机械制造课程设计_变速箱壳体.docVIP

东南大学东南大学 机械制造技术课程机械制造技术课程设设计计 院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 年 级 指导教师 二零一一年九月 1 东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 机械制造技术课程设计任务书机械制造技术课程设计任务书 设计题目：设计题目： 设计变速箱壳体机械加工工艺规程，镗 80H7 孔的工序卡片及加工 4*80 孔的专用夹具(批量生产)。 主要内容：主要内容： 1绘制零件毛坯图； 2设计零件的机械加工工艺规程，并填写： （1）整个零件的机械加工工艺路线卡； （2）所设计夹具对应工序的机械加工工序卡。 3设计指定工序的夹具一套，绘出总装图。绘制所设计的夹具零 件图 1 张。 4编写设计说明书。 2 目 录 序言序言 1、零件分析1 2、 工艺规程设计2 2.1 确定毛坯的成形方法1 3.1 定位基准的选择 2 3.2 制订工艺路线 2 3.3 选择加工设备及刀、夹、量具 5 3.4 加工工序设计7 3.5 填写加工工艺卡片13 4、夹具设计.14 4.1 确定设计方案 .14 4.2 机械加工工序卡. .16 4.3绘出总装图 参考文献.17 1 序 言 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设 计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。 这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生 产实习中学到的实践知识，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一 个简单零件（变速箱壳体）的工艺规程的能力和运用夹具设计手册与图表等 技术资料及编写技术文件等基本技能的一次时间机会，为今后的毕业设 计及外来从事的工作打下良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还存在许多不足之处，希望老师 给予指导，以期取得更大的进步。 1 一、零件分析 变速箱壳体在结构上壁薄而多孔，整个容腔为三组平行孔系所占据。 为提高在传动精度，应保证装在三组平行孔系中的轴承获得良好的配合精度， 故 48、80、146 三孔均有较高的尺寸精度要求；除此之外，为保证传动平稳 和减少噪声，三组平行孔系之间还有较高的孔距公差。 因总体结构和部件位置的限制，在变速箱壳体的中间部位，有两块面积不大的 外伸安装面，为整个变速箱的安装基面，且与 146 孔中心有较高的尺寸要求，保 证了传动位置和传动精度的准确性。 零件材料要求 HT200，尺寸中型，形状复杂程度一般，批量生产。 二、工艺规程设计 2.1 确定毛坯的成形方法 该零件材料为 HT200，考虑到零件分析及相关要求，再联系零件的大批量生产 的实际，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 2.2 定位基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使 加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有 甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择。在机械加工工艺过程中，第一道工序所用的基准总是粗基准，所以 粗基准的选择主要是第一道工序定位基准的选择。经本人分析，箱壳体类零件一般采用“先面 后孔”的加工顺序，而变速箱壳体的安装基面“D”面积较小，在镗削加工过程中无法作为定位 基准，由于 A 面与三组平行孔系有 0.02mm 的垂直度要求，前端面“E”对 A 面有 0.01mm 的垂 直度要求，所以从粗加工开始就必须注意保证该零件孔与面及面与面的垂直度要求。 根据互为基准原则，即当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为 基准的原则反复加工。我们选择 E 面作为粗基准，加工 A 面，再以 A 面为基准加工 E 面。 精基准的选择。以 A 面为精基准，按照传动路线和齿轮的传动关系，依次粗 镗、半精镗 146、48、80,保证三组平行孔系孔距间获得较高的尺寸精度， 2 并注意必须换算坐标尺寸。 在精加工时，应充分考虑以 A 面来精铣 E 面及镗削 三组平行孔系。根据基准重合的原则，先精镗 48，再以该孔和 A 面为基准，精 镗 146、80，以消除基准不重合度误差。 本零件是有精度较高要求的零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的 基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。其详细见下表 2-1: 序号内容基准 I粗铣半精铣 A 面E 面 II粗铣半精铣 D 面、E 面A 面 III粗铣半精铣异性孔（R88,180）A 面 IV依次粗镗半精镗 146，48， 80 A 面 V钻 4*18 孔D 面 VI精铣 E 面A 面 精铣 A 面E 面 精镗 48A 面、D 面 精镗 146，80A 面，48 2.3 制订工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能够得 到合理的保证，还应当考虑经济效果，以便使成本尽量下降。 最终的工艺路线方案： 工序 铸造 工序 时效 3 工序 油漆 工序 粗铣半精铣 A 面 工序 粗铣半精铣 D 面、E 面 工序 粗铣半精铣异型孔（R88,180） 工序 依次粗镗半精镗 146，48，80 工序 一次钻孔扩孔钻铰孔 4*18 工序 精铣 E 面 工序 精铣 A 面 工序 精镗 48 工序 精镗 146，80 工序 去毛刺 工序 清洗 工序 检验 2.4机械加工余量及毛坯尺寸公差的确定机械加工余量及毛坯尺寸公差的确定 “变速箱壳体”零件材料为灰铸铁，生产类型为成批生产，采用金属型铸造毛坯。200HT 根据 GB/T6414-1999 表 1 选择铸件尺寸公差等级 10 级，查得孔 48 的尺寸公差为 2.8mm，80 的尺寸公差为 3.2mm，146 的尺寸公差为 3.6mm，异型孔（180mm）的尺寸公 差为 4.0mm，零件厚度 108mm 的尺寸公差为 3.6mm。根据表 2 选择要求的铸件机械加工余量 （RMA）G。零件的最大尺寸是 360mm，所以加工余量为 3.5mm（单边） 。 表表 2-2 变速箱壳体机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差变速箱壳体机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差 加工表面零件尺寸/mm 机械加工余量 （单边）/mm 毛坯公差/mm毛坯尺寸/mm 壳体前后端面1083.5 3.61151.8 异型孔1803.5 4.01732.0 孔4848 3.52.8 411.4 孔8080 3.53.2 731.6 4 孔146146 3.53.6 1391.8 对对于于镗镗孔孔80H7工序：粗工序：粗镗镗-半精半精镗镗-精精镗镗， ，查切削加工简明实用 手册第二版，得80 的机械加工余量分别为粗镗 4.8mm，半精镗 1.5mm，精镗 0.7mm。 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 这里只确定镗这里只确定镗 80H7 的切削用量及基本工时。切削用量及基本工时。 工步一 粗镗 （ （1）粗）粗镗镗切削用量切削用量 查金属机械加工工艺人员手册第四版表 10-17,粗镗时所选刀 具为机夹单刃镗刀，镗刀主偏角 Kr 为 60，镗刀材料为高速钢。 由金属机械加工工艺人员手册第四版表 8-4,机床选用 T614 卧 式镗床。 确定粗确定粗镗进给镗进给量量 查切削加工简明实用手册第二版，取进给量 f0.8mmr，切 削速度 v0.5ms。取进给量 f0.74mmr，切削速度 v80mmin。 确定粗确定粗镗镗切削速度和工作台每分切削速度和工作台每分钟钟的的进给进给量量 D=77.8。 主轴的转速 n 2.046 rmin D v1000 77.8 5 . 01000 （ （2）粗）粗镗镗基本基本时间时间 5 查查 实实用机械制造工用机械制造工艺设计艺设计手册手册 表表 8-32， ， t ，mm；将= 2.4mm（单 j n L fn ll 21 f l )32( tan l1 r p k a 53 2 l p a 边程），Kr=60代入得 l1=3.39mm，取 l2=4mm。 l=30mm，t 122.84s；l=23mm，t 218.5 j 046. 28 . 0 439 . 3 30 j 046. 28 . 0 439. 323 7s 工步二 半精镗 （ （1） ）半精镗切削用量切削用量 查金属机械加工工艺人员手册第四版表 10-17, 半精镗时所选 刀具为机夹单刃镗刀，镗刀主偏角 Kr 为 60，镗刀材料为高速 钢。由金属机械加工工艺人员手册第四版表 8-4,机床选用 T614 卧式镗床。 确定半精确定半精镗进给镗进给量量 查切削加工简明实用手册第二版，取进给量 f0.5mmr，切 削速度 v0.6ms。 确定半精确定半精镗镗切削速度和工作台每分切削速度和工作台每分钟钟的的进给进给量量 D=79.3mm。 主轴的转速 n 2.408 rmin D v1000 79.3 6 . 01000 （ （2）半精）半精镗镗基本基本时间时间 查查 实实用机械制造工用机械制造工艺设计艺设计手册手册 表表 8-32， ， t ，mm；将= 0.75mm（单 j n L fn ll 21 f l )32( tan l1 r p k a 53 2 l p a 6 边程），Kr=60代入得 l1=0.43+2=2.43mm，取 l2=4mm。 l=30mm，t 330.26s；l=23mm，t 428.7 j 408 . 2 5 . 0 443 . 2 30 j 046. 25 . 0 443. 223 7s 工步三 精镗 （ （1） ）精镗切削用量切削用量 查金属机械加工工艺人员手册第四版表 10-17,精镗时所选刀 具为机夹单刃镗刀，镗刀主偏角 Kr 为 90，镗刀材料为高速钢。 由金属机械加工工艺人员手册第四版表 8-4,机床选用 T614 卧 式镗床。 确定精确定精镗进给镗进给量量 查切削加工简明实用手册第二版，取进给量 f0.3mmr，切 削速度 v0.4ms。取进给量 f0.3mmr。 确定精确定精镗镗切削速度和工作台每分切削速度和工作台每分钟钟的的进给进给量量 D=80mm。 主轴的转速 n 2.387 rmin D v1000 80 6 . 01000 （ （2）精）精镗镗基本基本时间时间 查查 实实用机械制造工用机械制造工艺设计艺设计手册手册 表表 8-32， ， t ，mm；将= 0.35mm（单 j n L fn ll 21 f l )32( tan l1 r p k a 53 2 l p a 边程），Kr=90代入得 l1=2mm，取 l2=4mm。 l=30mm，t 5=50.27s；l=23mm，t 640.50s j 387 . 2 3 . 0 4230 j 387 . 2 3 . 0 4223 7 三、夹具设计 在机床上加工工件时，为了要使该工序所加工的表面能达到图纸限定的尺寸，几何形状以 及与其它表面的相互位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢。装好是要在 机床上确定工件相对刀具的正确位置，即定位；夹牢是要在已经定好的位置上将工件可靠地夹 住，即夹紧。通过定位夹紧可使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到该 工件所规定的加工技术要求，提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，因此应设计专 用夹具。 根据指导老师的要求，我要设计的是工序中加工 4*18 孔的专用夹具。本夹具用于在 X62 型卧式铣床上加工拨叉的平面，工件以花键孔和端面为定位基准，在花键轴mmmm4028 和支承板上实现完全定位，采用快速螺旋夹紧机构夹紧工件。 （一）问题的提出（一）问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求， 是自由公差，定位要求较低是自由公差，定位要求较低, ,对钻孔的粗糙度也无要求，只是对钻孔的粗糙度也无要求，只是 保证孔心距。因此，本工序的重点应在卡紧的方便与快速性上。保证孔心距。因此，本工序的重点应在卡紧的方便与快速性上。 提出问题：提出问题： （1）怎样限制零件的自由度；两个支撑板面限制 3 个自由度，支撑钉限制 1 个自由度。 （2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。 （3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间 隙排削。 （4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 （二）夹具设计（二）夹具设计 1、夹具的选择 1）定位元件 由于零件下端面为未加工表面，不宜作为定位基准。故选择钻孔下端面“D” 作为加工 4*18 孔的定位基准。在 D 面上采用刚性较好而支承面较大的支撑板定位，是为了更 好地承受钻孔时较大的冲击力，限制了 3 个自由度。再在外伸安装面的侧面加一个支撑钉，限 制另一个自由度。限制中并未有相互的干涉与冲突，定位合理； 2）夹紧装置 使用快速螺旋卡紧机构进行夹紧，即采用压块和加紧螺钉抵住 48 的孔，以 加紧零件。压块凸出部分不宜太长，以免产生过定位。 8 3）导引元件 在钻床夹具中，常以钻套引导钻头，故以钻套为导向元件。钻套与零件孔之间 要留有足够的间隙，以顺利排削。 2、切削力和卡紧力计算 本步加工可按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 工序 一次钻孔扩孔钻铰孔 4*18 查切削加工简明实用手册表 8-71，轴向力 F=CFd0XFfYFKF,其中 CF=588.60，XF=1，YF=0.8，KF=0.9； 扭矩：M=CMd0XMYMKM，其中 CM=225.63，XM=1.9，YM=0.8，KM=0.87；功率 PM=2MNX10- 3kW。n=1000V/d0. 1）工步一 钻孔 刀具选择麻花钻，高速钢材料。d0=17mm，查切削加工简明实 用手册表 8-69，v=0.25m/s，查切削加工简明实用手册表 8-71，f=0.45mm/r。 轴向力 ：F=CFd0XFfYFKF,=4754.25N