箱体加工工艺方案分析[1].doc

案 ,现以变速箱体为例 ,说明在不同生产批量情况下 ,如何合理选择定位基准 ,采用适宜的生产设备和工艺手段 ,以保证加工质量可靠 ,满足市场的需求。达到生产批量的能力 ,同时投资小 ,见效快 ,成本低 ,从而获得企业的最大经济效益。 2变速箱体零件的工艺技术分析变速箱体零件如图 1。图 1变速箱零件图主要技术参数如下 : (1)N、H、F、K平面需要加工 Ra6. 3 (2) 1 1孔 80K7 Ra3. 2 2 2孔 50K7 Ra3. 2 3 3孔 25K7 Ra3. 2 (3) 3组拨叉孔 2 15H7同组孔壁距离为 171mm ,其同轴度公差为 0. 02m (4) 1 1孔组 N面的垂直度公差为 0. 006mm (5) F面 :6 M10K面 :4 M10N面 :7 M10H面 :4 M12根据技术要求 , (3)、(4)是变速箱体零件机械加工的难点与重点。 3试制生产工艺方案根据变速箱体零件的结构形状对毛坯采用木模造型、成本低 ,精度低 ,因此采用传统办法 ,钳工对铸件进行划线。为了保箱体加工工艺方案分析彭庆林陈从桂南华大学机械工程学院 ,湖南衡阳 421001摘要 :通过不同生产批量来确定变速箱体零件的加工方案 ,说明生产批量对工艺方案的重大影响 ,并寻求最佳的工艺方案。以获得最好的经济效益。关键词 :生产批量 ;工艺方案 ;变速箱体 ;效益。中图分类号 :TH162 + .1文献标识码 :B文章编号 :1001 -2265(2004)07 -0099 -02 1和成熟时期的大批量生产,都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工艺方小批量投产到产品发展,引言床上进行各平面和孔系的加工:在加工过程中3-15H7 ,拨叉孔因孔距较大,同轴度很难保证,因此对该3-15H7孔采用专证 1、2、3组孔的加工 ,对不加工的底平面进行铣 (刨)和精铣 (刨),作为精基准定位面。对该零件分别在加工中心和坐标镗任何一个较为复杂的机械零件 ,都有不同的加工工艺方案 ,特别是一个新产品 ,从开发设计 ,试制 用快换钻套夹具进行钻扩铰加工 ,对于螺纹采用通用钻床设备加工的办法解决。单件和少量生产基本是利用通用机床设备来完成切削加工。 41年生产 3000台的工艺方案考虑到在加工中心和镗床上铣削平面 ,成本高 ,加工时间长如表 1,年产 3000时不能满足生产的要求。因此对 F、K平面和 H、N平面采用双面铣的组合专用机床 ,其中 H、N平面分粗精铣两台机床共计三台专用铣床来加工 4个平面 ,利用大平面 F面作为精基准面 ,在加工中心机床进行粗精镗 1 1 ,2 2 ,3 3 ,3组孔系 ,以保证其孔系的加工精度 ,各平面螺纹底孔采用钻模板夹具在钻床上加工。螺纹还是采用机攻加工方案 ,批量生产是组合专用机床 ,加工中心 ,通用机床有机组合来完成中等批量生产任务 ,这样减少了铣底平面这一道工序 ,提高生产效率 ,保证了 3千台 /年实现。 5年产 1万台加工方案。由于生产批量的增加 ,利用加工中心加工显然是成本较高 ,同时 ,也难以满足批量生产的要求。我们曾选择了三种方案 ,以 A面定位 ,设计基准与加工定位基准不重合 ,产生定位误差经计算 ,难以达到技术条件 4)的要求 ,以 F面定位需增加三台拨叉孔的钻扩铰设备 ,成本增加 ,最后确定以 H面定位 ,对 3组大孔和三组拨叉孔 ,在同一台专用组合机床上加工 ,只利用 3台 (粗镗、半精镗 ,精镗 )专用机床就能满足要求 ,当然在工装设计上 (侧面定位 )增加了难度 ,采用增加定位板的刚度和夹紧推出工件联动功能来满足设计要求 ,经实践证明 ,切实可行 ,这样减少了对 3组拨叉孔 ,钻、扩、铰三道工序的加工 ,同时保证了垂直度0. 006的技术质量要求。 6工艺方案的技术经济分析以上对各种批量生产进行了工艺方案设计 ,除了这些工艺方案可行以外 ,最重要是经济技术分析。表 1列出了单件生产情况下在镗床和加工中心机床上进行加工孔时其加工工时的比较 ,显示在加工中心机床上其工时减少将近一半 ;表 2列出了在不同生产批量情况下设备的投资及加工单件成本。由此可以看出 :柔性加工设备 (加工中心 )对多品种、小批量生产确实能保证加工质量和生产要求 ,且适应性较强 ,显示出新技术给企业带来的优势 ,但成本较高 ;批量生产 (下转第 101页) 2004年第 7期 . 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. hh工件。该夹具的主要优点是采用双圆柱销定位 ,比采用图 2所示的平面和短圆柱销定位 ,工件的安装与定位夹紧过程大为简化 ,加工效率大大提高 ;与采用图 2所示的铰链式结构比较 ,由于采用固定式钻模板 ,可以使得钻模板的定位精度较高。图 3所示夹具的主要缺点是 ,工件直径尺寸的误差将使其等分孔分布圆中心产生相对偏移。 3定位误差计算双圆柱定位钻模定位误差的计算 ,可用图 4进行分析。为了不失一般性 ,以任意位置的孔作为分析计算对象。当工件定位圆半径由 r变化到 r+r,工件几何中心与两定位圆柱销轴心连线的垂直距离由 变化到 h+h;工件中心的位移量h便是因工件直径尺寸制造不准确而在该方向上产生图 4双圆柱定位钻模定位定位误差。误差分析根据几何关系可推导出该定位误差的一般计算公式为 h = ( R + r +r) 2 -B2 4 -( R + r) 2 -B2 4 (1)根据参考文献 3 ,其微分近似计算公式为 rh (2)B2 1 -4 (R+ r) 2 在盘套类零件上加工端面孔时 ,需要计算的定位误差是定位后所要加工孔的中心线对工件几何中心距离的变化量 X,X =r1 -r 1。由图 4不难看出 2 11r= r+h2 -2 r1hcos (3)因此 ,X的一般计算公式为 2 r11 r11X= -r=-r+h2 -2 r1hcos (4)鉴于 (1)式或 (2)式本身较为复杂 ,因此 (4)式并未将 (1)式或 (2)式代入。在进行实际计算时 ,可以先由 (1)式或 (2)式计算 h的值 ,然后代入 (4)式计算 x。建议在处理一般工程问题时 ,优先采用微分近似计算公式计算 h的值。 4结束语 (1)采用加工盘套类零件端面孔 ,能巧妙地简化工件的安装与定位夹紧过程 ,大大提高加工效率。 (2)利用双圆柱定位钻模的定位原理 ,也可设计出铣削盘套类零件键槽和平面的夹具 ,但同样也需要注意进行定位误差的计算。 参考文献 1钟康民 ,王德云 .用双圆柱代替 V形块的机床夹具 J .机械工艺师 ,1988 (9) :2223 2钟康民 ,金济南 .张新民 .类 V形定位夹具 J .机械制造 , 1995 (11) 2427 3王德云 ,钟康民 .双圆柱定位误差的计算 J .机械工艺师 , 1991 (1) :3233 4王潍 ,王红岩 ,钟康民 .单端弧面类零件三销定位双向夹紧钻模 J .制造技术与机床 ,2002(8) :2930收稿日期 :2003-12-15作者简介王潍 (1969-) ,男 ,山东诸城人 ,济南大学机械工程学院讲师 ,博士研究生。 (编辑苏伯光 ) (上接第 99页)必须把容易加工和工时比较长的铣削平面工序利用组合专用双面铣床来完成 ,这样既节省工时 ,又降低了成本。表 1单件生产时采用加工中心与镗床的工时对比名称粗镗精镗钻孔铣削平面合计数量 (个) 6 6 21 4 37个加工中心工时 (分) 45 35 40 60 180分坐标镗床工时 (分) 100 80 70 80 330分表 2不同批量时设备投资及单件加工成本对比生产批量名称通用设备加工中心专用设备设备投资 (万元 )切削加工单件成本 (元/件)单件小批量生产 3台 (铣床 1台) (钻床 2台) 1台 80 287 3000台/年) 2台 (钻床 ) 2台 3台 (双面铣组合专机 ) 120 223 1万台 /年 2台 (钻床 ) 6台 (双面铣组合专机 3台) (专用镗床 3台) 60 189 7结束语 (1)生产批量对工艺方案中的定位基准 ,加工方法以及设备的选用都存着非常重要的影响。因此 ,工艺方案必须根椐生产批量来确定。 (2)机械制造业对于小批量生产来说利用通用机床 ,组合机床和柔性加工 (加工中心 ),三者有机组合 ,不仅满足生产的需要 ,同时能确保质量 ,降低成本 ,提高生产效率。 (3)对于大批量生产来看 ,采用加工中心并不一定具有经济性 ,还是传统专用组合机床能达到投资少、见效快、成本低、质量高、效益好的最佳效果。 参考文献 1 彭庆林 .侧面定位在变速箱体加工中应用 J ,组合机床与自动化加工技术 ,2001 (9) 2 付水根 1机械制造工艺基础 M1北京 :清华大学出版