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粗镗汽车变速箱体轴承孔组合机床设计【镗前后轴承孔+扩倒档孔】【三维PROE】【原创资料】

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汽车 变速 箱体 轴承 组合 机床 设计 三维 proe 全套 cad 图纸 毕业论文 原创 资料
资源描述:

摘  要

本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的,即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期,与传统的机床相比:组合机床具有许多优点:效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件,根据不同的工件加工所需而设计的。

在组合机床上可以完成很多工序,但就目前使用的大多数组合机床来说,则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分:

(1)、制定工艺方案    通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等,确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法,并绘制被加工零件工序图。

(2)、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。

(3)、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计,传动布局合理,轴与齿轮之间不发生干涉,保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。

关键词:组合机床;设计;过程;功能



Abstract

This thesis  mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental ,  which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages ,  such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts ,  such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.

  The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface.  The main part including :(1) Formulating technological plan   We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.


Keywords: combination machine ;design ;process ;function





目  录

摘  要II

AbstractIII

目  录IV

1 绪论1

1.1 课题研究意义1

1.2镗孔专用设备应用1

1.3 镗孔专用设备2

1.3.1多轴头2

1.3.2 多轴箱2

1.3.3多轴钻床3

1.3.4 自动更换主轴箱机床3

1.4 镗孔专用设备趋势4

2 箱体机械加工工艺规程设计5

2.1 零件图分析5

2.1.1 变速箱体的功能和特点5

2.1.2 主要加工表面及技术要求5

2.1.4变速箱体的材料和毛坯6

2.2 变速箱体加工工艺规程设计6

2.2.1定位基准的选择6

2.2.2 加工方法的选择7

2.2.3 拟定变速箱体的加工工序8

3 组合机床的总体设计10

3.1 组合机床方案的制定10

3.1.1 制定工艺方案10

3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。10

3.2 确定切削用量及选择刀具11

3.2.1 确定工序间余量11

3.2.2 选择切削用量11

3.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率12

3.2.4 选择刀具结构14

3.2.5 被加工零件工序图14

3.3加工示意图15

3.3.1 加工示意图的内容和作用15

3.3.2 绘制加工示意图的注意事项15

3.3.3选择刀具,导向及有关计算16

3.4 机床尺寸联系总图18

3.5 多轴箱的传动系统设计23

3.6 箱体补充加工图25

4  镗孔夹具设计26

4.1 夹具的组成26

4.2 夹具的分类和作用27

4.3 工件在夹具中的定位28

4.4 工件在夹具中的夹紧33

4.5切削力及夹紧力的计算37

4.6 误差分析与计算38

4.7 夹具设计及操作的简要说明39

结  论40

致 谢41

参考文献42




1 绪论

1.1 课题研究意义

市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ),产品(Quality),成本(Cost),创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时,会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素,而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本,80年代为提高产品质量,90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量,增强竞争力。

制造业是国家重要的基础工业之一,制造业的基础是。是众多机械制造的母机,它的发展水平,与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系,关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体,机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此,制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000年统计资料,在主要的生产国家中,中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类产品有着大量的需求,而另一方面却有不少国产滞销积压,国外产品充斥市场。


内容简介:
本设计所加工的工序是工序 45, 粗镗前、后端面轴承孔,扩倒档孔所用设备为双面卧式多轴组合机床,加工尺寸参考前面的工序简图, nts 上图(看原图)为资料的加工示意图可作为参考。 格式主要参考组合机床设计(第二版) 非常感谢。 nts毕业设计题目 粗镗汽车变速箱体轴承孔组合机床设计 所需图纸和文档 产品零件图 1 张 被加工零件工序图 1 张 加工示意图 1 张 机床联系尺寸图 1 张 专用部件装配图 1 张 左右多轴箱装配总图 各一张(共两张) 非标零件图 1-4 张 夹具装配图 1 张 生产率计算卡 1 张 用三维 CAD软件( Pro-E等)构建实体模型 (机床) 一张 外文翻译 一份 毕业设计光盘 一张 毕业设计说明书 一份( 10000 字以上) 下 页 是具体的要求: nts 毕业设计的内容和要求 (包括原始数据、技术要求、工作要求) 通过 专用机床 及夹具 设计 ,培养综合运用所学基本知识 ,基本理论 ,基本方法和基本技能 ,分析问题和解决问题的能力 . 原始数据 具体要求参考零件图 ,大量生产 . 工作要求 1.综合运用所学知识 ,搜集有关资料 ,独立完成 专用机床 及夹具 设计 ,(拟定组合机床设计方案 ,确定切削用量和选择刀具 ,绘制被加工零件工序图 ,加工示意图 ,机床联系尺寸图 ,填写机床生产率计算卡 ,选通用部件和设计专用部件 ,绘制专用部件和专用夹具装配图及非标零件图等 ). 2用三维 CAD 软件( Pro-E 等)构建实体模型。 3.设计方案和计算正确 ,叙述合理 ,图纸符合制图规范 ,翻译一篇有关的外文资料 ,认真写好毕业设计说明书 (约 10000 字 ). 工期:半个月( 15 天), 2015 年 5 月 21 号前做完。 nts 宁XX 大 学 毕业设计 (论文 ) 题目 粗镗汽车变速箱体轴承孔组合机床设计 【镗前后轴承孔 +扩倒档孔】 学生姓 名 学 号 指导教师 (签字 ) 2015 年 月 日 nts II 摘 要 本论文主 要 说明组合机床设计的基本过程及要求。 组合机床是按高度集中原则设计的,即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期,与传统的机床相比:组合机床具有许多优点:效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立柱 、 工作台 、 及电源一些基本部件及一些特殊部件,根据不同的工件加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序,但就目前使用的大多数组合机床来说,则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分: ( 1)、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等,确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法,并绘制被加工零件工序图。 ( 2)、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切 削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。 ( 3)、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计,传动布局合理,轴与齿轮之间不发生干涉,保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 关键词 : 组合机床;设计;过程;功能 nts III ABSTRACT This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、 proper transmission layout 、 shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc. Keywords: combination machine ;design ;process ;function nts IV 目 录 摘 要 . II Abstract. III 目 录 . IV 1 绪论 . 1 1.1 课题研究意义 . 1 1.2 镗孔专用设备应用 . 1 1.3 镗孔专用设备 . 2 1.3.1 多轴头 . 2 1.3.2 多轴箱 . 2 1.3.3 多轴钻床 . 3 1.3.4 自动更换主轴箱机床 . 3 1.4 镗孔专用设备趋势 . 4 2 箱体机械加工工艺规程设计 . 5 2.1 零件图分析 . 5 2.1.1 变速箱体的功能和特点 . 5 2.1.2 主要加工表面及技术要求 . 5 2.1.4 变速箱体的材料和毛坯 . 6 2.2 变速箱体加工工艺规程设计 . 6 2.2.1 定位基准的选择 . 6 2.2.2 加工方法的选择 . 7 2.2.3 拟定变速箱体的加工工序 . 8 3 组合机床的总体设计 . 10 3.1 组合机床方案的制定 . 10 3.1.1 制定工艺方案 . 10 3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。 . 10 3.2 确定切削用量及选择刀具 . 11 3.2.1 确定工序间余量 . 11 nts V 3.2.2 选择切削用量 . 11 3.2.3 确定切削力、 切削扭矩、切削功率 . 12 3.2.4 选择刀具结构 . 14 3.2.5 被加工零件工序图 . 14 3.3 加工示意图 . 15 3.3.1 加工示意图的内容和作用 . 15 3.3.2 绘制加工示意图的注意事项 . 15 3.3.3 选择刀具,导向及有关计算 . 16 3.4 机床尺寸联系总图 . 18 3.5 多轴箱的传动系统设计 . 23 3.6 箱体补充加工图 . 25 4 镗孔夹具设计 . 26 4.1 夹具的组成 . 26 4.2 夹具的分类和作用 . 27 4.3 工件在夹具中的定位 . 28 4.4 工件在夹具中的夹紧 . 33 4.5 切削力及夹紧力的计算 . 37 4.6 误差分析与计算 . 38 4.7 夹具设计及操作的简要说明 . 39 结 论 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 nts 1 1 绪论 1.1 课题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 (Time ),产品 (Quality),成本 (Cost),创新能力 (Creation)和服务 (Service)。用户在追求高质量产品的同时,会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20世纪 50至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素,而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本, 80 年代为提高产品质量, 90 年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量,增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一,制造业的基础是。是众多机械制造的母机,它的发展水平,与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系,关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 .是先进制造技术的基本单元载体,机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此,制造业对于一 个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 .根据德国工业协会 (VD W )2000 年统计资料,在主要的生产国家中,中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求,而另一方面却有不少国产滞销积压,国外产品充斥市场。 1.2 镗孔专用设备应用 据统计,一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%,但购 置费用大。某些情况下,即使生产率高,但加工相同的零件,其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点,就钻削加工而言, 镗孔 专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用,但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围,仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展,大型复杂的 镗孔 专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个 20孔,若以摇臂钻床加工,单单 镗孔 与锪沉头孔就要 842.5 小时, 另外还要划线工时 151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工,钻锪孔只要 171.6 小时,划线也简单,只要 1.9小时。因此,利用数控控制的二个坐标轴,使刀具正确地对准加工位置,nts 2 结合 镗孔 专用设备不但可以扩大加工范围,而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效,迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000多个 镗孔 操作中,有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工,平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了 镗孔 专用设备的使用愈来愈多这一趋 势。 1.3 镗孔专用设备 镗孔 专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间,提高精度,减少装夹或定位时间,并且在数控机床中不必计算坐标,减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工:立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱,结合数控工作台纵横二个方向的运动,加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 1.3.1 多轴头 从传动方式来说主要有带传动、 齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高,结构简单,后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变,多采用齿轮传动,仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性,发展了可调式多轴头,在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 .二种。( 1)万向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中,而可调支架能在壳体的 T形槽中移动,并能在对准的位置以螺栓固定。( 2)具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件(如孔组分布 在不同直径的圆周上)。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中,刚性较好,孔距精度亦高,但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上,按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种 镗孔 专用设备方法,由于 镗孔 效率、加工范围及精度的关系,使用范围有限。 1.3.2 多轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有 32种规格,加工面积从 300 300毫米到 600 1050毫米,工作nts 3 轴达 60 根,动力达 22.5 千瓦。 Romai 工厂生产的可调多轴箱调整方便, 只要先把齿轮调整到接近孔型的位置,然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此,这种结构只要改变模板,就能在一定范围内容易地改变孔型,并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果,必需考虑以下数点:( 1)工件装夹简单,有足够的冷却液冲走铁屑。( 2)夹具刚性好,加工时不形变,分度定位正确。( 3)使用二组刀具的可能性,以便一组使用,另一组刃磨与调整,从而缩短换刀停机时间。( 4)使用优质刀具,监视刀具是否变钝,钻头要机磨。( 5) 尺寸超差时能立即发现。 1.3.3 多轴钻床 这是一种能满足 镗孔 专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是,多数具有单独的变速机构,这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。 1.3.4 自动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要,最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库,挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序, 使相应的主轴箱进入加工工位,定位紧并与动力联接,然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面,向上移动进行加工。当变更加工对象时,只要调换悬挂的主轴箱,就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱,转塔能自动转位,并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转,可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大,故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时,就不如自动更换主轴箱机床合适,但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底nts 4 座上,主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台,以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置,就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置,并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个,它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20 毫米,孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的 麻花钻, 5 7 巴压力的冷却液可直接进入切削区,有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用,且进给量大。为了缩短加工时间,以 8轴数控落地加工。 1.4 镗孔专用设备趋势 镗孔 专用设备生产效率高,投资少,生产准备周期短,产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展, 镗孔 专用设备的范围一定会愈来愈广,加工效率也会不断提高。 nts 5 2 箱体机械加工工艺规程设计 2.1 零件图分析 2.1.1 变速箱体的功能和特点 变速箱是汽车 等 传动系统的主要部件,而变速箱箱体是变 速箱的主要零件 , 它的主要作用是支承各种传动轴,是典型的箱体类零件。 它把变速箱中的轴类和齿轮等相关的零件和机构联接为一个大的整体,并使这些零件和机构保持在相对正确的位置行使它们功用,使其零件和机构更好的协调地发挥作用。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配,从而影响产品的使用性能和寿命。 变速箱体属于平面型(非回转体型)薄壁壳体零件,尺寸较大,结构复杂,其上有若干个精度要求较高的平面和孔系,以及较多的联接螺纹孔。 2.1.2 主要加工表面及技术要求 变速箱体底座:表面粗糙度 Ra 12.5um; 变速箱体表面粗糙度 Ra 6.3um,平面度 0.08mm,相对于 7K80 和 768H 的公共轴线 的垂直度误差为 0.12mm, N 面和 R 面的尺寸偏差为 -0.3mm; 前端面上 110H7/100H7 同轴孔为 输入、输出轴轴孔 ,62/90 同轴孔为中间轴轴孔 ,后端面上 30孔为倒挡齿轮轴轴孔。 nts 6 2.1.4 变速箱体的材料和毛坯 变速箱体的材料是 HT150。由于灰铸铁具有铸造性能好、可切削性能好、有较好的耐磨性、减震性和价格便宜等优点,所以它是箱体类零件广泛采用的材料。 2.2 变速箱体加工工艺规程设计 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此,应根据工件的加工要求和特点,按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素,并经技术经济后拟订出先进、合理、经济可靠的工艺方案。 2.2.1 定位基准的选择 粗基准的选择:粗加工时的切削负荷较大,切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等,对精加工工序十分不利,影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此粗基准的选择至关重要。根据机械制造工艺学上阐述的粗基准的选取原则,再结合专用机床设计与制造中讲的箱体加工工艺过程分析,变速箱体的装配基准面和主轴承孔支撑面都是很重要的表面,所以保证这些面的技术要求至关重要。对主轴孔支nts 7 撑面的要求较高, 可以作为粗基准;若从表面尺寸大小来看,则装配基准面也可以作为粗基准。为了进一步确定粗基准,可以从变速箱体的作用及箱体毛坯的制造情况来加以分析。一般来说,在箱体的铸造过程中很可能由于砂芯的偏移而造成浇注后各主轴孔中心线与箱体个平面的相对位置度误差。若以装配基准面为粗基准加工孔及其它平面,然后在以其他平面为精基准加工装配基准面,这样虽然可以保证各个平面之间、孔与平面之间的相对位置精度,但对箱体内部的不加工表面及箱体内壁不均匀的误差则无法修正,甚至会因为偏差过大而造成装配时零件与箱体内壁相碰的现象。因而,一般对比 较复杂的箱体加工,大多数以主轴孔支撑面 (N 面 )为粗基准。 精基准的选择:采用一面两销定位,即变速箱体的装配基准面和装配基准面上的两个工艺孔作为精精基准。这样可以直接保证主轴孔中心相对此基准面的尺寸和平行度等的精度要求。 2.2.2 加工方法的选择 变速箱体平面加工方法的选择 根据专用机床设计与制造里介绍箱体主要表面加工工艺分析可知,箱体平面的粗加工和半精加工一般是 在刨床或者铣床上进行的,有时也可在卧式或立式车床上进行。一般来说,对狭长平面宜采用刨削,宽平面宜采用铣削。为了提高箱体平面加工的生产效率,在大批生产条件小,可采用多件、多工位的加工。 组合铣床加工表面的平行度、垂直度和平面度一般可以达到 0.02/300mm,表面粗糙度可以达到 Ra1.6um,所以变速箱体的底面、 N、 R、 G和 Z面都可以采用铣削加工。 变速箱体止口加工方法的选择 止口的加工一般采用车削或者镗削,因为加工面位置很特殊,所以加 工的时候也要需要特殊处理。车销是为了保证加工精度,必须做专门的夹具保证车床的回转中心线与箱体的中心线重合。而镗削加工是也要专门制造镗杆和夹具。所以箱体止口的加工可以选择车削或者镗削。 变速箱体孔系加工方法的选择 对箱体上的轴空表面加工,经常采用的是钻、扩、绞、镗等方法。对在箱体的实体上加工孔,必须首先进行钻孔,若钻孔后质量达不到图纸要求时,则还需要在钻孔的基础上进行扩孔和绞孔。对已经铸造出的孔和直径尺寸大的孔,往往收到刀具结构和切削条 件的限制,很少采用绞孔,而往往采用镗孔加工。 nts 8 2.2.3 拟定变速箱体的加工工序 当加工粗、精定位基准确定后,工序可初步确定。一般来说,在大批量生产中变速箱的加工顺序为:加工精基准面 主要表面粗加工 次要表面加工 主要表面精加工 钻孔、攻螺纹。 nts 9 nts 10 3 组合机床的总体设计 3.1 组合机床方案的制定 3.1.1 制定工艺方案 零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以,在制定工艺方案时,必须计算分析被加工零件图,并深入现场了解 零件的形状、大小、材料、硬度、刚度,加工部位的结构特点加工精度,表面粗糙度,以及定位,夹紧方法,工艺过程,所采用的刀具及切削用量,生产率要求,现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料,制定出合理的工艺方案。 (1)加工孔的主要技术要求。 如图所示为汽车变速箱体零件图,前端面上 110H7/100H7 同轴孔为 输入、输出轴轴孔 ,62/90 同轴孔为中间轴轴孔 ,后端面上 30孔为倒挡齿轮轴轴孔。 工件材料为 HT150, HB170-241HBS 要求生产纲领为(考虑废品及备品率)年产量 2万件,单班制 生产 (2) 工艺分析 加工该孔时,孔的位置度公差为 0.05mm。 (3) 定位基准及夹紧点的选择 加工此零件上的孔, 以上表面限制三个自由度和右端面限制 三 个自由度, 位于中间的 孔通过螺杆 起到了很好的 夹紧 作用。 在保证加工精度的情况下,提高生产效率减轻工人劳动量,由于工件是大批量生产,因此在设计时就认为是人工夹紧。 3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度,是制造机床方案的主要依据。 镗镗孔 的精度要求较 高,可采用 镗孔 组合 机床。为了加工出表面粗糙度为 Ra1.6um 的孔,采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此,机床通常采用尾置式齿轮动力装置,被加工零件图如图 2.1 所示 (2) 被加工零件的特点 这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状,工件刚度定位基准面的特点,它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此 镗 的材料是 HT150、硬度 HB170 241、孔的nts 11 直径为 43mm。采用同步加工,零件的刚度足够,工件受力不大,振动,及发热变形对工件影响可以不计。 一般来说,孔中心线与定位基准面平行且 需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床,立式机床适宜加工定 位 基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件,而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件 。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜,而中小型零件则多采用多工位机床加工。 此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是 垂直 的,并且定位基准面是 水平 的,工件较小,其孔分布较密集, 多轴箱体积较大, 一次 镗孔 。 (3) 零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 2万件,从工件外形及 轮廓尺寸,为了减少加工时间,采用多轴头,为了减少机床台数,此工序尽量在一台机床上完成,以提高利用率。 (4) 机床使用条件 根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合 的组合机床。 3.2 确定切削用量及选择刀具 3.2.1 确定工序间余量 为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度,必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量,以消除转、定位误差的影响。 3.2.2 选择切削用量 确定了在组合机床上完成的工艺内容了,就可以着手选择切削用量了。因 为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下,所选切削用量,根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统,通常为标准动力滑台,工作时,要求所有刀具的每分钟进给量相同,且等于动力滑台的每分钟进给量( mm/min)应是适合有刀具的平均值。 因此,同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和 同的每转 进给量( mm/r)与其适应。 以满足 直径的加需要,即: 1 1 2 2 . iin f n f n f v f 2.1 式中: n1 、 n2 、 ni 各主轴转速( r/min) 12, , . if f f 各主轴进给量( mm/r) vf 动力滑台每分钟进给量( mm/min) nts 12 由于 镗孔 的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等,按照经济地选择满足加工要求的原则,采用查表的方法查得: 进给量 f=0.18mm/r、切削速度 v=18m/min 3.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 镗孔的切削功率由文献 3,图 1-7 知: 硬质合金镗刀加工: rmmf /45.0m a x 镗孔时切削深度: mmt 2 切削圆周力: 55.075.04.51 HBfaFpZ ( 2-6) 切削轴向力: 1.165.02.151.0 HBfaFpx ( 2-7) 扭矩: 55.075.075.07.25 HBfDaTp( 2-8) 切削功率: 61200/VFP Z ( 2-9) 1) 对于 62 的孔 : 已知: mmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ190997.2582.061200/31.26451.032.8974.51m i n/6.55/13.055.075.075.02221.165.02.1255.075.02加工的主轴箱主轴 : mmmmTBd 231 0 01 9 0 9 92.61 0 0 441 ( 2-10) mmd 301 取 2)对于 90 的孔: nts 13 mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4007.277247.2518.161200/31.26451.032.8974.51m i n/6.80/13.0355.075.02221.165.02.1255.075.02小轴直径同理求得:则:已知:3)对于 100 的孔: mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4058.342947.2528.161200/08.29051.098.9984.51m i n/4.78/15.0455.075.075.02221.165.02.1255.075.02小轴直径同理求得:则:已知:4)对于 110 的孔 mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4003.377247.2561200/08.29051.098.9984.51m i n/3.86/15.0555.075.075.02221.165.02.1255.075.02小轴直径同理求得:则:已知:5)对于 30 的孔 : kw041.030974068.56593D9740VTP 659319062.0306.316.3154.3319062.025.02.92.9m i n/68.5/62.0116.075.075.06.08.075.016.04.02.16.04.02.11mmNmmNHBfDTNNHBfaFmVrmmfp则:已知:加工的主轴箱主轴 : nts 14 mmd 301 取 3.2.4 选择刀具结构 根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析,按照经济地满足加工要求的原则,合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆,还是采用镗削方法,这是因为镗刀制造简单,刃磨方便。 当被加工孔直径在 40mm 以上时,组合机床上多采用镗削加工,其加工精度可高达 1-2 级。 直径小于 40mm 时,选用钻削方法,钻头选用高速钢修磨棱带及横刃钻头。镗孔选用合金镗刀头。 直径大于 40mm 时,选用镗削方法,刀具材料为硬质合金。当加工阶梯孔时,选用阶梯杆,由于多刀加工,扭矩较大,所以要选用强度较好的刀杆材料: 41Gr。 3.2.5 被加工零件工序图 A被加工零件工序图的作用和内容 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工艺内容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯 或半成品情况的图样。除了设计研制合同外,它是组合机床设计的重要依据,也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上,突出本机床或自动线的加工内容,并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括: a.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。 b.本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。 c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 d.注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B. 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项 a.绘制被加工零件工序图的规定 应按一定的比例,绘制足够的视图以及剖面;本工序加工部位用粗实线表示;定位用定位基准符号表示,并用下标数表明消除自由度符号;夹紧用夹紧符号表示,辅助支承用支承符号表示。 b.绘制被加工零件工序图注意事项 a) 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 b) 对工件毛坯应有要求,对孔的加工余量要认真分析。 c) 当本工序有特殊要求时必须注明。 图 2-1 所示为被加工零件工序图。 nts 15 3.3 加工示 意图 3.3.1 加工示意图的内容和作用 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压,电器系统以及选择动力部件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有:机床的加工方法,切削用量,工作循环和工作行程;工件,刀具及导向,托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸;主轴结构类型,尺寸及外伸长度;刀具类型,数量和结构尺 寸;接杆(包括镗杆),浮动卡头,导向装置,攻螺纹靠模装置等结构尺寸;刀具,导向套间的配合,刀具,接杆,主轴之间的连接方式及配合尺寸等。 3.3.2 绘制加工示意图的注意事项 加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形,加工部位,加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合,为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主nts 16 轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便 检查相邻主轴,刀具,辅具,导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起;刀具画加工终了位置 ,攻螺纹则应画加工开始位置。对采用浮动卡头的镗孔刀杆,为避免刀杆退出导向时下垂,常选用托架支撑退出的刀杆。这时必须画出托架并标注联
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