拖拉机变速器Ⅱ轴工艺及花键检具设计

摘 要本次设计的主要内容包括拖拉机变速器轴工艺及花键检具设计的两大方面。制定工艺规程设计的原始资料包括：零件的图样，产品验收质量标准，产品的年生产纲领和生产类型、毛坯图样、生产条件、零件材料等。制定工艺规程设计步骤如下：审查零件的图样，工艺方案的确定，对样品进行工艺分析，零件的毛坯选择以及毛坯图说明; 工艺设计过程（包括加工段的分析，工序的集中和分散，工序顺序的安排，定位基准的选择，零件表面加工方法的选择); 制定工艺路线（工艺方案，工艺方案的比较与分析），工序间尺、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定，加工余量、切削用量、工时定额的确定，填写工艺文件。检具设计必须满足的要求有：保证加工精度，检具的总体方案应与年生产纲领相适应，安全、方便、减轻劳动强度，排屑顺畅，具有良好的强度、刚度和结构工艺性。检具设计包括工件的定位，定位误差的分析与计算，夹紧机构的确定，检具力的确定（包括方向，作用点和大小）。 当工艺规程及检具设计确定后，再绘制检具总装配图、主要零件图和说明书的编写。关键词：工艺规程设计；检具设计；加工余量；定位误差全套图纸加扣3012250582Abstract The design of the main contents include two aspects of the M3400 thermostat process planning and fixture series. The original development of process planning include: part drawings and assembly drawings must be quality standards for product acceptance, the agenda for the annual production and production type, rough drawings, production conditions. Development of process planning, follow these steps: review of part design, process analysis part, select the part of the rough, draw a rough diagram, process design (including positioning reference choice, the choice of the parts of the surface processing methods, processing the order of arrangement process combinations), process design (including choice of machine tool equipment and tooling, the determination of allowance in the process, the process of determination of dimensions and tolerances, the choice of cutting the amount of time quota determined), the technical and economic analysis, the complete process documents. The fixture design requirements that must be met: ensure accuracy the fixture overall program should be adapted to the agenda for the annual production, safe, convenient, reduce labor intensity and smooth chip, has good strength, stiffness and structure of the process. Fixture design including jigs and fixtures design overview, the choice of positioning with locating datum clamp mechanism design, positioning error analysis and calculation, the clamping mechanism to determine the clamping force OK. When the process planning and fixture design is determined, and then draw a the fixture assembly drawings, preparation of the main parts diagram and instructions.Keywords: process planning; fixture design; allowance; positioning error目录1绪论11.1 引言11.2 本课题研究的内容及意义21.3 国内外发展情况31.4 本课题应达到的要求32 拖拉机变速器轴零件工艺过程的设计42.1零件的分析42.1.1零件的作用42.1.2零件的工艺分析42.2确定毛坯制造形式52.3基准的选择52.4工艺规程的设计52.4.1 制定工艺路线52.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定72.6加工拖拉机变速器轴的设备与工艺的设备73确定切削用量84检具总体方案设计134.1检具的设计意义134.2检具的设计要求134.3 确定定位方案134.4 检测精度分析144.4.1确定测量元件尺寸及公差144.4.2计算定位误差144.5检具主要零部件设计144.6 工作原理及使用说明15结束语17参考文献18致 谢191绪论1.1 引言我们国家的制造机械生产的零件与产品,并且把其加工成制造行业的设备或者部件。制造的的设备或者部件不仅能自己行业使用,也又能给其他的的行业使用,机械加工的行业中有着多种多样的设备或者部件。制造产业在生活当中是人们所不能离开的, 所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主要的重大支撑。,这也是对国家基础经济的发展里面当中,比较主要的重大的支撑。因此说从当中一种层面的来说,机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。我自己对本工装检具的设计是在学完了了所有的机械制图。以及大学所有的课程以后,对所学知识一次非常全方位的检验。用合理的方法解决拖拉机变速器轴零件,零件生产当中,零件的定位与夹紧。正确的安排拖拉机变速器轴加工过程当中的方法,合理地解决工序的尺寸这些的问题,和对前侧面工序；进行加工的专用铣检具设计，确保了拖拉机变速器轴加工工序的尺寸和拖拉机变速器轴的加工的质量。我的这个设计主要就是培养,我自学以及创新的知识水平。我的这个设计是综合层次性,实习所起到的作用很大,许多知识面也要被广泛的使用。所以在制造加工的时候,不仅要分析到基本的制造的原理和基础的理论的知识,还要仔细研究生活当中制造的需求,只有把许多种理论知识和现实制造互相的结合在一起,本拖拉机变速器轴设计才能够顺利的完成。我自己对拖拉机变速器轴设计不是太好,能力有有限制,所以难免容易出现些许缺陷等问题,在这我能够给我批评以及指导。1.2 本课题研究的内容及意义本课题研究的内容是：拖拉机变速器轴工艺及花键检具设计，包括零件机械加工的工艺过程卡片及各工序的工序卡片，主要机械加工工序的检具总装配图及主要零件图，并有相关的计算和说明的说明书及专业外语文献翻译。本课题研究的意义：工艺规程设计的意义： 1)指导生产的主要技术文件是工艺规程：机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。 2)生产准备工作的主要依据是工艺规程：车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。如：新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。 3)新建机械制造厂（车间）的基本技术文件是工艺规程：新建（改、扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应按照在车间的布置和工艺规程确定所需机床的种类和数量，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需技术等级、工人的工种、数量等。 此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。 检具设计的意义： 机床检具是机械制造业中不可或缺的重要工业装备，可以保证机械加工质量、实现生产过程自动化、降低生产成本、提高生产效率、减轻劳动强度，使用专用检具还可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能，所以，检具在机械加工中发挥着重要的作用。1.3 国内外发展情况 变速器轴制造技术/工艺的进展: 变速器轴的生产继QT800-2、QT900-2等几种牌号后，广西玉柴等经过攻关已能稳定生产QT800-6牌号的变速器轴，为变速器轴“以铁代钢”奠定了基础。 1 熔炼 高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。 2 造型 目前，国内已有一些变速器轴生产厂家从日本、法国、加拿大等国引进气流冲击造型工艺，而且还引进了许多生产线的只有极少数厂家，如文登天润变速器轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。 3 机械加工技术 目前国内变速器轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削变速器轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。 随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。 4 热处理和表面强化处理技术 变速器轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁变速器轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢变速器轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。变速器轴制造技术的发展趋势。1.4 本课题应达到的要求1）工艺规程设计（工艺卡片和工序卡片）2）检具设计(1套） 包括总图及零件图，折合零件图不少于2张3）设计说明书一份（不少于8000字）4）专业论文翻译（不少于5000字符）17 2 拖拉机变速器轴零件工艺过程的设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用这一次设计，老师所规定的我的课题是，拖拉机变速器轴零件的工艺的编制；与前侧面的专用检具的设计，拖拉机变速器轴是机器比较主要的的步件，拖拉机变速器轴的主要起到支撑固定的作用，拖拉机变速器轴承受着容易变动的冲击的载荷，故拖拉机变速器轴的强度就要求非常的高；因此在平常的生活工作当中，使用得比较广泛，也因此起到了比较重要的作用。2.1.2零件的工艺分析1）这个零件图上面可以主要加工表面为钻10工艺孔，铣齿。2）工序安排以拖拉机变速器轴外圆38，装夹工件，达到了工艺基准，设计基准的统一。3） 拖拉机变速器轴商厦同对外圆面有垂直度要求，20外圆与38外圆中心轴线有位置度要求。2.2确定毛坯制造形式该轴类零件材料为45钢。考虑到该轴类各加工表面的复杂程度，以及各平面各支撑孔所要求的表面粗糙度精度及位置的要求和轴类作用，它所承载的载荷力大，故采用锻造形式。由于零件在加工中的产量已达到4000件，属于批量生产水平，而且零件的轮廓尺寸，复杂程度都大，故采用低压锻造形式，这对提高生产率，保证加工质量也是有利的。2.3基准的选择粗基准的选择。对于轴类零件来说，由于孔与面通常由于有较大的位置精度，且在批量生产时，轴类的毛坯精度较高，通常用以重要孔或主要装配面作为定位基面的检具安装来加工其它平面，同时，按照基准选择原则，常以不加工面或具有较大的面作为粗基准加工面，再以已加工面作为精基准加工其余面。对于该轴类来说，先加工中心孔作基准，再以此作为基准加工20孔面和花键外加圆面。精基准的选择。应遵循“基准重合及统一”原则，选择面积较大的平面或孔及其组合做为精基准。或是选择以孔和面组合作为精基准，加工其余面。对于次轴类零件而言，选择面作和孔为精基准，故选择两端中心孔做为精基准。2.4工艺规程的设计2.4.1 制定工艺路线根据该轴类零件为批量生厂，所以采用通用机床，配以专用的检具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯锻造形式，并经人工时效处理消除锻件内应力，改善工件的可切削性。表 工艺思路一工序号工序名称工 步 内 容1锻锻造成型2时效热处理3车车右端成型4车车左端成型5车精车外圆6铣铣花键7钳钳工8终检终检工艺思路二工序号工序名称工 步 内 容1锻锻造成型2时效热处理3钻钻两端中心孔4车车右端成型5车车左端成型6车精车外圆7铣铣花键8钳钳工9终检终检比较以及分析拖拉机变速器轴零件工艺路线：工艺思路二的拖拉机变速器轴工艺与思路一不同的是不加钻两端端中心孔，然后以中心孔为基准。加工完成，再钻其它各个孔与别的工序，后的加工顺序都没有 多大的变化。经过考虑知道这样的改动方案二提高了拖拉机变速器轴制造的的速度。而且对拖拉机变速器轴的尺寸精度与位置的精度好处都非常的多。 选择机械加工的基准的原则，首先来加工拖拉机变速器轴零件的外圆面，其次以孔及端平面来为精加工基准来加工其他的外圆面，这样就便满足了，零件上和中间从增加生产效率以及确保加工精度这两个前提条件下考虑，知道方案二比较的合理。因此我最终确定以方案二来进行生产的加工。最终详细的卡片见附录2.5机械加工余量、工序尺寸及公差的确定按照上面的研究分析，已能决定拖拉机变速器轴各个表面的制造的余量，最后使用的每个表面的每个制造工序的加工余量见毛胚图：2.6加工拖拉机变速器轴的设备与工艺的设备机床选用 X62式的铣床 Z525式的钻床 6140车床 选用工装该拖拉机变速器轴为中量生产的生产方式，因此选择专用的工装。刀具的选用各步的加工工序在铣床上面进行的，选择铣刀的材料为硬质合金，就能够满足拖拉机变速器轴零件图纸的质量的要求。因为拖拉机变速器轴要求的精度比较的高，可以选择铣刀来对其加工，各个孔的工序加工，选择材质为高速钢的钻头就可以满足要求量具的选用孔加工的检验都选择极限的量规，及花键专用检具。其它的工序对位置度的误，选择使用千分表来进行检验，对角度的尺寸使用专用的工装来满足，其它的尺寸选择使用通用的量具就可以了。3确定切削用量工序钻两端中心孔已知条件：所指定的材料是 45钢，锻造成型。根据分析拖拉机变速器轴选取Z525钻床。刀具：根据参照参考文献5表4.3-9硬质合金锥柄麻花钻头。（1） 钻孔mm钻孔前锻件为实心，根据上文所的加工余量先钻孔到再攻丝，所以。钻削深度：进给量：根据参考文献5表2.4-38，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取机床主轴转速，有：，按照参考文献5表3.1-31取所以实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取工序车右端成型：机床选取6140车床铣刀刀材质选择硬质合金车刀。深度加工：，加工时：由参考书籍的表2.4-69，铣刀的刀杆伸出的长度使用取，深度制造。加工进给距离得出。制造的速度：依据教科书籍书3资料表2.3-7取主轴制造时的动度：，依据教科书籍3 资料表3.2-45得出制造时的速度：工作台60秒钟的加工进给距离： 被切削层的距度：刀具切入的距离： 刀具切出时的距离： 选择行程的次数：机器所用的工时：依据教科书籍1资料表2.5-37工步的另外的耗时是： 工序 车左端外圆已知条件：拖拉机变速器轴的材质选择：45钢，锻造成型，选择CA6140车床采用外圆合金车刀，被切削加工层的长度：刀具车出后的距离为：车刀切出时的长度：走刀的次数是机动的时间：依据教科书籍5资料表2.5-45可以知道车削加工的辅助的时间工序：精车外圆：已知条件：所要求的材料为45钢，锻造成型。选取车床CK6140。根据参考书7附表3237可以知道刀具的材质选用锥柄的车刀。因为它的单边的余量是： mm所以制造的深度是：加工进给距离：依据教科书籍3资料表2.5-74得出，使用制造时的速度：依据教科书籍7的表3239得出，使用。依据式子2.6知道钻床主轴制造时的转速得：根据参考书3附表3.2-75 可以得到 制造时实际的速度：加工进给距离： 工作台60秒钟的进给距离： ：按照参考书7附表2.1-85可以知道,拖拉机变速器轴切削层加工的的长：研究拖拉机变速器轴零件毛坯的尺寸得出， 加工钻头切入的长度： 式（2.2）加工钻头的切出时的长度：选择走刀的次数是1精车花键外圆：一个边的余量 总共1次加工完成进给量按照计算资料5的表12-17计算 选取进给量计算按照资料5的表8.2-5 =加工转速得：根据车床使用说明的出,所以实际切削速度： 机床功率的校验：主要的车削力F根据资料5的表8.2-13计算得到：因此:F=1783.23(N)加工时所耗费的功率Pc得:所以 (KW) 因此可以正常的工作加工所需要的工时的计算： 当中 资料表5附表2.3-5计算得出 工序：铣花键所给定的条件：零件的材质选择 45钢，锻造成型。选用X62W式的铣床。根据参考书7的表3336铣刀选用材质铣刀或者面铣刀：， ，齿个数选因为此单边的余量是 mm因此铣削加工的深度是：进给量各个齿是：按照参考书3的表2.1-76，使用制造的速度：依据教科书籍7资料表3239，取。主轴制造的速度： 式（2.1）列的式子 V制造的速度； d铣刀的尺寸大小。依据式子2.6主轴制造时的速度：依据教科书籍3资料表3.1-79 制造的实际速度：加工进给的距离： 铣床工作台60秒的加工进给距离： ：依据参考书7附表2.6-87,工序 钳工工序 去毛刺4检具总体方案设计4.1检具的设计意义检具设计作为整个生产过程的重要的工序，准备的周期长，有很重要的位置，检具设计的成功还是失败对产品的质量有很大的关系。准备和设计所耗费的周期是整个生产过程当中最长的，是实际决定着整个生产准备周期的关键。通过我个人的实习经历我了解到： (1) 检具设计中尽量釆用标准件和常用件：工作人员在准备检具设计时，通常选择标准通用件进开始设计，如不这样做的话若每次工作人员重新对这些零件进行造型，务必会浪费大量的精力、时间、资金，劳动强度极大。 (2) 检具设计是一个高度依赖经验的设计问题：工作人员在思考检具具体的设计方案时，会依靠自己工作中所积累的经验把新工件的结构、特征和目前市面上有的工件进行比较，在原先就有的一些用途的基础上在进行研发新的作用还有用处。对检具设计现在有的经验，将标准化的数据运用到设计当中去会使工装设计的周期进一步的缩短，设计周期的缩短会提升检具设计的质量，用数据库的管理，用标准化的数据，将标准件、通用件和过往设计的经验进行检具设计，降低劳动强度，减少了劳动时间。4.2检具的设计要求检具的主要组成部分包括：检具体、测量装置、定位元件。由上所述，检具的设计着重考虑劳动生产力对其进行的干扰，检具的结构便于操作，结构简单，降低成本，这样检具会有高的性价比。4.3 确定定位方案由工序卡处图可知，要加工的零件有位置要求，在本检具设计中，限制该零件的五个自由度。用定位V型块与定位挡板组合定位方法的具体定位。由零件图已知，大端加工的锥面与开合螺母下部外圆有垂直度要求和跳动要求，选择开合螺母下部表面的定位基准平面的左端面与外圆作为测量定位，此六个自由度全被制约，工件被彻底定位。为了便于测量，采手动旋转零件在检具上面进行测量。本工序基本定位面选择外圆及端面，运用了V型块定位方法，定位精度较高。4.4 检测精度分析4.4.1确定测量元件尺寸及公差检具的重要定位元件为定位挡板与V型块。此中定位套与32mm的外圆相组合，公差值为。型块与工件配合公差值为。4.4.2计算定位误差本工作序列工件端面为工序基准，与定位基准重叠，故基准不重合误差为B=0。，故存在基准的位置误差。故定位误差为： (3-13) (3-14) 所以该定位方案能满足需求的精准定位。4.5检具主要零部件设计检具上的种种装置和元件经过检具体连接成一个整体。是以，检具体的外形及尺寸取决于检具上各种装置的安放及检具与机床的衔接。在设计检具时对检具体有以下要求：（1） 有适当的精度和尺寸稳定性。检具体上的重要表面，是由于适当的尺寸和形状精度和重要的表面适当的位置精度。锻造检具体举行时效处理，焊接和锻造检具体进行退火处理，可以使检具体尺寸不乱。（2） 有充足的强度和刚度。加工过程当中，检具体担当的力较大。容易产生变形和震动，所以检具体应有足够的强度和刚度。是以检具体要有可接受的壁厚，锻造和焊接检具体设备加强肋，在不影响工件装卸的情况下采选框架式检具体，有效地检具体变形和震荡。（3） 结构工艺性好。检具体应便于制造、装配和检验。检具体表面与工件之间应留有足够的间隙。检具体结构形式应便于工件的装卸。由于锻造检具体性能好，在生产上宽泛应用，故采选锻造体检具，原料选用45钢。为保证检具体尺寸稳定，需进行时效处置，用来消弭内应力。4.6 工作原理及使用说明1本检具由多种零件组成，测头紧顶在被测工件面上另两个测头松动自由地置于被测工件花键外圆内并不于工件其它接触。拉动工件，使其与工件接触，这时两百分表的读数值的代数和这半，即为被测工件孔中心到燕尾面距离误差值。将定位销钉紧靠被测零件底平面用来作为测量基准用。这时转动工件，使边测头与外圆接触，轻轻来回转动工件，读去表中最大值， 使用本检具测量时，须注意拉动左右拉杆时，不宜用力过大，用约05牛即可。2效果本检具结构紧凑，测量精度较高，但操作较为费事些结束语在进行产品制造工艺的编制和专用检具的设计时，对制造工艺与和设计的工装设计得到的创新。在拖拉机变速器轴的制造工艺当中也也遇到了好多的问题，但是我们都一一把它解决掉，就像拖拉机变速器轴在制造前期工作的预备时，对要编制的的制造的顺序，对拖拉机变速器轴的质量的精度与制造速度都有特别大的影响力。在设计铣前侧面专用的检具的许多过程中，使用基准位置的部分，选择定位与夹紧的方法和方向夹紧力的确定，因此遇到时所以有困难。这些问题都将直接对工件加工的精确度和生产校的率产生影响，要满足拖拉机变速器轴制造精度要求面，由要方便且快