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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可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论 J. 国巴斯大学机械工程学系 摘要 在夹具安装阶段，夹具组件的精确测量能力决定其精确性，尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调，对于敏感元器件及组件而言，以牺牲产品质量来提高速度是不明智的，例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的，为了要尽量少用，这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受 性预算。在航空航天工业中，灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性，可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点，这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位，影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。 关键词 :可持续性夹具；夹具安装；校准不确定性；夹具的监测；计量； 可重复使用的夹具 1 引言 质量和可靠性等因素 早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内，近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性，能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法，就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间，那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置，以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品，在计算机辅 助软件上就能估算出其主要的花费需求，否则，在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业，因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年 1。然而，它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施，尤其是大尺寸产品的制造，如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准 困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统，都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。 2 相关工作 型零件的制造和装配 通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的，先进行粗加工，然后精对准和夹紧。在这个阶段，一方面是准备用于加工高精度的关键所在，然而，这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的 2。制造业和 这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产，在航空航天工业、高开销的情况下，每个产品将会出现。在设计和制造夹具上，已经有了许多尝试，以便于能够持有许多种组件的变种。然而，这方法是不可行的，因为敏感或关键的零部件完全是由它们的 高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较，可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式，可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障，例如夹具和固定装置由于疲劳和 塑料变形就是一个终止其服务的主要原因，发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具，其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说，在制造变种零件停止不久之后，与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序，但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性 5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法，可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。 如图 图 型的大型夹具元件 用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点，这些夹具应该在制造前就被订购，在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型，大型夹具有一些共同的元素，包括一个主框架、内在的框架，有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件，如钳、套管、皮卡和可调螺丝 表 1。 性夹具 开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定，只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看，大 多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来，然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元 件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近，所以这种方法是最能降低夹具成本的。 根据组件的变化水平和工作类型的需求，每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益，这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如，在可能的情况下，皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种，甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能 保证所需夹具的可用性。另外，这些夹具的存储需要很少空间，因为拆除所有模块是可能的，通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具，因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活，比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实，这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决，这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。 图 具与汽车行业中的可重构组件 大量的体积 计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间，这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。 夹具的安装通常开始形成机架或主要框架，然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装，从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表 1 显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点，它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可 以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下 应用，从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定，在夹具的安装过程中需要做以说明。此外，激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话，多个跟踪职位都可以使用，在实际测量活动中，其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量，这些给定的分散的特征值是合理的，这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话 说，它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。 具理论比较 为了用于多种生产装置和组装应用，在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式，然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的，所以可能会是非常昂贵的 9。 无论成本和目的如何，制造和组装过程都可以完成，要么不使用夹具，要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表 2 对它们的典型应用的这些方法做出了比较。 固定框夹具通常用于重型应用上，它们更适合于应用在能够减 轻花费开销的大量产品上。 对于制造业和大型组装及复杂产品来说，柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中，以及低容量产品的情况下，制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外，柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中，会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较，这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要，因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向，通过回收使用系统的组成部件，为相关项目的工装费用降低了项目成本。 表 于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器 仪器 辅助部件 测量类型 接触式 非接触式 图像 激光跟踪仪 赛立信探头 是 T 型探头 是 激光雷达 球形目标 是 摄影 目标 是 光投影 是 关节臂 三坐标测量机 基于激光扫描头 是 接触探头 是 性夹具的安装 本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战，尤其是当定位公差比较小时，柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。 给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为 5m 4m 3m 的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换，其都是为了定位不同的零部件。 根据其复杂性，一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外，在每一个级别的基本水平， 也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上，机器系统会进行多项任务，比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据，会确保后续安装达到预期的公差要求。 试辅助柔性夹具的安装 柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习，在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程，是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在 1，然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时，在 差内，它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下： 在出厂时设置初试参考结构； 测量初始参照系； 安装基地或其位置的主框架； 安装脱机内结构； 安装控股和定位； 在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。 底座上安装内框； 重点定位元件的精细调整和紧固； 核查参照系和夹具； 对于夹具关键位置的服务监测。 这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说，在设计变化略有变化的情况下，一些下面的操作将被忽略。 表 同夹 具理念之间简明的比较 典型特征 固定框架 柔性夹具 夹具 应用 大批量产品 小批量产品 样机 优点 唯一性 可重复性 可重构性 成本效益 耐用性 非常高 高 低 刚度 非常高 刚性不确定 低 缺点 重量 重 中 低 可移植性 不可移植 难以在每一个安装中定位 难以进行 成本 非常高 中等 低 生产时间 长 中等 短 性夹具的安装 柔性夹具安装过程中采取了以下阶段： 安装夹具的主框架； 移动单元和子系统组装； 夹具内框架在夹具装配中的安装； 皮卡和夹具的装配。 主框 架通常是夹具的骨干。因此，它一般不会改变外形，和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件 较大元素的重新排列，也会更进一步节约时间和成本。图 3 显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中，假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的，然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。 图 性夹具的测量辅助安装程序 在夹具安装过程中，它可能需要用到多个测量 系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。 在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则，每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在 10 倍，甚至比所需的耐受性更好。换句话说，如果组件公差指定至 夹具定位精度至少应为 柔性夹具安装的最佳做法如下： 一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选，以减少测量的不确定性； 应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地； 在每个夹具的 大节上，为更好地具有跟踪和可重复性，可以附加多个球式反射跟踪系统； 夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分，以减少定位误差； 内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。 由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位，则不确定性被定义为胶 8。这里的不确定性来自两方面的审查，首先是与测量过程中有关的，其次是与夹具定位的不确定性有关。测量不确定性的一些因素，如灰尘、重力、温度、气压、湿度、测量仪器和相关软件中的系统误差 、操作人员的技能、接触探针或球式反射跟踪仪。基于胶 8的定义，测量结果应伴随着它的不确定性说明，这些错误详细来源的讨论超出了本文的范围。已经有多项研究来建立真正的不确定性的一些测量仪器 10、 11。 夹具关键点的测量结果应该包括相关的置信水平。除了最初的不确定性上升的测量仪器，夹具的不确定性还有其他方面的影响。夹具框架方面的应用由于产品重量以及制造工艺过程在夹具框架中能创建一些弹性变形。夹具有了集成化、自动化和移动部分，是这个问题变得更加复杂。 仔细考虑夹具设计阶段不确定性的来源可以在一个给定的情况下减 少过度使用公差预算的风险。夹具的精度和夹具的成本之间有着直接的关系。然而，整体的成本也应该被考虑在内。高数额的零部件有更长的使用寿命。换句话说，质量特征接近平均值是，在使用过程中会很少失效。朝六个方向靠近在安装时是很必要的，然后是在高精度夹具和敏感部位上的可重构、柔性夹具及夹具的监测。 柔性夹具适用于组装和在加工部分有不同的设计和几何参数。尤其是当这些部件之间的设计变化小时，这种类型的夹具被证明是具有成本效益和快速的解决方案，这是因为它可能会通过夹具重新配置到一个新的产品或组件的变种上。然而，当所 需的零件盒装配的设计完全不同时，可能需要不同尺寸夹具组件的完整地重排，因此，在设计一个新的零件和重组夹具的拓扑结构时应该考虑到要便于减少夹具的安装和重新配置的时间以及成本，并最大限度的重用现在的组件在当前的装配中。 一个柔性夹具有许多种装配方式，是由于其灵活性。在正确的安装顺序下选择合适的组件，可以最大限度的节约成本和时间。本次选择的过程中应该对未来产品的夹具的潜在的重用予以考虑。在产品不断变化的情况下，计划和设计夹具框架是很重要的。使用定制的夹具、紧固件、轴套和其他夹具元件都是降低成本的关键问题。 仿真软 件和工具的广泛使用，可以减少返工和浪费夹具材料相关的成本。例如测量仪器，其目标点之间的视线检查就会使用这些软件来辅助。图 4 显示了柔 性夹具安装在测量仿真软件中的第一个阶段。由于夹具正在兴建的模拟的效益越 来越明显，因此它可以突出仪器与目标测量点的水平视线的问题和不确定性。 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要 协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 图 量辅助夹具安装的模拟过程 由于关于夹具操作中重量和力使夹具元件的电位漂移和变形，则可以提前在仿真中分析以及在购买夹具元件方面的财政。更重要的是，这种工具允许更好的装配和制造等操作，因为它们能提前分析出夹具的长处和弱点，揭示其物理设置。 选择合适的测量仪器最重要的是要协助夹具安装的的计量。一个连贯的计量系统，其测量结果的不确定性能够决定夹具的不确定性 ，也暴露了夹具和是否符合一个给定的公差范围内所需任务的能力。 总 结 零件和装配体应该以尽量减少夹具成本的方式来设计，以满足使用标准组件。如果在夹具更新至下一产品时提前思考，则其速度和成本可能会增加。在夹具和固定装置的设计上有强大的总成本、碳足迹及其可持续性。它往往要求生产出只有极少数的典型设计或产品，子系统或组件，以满足产品的变化和客户的需求。对于大型产品的几何尺寸超出几米夹具的可能会造成重大的开销。此外，一旦所需的零部件倍制造出来，这些夹具则会变得多余。常规回收多余夹具是不经济的。因此，找到增加夹具的灵活 性才是所需求的方法。 柔性夹具和夹具的概念已存于二十余年。然而它们的潜能还没有真正发挥，是由于其精度可可重复性的不确定性。高精度计量系统现在能够用来对夹具进行初始安装和服务。然后使用该系统有可能重新设定夹具元素使其精确到一个新的拓扑结构，以便于定位不同几何位置的组件，允许几次使用夹具。 本文提出了一种对于大规模柔性夹具及夹具初始定位和安装的通用的算法。计量辅助夹具安装的新概念被证明对复杂的设置和夹具的安装是有益的。当完全装配好时，夹具的稳定性可以通过慎重考虑和选择夹具几何位置上的关键点来予以保证。这种方法将 应用于大尺寸元件和产品的制造以及装配件，尤其是应用于航空航天和发电工业中。 G. et (, of 149 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to J. 50 to or of to is a of it is to a as on of In of a s if in to be of in of a 5. 6 to of on In a be by : of ) to is be in of in to of a of or a of or a of as ). he of is as as It is to on a of be to be In of at in a is it is to in a to be a of in to as be of of of in on of in of on a of to be is to be at in to of of D of on of or be in to of of a of of of in a In to of as it is to in of to in of ) as is 51in in as of of of to of in : ) a of in of up to be to of of of or to as be of to of a of of 7. of a of be in be to or be a MR or in a of to be of be if be In be a of of to 8. is of or of a In it if a of a of in of in to be on of 9. of a or be no or or a of a of of in of of In as as be In to of a to to of of of is a . 52 of to is as it is in in of by a to of : of MR 9 9 9 9 9 9 9 3 he to be in in of in be a be in to of by on of an in of a m x 4m is in a is of is in or it is a of an a a on a to of at be or to in to In an as is of of of be in of of of is to to is In of mm at of of 1. in . of . of or in . of 5. of . of in on . of on 8. of 9. of 0. in of on to of to in of 53in of be : A ow in to he 1. of of . of . of on . of on is of is a of it in as as or of as of of of in in of of In it is of in of a of to in a of is of is : . 54 In it be to or a to of on d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 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) V 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) 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 . 25 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 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 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
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