汽車變速箱箱體的加工工藝及鏜Φ80孔夾具設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含4張CAD圖紙+帶開題報告+文獻綜述+外文翻譯】

汽車變速箱箱體機械加工工藝及鏜Φ80孔夾具設(shè)計

摘  要

本設(shè)計是圍繞汽車變速器箱體加工工藝和專用夾具設(shè)計而進行的，變速器箱體主要加工是銑面、鉆鏜孔和攻螺紋。變速器箱體的左右端面和上下表面的粗糙度要求比較高，面的粗糙度相對孔的加工精度更容易達到要求。而孔的分布位置比較具有規(guī)律，基本在兩條軸線內(nèi)，需要保證的主要是孔的垂直度和圓跳動及內(nèi)孔面的粗糙度。本設(shè)計的工藝規(guī)程遵循先面后孔的設(shè)計原則，并將面的粗、精加工與孔的粗、精加工明確分開，確?？椎某叽缇群透鞣N要求。粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)選擇的都是變速箱的下部底面。加工工序方面首先安排以變速器箱體的下部底面為定位基準(zhǔn)對上表面進行加工，再以下部端面與箱體側(cè)部表面對軸承孔加工，裝夾方式則選用人工上緊的螺紋釘夾具，該夾具經(jīng)過專門設(shè)計，能保證可靠的夾緊。

本設(shè)計是適用于中批量生產(chǎn)，要求在確保加工質(zhì)量的條件下，盡可能降低生產(chǎn)工時，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，也是現(xiàn)今機加工產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。因為本設(shè)計是面向?qū)嶋H生產(chǎn)，對變速箱體零件圖紙進行分析，及對變速箱的結(jié)構(gòu)及功用多方面考慮，確保能保證工藝過程符合生產(chǎn)需要，并能保證尺寸要求和技術(shù)要求，并對設(shè)計的箱體面、軸承孔加工的夾具進行精度和誤差分析，確保夾具能應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：變速箱箱體 加工工藝 定位 夾緊 夾具設(shè)計

Abstract

This design is about the automobile gearbox which is design of processing technology and special fixture. The main processing direction of gear box includes milling surface, drilling hole and tapping thread. The roughness of the left and right end faces of the transmission case and the upper and lower surfaces require a high degree of roughness. The roughness of the surface is easier to meet the requirement of the machining accuracy of the hole. The distribution of holes has a regular pattern, distributed in two axes. The main guarantee is the verticality of the hole and the runout of the circle and the roughness of the inner hole surface. The design process of the actual practice, production and processing oriented, combining theoretical knowledge, Follow the design principle of the front face and the rear hole. The surface roughing and finishing are clearly separated from the roughing and finishing of the hole. Ensure dimensional accuracy and various requirements of the hole. Both the rough and the fine reference are chosen for the lower underside of the gearbox. In the processing process, the lower surface of the gear box is arranged as the positioning reference, and the upper surface is processed. The bearing hole is machined on the following end surface and the side surface of the box body. The clamping method uses the manual tightening screw thread clamp. The fixture has been specially designed. Reliable clamping is guaranteed.

This design is suitable for mass production requirements to ensure processing quality conditions, reduce production time as much as possible, improve production efficiency, reduce production as the main direction of development, but also present in machine processing industry. Because this design is for the actual production, the gearbox parts drawings are analyzed, and the transmission function and structure in many respects, that can guarantee the process to meet the production needs, and can guarantee the required size and technical requirements, and the design of the fixture box, bearing decent hole machining precision and error analysis. Ensure that the fixture can be used in practical production.

Key words: gearbox processing technology  positioning  clamping fixture design

目  錄  

摘  要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 選題背景 1

1.2 選題意義和發(fā)展現(xiàn)狀 1

1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容 2

第2章 變速箱體工藝規(guī)程設(shè)計 3

2.1 零件分析 3

2.1.1 零件的作用 3

2.1.2 變速箱體結(jié)構(gòu)特點 3

2.2 變速箱體工藝性 4

2.2.1 零件工藝分析 4

2.2.2 箱體選材和毛坯控制 4

2.3 工藝路線 5

第3章 鏜孔夾具設(shè)計 8

3.1 夾具定位、夾緊確定 8

3.2 夾緊元件、動力裝置、夾緊力確定 9

3.3 夾具體、鏜套、鏜桿設(shè)計 10

3.4 夾具設(shè)計及操作簡要說明 12

第5章 刀具 13

5.1 刀具選用 13

5.2 刀具材料 13

5.3 切削控制 14

總 結(jié) 15

致 謝 16

參考文獻 17

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A0-變速器箱體零件圖.dwg

A0-鏜孔夾具裝配圖.dwg

A1-變速器箱體毛坯圖.dwg

A2-鏜套.dwg

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I 摘 要 本設(shè)計是圍繞汽車變速器箱體加工工藝和專用夾具設(shè)計而進行的，變速器箱體主要加工是銑面、鉆鏜孔和攻螺紋。變速器箱體的左右端面和上下表面的粗糙度要求比較高，面的粗糙度相對孔的加工精度更容易達到要求。而孔的分布位置比較具有規(guī)律，基本在兩條軸線內(nèi)，需要保證的主要是孔的垂直度和圓跳動及內(nèi)孔面的粗糙度。本設(shè)計的工藝規(guī)程遵循先面后孔的設(shè)計原則，并將面的粗、精加工與孔的粗、精加工明確分開，確保孔的尺寸精度和各種要求。粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)選擇的都是變速箱的下部底面。加工工序方面首先安排以變速器箱體的下部底面為定位基準(zhǔn)對上表面進行加工 ，再以下部端面與箱體側(cè)部表面對軸承孔加工，裝夾方式則選用人工上緊的螺紋釘夾具，該夾具經(jīng)過專門設(shè)計，能保證可靠的夾緊。 本設(shè)計是適用于中批量生產(chǎn)，要求在確保加工質(zhì)量的條件下，盡可能降低生產(chǎn)工時，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，也是現(xiàn)今機加工產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。因為本設(shè)計是面向?qū)嶋H生產(chǎn)，對變速箱體零件圖紙進行分析，及對變速箱的結(jié)構(gòu)及功用多方面考慮，確保能保證工藝過程符合生產(chǎn)需要，并能保證尺寸要求和技術(shù)要求，并對設(shè)計的箱體面、軸承孔加工的夾具進行精度和誤差分析，確保夾具能應(yīng)用于實際生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 變速箱箱體 加工工 藝 定位 夾緊 夾具設(shè)計 is is of of of of a of of is to of of of a in is of of of of of of of of In of is as is is on of is is to as as as of in is in to of be in 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................................... I ............................................................................................................................................ 1 章 緒論 ..................................................................................................................................... 1 題背景 ............................................................................................................................ 1 題意義和發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................................ 1 計的主要內(nèi)容 ................................................................................................................ 2 第 2 章 變速箱體工藝規(guī)程設(shè)計 ..................................................................................................... 3 件分析 ............................................................................................................................ 3 件的作用 ..................................................................................................................... 3 速箱體結(jié)構(gòu)特點 ......................................................................................................... 3 速箱體工藝性 ................................................................................................................ 4 件工藝分析 ................................................................................................................. 4 體選材和毛坯控制 ..................................................................................................... 4 藝路線 ............................................................................................................................ 5 第 3 章 鏜孔夾具設(shè)計 ..................................................................................................................... 8 具定位、夾緊確定 ........................................................................................................ 8 緊元件、動力裝置、夾緊力確定 ................................................................................ 9 具體、鏜套、鏜桿設(shè)計 .............................................................................................. 10 具設(shè)計及操作簡要說明 .............................................................................................. 12 第 5 章 刀具 ................................................................................................................................... 13 具選用 .......................................................................................................................... 13 具材料 .......................................................................................................................... 13 削控制 .......................................................................................................................... 14 總 結(jié) .............................................................................................................................................. 15 致 謝 .............................................................................................................................................. 16 參考文獻 ......................................................................................................................................... 17 1 第 1 章 緒論 題背景 減速箱體作為減速器的基礎(chǔ)零件，最主要的功能是使箱體內(nèi)的齒輪、軸、軸承等相關(guān)零件保持相對位置，使其能夠平穩(wěn)運行而不互相干擾，并且使齒輪間能夠正確的傳遞扭矩和改變齒輪和輸出軸的轉(zhuǎn)速，用來達到操作者要求的合適的運動。變速箱還是箱體內(nèi)各種零件要求的潤滑和冷卻環(huán)境的保持者。因此，變速箱箱體的加工質(zhì)量會影響到裝配以及整個整車性能。 將一個零件從毛坯加工道成品是一個復(fù)雜的工藝過程，而這個加工的方法和過程叫做工藝，這個過程需要根據(jù)零件的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特點，在不同的條件下，經(jīng)常需要采用不同的加工方法和設(shè)備。而不同的工藝過程所消耗的工時、成本都不一樣，優(yōu)質(zhì)化的工藝規(guī)程能提高勞動生產(chǎn)的效益，減少加工時需要的成本支出，降低加工時需要的資源損耗，而工藝規(guī)程是加工生產(chǎn)中最活躍最容易調(diào)整的因素。 而在整個生產(chǎn)過程中，選用正確的夾具能充分節(jié)約裝夾找正的工時，所以設(shè)計一套合理夾具對于整個工業(yè)生產(chǎn)來說很有必要。它可以直接作用到零件全部的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效益，所以夾具的設(shè)計也是工藝加工中很具影響力的因素，所以也十分受重視。 題意義和發(fā)展現(xiàn)狀 選擇這個畢業(yè)設(shè)計的題目，首先是對大學(xué)四年來在校知識的進行一次全面而具有針對性的應(yīng)用，是對所學(xué)知識的一次鞏固和考驗，充分將所學(xué)知識調(diào)用起來，與自己在生產(chǎn)實習(xí)中所獲得的經(jīng)驗相應(yīng)證，讓自己將所學(xué)知識靈活匯總?cè)?yīng)對一次實際上的加工設(shè)計；也是對以后所要從事的行業(yè)進行一次模 擬和應(yīng)用，為了自己能以更好的狀態(tài)接受工作，培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、查閱工藝手冊、將成本和效益相結(jié)合等工藝人員應(yīng)該具有的良好素質(zhì)，同時能促使更快適應(yīng)生產(chǎn)崗位和讓高等教育和企業(yè)需求人才相銜接起來。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，是對我們對圖紙理解能力的一次考驗，加深對圖紙認知的印象，同時是一次對工藝設(shè)計的考驗，讓我們開始對生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率以及勞動回報的價值考量，同時更是對所學(xué)知識的靈活運用，對數(shù)據(jù)處理的一次考校，尤其夾具的設(shè)計更是綜合了四年所學(xué)，從理論知識整合到實際生產(chǎn)需求，為以后畢業(yè)走向生產(chǎn)崗位做好了準(zhǔn)備。 國內(nèi)外機加工制造業(yè) 是考量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)之一，它能推動國家經(jīng)濟的發(fā)展，也能確保國防的水平，是一個國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。由于個人計算機的飛速發(fā)展，在設(shè)計加工圖紙和對工件進行加工模擬也使用上了計算機，如 今加工產(chǎn)品越來越向著精密加工，加工的方式越來越智能、自動化，加工的產(chǎn)業(yè)越來越高度集成化，加工的效益更加呈現(xiàn)高效化。但總體來說我們國家機加工制造業(yè)水平與發(fā)達國家相比還有很大的距離，例如我國加工機床用的都是日本法蘭克系統(tǒng)，而更加人性化、智能化德國西門子 2 系統(tǒng)的機床卻很少。所以還需要我們不斷地努力，去改變發(fā)展我們國家 的機械制造業(yè)。 當(dāng)然，隨著科技水平的進步，國內(nèi)外加工工藝技術(shù)也越來先進，主要發(fā)展如下： 采用 行模擬和使用自動化生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化工藝規(guī)程； 毛坯的精度呈現(xiàn)低余量無余量的發(fā)展方向； 毛坯的質(zhì)量也呈現(xiàn)出無缺陷的發(fā)展方向； 機加工更是呈現(xiàn)超精密超高速的發(fā)展方向； 材料方面采用新型材料和清潔型材料以提高表面可加工性； 新型能源、清潔能源和復(fù)合型加工方式的采用更是進一步降低了加工成本； 工藝、信息、管理技術(shù)呈現(xiàn)三位一體化，生產(chǎn)模式愈加先進； 工藝加工技術(shù)、加工方式與設(shè)計理念越加趨向統(tǒng)一，愈加和諧。 而在變 速箱生產(chǎn)方面，目前，國內(nèi)外汽車變速箱生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)設(shè)備可能存在不同，主要是根據(jù)生產(chǎn)方式和工藝規(guī)程的而選擇。而在定位的方式上也存在著有不一致的地方，例如有些廠家以凸緣面定位來進行生產(chǎn)加工，而大多數(shù)生產(chǎn)廠家以一面兩銷定位生產(chǎn)，在軸承孔加工方式上也有所不同，一般采用粗鏜 —— 精鏜的方式加工，但也有部分廠家加工設(shè)備較為先進，采用粗鏜 —— 高速鉸的方式來加工，這樣的加工方式雖然提高了生產(chǎn)的效率以及加工的精度，但是要求的設(shè)備更先進更精密，對操作設(shè)備的人員控制技術(shù)要求也更高。 計的主要內(nèi)容 首先，認真研究汽車變速箱 箱體圖紙，分析工件的幾何形體，在工件加工時還要注意下工件的細節(jié)形狀，注意要滿足工件的加工工藝要求； 查閱資料，學(xué)習(xí)研究汽車減速箱箱體材料選取，加工工藝的一般方法； 結(jié)合課本學(xué)習(xí)的知識和工程訓(xùn)練的實踐，查閱相關(guān)手冊，根據(jù)箱體零件的幾何形體，以及工藝要求，制定出箱體加工的工藝路線； 明確所涉及的加工工藝中，對鏜床夾具的具體需求； 查閱夾具設(shè)計課本，構(gòu)思夾具的結(jié)構(gòu)，功能實現(xiàn)方法，繪制結(jié)構(gòu)草圖； 查閱手冊，完成鏜床專用夾具定位誤差分析及夾緊力計算夾具； 總圖技術(shù)條件的確定及尺寸鏈的分析； 繪制所設(shè)計的鏜床夾具圖紙，出圖； 繪制其中以個非標(biāo)零件的零件圖； 完成箱體工藝制定和夾具設(shè)計，完成畢業(yè)設(shè)計。 3 第 2 章 變速箱體工藝規(guī)程設(shè)計 件分析 件的作用 變速器是汽車最主要的部件之一，由變速箱體、齒輪、齒輪軸、軸承等一系列零件構(gòu)成，最主要的功能是隨駕駛?cè)说牟煌{駛條件和需求改變汽車的車速和傳遞的扭矩，用以不同的條件例如：爬坡、超車，不僅如此，還能實現(xiàn)反方向傳遞轉(zhuǎn)速，用以實現(xiàn)倒車。 變速器箱體則能整合整個變速器的基礎(chǔ)零件，用以使其內(nèi)部零件處于正確的的相對位置，為其他零件提供一個平穩(wěn)運行的環(huán)境，使內(nèi)部零件能相協(xié)調(diào)有序的運作。變速器箱體質(zhì)量好壞會直接作用到軸和齒輪間的配合，還會影響其相互間的位置關(guān)系的準(zhǔn)確性，尤其會影響變速器的功能和使用壽命。 速箱體結(jié)構(gòu)特點 變速箱體是非回轉(zhuǎn)型平面型薄壁殼體零件，是很具有典型的零件，它的尺寸比較大，樣式也很復(fù)雜。需加工有銑平面，孔系加工和攻螺紋等。一般變速箱體具備以下特點： 1. 尺寸較大 變速器通常是機體中最大的部件之一，是箱體內(nèi)部零件的母體。大型的減速箱的箱體可長達 5~6m，可寬達 3~4m，重達 50~60 噸。變速器是機體傳遞動力的零件，也是柔性的調(diào)整驅(qū)動轉(zhuǎn)速或不可缺的零件。 2. 形狀復(fù)雜 當(dāng)箱體體積過大的時候，箱體就要承受額外的質(zhì)量和重力，而為了保證箱體具有一定的剛度及強度，箱體的體積設(shè)計的小一些更穩(wěn)定，可能還需要在鑄造時縮減的壁厚處額外再添加凸邊、筋板、凸臺等一系列結(jié)構(gòu)。但箱體上安裝零件的數(shù)量和零件在箱體空間上的分布位置是決定變速箱箱體復(fù)雜程度最主要的因素，所以需要我們合理的去設(shè)計變速 器的箱體結(jié)構(gòu)。 3. 精度要求 變速器箱體具有多個軸孔，它的尺寸精度和位置精度要求都很高，而他的加工質(zhì)量是直接作用在裝配精度上，能直接影響變速器的運行性能和使用壽命。 4. 有許多緊固螺釘定位箱孔 同時變速器箱體還有很多的連接螺紋孔，這些孔分布在箱體各表面，雖然加工要求不是很高，但因各面的加工情況的不同，有時加工起來很是困難。 因箱體具有以上固有特點，所以加工時很不方便，勞動量很大，裝夾找正也十分困難，需要考慮到各方面可能遇見的問題。 4 速箱體工藝性 件工藝分析 有零件圖紙可知零件主要 的技術(shù)要求如下： 左端面軸承孔為 ?80、 銷孔 ?30，孔與軸之間配合度公差等級皆為 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》的表 2知孔 ?80、 上極限偏差皆為 +18極限偏差皆為 0， 銷孔 ?30 的上下極限偏差皆為 0，右端面軸承孔為 孔與軸之間配合度公差等級皆為 上極限偏差皆為 +18極限偏差為 0；箱體中部 ?92 的軸承孔與 ? 22 銷孔配合度公差等級都是 的上下偏差都是 0，粗糙度和箱體中部 ?42 孔的要求 低于 ? 92 孔與孔 A、 B 同軸度要求為 箱體左右端面粗糙度要求低于 左右端面軸承孔 80 的 垂直度要求為 緣上的沉頭通孔表面粗糙度要求為 其他孔的表面粗糙度為要求低于 本零件是變速器箱體，需要加工的地方有上下左右前后端面；輸入、輸出以及倒檔等各軸承的軸承孔；還有箱體各結(jié)合地方和安裝附加部件地方的接合螺紋孔。本著滿足零件的技術(shù)要求來設(shè)計零件加工順序，所以零件的粗基準(zhǔn)選擇為零件的下端面，加工上端面時用壓板壓緊凸緣進行夾緊，加工凸緣則 以壓板壓緊上端面進行夾緊，而箱體底部則利用支承塊定位元件支撐，這樣就能充分限制住變速器箱體的自由度，對零件進行加工。而精加工時，就先以精加工的底面作為精基準(zhǔn)，這樣就能保證基準(zhǔn)相重合、統(tǒng)一，就避免因為基準(zhǔn)方面或是其他的不必要方面引起的誤差，同時在裝夾的時候，也因為前面加工已經(jīng)涉及到了，也不會因為裝夾而造成其他方面的影響。 體選材和毛坯控制 本減速器箱體是中等批量規(guī)格生產(chǎn)，在此我們以 造而成。之所以選用 因為灰鑄鐵的鑄造性能比較好，價格也相對低廉，還有良好的可加工性，并且能完全滿足箱體的耐磨性能要求、減震性能要求和剛度性能要求、強度要求。同時由于箱體外部形狀和內(nèi)部構(gòu)造相對較為復(fù)雜，為了降低生產(chǎn)成本，提高切削性能，因此選用鑄造成型。當(dāng)然鑄造的缺點也有，鑄造生產(chǎn)的零件它所要求的工序比較多、投料要求的也比較多，當(dāng)加工過程控制不好的時候，鑄件出來的品質(zhì)也不好保證，出現(xiàn)廢品的可能性也相對較高，同時鑄造的車間因為其固有的屬性，能耗高、原材料堆放的多，所以其生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境也相對較差。 對于毛坯的控制，我們應(yīng)該盡可 能保證其能滿足箱體的尺寸精度要求，而在毛坯外部的尺寸相對來說好保證，但是內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)尺寸相對來說較為難。但現(xiàn)如今鑄造工藝較為成熟，鑄造出的零件的質(zhì)量相對來說比較高。不僅如此，零件的加工余量越少，鑄造時需要的原料越少，加工需要的工時越低，生產(chǎn)需要的成本就越低，因此可以適當(dāng)?shù)臏p少毛坯的 5 加工余量，近可能使毛坯尺寸和零件相匹配，這樣就可以被切削量就能減少些，還能在鑄造的時候減少材料的使用量。但也不能一味地追求加工余量少而不注重毛坯的品質(zhì)，在設(shè)計毛坯的時候還必需考慮到加工的時候走刀的時候會不會不方便，裝夾的時候能不能裝 夾平穩(wěn)，會不會適合裝夾等等一系列后期的工藝問題。 毛坯的鑄造可能因為各種人為或非人為的原因出現(xiàn)以下缺陷：例如鑄造時金屬液體內(nèi)部存在氣體，在液體凝結(jié)時不能夠及時散去，于是就在零件內(nèi)產(chǎn)生了氣孔；或是一些很難除去的型砂在鑄造出來的零件表面上粘附著；亦或是鑄造厚又大件濕型板類零件時，零件表面極易形成的槽痕缺陷；或是零件鑄造出來后夾雜著其他雜物等等，所以需要尤其注意，同時因為部分缺陷可以去除，常在鑄造后，為了減少毛坯的內(nèi)應(yīng)力，在進入切削車間前，坯料應(yīng)該人為的時效處理，尤其對于一些易變形的大零件應(yīng)該先進行處理后再放入其 他車間進行切削或其他加工。 1. 毛坯輪廓尺寸 根據(jù)設(shè)計圖紙可以知道變速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸長 396 190 230以零件的最大尺寸是長度，雖然是中批量生產(chǎn)，但鑄件仍使用砂型機器造型及殼型來進行生產(chǎn)模型，查《機械加工工藝手冊》（以下簡稱《工藝手冊》），可以知道鑄件尺寸公差等級 11 到 13，其中接合面的表面粗糙度 求小于 承孔比較大，滿足鑄造預(yù)留孔條件即孔直徑大于 30，加工的余量等級處于 E 到 G，由此可得毛坯輪廓尺寸如下： 毛坯輪廓的長度： 396+6=402坯輪廓的寬度： 200+6=206坯輪廓的高度： 230+6=236. 加工余量 因為加工的粗基準(zhǔn)是變速器箱體下端面，要保證凸緣的高度，所以加工余量最主要是看毛坯的輪廓尺寸，所以為保證工件下部端面及凸緣及箱體內(nèi)部深度等各方面屬性，所以工序 03的背吃刀量 序 05的背吃刀量 留精鏜余量 序 06 的背吃刀量 可以選擇給定為 預(yù)留精鏜余量 為毛坯是鑄造出來的，所以毛坯的實際輪廓尺寸跟設(shè)計尺寸可能會存 在一些差異，需要根據(jù)實際輪廓尺寸去確定真正需要加工的尺寸余量，去確立切削的背吃刀量，要同時保證各面要求的實際尺寸，此處的背吃刀量或者說加工余量僅是作為參考加工值，詳細加工工序請參考工序卡片。 藝路線 變速器因為其特有的性質(zhì)，對箱體加工的要求很高，同時也因為是箱體類零件，其外部的形狀和內(nèi)部的構(gòu)造十分復(fù)雜，需要加工的地方也相對較多且不容易加工，這樣就顯得加工的工作量十分大。所幸之處是箱體材料是 造出來的零件毛坯可加工性很強，為了充分減少不必要的勞動量，提高加工質(zhì)量，減少加工的工時，使得生產(chǎn)成本能夠 6 降低，所以擬定以下兩種工藝路線，表 2表 2下： 表 2藝路線方案一 工序號 工序名稱 工藝裝備或車間 01 鑄造 鑄造車間 02 時效處理 鉗工 03 粗、精銑下端面 臥式銑床 04 粗銑上端面 臥式銑床 05 粗銑前、后端面 臥式銑床 06 粗銑左、右端面 臥式銑床 07 鉆右端面 2* 專業(yè)鉆床 08 鉆左端面 ?30、 ?80、 專業(yè)鉆床 09 鉆箱體內(nèi)部 ?92、 ?42 孔 專業(yè)鉆床 10 鏜右端面 2* 臥式鏜床 11 鏜左端面 ?80、 臥式鏜床 12 鏜箱體內(nèi)部 2*?22、 ?92、 ?42 孔鏜刀 臥式鏜床 13 精銑上端面 臥式銑床 14 精前、后端面 臥式銑床 15 精銑左、右端面 臥式銑床 16 螺紋孔 螺紋 鉗工 17 去毛刺 鉗工 18 檢驗 表 2藝路線方案二 工序號 工序名稱 工藝裝備或車間 01 鑄造 鑄造車間 02 時效處理 鉗工 03 粗、精銑下端面 臥式銑床 04 粗、精銑上端面 臥式銑床 05 粗、精銑前、后端面 臥式銑床 7 06 粗、精銑左、右端面 臥式銑床 07 鉆右端面 ?2* 專業(yè)鉆床 08 鉆左端面 ?30、 ?80、 專業(yè)鉆床 09 鉆箱體內(nèi)部 ?92、 ?42 孔 專業(yè)鉆床 10 鏜右端面 ?2* 臥式鏜床 11 鏜左端面 ?80、 臥式鏜床 12 鏜箱體內(nèi)部 ?22、 ?92、 ?42 孔 臥式鏜床 13 螺紋孔 螺紋 鉗工 15 去毛刺 鉗工 16 檢驗 兩個工藝方案的區(qū)別在于銑面和鉆孔工序的先后順序，方案一是先對加工的表面進行粗銑，再對粗銑過的表面進行鉆孔，鉆孔后再接著對各表面進行精銑；而方案二則是先對各加工表面進行粗銑，然后就直接對粗銑過的加工面進行精銑，精銑過后就再對各精銑面進行孔系加工。方案一的優(yōu)點在于鉆孔過后，再進行的精銑能擦除掉鉆孔時對表面引起的損傷，保持表面的光潔度，使用于對表面粗糙度要求特別高的零件；而方案二則將加工的工序集中起來，減少了零件去往不同機床加工的轉(zhuǎn)移次數(shù)，同時也避免了多次找正夾緊，不僅如此，選用第二個方案加工零件，因為對工件的各 端面精銑加工后，工件的各種尺寸精度都滿足設(shè)計時的需求，即軸承的軸線也不會產(chǎn)生超出要求任何偏差，這樣能保證加工出來的軸承孔能滿足與左右端面的垂直度的要求。所以在大批量的流水線加工過程中我們選用方案一最合適，而在本設(shè)計中，中批量加工，選用方案二的工作效率最高，即本次設(shè)計選用方案二。 8 第 3 章 鏜孔夾具設(shè)計 具定位、夾緊確定 機加工產(chǎn)業(yè)中，用來安裝零件，讓零件處于正確的加工位置或檢測位置，用來保證機加工的生產(chǎn)質(zhì)量，同時又能使得勞動生產(chǎn)的效率進行提高，而這種工藝裝備叫做夾具。機加工中或不可缺的工藝裝備之一是機床夾具，在實際生產(chǎn)中都叫工裝，使用工裝可以提高機加工的零件生產(chǎn)質(zhì)量，能使得生產(chǎn)勞動強度降低，能減少生產(chǎn)成本的支出，同時使得工藝過程更趨向于自動化加工，使用專用工裝還可以讓機床實現(xiàn)一機多用，改變原來的使用范圍，擴大其用途，使用工裝能為零件的批量生產(chǎn)提供便攜和必要條件。而夾具最典型的兩個作用是“定位”和“夾緊”，定位是指零件在工作 臺上將要進行切削加工時，為了保證或者是提高加工的精度，即是為了能夠正確的安裝好工件，讓零件能處于工作臺和刀具的正確位置。而夾緊則是使得工件在受到刀具或是機床加工時給它力的作用下，還能保持與工作臺、刀具間的正確的相對位置的夾緊力，這兩個過程加到一起便成了“安裝”，而夾具或說工裝便是能實現(xiàn)這個任務(wù)的裝備。 查閱變速箱箱體的設(shè)計圖紙，可以知道該零件圖的孔系加工具有尺寸精度要求、位置精度要求和表面粗糙度精度要求，即左右軸承孔與左右端面的垂直度為 承孔?92 相對于 A、 B 軸承孔的同軸度不大于 同時該圖所主要軸承孔的表面粗糙度都要求低于 軸配合度代號分別是 ?92 ?80工藝銷孔間的配合度代號分別是 ?30?22各孔的加工都是在各端面精銑過后才進行加工，即各孔都是以上道精加工過后的面為基準(zhǔn) ， 使得基準(zhǔn)滿足統(tǒng)一、重合的原則，而在對工件工藝孔進行加工時，也是以先前加工精銑過后的變速箱箱體的下端面為工藝孔的定位基準(zhǔn)。而在后續(xù)孔加工工序中，工藝孔能讓其他軸承孔的加工余量保持均勻，同時先面后孔的加工方法，不僅僅能充分保證各軸承孔所要求的垂直度，還能充分保證軸線的位置精度，這 樣加工出來的孔的位置精度也最具有保證，同時還能保證軸承孔 ? 92 相對于 A、 B 軸承孔的同軸度誤差控制在 內(nèi)。因此在一面兩銷的定位基準(zhǔn)下，對孔系進行加工。 夾緊力 的 確定主要是 根據(jù) 力的大小、力的作用點、力的方向 這幾個方面來判斷 ，這就需要根據(jù)工件去分析，例如工件有怎樣的加工要求，具有什么樣的結(jié)構(gòu)特點，切削時刀具給的力的方向和有沒有受到其他力的作用。夾緊力方向容易確定，主要定位基準(zhǔn)面所在的位置就是夾緊力應(yīng)該向著的方向；同時為使得零件受的夾緊力相對較少，使得夾緊的裝置簡單些，也不會因為夾緊力過大而使得零件變形 ，所以夾緊力應(yīng)該與刀具切削時的力和工件的重力相一致，但因為實際過程難以滿足理論數(shù)據(jù)，所以盡量在滿足條件時，盡量使得夾緊力比較小。而夾緊力所作用的點最好是在零件的剛性好的地方，以便于防止裝卡時夾緊力過大使得零件產(chǎn)生形變，對加工質(zhì)量造成不好的影響；同時在裝卡時，夾緊力的作用點不可落在支承點所作用的部位外面，這樣不僅僅會使得零件的定位發(fā)生錯誤，還可能在 9 裝卡時引發(fā)工件的脫落；最后一點是夾緊力的作用點需盡可能接近需加工的部位，以便于減少切削時刀具作用的力對夾具夾緊處產(chǎn)生的力矩，使得在加工時零件發(fā)生扭轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)的趨勢能夠 減少。零件在實際加工中受到很多力的作用，例如：切削力、慣性力、離心力及重力，理論上零件所受力矩平衡，但實際還與工藝系統(tǒng)的裝備、及各部件的剛性、各機構(gòu)傳遞效率各方面有關(guān)。同時，切削時力也可能是隨時都在變化中，所以夾緊力只能粗略估算，實際的計算相當(dāng)復(fù)雜。估算時應(yīng)用以下公式： 理論上： =?（ 實際上： = 式中 —— 理論夾緊力 —— 需要夾緊力 主要最大切削力 ?—— 理論系數(shù)，根據(jù)裝卡情況確定 k—— 安全系數(shù)，粗加工時 k=k=加工時 k= 而校核夾緊力 否滿足 即可。 在此處由靜力平衡，可以代入數(shù)據(jù)計算可得： 最大所需夾緊力： W=10 緊元件、動力裝置、夾緊力確定 變速箱箱體的加工量很大，需要加工的孔有很多，同時它的生產(chǎn)規(guī)格也屬于中批量生產(chǎn)，而夾具的設(shè)計特點就是單件生產(chǎn)，針對性強，設(shè)計周期短，一般不進行強度、剛度的計算，所以設(shè)計時需要將設(shè)置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)考慮進去，所以該變速箱箱體的夾具采用的是手動夾緊，因為設(shè)計手動夾緊時所制作出來的工裝結(jié)構(gòu)相對就簡約很多，同時操作起來也十分靈活，在實際生產(chǎn)過 程也用的非常廣泛，不僅如此，使用手動夾緊的夾緊方式，還能夠保證夾緊的可靠性，不用考慮到機構(gòu)的自鎖性，維護也非常方便，同時節(jié)約了生產(chǎn)的成本，在工裝設(shè)計后還能較早的生產(chǎn)加工出來并投入到生產(chǎn)線去。而工裝使用的手動夾緊的元件是壓板和螺釘。擰緊螺帽便能使壓板壓緊工件，使用壓板和螺紋的夾緊方式裝卸起來也十分的便捷。 切削力與夾緊力可由本道工序主要完成工藝孔的鏜加工： 鏜削力 : F = 26D????削力矩 ： T = 10????中： D = 62 ?????????? 13?????????? = 255×13×255×187×232 ?? = r 10 F = = 26174N/本道工序加工工藝孔時，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù) 參考文獻 [11]可查得夾 緊力計算公式： ??0 = ??????????1????????2（ 3 式中：0W— 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（ N）； Q — 原始作用力（ N）； L — 作用力臂（ 'r — 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（ 螺桿端部與工件間的摩擦角（°）； 螺紋中徑之半（ t— 螺紋升角（°）； 螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。 由式（ 得點接觸的單個普通螺旋夾緊力 ，代入得 ： ??0 = 1895?? 具體、鏜套、鏜桿設(shè)計 夾具的最基本零件是夾具體，就像是變速箱箱體，夾具上的各種元件和設(shè)備被它攬括在一起，并將他們連接成一個整體，最后由夾具體將要加工的零件安裝到加工機床。需要加工的工件的結(jié)構(gòu)、尺寸和要加工的部位直接影響到夾具體的形狀、結(jié)構(gòu)和各基本元件的分布情況， 而機床在切削時對要加工工件的力與夾具體、工件所受的重力和機床與夾具體所安裝的方式都會直接影響到夾具體的設(shè)計思路。本次設(shè)計夾具體毛坯使用裝配夾具體，由個別非標(biāo)零件和標(biāo)準(zhǔn)毛坯件用螺釘、銷體等零件組裝、連接成夾具體。其標(biāo)準(zhǔn)毛坯是源自專業(yè)毛坯廠，其余標(biāo)準(zhǔn)零件如墊鐵、壓板也經(jīng)由專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)零件廠家生產(chǎn)，此夾具體的基本元件都是其他廠家生產(chǎn)，市面上能夠買到，也不用經(jīng)鍛造焊接等一系列生產(chǎn)，所以裝配夾具體的制造起來的生產(chǎn)周期很短，制造該夾具體的生產(chǎn)成本也因此可以控制到很低，精度方面也很高、很穩(wěn)定，要是磨損維護修理也很方便，所以在 實際生產(chǎn)中使用裝配夾具體 11 越來越多，越來越廣泛。夾具體應(yīng)該滿足的基本要求有 6 點：為了使得夾具體具剛度強度足夠，夾具體壁厚大概在 15~30角處圓角在 0后就是結(jié)構(gòu)要求十分方便裝卸，所以要求盡量簡單，體積要求要盡量小，重量能盡量輕；再要求就是夾具體在結(jié)構(gòu)上要有好工藝性，便于組裝及二次維護；還有就是在加工過程中，切屑可能會劃傷工件，從而達不到想要的預(yù)期的粗糙度精度要求，所以夾具體還要求排屑能便捷；再就是安裝要具有良好的穩(wěn)定性，能保證工件在加工時裝卡的穩(wěn)定性，能維持工件與機床的相對位置；最后夾具 體一定要有適當(dāng)?shù)木刃?，要具有一定的位置精度，同時尺寸形狀也要具備一定精度。在夾具元件間常用的配合方面在鏜孔時查夾具元件間常用的配合選擇表 4用有引導(dǎo)作用、有相對運動元件間的一般精度 H7/ 除了夾具體外，鏜床還有鏜套、鏜桿、支架、底座等需要專業(yè)設(shè)計。根據(jù)孔徑選用鏜模，而在本變速器箱體的孔徑基本大于 60以選定為單支承前引導(dǎo)鏜模。鏜套方面我們選用回轉(zhuǎn)式鏜套中的滑動式鏜套，因為固定式鏜套不適合高轉(zhuǎn)速加工，也就是不能夠進行較高精度加工，為了保證加工出來的工件質(zhì)量，在此我們選用回轉(zhuǎn)式鏜套，雖然造價方 面比前者要高，但是粗精加工都適用，同時能充分提高零件的加工質(zhì)量；而在回轉(zhuǎn)式鏜套中，之所以選用滑動式而不選用滾動式鏜套，是因為滾動式鏜套的工程造價更高，能達到的轉(zhuǎn)速更快，能加工的精度更高，但是其維護成本也更高，而滑動式鏜套在本變速器箱體鏜孔時所能達到的精度已經(jīng)足夠，相對來說維護成本更低，而本夾具設(shè)計也只是為了本箱體加工，具有單一性，所以在鏜套的選擇上其已經(jīng)夠用，不必要花費更多去提高其鏜孔質(zhì)量，從而增加設(shè)計成本支出，而鏜套類型與布置結(jié)構(gòu)影響鏜套的尺寸，由以下公式計算： H=(3)d 式中： d—— 鏜桿 引導(dǎo)部分的直徑 d H—— 鏜套長度 為降低該夾具的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)批量也不大，負荷也適中，選用鑄鐵作為鏜套的材料，并時效處理，硬度比鏜桿硬度低，因其鏜套同時適用精鏜，內(nèi)徑公差帶就選用 徑公差帶就選用 者間按 軸度誤差， 圓柱度誤差，按 糙度 圓粗糙度 桿選用鑲條式，而鑲條選用剛料或銅料，其摩擦因數(shù)小、耐磨，具有較大大排屑，磨損后好修磨，不會輕易卡死。鏜桿尺寸可由如下計算 : (2=(1～ 式中： D—— 為鏜孔直徑 d—— 為鏜桿直徑 B—— 鏜刀截面 鏜桿而一般以 45 鋼或 40熱處理而成，公差帶與鏜套相配合，選用 H6/套與村套選用 H6/套與支架選用 H6/誤差分析如下： 12 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用底面為主要定位基面，故定位誤差小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φ 本道工序最后采用精鏜加工，選用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀， 采用鏜套，鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。 工藝孔的表面粗糙度 由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有： （ 1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差： ??1 =??? （ 2）兩襯套的同軸度公差： ??2 =??? （ 3）襯套與鉆套配合的最大間隙： ??3 =??? （ 4）鉆套的同軸度公差： ??4 =??? （ 5）鏜套與鏜刀配合的最大間隙： ??5 =??? 2√??12??22??32??42??52????2 = 2× ?? < ?? 所以能滿足加工要求。 具設(shè)計及操作簡要說明 安裝工件時，將夾具吊放在機床工作臺合理位置，放置平穩(wěn)，并將夾具和工作臺通過螺釘安裝穩(wěn)定，再將變速器箱體吊裝在夾具體上的定位塊上，適當(dāng)調(diào)整位置，使箱體與夾具的相對位置保持正確，再旋動壓板上的螺母稍微卡壓住箱體，再測量箱體、夾具與機床的相對位置，微調(diào)，盡量保持正確相對位置，最后再將各螺母對稱方向旋進壓緊，注意千萬不能一下子將一個方向的螺母直接擰緊，可能會破壞前面步驟卡壓的正確的相對位置，也注意別使用加力桿過渡卡壓可能磨損加工好的面的粗糙度。 13 第 5 章 刀具 具選用 本設(shè)計中變速器箱體要加工的工藝分別是：粗銑、精銑、鉆孔、粗鏜孔、精鏜孔、打定心孔、攻絲。所以涉及的刀具就是：面銑刀、鉆頭、鏜刀、中心鉆、絲錐。而在實際生產(chǎn)的過程中，可能用的涉及到的刀具可能就不同，可能會很復(fù)雜，例如鏜孔時一般用鏜刀而部分公司則可能使用到了拉刀，而在其他方面加工也可能采用到復(fù)合刀具或者是專用刀具去進行生產(chǎn)和加工的，當(dāng)然這主要是看各公司的生產(chǎn)車間使用的機床，例如在東風(fēng)變速箱廠他們公司則是加工時在銑面的時候分別使用到：雙軸立式轉(zhuǎn)盤銑床、組合銑床、 雙面鉆銑組合銑床、臥式雙面組合銑床、組合龍門銑床等 等，而本設(shè)計在實習(xí)期間，在公司參考的機床則使用的是臥式鏜銑床，這種機床采用德國西門子系統(tǒng)由沈陽機床廠所生產(chǎn)，該機床集銑面、鏜孔、鉆孔與一體，完全適用于本設(shè)計中。當(dāng)然兩者不同之處在于大批量與中小批量生產(chǎn)等不同吧，所以在不同的生產(chǎn)情況下，得取決于經(jīng)濟性和效益還有工件的加工要求等各種方面選用機床和刀具。 本設(shè)計鏜孔時需加工的孔徑分 Ф42、 Ф80、 Ф92 幾種，常用的鏜刀一般可以分為維護調(diào)整加工范圍大的 微調(diào)鏜刀 和切削時因兩邊受力平衡可以稍微增大切削量的 雙刃鏜刀， 但在本設(shè)計中因為加工時存在階梯孔，而且大孔在內(nèi)，機床鏜軸具有尺寸限位，而且可能鏜軸比外階梯孔孔徑大，而鏜刀可能刀柄不夠長，無法夠到軸承孔，所以在加工時如果有必要可以使用加長刀桿，加長刀桿不存在國標(biāo)，需要專業(yè)定做，當(dāng)然一把機床也可以生產(chǎn)加工，刀桿長度可以根據(jù)刀柄長度設(shè)計，但不應(yīng)過長，因為機床本身存在精度誤差，如果過長，此時鏜孔時誤差就可能過大。在加工階梯孔時要注意，因為內(nèi)孔孔徑大于外孔孔徑，所以在此處內(nèi)孔加工可以選用可調(diào)銑刀或者 T 型刀。若選用鏜桿加工孔，則需注意以下事項：公差范圍應(yīng)該包括刀槽兩側(cè)面不平行度；鏜 桿中心線與刀槽后端面不垂直度應(yīng)小于 00，徑向剖面與軸向剖面中刀槽與側(cè)面上的定位螺釘孔的相交角容差分別為 '10? 、 +30’；鏜桿與銷孔同心度不大于 到以上要求精度要求基本能達標(biāo)。 具材料 合適的刀具材料也影響著加工，所以在加工時一定要選好刀具的材料，選擇的刀具材料合適否影響著生產(chǎn)效率，同時也是關(guān)系到生產(chǎn)的效益，而刀具材料的選擇主要看加工工件的材料，以及轉(zhuǎn)速及進給來選擇。因為箱體材料是 以此處選 擇硬質(zhì)合金刀，查刀具表格可以知道硬質(zhì)合金刀硬度能達到 在切削時候能維持刀具的切削性能的最高溫度范圍在 800所具有的抗彎強度的性能在 90質(zhì)合金刀在加工性能上相比以高速鋼為材料的刀具或其他材料的刀具加工時性價比要高的多，因為硬 14 質(zhì)合金刀在加工時效率要高，同時使用壽命相對其他材料的刀具要高。所以刀具的材料我們選擇硬質(zhì)合金。當(dāng)然硬質(zhì)合金刀也具有一定的缺點，例如刀具本身材料的脆性比較大，在磨刀具的時候也不好磨，這在加工的時候還是有一定的使用難度的。 削控制 加工過程 中，刀具是從零件表層切削掉余量，而在加工的過程中，切削可能會引起刀具和工件產(chǎn)生形變，還因為高速摩擦將產(chǎn)生切削熱量，同時在切削過程中，刀具因為在惡劣環(huán)境中使用，可能會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，所以在加工的過程中，我們要控制好切削的吃刀量，進給速度和刀具的轉(zhuǎn)速，同時在選擇刀具的時候，要選擇合適的刃角的切削刀具，安裝刀具的時候如果有刀具角度設(shè)置也需要我們注意，即選擇合適的刀具工作角度。不僅如此，在生產(chǎn)加工中，需要注意排屑的方式，需要注意排屑會不會劃傷加工好的工件表面，也要注意進出刀時候刀具會不會劃傷加工好的工件表面。切削熱的 控制只能通過在加工時對零件進行噴灑冷卻液來解決，在鉆孔的時候需要用到銑油，銑油是銑床用冷卻油，即是銑床上在加工零部件的時候為了防止加工的材料在加工的過程中因為過熱效應(yīng)使工件的材料、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞而使用的冷卻油。這些基本是加工中常見的問題，需要注意。 15 總 結(jié) 本設(shè)計主要是圍繞著變速器箱體加工工藝和夾具設(shè)計而設(shè)計。工藝部分是通過匯總自己大學(xué)四年所學(xué)知識，和在校外參加的生產(chǎn)實習(xí)經(jīng)驗類比，請教工廠具有經(jīng)驗的技術(shù)人員，和請教指導(dǎo)老師而總結(jié)出的適用于實際生產(chǎn)的，同時又相對符合加工技術(shù)指導(dǎo)手冊的工藝路線和加工方法。在實 際生產(chǎn)中，也因為實習(xí)期間認知比較深的，在工藝加工中用的機床就是能一機多用的落地鏜銑床，所以在此次設(shè)計也是以落地鏜銑床為藍本。而工藝線路的擬定也是根據(jù)實際生產(chǎn)來擬定了，但是孔就沒有預(yù)先鑄造出來了，因為要是預(yù)先鑄造孔的鑄造成本會增加，同時鑄造孔的質(zhì)量不確定能否滿足條件，而且鑄造應(yīng)力的去除也更加麻煩，所以在本設(shè)計中孔都不是預(yù)先鑄造出來的。因為孔不是預(yù)先鑄造，則在工藝路線中會