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湖 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）
題目
40變速箱上蓋加工工藝編制及夾具設(shè)計(jì)
作者
郭凱
學(xué)院
機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
1103010603
指導(dǎo)教師
劉厚才
二〇一五年 五月 三十日
湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
機(jī)電工程 院 機(jī)制 系（教研室）
系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 郭 凱 學(xué)號(hào): 1103010603 專(zhuān)業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專(zhuān)題： 40變速箱上蓋加工工藝編制及夾具設(shè)計(jì)
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2015 年 3 月 9 日開(kāi)始至 2015 年 6 月 5 日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
（1）年產(chǎn)8000臺(tái)40變速箱上蓋二維CAD圖紙；
（2）機(jī)制工藝學(xué)參考書(shū)；
（3）機(jī)制工藝編制設(shè)計(jì)手冊(cè)；
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
（1）40變速箱上蓋毛坯圖；
（2）40變速箱上蓋加工工藝卡；
（3）2個(gè)工位的夾具設(shè)計(jì)；
（4）中英文摘要、參考文獻(xiàn)。
5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：
（1）2個(gè)工位的夾具裝配圖2張；所有非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖各1 張； 共不少于3.0張A0圖紙.
（2）40變速箱上蓋加工工藝卡；
（3）工藝編制說(shuō)明書(shū)（打?。?0頁(yè) 左右。
（4）翻譯與畢業(yè)設(shè)計(jì)題目相關(guān)外文科技論文1篇，要求翻譯成中文，字?jǐn)?shù)1500左右，單獨(dú)裝訂。
6 發(fā)題時(shí)間： 2015 年 3 月 9 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
評(píng)閱人： （簽名）
年 月 日
評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè)
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁(yè)
3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 共 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績(jī)：
總評(píng)成績(jī)：
摘 要
夾具一直以來(lái)在制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用，用于在機(jī)械制造過(guò)程中固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置，是十分重要的工藝裝備之一。夾具的質(zhì)量、工作效率，及夾具使用的可靠性，都對(duì)產(chǎn)品的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著決定性的影響。
變速箱蓋的加工主要是加工表面、軸孔和各表面其他孔。此次設(shè)計(jì)包含變速箱蓋從鑄造到加工成型的整個(gè)工藝規(guī)程，涉及到加工順序、表面粗糙度等問(wèn)題，并且設(shè)計(jì)了銑平面和側(cè)面鉆孔兩個(gè)工位的夾具。
關(guān)鍵詞：表面粗糙度；變速箱蓋；工藝規(guī)程；夾具；
ABSTRACT
Fixture has been widely used in the manufacturing industry, for the fixed processing object in mechanical manufacturing process. To occupy the correct position and accept the construction or testing equipment. Fixture is one of the very important process equipment. Fixture quality, working efficiency, reliability of the fixture, and the reliability of the fixture using have a decisive impact on the quality and production efficiency of the product.
Processing gearbox cover is the main processing surface, the surface of shaft hole and other holes. The design contains the whole technological procedure of the gearbox cover from the casting to the molding process. It related to the processing sequence, the surface roughness and other issues. And design the milling plane and the side of the drill two station fixture.
Keywords: surface roughness; gearbox cover; technological procedure; fixture;
目 錄
第一章 前 言 - 1 -
第二章 零件的分析 - 2 -
2.1 零件的作用 - 2 -
2.2 零件的工藝分析 - 2 -
2.2.1 平面加工 - 3 -
2.2.2 孔的加工 - 3 -
第三章 擬定上蓋加工工藝路線 - 4 -
3.1確定毛坯的制造形式 - 4 -
3.2 基準(zhǔn)的選擇 - 4 -
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 - 5 -
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 - 5 -
3.3 制定工藝路線 - 5 -
3.3.1 主要表面與次要表面的加工順序安排原則 - 6 -
3.3.2 熱處理工序的安排? - 6 -
3.3.3 輔助工序的安排? - 6 -
3.3.4 檢驗(yàn)工序的安排? - 6 -
3.3.5 工藝路線的擬定 - 7 -
第四章 加工余量確定及工序尺寸計(jì)算 - 11 -
4.1 毛坯余量 - 11 -
4.1.1公差等級(jí)的確定 - 11 -
4.1.2 確定機(jī)械加工余量 - 11 -
4.1.3 確定毛坯尺寸 - 11 -
4.2 箱體各平面加工工序余量 - 12 -
4.3組裝孔14-φ18加工工序余量 - 12 -
4.4各通孔的加工工序余量 - 12 -
4.5切削用量及機(jī)械加工時(shí)間的計(jì)算 - 12 -
4.5.1粗銑底面及精銑底面 - 12 -
4.5.2粗銑前后面及半精銑前后面 - 13 -
4.5.3 粗銑右端面及半精銑右端面 - 15 -
4.5.4粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔 - 16 -
4.5.5鉆凸臺(tái)面14個(gè)通孔???? - 19 -
第五章 銑箱體結(jié)合面夾具的設(shè)計(jì) - 21 -
5.1夾具設(shè)計(jì)要求 - 21 -
5.2確立方案 - 22 -
--
5.3機(jī)床選擇 - 22 -
5.4刀具選擇 - 23 -
5.5切削力的計(jì)算 - 23 -
5.6機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算及工序時(shí)間定額的確定 - 23 -
5.7計(jì)算夾緊力 - 24 -
第六章 右端面鉆孔夾具設(shè)計(jì) - 27 -
6.1確定設(shè)計(jì)方案 - 27 -
6.2計(jì)算加緊力 - 28 -
6.3定位誤差的分析 - 29 -
6.4操作說(shuō)明 - 29 -
第七章 結(jié)論 - 30 -
參考文獻(xiàn) - 31 -
致謝 - 32 -
--
第1章 前 言
隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)飛速發(fā)展，到如今已經(jīng)成為制造大國(guó)，素有“世界制造工廠”的稱(chēng)號(hào)。箱體類(lèi)零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件,它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體,使這些零件保持正確的相對(duì)位置,彼此能協(xié)調(diào)地工作，幾乎任何機(jī)械產(chǎn)品都需要這類(lèi)零件。因此,箱體零件的制造精度將直接影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量,進(jìn)而影響機(jī)器的使用性能和壽命。而在機(jī)械制造行業(yè)中，箱體類(lèi)零件的加工是必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。
變速箱體的毛坯通常是采用灰鑄鐵材料。因?yàn)榛诣T鐵材料具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價(jià)格也比較便宜，采用這樣的材料在箱體鑄造和加工的時(shí)候比較容易實(shí)現(xiàn)。
第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
變速箱體在整個(gè)變速器總成中起支撐和連接作用，它把各個(gè)零件連接起來(lái)，支撐傳動(dòng)軸，保證各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正確安裝，是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。因此變速箱體的加工質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到軸和齒輪等零件位置的準(zhǔn)確性，也會(huì)影響變速器的壽命和性能。
該箱體零件是變速箱的基礎(chǔ)零件，它將變速箱中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使得它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。該箱體零件箱壁上各個(gè)縱向孔用于安裝軸承，故精度要求偏高。在同一軸線上的軸承孔有位置要求。外表面需與其他部件裝配，有位置度要求。
2.2 零件的工藝分析
由圖2.1可得知，此變速箱的加工可以分為兩部分。
圖2.1 變速箱上蓋零件三維圖
2.2.1 平面加工
其中包括與下箱體的結(jié)合面，表面粗糙度要求達(dá)到Ra1.6；安裝橫向軸承的右端半圓形面，表面粗糙度要求達(dá)到Ra6.3；安裝縱向三根主軸的前后兩個(gè)表面，表面粗糙度要求達(dá)到Ra6.3。
2.2.2 孔的加工
該零件的孔加工較多，而且要求較高，其中大部分是以結(jié)合面為基準(zhǔn)，采用一面兩孔定位方式，這些孔包括垂直于結(jié)合面的14個(gè)Φ18的組裝孔、5個(gè)M12-7H螺紋孔、1個(gè)M30×1.5-7H螺紋孔；前后兩面上的12個(gè)M16-7H螺紋孔；另外右側(cè)面有3個(gè)Φ22的通孔和2個(gè)M16-7H螺紋孔，可以采用結(jié)合面為基準(zhǔn)，其他定位方式進(jìn)行加工。
上蓋上有七個(gè)鑄造的軸孔，表面粗糙度要求達(dá)到Ra1.6，所以需將上下箱體結(jié)合起來(lái)進(jìn)行軸孔的鏜孔工序。
變速箱箱體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開(kāi)的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
由以上分析可知，對(duì)這兩部分的加工而言，我們可以先進(jìn)行平面加工，然后進(jìn)行孔的加工，加工孔時(shí)使用一面兩孔的定位方式，采用專(zhuān)用夾具，并且保證他們的尺寸精度要求。
減速器箱蓋、箱體主要加工部分是結(jié)合面、軸承孔、通孔和螺孔，其中軸承孔在箱蓋、箱體合箱后再進(jìn)行鏜孔加工，以確保兩個(gè)軸承孔中心線與分割面的位置，以及兩個(gè)孔中心線的平行度和中心距。
減速器整個(gè)箱體壁薄，容易變形，在加工前要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，加工時(shí)要注意夾緊位置和夾緊力大小，防止零件變形。
箱蓋、箱體結(jié)合面，底面上的孔的加工，采用專(zhuān)用鉆模，這樣可以保證孔的位置精度要求。
- 33 -
第3章 擬定上蓋加工工藝路線
3.1確定毛坯的制造形式
考慮到變速箱蓋在工作過(guò)程中并不承受較大的交變及沖擊性載荷，而灰鑄鐵容易成形，切削性能好，價(jià)格低廉，且抗振性和耐磨性也較好，因此，一般箱體零件的材料大都采用灰鑄鐵，其牌號(hào)選用HT200。
按Np =N * n * (1+A%+B%)……………………生產(chǎn)綱領(lǐng)
其中：Np………………………………零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）
N ………………………………產(chǎn)品的年生產(chǎn)量（臺(tái)/年）
A%………………………………備用品率
B%………………………………廢品率
n …………………………每臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)中該零件的數(shù)量
所以 Np =8000*1*(1+1%+1%)=8160 （件/年） 由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛坯質(zhì)量小于100公斤，年產(chǎn)量在5000到10000件內(nèi)，零件屬于輕型，中批量生產(chǎn)，考慮到現(xiàn)有條件和技術(shù)水平，可以采用金屬摸機(jī)器造型，毛坯的精度較高，毛坯加工余量可適當(dāng)減少。
3.2 基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)作用的不同，基準(zhǔn)可分為：
設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 零件設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱(chēng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。這是設(shè)計(jì)人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當(dāng)考慮加工工藝性而選定的。一個(gè)零件圖上可以有一個(gè)也可以有多個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
工藝基準(zhǔn) 零件在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，成為工藝基準(zhǔn)。其中又包括工藝基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。
定位基準(zhǔn) 工件在機(jī)床上或夾具中進(jìn)行加工時(shí)用作定位的基準(zhǔn)，稱(chēng)為定位基準(zhǔn)。當(dāng)加工主軸頸時(shí)，其位置是由夾具上定位相接的面確定的，故該接觸面即是本道工序的定位基準(zhǔn)。
測(cè)量基準(zhǔn) 在測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱(chēng)為測(cè)量基準(zhǔn)。根據(jù)不同工序要求測(cè)量已加工平面位置時(shí)使用不同的測(cè)量基準(zhǔn)，如測(cè)量曲軸總長(zhǎng)時(shí)應(yīng)以曲軸兩端面為測(cè)量基準(zhǔn)。
裝配基準(zhǔn) 在機(jī)器裝配時(shí)，用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中所采用的基準(zhǔn)，稱(chēng)為裝配基準(zhǔn)。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
由于箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工表面多，粗基準(zhǔn)選擇的恰當(dāng)與否，對(duì)加工面和不加工面間的相互位置關(guān)系及個(gè)加工面的加工余量分配了很大的影響，必須全面考慮。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)要求：
保證重要的加工表面有足夠的加工余量；
裝入箱體內(nèi)的齒輪和其他回轉(zhuǎn)零件與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙，不致發(fā)生干擾。
注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位，加緊可靠。
如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如在工件上有很多不加工表面。則應(yīng)有與其中的加工表面的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。?
如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。
選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。
粗基準(zhǔn)只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。
根據(jù)以上原則，本零件選取箱體結(jié)合面作為粗基準(zhǔn)。
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要遵循以下原則：
用公用基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以消除不重合誤差，即“基準(zhǔn)重合原則。
盡可能使各個(gè)工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。?
當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而無(wú)效均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”原則。?
為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準(zhǔn)”原則。
精基準(zhǔn)的選擇，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定為基準(zhǔn)可靠。同時(shí)還應(yīng)使夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。即“便于裝夾”原則。
在精基準(zhǔn)的選擇上，主要考慮基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一等問(wèn)題，本次選擇以頂面及右側(cè)面定位，精加工分割面，符合基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。
3.3 制定工藝路線
該變速箱上蓋零件的主要加工表面是孔系和裝配基準(zhǔn)平面。如何保證這些表面的加工精度和表面粗糙度孔系之間及孔系與裝配基準(zhǔn)面之間的距離尺寸精度和相互位置精度，是箱體零件加工的主要工藝問(wèn)題。
此零件為成批生產(chǎn)，可采用專(zhuān)用夾具使工序集中，以提高生產(chǎn)效率，由于變速箱蓋需要加工的平面較少，且要求不太高，而孔的加工比較復(fù)雜，所以在制定工藝路線是，先考慮加工平面，然后再采用專(zhuān)用夾具進(jìn)行孔加工。
根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：
箱體結(jié)合面：粗銑-半精銑-精銑；前后面及右端面：粗銑-半精銑；前后面三組Φ200、Φ150、Φ130軸孔及右端面Φ150軸孔：粗鏜-半精鏜-精鏜；7級(jí)～9級(jí)精度未鑄出的通孔：鉆-粗鏜；各螺紋孔：鉆-攻絲。
各個(gè)孔均有較高的位置度要求，右端面軸孔自身有較高的同軸度要求。端面精度和加工方法相同，故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾的情況下將兩面或孔同時(shí)加工出來(lái)，以保證其位置精度。
分離式箱體工藝路線與整體式箱體工藝路線的主要區(qū)別在于，加工過(guò)程分為兩個(gè)大的階段，先對(duì)蓋和低座分別進(jìn)行加工，而后再對(duì)裝配好的整體箱體進(jìn)行加工。第一階段主要完成平面，，緊固孔和定位空的加工，為箱體的裝合做準(zhǔn)備；第二階段為在裝合好的箱體上加工軸承孔及其端面。在兩個(gè)階段之間應(yīng)安排鉗工工序，將蓋與底座合成箱體，并用二錐銷(xiāo)定位，使其保持一定的位置關(guān)系，以保證軸承孔的加工精度和撤裝后的重復(fù)精度。
3.3.1 主要表面與次要表面的加工順序安排原則
(1)基準(zhǔn)先行。?
(2)主要表面的粗精加工要分開(kāi)，以消除切削力帶來(lái)的變形。?
(3)次要表面的加工，經(jīng)可能在同一次裝夾中加工，以減少裝夾次數(shù)，節(jié)省輔助時(shí)間，提高個(gè)表面的相對(duì)位置精度。
3.3.2 熱處理工序的安排?
退火安排在機(jī)械加工之前。
3.3.3 輔助工序的安排?
(1)劃線工序安排在機(jī)械加工之前。?
(2)清洗工序緊接在光整加工之后。?
(3)油漆工序安排在機(jī)械加工之后。
3.3.4 檢驗(yàn)工序的安排?
(1)粗加工全部結(jié)束后，精加工之前。?
(2)零件從一車(chē)間到另一個(gè)車(chē)之前。?
(3)重要工序之前后。?
(4)零件全部加工結(jié)束之后。
3.3.5 工藝路線的擬定
機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，大體可分為兩個(gè)步驟。首先是擬定零件加工的工藝路線，然后再確定每一道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備以及切削規(guī)范、工時(shí)定額等。這兩個(gè)步驟是互相聯(lián)系的，應(yīng)進(jìn)行綜合分析。?
工藝路線的擬定是制定工藝過(guò)程的總體布局，主要任務(wù)是選擇各個(gè)表面的加工方法，確定各個(gè)表面的加工順序，以及整個(gè)工藝過(guò)程中工序數(shù)目的多少等。???
擬定工藝路線的一般原則為???
1、先加工基準(zhǔn)面???
零件在加工過(guò)程中，作為定位基準(zhǔn)的表面應(yīng)首先加工出來(lái)，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。稱(chēng)為“基準(zhǔn)先行”。???
2、劃分加工階段?
加工質(zhì)量要求高的表面，都劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。主要是為了保證加工質(zhì)量；有利于合理使用設(shè)備；便于安排熱處理工序；以及便于時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。???
3、先孔后面?
對(duì)于箱體、支架和連桿等零件應(yīng)先加工平面后加工孔。這樣就可以以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度，而且對(duì)平面上的孔的加工帶來(lái)方便。?
4、主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨等），應(yīng)放在工藝路線最后階段進(jìn)行，以免光整加工的表面，由于工序間的轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝而受到損傷。?
上述為工序安排的一般情況。有些具體情況可按下列原則處理。?
(1)為了保證加工精度，粗、精加工最好分開(kāi)進(jìn)行。因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削量大，工件所受切削力、夾緊力大，發(fā)熱量多，以及加工表面有較顯著的加工硬化現(xiàn)象，工件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，如果粗、粗加工連續(xù)進(jìn)行，則精加工后的零件精度會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的重新分布而很快喪失。對(duì)于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，還應(yīng)安排低溫退火或時(shí)效處理工序來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。?
(2)合理地選用設(shè)備。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有較高的加工精度，所以粗加工應(yīng)在功率較大、精度不太高的機(jī)床上進(jìn)行，精加工工序則要求用較高精度的機(jī)床加工。粗、精加工分別在不同的機(jī)床上加工，既能充分發(fā)揮設(shè)備能力，又能延長(zhǎng)精密機(jī)床的使用壽命。?
(3)在機(jī)械加工工藝路線中，常安排有熱處理工序。熱處理工序位置的安排如下：為改善金屬的切削加工性能，如退火、正火、調(diào)質(zhì)等，一般安排在機(jī)械加工前進(jìn)行。為消除內(nèi)應(yīng)力，如時(shí)效處理、調(diào)質(zhì)處理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前進(jìn)行。為了提高零件的機(jī)械性能，如滲碳、淬火、回火等，一般安排在機(jī)械加工之后進(jìn)行。如熱處理后有較大的變形，還須安排最終加工工序。
制定工藝路線時(shí)，必須充分考慮采用確保產(chǎn)品質(zhì)量，并以最經(jīng)濟(jì)的辦法達(dá)到所要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)的必要措施，即應(yīng)該做到：技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理，并有良好、安全的勞動(dòng)條件。
初步制定的加工工藝路線如表3.1所示
工序號(hào)
工序
車(chē)間
機(jī)床及編號(hào)
夾具及編號(hào)
01
鑄造
鑄造
02
回火
熱處理
03
探傷檢驗(yàn)
10
粗銑箱體結(jié)合面
機(jī)加
立式銑床
專(zhuān)用夾具
20
組合上下箱體鉆出兩個(gè)定位銷(xiāo)孔2-Φ20H7
機(jī)加
立式鉆床
鉆床夾具
30
粗銑前后端面
機(jī)加
雙面銑床
銑床夾具
40
粗銑右端面
機(jī)加
臥式銑床
銑床夾具
50
半精銑箱體結(jié)合面
機(jī)加
立式銑床
專(zhuān)用夾具
60
半精銑前后端面
機(jī)加
雙面銑床
銑床夾具
70
半精銑右端面
機(jī)加
臥式銑床
銑床夾具
80
精銑箱體結(jié)合面
機(jī)加
立式銑床
專(zhuān)用夾具
90
鉆14-Φ18組裝孔、頂面5-M12-7H螺紋底孔5-Φ10、兩肋板中間凸臺(tái)M30×1.5-7H螺紋底孔Φ27
機(jī)加
立式鉆床
專(zhuān)用夾具
100
鉆右端面3-Φ22通孔、2-M16-7H螺紋底孔2-Φ14
機(jī)加
臥式鉆床
專(zhuān)用夾具
110
鉆前后面12-M16-7H螺紋底孔12-Φ14、右側(cè)肋板2-Φ70通孔、背面凸臺(tái)2-Φ26通孔、左側(cè)肋板Φ26通孔；
機(jī)加
臥式鉆床
鉆床夾具
120
粗鏜14-Φ18組裝孔、右側(cè)肋板2-Φ70通孔、背面凸臺(tái)2-Φ26通孔、左側(cè)肋板Φ26通孔、右端面3-Φ22通孔
機(jī)加
臥式鉆床
鉆床夾具
130
組合上下箱體，粗鏜三軸孔Φ200、Φ150、Φ130；粗鏜右側(cè)軸孔Φ150
機(jī)加
臥式鉆床
鉆床夾具
140
組合上下箱體，半精鏜三軸孔Φ200、Φ150、Φ130；半精鏜右側(cè)軸孔Φ150
機(jī)加
臥式鉆床
鉆床夾具
150
組合上下箱體，精鏜三軸孔Φ200、Φ150、Φ130；精鏜右側(cè)軸孔Φ150
機(jī)加
臥式鉆床
鉆床夾具
160
對(duì)臺(tái)階面上的組裝孔14-Φ18進(jìn)行Φ30锪平；對(duì)孔2-Φ26進(jìn)行Φ45锪平；對(duì)3-Φ22通孔在右端面內(nèi)側(cè)進(jìn)行Φ36锪平
機(jī)加
立式鉆床
臥式鉆床
圓柱锪鉆
170
對(duì)頂面5-M12-7H螺紋底孔攻絲至圖紙要求、肋板間凸臺(tái)M30×1.5-7H螺紋底孔攻絲至圖紙要求；
機(jī)加
立式鉆床、絲錐
180
對(duì)前后側(cè)面12-M16-7H螺紋底孔攻絲至圖紙要求、右側(cè)2-M16-7H螺紋底孔攻絲至圖紙要求
機(jī)加
臥式鉆床、絲錐
190
各螺紋孔處倒角1×45°；主軸孔出倒角2×45°，其余軸孔倒角1×45°；其余各處需倒角部位倒角1×45°
機(jī)加
車(chē)床
200
箱體內(nèi)部加工面涂紅色耐油底漆
機(jī)加
210
檢查零件是否符合要求
機(jī)加
表3.1 變速箱體加工工藝過(guò)程表
工藝分析：
(1)變速箱箱蓋的主要加工部分是結(jié)合面，軸承孔和螺孔，其中軸承孔要在箱蓋，箱體合箱后再進(jìn)行鏜孔加工，以確保三個(gè)軸承孔中心線與分割面的位置，以及三孔中心線的平行度和中心距
(2)變速箱整個(gè)箱體壁薄，容易變形，在加工前要進(jìn)行人工時(shí)效處理，以消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，加工時(shí)要注意裝夾位置和加緊力的大小，防止零件變形。
(3)如果加工分割面達(dá)不到平面度要求時(shí)，可采用箱蓋與箱體對(duì)研的方法，最終在安裝使用時(shí)，一般加密封膠密封。
(4)變速箱箱蓋和箱體不具有互換性，所以每裝配一套必須鉆鉸定位銷(xiāo)，做好標(biāo)記和編號(hào)。
(5)變速箱若批量生產(chǎn)可采用專(zhuān)用鏜?；?qū)Ｓ苗M床，以保證加工精度及提高生產(chǎn)效率。
(6)三孔平行度的精度主要有設(shè)備精度來(lái)保證工件一次裝夾，主軸不移動(dòng)，靠移動(dòng)工作臺(tái)來(lái)保證三孔中心距。
(7)三孔平行度檢查，可用三根心軸分別裝入三個(gè)軸承孔中，測(cè)量三根心軸的兩端距離差，即可得出平行度誤差。
(8)三孔軸心線的位置度也通過(guò)三根心軸進(jìn)行測(cè)量。
(9)箱蓋的平面度檢查，可將工件放在平臺(tái)上，用百分表測(cè)量。
(10)一般孔的位置，靠鉆模和劃線來(lái)保證。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類(lèi)型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，針對(duì)某一零件往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上加工形成的。要經(jīng)過(guò)一定工藝過(guò)程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的具體條件，對(duì)零件的個(gè)組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工工序，逐步地把零件加工出來(lái)。對(duì)于某個(gè)具體零件?？梢圆捎脦追N不同的工藝方案進(jìn)行加工。雖然這些方案都可以加工出這些零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講，其中有種方案比較合理且切實(shí)可行。因此必須根據(jù)零件的具體要求和可能加工條件的，擬定較為合理的工藝過(guò)程。在整個(gè)加工過(guò)程中夾具不僅僅是為了夾緊、固定加工零件。設(shè)計(jì)合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度，提高加工生產(chǎn)效率。所以各種夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接影響被加工零件的精度要求，在機(jī)械加工工藝過(guò)程中起到重要作用。
第4章 加工余量確定及工序尺寸計(jì)算
根據(jù)各原始資料及制定的零件加工工藝路線，采用計(jì)算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟(jì)精度選定，上下偏差按入體原則標(biāo)注，確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
4.1 毛坯余量
4.1.1公差等級(jí)的確定
變速箱體零件材料為HT200，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類(lèi)型的主要特點(diǎn)要生產(chǎn)率高，適用于中批生產(chǎn)，查參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》特種鑄造的類(lèi)別、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，再根據(jù)各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，確定為金屬型鑄造。
(1)求最大輪廓尺寸
根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸長(zhǎng)926mm，寬368mm，高205mm。
(2)選取公差等級(jí)CT
鑄造方法按照機(jī)器造型，鑄造材料按灰鑄件, 鑄件公差等級(jí)有16級(jí)，代號(hào)為CT1—CT16，根據(jù)該零件功用及技術(shù)要求為普通級(jí)，得公差等級(jí)CT范圍8-10級(jí)，取為9級(jí)。
(3)零件表面粗糙度 由零件圖可知，各加工表面Ra≥ 1.6。
(4)求鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件公差等級(jí)CT由表查得公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱(chēng)分布。
4.1.2 確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鑄件質(zhì)量，零件表面粗糙度查表，由此查得單邊余量在厚度方向?yàn)?mm，水平方向?yàn)?mm，也就是各邊余量均為5mm。而鑄件內(nèi)的軸孔單邊余量為4mm。
4.1.3 確定毛坯尺寸
上面查得的加工余量適用于此零件，可適當(dāng)加大。
綜上所述，箱體毛坯尺寸公差與加工余量及公差如下表4.1所示
零件尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量
毛坯基本尺寸
Φ200H7
F
2.5
Φ195
Φ150H7
F
2.5
Φ145
Φ130H7
F
2.5
Φ125
200
F
3
203
360
F
3
366
921
F
3
924
表4.1 變速箱毛坯尺寸（mm)
4.2 箱體各平面加工工序余量
根據(jù)已設(shè)定的工藝規(guī)程，為保證圖紙上表面粗糙度要求，除了凸臺(tái)以外，其余有要求平面都需要進(jìn)行粗銑——精銑。
根據(jù)零件圖紙，加工長(zhǎng)度＞500mm,加工寬度＞100-300mm,對(duì)應(yīng)零件的精銑工序余量為1.5 ；
零件平面最大尺寸>500，毛坯為灰鑄鐵，精銑加工余量為4mm，由于零件毛坯是用鑄造而成的，綜合考慮鑄造加工余量和粗加工余量，最終確定零件的粗銑工序余量為5mm。
4.3組裝孔14-φ18加工工序余量
要達(dá)到Φ18所需精度及表面粗糙度要求，需進(jìn)行粗鏜，對(duì)應(yīng)加工精度為：
粗鏜：孔徑公差H13，表面粗糙度Ra 6.3～12.5
查表確定Φ18第一次粗鏜為Φ17，第二次粗鏜為Φ18, 又因?yàn)槊骺字睆綖棣?6mm，所以粗鏜余量為Z=（18-16）/2=1mm又因?yàn)閱芜吙傆嗔繛閆=5mm,所以半精鏜余量為Z=5-3-1=1mm。
4.4各通孔的加工工序余量
零件右側(cè)肋板通孔2-Φ70、背部凸臺(tái)通孔2-Φ26、左側(cè)肋板通孔Φ26、右端面通孔3-Φ22表面粗糙度要求Ra25，所以要達(dá)到所需精度及表面粗糙度要求，只需進(jìn)行粗鏜，對(duì)應(yīng)加工精度為：
粗鏜：孔徑公差H13，表面粗糙度Ra 6.3～12.5
余量與組裝孔相同，Z=1mm
4.5切削用量及機(jī)械加工時(shí)間的計(jì)算
4.5.1粗銑底面及精銑底面
(1)機(jī)床的選擇
考慮到工件的定位加緊方案及夾具設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選用立式銑床。
(2)刀具的選擇
查表各種類(lèi)型的銑刀的應(yīng)用范圍；選擇硬質(zhì)合金鋼牌號(hào)YG6；銑刀直徑選擇；
本道工序，銑削深度 =2mm，銑削寬度 =360mm，選擇直徑D為φ=315mm的可轉(zhuǎn)位面銑刀。
(3)銑削速度的確定
查表銑削進(jìn)給量,每齒進(jìn)給量 =0.20 mm/z；取粗銑的主軸速度為118 r/min，取精銑的主軸速度為375 r/min。
故相應(yīng)的切削速度為：
V粗=π/1000=(3.14×200×118) /1000 m/min=74.1 m/min
V精=π/1000=(3.14×200×375) /1000 m/min=255 m/min
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為=0.2×10×118mm/min=236 mm/min
校核機(jī)床功率（一般只校核粗加工工序）：
得到切削功率Pm為5.2Kw；機(jī)床功率為7.5kW,若取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375Kw＞5.2Kw， 故機(jī)床功率滿(mǎn)足。
(4)工時(shí)的確定
銑削切削時(shí)間的計(jì)算：
銑削機(jī)動(dòng)間的計(jì)算公式：
T=（為切削加工長(zhǎng)度，為刀具切入長(zhǎng)度，為刀具切出長(zhǎng)度，為每分鐘進(jìn)給量）
當(dāng)主偏角= 90°時(shí)
=0.5(D-)+(1～3)
=0.5×(315-)+(1～3)
=158.5mm
=1～3
T ==2.22min
4.5.2粗銑前后面及半精銑前后面
機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床X701
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）= 320mm 齒數(shù) Z = 12
(1)粗銑
銑削深度： = 3mm；
每齒進(jìn)給量取= 0 .25 Z/mm；
銑削速度取 V = 3m/s
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n===179r/min
取 n = 150r / min實(shí)際銑削速度==≈2.51m/s
進(jìn)給量f= nz=150×12×0.25/60=7.5m/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量f: f=V =7.5mm/s=450mm/min，=192mm
由毛坯尺寸可知被切削層長(zhǎng)度l=200mm
刀具切入長(zhǎng)度 1 = 0. 5 ( D -+(1-3)= 34mm
刀具切出長(zhǎng)度 2 l ：取 =2mm
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間t:t==≈0.82min
(2)精銑
銑削深度:=1.5mm；
每齒進(jìn)給量=0.15mm/Z；
銑削速度取 V = 6m/s；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n==≈209r/min,
取 n = 300r/min實(shí)際銑削速度==≈3.35m/s
進(jìn)給量f= n z =200 ×12 ×200 / 60=6mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量f: f=V =6mm/s=360mm/min，=240mm
由毛坯尺寸可知被切削層長(zhǎng)度l=200mm
刀具切入長(zhǎng)度1精銑時(shí)= D =320m m 1
刀具切出長(zhǎng)度 2 l ：取l=2mm
走刀次數(shù)為1；
:==≈1.45min
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間=t+=0.52+1.45=2.07min
4.5.3 粗銑右端面及半精銑右端面
機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床X701；
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）= 400mm 齒數(shù) Z = 14
(1)粗銑
銑削深度： = 3mm；
每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.473，
取 = 0.25 Z/ mm；
銑削速度V ：參照《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.481，
取 V = 4 m/s；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n ：
n===191.08r/min；
取 n = 200r / min實(shí)際銑削速度：==≈4.19m/s
進(jìn)給量f: f= n z = 200 ×14 ×0.25 / 60=11.6 mm/min
工作臺(tái)每分進(jìn)給量f: f=V =11.67mm/s=700.2mm/min
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》=240mm
被切削層長(zhǎng)度l：由毛坯尺寸可知 l = 300mm
刀具切入長(zhǎng)度1 = 0.5 ( D -+(1-3)= 42m m
刀具切出長(zhǎng)度2 l ：取=2mm
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間t:t==≈0.49min
(2)半精銑
銑削深度:=1.5mm
每齒進(jìn)給量;根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.473，=0.15mm/Z
銑削速度V ：根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.481，取 V = 3.5m/s
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n ：
n==≈209r/min,
取 n = 200r/min實(shí)際銑削速度：==≈3.35m/s
進(jìn)給量f: f= n z =200×12 ×0.15 / 60=3.35mm/s
工作臺(tái)每分進(jìn)給量f: f=V =6mm/s=360mm/min
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》=240mm
被切削層長(zhǎng)度l：由毛坯尺寸可知 l = 300mm
刀具切入長(zhǎng)度1精銑時(shí)= D =140m m 1
刀具切出長(zhǎng)度l ：取l=2mm
走刀次數(shù)為1；
:==≈1.22min
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間=t+=0.49+1.22=1.71min
4.5.4粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔
選擇在臥式銑鏜床T616上進(jìn)行鏜削加工。
(1)粗鏜軸孔