减速器下箱体的加工工艺编制及夹具设计Word格式文档下载.docx
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箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。
孔系加工是箱体加工的关键。
此减速器下箱体包括平行孔系和同轴孔系。
平行孔系的加工一般有找正法、镗模法、坐标法,选镗模加工孔系,工件装夹在镗模上,镗杆被支撑在镗模的导套里,增加了系统的刚性。
这样,镗刀通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来。
采用浮动连接时,机床主轴回转精度对孔系加工精度影响很小,因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的平行孔系。
同轴孔系的加工利用箱体上的工艺基面,用百分表对此平面进行找正,使其和镗杆轴线平行,校正后加工孔,孔B加工后,再掉转工作台,并用镗杆上的百分表沿此平面重新校正,以保证工作台准确地回转
然后再加工孔A,就可以保证两孔A、B同轴。
2下箱体加工的工艺编制
2.1概述
箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求.
由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:
结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;
有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.
箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等).在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯.
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;
在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.
2.2零件的工艺分析
2.2.1零件加工的技术要求及工艺性分析
技术要求:
1.箱体加工部位多为平面和孔系,其结构复杂,精度要求高加工时注意基准的选择及加紧力。
2.箱体为铸件,铸件必须经过时效处理,以消除应力。
3.铸造时
8.5的孔不必铸出
4.镗孔时在可能的情况下尽量采用“支撑镗削”方法,以增加杆的刚性,提高加工精度。
对于直径较小的孔应采用钻,扩,绞的方法加工。
5.为提高孔加工精度,应将粗镗,半精镗,精镗分开。
6.孔尺寸精度的检验,使用内径千分尺或内径千分表进行检验
7.为了保证同轴各孔的同轴度可采用在已加工孔上安装导向套加工其它的方法。
8.同一轴线上各孔的同轴度可采用检验进行检验。
其它:
铸件不允许有砂眼,夹渣,缩松等缺陷。
未注明圆角R3~R5。
未注明倒角2X45°
非加工表面涂防锈漆
材料HT150
工艺性分析
1)保证2对轴承座中心线的平行度公差为0.30mm
2)2对轴承座中心线与相应两端面垂直度公差为0.1mm
3)各轴承孔同轴度公差0.020mm,各轴承孔中心线与对合面的位置
度0.3mm,各轴承孔的圆柱度为0.007mm
4)对合面的平面度为0.04mm
2.2.3确定毛坯的制造形式
零件材料为灰铸铁(HT150)。
考虑到该连接座的外形比较复杂,并且希望其有一定的减震和耐磨的作用,因此常选用铸件(由于铸铁有耐磨性好,吸振好,成本低等优点)。
由于是批量生产时,采用金属模机器造型毛坯精度较高加工余量小,其平面余量为5-10mm,孔在半径上的余量为7-12mm。
箱体零件的内腔及孔均须铸出,此外为消除零件的残余应力,铸造后安排人工时效处理,为保证零件有较高的精度和硬度的要求应在精加工之前安排二次时效处理。
2.2.4箱体结构分析
该零件为二级减速器下箱体,其外形尺寸为472mm×
196mm×
248mm,属于小型箱体零件,内腔无加强肋,结构简单,孔壁薄、刚性差等特点。
2.3拟定下箱体加工的工艺路线
2.3.1首先要拟定工艺过程,必须理解拟定工艺过程的原则。
1)先面后孔的加工顺序
箱体主要是由平面和孔组成,这也是它的主要表面。
先加工平面,后加工孔,是箱体加工的一般规律。
因为主要平面是箱体往机器上的装配基准,先加工主要平面后加工支承孔,使定位基准与设计基准和装配基准重合,从而消除因基准不重合而引起的误差。
另外,先以孔为粗基准加工平面,再以平面为精基准加工孔,这样,可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准,并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平,对后序孔的加工有利,可减少钻头引偏和崩刃现象,对刀调整也比较方便。
2)粗精加工分阶段进行
粗、精加工分开的原则:
对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体,一般要粗、精加工分开进行,即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。
这样,可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响,并且有利于合理地选用设备等。
粗、精加工分开进行,会使机床,夹具的数量及工件安装次数增加,而使成本提高,所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体,常常将粗、精加工合并在一道工序进行,但必须采取相应措施,以减少加工过程中的变形。
例如粗加工后松开工件,让工件充分冷却,然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量,多次走刀进行精加工。
3)合理地安排热处理工序
为了消除铸造后铸件中的内应力,在毛坯铸造后安排一次人工时效处理,有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理,以便消除残留的铸造内应力和切销加工时产生的内应力。
对于特别精密的箱体,在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效(如坐标镗床主轴箱箱体)。
箱体人工时效的方法,除加热保温外,也可采用振动时效
2.3.2.定位基准的选择
(1)粗基准的选择:
分离式箱体最先加工的是箱盖和箱座的对合面。
分离式箱体一般不能以轴承孔的毛坯面作为粗基准,而是以凸缘不加工面为粗基准,即箱盖以凸缘A面,底座以凸缘B面为粗基准。
这样可以保证对合面凸缘厚薄均匀,减少箱体合装时对合面的变形。
(2)精基准的选择:
分离式箱体的对合面与底面(装配基面)有一定的尺寸精度和相互位置精度要求;
轴承孔轴线应在对合面上,与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。
为了保证以上几项要求,加工底座的对合面时,应以底面为精基准,使对合面加工时的定位基准与设计基准重合;
箱体合装后加工轴承孔时,仍以底面为主要定位基准,并与底面上的两定位孔组成典型的“一面两孔”定位方式。
这样,轴承孔的加工,其定位基准既符合“基准统一”原则,也符合“基准重合”原则,有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。
(3)路线的拟定
此下箱体为分离式箱体:
主要先完对合面及其下底面加工,和定位孔的加工。
然后在其上加工轴承孔及其端面以及出油孔。
(4)一些加工方法
为保证轴承坐孔的同轴度,与三对轴承孔的中心线平行度特给出一下加工方法:
1)同轴孔系的镗削:
由于箱壁间距离较短,采用悬伸镗孔:
由工作台进给镗孔,镗杆伸长度不变,因而镗杆因自重及切削里而引起的变化对孔的各个截面影响是一致的。
2)平行孔系的镗削:
采用试切法镗平行孔系或采用坐标法镗平行孔系.如果采用经济刻划尺与光学读数头进行测量其读精度为0.01mm
3下箱体的加工工艺主要内容
3.1下箱体的加工工艺
下箱体的工艺图
下箱体的工艺过程
工序好
工序名称
工序内容
工艺设备
定位基准
1
铸造
2
清砂
清除浇注系统,冒口,型砂,飞边,飞刺等
3
时效
人工时效处理
4
涂底漆
非加工面涂防锈漆
5
钳
划各平面加工线
划针
凸缘下表面
6
粗刨
粗刨对合面,留余量0.5mm
牛头刨床
7
粗刨底面
对合面
8
钻
钻底面4×
φ18mm.锪其中对角两孔至φ18.5H7mm(做工艺用),锪4×
φ35孔
立式台钻
底面及两工艺孔
9
钻、铰φ10量油孔至要求,锪φ20孔
10
钻φ20×
15放油螺纹底孔,锪φ40mm孔,攻M20×
15螺纹孔
11
精刨
对合面平面度公差0.04mm粗糙度Ra3.2um.
12
检验
检验各部尺寸级精度
13
入库
注:
工序卡片见附图。
3.2机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯的尺寸如下:
3.2.1下箱体
3.2.1.1毛坯的外廓尺寸
考虑其加工外廓尺寸为472×
248×
196mm,表面粗糙度为3.2um,根据《实用机械加工工艺手册》(以下简称《工艺手册》),表3—9及表3—11按公差等级7—9级,取7级,加工余量等级取F级确定,毛坯
宽:
248+2×
4=256mm
高:
196+2×
3.5=203mm
3.2.1.2主要平面加工的工序尺寸及加工余量:
为了保证加工后工件的尺寸,在刨削工件表面时,工序6—7的刨削深度,ap=2mm,
3.2.1.3孔加工的工序尺寸及加工余量
(1)钻4-φ18mm孔
钻孔:
φ18mm,2Z=18mm,ap=9mm
锪孔:
φ18.5H7mm锪:
4—φ35mm深2mm
(2)铰钻:
φ10mm,2Z=10mm
锪:
φ20mm
(3)φ20×
15mm孔
φ40mm攻M20×
15mm
3.3确定切削用量
3.3.1工序6粗刨对合面
(1)加工条件
工件材料:
灰铸铁HT150
加工要求:
粗刨箱盖对合面,留余量0.5mm
机床:
刀具:
YG硬质合金刀具
量具:
卡板,跳动表
(2)计算刨削用量
已知毛坯被加工长度为472mm,最大加工余量为Zma×
=4mm,刨削深度ap=2mm
确定进给量f:
根据《实用切削手册》,表8—4、8—6,确定f=0.76mm(双行程)参考有关手册,确定V=90mm/min
(3)由于资料,时间有限,关于切削工时计算略
3.3.2工序7粗刨底面
工件材料:
加工要求:
机床:
刀具:
量具:
已知毛坯被加工长度为450mm,最大加工余量为Zma×
3.3.3工序8钻孔
(1)钻4—φ18mm
灰铸铁
钻4个直径为18mm的孔
采用φ18mm的麻花钻头走刀一次,
φ18mm的麻花钻:
f=0.30mm/r《实用切削手册》表5—7,6—22
v=0.54m/s=33.2m/min
nw=412r/min
按机床选取nw=400r/min,后锪8—φ35mm沉头孔,深2mm
(2)钻2—φ10mm
工件材料:
钻2直径为10的孔
φ10mm的麻花钻
φ10的麻花钻:
v=0.50m/s=30m/min
nw=405r/min
按机床选取nw=400r/min采用手工铰孔至要求,锪φ20mm沉头孔深2mm
(3)钻φ20mm
钻直径为20的孔
φ20mm的麻花钻,M20丝锥
φ20的麻花钻:
v=0.58m/s=35.2m/min
nw=432r/min
按机床选取nw=400r/min锪沉头孔φ40mm深2mm
攻M20的螺纹
v=0.12m/s=7.2m/min
ns=253(r/min)
按机床选取nw=201r/min,
则实际切削速度
V=5.1(m/min)
3.3.4工序11精刨对合面
(1)加工条件
精刨箱盖对合面,
已知毛坯被加工长度为472mm,最大加工余量为Zma×
=0.5,刨削深度ap=2mm
(3)由于资料,时间仓促,关于切削工时计算略
设计部分
4下箱体夹具的设计
4.1问题的提出
为了提高劳动生产率保证加工质量降低劳动强度以及批量生产,需要设计专业夹具。
4.2夹具的设计
4.2.1工件的定位
(1)定位基准的选择
这道工序所加工的孔中心线重合,且与底面平行。
按照基准重合的原则并考虑到已经加工过,为避免重复使用粗基准应以底面和上面的两孔定位。
即采用一面两孔定位。
(2)定位方案的确定
从工件得的结构分析,工件以底面朝下放在支撑板上,夹紧定位比较可靠方便也容易实现。
工件以底面在夹具上定位,限制了三个自由度,其余三个自由度也必须限制,如夹具图所示(两个相距较远的孔)孔内插入一圆柱销和菱形销。
一个圆柱销限制两个自由度,一个菱形销限制一个转动自由度。
(3)定位元件尺寸及公差确定
底面采用四个支撑板定位,两个长支板,另两个支撑上再装上圆柱销和菱形销,圆柱销与夹具底座,支撑板内孔
8H7m6配合。
菱形销与工件采用
8H7h6配合,这样即满足了定位的要求又可使工件装夹方便。
4.2.2工件的夹紧
(1)夹紧方案的确定及组成
夹紧装置主要有力源装置和夹紧机构,此处我们选择螺旋夹紧机构和圆偏心夹紧机构。
因螺旋夹紧机构结构简单,夹紧行程大,特别是它具有增力大,自锁性好两大特点。
其许多元件都已标准化,很适合手动夹紧。
圆偏心夹紧机构,操作简单,夹紧迅速。
故本工序采用螺旋压板加紧机构和圆偏心夹紧机构。
螺旋夹紧机构
式中:
-夹紧力;
-原始作用力;
-螺纹处的摩擦角;
-作用力臂;
-螺纹端部与工件间的摩擦角;
-螺纹升角;
-螺纹端部与工件间的当量摩擦半径。
-螺纹中径;
偏心夹紧机构
-回转半径;
--原始作用力;
-偏心轮与工件间的摩擦角;
-升角;
-偏心轮与回转销间的摩擦角。
(2)切削力及夹紧的计算
切削力的计算可参照车削力计算,查《机械制造工艺设计手册》得:
主切削力得计算:
=43.4N
吃刀抗力得计算
=31.1N
走刀抗力得计算
=39.1N
由力矩平衡得,对夹紧最不利得瞬间是主切削力,故采用M12螺栓,其许用应力5690N,远大于实际应力满足强度要求,夹具可以安全工作。
4.2.3工件在夹具上加工的误差分析
夹具装夹工件进行机械加工时其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。
与夹具有关的因素有定位误差
、对刀误差
、夹具在机床上的安装误差
和夹具误差
。
在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差
上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确,从而形成总的加工误差
1定位误差
加工尺寸136
0.1mm的定位误差,
=0.
对称度0.1mm的误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。
2对刀误差
因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差,称为对刀误差。
3夹具安装误差
因夹具的安装基面为平面,因而没有安装误差,
=0
4夹具误差
因夹具上的定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差。
影响尺寸136
0.1mm的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸公差。
及导向孔对安装基面的垂直度。
5加工方法的误差
因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差。
因该项误差影响因素多,又不便于计算,所以常常根据经验为它留出工件公差
的
保证工件加工精度的条件是,即工件的总加工误差
应该不大于工件的加工尺寸公差
为保证夹具具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工件加工精度时,需要留出一定的精度储备量
.
经计算得
≥0,夹具能满足工件的加工要求。
此设计的夹具合格。
4.2.4夹具各部分组成及使用说明
1.安装:
将零件的工艺孔与夹具的菱形销对准后装上即可。
2.夹紧:
将压板压在工件的底板上,旋紧六角螺母将工件夹紧。
3.取下:
加工完成后,拆卸工件的步骤与安装时相反。
本夹具定位准确,夹紧机构动作灵活、加紧可靠、操作方便
4.3绘制夹具零件图(见附图)
4.4绘制夹具的装配图(见附图)
参考文献:
[1]张以鹏实用切削手册。
沈阳:
辽宁科学院技术出版社:
23~26
[2]李洪机械加工工艺手册。
北京:
北京出版社1990:
225~226
[3]陈宏钧机械加工技师综合手册。
北京:
机械工业出版社,2006.7:
47~50
[4]陈宏钧实用机械加工工艺手册。
北京:
机械工业出版社1996:
158~160
[5]增菊魏李莉,机械制图.科学出版社.2007162~308
[6]王志伟孟玲琴,机械设计基础.北京:
北京理工大学出版社.2008
[7]王志伟孟玲琴,机械设计基础课程设计.北京:
北京理工大学出社.2008
[8]肖继德陈宁平,机床夹具设计第二版。
机械工业出版社.200950~178
[9]陈锡渠彭晓南,金属切削原理与刀具.中国林业出版社.2006
[10]曾淑畅,机械制造工艺及计算机辅助工艺设计.北京:
高等教育出版社.20046~80195~207
致谢:
在这次毕业设计得到了很多老师、同学的帮助,其中我的指导刘老师对我的关心和支持尤为重要,每次遇到难题,我最先做的就是向刘老师寻求帮助,而刘老师每次不管忙或闲,总会抽空来找我面谈,然后一起商量解决的办法。
我们组设计的是箱体的加工工艺规程与夹具的设计。
在这次设计中,我们在指导老师的指导下,通过对教材的复习和资料的查阅,使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件(箱体零件)的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟定夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,也是熟悉和运用有关手册﹑图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会,为以后更好的从事该专业相关工作奠定了良好的基础,更是对我们三年专业课学习的一个良好的总结。
另外,感谢校方给予我这样一次机会,能够独立地完成一个课题,并在这个过程当中,给予我们各种方便,使我们在即将离校的最后一段时间里,能够更多学习一些实践应用知识,增强了我们实践操作和动手应用能力,提高了独立思考的能力。
感谢在整个毕业设计期间曾经给予过我帮助的伙伴们,在大学生活即将结束的最后的日子里,把一个庞大的,从来没有上手的课题,圆满地完成了。
正是因为有了你识以外的东西,那就是团结的力量。
在这次毕业设计中,我已经按要求完成了毕业设计的任务,达到了毕业设计的目的。
但是,我知道自己的设计还有许多不足甚至错误,希望老师们能够谅解
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