夹具设计前七步最终版-中国地质大学

铣上箱盖结合面夹具设计第一章 产品概述减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，一般由箱体、轴系部件、附件三大部分组成，减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类， 20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。其中，圆锥齿轮减速器的主要作用是进行速度的减速作用，在各种加工车床上还是机动工件上都必须要用到的，特别是在车辆行业中是必不可少的备件，可以说减速器是当代发展的机械行业中关键的部分之一。减速器是靠输出和输入的齿轮的啮合来确定输出的速度的，传动轴之间的中心距及平行度直接影响了减速器的质量好坏。支承各传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证减速器部件与发动机的正确安装是减速器组装的首要要求。减速器箱体加工质量的优劣，将直接影响到轴与齿轮等零件相互位置的准确性及减速器总成的使用寿命和可靠性。那么对减速器的输出输入轴承支撑孔的精度要求关键。箱体是减速器中所有零件的基座，是支撑和固定轴系部件、保证传动零件的正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件，在整个减速器总成中的起支撑和连接的作用，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。箱体一般还兼做润滑油的油箱，具有充分润滑和良好密封箱内零件的作用。变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋、凸台、凸边、内腔。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体大多做成剖分式，由机座和机盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。机座与机盖采用普通螺栓联结，用圆锥销定位。箱体的材料、毛坯种类与减速器的应用场合及生产数量有关。铸造箱体通常采用灰铸铁铸造，灰铸铁具有较好的耐磨性，减震性以及良好的铸造性能和切削性能，价格也比较便宜。有时为了减轻重量，用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等)。在单件小批生产中，为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。铸造箱体的刚性较好，外型美观，易于切削加工，能吸收振动和消除噪声，但重量较重，适合于成批生产。 所设计的圆锥齿轮减速器箱体尺寸较大，约为590350440（mm）。其中结合面的尺寸精度要求高，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命。有许多紧固螺钉孔和定位孔。第二章 图纸技术要求分析21图纸分析箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求.由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。发现的错误以及修改：通过对圆锥齿轮减速器机盖、机座工作图的研究，发现机盖主视图中的窥视孔半剖视图缺少剖面线。俯视图输入轴断面应以基准面A保证垂直度；机座主视图凸台端面沉孔座无须加工，粗铣凸台面即可保证连接螺栓受力均衡。右视图底座地脚螺栓沉孔座不易加工，省略此项工艺，只须粗铣此平面，即可保证固定螺栓受力均衡。另外，因为机座底座下表面将作为一面两销定位面，故须精加工，粗糙度应该改设为Ra3.2。2.2、技术要求机盖技术要求说明：速器箱体铸成后，应清理并进行时效处理；机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于2；应检查与机座接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点；与机座连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫；机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12；铸造尺寸精度为IT18；未注明的倒角为C2，粗糙度为Ra12.5；未注明的铸造倒角半径为R35。机座技术要求说明：机座的上端面的粗糙度为Ra1.6；机盖和机座的接合面处的平面度为0.025；窥视口面的粗糙度为Ra12.5；轴承孔的圆柱度为0.012；轴承孔的中心平行度为0.025；轴承孔的上偏差是0.040，下偏差是0；输出轴承孔的内壁的粗糙度为Ra2.5、输入轴承孔的内壁的粗糙度为Ra1.6；输出轴承孔的同轴度为0.03；输出（入）轴承孔两端面与输出（入）轴中心线的垂直度要求为 0.01；机座不得漏油。第三章 计算生产纲领确定生产类型1、首先按给定的年产量、废品率、备品率计算生产纲领。计算公式N=Qn(1+%+%) 其中零件在每台产品中的数量n=1（件/台），年产量Q=10000（件/年），废品率%=2%，备品率%=3%所以N=Qn(1+%+%) =10001（1+2%+3%）=105002、查表1（划分类型的参考数据）可知：表1生产类型同一种零件的年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产小批量生产中批量生产大批量生产大量生产15510010030030010001000以上1101020020050050050005000以上1100100500500500050005000050000以上由于减速器箱体属于中型零件，确定箱体的生产属于大批量生产。第四章 材料的选择及毛坯的制造方法的选择4.1、材料的选择 由于减速器箱体的外形及内形状相对比较复杂，而且它只是用来起连接作用和支撑作用的，综合考虑，抗拉强度小于200MPa，所以选用灰铸铁（HT200）,因为铸铁中的碳大部分或者全部以自由状态状石墨存在，较高强度铸铁，基体组织为珠光体,机械加工工艺手册第二版。它的强度、耐磨性、耐热性均比较好，铸造性能好，能承受较大承受力的零件。端口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工，减磨性，加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂逐渐和耐磨件，有由于含有石墨，石墨本身具有润滑作用，石墨掉落后的空洞能吸附和储存润滑油，使铸件有良好的耐磨性。此外，由于铸件中带有硬度很高的磷共晶，又能使抗磨能力进一步提高，这对于制备箱体林间具有重要意义。如果没有HT200时此种材料可以用45号钢，经正火或退火处理就可以达到强度和韧性。4.2、毛坯的制造方法金属型铸造：是以金属型模腔上覆以涂层作为型腔，又是辅以砂芯作内腔的铸造方法、铸造冷却速度快，铸件内部组织致密，机械性能较高，单位生产面积产量高，但零件尺寸大小，几何形状复杂程度有一定限制，仅适用于成批与大量生产，一般不宜与单间或小批量生产。根据零件图可知，减速箱上除主要的轴承孔使铸造的外，其它的孔都是机械加工出来的。因为查表得：在大量生产的时候通孔的最小直径是30mm。这些不铸造的孔留待机械加工时钻出。由于减速器箱体为大批量生产，必须采用自动线机器造型，因此分型面造在轴承孔的连线上，分成上下两半，采用两箱造型铸造。采用注式浇注系统，在直浇道下面设有横浇道。浇注的时候重要的加工面应该向下，因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔等。为了补缩，上面设有冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。4.3、 毛坯图的绘制 机盖 毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为590350140mm，取机盖结合面的加工余量为5mm，凸台面加工余量为4mm，其余加工面的加工余量为4mm。故 毛坯 长：590+4=594mm 宽：350+42=358mm 高：140+5+4=149mm机座毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为400350230 mm，取机座结合面的加工余量为5mm，凸台面加工余量为4mm，地脚螺栓地面加工余量为3mm，其余加工面的加工余量为4mm。故毛坯 长：590+4=594mm 宽：350+24=358mm高：230+5+3=238mm第五章 定位基面的选择及分析5.1、定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。 精基准的选择大批大量生产的减速器箱体为了保证重要表面加工均匀，保证加工面与不加工面的位置精度。保证装入的零件与箱壁留有一定间隙。通常以底面和两定位销孔为精基准，但由于定位销孔不确定，故以底面两相对螺栓孔为精基准，实现一面两销定位，以保证精度。机盖机座以结合面作为精基准。 在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现基准统一。这种定位基准的选择夹紧方便，工件的夹紧变形小，易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。 粗基准的选择先以箱盖和箱座结合面为粗基准，加工底面及箱盖凸台面，再以箱盖凸台面及机座底面为粗基准加工两结合面。这样粗基准和精基准互为基准，可以保证结合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。以输出轴承孔端面及其划线中心线为粗基准确定地脚螺栓孔位置。5.2、各加工面基准表工件工序内容定位基准箱盖粗铣箱盖凸台面箱盖的结合面粗精铣箱盖结合面箱盖的凸台面粗精铣窥视孔端面箱盖的结合面钻攻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面箱座粗铣机座底面机座的结合面粗精铣机座结合面机座底面粗铣机座凸台面机座结合面粗铣游标台阶面机座结合面钻地角螺栓孔机座结合面输出轴承孔端面及其划线中心线钻排油螺栓孔和游标孔机座底面及两定位地脚螺栓孔合箱后钻起吊螺钉，连接螺栓及定位销孔机座底面及两定位地脚螺栓孔起吊螺钉孔攻丝机座底面及两定位地脚螺栓孔锪连接螺栓沉头座孔机座底面及两定位地脚螺栓孔粗精铣输入轴承孔端面机座底面及两定位地脚螺栓孔粗精铣输出轴承孔端面机座底面及两定位地脚螺栓孔钻输入与输出轴承盖孔机座底面及两定位地脚螺栓孔粗精镗镗输出轴承孔机座底面及两定位地脚螺栓孔粗精镗镗输入轴承孔机座底面及两定位地脚螺栓孔输入与输出轴承盖孔攻丝机座底面及两定位地脚螺栓孔5.3、箱体加工主要工序分析 1）箱盖结合面是箱体加工的精基准，因此粗精加工在一个工序完成。 以粗铣过的凸台面为粗基准将机盖顶起，通过柱状压头压住轴承面。利用镶硬质合金的密齿刀盘铣刀进行铣削，可采用较大切削用量，因而生产率较高。 2）变速箱上各孔的加工在将变速箱机盖和机座的结合面精加工以后，就可以将变速箱合箱以后加工孔，这样可以保证变速箱上各孔的精度要求以及机座和机盖的配合要求。加工时要以机座的底面和机座上的两个对角的地脚螺栓孔为定位基准，限制工件的自由度，然后用夹具将箱体夹紧，这样就可以对孔进行加工，工序简图如下图所示：其中的机座是以底面及其两地脚螺栓孔为一面两销定位的。3）变速箱的轴承孔端面的加工在孔加工好以后，就可以将机盖和机座用螺栓连接起来，然后设计夹具将箱体夹紧，就可以对端面进行加工4）输入输出轴承孔采用粗精镗加工方案。 由镗模导向套确保镗杆与被加工零件的正确位置。第六章 加工工作量及加工手段组合减速器箱体要加工共有十五个面，上箱结合面、窥视口台阶面、机座底面、地脚螺栓孔凸台面、排油孔处台阶面、输入轴承孔端面、输出轴承孔端面、游标尺孔端面、连接螺栓上下端面、轴两侧连接螺栓上下端面、轴承支承孔端面、左右侧起吊螺栓凸台。此外，除了要镗轴承孔外，还要加工的有上下箱螺栓孔，上箱吊环孔、窥视孔台阶面、下箱底面螺栓孔、游标孔、排油孔、油槽、上下箱定位销孔。查工序确定各工序的尺寸和偏差1、上下箱结合面A、加工工序：粗铣半精铣精铣B、工序余量：粗铣后3.0，半精铣1.6，精铣0.4C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10，半精铣IT9，精铣IT7 D、工序尺寸：精铣 Ra1.6 半精铣 Ra6.4， 粗 铣 Ra12.5，毛坯201.52、窥视口台阶面A、 加工工序：粗铣B、 工序余量：粗铣4.0C、 工序公差：粗铣IT10/0.16D、 工序尺寸：粗铣 Ra12.5，毛坯91.53、机座底面A、 加工工序：粗铣半精铣精铣B、 工序余量：粗铣2.0,半精铣 0.8，精铣 0.2C、 工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.1半精铣IT9/0.062精铣IT7/0.025D、 工序尺寸：精铣 Ra3.2,半精铣 Ra6.3，粗铣Ra12.5，毛坯301.54、地脚螺栓孔凸台面 A、 加工工序：粗铣B、 工序余量：粗铣2.0C、 工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10D、 工序尺寸：，粗铣 Ra12.5，毛坯271.55、排油孔处台阶面A、 加工工序：粗铣半精铣B、 工序余量：粗铣3.0 半精铣1.0C、 工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10，半精铣IT9 D. 工序尺寸：，粗铣 Ra12.5，半精铣 Ra6.3 毛坯121.5 6、输入轴承孔端面A、加工工序：粗铣半精铣精铣B、工序余量：粗铣2.0，半精铣1.6,精铣0.4C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.185，半精铣 IT9/0.115精铣IT7/0.046D、工序尺寸：精铣 ，半精铣 粗铣， 毛坯5941.5粗糙度Ra：粗铣Ra12.5，半精铣Ra6.3,精铣Ra3.2、输出轴承孔端面A、加工工序：粗铣半精铣精铣B、工序余量：粗铣2.0，半精铣1.6,精铣0.4C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.23，半精铣 IT9/0.14精铣IT7/0.057D、工序尺寸：精铣 ，半精铣 ，粗铣 毛坯3581.5粗糙度Ra：粗铣Ra12.5，半精铣Ra6.3,精铣Ra3.28、输出轴承孔 A、加工工序：粗镗半精镗-精镗 B、工序余量：粗镗2.0，半精镗1.4，精镗0.6 C、工序公差：毛坯1.5，粗镋IT13，半精镋IT10，精镋IT9， D、工序尺寸：精镗140H9 Ra2.5，半精镗 Ra6.3，粗镗 Ra12.5毛坯1321.5、输入轴承孔A、 加工工序：粗镗半精镗-精镗浮动镗B、工序余量：粗镗2.0，半精镗1.5，精镗0.4，浮动镗0.1 C、工序公差：毛坯1.5，粗镋IT13，半精镋IT10，精镋IT9，浮动镋IT8D、工序尺寸：浮动镋140H8 Ra1.6 ，精镋 Ra3.2，半精镋 Ra6.3，粗镋 Ra12.5， 毛坯1321.5、游标尺孔端面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.111、连接螺栓上端面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.14D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5 毛坯1071.512、连接螺栓下端面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.1D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5 ，毛坯641.513、轴两侧连接螺栓上端面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.1D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5 ，毛坯641.514、轴两侧连接螺栓下端面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.1D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5，毛坯641.515、轴承支承孔端面A、加工工序：粗铣半精铣B、工序余量：粗铣3.0，半精铣1.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.14，半精铣 IT9/0.087D、工序尺寸：半精铣 ，粗铣 ，毛坯1071.5粗糙度Ra：粗铣Ra12.5，半精铣Ra6.316、右侧起吊螺栓凸台A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5 ，毛坯1441.517、左侧起吊螺栓凸台A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣4.0C、工序公差：毛坯1.5，粗铣IT10/0.1D、工序尺寸:粗铣 Ra12.5 ，毛坯1091.5第七章 大致工艺过程在拟定工艺过程的时候应考虑，先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。整个加工过程分为两个大的阶段，先对箱盖和箱体分别进行加工，而后再对装配好的整体进行加工。第一阶段主要完成上机座结合面以及与合箱无关的部分的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面和上机座螺栓连接孔。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔和螺栓连接孔的加工精度和撤装后的重复精度。箱盖：工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆5划线6铣铣箱盖凸台面箱盖结合面X53K高速钢立铣刀W18Cr4V7粗铣粗铣箱盖结合面箱盖凸台面X156硬质合金面铣刀（YG8）8半精铣半精铣箱盖结合面箱盖凸台面X156硬质合金面铣刀（YG8）9精铣精铣箱盖结合面箱盖凸台面X156硬质合金面铣刀（YG8）10铣铣窥视孔台阶面箱盖结合面X53K硬质合金面铣刀11钻孔钻起吊螺钉孔箱盖结合面Z550直柄长麻花钻12锪孔锪起吊螺钉沉头孔机座底面Z550锪钻13钻孔钻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖结合面Z550麻花钻14攻丝攻起吊螺钉孔和窥视孔台阶面螺钉孔箱盖结合面Z550丝锥(如果是小批单件生产，加工工艺过程中应安排划线的工序，但由于是大量生产，采用流水线生产，故省略划线工序。)机座：工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆5划线6铣铣机座底面机座结合面X53K硬质合金面镶齿套式面铣刀YG87粗铣粗铣机座结合面机座底面X53K镶齿套式面铣刀（硬质合金）YG88半精铣半精铣机座结合面机座底面X53K镶齿套式面铣刀（硬质合金）YG89精铣精铣机座结合面机座底面X53K镶齿套式面铣刀（硬质合金）YG810铣粗铣地脚螺栓平面机座结合面X53K硬质合金面铣刀11钻孔钻地角螺栓孔一面两销Z550麻花钻12钻孔钻排油螺栓孔一面两销Z550麻花钻13钻孔钻游标孔一面两销Z550麻花钻14铣粗铣排油口台阶面一面两销X53K硬质合金面铣刀15铣半精铣排油口台阶面一面两销X53K硬质合金面铣刀16铣粗铣游标台阶面一面两销X53K高速钢立铣刀17攻丝攻排油螺栓孔和游标孔丝锥（由于机座有两凸缘面的原因，因此机座接合面与底面上螺栓孔的锪平不能用组合钻床直接锪平，而必须采用特殊的刀杆，把套式锪钻插装在特殊刀杆上来锪平螺栓孔。而且还应该先让刀杆穿过螺栓孔，在装上套式锪钻，然后再进行反锪。）合箱后：工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1钳工将箱盖，箱体对准和箱钳工2钻钻锥销孔，装入锥销一面两销Z550麻花钻3铰铰锥销孔，装入锥销一面两销Z550硬质合金铰刀4钳工将箱盖，箱体做标记，编号5钻孔钻上机座连接螺栓孔一面两销摇臂钻床Z302510B直柄长麻花钻6锪孔锪上机座连接螺栓沉头座孔一面两销Z550锪钻7钻孔钻输入轴承盖孔一面两销Z550麻花钻8钻孔钻输出轴承盖孔一面两销Z550麻花钻9粗铣粗铣输入轴承孔端面一面两销X6142硬质合金面铣刀YG810半精铣半精铣输入轴承孔一面两销X6142硬质合金面铣刀YG811精铣精铣输入轴承孔端面一面两销X6142硬质合金面铣刀YG812粗铣粗铣输出轴承孔端面一面两销专用机床硬质合金面铣刀YG813半精铣半精铣一面两销专用机床硬质合金面铣刀YG814精铣精铣输出轴承孔端面一面两销专用机床硬质合金面铣刀YG815粗镗粗镗输出轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-CoYG816半精镗半精镗输出轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-CoYG8N17精镗精镗输出轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-Ti-CoYT3018粗镗粗镗输入轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-CoYG819半精镗半精镗输入轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-CoYG8N20精镗精镗输入轴承孔一面两销T611硬质合金镗刀WC-Ti-CoYT3021浮动镗细镗输入轴承孔一面两销T611金刚镗刀22钳工拆箱，去毛刺，清洗钳工台23钳工合箱，装锥销，紧固钳工台钳工24终检查检查各部尺寸及精度25入库第八章 夹具设计铣机座底面工具卡片内容的分析计算刀具的选择：根据加工面由4个85120面组成，可选择一次全加工或多次加工，经试算选择硬质合金镶齿套式面铣刀GB1129-85，刀具材料为YG8，外径160mm切削宽度120mm，刀片数目z=16，故可分2次走到完成宽为85mm的端面加工。机床选择：机座底面为水平的