機械制造專業(yè)畢業(yè)設計——變速箱殼體機械加工工藝設計

1、第一章 緒論第一節(jié) 簡介在國民經濟的各條戰(zhàn)線上廣泛使用著大量的機械、機床、工具、儀器、儀表等工藝裝備。這些工藝裝備的制造過程總稱為機械制造，生產這些工藝裝備的工業(yè)即是機械制造業(yè)。機械制造業(yè)的主要任務就是圍繞各種工程材料的加工技術，研究其工藝，并設計和制造各種工藝裝備。機械制造業(yè)師國民經濟的基礎和支柱，是向其他部門提供工具、儀器和各種機械設備的技術裝備部。據西方工業(yè)國家統(tǒng)計，機械制造業(yè)創(chuàng)造了60%的社會財富，完成了45%的國民經濟收入。如果沒有機械制造業(yè)提供質量優(yōu)良、技術先進的技術裝備，那么信息技術、新材料技術、海洋工程技術、生物工程技術以及空間技術等新技術群的發(fā)展將會受到嚴重的制約。因此，一個

2、國家的經濟競爭歸根到底是機械制造業(yè)的競爭，機械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量一個國家經濟實力和科學技術水平的重要標志之一。21世紀是科學技術和綜合國力競爭的年代，必須大力發(fā)展機械制造業(yè)及機械制造技術。機械制造工藝是各種機械制造方法和制造過程的總稱。機械制造工藝過程的基本問題主要包括生產過程與工藝過程、生產綱領與生產類型、工件的定位于基準、機器的裝配等內容，闡述機械制造工藝過程中最基本的概念和內涵。第二節(jié) 箱體零件的特點(1)支承并包容各種傳動零件，如齒輪、軸、軸承等，使它們能夠保持正常的運動關系和運動精度。箱體還可以儲存潤滑劑，實現(xiàn)各種運動零件的潤滑。 (2)安全保護和密封作用，使箱體內的零件不受外界

3、環(huán)境的影響，又保護機器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔熱和隔音作用。 (3)使機器各部分分別由獨立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調整和修理。 (4)改善機器造型，協(xié)調機器各部分比例，使整機造型美觀。第三節(jié) 設計的目的：設計任務的目的1、培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程（金屬材料及熱處理、機械設計基礎、公差與技術測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具、機械制造工藝與夾具、數控機床及其維修、數控特種加工技術、UG訓練教程等課程）的知識。結合生產實踐中學到的知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜的工藝規(guī)程的能力。2、能根據被加工零件的技術要求，運用機械制造工藝與夾具

4、的基本原理和方法，學會擬訂工藝與夾具設計方案，完成夾具結構設計。掌握機械制造工藝的基本理論和夾具設計方法及典型結構，注重建立基本概念和理論的具體應用，學會對復雜零件進行工藝分析和夾具設計的方法。3、培養(yǎng)學生熟練運用相關手冊、制作規(guī)范圖表、查閱技術資料的能力。4、進一步培養(yǎng)學生識圖，制圖，運用和編寫技術文件等基本技能。5、能夠讓學生更好的學習UG、autoCAD、Mastercam8.0等軟件第四節(jié) 設計的要求與內容零件年產量100000件/年，根據零件圖紙要求制定機械加工工藝。1、確定生產類型，對零件進行工藝分析。2、擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序的加工設備及工藝裝備（刀具，夾具，量具

5、，輔具），確定各工序切削用量及尺寸。3、填寫工藝文件：工藝過程卡，工序卡。4、三維建模。第二章 零件的分析第一節(jié) 零件的分析2.1.1零件的材料2.1.1.1生產類型生產類型的劃分，主要取決于零件的復雜程度和生產綱領的大小。同類零件的年產量/件生產類型重型（零件重量大于2000kg）中型（零件重1002000kg）輕型（零件重小于100kg）單件生產520100小批生產510020200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000500050000該零件重小于100kg，年產量50000，所以選擇大量生產。2.

6、1.1.2零件材料如圖紙所示，該零件材料為HT200。2.1.2零件工藝性的分析零件結構的工藝性就是其制造的難易程度，在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性。內容包括毛坯制造工藝性、機械加工工藝性、熱處理工藝性、裝配工藝性。零件的結構工藝要求必須滿足使用要求、具體生產條件，還要綜合考慮各工藝要求，分清主次。分析零件切削加工工藝性時，零件結構應遵循的三個基本原則：(1) 有利于提高切削效率(2) 便于加工(3) 應有較少的切削加工量該零件2.1.1.1零件的作用每一個零件在產品中或在產品的部件中都是有其特定的作用的，零件的加工結果必須滿足其所在部件或產品的工作要求。該零件是變速箱殼體，主要起

7、承載壓力的作用，同時起到一個密封的作用。2.1.1.2零件圖上的結構特點及技術要求1、零件各加工面的切削加工工藝性(1) 零件各加工面加工要求應有利于切削(2) 切削工藝性隨生產條件（指設備、批量等）而異2、考慮零件結構的工藝性(1) 零件整體結構應便于裝夾(2) 零件整體結構應便于加工(3) 零件整體結構應便于測量(4) 零件整體結構應盡量采用標準化參數(5) 零件整體結構應有利于保證加工質量(6) 零件整體結構應有利于提高生產率(7) 零件整體結構應便于裝配、維修(8) 零件整體結構應有正確的裝配面1、變速箱殼體在結構上薄壁而多孔，整個容腔為三組平行孔系所占據。2、為提高傳動精度，應保證裝

8、在三組平行孔系中的軸承獲得良好的配合精度，故48、80及146三孔有較高的尺寸精度要求；除此而外，為保證傳動平穩(wěn)和減少噪聲，三組平行孔系之間還有較高的孔距公差。3、因總體結構和部件位置的限制，在變速箱殼體的中間部位，有兩塊面積不大的外伸安裝面。為整個變速箱的安裝基面，且與146孔中心有較高的尺寸要求，其數值為124.1±0.05mm。保證了傳動位置和傳動精度的準確性。第二節(jié) 毛坯的選擇正確地選擇毛坯有重大的經濟意義，選擇毛坯需要毛坯制造和機械加工兩方面的知識，并兼顧冷、熱加工兩方面的要求。主要根據零件的力學性能要求、零件的結構形狀和外廓尺寸、生產綱領和批量、現(xiàn)場生產條件和發(fā)展等條件來

9、選擇毛坯。2.2.1選擇毛坯的種類機械加工中常見的毛坯種類有：(1)鑄件：用于材料有可鑄性，結構比較復雜的零件(2)鍛件：零件的機械性能要求高(3)型材：適用于小批量零件的毛坯(4)組合焊接件：用于結構復雜的零件由于該零件已確定材料為HT200，所以選擇砂型鑄造毛坯。灰鑄鐵有一定的強度，但塑性和韌性很低，這種性能特點與石墨本身的性能及其在鑄鐵組織中的存在形態(tài)有關。有良好的減震性，用灰鑄鐵制作機器設備上的底座或機架等零件時，能有效地吸收機器震動的能量；有良好的潤滑性能；還有良好的導熱性能，這是因石墨是熱的良好導體；此外其熔煉也比較方便，并且還有良好的鑄造性能。其流動性能良好，線收縮率和體收縮率較

10、小，鑄件不易產生開裂，因此適宜于鑄造結構復雜的鑄件和薄壁鑄件，如汽車的汽缸體、汽缸蓋等。2.2.2毛坯的機械加工余量毛坯的機械加工余量（或毛坯余量）是零件的總加工余量。加工余量代號用“MA”表示。加工余量等級由精到粗共分為A，B，C，D，E，F(xiàn)，C，H和J九個等級。經查找機械加工工藝手冊，確定最終確定總的加工余量為3mm。毛坯圖如下：零件毛坯圖第三節(jié) 零件各表面的最終加工方法三個孔的尺寸要求分別是：146+0.04，80+0.03，48+0.025其他形位公差要求：兩邊的垂直度為0.01，前面的垂直度為0.02，孔內面的垂直度為0.02，三個孔的圓度為0.012。所以變速箱殼體的三個孔最終加工

11、方法為精鏜，其余各表面的最終加工方法為精銑。第三章 工藝規(guī)程設計按一定的格式，用文件的方式規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，稱為機械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程是知道施工的技術文件。一般包括零件加工工藝路線、工序內容、檢驗。工藝規(guī)程的設計原則：滿足生產綱領的需要、滿足圖紙要求、現(xiàn)有條件下切實可行、保證技術先進性，良好的工作條件，高的經濟效益。工藝規(guī)程的設計步驟：零件圖紙分析選擇毛坯定位基準的選擇確定各表面及路線加工方法擬定零件加工路線尺寸計算和確定設備、工裝選擇填寫工藝文件。第一節(jié) 定位基準的分析定位基準是加工時，使工件在機床或夾具中占據正確位置所用的基準。定位基準的選擇要分別按照粗、精基

12、準的選擇原則進行，并具體確定每道工序的定位和夾緊。 3.1.1 粗基準的選擇重點考慮：加工表面與不加工表面的相對位置精度、各加工表面有足夠的余量。非加工表面原則：選非加工表面作為粗基準加工余量最小原則：沒有不加工面的，選擇加工余量最小的表面作為粗基準重要表面原則：選擇重要加工表面為粗基準便于工件裝夾原則：選方便夾緊的表面作粗基準不重復使用原則：粗基準在同一尺寸方向只能用一次由于該變速箱殼體的安裝基面“B”面積較小，在鏜削加工過程中無法作為定位基準，由于A面與三組平行孔系有0.02mm的垂直度要求，B面對A面有0.01mm的垂直度要求，所以從粗加工開始就必須注意保證該零件孔與面及面與面的垂直度要

13、求。粗加工時，可選該殼體不加工的毛坯側面作粗基準，校正后對A面及其相對的另一側面進行粗加工，再分別以該兩面作為基準面對三孔進行依次粗鏜；在對A面及其對應面進行半精銑時，還應充分注意其兩面的平行度要求。3.1.2 精基準的選擇重點考慮：減少定位誤差、保證加工精度?；鶞式y(tǒng)一原則同一工件進行不同內容的多道工序加工中，前后工序應盡量采用同一定位基準系統(tǒng)，即各加工工序之間的定位基準盡量統(tǒng)一?；鶞手睾显瓌t工件定位基準的選擇應盡量選在工序基準上，也就是要使工件的定位基準與本工序的工序基準盡量重合。在進入半精加工及精加工時，應充分考慮以A面作為基準來精銑相對應的另一面及鏜削三組平行孔系。在鏜削146孔時，找正

14、A面或采用心軸與端面垂直的檢具進行找正，以保證三組平行孔系對A面的垂直度要求。在最后精加工時，仍以A面作定位基準，并以B安裝面作輔助基準，以減少最后刮削B安裝面時的鏟刮工作量。第二節(jié) 零件各表面加工方法的選擇選擇表面加工方法時，先根據表面的精度和粗糙度要求選定最終加工方法（按經濟精度），然后再確定精加工前準備工序的加工方法。 選擇加工方法的依據： 被加工表面的加工精度、粗糙度 被加工表面的性質 生產類型 工廠的生產條件零件的形狀、尺寸與重量三個孔加工方法：粗鏜半精鏜精鏜其余各表面：粗銑半精銑精銑第三節(jié) 工藝路線的制定工藝路線的擬定是指制定零件加工所經過的有關部門和工序的先后順序，是工藝規(guī)程制定

15、的總體設計。其主要任務包括加工方法的確定、加工順序的安排、工序集中與分散等內容。工藝路線不但影響加工質量和生產效率，而且影響工人的勞動強度，影響設備投資、車間面積、生產成本等，是制訂工藝規(guī)程的關鍵一步。工序第一種第二種123456789101112粗加工前面粗加工后面粗加工側面粗加工三個孔半精加工前面半精加工后面半精加工側面半精加工三個孔精加工前面精加工后面精加工側面精加工三個孔粗加工前面半精加工前面粗加工后面半精加工后面粗加工側面半精加工側面粗加工三個孔半精加工三個孔精加工前面精加工后面精加工側面精加工三個孔加工時應遵循基準（面）先行、先粗后精的原則。首先對平面和孔進行粗加工，再進行半精加工

16、基準面、孔，消除粗加工時所產生的變形，以確保殼體的高精度要求。按照傳動路線和齒輪的傳動關系，應先鏜146孔，其次鏜48孔，最后鏜80孔，保證三組平行孔系孔距間獲得較高的尺寸精度，并注意必須換算坐標尺寸?？?46與孔48的坐標關系如下：水平方向位移量 X1=18mm垂直方向位移量 Y1=142.5x142.5-18x18=141.36mm孔48與80的坐標位置關系如下：水平方向位移量 X2=68mm垂直方向位移量 Y2=87x87-68x68=54.27mm第四節(jié) 填寫工藝規(guī)程文件1、工藝過程卡機械加工工藝過程卡產品型號零件圖號 共7頁 產品名稱變速箱殼體零件名稱殼體 第1頁 材料牌號ZL107

17、毛坯種類鑄件毛坯尺寸重量5.62Kg序號名稱 工序內容 車 間設備工藝裝備 工時1備料鑄造成型車間鑄造機2銑粗銑各個外表面數控車間專用夾具銑刀3鏜粗鏜三個孔數控車間專用夾具鏜刀4銑半精銑各個外表面數控車間專用夾具銑刀5鏜半精鏜三個孔數控車間專用夾具鏜刀6銑精銑各個外表面數控車間專用夾具銑刀7鏜精鏜三個孔數控車間專用夾具鏜刀891011標記處數更改牽2、工序卡機械加工工序卡片產品型號零件圖號產品名稱變速箱零件名稱變速箱殼體共7頁第1頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號1粗銑各面HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄 件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數立式銑床X5

18、2K1夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時r/minm/minmm/rmm機動輔助1粗銑前面面銑刀3003021.512粗銑后面面銑刀3003021.513粗銑側面立銑刀3003021.51 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期）標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期機械加工工序卡片產品型號零件圖號產品名稱變速箱零件名稱變速箱殼體共7頁第2頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號2粗鏜三個孔HT200毛 坯 種

19、類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄 件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數立式加工中心1夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時r/minm/minmm/rmm機動輔助1粗鏜146的孔專用夾具8006011.512粗鏜48的孔專用夾具8006011.513粗鏜80的孔專用夾具8006011.51 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期）標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期機械加工工序卡片產品型號零

20、件圖號產品名稱變速箱零件名稱變速箱殼體共7頁第3頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號3半精銑各面HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄 件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數立式銑床1夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時r/minm/minmm/rmm機動輔助1半精銑前面專用夾具500202112半精銑后面專用夾具500202113半精銑側面專用夾具50020211 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期

21、）標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期機械加工工序卡片產品型號零件圖號產品名稱變速箱零件名稱變速箱殼體共7頁第4頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號4半精鏜三個孔HT200毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數每 臺 件 數鑄 件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數立式加工中心1夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準終單件工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速切削速度進給量切削深度進給次數工步工時r/minm/minmm/rmm機動輔助1半精鏜146的孔專用夾具1000501.2112半精鏜48的孔專用夾具 1000501.2113半精鏜80的孔專用夾具1000501.211 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期）標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期機械加工工序卡片產品型號零件圖號產品名稱變速箱零件名稱變速箱殼體共