變速箱體工藝與工裝設(shè)計(jì)

1、湖南工貿(mào)技師學(xué)院技師論文案例報(bào)告變速箱體工藝與工裝設(shè)計(jì)湖南工貿(mào)技師學(xué)院何延鋼摘要:本文對(duì)變速箱體的加工難點(diǎn)、生產(chǎn)類型進(jìn)行了分析,針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行 毛坯設(shè)計(jì)、對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為提高生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)了錘孔夾具，對(duì)其它箱體零件 的加工有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：變速箱 工藝 夾具 設(shè)計(jì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和人部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí) 習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我能夠綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基 本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)，分析和解決機(jī)械制造工藝問(wèn)題，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，提 高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及從事的工作打下良好基礎(chǔ)。一、零件的

2、工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1. 零件的作用題目所給定的零件是變速箱，用于機(jī)床主軸變速，且只能裝有兩根主軸，用于簡(jiǎn)單的二 級(jí)變速。輸入軸與電動(dòng)機(jī)相連，輸出軸與工作機(jī)相連。2. 零件的工藝分析通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，對(duì)零件有些深入的了解，軸承孔為主要的加工部分。此零 件為典型的箱體類零件，并不是所有的表面和輪廓都要加工，除幾個(gè)軸承孔外，其他部分加 工要求不高，都比較容易獲得。主要保證好輸入軸與輸出軸孔的精度以及兩個(gè)面的位置度。 箱體類零件其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)為底部，首先應(yīng)保證好，兩側(cè)面與軸承蓋相配合，要保證 的位置度不難，在加工中心上可完成人部分的工作，此零件孔較多，但人部是小螺絲孔，只 要能滿足

3、裝配則可。主要的工藝思路是先面后孔，先粗后精的原則。零件的加工難點(diǎn)及關(guān)鍵 點(diǎn)為軸承孔，而且為人批量生產(chǎn)，后面將著重為這方面的工藝進(jìn)行考慮，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。3零件的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目知：QMOOOO件/年，N=2件/臺(tái)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。備品率a和廢品率B分別 取為5%和3%o代入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=40000*2* (1+5%) * (1+3%) =86520 件/年零件為變速箱，質(zhì)量為4. 9kg,查表2-1可知其屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。二. 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖1. 選擇毛坯該零件材料是HT200?？紤]到此材料可鑄性較好，因此應(yīng)該選用鑄造件，保證零件工 作可靠。由于零

4、件年產(chǎn)量為40000件，屬于大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不人，故可 以采用鑄造成型。這從提高生產(chǎn)率.保證加工精度考慮，也是應(yīng)該的。2、確定機(jī)械加工余量、毛坯尺寸和公差參見機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南第五章第一節(jié)，灰鑄鐵的公差及機(jī)械加工余 量按GB/T 6414-1999確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng) 因素。、基本概念(1) 鑄件基本尺寸R機(jī)械加工前的毛坯鑄件的尺寸，包括必要的機(jī)械加工余量。(2) 尺寸公差CT允許尺寸的變動(dòng)量。(3) 要求的機(jī)械加工余量RMA在毛坯鑄件上為了隨后可用機(jī)械加工方法去除鑄造對(duì) 金屬表面的影響，并使之達(dá)到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而

5、留出的金屬余量。單 側(cè)作機(jī)械加工時(shí),RMA與鑄件其他尺寸之間的關(guān)系如(2-1)表示。對(duì)圓柱形的鑄件部分或在 雙側(cè)機(jī)械加工少情況下，RMA要加倍，如(2-1)表示。對(duì)內(nèi)腔作機(jī)械加工相對(duì)應(yīng)的表達(dá)式 如(2-3)表示。(2-1)(2-2)(2-3)R二F+RMA+CT/2R二F+2RMA+CT/2R二F-2RMA+CT/2F為最終機(jī)械加工后的尺寸、公差等級(jí)鑄件公差有16級(jí)，常用的為CT4CT13,該零件采用砂型鑄造手工造型，材料是灰II 鑄鐵，根據(jù)表5-1查得，公差為CT11CT14o3、要求的機(jī)械加工余量根據(jù)表5-4和55查得，鑄件的機(jī)械加工余量為24mm。4、確定毛坯尺寸由零件圖可知，所有的表面

6、粗糙度都$16um,所以所有表面加工余量都無(wú)須增大。分析本零件，有的表面只需粗加工，這時(shí)可取所查數(shù)據(jù)的小值，需要精加工和半精加 工時(shí)可取其大值。綜上所述，確定毛坯尺寸見下表表1-1變速箱毛坯尺寸零件尺寸單邊余量鑄件尺寸零件尺寸單邊余量鑄件尺寸3262330 72J72. 1 67.82302234 62J72. 1 57.8 80J721075.8c122. 1 37.8 92H72. 1(D87.8 72J72. 1 67.85. 確定毛坯尺寸公差根據(jù)查表5-3得，本毛坯允許偏差見下表1-2表1-2變速箱毛坯尺寸允許偏差鑄件尺寸偏差根據(jù)鑄件尺寸偏差根據(jù)330+1.9-0.9鑄件公差表使用 方

7、法67.8+1.4-0.6鑄件公差 表使用方 法234+1.9-0.9 57.8+1.4-0.676+1.4-0.6 37.8+1.4-0.6 87.8+1.5 -0.7067.8+1.4-0.66.設(shè)計(jì)毛坯圖（1）確定圓角半徑鑄件圓角半徑要求不高，滿足要救即行。內(nèi)圓角半徑為3.5,外圓角 半徑為5（2）確定鑄造方法由于批量生產(chǎn)，且零件較犬，選為砂型鑄造。（3）確定毛坯的熱處理方式 為消除鑄造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力采用人工時(shí)效處理，改善加 工條件。（4）毛坯圖見下圖33勺K15三、選擇加工方法，制定工藝路線1. 定位基準(zhǔn)的選擇本零件是變速箱，底面是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（也是裝配基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)

8、生誤 差，應(yīng)選底面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。從圖可知，此零件要加工的尺寸不多，為6個(gè)軸孔以及上、下面以及兩軸承蓋端面及其 它螺紋孔。底面作為定位基準(zhǔn)加工上表面。另外兩側(cè)面以一邊作為粗基準(zhǔn)加工另一面，然后 以另一面作為基準(zhǔn)加工對(duì)面。加工孔時(shí)一加工好的一側(cè)面作為基準(zhǔn)進(jìn)行鋰削。2. 零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有端面.底面、內(nèi)孔、小孔、螺紋孔等，材料為HT200。以公差等級(jí) 和表面粗糙度要求，其加工方法選擇如下。（1）.變速箱上、下面 粗糙度要求為R“6.4,只需進(jìn)行粗銃就行。（2）軸承端蓋面 粗糙度要求為R1.6，且兩側(cè)面相對(duì)于基準(zhǔn)A-B的垂直度公差為 0.03,需進(jìn)行粗銃、半精銃、精銃，且要保

9、證好垂直度。（3）Q80J7內(nèi)孔 粗糙度要求為R“1.6,垂直度要求為0.03,公差等級(jí)為IT7,毛坯 孔已經(jīng)鑄出，加工方法可采用粗鋰、半精鋰、精鋰就可以滿足加工要求。其它五個(gè)軸承孔及 2個(gè)P30H7的孔的加工方法相同。（4）螺絲孔及4個(gè)地腳螺釘孔 孔較多，但要求不高，保證好位置度后一次性在加工 中心上完成即可。3. 制定工藝路線按照加式原則，先加工基準(zhǔn)面及先粗后精，同時(shí)，為保證加工效率，成批量生產(chǎn)，此零 件的加工工藝路線按如下方式進(jìn)行。工序1：以底面為定位基準(zhǔn)粗銃上表面，銃4個(gè)26的孔以及加工9個(gè)M10的螺紋。 工序2：以粗饒后的上表面為基準(zhǔn)粗銃下底面及銃4個(gè)13的孔。工序3：粗加工右側(cè)面,

10、粗鋰42內(nèi)孔,粗鎮(zhèn)兩個(gè)72內(nèi)孔,鉆兩個(gè)宀30、20的內(nèi) 孔以及鉆端面上的螺紋孔。工序4：粗加工左側(cè)面,粗鎮(zhèn)80、62內(nèi)孔，粗鋰92內(nèi)孔,鉆螺紋孔。工序5半精加工左側(cè)面及半精鎮(zhèn)80、92及62的內(nèi)孔。工序6：半精加工右側(cè)面,半精鎮(zhèn)兩個(gè)72、42及兩個(gè)030、兩個(gè)20內(nèi)孔。工序7：定位不變，精加工右側(cè)面，精鎮(zhèn)兩個(gè)宀72、宀42及230內(nèi)孔至尺寸，完成此 面上各個(gè)螺紋孔。工序8：精加工左側(cè)面，精鎮(zhèn)各孔，完成各螺紋孔的加工。工序9：加工兩個(gè)英制螺紋。工序10：鉗工去毛刺。工序11：終檢。四、工序設(shè)計(jì)1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備（1）選擇機(jī)床 根據(jù)工序要求選擇合適的機(jī)床。此零件為變速箱體，為提高生產(chǎn)效率，

11、各個(gè)工序之間完成的工作較多，且有人量的孔及 螺紋，此零件的所有工序應(yīng)選擇在立式加式中心上完成，這樣能較大程度上減少零件在加工 過(guò)程中的裝夾次數(shù)保證加工精度。（2）選擇夾具零件為成批量生產(chǎn)，所以必需定好位，但要求不高，只需以面銷組合定 位就可。此零件較高的地方為兩側(cè)面及軸承孔，且相互之間垂直度要求較高，定位時(shí)考慮以 面孔定位，保證好精度。所有工序無(wú)須采用專用夾具。（3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。詳情見下面的數(shù)控加工工序卡中的說(shuō)明。A粗加工上、下面時(shí)可采用80硬質(zhì)合金端銃刀。B半精加工、精加工側(cè)面時(shí)可采用硬質(zhì)合金銃刀，注意控制銃刀直徑。C鉆各個(gè)小孔時(shí)，用普通鉆頭一次性鉆出。機(jī)械力產(chǎn)品名稱零

12、件名稱H 1 1 乙卜減速器減速器材料名稱及牌號(hào)HT200|毛坯種類或材料規(guī)格鑄件工序號(hào)工序名稱工序簡(jiǎn)要內(nèi)容設(shè)備名稱及型號(hào)夾具1粗銃鉆孔攻絲銃上表面，鉆4個(gè)26的孔以及加工9個(gè)M10的螺 紋立式加式中心壓板2粗銃鉆孔攻絲銃下底面及鉆巾個(gè)13的孔立式加式中心壓板3粗銃粗鎮(zhèn)孔粗銃右側(cè)面,粗鎮(zhèn)42內(nèi)孑L,粗鋰兩個(gè)72內(nèi)孔， 粗鋰兩個(gè)30、（P20的內(nèi)孔以及鉆端面上的螺紋孔臥式加式中心專用夾具4粗銃粗鎮(zhèn)孔粗加工左側(cè)面，粗銃80、Q62內(nèi)孑L,粗銃92內(nèi) 孑L,鉆螺紋孔臥式加式中心專用夾具5半精加工半精加工左側(cè)面及半精鋰宀80、宀92及62的內(nèi)孔臥式加式中心專用夾具6半精加工半精加工右側(cè)面，半精鋰兩個(gè)宀

13、72、宀42及兩個(gè)30、兩個(gè)20內(nèi)孔臥式加式中心專用夾具7精加工、攻絲精加工右側(cè)面，精鋰兩個(gè)0 72.宀42及30內(nèi)孔至 尺寸，完成此面上各個(gè)螺紋孔臥式加式中心專用夾具8精加工精加工左側(cè)面，精鋰各孔，完成各螺紋孔的加工臥式加式中心專用夾具9加工螺紋加工兩個(gè)英制螺紋立式加工中心普通夾具10鉗工去毛刺D攻絲時(shí)用JIH用絲錐即可，人小根據(jù)螺紋大小而定，有M10及M16兩種類型。E半精鋰、精鎮(zhèn)孔時(shí)用微調(diào)鎮(zhèn)刀，在加工92H7的孔及42的孔時(shí)注意鋰刀桿深度。（4）選擇量具本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。此零件要加工的 地方不多，主要是孔的測(cè)量，A選擇面的測(cè)量，用游標(biāo)卡尺則行。B 選擇加工孔

14、的量具。（P22H7、30H7、042、Q62J7、72J7、80J7、G92H7 孔 經(jīng)粗鋰、半精鎮(zhèn)、精鎮(zhèn)三次加工。粗鋰時(shí)，用內(nèi)徑千分尺測(cè)量則可。（范闈為25-50、50-125） 半精鋰上述孔，公差等級(jí)在IT9,需用相適應(yīng)的內(nèi)徑千尺測(cè)量。精鋰上述孔時(shí)，精度要求很 高，加工時(shí)每個(gè)工作都要測(cè)量，故宜選用極限量規(guī)。五、確定切削用童及基本時(shí)間切削用量包扌舌背吃刀量、進(jìn)給量于和切削速度y。確定順序是先確定,、f , 再確定V。詳細(xì)請(qǐng)見下面的數(shù)控加工工序卡的說(shuō)明數(shù)控加工工序卡零件名稱減速器零件圖號(hào)夾具名稱壓板設(shè)備名稱及型號(hào)材料名稱 及牌號(hào)HT200硬度工序名稱粗銃工序號(hào)1工 步 號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具

15、量具Vfnf編號(hào)名稱號(hào)名稱1裝夾、對(duì)刀2粗銃上表面503501000. 501P80 面銃刀3預(yù)鉆26底孔2000716鉆頭4銃26孔3070015040312立銃刀5預(yù)鉆螺紋底孔共頁(yè)第頁(yè)數(shù)控加工工序卡零件名稱減速器零件圖號(hào)夾具名稱壓板設(shè)備名稱及型號(hào)材料名稱 及牌號(hào)HT200硬度工序名稱粗銃工序號(hào)2工 步 號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具VfnfJ編號(hào)名稱號(hào)名稱1粗銃下底面503501000. 50180 面銃刀2加1013孔30800200208復(fù)合 鉆共頁(yè)第頁(yè)【控加工工序卡零件名稱減速器零件圖號(hào)夾具名稱壓板設(shè)備名稱及型號(hào)材料名稱 及牌號(hào)HT200硬度工序名稱粗銃工序號(hào)3工 步 號(hào)工步內(nèi)容切削用量

16、刀具量具Vfnf編號(hào)名稱號(hào)名稱1以左面為基準(zhǔn)粗銃右側(cè) 而503501000. 50180 面銃刀2粗鎮(zhèn)42內(nèi)孔50600800.202鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺3粗鎮(zhèn)72內(nèi)孔50450500.202鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺4鉆30內(nèi)孔20450鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺5鉆20內(nèi)孔50450鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺6預(yù)鉆螺紋底孔鉆頭數(shù)控加工工序卡零件名稱減速器設(shè)備名稱及型號(hào)材料名稱及牌號(hào)HT200零件圖號(hào)夾貝名稱壓板工序名稱粗銃nonT1心H硬度 5X工序號(hào)工 步 號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具Vfnf編號(hào)名稱號(hào)名稱1以右面為基準(zhǔn)粗銃左側(cè) 而503501000.501P80 面銃刀2粗鎮(zhèn)80內(nèi)孔50350300.202鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺3粗鎮(zhèn)62內(nèi)孔50

17、450500.202鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺4粗鎮(zhèn)412內(nèi)孔50600550.202鎮(zhèn)刀游標(biāo)卡尺5預(yù)鉆螺紋底孔鉆頭數(shù)控加工工序卡減速器零件圖號(hào)夾具名稱零件名稱壓板設(shè)備名稱及型號(hào)材料名稱及牌號(hào)HT200硬度工序名稱粗銃心H 688-2020 2424 3030 4040 50BD-0.5D-lD-2D-3D-4D-5D-562345568菱形銷寬度b可由下所示幾何關(guān)系求得。在AAOC中CD2=AO2-AC2 （da （b y在M)OC中CD2 = BO2 - BC2聯(lián)立兩式得2a略去(a+X,min/4o)項(xiàng)則2d菱形銷寬度b已標(biāo)準(zhǔn)化，故可反算得X _2恥2mm D2式中一菱形銷定位的最小間隙(mm)；b

18、菱形銷圓柱部分的寬度(mm)；D2I件定位孑L的最大實(shí)體尺寸(mm)；d補(bǔ)償量(mm) o又a_w + ld2式中 九孔距公差(nnn)；九銷距公差(mm)。菱形銷直徑可按下式求得根據(jù)以上可以得出兩銷的中心距為3660.015,公差為0.03。削邊銷的直徑為12.966, 取公差帶為H7。(3 )菱形銷的工作高度上述兩銷定位中，圓柱銷1為第二定位基準(zhǔn)，消除兩個(gè)移動(dòng)自由度，菱形銷為第三定位 基準(zhǔn)，消除最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)不定度，所以，一般的安裝順序，多希望圓柱銷首先插入1號(hào)定位 孔一小段高度后，菱形銷再參與安裝。因此，為裝夾方便，菱形銷的工作高度口I比圓柱 銷的工作高度低35 mm。即：他=耳-(35)

19、2、夾緊方案在機(jī)械加工過(guò)程中，為保持工件定位時(shí)所確定的正確加工位置，防止工件在切削力、 慣性力、離心力及重力等作用卞發(fā)生位移和振動(dòng)，一般機(jī)床夾具都應(yīng)有一個(gè)夾緊裝置，以 將工件夾緊。從前面的零件圖可以看出，零件的兩側(cè)底面各邊有35mm的寬度，在此處采用兩塊壓 板夾緊，見上夾具體圖。而且這種夾緊方式夾緊方便簡(jiǎn)易可靠，可免去夾緊力的計(jì)算。3、對(duì)刀4、夾具與機(jī)床連接元件 采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定位鍵，固定在夾具體底面的同一直線位置的 鍵槽中，用于確定銃床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置，并保證定位鍵的寬度與 剝I床丁作臺(tái) T 形*曲和兀西卩常【靈隸5、夾具體工件顯定位元件固定于翼具體上，夾緊元件安裝于夾具體上，同時(shí)將對(duì)刀裝置安裝于夾具體上，這樣整個(gè)夾具便有機(jī)連在一起。6、使用說(shuō)明 安裝工件時(shí)，松開螺栓上的螺母，將兩塊壓板后撤，把工件安裝在定位 板上，