机械制造工艺学课程设计.doc

目录目录. 1设计任务书. 2一、产品概述. 3（一）变速箱体的功用. 3（二）变速箱的结构和加工方法. 3（三）变速箱的特点.4（四）变速箱的应用范围.4二、图纸技术要求分析. 4（一）分析图纸可知主要技术. 4（二）图纸的错误及修改. 5三、计算生产纲领确定生.5四、材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图.5五、定位基面的选择及分析.7（一）精基准的选择.7（二）粗基准的选择.8六、加工工作量及工艺手段组合.8七、划分加工阶段，大致工艺过程12（一）机座12（二）机盖13（三）合箱13八、夹具体设计14（一）夹紧方式14（二）夹紧力计算.15（三）机构草图16（四）杆长及理想原动力计算17（五）选用气缸18（六）夹具体各零件连接方式19设计感想.20参考文献21机械加工工艺过程卡片22机械加工工序卡片.23第一章 产品概述1.1 变速箱体的功用变速箱主要指的是汽车的变速箱，它分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。功能为：一、改变传动比；二、在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；三、利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。变速箱体在整个变速器总成中的主要作用是支撑个传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机的整体安装。变速箱体加工质量的优劣，将直接影响到蜗轮与蜗杆相互位置的准确性及变速箱总成的使用寿命和可靠性。箱体零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此，箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求。蜗轮蜗杆减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。1.2 变速箱的结构及加工方法变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。 为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体大多做成剖分式，由机座和机盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。机座与机盖采用普通螺栓联结，用圆锥销定位。箱体的材料、毛坯种类与减速器的应用场合及生产数量有关。铸造箱体通常采用灰铸铁铸造。铸造箱体的刚性较好，外型美观，易于切削加工，能吸收振动和消除噪声，但重量较重，适合于成批生产。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。因为灰铸铁具有较好的耐磨性，减震性以及良好的铸造性能和切削性能，价格也比较便宜。有时为了减轻重量，用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等)。在单件小批生产中，为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。毛坯的铸造方法，取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中，多采用木模手工造型；在大批量生产中广泛采用金属模机器造型，毛坯的精度较高。箱体上大于3050mm的孔，一般都铸造出顶孔，以减少加工余量。变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。1.3 变速箱的特点由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式，其共同特点是:结构形状复杂，箱壁薄而不均匀，内部呈腔型；有若干精度要求较高的平面和孔系，还有较多的紧固螺纹孔等。1.4 变速箱的应用范围在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。第二章 图纸技术要求分析2.1 分析图纸可知主要技术要求有：（1）蜗轮蜗杆两轴承孔的圆柱度误差为0.012mm，为7级精度要求；两轴线的垂直度误差为0.19mm，为9级精度要求；两内孔表面粗糙度均为Ra3.2，因此，综合考虑几项公差要求，轴承孔精度等级为7级。（2）箱体结合面的平面度误差为0.025mm，表面粗糙度为Ra1.6。（3）两轴承孔端面对相应轴线的垂直度误差为0.1mm，表面粗糙度为Ra3.2。（4）蜗轮轴承孔轴线处于结合面内其允许的位置度误差为0.60mm。（5）两轴承孔均采用基孔制，公差代号H7；;（6）箱体材料为HT200，铸件人工时效处理； 2.2 图纸的错误及修改：主视图与左视图中进油孔位置不符且标注错误，应把左视图中进油孔标注的15改为35且把位置调整至与主视图一致。机盖结合面中连接螺栓孔标注错误，817应为417。机座俯视图的蜗杆轴承孔未表示清楚。此外还有一些掉线问题。为运转正常蜗轮蜗杆两轴线垂直度要求应该保证较高。而设计精度为9级精度，不太合理。第三章 计算生产纲领确定生产类型年产量Q1000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（件/台），废品率3，备品率6，属于中型零件。由公式NQn（1）得： N10001（136）=1090查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61）确定的生产类型为大量生产。第四章 材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图常用毛坯种类有：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，一般要综合考虑零件的材料及机械性能、零件的结构形状和外形尺寸、生产类型、现有生产能力等。减速器箱体零件的毛坯通常采用铸铁件，灰铸铁具有较好的耐磨性，减震性以及良好的铸造性能和切削性能，价格也比较便宜，而且该减速器箱体壁厚较薄，因此设计中选择的是灰铁中的HT200。毛坯的铸造方法采用砂型铸造机器造型，箱体上大于3050mm的孔，一般都铸造出底孔,以减少加工余量。若无此材料并且当载荷较大时，可用HT3054，HT3561高强铸铁或者QT400-15等材料。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，因此正确选择毛坯的分型面，合理确定浇口、冒口等具有重要作用，毛坯分型面选择如下：（1）箱盖：以结合面作为分型面，将两吊耳做成活块，这时拔模简单。箱体结合面为重要表面，为了保证铸造质量，浇注时须将结合面朝下，由于壁厚较薄，需开多个横浇道。（2）箱座：选用130mm蜗杆轴承孔对称面作为分型面，为了保证重要表面结合面的铸造质量，结合面浇注时需朝下，因此需左右箱造型，箱体内空腔采用的型芯水平放置，因此需用较大的型芯，保证稳定性，吊耳、放油孔处用活块造型。毛坯分型面选择及拔模如下：上箱盖下箱座为了保证结合面和轴承孔的精度，使用结合面作为分型面。内腔中的四个凸台已经箱体外表面不易拔模的突起部分使用活块铸型。箱盖零件毛坯图箱座零件毛坯图第五章 定位基面的选择及分析定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。5.1 精基准的选择根据大批大量生产的减速器箱体通常以底面和两定位销孔为精基准，机盖则以结合面作为精基准。因此前工序需加工好底面和两定位工艺孔，选择地脚螺栓孔为工艺孔，需要进行钻铰加工，在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位基准的选择夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。5.2粗基准的选择加工的第一个平面是机盖和机座的上下表面，由于分离式箱体蜗轮轴承孔的毛坯孔分布在机盖和机座两个不同部分，蜗杆轴承孔虽然在基座上，但与蜗轮轴承孔有垂直度要求，应与蜗轮轴承孔一起加工。因而在加工机盖和机座的上下表面时，我们采用箱体上的结合面作为粗基准。 这样粗基准和精基准“互为基准”的原则下统一，可以保证结合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。第六章 加工工作量及工艺手段组合本减速器箱体的主要加工部位有：两个轴承孔、机盖和基座的结合面、两个轴承孔端面、底平面、窥视孔端面、螺栓孔、螺纹孔，放油孔等。查手册并根据加工手段、精度等级要求，计算确定粗糙度、各个工序尺寸及偏差：（1）机座底面 加工程序： 铣 查表定工序余量：粗铣 3 定工序公差： 毛坯（） 粗铣（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。粗铣（）Ra12.5 6.3，毛坯（）（2）机座结合面 加工程序： 粗铣半精铣精铣 查表定工序余量：粗铣 3，半精铣 1.6，精铣 0.4 定工序公差： 毛坯（），粗铣（），半精铣（），精铣（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2 0.8，半精铣（）Ra6.3 3.2，粗铣（）Ra12.5 6.3，毛坯（）（3）机盖窥视孔端面 加工程序： 铣 查表定工序余量：铣 3 定工序公差： 毛坯（） 粗铣（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。粗铣 （）Ra 12.5 6.3，毛坯（）（4）机盖结合面 加工程序： 粗铣半精铣精铣 查表定工序余量：粗铣 3，半精铣 1.6，精铣 0.4 定工序公差： 毛坯（） ,粗铣（），半精铣() , 精铣() 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣 （）Ra3.2 0.8，半精铣（）Ra6.3 3.2 ，粗铣 （）Ra12.5 6.3，毛坯（）（5）蜗轮轴承孔端面 加工程序： 粗铣半精铣精铣 查表定工序余量：粗铣 3 半精铣 1.7 精铣 0.3 定工序公差： 毛坯()，粗铣()，半精铣()，精铣() 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2 0.8， 半精铣（）Ra6.3 3.2，粗铣 （）Ra12.5 6.3，毛坯（）（6）蜗轮轴承孔 加工程序： 粗镗半精镗精镗金钢镗 查表定工序余量：粗镗 3，半精镗 1.5，精镗 0.4，金钢镗 0.1 定工序公差： 毛坯() 粗镗() 半精镗（） 精镗（） 金钢镗（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。金钢镗（）Ra0.8 0.2，精镗（）Ra3.2 1.6，半精镗 （）Ra6.3 3.2，粗镗（）Ra12.5 6.3， 毛坯（）（7）蜗杆轴承孔端面 加工程序： 粗铣半精铣精铣 查表定工序余量：粗铣 3 半精铣 1.6 精铣 0.4 定工序公差： 毛坯（），粗铣（），半精铣（），精铣（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。精铣（）Ra3.2 0.8 半精铣（）Ra6.3 3.2 粗铣 （）Ra12.5 6.3，毛坯（）（8）蜗杆轴承孔 加工程序： 粗镗半精镗精镗金钢镗 查表定工序余量：粗镗 3 半精镗 1.5 精镗 0.4 金钢镗 0.1 定工序公差： 毛坯() ， 粗镗( )，半精镗（），精镗（），金钢镗（） 计算工序尺寸，查出各加工方法的粗糙度。金钢镗（）Ra0.8 0.2 精镗（）Ra3.2 1.6 半精镗 （）Ra6.3 3.2 粗镗（）Ra12.5 6.3，毛坯（）（9）机座凸台的连接螺钉孔（4个）查表定工序余量：钻孔1434 攻螺纹M1626定工序公差： 钻孔（）（10）连接螺栓孔（4个） 查表定工序余量：钻通孔17 锪沉头孔35h定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）（11）地脚螺栓孔（4个）查表定工序余量：钻通孔24锪沉头孔48h定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）（12）蜗轮轴承孔端面连接螺钉（12个）查表定工序余量：钻孔10.230攻螺纹M1224定工序公差： 钻孔（）（13）蜗杆轴承孔端面连接螺钉（12个）查表定工序余量：钻孔10.230攻螺纹M1224定工序公差： 钻孔（）（14）进油口（2个）查表定工序余量：钻通孔14锪沉头孔269攻螺纹M16定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）（15）出油口（1个）查表定工序余量：钻通孔17.4锪沉头孔3811 攻螺纹M20定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）（16）起盖螺钉孔（1个）查表定工序余量：钻通孔14攻螺纹M16定工序公差： 钻通孔（）（17）窥视孔端面连接螺栓孔（6个）查表定工序余量：钻孔5 攻螺纹M6定工序公差： 钻孔（）（18）机盖连接螺栓孔（4个）查表定工序余量：钻通孔17锪沉头孔35h定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）（19）机盖凸台螺钉孔（4个）查表定工序余量：钻通孔18锪沉头孔359定工序公差： 钻通孔（）锪沉头孔（）第七章 划分加工阶段，大致工艺过程在拟定工艺过程的时候应考虑，先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。整个加工过程分为两个大的阶段，先对机盖和机座分别进行加工，而后再对装配好的整体进行加工。第一阶段主要完成结合面以及与合箱无关的部位的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面和机座螺栓连接孔。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二个锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔和螺栓连接孔的加工精度和撤装后的重复精度。7.1机座工序号工序内容定位基准设备1铸造、清砂2人工时效3喷漆防锈4粗铣机座底面机座结合面立式升降台铣床X53K5粗铣机座结合面机座底面立式升降台铣床X53K6半精铣、精铣机座结合面机座底面立式升降台铣床X53K7钻424地脚螺栓孔，锪沉孔，精铰对角线工艺孔机座结合面立式钻床25188钻M16、M20油孔，攻丝机座底面、两工艺孔摇臂钻床23046169铣回油沟机座底面、两工艺孔立式升降台铣床X62W10清洗，去毛刺钳工台7.2 机盖工序号工序内容定位基准设备1铸造、清砂2人工时效3喷漆防锈4粗铣窥视孔端面机盖结合面立式铣床X52K5粗铣结合面窥视孔端面立式升降台铣床X53K6半精铣、精铣结合面窥视孔端面立式铣床X53K7钻M16起盖螺钉孔，攻丝机盖结合面、凸台侧面立式钻床Z3025B8钻6M6窥视孔盖螺钉连接孔，攻丝机盖结合面、凸台侧面立式钻床Z3025B9清洗，去毛刺钳工台7.3 合箱工序号工序内容定位基准设备1合箱机座、机盖凸缘边2钻铰210锥销孔底面、两工艺销孔立式钻床Z3025B3粗铣两轴承孔端面底面、两工艺销孔卧式升降台铣床XQ61354半精铣、精铣两轴承孔端面底面、两工艺销孔卧式升降台铣床XQ61355粗镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6186半精镗、精镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6187金钢镗两轴承孔底面、两工艺销孔卧式镗床T6188钻凸台418孔，锪沉头底面、两工艺销孔立式钻床Z5189钻结合面417孔，机盖和机座都锪沉头底面、两工艺销孔立式钻床Z51810钻轴承孔端面24M12螺纹孔，攻丝底面、两工艺销孔立式钻床Z3025B11拆箱、清洗、打标记、检验钳工台第八章 夹具体设计8.1夹紧方式根据草图采用一面两销（机座底面和两对角线上的地脚螺栓孔）定位，初步确定夹紧位置在机盖凸缘上，四个夹紧点位于要加工的螺栓孔与螺钉孔之间（到两中轴线的距离分别为137mm、125mm）。不影响钻刀加工。8.2夹紧力计算夹紧力需满足要求： 产生足够的摩擦力来抵消钻刀对工件的扭矩。 消除机床震动干扰。查设计手册可知：钻刀材料选用高速钢，牌号W18Cr4V。钻刀进给量取s=0.4mm/min；进给速度取v=20m/min.钻刀主轴力为F=329.12kg.钻刀扭矩M=2437kgmm.摩擦力抵消扭矩，求得：理想夹紧力 W = 12.5kg每只夹板夹紧力 We = 3.1kg8.3机构草图气缸推动活塞杆（滑块）往复运动，通过凸轮滑块机构转化为摇杆（与凸轮焊接）的摆动。再经过四连杆机构传动到夹板上。夹板及其摇杆机构的摆动实现对工件的夹紧和松开。夹板正行程（夹紧）由气缸推动，负行程（松开）有弹簧推动。预加弹簧力为 F弹 = 10kg. 作用于竖直连杆上，方向竖直向上。四连杆机构设计成平行四边形可简化机构的受力计算。8.4杆长及理想原动力计算将一个夹板到气缸的机构抽出来简化如右图。根据杠杆原理We * 180mm = N1 * 75mmN2 = N1 + F弹N2 * 75mm = Q * 78mm计算出理想气缸原动力Q = 16.8kg8.5选用气缸所需动力较小，选较小工作压力p = 0.2Mpa的气缸。工作效率 = 0.3.汽缸直径D = 59.7mm. 圆整得 D = 63mm.活塞杆直径取 d = 0.2 * D = 14mm.缸壁材料取45号钢，缸壁厚度 = 4mm.根据设计图知活塞行程 L = 80mm.活塞杆长 100mm.8.6夹具体各零件连接方式夹具体底座用螺栓固定在钻床上，连接位置及螺栓型号视机床而定。支撑住与底座之间采用螺栓固定连接。气缸与底座固定连接。两摇杆（夹板和凸轮摇杆）与支撑住铰接，并与传动杆铰接，一起组成四连杆机构。设计感想通过这次变速箱夹具体的设计，我对机械生产流程有了进一步的了解。几周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次夹具设计，本人在多方面都有所提高。