變速箱蓋夾具設計
變速箱蓋夾具設計,變速箱,夾具,設計
附表4：
河北理工大學
本科生畢業(yè)設計（論文）任務書
（由指導教師填寫）
學院
輕工學院
學生姓名
邢偉明
專業(yè)班級
05機械3班
設計（論文）題目
大批生產(chǎn)的汽車變速器左側(cè)蓋加工工藝及指定工序夾具設計
主要研
究目標
訓練學生綜合運用課程內(nèi)容完成機械工程師的培養(yǎng)，達到該專業(yè)目標。
主要研
究內(nèi)容
針對大批生產(chǎn)類型，研究其工藝特征，對該零件的工藝規(guī)程和其中指定夾具進行設計
研究方法
對唐山齒輪廠現(xiàn)行工藝進行改進，理論與實際相結(jié)合，運用CAD設計。
說明書（論文）的要求
按說明書撰寫規(guī)范的要求完成。
圖紙的
要求
零件圖，毛坯圖，夾具總裝圖，夾具零件圖各一張，工藝卡片一套。
主要參
考文獻
《機械制造工藝手冊》《機床夾具設計手冊》《機械制造工藝及專用夾具設計指導》《金屬機械加工工藝人員手冊》《機械加工工藝手冊》等
起止時間
自 年 月 日至 月 日
指導教師簽字：
年 月 日
系主任
意見
簽字： 年 月 日
院長意見
簽字： 年 月 日
注：任務書的具體內(nèi)容可依據(jù)各系要求進行修正。另，學生所做畢業(yè)設計(論文)的工作的研究成果歸河北理工大學所有，學生不能向第三方泄露有關成果內(nèi)容和技術秘密。
攀枝花學院機電工程學院畢業(yè)設計專用紙
大批生產(chǎn)的汽車變速器左側(cè)蓋加工工藝及指定工序夾具設計
摘要： 本設計要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對該變速器左側(cè)蓋零件圖的分析及結(jié)構(gòu)形式的了解，從而對變速器進行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術要求和精度分析。然后再對變速器左側(cè)蓋結(jié)合面加工進行夾具設計與精度和誤差分析，該工藝與夾具設計結(jié)果能應用于生產(chǎn)要求。
Abstract This Paper requires that" with quality beg development, with benefits seek to live on to store ", under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the the left side transmission cover part drawing for transmission, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of the left side transmission cover. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of the contact plane of left side transmission cover, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.
關鍵詞： 變速器左側(cè)蓋 加工工藝 定位 夾具設計
Key phrase: The left side transmission cover , processing technology , Fixed position ，Tongs design
第一章???????變速器左側(cè)蓋加工工藝
第一節(jié)??????零件的結(jié)構(gòu)特點、材料、毛坯及熱處理
?
一 零件的結(jié)構(gòu)特點
該零件是機器和部件的基礎零件,由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運動.各種蓋類零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點 :
1.尺寸較大
蓋子通常是機器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長達5~6m,寬3~4m,重50~60噸,正因為它是一個母體,所以它是機器整體的最大零件.
2.形狀復雜
其復雜程度取決于安裝在其上上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺.凸邊等結(jié)構(gòu)來滿足工藝與力的要求.
3.精度要求
有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質(zhì)量將直接影響機器的裝配精度，使用性能和使用壽命。
4．有許多緊固螺釘定位箱孔。
這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時給加工帶來很大的困難。
由于該類零件有以上共特點，故機械加工勞動量相當大，困難也相當大，例如鉆孔時，要如何保證位置度等問題，都是加工過程較困難的問題。
二．蓋體零件的材料、毛坯及熱處理
1、?毛坯種類的確定。
常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素：
（1）依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。
（2）?依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結(jié)構(gòu)比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結(jié)構(gòu)簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。
（3）?依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。
（4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。
本變速器是大批量的生產(chǎn)，材料為ZL104鋁合金，用鑄造成型。
2．毛坯的形狀及尺寸的確定：
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加工，有時還要考慮下列問題：
（1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮增加工藝搭子。
（2）為了提高機械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。
（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù)個合制成一個毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。
在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
3．毛坯的材料熱處理
長期使用經(jīng)驗證明，由于鋁合金有一系列的技術上（如良好的鑄造性能，熱處理后兼有良好的機械性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料ZL104鋁合金。
蓋類零件的毛坯大部分采用整體鑄件。當零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。
毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應力，對毛坯應進行人工實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。
毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。
第 二 節(jié) 變速器左側(cè)蓋加工工藝過程及分析
汽車機械中應用的變速器其箱體是分離式結(jié)構(gòu)。毛坯常用ZL104鋁合金制作。該材料鑄造工藝性能良好，耐蝕性尚可，強度高，焊接性能和切削加工性能尚可，鑄造工藝復雜，易生成氣孔。
該材料可以砂型、金屬型和壓力鑄造的形狀復雜零件，以及在200°C以下工作的零件。
一、變速器左側(cè)蓋的主要技術要求。
變速器左側(cè)蓋的主要加工部位有：結(jié)合面、螺栓孔、平面等。對這些加工部位的主要技術要求有：
1、變速器蓋的結(jié)合面必須與孔φ13H8以及6個φ13F9孔平行，其平行度誤差不超過0.1mm，表面粗糙度不超過3.2μm,平面度公差為0.06mm.
2、平行于結(jié)合面的φ13H8孔和φ16E8孔的同軸度公差不超過φ0.03mm， 相對于（定位基準N）的垂直度公差不超過φ0.15mm ,孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。
4、φ13F9孔的同軸度公差不超過φ0.03 mm.孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。
5、φ13F9孔相對于（定位基準N）的垂直度公差不超過φ0.01 mm.。
二、減速器箱體的機械加工工藝過程。
圖1-1
分析圖1-1可知。
1、主要孔
平行于結(jié)合面的φ13H8孔和φ16E8孔以及6—φ13F9孔。
2、主要平面
變速器左側(cè)蓋結(jié)合面。
3、其他加工
其他主要連接孔、銷釘孔以及一些特別的凸臺面等。
加工連接孔、螺孔、銷釘?shù)仍阢@床上進行，主要平面通常在銑床上銑削。
變速器左側(cè)蓋的機械加工過程取決于精度要求、批量大小、結(jié)構(gòu)特點、尺寸重量、大小等因素。此處還應考慮車間的條件，中間有無熱處理工序。
由圖可知，變速器左側(cè)蓋整個加工工藝過程分為兩大階段，為加工平面階段和鉆孔階段。鉆孔階段主要完成φ13H8孔和φ16E8孔以及6—φ13F9孔的加工，同時完成結(jié)合面上11—φ18孔的加工和2—φ8銷孔加工以及垂直于結(jié)合面的φ10.5孔的加工。完成后進行M18螺紋孔的攻絲。
加工平面階段主要完成結(jié)合面以及垂直于結(jié)合面的平面加工。
三、零件圖分析
1、變速器蓋的結(jié)合面必須與孔φ13H8以及6個φ13F9孔平行，其平行度誤差不超過0.1mm，表面粗糙度不超過3.2μm,平面度公差為0.06mm.
2、平行于結(jié)合面的φ13H8孔和φ16E8孔的同軸度公差不超過φ0.03mm， 相對于(N)的垂直度公差不超過φ0.15mm ,孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。
4、φ13F9孔的同軸度公差不超過φ0.03 mm.孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。
5、φ13F9孔相對于（N）的垂直度公差不超過φ0.01 mm.
6.零件材料ZL104。;
四、變速器左側(cè)蓋加工的工藝路線
擬定工藝路線是制定工藝過程的關鍵性的一步。在擬定時應充分調(diào)查研究。多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。
擬定工藝路線要考慮解決以下幾個問題：
采用加工方法一般所能達到的公差等級和表面粗糙度
以及需留的加工余量(參考參數(shù))
表（1-1）
1.加工方法的選擇
加工表面
加工方法
表面粗糙度
表面光潔度
公差等級
形狀公差
加工余量
說 明
外
圓
粗 車
半精車
精 車
細 車
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
1.6
0.8
1.0
0.4
0.1
1~3
4~5
6~7
7~8
6~7
8~9
10~14
IT12~IT11
IT10~IT9
IT8~IT7
IT6~IT5
IT8~IT7
IT6~IT5
IT6~IT5
11~10
10~8
8~7
7~6
7
6
4~5
1~5
0.50~1.60
0.2~0.5
0.1~0.25
0.25~0.85
0.06
0.10~0.03
指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量
內(nèi)
孔
鉆 孔
擴 孔
粗 鏜
半精鏜
精 鏜
細 鏜
粗 鉸
精 鉸
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
6.3
1.6
0.8
0.2
3.2
1.6
1.6
0.2
0.1
1~3
4~5
2~4
5~6
6~7
9~10
5~6
6~7
6~7
910
10~14
IT13~IT11
IT10~IT9
IT10~IT9
IT9~IT8
IT8~IT7
IT7~IT6
IT8
IT7
IT8
IT7~IT6
IT7~IT6
10
8
9~8
8
7
6
8~7
7~6
7
6
5~4
0.3~0.5
>1.8
1.0~1.8
0.5~0.8
0.1~0.3
0.1~0.55
0.04~0.2
0.2~0.3
0.2~0.5
0.1~0.2
0.01~0.02
指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2
L/d=2~10時,加工誤差增加1.2~2倍
平
面
粗刨,粗銑
精刨,精銑
細刨,細銑
粗 磨
半精磨
精 磨
研 磨
25
6.3
0.8
1.6
0.8
0.8
0.1
1~3
4~6
7~8
6~7
7~9
7~9
10~14
IT14~IT11
IT10
IT9~IT6
IT9
IT7~IT6
IT7~IT6
IT5
11~9
10~9
8~6
8~6
7~5
7~5
5~2
0.9~2.3
0.2~50.3
0.16
0.05
0.03
0.03
0.01~0.03
指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量
在選擇各表面的加工方法時，要綜合考慮以下因素
（1）要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。（選擇時見表1-1）
（2）根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在 小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。
（3）要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。
（4）要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。
此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法（參考表1-1）。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。
2．加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
(1) 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。
(2)半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm
(3)精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷.
精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm.
(4)光整加工階段
對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
３．工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
(1)工序集中的特點
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。
(2)工序分散的特點
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。
工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。
4．加工順序的安排
零件的加工過程通常包括機械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則：
(1)機械加工工序安排
1)先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工。
2）先加工基準面后加工其它面。首先以粗基準定位加工出精基準，然后以精基準定位加工其它表面。例如，軸類零件通常都是先加工出兩端面的頂針孔然，然后以頂針孔定位加工其它表面。箱體、底座、支架類零件，其上的平面較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，稱之為“先面后孔”原則。
3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指裝配基準面，工作表面等；次要表面指鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等。這些表面一般都與主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。這樣可以保護主要表面的光潔。
此外，為了保證加工質(zhì)量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必須安排在部件裝配之后或總裝過程進行。如內(nèi)燃機連桿的精鏜應放在連桿蓋組裝后進行。用作兩個連接件定位銷孔，應在總裝時，將兩個連接件相配在一起，鉆削、鉸削加工，然后裝上銷子。
(2)熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝路線中的安排主要取決于熱處理的目的。有以下幾種情況：
1)退火與正火通常安排在粗加工之前。他們的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除內(nèi)應力。
2)調(diào)質(zhì)一般安排在粗加工之后，半精加工之前進行。調(diào)質(zhì)使零件獲的較好的綜合機械性能也可使金屬組織細化致密，為以后淬火和 氮化減少變形作預備處理。
3)時效處理。一般鑄件通常安排在粗加工之后。高精度復雜鑄件應在半精加工之前后各安排一次。剛性差的精密零件應在粗加工、半精加工、精加工多次安排時效處理。時效處理的目的是消除毛坯制造和機械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應力，穩(wěn)定零件精度。
4)淬火。分整體淬火，表面淬火和滲碳淬火。一般安排在精加工與半精加工之間進行。表面淬火之前常要進行調(diào)質(zhì)及正火處理。淬火的目的是為了使零件獲得高的硬度和耐磨性。
5）淡化。安排在精細磨之前。淡化前還需要安排調(diào)質(zhì)處理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。
6）發(fā)蘭。表面鍍層等表面處理。應安排在工藝過程之后。
(3)輔助工序的安排
檢驗工序是重要的輔助工序，除每道工序操作者自檢外，還應在下列加工階段，專門安排檢驗工序。
1)粗加工階段結(jié)束之后；
2)重要的工序的前后；
3)工件從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間時；
4)工件全部加工完畢后。
輔助工序還有去毛刺、清洗、涂防銹油、油漆等，應分別安排于工藝過程所需之處。
變速器左側(cè)蓋的工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
工藝裝備
1
鑄造
2
清砂
清除澆注系統(tǒng)，冒孔，型砂，飛邊，飛刺等
3
熱處理
人工時效處理
4
涂漆
非加工面涂防銹漆
5
銑
銑φ22mm.孔和φ13H8mm.孔的外端面
專用銑床
6
銑
銑兩個內(nèi)側(cè)面
專用銑床
7
銑
銑中軸孔端面
專用銑床
8
銑
銑中軸孔另一端面
專用銑床
9
鉆
鉆平行于結(jié)合面的φ13H8mm孔和φ16E8mm
孔，φ22mm.孔后使三孔直徑為φ10mm
專用鉆床
10
粗銑、
精銑
以上一步鉆出的3個φ10mm孔定位，粗、精銑結(jié)合面以及垂直于結(jié)合面的平面至規(guī)定尺寸。
專用銑床
11
鉆
鉸
鉆、鉸3互鎖孔
12
鉆
鉸
鉆、鉸結(jié)合面上8個φ9mm孔
專用鉆床
13
鉆
鉸
鉆，鉸2個φ8F9mm銷孔，
專用鉆床
14
鉆
鉆3個φ10.6mm孔
專用鉆床
15
鉆
鉸
6個平行于結(jié)合面的φ13F9mm孔
專用鉆床
16
鉆
鉸
垂直于結(jié)合面的φ13H8mm孔
專用鉆床
17
擴
擴φ12.4mm孔
擴M18至
φ15.2mm
專用鉆床
18
鏜
鏜φ23H9mm孔
φ20mm孔
專用鏜床
19
鉆
鉸
鉆，鉸φ8H11mm孔
專用鉆床
20
擴
鉸
擴，鉸φ22mm孔
專用鉆床
攻絲
攻絲M18×1.5
專用鉆床
21
锪
锪φ21，φ11，
φ30孔
專用鉆床
22
車
車溝槽φ20.2H9
車床
23
檢驗
檢查各部尺寸及精度
第三節(jié) 主要表面的加工
一、變速器側(cè)蓋的平面加工
平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。
刨削箱體平面的主要特點是：刀具結(jié)構(gòu)簡單；機床調(diào)整方便；在龍門刨床上可以用幾個刀架，在一次安裝工件中，同時加工幾個表面，于是，經(jīng)濟地保證了這些表面的位置精度。
箱體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，常采用銑削加工。當批量較大時，常在多軸龍門銑床上用幾把銑刀同時加工幾個平面，即保證了平面間的位置精度，又提高了生產(chǎn)率。
二、孔的加工
由于主軸孔的精度比其它軸孔精度高，表面粗糙度值比其它軸孔小，故應在其它軸孔加工后再單獨進行主軸孔的精加工（或光整加工）。
目前機床主軸箱主軸孔的精加工方案有：精鏜—浮動鏜；金剛鏜—珩磨；金剛鏜—滾壓。
上述主軸孔精加工方案中的最終工序所使用的刀具都具有徑向“浮動”性質(zhì)，這對提高孔的尺寸精度、減小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度?？椎奈恢镁葢汕耙还ば颍ɑ蚬げ剑┯枰员ＷC。
從工藝要求上，精鏜和半精鏜應在不同的設備上進行。若設備條件不足，也應在半精鏜之后，把被夾緊的工件松開，以便使夾緊壓力或內(nèi)應力造成的工件變形在精鏜工序中得以糾正。
箱體的孔系，是有位置精度要求的各孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。
平行孔系主要技術要求是各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，可以在普通鏜床上或?qū)Ｓ苗M床上加工。
單件小批生產(chǎn)箱體時，為保證孔距精度主要采用劃線法。為了提高劃線找正的精度，可采用試切法，雖然精度有所提高，但由于劃線、試切、測量都要消耗較多的時間，所以生產(chǎn)率仍很低。
坐標法加工孔系，許多工廠在單件小批生產(chǎn)中也廣泛采用，特別是在普通鏜床上加裝較精密的測量裝置（如數(shù)顯等）后，可以較大地提高其坐標位移精度。
必須指出，采用坐標法加工孔系時，原始孔和加工順序的選定是很重要的。因為，各排孔的孔距是靠坐標尺寸保證的。坐標尺寸的積累誤差會影響孔距精度。如果原始孔和孔的假定順序選擇的合理，就可以減少積累誤差。
成批或大量生產(chǎn)箱體時，加工孔系都采用鏜模?？拙嗑戎饕Q于鏜模的精度和安裝質(zhì)量。雖然鏜模制造比較復雜，造價較高，但可利用精度不高的機床加工出精度較高的工件。因此，在某些情況下，小批生產(chǎn)也可考慮使用鏜模加工平行孔系。同軸孔系的主要技術要求是各孔的同軸度精度。成批生產(chǎn)時，箱體的同軸孔系的同軸度大部分是用鏜模保證，單件小批生產(chǎn)中，在普通鏜床上用以下兩種方法進行加工：
1.從箱體一端進行加工
加工同軸孔系時，出現(xiàn)同軸度誤差的主要原因是：
當主軸進給時，鏜桿在重力作用下，使主軸產(chǎn)生撓度而引起孔的同軸度誤差；當工作臺進給時，導軌的直線度誤差會影響各孔的同軸度精度。
對于箱壁較近的同軸孔，可采用導向套加工同軸孔。對于大型箱體，可利用鏜床后立柱導套支承鏜桿。
2.從箱體兩端進行鏜孔
一般是采用“調(diào)頭鏜”使工件在一次安裝下，鏜完一端的孔后，將鏜床工作臺回轉(zhuǎn)1800，再鏜另一端的孔。具體辦法是：加工好一端孔后，將工件退出主軸，使工作臺回轉(zhuǎn)1800，用百（千）分表找正已加工孔壁與主軸同軸，即可加工另一孔。
“調(diào)頭鏜”不用夾具和長刀桿，鏜桿懸伸長度短，剛性好。但調(diào)整比較麻煩和費時，適合于箱體壁相距較遠的同軸孔。
第四節(jié) 定位基準的選擇
在制定工藝過程時，選擇定位基準的主要目的是為了保證加工表面的位置精度。因此選擇定位基準的總原則應該是從有較高位置精度要求的表面中進行選擇。定位基準的選擇包括粗基準和精基準的選擇。
一、粗基準的選擇
選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。
粗基準選擇的原則是：
1.選擇應加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
2.選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。
3.應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
4.應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。
5.粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
箱體粗基準選擇要求：在保證各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均勻；裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件應與箱體內(nèi)壁有足夠間隙；此外還應保證定位、夾緊可靠。為了滿足上述要求，一般選箱體的主要孔的毛坯孔作為粗基準。減速箱體加工的第一個面是蓋或底座的結(jié)合面，由于 分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在蓋和底座兩個不同的部分上很不規(guī)則，因而在加工蓋和底座的結(jié)合面時無法用主要孔的毛坯作粗基準。而是用頂面與底面作為粗基準。這樣可以保證結(jié)合面加工后凸緣的厚度叫均勻。
二、精基準的選擇
選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準確、牢固、方便。
精基準選擇的原則是：
基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。
基準統(tǒng)一原則。應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。
此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。
箱體上孔與孔、孔與平面、平面與平面之間都有較高的位置精度要求，這些要求的保證與精基準的選擇有很大的關系。為此，通常優(yōu)先考慮“基準統(tǒng)一”原則。使具有相互位置精度要求的大部分工序，盡可能用同一組基準定位。以避免因基準轉(zhuǎn)換過多而 帶來的積累誤差，并且由于采用同一基準，使所用夾具具有相似的結(jié)構(gòu)形式，可減少夾具設計與制造工作量、降低成本。例如車床主軸箱可以選用裝配基面的底面做定位基準，在大批量生產(chǎn)中，則選用主軸箱頂面和 兩定位銷為定位基準。分離式減速箱體的結(jié)合面與裝配基面底面有一定的尺寸精度和位置精度，軸承孔軸線應對結(jié)合面上，與底面也有尺寸精度和相互位置精度要求，故加工底座結(jié)合面時，選底面為精基準，箱體和箱后的軸承孔加工仍以底面為主要定位基準。若箱體尺寸較小而批量很大時，可與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣既符合“基準統(tǒng)一”原則，又符合“基準重合”原則，有利于保證軸承孔軸線與結(jié)合面重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行度。
第五節(jié) 工藝尺寸的計算
一、 加工余量的確定查《機械加工余量與公差手冊》
1.結(jié)合面的加工余量
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
3．兩內(nèi)側(cè)面的加工余量
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
4．Φ16E8和φ23H9端面的加工余量
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
5．鏜孔的加工余量
半精鏜 1.5±0.25mm IT9 表面粗糙度 3.2
粗鏜 5±0.5mm IT11 表面粗糙度 6.3
6.孔加工余量
鉆
鉸 1.5±0.25mm IT9 表面粗糙度 3.2
二、切削用量的選擇(查機械加工工藝手冊)
加工對象
加工方法
加工步驟
刀 具
切削深度(mm)
切削速度(m/s)
進給量(mm/r)
(mm/z)
走刀長度（mm）
備注
結(jié)合面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
200
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
200
兩內(nèi)側(cè)面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
110
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
110
機蓋結(jié)合面平面孔
鉆削加工
1
麻花鉆
10
0.36
0.45
13
機蓋結(jié)合面上銷孔
鉆削加工
1
麻花鉆
9
0.38
0.36
9.3
3—φ10.6孔
鉆削加工
1
麻花鉆
38
0.38
0.36
38
φ13F9孔
鉆削加工
1
麻花鉆
112
0.38
0.36
115
鉸孔
2
鉸刀
112
0.15
1.5
115
φ13H8孔
鉆削加工
1
麻花鉆
32
0.38
0.36
35
鉸孔（兩工藝用）
2
鉸刀
32
0．15
1．5
35
擴φ15.2mm孔
擴孔
1
16
0.36
0.45
20
擴φ12.4mm
擴孔
1
16
0.36
0.45
18
鏜φ23H9mm孔
鏜φ20mm孔
粗鏜
1
鏜刀
5
0.20
0.4
5
粗鏜
1
鏜刀
2
0.20
0.4
2
鉆，鉸φ8H11mm孔
鉆削加工
1
麻花鉆
13.5
0.35
0.45
15
鉸孔
2
鉸刀
13.5
0.15
1.5
15
鉆，鉸φ22mm孔
擴
1
10
0.27
0.3
12
鉸孔
2
鉸刀
10
0.15
1.5
12
攻絲M18×1.5
攻絲
1
絲錐
16
0.148
1.25
16
锪φ21，φ11，
φ30孔
锪孔
1
锪刀
1.5
0.41
0.2
1.5
車溝槽φ20.2H9
車
1
車刀
2
0.5
0.24
2
四、切削的工時定額
粗銑結(jié)合面
取53
半精銑
結(jié)合面的基本時間
粗銑
半精銑
（見《工藝手冊》表6.2-8）
鉆9孔 L=10mm
r/min
鉆孔10.6孔 L=38mm r/min
當加工兩組孔時t=
鉆13F9孔 L=112 r/min
=min
鉆13H8孔 L=32 r/min
=min
鉆8H11孔 L=15 r/min
=min
鉆22孔 L=12 r/min
=min
鉆攻m18
鉆L=16mm =3mm =0 =960r/min
=
鉆銷孔L=9 r/min
=
鉸孔13F9 f=0.35 v=21m/min
(按《工藝手冊》表4.2-2)
實切削速度v=
=
鉸孔13H8 f=0.35 v=21m/min
(按《工藝手冊》表4.2-2)
實切削速度v=
=
鉸孔8H11 f=0.35 v=21m/min
(按《工藝手冊》表4.2-2)
實切削速度v=
=
锪沉頭孔f=0.21mm/r
L=8
=
銑孔16E8端面 v=0.45m/r Z=20 相關手冊
查《工藝手冊》表4.2-39取r/min
v=
=
因為有2面，所以t=0.733min
鏜孔23H9 f =0.4mm/r
相關手冊r=100m/min
取
L=53
=
鏜孔20 f =0.4mm/r
相關手冊r=100m/min
取
L=2
=
第二章 夾具設計
第一節(jié)設計變速器加工結(jié)合面夾具
設計任務
設計在成批生產(chǎn)條件下,在專用銑床上加工變速器結(jié)合面的銑床夾具.
一. 設計任務分析
1、結(jié)合面是一平面,可用端面銑刀銑削完成。
2、該平面的設計基準是φ8H11孔和φ22孔的中心線，尺寸為22.62±0.15，接合面公差為3.2μm，平面度公差為0.06，銑削加工表知用粗銑、精銑兩步即可達到設計粗糙度要求。
3、該面的縱橫長度為150×216，零件總高度為88mm,其空間尺寸完全滿足夾具的布置和銑床的加工范圍的要求。
4、本工序是對結(jié)合面進行加工，采取移動的夾具，使用端面銑刀，立式銑床
二．設計方案論證
1、定位基準的選擇
上一步工序鉆出的3個φ10孔的中心線是加工結(jié)合的設計基準，按照基準重合原則選擇φ10孔的中心線作為定位基準是比較恰當?shù)摹?
2、夾緊結(jié)構(gòu)的確定
當定位心軸水平放置時，在專用銑床上銑平面時的向前的銑削力由心軸承擔，擋圈可以確保工件不會在加工時旋轉(zhuǎn)錯位。
這時工件的夾緊方案為
在心軸的螺紋部位用螺母壓緊。夾緊力與切削力處于平行以及垂直狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)復雜，裝卸工件比較麻煩，但由于零件的形狀特征選擇此種卡緊方式比較合理。
三、切削力及夾緊力的計算
刀具：端銑刀，
則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊》)
查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以：
F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N
查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：
FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53
故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N
FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N
FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N
在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)
K=K1K2K3K4
式中：K1 —基本安全系數(shù)，2.5
K2—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1
K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1
K2—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1
則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=211366N
選用螺旋—板夾緊機構(gòu)，故夾緊力
fN=1/2 F/
f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25
則 N=0.5×211366÷0.25=52841N
四、計及操作的簡要說明
在設計夾具時，為降低成本，可選用手動螺釘夾緊，本道工序的銑床夾具就是選擇了手動螺旋—板夾緊機構(gòu)。由于本工序是為銑削加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢必要求工人在夾緊工件時更加吃力，增加了勞動強度，因此應設法降低切削力?？梢圆扇〉拇胧┦翘岣呙鞯闹圃炀龋棺畲笄邢魃疃冉档?，以降低切削力。
五．結(jié)構(gòu)分析
按設計步驟，先在各視圖部位用雙點劃線畫出工件的外形，然后圍繞工件的布置定位，加緊和導向元件再進一步考慮零件的裝卸，各部件結(jié)構(gòu)單元的劃分，加工時操作的方便和結(jié)構(gòu)工藝性的問題使整個夾具設計形成一個整體。
1、夾具采用分鑄式鑄件組合的結(jié)構(gòu)。鑄造簡單，剛性較好。為保證鑄件壁厚均勻，內(nèi)腔掏空；為減少加工面，各部件的結(jié)合面處設置鑄件凸臺。
2、定位板和定位釘安裝在夾具體的底面，通過夾具體底面上的U形孔與銑床工作臺卡緊，保證加工時卡具的位置固定不動，保證加工精度。
3、長軸限制零件除繞軸線方向轉(zhuǎn)動的自由度和沿軸線書水平移動的自由度以外的4個自由度。繞心軸軸線轉(zhuǎn)動的自由度由短軸來限制。零件在軸線水平方移動的自由度由擋圈來限制。
4、由于零件為鋁合金重量輕所以用一個和短軸相對的輔助支撐釘支撐工件即可保證剛度。
5、為了便于裝卸零件，夾具采用了心軸水平定位螺栓卡緊結(jié)構(gòu)。以保證加工的位置精度。
六、夾具的公差
1、制訂夾具公差的基本原則和方法
（1）滿足誤差不等式并有精度儲備的的原則
零件加工中受工藝系統(tǒng)各種誤差因素的影響而使加工尺寸產(chǎn)生一定的誤差，設除夾具本身之外工藝系統(tǒng)其他各誤差環(huán)節(jié)所造成的總和，同時考慮到要維持夾具的使用精度，在壽命期內(nèi)應留出允許的磨損公差為△m.因此，夾具的制造誤差應當保證被加工工件的尺寸誤差在考慮上述兩項誤差之后。仍在允許的尺寸公差范圍之內(nèi)于是就有不等式
（2）、基本尺寸按工件相應尺寸的平均值標注并采用雙向?qū)ΨQ偏差的原則。
為了便于尺寸計算和誤差分析，并盡可能避免計算中的錯誤，凡是夾具上與被加工主件尺寸相應的尺寸，其基本尺寸均應按工件尺寸的平均尺寸標注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5標注。底面與結(jié)合面的尺寸為160，選用尺寸偏差時為160±0.36mm.
2.與加工要求沒有直接關系的加具尺寸公差的制訂
與加工要求無直接關系的尺寸是指不直接與零件加工尺寸相對應的夾具尺寸。他們的尺寸公差無法從工件上相對應的尺寸來確定。但他們的公差也并非對加工精度沒有影響。
屬于這種夾具公差的多為夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合尺寸公差，如定位元件與夾具體、可換鉆套與襯套、導向套與刀具、鉸鏈連接的軸與孔、夾具機構(gòu)上各零件的配合尺寸公差等。這類尺寸公差主要是根據(jù)零件的功用和裝配要求，直接根據(jù)國家標準規(guī)定的公差配合來選用的。如夾具中起導向作用并相對滑動的連接副一般選用;有相對活動而無導向作用的連接副一般選用、；鉸鏈連接則按基軸制選用、等間隙配合。
七、工序精度分析
在夾具設計中，當結(jié)構(gòu)方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
影響原始尺寸22.62±0.15的各項誤差分析
1、 軸與底面的垂直度所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸22.62±0.15的影響較大，因此對卡具定位孔與底面的垂直度要求較高，取卡具體的定位孔φ10與卡具底面的垂直度為0.01。
2、 軸的長度方面的誤差對加工面的尺寸影響小，因此可以忽略。
3、 垂直度引起的加工公差計算
用概率法相加總誤差為：
0. 098137mm<0.15mm
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
結(jié)論：通過本次的畢業(yè)設計，使我能夠?qū)镜闹R做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。
參 考 文 獻
[1]梁炳文主編，《機械加工工藝與竅門精選》，機械工業(yè)出版社。
[2]周增文 張亮蜂等編著，《機械加工工藝基礎》，中南大學出版社。
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[6]陳宏均主編，《實用機械加工工藝手冊》，機械工業(yè)出版社。
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[16]于駿一主編，《典型零件制造工藝》，機械工業(yè)出版社1989年。
[17]成大先,王德夫,姜勇,等.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,1993。
[18]樂兌謙主編.《金屬切削刀具》機械工業(yè)出版社，1985。
致 謝
本畢業(yè)設計是在指導老師 教授和 教授的指導下完成的，在我即將完成畢業(yè)設計之際，衷心感謝 老師和 的悉心指導以及在生活上給予的關心和幫助。 老師和 不僅以其淵博的學識、創(chuàng)造性的思維方式、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使作者在學術上受益匪淺、而且言傳身教，以其高尚的人格和坦蕩寬廣的胸懷教導了我做人的道理。在此畢業(yè)設計完成之際，瑾向 老師和 表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意！
在課題的研究和設計過程中，得到了師兄的無私幫助，在此對他們表示衷心的感謝。
在設計工作中，得到了機電工程學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。
最后，深深地感謝父母和家人多年來的支持、理解和關心。
2005年6月10日
于 學院機電工程學院
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