变速箱盖工艺和夹具设计-变速箱盖左侧盖夹具

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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. 关键词： 变速器左侧盖 加工工艺 定位 夹具设计 Key phrase: The left side transmission cover , processing technology , Fixed position ，Tongs design 第一章       变速器左侧盖加工工艺 第一节      零件的结构特点、材料、毛坯及热处理   一 零件的结构特点 该零件是机器和部件的基础零件,由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动.各种盖类零件由于功用不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点 : 1.尺寸较大 盖子通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长达5~6m,宽3~4m,重50~60吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件. 2.形状复杂 其复杂程度取决于安装在其上上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求. 3.精度要求 有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。 4．有许多紧固螺钉定位箱孔。 这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。 由于该类零件有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如钻孔时，要如何保证位置度等问题，都是加工过程较困难的问题。 二．盖体零件的材料、毛坯及热处理 1、 毛坯种类的确定。 常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素： （1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。 （2） 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。 （3） 依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。 （4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。 本变速器是大批量的生产，材料为ZL104铝合金，用铸造成型。 2．毛坯的形状及尺寸的确定： 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题： （1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。 （2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。 （3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。 在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 3．毛坯的材料热处理 长期使用经验证明，由于铝合金有一系列的技术上（如良好的铸造性能，热处理后兼有良好的机械性能等）和经济上的优点，通常箱体材料ZL104铝合金。 盖类零件的毛坯大部分采用整体铸件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸—焊、铸—煅—焊、煅—焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。 毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。 毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。 第 二 节 变速器左侧盖加工工艺过程及分析 汽车机械中应用的变速器其箱体是分离式结构。毛坯常用ZL104铝合金制作。该材料铸造工艺性能良好，耐蚀性尚可，强度高，焊接性能和切削加工性能尚可，铸造工艺复杂，易生成气孔。 该材料可以砂型、金属型和压力铸造的形状复杂零件，以及在200°C以下工作的零件。 一、变速器左侧盖的主要技术要求。 变速器左侧盖的主要加工部位有：结合面、螺栓孔、平面等。对这些加工部位的主要技术要求有： 1、变速器盖的结合面必须与孔φ13H8以及6个φ13F9孔平行，其平行度误差不超过0.1mm，表面粗糙度不超过3.2μm,平面度公差为0.06mm. 2、平行于结合面的φ13H8孔和φ16E8孔的同轴度公差不超过φ0.03mm， 相对于（定位基准N）的垂直度公差不超过φ0.15mm ,孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。 4、φ13F9孔的同轴度公差不超过φ0.03 mm.孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。 5、φ13F9孔相对于（定位基准N）的垂直度公差不超过φ0.01 mm.。 二、减速器箱体的机械加工工艺过程。 图1-1 分析图1-1可知。 1、主要孔 平行于结合面的φ13H8孔和φ16E8孔以及6—φ13F9孔。 2、主要平面 变速器左侧盖结合面。 3、其他加工 其他主要连接孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。 加工连接孔、螺孔、销钉等在钻床上进行，主要平面通常在铣床上铣削。 变速器左侧盖的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。 由图可知，变速器左侧盖整个加工工艺过程分为两大阶段，为加工平面阶段和钻孔阶段。钻孔阶段主要完成φ13H8孔和φ16E8孔以及6—φ13F9孔的加工，同时完成结合面上11—φ18孔的加工和2—φ8销孔加工以及垂直于结合面的φ10.5孔的加工。完成后进行M18螺纹孔的攻丝。 加工平面阶段主要完成结合面以及垂直于结合面的平面加工。 三、零件图分析 1、变速器盖的结合面必须与孔φ13H8以及6个φ13F9孔平行，其平行度误差不超过0.1mm，表面粗糙度不超过3.2μm,平面度公差为0.06mm. 2、平行于结合面的φ13H8孔和φ16E8孔的同轴度公差不超过φ0.03mm， 相对于(N)的垂直度公差不超过φ0.15mm ,孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。 4、φ13F9孔的同轴度公差不超过φ0.03 mm.孔壁的表面粗糙度不大于3.2μm。 5、φ13F9孔相对于（N）的垂直度公差不超过φ0.01 mm. 6.零件材料ZL104。; 四、变速器左侧盖加工的工艺路线 拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。 拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题： 采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度 以及需留的加工余量(参考参数) 表（1-1） 1.加工方法的选择 加工表面 加工方法 表面粗糙度 表面光洁度 公差等级 形状公差 加工余量 说 明 外 圆 粗 车 半精车 精 车 细 车 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 指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量 内 孔 钻 孔 扩 孔 粗 镗 半精镗 精 镗 细 镗 粗 铰 精 铰 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 指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/d<2 L/d=2~10时,加工误差增加1.2~2倍 平 面 粗刨,粗铣 精刨,精铣 细刨,细铣 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以下的铸件的平面余量 在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素 （1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（选择时见表1-1） （2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 （3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 （4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法（参考表1-1）。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63μm，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车——半精车——淬火——粗磨。 2．加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： (1) 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra80~100μm。 (2)半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25μm (3)精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤. 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为 Ra10~1.25μm. (4)光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 ３．工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 (1)工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 (2)工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 4．加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则： (1)机械加工工序安排 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）先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，其上的平面较大，用平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后孔”原则。 3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与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。这样可以保护主要表面的光洁。 此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进行。用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。 (2)热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况： 1)退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。 2)调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和 氮化减少变形作预备处理。 3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件精度。 4)淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间进行。表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。 5）淡化。安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。 6）发兰。表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。 (3)辅助工序的安排 检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。 1)粗加工阶段结束之后； 2)重要的工序的前后； 3)工件从一个车间转到另一个车间时； 4)工件全部加工完毕后。 辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。 变速器左侧盖的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 铸造 2 清砂 清除浇注系统，冒孔，型砂，飞边，飞刺等 3 热处理 人工时效处理 4 涂漆 非加工面涂防锈漆 5 铣 铣φ22mm.孔和φ13H8mm.孔的外端面 专用铣床 6 铣 铣两个内侧面 专用铣床 7 铣 铣中轴孔端面 专用铣床 8 铣 铣中轴孔另一端面 专用铣床 9 钻 钻平行于结合面的φ13H8mm孔和φ16E8mm 孔，φ22mm.孔后使三孔直径为φ10mm 专用钻床 10 粗铣、 精铣 以上一步钻出的3个φ10mm孔定位，粗、精铣结合面以及垂直于结合面的平面至规定尺寸。 专用铣床 11 钻 铰 钻、铰3互锁孔 12 钻 铰 钻、铰结合面上8个φ9mm孔 专用钻床 13 钻 铰 钻，铰2个φ8F9mm销孔， 专用钻床 14 钻 钻3个φ10.6mm孔 专用钻床 15 钻 铰 6个平行于结合面的φ13F9mm孔 专用钻床 16 钻 铰 垂直于结合面的φ13H8mm孔 专用钻床 17 扩 扩φ12.4mm孔 扩M18至 φ15.2mm 专用钻床 18 镗 镗φ23H9mm孔 φ20mm孔 专用镗床 19 钻 铰 钻，铰φ8H11mm孔 专用钻床 20 扩 铰 扩，铰φ22mm孔 专用钻床 攻丝 攻丝M18×1.5 专用钻床 21 锪 锪φ21，φ11， φ30孔 专用钻床 22 车 车沟槽φ20.2H9 车床 23 检验 检查各部尺寸及精度 第三节 主要表面的加工 一、变速器侧盖的平面加工 平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。 刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。 箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。 二、孔的加工 由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。 目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗—浮动镗；金刚镗—珩磨；金刚镗—滚压。 上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。 从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。 箱体的孔系，是有位置精度要求的各孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。 平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。 单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。 坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。 必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。 成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工： 1.从箱体一端进行加工 加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是： 当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。 对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。 2.从箱体两端进行镗孔 一般是采用“调头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床工作台回转1800，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转1800，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。 “调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。 第四节 定位基准的选择 在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。 一、粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择的原则是： 1.选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 箱体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够间隙；此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速箱体加工的第一个面是盖或底座的结合面，由于 分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准。而是用顶面与底面作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度叫均匀。 二、精基准的选择 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。 精基准选择的原则是： 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而 带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。例如车床主轴箱可以选用装配基面的底面做定位基准，在大批量生产中，则选用主轴箱顶面和 两定位销为定位基准。分离式减速箱体的结合面与装配基面底面有一定的尺寸精度和位置精度，轴承孔轴线应对结合面上，与底面也有尺寸精度和相互位置精度要求，故加工底座结合面时，选底面为精基准，箱体和箱后的轴承孔加工仍以底面为主要定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时，可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则，又符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。 第五节 工艺尺寸的计算 一、 加工余量的确定查《机械加工余量与公差手册》 1.结合面的加工余量 半精铣余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2 粗铣余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3 3．两内侧面的加工余量 半精铣余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2 粗铣余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3 4．Φ16E8和φ23H9端面的加工余量 粗铣余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3 5．镗孔的加工余量 半精镗 1.5±0.25mm IT9 表面粗糙度 3.2 粗镗 5±0.5mm IT11 表面粗糙度 6.3 6.孔加工余量 钻 铰 1.5±0.25mm IT9 表面粗糙度 3.2 二、切削用量的选择(查机械加工工艺手册) 加工对象 加工方法 加工步骤 刀 具 切削深度(mm) 切削速度(m/s) 进给量(mm/r) (mm/z) 走刀长度（mm） 备注 结合面 粗铣 1 圆柱铣刀YG6 1.5 0.24 0.4 200 半精铣 2 圆柱铣刀YG6 0.5 0.41 0.08 200 两内侧面 粗铣 1 圆柱铣刀YG6 1.5 0.24 0.4 110 半精铣 2 圆柱铣刀YG6 0.5 0.41 0.08 110 机盖结合面平面孔 钻削加工 1 麻花钻 10 0.36 0.45 13 机盖结合面上销孔 钻削加工 1 麻花钻 9 0.38 0.36 9.3 3—φ10.6孔 钻削加工 1 麻花钻 38 0.38 0.36 38 φ13F9孔 钻削加工 1 麻花钻 112 0.38 0.36 115 铰孔 2 铰刀 112 0.15 1.5 115 φ13H8孔 钻削加工 1 麻花钻 32 0.38 0.36 35 铰孔（两工艺用） 2 铰刀 32 0．15 1．5 35 扩φ15.2mm孔 扩孔 1 16 0.36 0.45 20 扩φ12.4mm 扩孔 1 16 0.36 0.45 18 镗φ23H9mm孔 镗φ20mm孔 粗镗 1 镗刀 5 0.20 0.4 5 粗镗 1 镗刀 2 0.20 0.4 2 钻，铰φ8H11mm孔 钻削加工 1 麻花钻 13.5 0.35 0.45 15 铰孔 2 铰刀 13.5 0.15 1.5 15 钻，铰φ22mm孔 扩 1 10 0.27 0.3 12 铰孔 2 铰刀 10 0.15 1.5 12 攻丝M18×1.5 攻丝 1 丝锥 16 0.148 1.25 16 锪φ21，φ11， φ30孔 锪孔 1 锪刀 1.5 0.41 0.2 1.5 车沟槽φ20.2H9 车 1 车刀 2 0.5 0.24 2 四、切削的工时定额 粗铣结合面 取53 半精铣 结合面的基本时间 粗铣 半精铣 （见《工艺手册》表6.2-8） 钻9孔 L=10mm r/min 钻孔10.6孔 L=38mm r/min 当加工两组孔时t= 钻13F9孔 L=112 r/min =min 钻13H8孔 L=32 r/min =min 钻8H11孔 L=15 r/min =min 钻22孔 L=12 r/min =min 钻攻m18 钻L=16mm =3mm =0 =960r/min = 钻销孔L=9 r/min = 铰孔13F9 f=0.35 v=21m/min (按《工艺手册》表4.2-2) 实切削速度v= = 铰孔13H8 f=0.35 v=21m/min (按《工艺手册》表4.2-2) 实切削速度v= = 铰孔8H11 f=0.35 v=21m/min (按《工艺手册》表4.2-2) 实切削速度v= = 锪沉头孔f=0.21mm/r L=8 = 铣孔16E8端面 v=0.45m/r Z=20 相关手册 查《工艺手册》表4.2-39取r/min v= = 因为有2面，所以t=0.733min 镗孔23H9 f =0.4mm/r 相关手册r=100m/min 取 L=53 = 镗孔20 f =0.4mm/r 相关手册r=100m/min 取 L=2 = 第二章 夹具设计 第一节设计变速器加工结合面夹具 设计任务 设计在成批生产条件下,在专用铣床上加工变速器结合面的铣床夹具. 一. 设计任务分析 1、结合面是一平面,可用端面铣刀铣削完成。 2、该平面的设计基准是φ8H11孔和φ22孔的中心线，尺寸为22.62±0.15，接合面公差为3.2μm，平面度公差为0.06，铣削加工表知用粗铣、精铣两步即可达到设计粗糙度要求。 3、该面的纵横长度为150×216，零件总高度为88mm,其空间尺寸完全满足夹具的布置和铣床的加工范围的要求。 4、本工序是对结合面进行加工，采取移动的夹具，使用端面铣刀，立式铣床 二．设计方案论证 1、定位基准的选择 上一步工序钻出的3个φ10孔的中心线是加工结合的设计基准，按照基准重合原则选择φ10孔的中心线作为定位基准是比较恰当的。 2、夹紧结构的确定 当定位心轴水平放置时，在专用铣床上铣平面时的向前的铣削力由心轴承担，挡圈可以确保工件不会在加工时旋转错位。 这时工件的夹紧方案为 在心轴的螺纹部位用螺母压紧。夹紧力与切削力处于平行以及垂直状态。这种结构复杂，装卸工件比较麻烦，但由于零件的形状特征选择此种卡紧方式比较合理。 三、切削力及夹紧力的计算 刀具：端铣刀， 则F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手册》) 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，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值： 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 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4 式中：K1 —基本安全系数，2.5 K2—加工性质系数，1.1 K3—刀具钝化系数，1.1 K2—断续切削系数，1.1 则F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521 =211366N 选用螺旋—板夹紧机构，故夹紧力 fN=1/2 F/ f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25 则 N=0.5×211366÷0.25=52841N 四、计及操作的简要说明 在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋—板夹紧机构。由于本工序是为铣削加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。 五．结构分析 按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，加紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。 1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。 2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面，通过夹具体底面上的U形孔与铣床工作台卡紧，保证加工时卡具的位置固定不动，保证加工精度。 3、长轴限制零件除绕轴线方向转动的自由度和沿轴线书水平移动的自由度以外的4个自由度。绕心轴轴线转动的自由度由短轴来限制。零件在轴线水平方移动的自由度由挡圈来限制。 4、由于零件为铝合金重量轻所以用一个和短轴相对的辅助支撑钉支撑工件即可保证刚度。 5、为了便于装卸零件，夹具采用了心轴水平定位螺栓卡紧结构。以保证加工的位置精度。 六、夹具的公差 1、制订夹具公差的基本原则和方法 （1）满足误差不等式并有精度储备的的原则 零件加工中受工艺系统各种误差因素的影响而使加工尺寸产生一定的误差，设除夹具本身之外工艺系统其他各误差环节所造成的总和，同时考虑到要维持夹具的使用精度，在寿命期内应留出允许的磨损公差为△m.因此，夹具的制造误差应当保证被加工工件的尺寸误差在考虑上述两项误差之后。仍在允许的尺寸公差范围之内于是就有不等式 （2）、基本尺寸按工件相应尺寸的平均值标注并采用双向对称偏差的原则。 为了便于尺寸计算和误差分析，并尽可能避免计算中的错误，凡是夹具上与被加工主件尺寸相应的尺寸，其基本尺寸均应按工件尺寸的平均尺寸标注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5标注。底面与结合面的尺寸为160，选用尺寸偏差时为160±0.36mm. 2.与加工要求没有直接关系的加具尺寸公差的制订 与加工要求无直接关系的尺寸是指不直接与零件加工尺寸相对应的夹具尺寸。他们的尺寸公差无法从工件上相对应的尺寸来确定。但他们的公差也并非对加工精度没有影响。 属于这种夹具公差的多为夹具内部结构配合尺寸公差，如定位元件与夹具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具、铰链连接的轴与孔、夹具机构上各零件的配合尺寸公差等。这类尺寸公差主要是根据零件的功用和装配要求，直接根据国家标准规定的公差配合来选用的。如夹具中起导向作用并相对滑动的连接副一般选用;有相对活动而无导向作用的连接副一般选用、；铰链连接则按基轴制选用、等间隙配合。 七、工序精度分析 在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。 影响原始尺寸22.62±0.15的各项误差分析 1、 轴与底面的垂直度所引起的夹具安装误差，对工序尺寸22.62±0.15的影响较大，因此对卡具定位孔与底面的垂直度要求较高，取卡具体的定位孔φ10与卡具底面的垂直度为0.01。 2、 轴的长度方面的误差对加工面的尺寸影响小，因此可以忽略。 3、 垂直度引起的加工公差计算 用概率法相加总误差为： 0. 098137mm<0.15mm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 结论：通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。 参 考 文 献 [1]梁炳文主编，《机械加工工艺与窍门精选》，机械工业出版社。 [2]周增文 张亮蜂等编著，《机械加工工艺基础》，中南大学出版社。 [3]郑文虎编 ，《机械加工实用经验》，国防工业出版社。 [4]李喜桥编 ，《加工工艺学》，北京航空航天大学出版社。 [5]杨方主编 ，《机械加工工艺基础》，西北工业大学出版社。 [6]陈宏均主编，《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社。 [7]王绍俊主编，《机械制造工艺设计手册》，哈尔滨工业大学出版社。 [8]王生力主编，《重型机械制造工艺学》，冶金工业出版社1986年。 [9]谢明才等主编，《机床夹具设计》，机械工业出版社1980。 [10]李庆寿主编，《机床夹具设计》，机械工业出版社1984。 [11]李家宝主编，《夹具设计》，机械工业出版社1961。 [12]贵州工学院机制工艺研究室编，《机床夹具结构图》，机械工业出版社1983。 [13]龚定安 蔡建国编著，《机床夹具设计原理》，陕西科技出版社，1981年。 [14]潘晓弘，《机械制造工程》，浙江大学出版社2001年。 [15]刘文剑 曹天河编著，《夹具工程师手册》，黑龙江科学技术出版社1987年。 [16]于骏一主编，《典型零件制造工艺》，机械工业出版社1989年。 [17]成大先,王德夫,姜勇,等.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1993。 [18]乐兑谦主编.《金属切削刀具》机械工业出版社，1985。 30