反向齿轮器箱体的加工工艺及钻4-φ5油孔夹具设计

PAGE1反向齿轮器箱体的加工工艺及钻4-φ5油孔夹具设计摘要本文是对反向齿轮器箱体零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对反向齿轮器箱体零件的1道工序的加工设计了专用夹具.关键词反向齿轮器箱体零件，加工工艺，夹具，定位，夹紧全套图纸加V信153893706或扣3346389411目录TOC\o"1-3"\h摘要 11绪论 31.1反向齿轮箱的用途 31.2反向齿轮箱的技术要求 31.3选择定位基准 51.4制定零件加工工艺路线 51.5切削计算 7工序：精铣上盖结合面 92钻4-φ5油孔夹具设计 102.1问题的提出 102.2定位基准的选择 102.3定位元件的设计 102.4切削力及夹紧力计算 102.5定位误差分析 112.6夹具设计及操作简要说明 11总结 12谢辞 13参考文献 141绪论机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于零件加工工艺及夹具设计的主要任务是：=1\*GB2⑴完成零件零件加工工艺规程的制定；=2\*GB2⑵完成专用夹具的设计。通过对零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出零件加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。1.1反向齿轮箱的用途该反向齿轮箱用途非常广泛。常用于加速减速，就是常说的变速齿轮箱；改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴；改变转动力矩，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大；离合功能，我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮，达到把发动机与负载分开的目的，比如刹车离合器等；分配动力，例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。1.2反向齿轮箱的技术要求按表1的形式将反向齿轮器的主要技术要求列于表1中。表1反向齿轮箱零件技术要求表加工表面尺寸及偏差mm表面粗糙度Raum形位公差mm上盖接合面2001.60.05后侧面1306.3上盖接合面Φ12mm孔126.3Φ16mm沉头孔166.3吊耳上凸台面6.3左右端面6.3Φ47mm轴承孔Φ47-0.008+0.018eq\a(+0.02,+0.03)1.6◎Φ0.01A

BΦ35mm轴承孔Φ35-0.008+0.0181.6◎Φ0.01A-B后侧面Φ12mm孔Φ120+0.0191.6Φ35mm吊耳孔Φ350+0.0273.2∥0.05C该反向齿轮箱形状复杂、结构简单，属于典型的箱体零件。为了实现改变方向、力矩等功能，其轴承孔与轴承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求较高，而且要求较高的同轴度。上盖结合面作为设计基准和定位基准，要求较高的平面度。为了保证齿轮箱有较高的装配精度，上盖面采用销定位。吊耳孔虽然尺寸精度要求不高，但要求对上盖面有很好的平行度。综上所述，该反向齿轮箱的各项技术要求比较合理，符合零件在实际工作中的功用。1、反向齿轮箱特点：反向齿轮箱属于面型薄壁箱体零件，加工要求较高的是顶面和轴承孔的加工，其具体要求见零件图。2、对反向齿轮箱体的结构：1）该反向齿轮箱形状复杂、结构简单，属于典型的箱体零件。2）该箱体壁厚均匀，铸造容易，不易出现缩孔，缩松等缺陷。3）在箱体零件上，孔径相同的比较多，有利于减少刀具的种类和数量。4）为了实现改变方向、力矩等功能，其轴承孔与轴承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求较高，而且要求较高的同轴度。5）上盖结合面作为设计基准和定位基准，要求较高的平面度。6）吊耳孔虽然尺寸精度要求不高，但要求对上盖面有很好的平行度。3、反向齿轮箱体工艺性的定性分析：分析零件图可知，齿轮箱的上盖接合面和后侧面均要求铣削加工，上盖接合面的四角伸出端与左右端面相接，这样既减少了加工面积，又减少了材料的使用，同时还提高了接触刚度；加工Φ47mm轴承孔和Φ35mm轴承孔时，由于孔径较大，要选择镗刀进行加工，为了满足两孔的同轴度，可以用在一个工位里完成它们的加工；该齿轮箱是单件小批量的生产，要求工序尽可能的集中，因此多选用在加工中心上完成，以提高生产效率。由此可见，该零件的工艺性较好。4、反向齿轮箱体材料和毛坯：零件的材料用HT-20~~33，采用铸铁有以下一些优点，铸铁有较高的耐磨性，减振性和铸造性，而且价格低廉。采用铸件毛坯，铸出后要进行时效处理，消除其内应力，然后才送到机械加工车间加工，否则加工后会发生很大的变形，影响加工精度。1.3选择定位基准定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。精基准的选择根据该箱体零件的技术要求和装配要求，选择上盖结合面和后侧面作为精基准进行加工，然而这两个平面是需要加工的表面，因此首先要加工这两个面。选择上盖接合面和后侧面作精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。由于上盖接合面和后侧面又是作为设计是选用的基准，因此选用它们作为基准又遵循了“基准重合”的原则。选用上盖结合面作基准时，采用一面两孔的方式定位，夹紧稳定可靠。粗基准的选择作为粗基准的表面应平整和光洁，不能有飞边、浇口、毛刺、冒口及其他的缺陷。本箱体零件选用下底面作为粗基准。以下底面作为粗基准加工上盖接合面和后侧面，可以为后续工序准备好精基准。1.4制定零件加工工艺路线工艺路线拟定是工艺规程制定的核心，在具体工作中应在充分调查研究的基础上，提出多种方案进行分析比较，注意到加工路线不仅影响加工的质量和效率，而且还影响到工人的劳动强度、设备安排、车间面积、生产成本等，必须认真分析，使拟定的加工工艺路线达到科学合理。本设计经分析拟定的工艺路线分析如下：1粗铣零件上盖结合面，半精铣上盖结合面2钻铰上结合面￠12连接螺栓孔，铰修上盖结合面￠12孔3粗铣两侧轴承凸台端面4粗铣吊耳上凸台端面5粗铣前端面6钻前端面￠10孔，钻前端面￠12孔，钻前端面M12螺纹底孔7钻底面M12螺纹底孔，锪￠20孔8粗镗两侧轴承孔9粗镗吊耳孔10精铣吊耳上凸台面11半精镗两侧轴承孔12精镗吊耳孔13精铣两侧轴承凸台端面14钻两侧轴承凸台端面上6个M6螺纹底孔15在上盖结合面上钻4个M8螺纹底孔16攻底面M12螺纹17扩铰前端面￠12孔，铰前端面￠10孔为M12螺纹底孔18攻前端面M12螺纹19攻两侧轴承凸台端面上6个M6螺纹20在上盖结合面上攻4个M8螺纹，钻左侧凸台面上￠5深35孔21在上盖结合面钻4个￠5油孔22精铣上盖结合面23铰修上盖结合面￠12孔24精镗两侧轴承孔25铰￠16沉头孔26去毛刺27清洗28与7065装配29钻2个配作￠5锥销孔底孔30手铰2个配作￠5锥销孔31与7076装配32钻吊耳上配作￠8销孔底孔33手铰吊耳上配作￠8销孔34清洗35终检1.5切削计算工序60：钻铰孔机床：Z525刀具：硬质合金锥柄麻花钻头。型号：E211和E101带导柱直柄平底锪钻（GB4260-84）公制/莫式4号锥直柄铰刀刀具材料：Φ10H7孔先钻Φ9.5孔，然后铰孔至Φ10切削深度：进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-52，取切削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度：式（1.8）刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：式（1.9）铰孔孔切削深度：，进给量：根据参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-58，取切削速度：参照参考文献[7]《机械加工工艺手册》表2.4-60，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.8）有：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间，由式（1.9）有：工序:钻底座M12螺纹底孔锪20孔机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献[3]表4.3～9选高速钢锥柄麻花钻头。=1\*GB2⑴钻孔进给量：根据参考文献[3]表2.4～38，取。切削速度：参照参考文献[3]表2.4～41，取。机床主轴转速：，按照参考文献[3]表5.1～31，取所以实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序:钻攻M12X6H螺孔机床：Z525刀具：钒钢机动丝锥（1）、M12X6H螺孔攻丝进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照《机械加工工艺手册》表2.4.105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：（盲孔）机动时间：工序：精铣上盖结合面机床：X52K型立式铣床刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为)，材料：，，齿数Z=25，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献[3]表3.1-31实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.94min2钻4-φ5油孔夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计4×Φ5孔的钻床夹具。2.1问题的提出本夹具主要用于钻4×Φ5孔，粗糙度Ra6.3，因此本道工序加工精度要求一般，为此，设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，精度则不予考虑。2.2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用已加工过的反向齿轮箱体底面、左端面和Φ60外圆定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用压块、支座、衬套和连接螺母等组成的夹紧机构来完成。2.3定位元件的设计钻4×Φ5孔夹具，选择反向齿轮箱体底面、左端面和Φ60外圆定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板和A型固定式定位销，定位分析如下：反向齿轮箱体底面与两个支承板相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。反向齿轮箱体左端面与一个支承板相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Z轴转动。反向齿轮箱体Φ60外圆与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Y轴移动。工作限制六个自由度即可，故设计合理。2.4切削力及夹紧力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6知，钻Ф5孔，加工设备选择摇臂钻床，型号Z3025。钻孔时切削力最大，故Φ5孔的工时计算知，，=0.25mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即=66740.3790.75N≈758N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：2.462K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M24螺母锁紧，查表得夹紧力为12840N==32100N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的2.5定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm，Td=0.25mm，，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。2.6夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择用压块、支座、衬套和连接螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总结本文是反向齿轮器箱体的加工工艺和夹具设计，设计的总体过程可以概括为，首先对拨叉零件的结构、形状及材料作整体分析，然后初选加工工艺方案，并对工艺方案进行比较选择合理的工艺路线，然后计算分析尺寸，并制定出工艺卡片。最后是夹具的设计。本次课程设计综合了大学里所学的知识，是理论与实际相结合的一个成果。由于专业知识有限，在设计过程中遇到的问题主要通过老师的讲解，同学们的讨论以及查阅资料来解决。通过课程设计，我对课本理论知识有了更深刻了理解，同时，我的看图，绘图能力也有了较大的提高。这对我以后的工作打下了良好的基础。谢辞本次课程设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图、绘图、设计能力，为我今后的工作打下了良好的基础。