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生产类型
同一种零件的年产量
重型零件
中型零件
轻型零件
单件生产
小批量生产
中批量生产
大批量生产
大量生产
1~5
5~100
100~300
300~1000
1000以上
1~10
10~200
200~500
500~5000
5000以上
1~100
100~500
5000~50000
50000以上
1、确定生产类型:
按计算公式N=Q·
n(1+α%+β%)
其中零件在每台产品中的数量n=1(件/台),年产量Q=10000(件/年),
废品率α%=2%,备品率β%=3%
所以N=Q·
n(1+α%+β%)=1000×
1×
(1+2%+3%)=10500
由于属于中型零件,确定箱体的生产属于大批量生产。
2、检查主要技术要求:
(1)首先检查图纸,检查公差制定、形位公差、表面粗糙度是否合理。
(2)分离式箱体的主要加工部位有:
轴承支撑孔、结合面、端面和底面(装配面)等。
对这些主要加工面加工的主要技术要求有:
a.底座的底面与结合面必须平行,其误差不超过0.55mm/1000mm;
b.结合面的表面粗糙度Ra值小于1.6μm,两结合面的接合间隙不超过0.03mm:
c.轴承支承孔的轴线必须在结合面上,其误差不超过±
0.2mm
d.轴承支承孔的尺寸公差一般为H7,表面粗糙度Ra值小于1.6μm,圆柱度误差不超过孔径公差的一半,孔距精度允许为±
0.03~±
0.05mm;
e.两个或两个以上箱体夹壁上的轴承支承孔的同轴度误差不超过最小孔径的公差一半。
(3)圆锥齿轮减数器箱体的主要技术要求:
a.安装滚动轴承的孔系孔径公差等级为IT7,粗糙度为Ra1.6;
b.各轴承孔中心距偏差为±
0.05;
c.各轴承孔中心线的平行度公差6~7级;
d.箱体前端面是变数箱的安装基准,变数箱主轴与发动机输出轴连接,因此图纸要求端面跳动为0.08,后端面仅为安装轴承盖,端面圆跳动为0.1。
装配基面、定位基面及其余各面的粗糙度为Ra3.2;
e.箱体安装螺孔的位置公差为0.16;
f.机座铸成后应清理并进行时效处理;
g.机座和上盖和箱后,边缘应平齐,相互交错为每边不大于2mm;
h.检查与机盖结合面的密封性,用0.05mm塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1/3,用涂色发检查接触面积达1mm一个斑点;
i.与机盖连接后,打上定位销进行镗孔,镗孔时结合面处禁放任何的衬垫。
j.机械加工为标注偏差尺寸精度为IT/2;
k.铸造尺寸精度IT/8;
l.未标注的铸造圆角半径R=3~5mm;
m.未标注的倒角尺寸为2×
450,粗糙度为Ra12.5。
n.机座不漏油。
第二章箱体加工工艺规程的编制
2.1概述
2.1.1机械加工工艺规程的作用
1.是指导生产的重要技术文件工艺规程是依据工艺学原理和工艺试验,经过生产验证而确定的,是科学技术和生产经验的结晶。
所以,它是活的合格产品的技术保证,是知道企业生产活动的重要文件。
正因为这样,在生产中必须遵守工艺规程,否则常常会造成废品。
但是,工艺规程不是固定不变的,它可以根据生产实际情况进行修改,但必须要有严格的审阅手续。
2.是生产组织和生产准备的依据生产计划的制定,产品投产前和材料和毛坯的供应、工艺装备的设计、制造与采购、机床符合的调整、作业计划的编排、劳动力的组织、工时定额的制定以及成本的核算,都是以工艺规程作为基本依据的。
3.是新建和扩建工厂(车间)的技术依据再新建和扩建工厂(车间)时,生产所需要的机床和其他设备的种类、数量和规格,车间的面积、机床的布置、生产工人的种类、技术等级及数量、辅助部门的安排等都是以工艺规程为基础,根据生产类型来确定。
除此以外,先进的工艺规程也起着推广和交流先进经
验得作用,典型工艺规程可指导同类产品的生产。
2.1.2工艺规程指定的原则
工艺规程指定的原则是优质、高产和低成本,即在保证产品质量的前提下,争取最好的经济效益。
在具体制定时,还应注意一些问题:
1.技术的先进性
2.经济生的合理性
3.良好的劳动条件及避免环境污染
2.1.3箱体类零件的加工方法
箱体类零件主要是一些平面和孔的加工,其余加工方法和工艺路线有:
平面加工可用粗刨-精刨、粗刨-半精刨-磨削、粗铣-精铣或粗铣-磨削(可分粗磨和精磨)等方案。
其中,刨削生产率低,多用于中小批生产。
铣削生产率比刨削高,多用于中批以上生产。
当生产批量较大时,可采用组合铣和组合磨的方法来对箱体零件各平面进行多刃、多面同时铣削或磨削。
箱体零件上轴孔加工可用粗镗(扩)-精镗(铰)或粗镗(钻、扩)-半精镗(粗铰)-精镗(精铰)方案。
对于精度在IT6,表面粗糙度Ra值小于1.25um的高精度轴孔(如主轴孔)则还须进行精细镗或研磨等光整加工。
对于箱体零件上的孔系加工,当生产批量较大时,可在组合机床上采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。
2.2材料、毛坯制造方法的选择以及毛坯图
2.2.1概述
由于该减速器外形和内腔比较复杂,有加强筋、凸台、凸边、凹槽,壁厚较薄,故选用流动性好,减振性好,加工工艺性强和成本低的灰口铸铁,材料牌号为HT200。
优点:
①由于有石墨存在,有利于润滑及储油,故耐磨性能好,且消震性由于钢;
②工艺性能好。
由于灰铸铁含碳量高,接近与共晶成分,故熔点比钢低,因而铸造流动性好,切削、加工性好。
③经济效率高;
缺点:
力学性能低,抗拉强度远低于钢。
若无灰铸铁,可选蠕墨铸铁,它的抗拉强度、屈服强度、弯曲强度、伸长率、弹性模量、断面收缩率均优于灰铸铁。
热处理方法:
退火,高频感应加热表面淬火。
箱体属于大批量生产,采用铸造的方法,金属模造模,必须采用自动线机器造型,两箱造型。
这样减速箱的主要轴承孔在铸造成直接铸出,只有注油孔,油塞孔和加油孔等到直径小于25mm的不铸出,留待机械加工时钻出。
因为该箱体属于大批量生产,必须采用金属模机器造型,分为上下两箱。
上、下箱的分型面分别选在机盖、机座的中心面上。
由于采用这种方式,起模方便,且有利于型芯的定位、固定、排气与清理,以及便于检查铸件壁厚与不易错箱。
浇注口的选择有以下原则:
铸件的重要加工面或主要工作面应在下面,因为在浇注位置的上面部位,缺陷(砂眼、气孔、)出现的机会较下部多;
铸件的大平面应放在下面;
铸件的厚实部分容易形成缩孔,这些部分的浇注位置应放在分型面附近的上部或侧面;
上、下两箱采用中注式浇注系统,浇铸位置设在机盖、机座中心面的左侧,由于上、下箱关于中心面对称,产生的毛刺也更容易清除,并且对轴承孔有更高的性能要求。
箱座的分型面如下图:
分型选择的理由:
使铸型的分型面最少,以减少铸型的误差,提高铸件的精度;
使铸件的全部或大部分应尽量可能放在一个砂箱内,便于保证铸件的精度;
机座加工余量示意图:
结合箱体加工余量示意图
加工表面的加工余量
单位:
mm
毛坯尺寸
设计尺寸
加工余量
上偏差
下偏差
机座的结合面
234.5
230
4.5
+1.5
-1.5
机座底平面
236.5
6.5
圆锥齿轮轴承孔端面
360
350
9
+2.0
-2.0
圆柱齿轮轴承孔端面
595
590
5.0
+2.5
-2.5
轴承孔
+1.2
-1.2
2.2.2拟定工艺路线
1粗精准的选择
1)如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应该选择该表面为粗精准。
2)如果必须首先保证工件上加工表面之间的位置精度,则应以不加工表面作为粗精准,
3)如果零件上每个表面都要加工,则应以加工余量最小的表面微蹙精准,这样可以使该表面在以后的加工中不致于因余量太小造成废品。
4)选用粗精准的表面应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺陷,以便定位可靠。
5)粗精准一般只能使用一次,以免产生较大的位置误差。
2精精准的选择
1)基准重合原则:
应尽量选用设计基准和工序基准作为定为基准。
2)基准统一:
工件在加工过程中,应尽量可能采用统一的定位基准,这样便于保证加工表面间的相互位置精度,且可简化夹具的设计。
3)互为基准:
当两个表面相互位置精度较高时,可互为精基准,反复加工。
4)自为基准:
当某些表面精加工要求雨量小而均匀使时,则应选择加工表面本身作为精基准。
2.2.3定位基面的选择及分析
1、以边缘不加工面为粗基准,夹具夹紧中间轴承孔来粗铣和精铣结合面,边缘不加工面限制了Z,X,Y自由度,满足加工要求。
2、以结合面为定位基准,箱体两侧通过支承点作为第二类定位基准,以一侧不加工端为粗基准。
定位基准限制了X自由度,通过模孔钻箱体上所有孔,先通过锪平刀锪平,再换刀钻孔。
3、下箱体以结合面为粗基准加工(粗、精铣)下底面,再以下底面为精基准加工结合面,夹具夹紧两侧,作为第二类定位基准。
4、下箱体以结合面为精基准,以两侧定位作为第二次定位基准,以一侧端面加工的边缘面为粗基准,限制X自由度,加工各个轴端通孔(首先锪平再钻孔)。
以下底面为定位基准锪平底座6个孔,再钻孔。
5、上、下箱结合,拧紧各个螺栓,以下底面为定位基准,以输出轴为粗基准,加工两个锥销孔。
6、以底座四孔为定位基准,夹具夹紧两侧,同时粗铣、精铣输出端两端面和一端输入轴的端面。
底座四孔定位限制自由度X、Y、X、Y、Z。
7、以底座四孔为定位基准,钻孔和攻丝输出轴两端面和输入轴端面。
8、以底面与两锥销孔为定位基准,精加工轴承孔,夹具夹紧机座底面的不加工面,以输入轴端面为精基准,精加工输出轴承孔,以底面与两定位孔为定位基准,定位夹紧方式见工序卡图。
2.3加工阶段的划分
2.3.1划分方法
零件的加工质量要求较高时,都应划分加工阶段。
一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。
如果零件要求的精度特别高,表面粗糙度很细时,还应增加光整加工和超精密加工阶段。
1)粗加工阶段主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,因此,应采取措施尽可能提高生产率。
2)半径加工阶段达到一定的精度要求,并保证留有一定的加工余量,为主要表面的精加工做准备。
同时完成一些表面的次要加工(如紧固孔的钻削,攻螺纹,铣键槽等)。
3)精加工阶段主要任务是保证各零件达到图纸规定的要求。
4)光整加工阶段对精度要求很高(IT6),表面粗糙度很小(小于Ra0.2μm)的零件,需安排光整加工阶段。
其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度。
2.划分加工阶段的原因
1)保证加工质量的需要
2)合理使用机床设备的需要
3)及时发现毛坯缺陷
4)便于安排热处理
2.3.2工序的划分
1.工序集中的特点
1)有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备。
2)减少了工序数目,缩短了工艺路线,
3)减少了设备数量,
4)减少了工件安装次数,
5)专用设备和工艺装备复杂,生产准备工作和投资都比较大,
2.工序分散的特点
1)设备和工艺装备都比较简单,调整方便,对公认的技术水平要求低。
2)可采用最有利的切削用量,减少机动时间。
3)容易适应生产产品的交换。
4)设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。
2.热处理工序的安排
常用的如:
时效处理,它主要用于消除毛坯制造和机械机械加工中产生的内应力。
长安排在粗加工之后进行。
对于精度要求不高的的工件,也可放在粗加工之前进行。
3.检验工序的安排
检验工序一般安排在粗加工后,精加工前;
送往外车间前后;
重要工序和工时长的工序前后;
零件加工结束后,入库前。
2.3.3加工顺序的安排
a.切削加工顺序的安排
①先粗后精
先进行粗加工,然后半精加工,最后是精加工和光整加工,将粗、精加工分开进行。
②先主后次
先安排主要表面加工,后进行次要表面的加工。
因主要平面加工容易出废品,应放在前阶段进行,以减少工时浪费,次要表面的加工安排在主要表面的半精加工之后,精加工之前进行。
③先面后孔
先加工平面,后加工内孔。
平面面积一般比较大,轮廓平整,先加工好平面,便与加工孔时定位安装,利于保证孔与平面的位置精度。
④基准先行
用作精基准的表面,要先加工出来。
故先进行定位面的粗加工和半精加工,再已经基准定位面定位加工其它表面。
b.热处理工序安排
①预备热处理
时效处理消除内应力、减少工件变形。
安排在粗加工前后。
②最终热处理
主要是提高零件的硬度和耐磨性,安排在精加工之前进行。
③辅助工序安排
检验工序是主要的辅助工序,除每道工序有操作者自行检验外,在粗加工之后精加工之前;
零件转换车间时以及重要工序之后和全部加工完毕,进库之前,都要安排检验工序。
其它的辅助工序有:
表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、除锈等。
最终确定工艺路线见下表
工序号
工序名称
工序内容
10
铸造
20
清砂
消除浇口、冒口、型砂、飞边、飞刺等
30
热处理
人工时效处理
40
涂漆
非加工面涂防锈漆
50
划线
分割面加工线、底面线
60
铣
粗铣和精铣结合面
70
以结合面为粗基准加工,粗、精铣下底面、
再以下底面为精基准加工结合面
80
钻
以下底面为定位基准锪平底座4个50的孔,再钻22的孔。
90
以底座四孔为定位基准,粗铣、精铣输出端两端面和一端输入轴的端面
100
以底座四孔为定位基准,钻、攻M10的螺纹孔
110
镗
以底面与两锥销孔为定位基准,粗镗、半精镗、精镗140轴承支撑孔
120
钻、攻M16的螺纹孔
130
钻2×
Ø
10锥销孔
140
钻Ø
17的孔
150
13的孔
2.4加工工作量及工艺手段组合
根据圆锥齿轮减速器机座零件结构简图,分析可知,有以下一些加工表面:
1、主要平面:
机座底面和对合面、凸台面,轴承支撑孔的端面。
2、主要孔:
主轴承支撑孔φ140Ra1.6与轴承支撑孔φ140Ra2.5。
3、其他加工部分主要有8个凹槽联接孔、2个凸缘联接孔、4个地角螺钉孔(其中两个先加工成定位工艺孔)、2个销钉孔、轴承端面共18个螺纹孔以及斜油标孔、油孔、油塞孔。
机座结合面:
平面度要求为0.025,表面粗糙度Ra1.6,毛坯加工余量为4.5。
以机座底面为基准进行粗精加工
加工余量(mm)
经济精度
工序尺寸
公差(um)
精铣
1
IT8±
0.036
230±
Ra1.6
粗铣
3.5
IT13±
0.36
231±
Ra6.3
毛坯
±
1.5
234.5±
机座底面安装面:
表面粗糙度Ra6.3,毛坯加工余量为6.5。
以机座结合面毛坯为基准
241±
轴承支撑孔φ140Ra1.6镗削
工序
名称
精镗
0.5
H7
φ140
半精镗
2
H10
φ139.5
Ra3.2
粗镗
4
H13
φ137.5
φ133.5±
输入轴轴承端面加工:
表面粗糙度Ra3.2,两相对端面同时加工
IT9±
0.14
350±
8
0.89
352±
2.0
360±
输出轴轴承端面加工:
两对轴承端面A与B垂直度要求为0.10mm,表面粗糙度要求为Ra1.6
591±
0.55
594.5±
2.5
595.5±
2.5刀具、量具的选择
机床设备
刀具
量具
粗铣对合面
面铣刀
直尺、刀形平尺
精铣对合面
3
钻攻ø
22的孔
麻花钻、锪钻
卡尺、塞规
粗铣轴承端面
双刃铣刀
直尺
5
精铣轴承端面
6
钻、锪ø
16、ø
麻花钻
锪钻
7
钻攻M10的螺纹孔
麻花钻、
丝锥
粗镗
140支撑孔
镗刀
半精镗精镗Ø
钻攻M16的螺纹孔
11
钻ø
12
去毛刺
手锤
13
终检
2.6切削用量、时间定额的计算
工序60、70
1)工序60——粗铣机座对合面和底面
该工序分两个工步,工步1是以B面定位,粗铣A面;
工步2是以A面定位,粗铣B面;
由于这两个工步是在一台机床上一次走刀加工完成,因此他们所选用的切削速度v和进给量是一样的,只有背吃到量不同,
①背吃刀量的确定工步1的背吃刀ap1取为Z1,Z1等于A面的毛坯纵总余量减去工序2的余量Z3,即Z1=3.5mm;
而工步2的背吃刀量ap2取为Z2,则如前所已知Z2=6.5mm,故ap2=6.5mm.
②进给量的确定根据《指导教程》和《简明切削手册》综合考虑,该工序的每齿进给量fz取0.3mm/z.
③铣削速度的计算根据《指导教程》和《简明切削手册》综合考虑,选双刃铣刀,d/z=160/16的条件选取(d铣刀直径,z铣刀齿数),铣削速度可取35.1m/min,由公式n=1000v/πd可求得该工序铣刀转速,n=1000×
35.1m/min/π×
160=69.86r/min(转速取70r/min),v=nπd/1000=70×
3.14×
160/1000=35.2m/min.
2)工序2——精铣机座对合面
①背吃刀量的确定取ap=Z3=1mm.
②进给量的确定由《简明切削手册》表5-9得,按镶齿铣刀,d/z=160/16,fz=f/z=0.075mm/z的条件选取,铣削速度v取为59.4m/min.n=1000v/πd可求得铣刀转速n=118.23r/min,综合考虑选取n=118r/min,再将此转速代入公式中,可求出该工序的实际切削速度v=nπd/1000=118×
160/1000=59.28m/min.
工序90
粗铣精铣轴承支撑孔端面
1、铣床的选择
轴承孔端面采用粗、精加工方案。
查《金属机械加工工艺人员手册》,使用卧式铣床铣端面,卧式铣床型号为X62,工作面积250×
320mm,工作台最大行程700×
255×
360mm,主轴转速30—1500转/分,功率7.5kw。
2、铣刀的选择
轴承孔的孔径直径大小是160mm,为了满足每个工步的加工精度要求,选用双刃铣刀,刀具材料为硬质合金,牌号为YG6,齿数Z=12。
3、切削力的计算
查阅《铣工技术》,铣刀主切削力计算公式为
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