K136-变速箱下箱体工艺及钻8-M10底孔夹具设计带图纸
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K136
变速箱
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设计说明书题目：变速箱下箱体零件的工艺规程及钻、攻8-M10螺纹的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。变速箱下箱体零件的加工工艺规程及其钻、攻8-M10的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.Gearbox casing parts machining process and its drilling, tapping the 8-M10 fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择传 42.3制定工艺路线 42.4确定切削用量及基本工时 6三 夹具设计 233.1问题的提出233.2切削力及夹紧力计算233.3定位误差分析233.4夹紧误差253.5夹具设计及操作简要说明26总 结28致 谢29参考文献 30序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。变速箱下箱体零件的加工工艺规程及其钻、攻8-M10螺纹的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用变速箱下箱体是变速器的基础零件之一，它把变速箱中的轴和齿轮等有关零件和机构联成一个整体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件正确、协调一致的工作。1.2 零件的工艺分析变速箱下箱体共有2组加工面，现分述如下：1、133138端面2、2-55端面3、2-R16中心线距84的两凸台面及20的凸台面4、2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）5、8-M10螺纹（贯通）6、8-M8螺纹（贯通）7、4-M10螺纹深22， 2-10孔深228、2-22孔9、4-M8螺纹深18； M12螺纹（贯通）二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为铸铁，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对变速箱下箱体这类大型零件，形状不规则，以45孔、30孔及其端面作为定位粗基准。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用基准A、基准B作为定位精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序01：铸造工序02：人工时效工序03：铣133138端面工序04：铣2-55端面，保证尺寸1300.1工序05：铣2-R16中心线距84的两凸台面及20的凸台面工序06：粗镗、半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）工序07：钻、攻8-M10螺纹（贯通）工序08：钻、攻8-M8螺纹（贯通）工序09：钻、攻4-M10螺纹深22，钻、铰2-10孔深22工序10：钻、铰2-22孔工序11：钻、攻4-M8螺纹深18；钻、攻M12螺纹（贯通）工序12：去毛刺工序13：检验至图纸要求工序14：入库方案二工序01：铸造工序02：人工时效工序03：铣133138端面工序04：粗镗、半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）工序05：铣2-55端面，保证尺寸1300.1工序06：铣2-R16中心线距84的两凸台面及20的凸台面工序07：钻、攻8-M10螺纹（贯通）工序08：钻、攻8-M8螺纹（贯通）工序09：钻、攻4-M10螺纹深22，钻、铰2-10孔深22工序10：钻、铰2-22孔工序11：钻、攻4-M8螺纹深18；钻、攻M12螺纹（贯通）工序12：去毛刺工序13：检验至图纸要求工序14：入库工艺方案一与方案二的区别在于，方案二将2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）的加工放在孔端面加工之前，由加工原理知，一般情况先面后孔，故方案一相对较为合理。具体的工艺路线如下工序01：铸造工序02：人工时效工序03：铣133138端面工序04：铣2-55端面，保证尺寸1300.1工序05：铣2-R16中心线距84的两凸台面及20的凸台面工序06：粗镗、半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）工序07：钻、攻8-M10螺纹（贯通）工序08：钻、攻8-M8螺纹（贯通）工序09：钻、攻4-M10螺纹深22，钻、铰2-10孔深22工序10：钻、铰2-22孔工序11：钻、攻4-M8螺纹深18；钻、攻M12螺纹（贯通）工序12：去毛刺工序13：检验至图纸要求工序14：入库2.4 确定切削用量及基本工时工序01：铸造工序02：人工时效工序03：铣133138端面1) 选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2) 切削用量 本道工步切削宽度ac160.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min4) 确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=160.8,fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(100023.7)/(3.1450)=151r/min 根据X51型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/minVf=nf=1600.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率： 当Vc=71m/min ae=16mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=16mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z6) 基本工时Tm=(L+L1+)/Vf=(542+5+3)/80=6.875（min）工序04：铣2-55端面，保证尺寸1300.11）选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=100mm故齿数，由于采用标准端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2） 切削用量 本道工步切削宽度ac920.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=100mm，刀具寿命 T=120min4）确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=920.8,fz=f/z=0.07mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(100023.7)/(3.14100)=75.5r/min 根据X51型铣床说明书选n=100r/minVc=3.14nd/1000=(1603.14100)/1000=50.2m/minVf=nf=1000.6=60mm/min 选Vf=60mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.07mm/z5) 机床功率： 当Vc=50.2m/min ae=92mm ap=4mm fz=0.07 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=92mm Vf=60m/min Vc=50.2m/min fz=0.07mm/z6) 基本工时Tm=(L+L1+)/Vf=(156+4+3)/60=2.7167（min）总的工时：T=2 Tm=5.433min工序05：铣2-R16中心线距84的两凸台面及20的凸台面工步一：铣2-R16中心线距84的两凸台面1）选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2） 切削用量 本道工步切削宽度ac320.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min4）确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=160.8,fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(100023.7)/(3.1450)=151r/min 根据X51型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/minVf=nf=1600.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.06mm/z5) 机床功率： 当Vc=25.1m/min ae=32mm ap=4mm fz=0.06 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=32mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.06mm/z6) 基本工时Tm=(L+L1+)/Vf=(60.5+4+3)/80=0.8438（min）总的工时：T=2 Tm=1.688min工步二：铣20的凸台面1）选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2） 切削用量 本道工步切削宽度ac320.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，镶齿铣刀，加工材料为灰铸铁，可选择粗铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min4）确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=160.8,fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmKsvKTv=1.120.80.82=0.79Vc=(Cvdoqv)/(TmapXvfzyvaeuvZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(100023.7)/(3.1450)=151r/min 根据X51型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(1603.1450)/1000=25.1m/minVf=nf=1600.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.06mm/z5) 机床功率： 当Vc=25.1m/min ae=32mm ap=4mm fz=0.06 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=32mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.06mm/z6) 基本工时Tm=(L+L1+)/Vf=(20+3)/80=0.288（min）工序06：粗镗、半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7孔（基准B）工步一：粗镗2-55H7孔（基准A）、2-40H71加工条件加工要求：粗镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7机床：选用T616金刚镗床和专用夹具。刀具：硬质合金单刃镗刀。2、选择切削用量（1）选择切削深度=4.0mm(2)选择进给量根据【6】实用机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表11-313，查得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁：=40-80m/min f=0.3-1.0mm/r选择则r/min=347.4r/min 根据简明手册表4.2-204.2-61，选择，=375r/min。（3）计算基本工时 根据公式，式中，当加工一个孔时l=24， L=（24+4+3）mm =31mm故有=min=0.472min总的工时：T=2=0.944min工步二：半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H71加工条件加工要求：半精镗2-55H7孔（基准A）、2-40H7机床：选用T616金刚镗床和专用夹具。刀具：硬质合金单刃镗刀。2、选择切削用量（1）选择切削深度=1.0mm(2)选择进给量根据【6】实用机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表11-313，查得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁：=40-80m/min f=0.3-1.0mm/r选择则r/min=347.4r/min 根据简明手册表4.2-204.2-61，选择，=375r/min。（3）计算基本工时 根据公式，式中，当加工一个孔时l=24， L=（24+1+3）mm =28mm故有=min=0.1009min总的工时：T=2=0.202min工序07：钻、攻8-M10螺纹（贯通）工步一：钻8-M10螺纹底孔8.5 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：总的工时：T=8t=1.009min工步二：攻丝8-M10选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取基本工时：总的工时：T=8t=0.371min工序08：钻、攻8-M8螺纹（贯通）工步一：钻8-M8螺纹底孔6.8 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取n=375r/min 基本工时：总的工时：T=8t=1.402min工步二：攻丝8-M8选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取n=375r/min基本工时：总的工时：T=8t=0.266min工序09：钻、攻4-M10螺纹深22，钻、铰2-10孔深22工步一：钻4-M10螺纹底孔8.5 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：总的工时：T=4t=0.767min工步二：攻丝4-M10选择M10mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取基本工时：总的工时：T=4t=0.303min工步三：钻孔至2-9.8确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工9.8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2 =0.553min工步四：铰2-10孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为 总的工时：T= 2=0.724min工序10：钻、铰2-22孔工步一：钻孔至2-21.8确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工21.8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2 =1.132min工步二：铰2-22孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为 总的工时：T= 2=0.811min工序11：钻、攻4-M8螺纹深18；钻、攻M12螺纹（贯通）工步一：钻4-M8螺纹底孔6.8 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取n=375r/min 基本工时：总的工时：T=4t=0.930min工步二：攻丝4-M8选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取n=375r/min基本工时：总的工时：T=4t=0.184min工步三：钻M12螺纹底孔10.2选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取n=275r/min 基本工时：工步四：攻丝M12选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取n=200r/min基本工时：工序12：去毛刺工序13：检验至图纸要求工序14：入库三、 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。由指导老师的分配工序07：钻、攻8-M10螺纹（贯通）的钻床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于钻、攻8-M10螺纹（贯通），精度要求不高，与其他面没有任何位置度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.3定位误差分析变速器下箱体加工8-M10螺纹采用的是盖板式钻模，钻模与工件两孔配合，即是经典的一面两销，误差分析如下：(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 3.4钻套设计8-M10螺纹的加工需钻，攻丝，因为钻后还要攻丝，为了我们钻后能及时的的攻丝，故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先用8.5的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为8.5图 5.3 快换钻套图扩工艺孔
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