變速箱體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文

1、變速箱體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)摘要： 本設(shè)計(jì)要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代機(jī)械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過(guò)對(duì)變速箱體零件圖的分析及結(jié)構(gòu)形式的了解，從而對(duì)變速箱體進(jìn)行工藝分析、工藝說(shuō)明及加工過(guò)程的技術(shù)要求和精度分析。然后再對(duì)變速箱體的底孔、軸承孔的加工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與精度和誤差分析，該工藝與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果能應(yīng)用于生產(chǎn)要求。 Abstract This Paper requires that" with quality beg development, with benefits seek to live on

2、to store ", under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the cas

3、ing part drawing for WH212 gear reducer, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the

4、base hole of the casing of gear reducer, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.關(guān)鍵詞： 變速箱體 加工工藝 定位 夾具設(shè)計(jì)Key phrase: principal axis , processing technology , Fixed position ，Tongs design前言加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次鞏固，是在進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理

5、論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。課題背景及發(fā)展趨勢(shì)材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新

6、的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，對(duì)中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類(lèi):(1)定位元件及定位裝置；(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱(chēng)夾緊機(jī)構(gòu))； (3)夾具體；(4)對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對(duì)刀裝置及靠模裝置等)；(5)動(dòng)力裝置；(6)分度,對(duì)定裝置；(7)其它的元件及裝置(包括夾具各

7、部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷(xiāo)釘,鍵和各種手柄等)；每個(gè)夾具不一定所有的各類(lèi)元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒(méi)有動(dòng)力裝置,一般的車(chē)床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)主要是對(duì)以下幾項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）定位裝置的設(shè)計(jì)；（2）夾緊裝置的設(shè)計(jì)；（3）對(duì)刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)；（4）夾具體的設(shè)計(jì)；（5）其他元件及裝置的設(shè)計(jì)。目錄1 1.1摘要11.2 前言12 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)32.1零件的分析3零件的作用3零件的工藝分析32.2機(jī)體加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所

8、應(yīng)采取的相應(yīng)措施4確定毛坯的制造形式4基面的選擇4確定工藝路線4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定5確定切削用量62.3小結(jié)223 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)233.1加工左端平面鏜孔夾具設(shè)計(jì)23定位基準(zhǔn)的選擇23切削力的計(jì)算與夾緊力分析23夾緊元件及動(dòng)力裝置確定24鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計(jì)25夾具精度分析27夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明273.2小結(jié)394結(jié)束語(yǔ)40參考文獻(xiàn)41致謝282 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1零件的分析零件的作用題目給出的零件是變速箱體，它的主要的作用是用來(lái)支承、固定的。它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出

9、部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。變速箱體中的主軸是車(chē)床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值也將大打折扣。零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動(dòng)箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：（1）主要加工面：1）銑上下平面保證尺寸230mm，平行度誤差為0.032）銑側(cè)面保證尺寸200平行度誤差為0.023）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求4）鉆側(cè)面5M10螺紋孔5）鉆孔攻絲上平面各孔（2）主要基準(zhǔn)面：1）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：變速箱體上表

10、面各孔、變速箱體上表面2）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔2.2變速箱體加工的主要問(wèn)題和工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施變速箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)機(jī)體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件,由它將機(jī)器和部件中許多零件連接成一個(gè)整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng).常見(jiàn)的箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱.減速箱和變速箱等.各種箱體類(lèi)零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點(diǎn) :1.尺寸較大機(jī)體通常是機(jī)器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長(zhǎng)達(dá)56m,寬34m,重5060噸,正因?yàn)樗且粋€(gè)母體,所以它是機(jī)器整體的最大零件.2.形狀復(fù)雜 其復(fù)

11、雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時(shí)為了減少機(jī)械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時(shí)減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺(tái).凸邊等結(jié)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足工藝與力的要求.3.精度要求有若干個(gè)尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的裝配精度，使用性能和使用壽命。4有許多緊固螺釘定位箱孔。這些孔雖然沒(méi)有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時(shí)給加工帶來(lái)很大的困難。由于箱體有以上共特點(diǎn)，故機(jī)械加工勞動(dòng)量相當(dāng)大，困難也相當(dāng)大，例如減速箱體在鏜孔時(shí)，要如何保證位置度問(wèn)題，都是加工過(guò)程較困難

12、的問(wèn)題。二箱體的材料、毛坯及熱處理1、 毛坯種類(lèi)的確定。常用毛坯種類(lèi)有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時(shí)，一般要綜合考慮以下幾個(gè)因素：（1）依據(jù)零件的材料及機(jī)械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強(qiáng)度要求高而形狀不太復(fù)雜的鋼制品零件一般采用鍛件。（2） 依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結(jié)構(gòu)比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類(lèi)零件一般都采用鍛件。（3） 依據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用

13、設(shè)備簡(jiǎn)單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。（4）確定毛坯時(shí)既要考慮毛坯車(chē)間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。本減速器是大批量的生產(chǎn)，材料為HT200用鑄造成型。2毛坯的形狀及尺寸的確定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對(duì)于外型尺寸）或減去（對(duì)內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應(yīng)。在確定，毛坯的形狀時(shí)，為了方便加工，有時(shí)還要考慮下列問(wèn)題：（1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對(duì)于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮增加工藝搭子。（2）為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個(gè)甚至數(shù)

14、個(gè)合制成一個(gè)毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開(kāi)。在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類(lèi)形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問(wèn)題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類(lèi)形狀及尺寸確定后，必要時(shí)可據(jù)此繪出毛坯圖。3毛坯的材料熱處理長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT200，HT2547，當(dāng)載荷較大時(shí)

15、，采用HT3054，HT3561高強(qiáng)鑄鐵。箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無(wú)法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄焊、鑄煅焊、煅焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問(wèn)題。焊前對(duì)各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車(chē)間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效處理，對(duì)某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要

16、的箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。確定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過(guò)程，而且還可以提高生產(chǎn)率?；娴倪x擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于本零件而言，按照互為基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對(duì)肩臺(tái)進(jìn)行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準(zhǔn)，以限制z、z、y、y、五個(gè)自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達(dá)到定位,目的。（2）精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束

17、的上、下平面作為精基準(zhǔn)。確定工藝路線表2.1工藝路線方案一工序1鉆箱體直徑18孔工序2鉆前端面各孔工序3鏜左平面各孔工序4鏜右平面各孔工序5粗,精銑上平面至尺寸工序6粗,精銑下平面工序7粗,精銑左端平面工序8粗,精銑右端平面工序9粗,精銑前端平面工序10粗,精銑后端平面工序11鉗工,去除銳邊毛剌工序12檢驗(yàn)表2.2工藝路線方案二工序1粗,精銑上平面至尺寸工序2粗,精銑下平面工序3粗,精銑左端平面工序4粗,精銑右端平面工序5粗,精銑前端平面工序6粗,精銑后端平面工序7鉆箱體直徑30孔工序8鉆前端面各孔工序9鏜左平面各孔工序10鏜右平面各孔工序11鉗工,去除銳邊毛剌工序12檢驗(yàn)工藝路線的比較與分析

18、：第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔與,其它的先后順序均沒(méi)變化。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動(dòng)提高了生產(chǎn)效率。而且對(duì)于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時(shí)為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來(lái)的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個(gè)問(wèn)題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為

19、精基準(zhǔn)，加工其它各孔便能保證孔的形位公差要求從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)方案比較合理。所以我決定以第二個(gè)方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過(guò)程見(jiàn)工藝卡片所示。機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定主軸箱體的材料是HT200，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-35和表

20、4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，2）加工的側(cè)面時(shí)，用銑削的方法加工兩側(cè)面。由于側(cè)面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿(mǎn)足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm3）鏜左、右平面各孔時(shí)，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達(dá)到要求。6）加工6M10孔，根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量4.5mm，就可達(dá)到要求。7）加工230孔時(shí)，根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量15mm?？梢淮毋@削加工余量5mm，第二次擴(kuò)孔就可達(dá)到要求。8）

21、加工上平面M6孔，粗加工2.5mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，可達(dá)到要求。確定切削用量工序1：粗、精銑變速箱體下平面（1）粗銑下平面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機(jī)床：X52K立式銑床。查參考文獻(xiàn)7表3034刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)7表3034，取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）式中 V銑削速度； d刀具直徑。由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度：進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表2.

22、4-81,（2）精銑下平面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機(jī)床： X52K立式銑床。參考文獻(xiàn)7表3031刀具：高速鋼三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=1mm銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表3031，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)7表3031，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：按照參考文獻(xiàn)7表3.1-31 實(shí)際銑削速度：進(jìn)給量，由式（1.3）有：工作臺(tái)每分進(jìn)給量： 粗銑的切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：根據(jù)參考文獻(xiàn)5表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間精銑的切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度：由

23、毛坯尺寸可知 刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)刀具切出長(zhǎng)度：取走刀次數(shù)為1機(jī)動(dòng)時(shí)間：根據(jù)參考文獻(xiàn)5表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間銑下平面的總工時(shí)為：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序2：加工其它平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。工序3：粗精銑左右端的側(cè)面：（1）粗銑左右端的側(cè)面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機(jī)床：X52K立式銑床。查參考文獻(xiàn)7表3034刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤(pán)銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：Z=2mm所以銑削深度：每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)3表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)7表3034，取。由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻(xiàn)3表3.1-74 實(shí)際銑削速度：進(jìn)給量： 工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表2.4-81,被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長(zhǎng)度： 式（2.2）刀具切出長(zhǎng)度：取走刀次數(shù)為1（2）精銑左右端側(cè)平面加工條件：工件材料： HT200，鑄造。機(jī)床： X52K立式銑床。由參考文