K41-变速箱体机加工艺及夹具设计（全套含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 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗，半精镗 22的孔 工序号 10 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 618T 工时定额（ 夹具 冷却 液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 粗镗直径 72的孔镗削余量单边为 2质合金镗刀 塞 规 1 2 000 半精镗直径72 质合金镗刀 塞规 1 000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 加工 7纹孔 工序号 11 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 灰铸铁 机械性能 设备型号 时定额 ( 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻孔至 9 9 麻花钻 内锥千分尺 1 00 攻丝至 10 细柄机用丝锥攻螺纹 手动丝锥 1 80 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻 2纹孔 工序号 12 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 灰铸铁 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切削速（米 /秒） 1 钻孔至直径15 15 麻花钻 专用塞规 1 00 攻丝至 16 细柄机用丝锥攻螺纹 专用塞规 1 80 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻 纹孔 工序号 13 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 灰铸铁 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻孔至 9 9 麻花钻 内锥千分尺 1 00 丝至 10 细柄机用丝锥攻螺纹 手动丝锥 1 80 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 加工 8工序号 14 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻孔至 9 9 麻花钻 内锥千分尺 1 00 丝至 10 细柄机用丝锥攻螺纹 手动丝锥 1 80 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻、扩、铰 20孔 工序号 15 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻孔至直径20 直径 20 的麻花钻 塞规 1 00 扩孔至直径25 直径 25 的麻花钻 塞规 1 000 铰孔至直径30 直径 30 的麻花钻 塞规 1 000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻、扩、铰侧面22的孔 工序号 16 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻孔至直径10 直径 10 的麻花钻 塞规 1 95 扩孔至直径15 直径 15 的麻花钻 塞规 1 95 铰孔至直径22 直径 22 的麻花钻 塞规 1 95 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精铣箱体宽度的侧面 工序号 17 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 精铣平面控制尺寸 28 与396面刃圆盘铣刀 专用量具 1 1000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精镗 62和 80的孔 工序号 18 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 618T 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 精镗直径 62的孔镗削余量单边为 质合金镗刀 塞规 1 200 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精镗 92 和42的孔 工序号 19 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 灰铸铁 机械性能 b 45010 设备型号 卧式镗床 618T 工时定额（ 具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 精镗直径 92的孔镗削单边余量 质合金镗刀 专用塞规 1 000 精镗直径 42的孔镗削单边余量 质合金镗刀 专用塞规 1 000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精镗 22 的孔 工序号 20 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 618T 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 精镗直径 72的孔镗削余量单边为 质合金镗刀 塞规 1 000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 去毛刺 工序号 21 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 去毛刺 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 检验 工序号 22 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 检验 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 清洗 工序号 23 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 清洗 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 喷漆 工序号 24 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 喷漆 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗 ,半精铣 上平面 工序号 4 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额 ( 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 粗铣平面控制尺寸 237 三面刃圆盘铣刀 专用量具 1 3r 254r s 2 半精铣平面控制尺寸 235 三面刃圆盘铣刀 专用量具 1 2r 61r s 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗，半精铣下平面 工序号 5 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 工时定额 ( 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 粗铣平面控制尺寸 233 面刃圆盘铣刀 专业量具 1 2r 300r s 2 半精铣平面控制尺寸 230 面刃圆盘铣刀 专业量具 1 3r 61r s 设计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 钻、扩四个台阶小孔 工序号 6 零件名称 变速箱箱体下平面 材料牌号 称 机械性能 设备型号 时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主 轴 转 数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 钻台阶面的四个小孔 6 的麻花钻头 专用塞规 1 00 扩四个台 阶孔 7 的麻花钻头 专用塞规 1 00 鍃四个台阶孔 13 的麻花钻头 专用塞规 1 00 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗，半精铣箱体宽度的侧面 工序号 7 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 灰铸铁 机械性能 b 45010 设备型号 工时定额（ 具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 粗铣平面控制尺寸 28 与407面刃圆盘铣刀 专用量具 1 3 54 精铣平面控制尺寸 26 与405面刃圆盘铣刀 专用量具 1 2 1 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗 ,半精镗 61和 79的孔 工序号 8 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 618T 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切削速（米 /秒） 1 粗镗直径 59和77 的孔镗削余量单边为 1质合金镗刀 塞规 1 2 000 半精镗直径 61和 79 质合金镗刀 塞规 1 1 000 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗，半精镗 91和 41的孔 工序号 9 零件名称 变速箱箱体 材料牌号 称 机械性能 设备型号 618T 工时定额（ 夹具 冷却液 名称 牌号 单件 名称 工步号 工步内容 刀具 量具 走刀次数 切削深度（毫米） 进给量（毫米 /转） 主轴转数（转 /分） 切 削 速（米 /秒） 1 粗镗直径 88和 38 的孔镗削单边余量1质合金镗 刀 专用塞规 1 2 00 半精镗直径91 和 41 质合金镗刀 专用塞规 1 1 00 计者 李鹏宇 指导教师 李飞 编制日期 共 页 第 页 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目 录 摘 要 . I . 第 1章 绪 论 . 1 . 1 题的 目的及意义 . 1 . 1 . 1 . 2 . 3 . 3 . 3 . 3 制夹具装配图 . 3 写设计说明 . 3 第 2章 变速箱体加工工艺规程设计 . 4 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 坯及热处理 . 5 . 6 . 7 . 7 . 7 序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 9 . 10 . 21 第 3章 镗孔夹具设计 . 21 . 22 . 23 . 25 . 25 . 26 套、镗模板及夹具体设计 . 26 . 26 . 27 章小结 . 27 第 4章 铣箱体上平面夹具设计 . 28 . 28 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 . 28 . 28 . 29 . 29 . 30 . 32 . 33 . 34 第 5章 专用刀具选择 . 35 . 35 . 35 定合理的切削方式及工作角度 . 36 善解决刀具的排屑，容屑，断屑问题 . 36 理的确定刀具的结构参数 . 36 确选择刀具的轮廓 . 37 用量具选择 . 37 量规工作尺寸的确定 . 37 量规的技术要求 . 38 . 38 结 论 . 38 参考文献 . 40 致 谢 . 41 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 摘 要 本次设计是汽车变速箱箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。汽车变速箱箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确的划分为粗加工和精加工阶段，以保证孔系的加工精度。 基准选择以变速箱箱体的输入轴与输出轴的支承孔作为粗基准，以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排先以支承孔系定位加工出上表面。再以顶平面与支承孔系定位加工出孔。整个加工过程均选用组合机床，夹具选用专用夹具夹紧。加紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠。 本设计要求“以质量求发展，以效益求生存”， 在保证零件加工质量的前提下，提高了生产率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方面方向之一。 通过对 变速箱体 零件图的分析及结构形式的了解，从而对 变速箱体 进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。 然后再对 变速箱体 的底孔、轴承孔的加工进行夹具设计与精度和误差分析，该工艺与夹具设计结果能应用于生产要求。 关键词 变速箱 加工工艺 定位 夹紧 夹具设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 is of of is of of of to is to as by as a in is to is up of is is of on of of of of in of be to 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 第 1 章 绪 论 题背景 材料 、 结构 、 工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。 技术是产品形态发展 的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。 题的目的及意义 选择这样的一个题目来研究，可以促使学生充分调动本科四年来学的大部分知识，并尝试将这些知识综合运用并和实践经验相结合，培养自觉查手册，设计遵循行业标准，生产不仅要考虑质量还要考虑经济性等一个工艺人员必须具备的素质。有利于加快学生适应生产岗位的步伐，有利于高等教育和企业人才需求的衔接。 通过这次设计实践，能更好 的掌握和巩固所学的书本知识，学以致用，加强读图，熟悉图纸，分析图纸的能力，是从理论到实际的一个过渡，为毕业走上工作岗位适应具体工作要求做准备。 目前，国内外汽车和发动机厂家的变速箱体生产大多数采用流水线专用组合机床，定位方式有所不同，有以凸台面定位的，国外大多数采用一面双销定位，轴承孔和拨叉孔等的加工一般采用粗镗 精镗来完成，国外也有较先进的采用先粗镗，再高速铰来加工，提高了生产效率和精度，但需要更精密的机床和控制。 内外发展现状 外机床夹具的发展现状 国外生产研究协会的统计表明，目前 中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具 ;另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34年就要更新 5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统 (新加 工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 北华航天工业学院毕业论文 2 (1) 能迅速而方便地装备新产品的投 产，以缩短生产准备周期，降低生产成本 ; (2) 能装夹一组具有相似性特征的工件 ; (3) 能适用于精密加工的高精度机床夹具 ; (4) 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具 ; (5) 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率 ; (6) 提高机床夹具的标准化程度。 内机床夹具的发展方向 夹具是机械加工不可缺少的部件，在我国机床技术正向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 机床夹具的发展方 向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 (1) 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 2148及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 (2) 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度 为 5m。 (3) 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右 ;在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充 分发挥了数控机床的效率。 (4) 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 北华航天工业学院毕业论文 3 计的主要内容 析研究部件装配图样和审查零件 图 (1) 分析加工零件的结构特点 (2) 分析零件的各项技术要求 (3) 审查零件的机械加工工艺性 件的工艺规程的编制 要解决主的问题有：定位基准的选择，工艺路线的制定，应用计算法与查表法确定机械加工余量与工序尺寸，最后为切削用量的确定。 件加工的专用机床夹具 这部分中详细论述了机床夹具的组成原理与特点，根据零件结构与工艺性能提出设计方案，然后对方案进行详细的分析，包括原理与结构动作的分析，最后对其进行计算分析，包括定位元件的尺寸公差，定位误差的分析计算，切削力的分析计 算，夹紧力的分析计算，强度校核。 制夹具装配图 写设计说明 北华航天工业学院毕业论文 4 第 2 章 变速箱体 加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 变速器是由齿轮，齿轮轴和变速器箱体等零件构成。其主要功用是改变汽车的行驶速度，以适应各种不同的路面条件，并可实现倒速行使。 变速器箱体零件在整个变速器组成中的功用是保证其他各个部件占据合理正确的位置，使之有一个协调运动的基础构件。变速箱体零件质量的优点将直接影响到轴和齿轮等零件的相互位置准确性及变速器组成使用 的灵活性与寿命。 变速箱体是个典型的箱体零件，其形状复杂，薄壁（ 10需要加工多个平面，孔系和螺纹等。钢度低受力和受热等因素影响会产生变形和震动。 速箱体的结构特点 机体是机器和部件的基础零件 ,由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体 ,并使之保持正确的相互位置 ,彼此能协调地运动 各种形式的机床主轴箱 各种箱体类零件由于功用不同 ,形状结构差别较大 ,但结构上也存在着相同的特点 : （ 1） . 尺寸较大 机体通常 是机器中最大的零件之一 ,它是其他零件的母体 ,如大型减速箱体长达56m,宽 34m,重 5060 吨 ,正因为它是一个母体 ,所以它是机器整体的最大零件 . （ 2） . 形状复杂 其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置 ,为确保零件的载荷与作用力 ,尽量缩小体积 而又要保证足够的刚度 ,常在铸造时减小壁的厚度 ,再在必要的地方加筋板 凸边等结构来满足工艺与力的要求 . （ 3） . 精度要求 北华航天工业学院毕业论文 5 有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命 。 （ 4）有许多紧固螺钉定位箱孔 这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。 由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。 速箱体 的工艺性 件的工艺分析 要加工孔的孔轴配合度为 面粗糙度为 于 度为 直度为 轴度为 其它孔的表面粗糙度为 于 销孔的表面粗糙度为 于 盖体上平面表面粗糙度为 于 面表面粗糙度为 于 体的结合面的表面粗糙度为 于 合处的缝隙不大于 体的端面表面粗糙度为 于 体的材料、毛坯及热处理 （ 1）、 毛坯种类的确定 常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素： 1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。 2） 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。 3） 依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。 4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。 北华航天工业学院毕业论文 6 本减速器是大批量的生产，材料为 铸造成型。 （ 2）、毛坯的形状及尺寸 的确定 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题： 1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。 2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。 3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状 尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。 在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 坯的材料热处理 长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是 7，当载荷较大时，采用 4， 1 高强铸铁。 箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸 焊、铸 煅 焊、煅 焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。 毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理 。 毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。 北华航天工业学院毕业论文 7 定毛坯的制造形式 零件的材料 于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。 面的选择 （ 1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗 基 准，可用装 夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制 z、 z、 y、 y、五个自由度。再以一面定位消除 x、向自由度，达到定位 ,目的。 （ 2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。 定工艺路线 变速箱箱体的机械加工质量要求高，加工工作量大，因此箱体零件的结构应具有良好的机械加工工艺性，使之能采用即简单又经济合理的机械加工工艺。所以根据以上要求拟定了两套工艺路线如表 表 表 工艺路线方案一 工序 1 铸造 工序 2 时 效 工序 3 涂底漆 工序 4 钻箱体各孔 工序 5 钻前端面各孔 工序 6 镗左平面各孔 工序 7 镗右平面各孔 工序 8 粗 ,精铣上平面 至尺寸 工序 9 粗 ,精铣下平面 工序 10 粗 ,精铣左端平面 工序 11 粗 ,精铣右端平面 工序 12 粗 ,精铣前端平面 北华航天工业学院毕业论文 8 工序 13 粗 ,精铣后端平面 工序 14 钳工 ,去除锐边毛剌 工序 15 钳工 ,去除锐边毛剌 工序 16 检验 工序 17 入库 表 工艺路线方案二 工序 1 铸造 工序 2 时效 工序 3 涂底漆 工序 4 粗 ,半精铣上平面 至尺寸 工 序 5 粗 ,精铣下平面 工序 6 钻、扩、铰 4 个台阶孔和鍃 4个台阶孔 工序 7 粗，半精铣箱体宽度侧平面 工序 8 粗 ,半精镗直径 62 和 80 的孔 工序 9 粗 ,半精镗直径 92 和 42 的孔 工序 10 粗 ,半精镗直径 22 的孔 工序 11 加工 7纹孔 工序 12 钻 2序 13 加工 纹孔 工序 14 加工 8纹孔 工序 15 钻、扩、铰 20 孔 工序 16 钻、扩、铰 22 孔 工序 17 精铣侧平面 工序 18 精镗直径 62 和 80 工序 19 精镗直 径 92 和 42 工序 20 精镗直径 22 孔 工序 21 去毛刺 工序 22 清洗 工序 23 检验 工序 24 喷漆 北华航天工业学院毕业论文 9 工艺路线的比较与分析： 第二条工艺路线不同于第一条是将铣各平面工序 放到前面。加工完上下平面再加工各孔与 ,其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求 。符合先加工面再钻孔的原则。若选 第一条工艺路线 ， 加工不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先加工上、下平面，然后以这些已加工的面为精基准，加工其它各孔便能保证孔的形位公差要求， 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 （ 1）箱盖 1） 毛坯的外廓尺寸 考虑其加工外 廓尺寸为 396 200 230 面粗糙度要求 据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表 5 及表 6，按公差等级 7 9 级，取 7 级，加工余量等级取 F 级确定。 毛坯长： 396+2 03 宽： 200+2 3=206 高： 230+2 37 2） 主要平面加工的 工序尺寸及加工 余量 为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序 5的铣削深度 序 6的铣削深度 磨削余量 序 8 的磨削深度 2）箱体 1) 主要平面加工的 工序尺寸及加工 余量 为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序 4 的铣削深度工序 5的铣削深度 . 5 2) 主轴箱体的材料是 产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造 , 毛坯尺寸的确定如下 ： 北华航天工业学院毕业论文 10 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义 上 的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件 为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 定切削用量 1. 工序 1 粗、精铣 变速箱体 下 平面 （ 1）粗铣下平面 工件材料： 造； 机床： 式铣床； 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 单边余量： Z=3以铣削深度3pa 每齿进给量 0 /fa m m Z；铣削速度 V ：参照 参考文献 7 机械加工工艺师手册 ,取 V m s 。 机床主轴转速 n ： 1000（ 2 式中 ： V 铣削速度； d 刀具直径。 由式 床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 参考文献 7 机械加工工艺师手册取 300 / m 。 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 1 2 8 3 0 0 / 6 0 4 . 8 /a Z n m m s 工作台每分进给量 4 . 8 / 2 8 8 / m i m m s m m a：根据参考文献查 参考文献 7 机械加工工艺师手册， 40a 。 北华航天工业学院毕业论文 11 （ 2）精铣下平面 工件材料： 造； n 机床： 式铣床； 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）： 15 100D ，齿数 12，此 为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量： Z=2 铣削深度2pa 每齿进给量据参考文献 7 机械加工工艺师手册 ，取 0 /fa m m Z。 铣削速度 V ：参照 参考文献 7 机械加工工艺师手册 ，取 V m s 。 机床主轴转速 n ，由式（ 2： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 3 2 6 0 6 1 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 7 机械加工工艺师手册 取 , 75 / 。 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 7 5 0 . 4 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量式（ 1： 0 . 1 5 1 2 7 5 / 6 0 2 . 2 5 /a Z n m m s 工作台每分进给量 2 . 2 5 / 1 3 5 / m i m m s m m 被 切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 396l 。 刀具切入长度 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 4 0 ) ( 1 3 ) 7 刀具切出长度2l，取 2 。 走刀次数为 1 机动时间1 121 3 9 6 7 2 1 . 1 3 m i l lt f 根据 参考文献 4 机械加工工艺手册 ,可查得铣削的辅助时间1 。 精铣的切削工时 北华航天工业学院毕业论文 12 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 396l ； 刀具切入长度 1l ：精铣时1 100l D m m； 刀具切出长度 2l ：取 2 。 走刀次数为 1 机动时间2 122 3 9 6 1 0 0 2 1 . 0 9 m i l lt f 可查得铣削的辅助时间2 。 铣下平面的总工时为： t=1. 工序 2 加工其它平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序 1 执行。 3. 工序 3 粗精铣左右端的侧面 （ 1）粗铣左右端的侧面 工件材料： 造； 机床： 式铣床； 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料： 15 100D ， 齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。 单边余量 Z=3以铣削深度 3pa 每齿进给量 0 /fa m m Z铣削速度 V 。 参照 参考文献 7 机械加工工艺师手册 ，取 V m s 。 由式 2机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 3 6 0 2 5 4 / m i 1 4 1 0 0 按照参考文献 4 机械加工工艺手册，取 300 / m 。 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 3 0 0 1 . 5 7 /1 0 0 0 1 0 0
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