变速箱体的机械加工工艺规程及专用夹具设计与制作.doc

湖南工贸技师学院技师论文案例报告题目:设计“变速箱体”零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容：1.零件图 一张 2.毛坯图 一张 3.机械加工工艺过程综合卡片 一张（或机械加工工艺规程卡片 一套） 4.夹具装配图 一张 5.夹具体零件图 一张 6.课程设计说明书 一份原始资料：该零件图样，Q=20000台/年， n=1件/台，每日1班班 级 学 号：9 号学 生：吕沛思指 导 教 师：张璐青系（教研室）主 任：王定勇变速箱体的工艺与夹具的设计与制作湖南工贸技师学院 吕沛思摘要：本文对变速箱体的加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计、对其工艺过程进行了设计。为提高生产效率，设计了铣削窄槽夹具，对其它箱体零件的加工有一定的借鉴意文。关键词：变速箱 工艺 夹具 设计一、分析零件图纸并确定其生产类型1. 零件的作用变速箱体的材料HT200，是减速箱的重要零件（见图立体1-1及零件图1-2），其主要作用是：、起支承作用，并在此基础上安装轴类零件及轴上零件。、利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。、用以连接机器设备与地面的基础零件。图1-1 变速箱体立体图2.零件的结构分析该零件是属于箱体零件，通过对该零件图的重新绘制，对零件有些深入的了解。此零件为典型的箱体类零件，并不是所有的表面和轮廓都要加工，除几个轴承孔外，其他部分加工精度要求不高，都比较容易获得。主要保证好输入轴与输出轴孔的精度以及两个面的位置度。此零件的工艺路线完全按照：先面后孔，先粗后精，先主后次，基准先行的一般工艺原则所进行的。其设计基准与装配基准为底平面，所以应先将其加工完成。两侧面与轴承孔的中心线有垂直度的要求，但是精度要求并不是特别高，容易保证形位公差要求。此零件孔较多，但大部是小螺丝孔，只要能满足装配即可。考虑到加工该零件所需要刀具繁多，而且为大批量生产，所以选在数控立式和卧式加工中心上完成加工。因此要设计专用夹具，其后有根据工艺路线专门设计的夹具具体分析。3.零件的生产类型依据设计题目知：Q=20000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取为5和5。代入公式N=Qn(1+)(1+) (1-1) N=200001(1+5)(1+5)=22050件/年零件质量为10.2kg（依据长宽高7.8=吨），查表2-1可知其属于轻型零件，生产类型为大批生产。二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯该零件材料是HT200。考虑到其内部结构复杂，因此应该选用铸造件，保证零件工作可靠。由于零件年产量为22050件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。这从提高生产率、保证加工精度考虑，也是应该的。2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差（1） 公差等级 铸件公差等级有16级，代号为CT1-CT16，根据该零件功用与技术要求为普通级。（2） 零件表面粗糙度 由零件图知，各加工表面1.6。 3确定机械加工余量根据铸件质量、零件表面粗糙度查表，由此查得单边余量在厚度方向为2 mm，水平方向也为2mm，也就是各处余量均为2mm。而铸件内的轴孔单边余量为2.1mm。4. 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于此零件，可适当加大。综上所述，确定毛坯尺寸见下表表2-1 变速箱毛坯尺寸零件尺寸单边余量铸件尺寸零件尺寸单边余量铸件尺寸326233072J72.167.8230223462J72.157.880J72.175.8422.137.892H72.187.872J72.167.85.确定毛坯尺寸公差根据查表5-3得，本毛坯允许偏差见下表1-2表2-2 变速箱毛坯尺寸允许偏差铸件尺寸偏差根据铸件尺寸偏差根据330+1.9-0.9铸件公差表使用方法67.8+1.4-0.6铸件公差表使用方法234+1.9-0.957.8+1.4-0.676+1.4-0.637.8+1.4-0.687.8+1.5-0.767.8+1.4-0.66 设计毛坯图（1） 确定圆角半径 铸件圆角半径要求不高，满足要救即行。内圆角半径为3.5，外圆角半径为5（2） 确定铸造方法 由于批量生产，且零件较大，选为砂型铸造。（3） 确定毛坯的热处理方式 为消除铸造时产生的残余应力采用人工时效处理，改善加工条件。根据以上数据，设计出该零件的毛坯图见图2-1三、选择加工方法，制定工艺路线1定位基准的选择本零件是变速箱，底面是其设计基准（也是装配基准），为避免由于基准不重合而产生误差，应选底面为定位基准进行加工。从图可知，此零件要加工的尺寸不多，为6个轴孔以及上、下面以及两轴承盖端面及其它螺纹孔。底面作为定位基准加工上表面。另外两侧面以一边作为粗基准加工另一面，然后以另一面作为基准加工对面。加工孔时一加工好的一侧面作为基准进行镗削。 2零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有端面、底面、内孔、小孔、螺纹孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，其加工方法选择如下。（1）.变速箱上、下面 粗糙度要求为6.4，只需进行粗铣就行。（2） 轴承端盖面 粗糙度要求为1.6，且两侧面相对于基准A-B的垂直度公差为0.03，需进行粗铣、半精铣、精铣，且要保证好垂直度。（3） 80J7内孔 粗糙度要求为1.6，垂直度要求为0.03，公差等级为IT7，毛坯孔已经铸出，加工方法可采用粗镗、半精镗、精镗就可以满足加工要求。其它五个轴承孔及2个30H7的孔的加工方法相同。（4） 螺丝孔及4个地脚螺钉孔， 孔较多，但要求不高，保证好位置度后一次性在加工中心上完成即可。 3制定工艺路线 按照加工原则，先加工基准面及先粗后精，先面后孔。同时，为保证加工效率，成批量生产，此零件的加工工艺路线按如下方式进行。 工序1：以底面为定位基准加工上表面，钻4个26的孔以及加工9个M10的螺纹。 工序2：以粗铣后的上表面为基准加工下底面及钻4个13的孔。 工序3：加工完成右端面轮廓尺寸，粗镗、半精镗、精镗42内孔、两个72内孔，加工完成两个30、22的内孔以及加工完成右端面上的螺纹孔。 工序4：加工完成左侧面轮廓尺寸，粗镗、半精镗、精镗80、62内孔、92内孔以及加工完成左端面上的螺纹孔 工序5：加工两个英制螺纹。 工序6：钳工去毛刺。 工序7：终检。四、工序设计1选择加工设备与工艺装备（1） 选择机床 根据工序要求选择合适的机床。 此零件为变速箱体，为提高生产效率，各个工序之间完成的工作较多，且有大量的孔及螺纹，此零件的所有工序应选择在立式加工中心上完成，这样能较大程度上减少零件在加工过程中的装夹次数保证加工精度。（2） 选择夹具 零件为成批量生产，所以必需定好位，但要求不高，只需以面销组合定位就可。此零件较高的地方为两侧面及轴承孔，且相互之间垂直度要求较高，定位时考虑以面孔定位，保证好精度。所以选择一面两销夹具最佳。（3） 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 A 粗加工上、下面时可采用80硬质合金端铣刀。 B 半精加工、精加工侧面时可采用硬质合金铣刀，注意控制铣刀直径。C 钻各个小孔之前，先用硬质合金中心钻打好中心孔 C 钻各个小孔时，用普通钻头一次性钻出。 D 攻丝时用机用丝锥即可，大小根据螺纹大小而定，有M10及M16两种类型。 E 半精镗、精镗孔时用微调镗刀，在加工92H7的孔及42的孔时注意镗刀杆深度。 （4）选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。此零件要加工的地方不多，主要是孔的测量，用内径千分尺和游标卡尺即可。 A 选择面的测量，用游标卡尺即可。 B 选择加工孔的量具。22H7、30H7、42、62J7、72J7、80J7、92H7孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗时，用游标卡尺测量则可。半精镗上述孔，公差等级在IT9，需用相适应的内径千尺测量。（范围为25-50、50-175）精镗上述孔时，精度要求也不是很高，同样用相适应的内径千尺测量即可。 C 选择加工螺纹孔的量具。M16、M10的螺纹孔用相适应的的螺纹规测量即可。数控加工工序卡零件名称减速器零件图号01夹具名称压板设备名称及型号立式加工中心材料名称及牌号HT200硬度HB160210工序名称加工上表面工序号1工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1铣上平面1205002002T150端铣刀1游标卡尺2钻426中心孔、9M10螺纹中心孔40100040T23中心钻3钻426孔70300120T326钻头1游标卡尺4钻9M10的螺纹孔至8.55050080T48.5钻头1游标卡尺59M10的螺纹孔端倒角50500120T513钻头6攻9 M10的螺纹1310060T6M10丝锥5M10螺纹规共 4 页第 1 页数控加工工序卡零件名称减速器零件图号02夹具名称压板设备名称及型号立式加工中心材料名称及牌号HT200硬度HB160210工序名称加工下表面工序号2工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1粗铣箱体底平面1205002001.8T150端铣刀1游标卡尺2精铣箱体底平面1243953160.2T7100盘铣刀1游标卡尺3钻413中心孔40100040T23中心钻4钻413孔55500120T513钻头1游标卡尺共 4 页第 2 页数控加工工序卡零件名称减速器零件图号03夹具名称专用夹具设备名称及型号卧式加工中心材料名称及牌号HT200硬度HB160210工序名称加工右端面工序号3工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1粗铣右侧面轮廓1205003001.5T150端铣刀1游标卡尺2半精铣右侧面轮廓1403002000.3T7100盘铣刀1游标卡尺3精铣右侧面轮廓1304001000.2T7100盘铣刀1游标卡尺4粗镗42内孔4060080T81号粗镗刀1游标卡尺5半精镗42内孔5080060T161号半精镗刀32550内径千分尺6精镗42内孔50120030T201号精镗刀32550内径千分尺7粗镗两个72内孔6030070T92号粗镗刀1游标卡尺8半精镗两个72内孔7050060T152号半精镗刀450175内径千分尺9精镗两个72内孔6070050T192号精镗刀4数控加工工序卡工步号工步内容切削用量刀具量具Vnf编号名称编号名称10钻两个30、两个22、M10螺纹、M16螺纹的中心孔40100040T23中心钻11钻30孔至29.820500120T1029.8钻头1游标卡尺12粗绞两个30内孔至29.93810060T171号粗绞刀32550内径千分尺13精绞两个30内孔1210050T211号精绞刀32550内径千分尺14钻22孔至21.860500120T1121.8钻头1游标卡尺15粗绞两个22内孔至21.94810060T182号粗绞刀2530内径千分尺16精绞两个22内孔1210050T222号精绞刀2530内径千分尺17钻端面上M10螺纹孔5050080T48.5钻头1游标卡尺18M10的螺纹孔端倒角50500120T513钻头19攻M10的螺纹1310060T6M10丝锥5M10螺纹规20钻端面上M16螺纹孔55500120T1213.9钻头1游标卡尺21M16的螺纹孔端倒角60500120T2418钻头22攻M16的螺纹1510060T23M16丝锥6M16螺纹规共 4 页第 3 页数控加工工序卡零件名称减速器零件图号04夹具名称专用夹具设备名称及型号卧式加工中心材料名称及牌号HT200硬度HB160210工序名称加工左表面工序号4工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称1粗铣左侧面轮廓1205003001.5T180端铣刀1游标卡尺2半精铣左侧面轮廓1403002000.3T7100端铣刀1游标卡尺3精铣左侧面轮廓1304001000.2T7100端铣刀1游标卡尺4粗镗62内孔5040080T92号粗镗刀1游标卡尺5半精镗62内孔6045070T142号半精镗刀450175内径千分尺6精镗62内孔8050060T192号精镗刀450175内径千分尺数控加工工序卡工步号工步内容切削用量刀具量具Vfnf编号名称编号名称7粗镗80内孔7040070T253号粗镗刀1游标卡尺8粗镗92内孔8030070T253号粗镗刀1游标卡尺9半精镗80内孔7050060T263号半精镗刀450175内径千分尺10半精镗92内孔8040060T263号半精镗刀450175内径千分尺11精镗80内孔8060050T273号精镗刀450175内径千分尺12精镗92内孔8050050T273号精镗刀450175内径千分尺13钻M10螺纹的中心孔40100040 T23中心钻14钻端面上的M10螺纹孔5050080T48.5钻头1游标卡尺15M10螺纹孔端倒角50500120T513钻头16攻M10的螺纹1310060T6M10丝锥5M10螺纹规共 4 页第 4 页五、夹具设计图6-1 零件固定在夹具上的立体图图6-2 夹具立体图图6-3 夹具零件简图本夹具是针对轴承孔的加工进行专门设计，在卧式加工中心上完成，以便提高生产效率及精度保证。1、 定位方案 从图上可以看出，零件应以底面及13孔定位，采用一面两销组合定位。其中台阶平面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度，共限制了6个自由度，完全定位。 图6-4菱形销的主要尺寸结构1、菱形销结构及规格菱形销的尺寸由于削边销的直径尺寸需要根据具体定位精度要求来计算确定，所以，削边销的规格以与之配合的定位孔的直径D来确定。图6-4为削边销主要结构尺寸。其中参数为： D定位孔直径基本尺寸； B削边销宽度； b削边销圆弧宽度；削边销规格及主要参数见表6-1菱形销主要参数 D36688202024243030404050BD-0.5D-1D-2D-3D-4D-5D-5b2345568表 6-1本零件定位孔为13，所以查表6-1得B=D-2=13-2=11b=42菱形销的设计如图所示，当孔距为最大极限尺寸，销距为最小极限尺寸时，菱形销的干涉点会发生在A、B。当孔距为最小极限尺寸，销距为最大极限尺寸时，菱形销的干涉点则在、 (图130 b)。为了满足工件顺利装卸的要求，需控制菱形销直径，和经削边后的圆柱部宽度。 图6-5 菱形销的设计菱形销宽度可由图6-5所示几何关系求得。在中在中 联立两式得略去项则 菱形销宽度已标准化，故可反算得式中菱形销定位的最小间隙(mm)； 菱形销圆柱部分的宽度(mm)； I件定位孔的最大实体尺寸(mm)； 补偿量(mm)。又式中 孔距公差(mm)； 销距公差(mm)。 菱形销直径可按下式求得 其中为12.9，为1.5 所以为11.4 2、 夹紧方案 从前面的夹具立体图可以看出，夹具的两侧底面各边有35mm的宽度，在此处采用四块压板夹紧，而且这种夹紧方式夹