變速箱箱體加工專用夾具及組合機床設計

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設計(論文)變速箱箱體加工專用夾具及組合機床設計DESIGNOF SPECIALJIGANDMODULARMACHINETOOLFORGEARBOXPROCESSING學生姓名班 級學院名稱專業(yè)名稱指導教師學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。論文作者簽名： 日期：年月日學位論文版權協(xié)議書本人完全了解關于收集、

2、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權歸所擁有。有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名：日期：年月日 日期：年月日摘要由于變速箱箱體體積小，結(jié)構緊湊，輸出功率大，因此被大量用于冶金、化工、礦山、船舶、核電等重型機械傳動行業(yè)。變速箱有三種軸一個輸入、一個傳動和一個輸出，為了能精確傳動，要求對安裝三根軸的孔系會要求很高的的位置精確度和

3、尺寸的精確度。本課題通過對變速箱加工工藝工序進行研究，制定合理的加工工藝路線，采用組合機床對變速箱箱體孔系進行加工，實現(xiàn)一次裝夾，完成三個孔系的加工。為了滿足變速箱箱體零件的批量性加工，專門設計了專用的工裝夾具，滿足變速箱快速安裝定位，可靠夾持。關鍵詞變速箱；組合機床；夾具設計AbstractApplication of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The graduation project

4、 is entitled "Two face milling gearbox". The combination of milling machine tool required to achieve both ends of surface, can be manual, 10mm milling head can be fine-tuning. Making process in the process, conducted by volume ends face milling processing program, and to seek the best tech

5、nology solutions, which illustrates the process in the importance of the production process. The main elements of my design are: the general layout for a machine tool design; on the machine feed and transmission parts of the design; Integration for the fixture design; With this design, this machine

6、can meet the design requirements, and the traditional compared to the machine, this machine has high automation, high productivity and high precision. KeywordsGear box combination tool fixture design目 錄摘要IIAbstractIII1 緒論12 變速箱零件的分析22.1 零部件的作用22.2 零件的工藝分析32.3變速箱箱體加工方案及采取的措施32.3.1確定平面與孔的加工順序42.3.2孔系加

7、工方案選擇42.3.3方案制定42.4工藝過程設計中的主要問題52.4.1加工方法的選擇原則52.4.2加工階段的劃分52.4.3工序的合理組合62.4.4加工工序的安排72.5變速箱箱體加工定位的基準選擇82.5.1選擇粗基準的原則82.5.2選擇精基準的原則82.6變速箱的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定93 工藝規(guī)程設計103.1 基準的選擇103.1.1粗基準的選擇103.1.2精基準的選擇103.2 工藝路線的制定103.3加工設備及工藝裝備的選用123.4 確定軸承孔鏜削加工余量、切削用量及基本工時133.4.1 加工余量的確定133.4.2 切削用量的確定133.4.3 基

8、本工時的確定133.4.4編制機床生產(chǎn)率計算卡144.1組合機床的成型和特征164.2組合機床的成型步驟165 組合機床總體設計185.1 選擇組合機床的配置形式185.2繪制機床聯(lián)系尺寸圖195.2.1機床部件的選擇195.2.2臺面的選擇195.2.3鏜削頭底座的選擇205.2.4 繪制機床聯(lián)系尺寸圖205.3 繪制鏜削軸承座孔加工示意圖215.3.1 刀具的選擇215.3.2 鏜削頭的選擇225.3.3 繪制加工示意圖236 組合機床夾具設計246.1組合機床夾具概述246.1.1 組合機床的專用夾具設計特點246.1.2組合機床的專用夾具的設計過程246.2 定位支承系統(tǒng)256.2.1

9、定位方案256.2.2定位銷的液壓控制256.2.3 定位誤差計算266.3夾緊機構276.3.1 夾緊方案276.3.2夾緊力的計算28結(jié)論30致謝31參考文獻321 緒論機械加工工藝已成為現(xiàn)代企業(yè)設計產(chǎn)品，節(jié)省資源，確保產(chǎn)品品質(zhì)，減少能源損耗的不可或缺的手段，現(xiàn)代企業(yè)也會根據(jù)加工工藝工序來對產(chǎn)品做準備，制定生產(chǎn)計劃，加工制作，質(zhì)量檢測，完善生產(chǎn)組織。同時成為現(xiàn)代企業(yè)增加產(chǎn)品品種，完善產(chǎn)品品質(zhì)，提升加工水平，增加經(jīng)濟收益的重要保證。 在現(xiàn)實的生產(chǎn)過程中，不同的零件在其類型、所用材料、構造、外形、大小、參數(shù)要求等等方面都有著不小的差距，同一種機床，同一種加工方式肯定不能將它們妥善加工，只有為其

10、設計一定的工序才可以完成對其的加工?？芍爰庸ず靡粋€零件，不僅要依照零件的細節(jié)要求，根據(jù)現(xiàn)有的加工條件，總結(jié)出對零件表面的工藝，還有能夠?qū)α慵墓に図樞蛴泻侠淼陌才牛瑥亩庸こ闪慵?。往往會存在多個不同的加工方案，可以用來加工一個零部件，即使這幾個方案均能夠夠加工出滿意的零件，但還要能從其制作效率以及成本上出發(fā)，選擇出其中一個效益最高并且在實際中可以生產(chǎn)的方案。由此可知，要想制定一個有效且合理的工藝工序，不僅僅要能考慮到被加工零件的尺寸要求精度要求等等細節(jié)還要能符合現(xiàn)有的加工條件等等方面。組合機床的專用夾具在整個加工工藝中有不可或缺的作用，在工藝過程中，專用夾具不但要能夾緊并固定被加工工件，

11、還要能夠確保被加工部件位置的精度，提升其生產(chǎn)效率，因此，一個組合機床的專用夾具設計的是否合理，會在很大程度上關系到被加工零部件的尺寸精度。組合機床簡單來說，就是一種專用機床并且效率極高，由較多的通用部件做設計基本，與一些專用零部件組合而成。適合在大批量生產(chǎn)中針對某一類型的工件的一道或者幾道工藝工序做加工。不僅像專用機床那樣，構造簡單、自動化并且生產(chǎn)效率高，并且在被加工零件發(fā)生變化時還能做出相應的變化，更好的加工出零件。一般來說，組合機床都是半自動化的，能夠同時加工被加工零件的多個面。從1911年開始，美國開發(fā)成功后就開始大量應用于大量生產(chǎn)的各個工業(yè)領域，并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。組合機

12、床是根據(jù)被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設計的，是有大量的通用的部件作設計基礎，與一些專用的零部件組合而成，再裝配上專用夾具，能夠同時讓多個刀具一起加工。組合機床具有很高的加工精度，加工方式具有針對性，自動化程度高并且生產(chǎn)效率高，在一定程度上實現(xiàn)了自動化的加工。自動化機床的適應性也很強，在被加工的零件發(fā)生變動時，僅僅需要整合一下組合機床上原有的通用部件，再把專用部件做下微調(diào)，便可以繼續(xù)加工。尤其是在數(shù)字化自動機床還未被人們所熟知的這一段時間內(nèi)，對人類的生產(chǎn)加工做出了巨大貢獻，在車銑端面和鉆鏜孔系時作用明顯，在加工殼體或是箱體類的零件時被普遍使用。2 變速箱零件的分析2.1 零部件的

13、作用由于變速箱箱體體積小，結(jié)構緊湊，輸出功率大，因此被大量用于冶金、化工、礦山、船舶、核電等重型機械傳動行業(yè)。變速箱有三種軸一個輸入、一個傳動和一個輸出，為了能精確傳動，要求對安裝三根軸的孔系會要求很高的的位置和尺寸的精確度。圖2-1 圓柱齒輪變速箱變速箱箱體的主要功能就是支承各個動軸，以實現(xiàn)各個動軸定位的準確，保障各軸的距離與平行度，并且能使變速箱箱體和其他相關聯(lián)零部件準確的安裝。圖2-2 圓柱齒輪變速箱體殼圖2-3 圓柱齒輪變速箱蓋板2.2 零件的工藝分析變速箱箱體是一個簿壁殼體的零件，一共需要加工箱體的外表面的五個面。前后端面上有3個軸承孔。并且五個表面還需加工一些螺紋孔。因此我將其分為

14、三組面進行加工，以確保各個平面之間位置的相對精度。本課題的設計任務是對變速箱三個軸承孔進行鏜削加工， 軸承孔尺寸分別為500mm、280mm、240mm。軸撐孔的自身圓柱度要求0.01mm。三個孔之間的平行度要求0.01mm.圖2-4 變速箱零件圖2.3變速箱箱體加工方案及采取的措施綜上所述，箱體的表面和各個孔為該箱體零件的重要工藝點。一般來說，平面比孔系更容易加工。因此，對于變速箱箱體來說，加工過程中最主要的問題是保證加工孔時的位置和尺寸的精度，使之能與平面有較好的配合。2.3.1確定平面與孔的加工順序為了保障孔與平面之間的相對位置精度，如果被加工工件有較大的平面可以用來做基準面時，就要以較

15、大的平面作為基準（在這個平面已經(jīng)被加工過后），這就是先面后孔原則（箱體類的零件）。遵循這個原則，不僅可以精確定位，裝配也比較容易。并且對于毛坯而言，從保障加工精度方面，也是應該先加工平面，因為直接在毛坯上鉆孔的話，鉆頭很容易發(fā)生偏斜。即使被加工工件真的沒有符合要求的平面，也同樣要以它的其他表面作為定位基準，需要先加工其他表面以保證加工精度（先孔后面的原則）。進一步提升孔的加工精度，便于對刀并調(diào)整刀具，同時也能更好的保護刀具。變速箱箱體零件的加工工藝應分開進行粗加工和精加工，同時為保障被加工部件的加工精確度，也應事先精確標明要進行粗加工與精加工的區(qū)域。2.3.2孔系加工方案選擇選擇合適的機床，不

16、僅要能適合被加工零件的孔系加工方案有不錯的生產(chǎn)效率（達到所要求的加工精度要求），還要能夠為經(jīng)濟效益著想，要在眾多滿足方案要求的機床中選擇其中最實惠的機床。根據(jù)以上準則，使用鏜模法是目前最適合組合機床的鏜孔方法。所使用的鏜模的精度和被加工的孔的精度有直接聯(lián)系，由于在加工時鏜刀是徑直通過鏜套來進行鏜孔的，并且孔系加工的要求決定了鏜模的制作。在組合鏜床上要想能夠大量的加工箱體的孔隙，幾乎都會使用鏜模法來加工。采用鏜?？梢院艽蟪潭壬咸岣吖に囅到y(tǒng)的穩(wěn)定性。甚至可以用幾個孔同時用刀加工。所以加工單件工件耗時很少。然而，鏜模的制作難度高、構造繁雜、制作成本較大，且由于鏜模在制作、裝配、在組合機床上的安裝時會

17、產(chǎn)生一點位置偏差，再加上鏜套和鏜桿在使用時會有一定的磨損，因此鏜模加工孔系并不能做出很高的加工精度。2.3.3方案制定圖 2-5 變速箱箱體根據(jù)以上的分析，為了保證三個軸承孔形狀及位置精度，就有必要設計出加工該箱體專用的鏜削組合機床和其適用的專用夾具，先將變速箱殼體進行組裝，在進行軸承孔的加工。2.4工藝過程設計中的主要問題2.4.1加工方法的選擇原則（1）所選的加工方法的精度要求和它們的經(jīng)濟性要能相互適應。（2）要能夠保障加工表面的幾何精度和各個平面之間的位置精度。（3）要考慮到零件材料的加工特殊性。（4）所選的方法要適合加工零件類型。（5）工廠所能用的加工設備和工人的技術要能達到加工要求。

18、2.4.2加工階段的劃分加工階段可以分為3個階段：1.粗加工階段粗加工主要是切削多余的金屬（絕大部分），為接下來的的半精加工和精加工做準備，并為之后的半精加工以及精加工提供定位基準，能在粗加工階段就發(fā)現(xiàn)有問題的毛坯，并加以判斷是做修補還是報廢處理，以免浪費時間。粗加工可采用精度不高但是功率大切削量足的機床，選用經(jīng)計算后合適的切削用量，提高生產(chǎn)效率、粗加工時，去除的材料較多切削速度小、進給量和吃刀量大，尺寸精度低，表面質(zhì)量低，因此，粗加工后孔的表面粗糙度比較大并且精度低。查書得知粗加工的表面粗糙度要求為，公差等級是。 2.半精加工階段半精加工處于粗加工和精加工之間，加工完后表面的粗糙度會小于粗加

19、工后的粗糙度，但比不上精加工的粗糙度。查書得知半精加工的表面粗糙度要求為，公差等級是。3.精加工階段精加工主要是切除剩余的少量加工余量,保證零件的尺寸精度、幾何精度以及表面粗糙度,通常在最后再進行精加工工序，可有效減少甚至避免工件被精加工的表面因其他因素遭到損傷。因為精加工要求加工完零件的表面粗糙度要求較高，并且被加工零件的變形程度要很小，所以精加工一般都是用高精度機床，查書得知精加工的表面粗糙度要求為，公差等級是，。另外，加工階段劃分好后，會便于熱處理工序的合理安排。不同的熱處理方式，有的需在粗加工之前進行，有的則需在粗精加工之間進行。2.4.3工序的合理組合合理組合工序的兩種原則：(1)工

20、序分散原則該原則可使切削用量更加合理，工序也更加簡單。依照工序分散原則，不僅僅能使加工的機器設備和設計的夾具構造更加簡單，從而在維修機器和調(diào)節(jié)設備時更加方便易于操作，并且在更換被加工零件時更加方便，也能更好的決定好的切削用量，減少機器的運作時間。缺點是工序過于繁瑣，需要較大的人力和資源。(2)工序集中原則該原則為了使工序的總數(shù)減少，需要在設計時能夠在一條工序內(nèi)包含盡可能多的內(nèi)容。減少了總工序數(shù)目意味著減少了工件的夾裝次數(shù)，工藝路線也隨之縮短，相對應的減少了操作需要的工人數(shù)和廠房面積，也便于生產(chǎn)和管理，在一次工件的裝夾過程中，如果要保障各個加工平面的相互位置的精度，可以同時加工這些表面。但是由于

21、對設備的要求較高，投資也較大，生產(chǎn)周期較長，因此，不利于日常生產(chǎn)。一般來說，為了能夠更好的管理生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，在小批量生產(chǎn)中都會整合多個工序一起進行，工序集中的程序也有一定的限制，以為基本上不會未加工小批量的零件而專門設計專用的設備，這時大多需要設計出組合機床和它的專用夾具，并形成流水線進行小批量的加工。2.4.4加工工序的安排各個被加工零部件加工工序的順序需要依照以下原則：一、機械加工工序1） 如果處理的毛坯件較大且形狀復雜，為了能為接下來的精加工提供正基準，要先安排劃線工序2） 經(jīng)基準面要首先加工（先做基準后做其他原則）3） 為保證重要表面的精度在加工該表面前應先修正精基準4） 先進行

22、粗加工后進行精加工，先加工主要表面后加工次要表面5） 如果由次要表面對主要表面有位置精度要求，則應該安排在主要表面加工完后再進行二、熱處理工序6） 在進行機械加工前就應進行，退火、正火、毛坯預備性等等熱處理程序。7） 如果是有大型鑄件為消除殘余應力，就需要根據(jù)加工精度的要求來安排時效處理。8） 如果需要提高工件的硬度進行淬火處理，需要在進行精加工之前先處理。9） 在精加工前應先進行滲碳處理（滲碳會造成工件的變形）。三、輔助工序 （1）如果要中間檢驗，則在粗加工都結(jié)束后安排，在半精加工階段，協(xié)調(diào)好各個工序之間進行。（2）為測試表面質(zhì)量還需進行如特種檢驗、熒光檢驗和磁力探傷之類的檢驗，通常在精加工

23、階段。（3）在最后一班進行如電鍍、發(fā)藍、表面拋光處理等等工序。2.5變速箱箱體加工定位的基準選擇2.5.1選擇粗基準的原則1）最適合作為粗基準的應為被加工零件的未加工面。為了保障各個面之間的位置精度。假如工件的表面上有好幾個沒有加工的面，則粗基準應在其中選擇與加工表面的相互之間位置精度要求較高的面。要求箱體零件壁厚均勻、形狀對稱。2） 做粗基準的表面其選擇的加工余量要均勻。機床的導軌面便可以被選作粗基準，可以為接下來精加工階段做準備，能確保把較少的余量細致的去掉，從而使表層留下平順的材料，從而使機床的耐磨性得到提高。3）粗基準應選擇加工余量最均勻的表面。以確保其加工余量的充足。4）粗基準應選擇

24、大面積并且光滑的表面，這樣就可以保障能夠夾緊工件和被加工工件的位置精度。粗糙的比如有飛邊、毛刺等等想象的表面最好不要選，如果必須選要事先經(jīng)過初加工。5）粗基準大多只能使用一次，為了保證表面之間位置的精度（粗基準選的表面大多是不規(guī)則的）綜上所述，變速箱箱體的2個支承孔500和240應被選作主要基準。2.5.2選擇精基準的原則精基準的選擇原則：1.基準重合的原則：定位基準應盡量選擇設計基準。如果選擇的基準不是同一個的話，就會出現(xiàn)一定的誤差。2.基準統(tǒng)一的原則：定位基準應盡量只使用一個。只使用一個基準的話可避免基準之間的誤差，并且如果基準一致，所需要的夾具的數(shù)量可適量減少，從而減輕工作量。像軸類零件

25、軸承，在車削、磨削時都以頂針孔作為定位基準，像這樣不僅在一次裝夾中可以加工到絕大多數(shù)的表面，還可以確保各個圓柱面的同軸度以及中心線與外圓表面的垂直度。3.互為基準的原則：精基準不一定只能有一個，可以有兩個面相互作為精基準從而相互參考進行加工。舉個例子：如果要磨一個經(jīng)過淬火的齒輪齒，為保障磨削的齒面的余量平均，就需要先磨內(nèi)孔，精基準選齒輪面，之后再磨內(nèi)孔時就要選擇齒輪面做精基準。2.6變速箱的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定灰口鑄鐵一般被選作為制作箱體類零件的材料。該材料型號為HT250， 大多被用來鑄造毛坯，適合大批量生產(chǎn)。1.鑄造件作為的箱體，毛坯的構造也要符合其工藝要求：（1）、鑄件

26、的壁厚應適宜，厚度平均，不得有突起、毛刺或飛邊。（2）、鑄造圓角要有一定圓度，不得出現(xiàn)尖角。（3）、鑄件構造要簡單，還要能方便的制作和成型。（4）、合理加強筋板的厚度和分布，確保在冷卻時鑄件不會出現(xiàn)變形或者是開裂現(xiàn)象。（5）、鑄件的材料要選擇合理，有一定的可塑性。2.在設計毛坯時應首先考慮其表面形狀和尺寸要求：（1）、各個加工平面的形狀應該簡潔易于制作。（2）、設計基準和工藝基準應為同一個基準。（3）、設計好的毛坯在加工、裝卸和檢驗時應該很方便。（4）、毛坯的結(jié)構應該一致，加工時應盡量使用普通設備和標準化的工具。制作毛坯時，要盡量減小毛坯的制作成本，如果毛坯的形狀尺寸與零件更加接近，確實會在一

27、定程度上減少制作成本，但是在制作時其要求的工藝工序和尺寸要求會更加嚴格，意味著需要投入更多的成本，相較之下可以適當增加制作的毛坯的余量。必要時可以事先做出毛坯草圖再選擇合適的制作方案。結(jié)論在本次畢業(yè)設計中，我先翻閱了大量關于變速箱箱體加工工藝的書籍，對箱體的加工工藝以及工序有了一定程度的了解，并在網(wǎng)上查找合適的箱體零件圖，想象著如果讓我拿到這張圖紙，我要通過什么發(fā)法把它給加工出來，需要什么樣的工序，再通過詳細的尺寸，自己用UG畫出了箱體的三維圖，確認并編寫詳細的工藝工序，在圖書館查找關于夾具設計的相關工具書，了解專用夾具的知識，構思我這個箱體零件需要什么樣的夾具，并翻看之前的課本，再次復習夾緊力、切削力等等各種力的計算公式。在實習期間，在工廠參觀實際了解了箱體的正確加工方式，以及詳細的工藝工序，并把我所要加工的箱體要求運用到其中，設計出理想的組合機床。在制作組合機床的過程中也遇到了很多麻煩，比如所設計的組合機床不能與專用夾具很好的配合，聯(lián)系尺寸設計時不能與實際相結(jié)合，在選擇夾緊力動力裝置時不知該如何選擇等等但