0.45m/s,即27m/min 38(r/min22514.3271000dw 1000v ns =根据表2.486,取nw=37.5r/min,故实际切削速度为:V=dwnw /1000=26.5(
26、m/min当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fzznz=0.22037.5=150(mm/min切削时由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件,则行程为l+l1+l2=330+3+2=335mm故机动工时为:tm =335150=2.23min=134s辅助时间为:tf=0.15tm=0.15134=20.1s其他时间计算:tb+tx=6%(134+20.1=9.2s故工序6的单件时间:tdj=tm+tf+tb+tx =134+20.1+9.2=163.3s5.1.3磨分割面工件材料:灰铸铁加工要求:以底面及侧面定位,装夹工件,磨分割面,加工余量为0.05mm 机床
27、:平面磨床M7130刀具:砂轮量具:卡板(1选择砂轮见工艺手册表4.82到表4.88,则结果为WA46KV6P35040127其含义为:砂轮磨料为白刚玉,粒度为46号,硬度为中软1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为35040127(D B d 切削用量的选择砂轮转速为N 砂 =1500r/min,V 砂=27.5m/s轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程工件速度Vw =10m/min径向进给量fr =0.015mm/双行程切削工时:f f a v 1000kZb b L 2 tm = 工艺手册 式中L 加工长度,L=330mmb 加工宽度,230mmZb 单面加工余量,Zb
28、=0.0 5mmK 系数,1.10V 工作台移动速度(m/min fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量(mm fr 工作台往返一次砂轮径向进给量(mm s 162min 855.10.015201010000.051.1230330 2 tm = 辅助时间为:tf=0.15tm=0.15162=24.3s其他时间计算:tb+tx=6%(162+24.3=11.2s故工序7的单件时间:tdj=tm+tf+tb+tx =162+24.3+11.2=197.5s5.1.4 钻孔(1钻4-11mm 孔工件材料:灰铸铁加工要求:钻4个直径为11mm 的孔机床:立式钻床Z535型刀具:采用10mm 的麻花钻
29、头走刀一次,扩孔钻11mm 走刀一次10mm 的麻花钻:f=0.25mm/r (工艺手册2.4-38v=0.53m/s=31.8m/min (工艺手册2.4-41ns=1000v/dw=405(r/min按机床选取nw=400r/min, (按工艺手册3.1-36所以实际切削速度(m/min42.311000nw dw =Vs 8.10min 18.0f nw l2l1(l t1=+=11mm 扩孔:f=0.57mm/r (工艺手册2.4-52v=0.44m/s=26.4m/min (工艺手册2.4-53ns=1000v/dw=336(r/min按机床选取nw=400r/min, (按工艺手册
30、3.1-36所以实际切削速度(m/min42.311000nw dw =Vs 8.10min 18.0f nw l2l1(l t2=+=由于是加工4个相同的孔,故总时间为:T=4(t1 +t2= 4(10.8+10.8=86.4辅助时间为: tf=0.15tm=0.1586.4=12.96s其他时间计算: tb+tx=6%(86.4+12.96=5.96s故单件时间: tdj=tm+tf+tb+tx =86.4+12.96+5.96=105.3s(2钻4-13mm 孔工件材料:灰铸铁加工要求:钻4个直径为13mm 的孔机床:立式钻床Z535型刀具:采用13mm 的麻花钻头走刀一次,f=0.25mm/r (工艺手册2.438,3.1-36v=0.44m/s=26.4m/min (工艺手册2.4-41ns=1000v/dw=336(r/min按机床选取nw=400r/min, (按工艺手册3.1-36所以实际切削速度(m/min42.31100040022514.31000dwnw =V s t 4.20min 34.010034f nw l2l1(l =+=由于是加工4个相同的孔,故总时间为:T=4t=420.4=81.6 s辅助时间为:tf=0.15tm
