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文档简介
1.序言起重机在搬运重型物品过程中起到了关键作用,其减速器一般是用来增大电动机输出的转矩,从而实现小转矩电动机吊运大物件的目的。下面以减速器箱盖的机械加工工艺为例,重点介绍如何运用工艺尺寸链的计算来保证3个轴承孔中心距离公差的方法。2.箱盖加工工艺路线图1箱盖零件图1所示为箱盖零件,材料为HT200。其中2个φ110mm孔和1个φ100mm孔之间的孔距分别为(200±0.015)mm、(131.31±0.032)mm和(148.99±0.034)mm;孔的平行度0.04mm。φ390mm孔这一尺寸是该零件的重要尺寸,精度比较高,因此所有加工步骤都是围绕着保证这些重要尺寸精度进行的。该零件为大批量生产,整体加工路线采用先主后次、基准统一原则排布。机械加工整体工艺路线如下。
1)用卧式车床先车图1所示线性尺寸243mm左端面,粗镗A基准孔φ110mm内孔作为下道工序定位基准→调头车线性尺寸243mm右端面,达到图样尺寸要求,粗、精镗mm内孔作为加工轴承孔的定位基准。
2)换立式铣床铣φ110mm孔右端面,保证线性尺寸mm尺寸精度。
3)换镗床镗轴承孔,留精加工余量→精镗孔。
4)换摇臂钻床,钻线性尺寸243mm右端面上8个M8×1.5mm底孔并攻螺纹,钻2个φ10mm孔→F向锪φ30mm孔,钻M16×1.5mm底孔并攻螺纹。
3.轴承孔距尺寸链分析与计算零件的加工难度主要在于3个轴承孔距都有尺寸公差,而且精度比较高。为了论述方便,将3个孔的中心距转化成几何模型,如图2所示。A点为φ100mm的A基准孔中心,B、C分别为两个φ110mm孔中心。孔的加工顺序为:先加工A孔,然后再加工B、C孔。B孔相对于C孔加工要简单些,只需保证AB间的尺寸精度(200±0.015)mm即可。但是C孔的加工情况就不同了,既要保证AC间的尺寸精度,又要保证BC间的尺寸精度,因此3个孔距中,关于C孔加工的尺寸精度最难保证。
图2轴承孔距几何模型
用立式金刚镗床精镗C孔时,需要确定PC和AP或BP的尺寸及公差(P点为垂足),从而间接保证CA和CB尺寸公差。
运用余弦定理计算AP、BP和PC值:BC2=AC2+AB2-2×AC×AB×cos∠BAC,AC2=BC2+AB2-2×BC×AB×cos∠ABC。将图2中数据带入可得cos∠BAC≈0.667,cos∠ABC≈0.754。通过三角关系换算得到sin∠BAC=0.745,sin∠ABC=0.656,则基本尺寸BP=BC×cos∠ABC≈112.39mm,AP=AC×cos∠BAC≈87.61mm,PC=BC×sin∠ABC≈97.81mm。若要保证AC和BC线性尺寸公差,必须保证尺寸AC和BC水平方向尺寸公差及竖直方向尺寸公差。
需要保证的水平方向尺寸公差为:TBP/2=TBC/2×cos∠ABC=0.034×0.754≈0.026mm,TPA/2=TAC/2×cos∠BAC=0.032×0.667≈0.021mm。
需要保证的竖直方向公差为:TPC/2=TAC/2×sin∠BAC=0.032×0.745≈0.023mm(舍弃),TPC/2=TBC/2×sin∠ABC=0.034×0.656≈0.022mm。
此时C孔有两种加工方案,一种是以B孔为尺寸基准加工C孔,另一种是以A孔为尺寸基准加工C孔。加工方案不同,会影响C孔水平方向尺寸公差,对竖直方向尺寸公差没有影响,因此需要分别讨论关于C孔水平方向尺寸公差的问题。
(1)方案一以B孔为尺寸基准加工C孔,工艺尺寸链分析如图3所示,AB和BP是直接加工得到的尺寸,其中BP的公差需要计算求得。而AP的尺寸(87.61±0.021)mm是需要间接保证的尺寸,因此判断AP尺寸为封闭环,除AP外的尺寸为组成环。判断BP尺寸为减环,AB尺寸为增环。封闭环和组成环上偏差用ES表示,下偏差用EI表示,则关于BP尺寸公差的计算公式为:ESAP=ESAB-EIBP,带入数据,得EIBP=-0.06mm;EIAP=EIAB-ESBP,带入数据,得ESBP=0.06mm。
图3方案一尺寸链公差示意
以B孔为尺寸基准加工C孔时,需要调整水平方向尺寸公差BP=(112.39±0.06)mm,竖直方向尺寸公差PC=(97.81±0.022)mm。
(2)方案二以A孔为基准加工C孔,工艺尺寸链分析如图4所示,与方案一不同之处在于间接尺寸变为BP,尺寸公差为封闭环,除BP外的尺寸为组成环。AP之间的尺寸公差为直接尺寸公差,是需要计算的公差,在这里AB尺寸为增环,AP尺寸为减环,则关于AP尺寸及公差的计算公式为:ESBP=ESAB-EIAP,带入数据,得EIAP=-0.011mm;EIBP=EIAB-ESAP,带入数据,得ESAP=0.011mm。以A孔为基准加工C孔时,需要调整水平方向尺寸公差AP=(87.61±0.011)mm,竖直方向尺寸公差PC=(97.81±0.022)mm。
图4方案二尺寸链公差示意
4.最优方案的选定综上所述,可得出方案二比方案一好,在量产过程中,方案二对于控制BC和AC尺寸公差比较容易,因此选定以A孔为基准加工C孔的方案。
5.结束语
A、B和C这3个孔的中心距离中,AB尺寸精度较高,但是用金刚镗床加工是可以保证的。初步观察C孔关于AC和BC尺寸公差差别不大,尺寸精度等级并不算高,感觉加工起来很容易,以A孔为基准加工C孔与以B孔为基准加工C孔没什么区别,容易疏忽当中的差别,
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