XZ25.50变速箱箱体制造工艺规程及专用镗孔夹具设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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徐州工程学院毕业设计 (论文 ) I 图 书 分类号： 密 级： 摘要 本课题进行 速箱零件精镗孔专用机床夹具设计，主要内容分为：首先是对箱体零件工艺设计，在分析了 细制定了两种箱体加工整体加工工艺路线，并比较其优劣选择最优的方案进行加工。根据各道工序的技术要求，选定各道工序的背吃刀量、进给量、切削速度以及所采用的机床、刀具、夹具等，确定各道工序的时间定额，从而绘制工艺过程卡片。然后对精镗孔专用夹具进行设计，对专机进行总体设计三图即为零件工序图、加工示意图、 机床联系尺寸图的设计。根据被加工零件的结构特点、加工内容的尺寸和精度要求， 对夹具的定位方案、导向装置、夹紧装置进行合理的设计 。 关键词 ： 组合镗床；工艺；精镗； 专用夹具 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) on in at of s I of in to to on to s I of a as so I s on a to of so a 州工程学院毕业设计 (论文 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) I 目 录 绪论 . 1 1 箱体零件加工工艺规程设计 . 2 速器壳体的用途 . 2 . 2 定箱体的生产类型 . 2 定箱体毛坯制造形式和尺寸 . 2 定毛坯的制造种类和制造方法 . 2 坯余量和工序余量的确定 . 3 位基准的选择 . 3 基准的选择 . 3 基准的选择 . 3 定箱体零件各加工表面的加工方案 . 3 定工艺方案的原则及注意问题 . 4 、精加工阶段分开原则 . 4 序集中和分散原则 . 4 艺路线的确定 . 6 定各表面的切削用量和基本工时 . 6 序 50粗精铣上表面 . 6 序 60钻上表面各螺纹底孔以及孔 . 7 序 70攻上表面各螺纹以及铰孔 . 8 序 80粗精铣左右表面 . 8 序 90粗镗 精镗左右面上轴承孔，扩铰倒档孔 . 9 序 100钻左右面上的螺纹底孔以及孔 . 12 序 110攻左右面上的螺纹 . 14 序 120粗精铣前后各面和倒档孔内端面以及铣倒档孔内槽 . 15 序 130钻前后面上的螺纹底孔以 及孔 . 16 序 140攻前后面上的螺纹孔以及孔 . 18 2 专用夹具的设计 . 21 镗床夹具的具体的要求 . 21 具体的毛坯结构 . 21 . 21 . 21 . 22 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) . 25 2 4 1参数选择 . 25 2镗杆直径及长度的选择 . 26 . 28 . 29 . 29 . 29 . 29 . 30 . 30 . 30 位元件之间或定位元件对夹具体底面之间的相互位置要求 . 30 位元件与连接元件间的相互位置要求 . 30 刀元件与连接元件间的相互位置要求 . 30 位元件与引导元件间的相互位置要求 . 30 具设计部分的计算 . 30 准的选择 . 30 削夹紧力的计算 . 31 位误差的分析 . 31 结 论 . 33 致谢 . 34 主要参考文献 . 35 附录 . 36 英文资料 . 36 中文翻译 . 48 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 绪论 制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为国家经济发展确保的三大研究主题。这次我毕业设计的课题就是制造业中的箱体加 工工艺、专用夹具设计以及锥形套注塑模具设计。 在制造业信息化环境中，工艺设计是生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。 夹具的快速设计与制造，己经成为产品快速变换和制造系统新建成或重构后运行的瓶 颈，严重地影响制造系统的设计建造周期、系统生产率、质量和成本。目前国内外使用的专用夹具是伴随着大批大量生产的发展而发展出现的，特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹具的使用，一方面缩短了工序时间，降低了加工成本 ;另一方面，夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此，在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的，也就是夹具的经济性，一直都是夹具结构发展和设计的一个主要问题。 当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产最活跃最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知 识积累达到了一个新的层面 。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 1 箱体零件加工工艺规程设计 速器壳体的用途 速器箱体是 各类机器中重要的基础件之一 ， 它主要用于支撑和包容着各种传动零件，保证其运动和动力进给驱动和分配，彼此按照一定的传动关系进行协调的运动 。 因此，必须使众多的轴套及齿轮等零件保持正确的相互位置关系，所以箱体零件加工质量的好坏，对整台机器的精度，性能和寿命都有直接的影响 。 件的工艺分析 零件类箱体的加工顺序均为先加工面，后加工孔；先粗后精，先主后次的原 则。箱体孔的精度要求高，加工难度也较大。从结构工艺特点来看，它是一个薄壁壳体腔形零件，形状复杂，铸造困难，刚度差，易变形，加工精度要求高。它的外表面有多个联接平面需要加工，支承孔系分布在前后端面上，为了更好的满足加工要求，特别加工出了四个定位平面为辅助基准，除支承孔外，在各联接面上还有一系列螺纹孔。本次加工是以三孔定位夹紧铣接合面，再以接合面和两销定位加工其他部位，可以起到互补的作用，这样能使孔的加工提高稳定可靠的精基准，加工余量均匀。 定箱体的生产类型 速器壳体年产量 Q=8000 台 备品率 %=2% 废品率 %=4% 生产纲领 N=1+%）（ 1+%） 式（ =8000*1（ 1+2%） (1+4%) =8486 查表知该零件为大 批 量生产 定箱体毛坯制造形式和尺寸 定毛坯的制造种类和制造方法 速箱箱体为 铸铁），壁厚为 10拉强度为 220体属于铸件， 适用铸造获得， 由于零件年产量大，已达到大量生产的水平，采用金徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 属型铸造，所以加工余量要控制在最合理的位置 。 坯余量和工序余量的确定 （ 1）由表 2属型铸造公差等级 8 10，取 9级 （ 2）由表 2T= 3）由表 2属型铸件 D （ 4）由表 2余量（ 由毛坯切削余量 见 式 ( 毛坯切削余量 =T/2 式（ =4 5）当毛坯内腔作机械加工 样由公 T/2= 6） 再查表，确定铸件单侧加工余量为 4侧加工的每侧余量值为 在半径方向上的余量为 表 2 结合面 右端面各 后端面各 镗孔余量参照表 定为：精镗 精镗 镗 镗 2表 2 11 孔余量 1 12 余量为 1 32 孔 余量 位基准的选择 基准的选择 根据粗基准的选择原则 （ 1） 粗基准的选择必须使重要表面有足够且均匀的加工余量 （ 2） 粗基准的同一尺寸方向上只能使用一次 根据该零件的技术要求和装配要求，选择以孔 150和 130的轴 线为初基 准 粗精铣上平面。 基准的选择 根据基准统一原则，后续各工序均采用上结合面和 2 11定位孔，采用“一 面两孔”定位。 定箱体零件各加工表面的加工方案 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 零件加工方案如下表所示 加工方案 加工表面 尺寸 精度等级 表 面 粗 糙 度 Ra/表面 粗铣 半精铣 左右端面 粗铣 半精铣 前后端面 粗铣 半精铣 轴承孔 粗镗 半精镗 精镗 定位孔 2 11 钻 铰 2 12孔 钻 铰 倒挡孔 2 32 钻 扩 铰 其余各 孔 钻 螺纹孔 7H 钻 攻丝 定工艺方案的原则及注意问题 、精加工阶段分开原则 必须 根据零件的生产批量、加工精度、技术要求进行全面分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理解决粗加工和精加工工序的安排。不要不分具体情况而一律粗、精加工分开或粗、精加工工序合并的做 法。一般在大批大量的生产中，确定工艺流程宜粗、精工序分开进行，其优点是： （ 1） 工件能得到较好的冷却，有利于减少热变形及内应力变形的影响，对精度要求高更需如此安排的零件； （ 2） 可避免粗加工振动对加工精度、表面粗糙度的影响； （ 3） 有利于精加工机床保持持久的精度； （ 4） 使机床结构简单，便于维修、调整。 但是，粗、精加工工序分开，将使机床台数增多。当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低，则经济性不好。因此，在能够保证加工精度的情况下，有时也采取粗、精加工合并在同一台机床上进行的工艺方案，但必须采取措施，尽量 减少由此而带来的不利影响。例如使大量切除余量和铸造黑皮的第一道工序与最后一道精加工工序不能同时进行。在工件需要两次安装时，应使粗、精加工工序所用夹具具有大小不同的夹紧力；若工件一次安装，也应使粗、精加工工序分别具有不同的夹紧力。 序集中和分散原则 组合机床是基于工序集中的工艺原则发展起来的，即运用多种不同刀具，采用多面、 多工位和复合刀具等方法，在一台机床上对一个或几个零件完成复杂的工艺过程，从而有效地提高生产率，取得更好的技术经济效果。但也应当看到，工序集中程度的提高也徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 会带来下述一些问题： （ 1） 工序过分集中会使机床结构复杂，刀具数量增加，机床大而笨重，调整使用不便，可靠性降低，反而影响生产率的提高； （ 2） 工序过分集中导致切削负荷加大，往往由于工件刚性不足及变形等影响加工精度。因此，提高工序集中程度时，应注意： 适当考虑单一工序。即把相同工艺内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加工； 相互间有位置精度要求的工序应集中在同一台机床或同一工位上加工； 大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一个主轴箱完成。这是因为：钻孔与镗孔直径往往相差很大，主轴转速也就相差很大，导致主轴箱的传动链复杂和 设计困难。同时，大量钻孔会产生很大的轴向力，有可能使工件变形而影响镗孔精度；而且，精镗孔振动较大又会影响钻孔，甚至会造成小钻头的损坏或折断。另外，由于铰孔为低速大进给量切削，而镗孔为高速小进给量切削，所以二者也不宜放在同一主轴箱上进行，以有利于切削用量的合理选择和简化主轴箱的传动结构； 确定工序集中时，必须充分考虑零件是否会因刚性不足而在较大的切削力、夹紧力下变形对加工精度带来不利影响； 工序集中时，必须考虑前述粗、精加工工序的合理安排及由于主轴箱结构及设置导向的需要。主轴排列不宜过密，否则会造成机床、 刀具调整不便，加工精度、工作可靠性、生产率降低的不良后果。 定工艺方案应注意的其它方面 （ 1） 镗孔组合机床，应注意精加工后孔的表面是否允许留下螺旋或直线退刀痕迹。如果不允许留下螺旋刀痕，则应在加工终了时，使主轴（刀具）停止转动并周向定位，利用夹具的让刀机构，将工件已加工表面移离刀尖一段距离后退刀。在生产率允许的情况下，也可使刀具以工进速度退回，这样不仅不会留下刀痕，且有利于提高加工精度； （ 2） 钻阶梯孔，应先钻大孔后钻小孔，这不仅可缩短钻小孔的深度，而且使小钻头减少了折断的可能性； （ 3） 互相 结合的两个零件，钻孔应从结合面钻起，以更好的保证孔的位置精度，有利于两零件的装配； （ 4） 端面一般采用铣削加工。当加工孔口较大端面时，不应采取简单的端面刮削工艺，因为这样会因轴向切削力大而导致振动影响加工精度。当端面对孔有严格的垂直度要求时，应采取镗孔车端面的方法，同时加工端面和孔。对于工件内部的端面，则可采用径向进刀的方法加工； （ 5） 在制定加工一个零件的几台或成套机床或流水线、自动线工艺过程方案时，应尽 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 可能使精加工工序集中在所有粗加工工序之后，以有利于稳定保证加工精度。 艺路线的确定 工序 10 毛坯铸造成形 工序 20 进厂检验，去飞边毛刺 工序 30 人工时效 工序 40 涂油漆 工序 50 粗精铣上表面 工序 60 钻上表面上各螺纹底孔以及钻孔 工序 70 攻上表面上各螺纹孔以及铰孔 工序 80 粗精铣左右表面 工序 90 粗镗 精镗左右面上的轴承孔，扩 工序 100 钻左右面上螺纹底孔以及孔 工序 110 攻左右面上的螺纹孔 工序 120 粗精铣前后各面和倒挡孔内端面以及铣倒档孔内槽 工序 130 钻前后面上的螺纹底孔以及孔 工序 140 攻前后面上的螺纹孔以及铰孔 工序 150 去毛刺，清洗 工序 160 终检入库 定各表面的切削用量和基本工时 序 50粗精铣上表面 （ 1）机床：立式铣床 具：专用夹具，刀具：高速钢镶齿套式面铣刀 铣刀直径 80数为 10。量具：深度游标卡尺 （ 2）粗铣上表面 背吃刀量 铣刀每齿进给量为 f=z 切削速度 v=s,取 v=16m/算转速 n=1000v/ d=1000*16/0=际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=0*60/1000=15m/基本时间 由 t=L/640/60*3=州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 （ 3）精铣上表面 背吃刀量 铣刀每齿进给量为 f=z 切削速度 v=s,取 v=21m/算转速 n=1000v/ d=1000*21/0=际转速取 n=80r/际切削速度 v= 000=0*80/1000=基本时间 由 t=L/640/60*8= 工序 60钻上表面各螺纹底孔以及孔 （ 1）机床：摇臂钻床 具：钻模板，刀具： 10, 10的机用丝锥， 11的高速钢铰刀。量具：塞规 （ 2）钻 选 走刀次数 k=15 由切削用量手册查得：进给量 f=r,切削速度 v=31m/算转速 n=1000v/ d=1000*31/际转速取 n=1250r/际切削速度 v= 000=250/1000=基本时间 由 t=2*kL/*15*28/1250* 3）钻 2 选 走刀次数 k=2 由切削用量手册查得：进给量 f=r,切削速度 v=31m/算转速 n=1000v/ d=1000*31/际转速取 n=1250r/际切削速度 v= 000=250/1000=基本时间 由 t=2*kL/*2*21/1250* 4）钻 2 11的孔 选 10高速刚麻花钻 ,走刀次数 k=2 由切削用量手册查得：进给量 f=r,切削速度 v=31m/算转速 n=1000v/ d=1000*31/0=际转速取 n=1000r/际切削速度 v= 000=0*1000/1000=州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 基本 时间 由 t=2*kL/*2*13/1000* 工序 70攻上表面各螺纹以及铰孔 （ 1）机床：摇臂钻床 具：钻模板，刀具： 11的高速钢铰刀。量具：塞规 （ 2）攻 选 刀次数 k=15 由切削手册可得，攻螺纹的进给量等于螺纹的螺距，故发 f=r,切削速度v=5 10m/ v=7m/算转速 n=1000v/ d=1000*7/0=际转速取 n=250r/际切削速度 v= 000=0*250/1000=基本时间 由 t=2*kL/*15*25/250* 3）攻 2 选 刀次数 k=2 由切削手册可得，攻螺纹的进给量等于螺纹的螺距，故发 f=r,切削速度v=5 10m/ v=7m/算转速 n=1000v/ d=1000*7/0=际转速取 n=250r/际切削速度 v= 000=0*250/1000=基本时间 由 t=2*kL/*2*25/250* 4）铰 2 11的孔 选 11的铰刀，走刀次数 k=2 由切削手册可得，其进给量 f=r,切削速度 v=4 5m/ v=4m/算转速 n=1000v/ d=1000*4/1=际转速取 n=125r/际切削速度 v= 000=1*125/1000=基本时间 由 t=2*kL/*2*13/125* 工序 80粗精铣左右表面 （ 1）机床：铣专机，夹具：专用夹具，刀具：高速钢镶齿套式面铣刀 铣刀直径 200州工程学院毕业设计 (论文 ) 9 齿数为 20。量具：深度游标卡尺 （ 2）粗铣左右表面 背吃刀量 铣刀每齿进给量为 f=z 切削速度 v=s,取 v=16m/算转速 n=1000v/ d=1000*16/00=际转速取 n=25r/际切削速度 v= 000=00*25/1000=基本时间 由 t=L/48/25*6= 3）精铣左右表面 背吃刀量铣刀每齿进给量为 f=z 切削速度 v=s,取 v=21m/算转速 n=1000v/ d=1000*21/00=际转速取 n=30r/际切削速度 v= 000=00*30/1000=基本时间 由 t=L/48/30*16= 工序 90粗镗 精镗左右面上轴承孔，扩铰倒档孔 （ 1）机床：专用卧式镗床，夹具：专用夹具，刀具：专用高速钢镗刀，量具：内径百分表 （ 2）粗镗左面 130轴承孔到 128并且倒角 背吃刀量由切削用量手册查得，镗刀粗镗进给量 f=r,取 f=r,切削速度v=s,取 v=22m/算转速 n=1000v/ d=1000*22/28=际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=28*60/1000=基本时间 由 t=L/3/60* 3）粗镗左面 100轴承孔到 98并且倒角 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀粗镗进给量 f=r,取 f=r,切削速度徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 10 v=s,取 v=22m/算转速 n=1000v/ d=1000*22/8=际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=8*60/1000=19m/基本时间 由 t=L/3/60* 4）粗镗右面 150轴承孔到 148并且倒角 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀粗镗进给量 f=r,取 f=r,切削速度v=s,取 v=22m/算转速 n=1000v/ d=1000*22/48=际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=48*60/1000=28m/基本时间 由 t=L/3/60* 5）粗镗右面 120轴承孔到 118并且倒角 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀粗镗进给量 f=r,取 f=r,切削速度v=s,取 v=22m/算转速 n=1000v/ d=1000*22/18=际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=18*60/1000=22m/基本时间 由 t=L/3/60* 6）扩倒 档孔并且倒角 背吃刀量 由切削用量手册查得，饺刀进给量 f=r 因为镗刀和扩孔钻装在一个动力头上一起运动，为保证刀具每分钟有相同的进给量，可选转速 n=30r/算切削速度 v= 000=0/1000=基本时间 由 t=2L/*25/0= 7）半精镗左面 130轴承孔到 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀半精镗进给量 f=r,取 f=r,切削速徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 11 度 v=s,取 v=24m/算转速 n=1000v/ d=1000*24/际转速取 n=60r/际切削速度 v= 000=0/1000=基本时间 由 t=L/3/60* 8）半精镗左面 100轴承孔到 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀半精镗进给 量 f=r,取 f=r, 切削速度 v=s,为使同一动力头上的刀具每分钟进给量相同 ,取 n=60r/算切削速度 v= 000=0/1000=19m/基本时间 由 t=L/3/60* 9）半精镗右面 150轴承孔到 背吃刀量 由切削用量手册查得，镗刀半精镗进给量 f=r,取
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