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zs697ca6140 主轴 加工 工艺 夹具 设计
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常州工学院成人(继续)教育学院常州工学院成人(继续)教育学院 毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 系:机电工程系 专业:数控技术 班级:2005 级 学生姓名杨燕指导教师李超职称讲师 课题名称汽车变速器体的工艺及夹具设计 课 题 工 作 内 容 主要是对汽车变速器的机械加工工艺规程以及工艺装备进行设计 指 标 目 标 要 求 对零件进行工艺分析,拟订零件的工艺路线,计算各工序的工序内容(机 床、切削用量、刀具等), 设计指定工序的专用夹具,绘制出图纸(不少于 两张 A0) ,完成设计说明书 进 程 安 排 2 月 28 日到 3 月 7 日了解设计目的,对所加工的零件进行工艺分析 3 月 8 日到 3 月 12 日拟定工艺路线及确定工序内容 3 月 13 日到 4 月 9 日完成说明书和图纸 4 月 10 日给老师检查,修改 4 月 25 日把所有的设计交给老师 4 月 29 日答辩 主 要 参 与 文 献 1. 没康焘 机械制图 上海: 上海交通大学出版社 2000 2. 陈立德 李晓辉 机械制造技术(第二版) 上海:上海交通大学出版社 2004 3. 赵家齐 机械制造工艺学课程设计指导用书(第二版) 机械工业出版社 1994 4. 艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册 北京:机械工业出版社 1994 5 机床夹具设计 上海:上海科学技术出版社 1983 6.机床夹具手册上海:上海科学技术出版社 1990 地 点 无锡技师学院起止 日期 2007 年 2 月 28 日至 2007 年 4 月 25 日 系主任: 指导教师: 年 月 日 年 月 日 汽车变速器体的工艺及夹具设计汽车变速器体的工艺及夹具设计 杨燕杨燕 常州工学院 (成人教育) 毕毕 业业 设设 计(论文)计(论文) 题题 目目 汽车变速器体的工艺及夹具设计汽车变速器体的工艺及夹具设计 副标题副标题 性性 质:质: 毕业设计毕业设计 毕业论文毕业论文 学生姓名学生姓名 杨杨 燕燕 年年 级级 20052005 级级 教教 学学 点点 无锡技师学院无锡技师学院 专专 业业 数控技术数控技术 指导教师指导教师 李李 超超 评定成绩评定成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 1 - 摘 要 本课题主要是对汽车变速器的机械加工工艺规程的设计以及工艺装备的设计(年产量 为 5000 件) ,为企业解决实际的问题。本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、 机械设计基础、机床概论、机械制造工艺学、机床夹具设计等专业理论知识,通过设计 提高我的基础理论和查阅各种资料的综合分析的能力,使我得到一次运用所学知识的综 合训练。 关键词关键词: 变速器,加工工艺,工艺装备 常州工学院毕业设计 2 目目 录录 第第 1 章章 零件的分析零件的分析4 1.1 零件的结构、形状、技术要求零件的结构、形状、技术要求4 1.2 零件的加工方法选择零件的加工方法选择 5 1.3 零件的加工方案选择零件的加工方案选择 6 1.4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时7 1.5 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 7 1.6 机械加工工序卡机械加工工序卡 9 第第 2 章章 钻床夹具的设计钻床夹具的设计10 2.1 问题的提出问题的提出 10 2.2 夹具设计夹具设计 10 2.3 组合车床夹具的结构设计组合车床夹具的结构设计 11 2.3.1 定位元件的选用定位元件的选用 11 2.3.2 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 11 2.3.3 夹具体的设计夹具体的设计 12 2.3.4 支架的设计支架的设计 12 2.4 组合车床夹具设计及操作的简要说明组合车床夹具设计及操作的简要说明13 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 3 - 第第 3 章章 铣床夹具的设计铣床夹具的设计14 3.1 立式铣床夹具的设计立式铣床夹具的设计14 3.1.1 问题的提出问题的提出14 3.1.2 定位基准的选择定位基准的选择 14 3.1.3 夹具的结构设计夹具的结构设计 14 3.1.4 定位元件的选择及要求定位元件的选择及要求14 3.1.5 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 15 3.1.6 夹具体的设计夹具体的设计 15 2.3.5 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 15 2.3.6 夹紧元件结构夹紧元件结构 16 2.3.7 夹具与工作台的联结方式夹具与工作台的联结方式16 3.2 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 16 结论结论 17 致谢致谢 18 参考文献参考文献 19 常州工学院毕业设计 4 第第 1 章章 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是汽车上面的变速器体,该变速器体用于放置变速器,起固定和 防止撞击破坏引起不必要的麻烦 。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1.2.1 零件的结构,形状,技术要求。零件的结构,形状,技术要求。 零件的结构如图(1-1)所示: 1-1 零件结构图 该零件的上表面至下表面为 290,上下表面的粗糙度为 1.6. A)该零件直径 75 孔的端面距离为 366,粗糙度为 3.2。 B)该零件直径 75 孔的精度等级为 6 级,采用基轴制,粗糙度为 0.8,相对于底面的平行度 为 0.05,其轴线距底面为 205 公差为 0.1 C)上表面上的六个直径为 8.5 孔的表面粗糙度为 1.6 零件的技术要求:1 该变速器体的材料为 HT20-40,2 为未注铸造圆角 R3-5,3 铸件不允 许有夹渣、裂纹、气孔等缺陷。 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 5 - 1.3 零件的加工方法选择零件的加工方法选择 表 1-1 零件的加工方法选择 加工面加工方法设备刀具定位夹紧 上表面 A铣立铣 X62 40 端面铣刀 以底面 B 定位, 在底面与空 腔上夹紧 下表面 B铣立铣 X62 40 端面铣刀 以顶面 A 定位, 在 119*119 长方体的上面与空腔上夹紧 直径 75 的孔钻钻床钻头, 以工件的 B 面定位,在加上工 件左侧一点及 E 面两点. 在 底面与空腔上夹紧 两侧面铣立铣 X62 50 立式铣刀 以 A 面定位. 在零件上表面 上夹紧. 钻 A 面上孔钻,铰组合机床 8.5 麻花钻头 以 B 面定位加上 75 的两端 定位及夹紧. 在零件左侧上夹 紧 镗 75 孔镗镗床镗刀 以工件的 B 面定位,在加上工 件左侧一点及 E 面两点. 在 底面与空腔上夹紧 常州工学院毕业设计 6 1.2.3 零件的加工方案的选择零件的加工方案的选择 表 1-2 零件的加工方案的选择 序号工序名称工序内容设备及工艺装备说 明 1铸 2热处理 3粗铣底面立铣 X62, 40 端面铣刀 以顶面 A 定位在 119*119 长方体 的上面与空腔上 夹紧 4 铣铣 A 面约 3 至 4mm 立铣 X62 40 端面铣刀 以底面 B 定位, 在底面与空腔上 夹紧 5 精铣铣 B 面至 A 面为 267 立铣 X62, 40 端面铣刀 以顶面 A 定位在 119*119 长方体 的上面与空腔上 夹紧 6铣 铣侧面 立铣 X62, 50 立式铣刀 以 A 面定位加上 75 的两端定位. 在零件左侧上夹 紧. 7 铣铣 C 面约 2 至 3mm40 的端面铣刀 以工件的 B 面定 位,在加上工件左 侧一点及 E 面两 点.在工件 A 面上 加紧 8 铣铣 D 面至 C 面为 36640 的端面铣刀以工件的 B 面定 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 7 - 位,在加上工件右 侧一点及 E 面两 点.在工件 A 面上 加紧 9 镗镗 75 的孔 以工件的 B 面定 位,在加上工件左 侧一点及 E 面两 点. 10 钻钻 A 面上孔 8.5 麻花钻头, 立式钻床 以 B 面定位加上 75 的两端定位及 夹紧. 在零件左侧 上夹紧 11 热处理 12 去毛刺 13 检验 1.4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 1.4.1 工序工序 5:铣:铣 B 面。面。本工序采用计算法确定切削用量。 a、加工条件 工件材料:HT200 铸造 b、加工要求 精铣 B 面,表面粗糙度为 1.6 c、机床:X62 立式铣床. d、刀具:刀片材料硬质合金 40 端面铣刀. 1.4.2 计算切削用量计算切削用量 常州工学院毕业设计 8 (1)粗铣 B 面,在长度方向上的余量为 20. a、已知毛坯长度方向的加工余量为 10+ 1 5- 1 7mm,一次加工 ap=2mm 计 长度加工公差按 IT12 级,取-0.46mm(入体方向) 。 b、进给量 f 根据切削用量简明手册 (第三版) (以下简称切削手册 ,当 ap3mm 以及工件直径为 80mm 时 f=12mm/r 按说明书见切削手册取 F=1.5mm/r C、计算切削速度 按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60 min) Vc=CvKv/Tmapxvfyv(m/min) 其中 Cv=242, Xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数 Kv 见切削手册表 1.28 即 Kmv=1.44, Ksv=0.8, Kkv=1.04, Kkrv=0.81, KBv=0.97。 所以 Vc=2421.440.81.040.810.97/800.220.151.50.35 = 102.6(m/min) d、 确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=1000102.6/65=523(r/min) 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8) ,与 523r/min 相近的机床转速为 480r/min 及 600r/min。现取nw=600r/min 如果选nw=480r/min,则速度损失太大。 所以实际切削速度为vc=122m/min 1.4.3 钻孔钻孔 8.5mm 根据有关资料介绍,利用钻头进行铰钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔 时的进给量与切削速度的关系为: f=(1.21.8)f 钻 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 9 - v=(1/21/3)v 钻 式中f 钻,v钻加工实心孔时的切削用量。 现已知: f 钻=0.56mm/r (切削手册表 2-7) v 钻=19.25m/min (切削手册表 2.13) 并令 f=1.35 f钻=0.76mm/r 按机床选取f=0.76mm/r v=0.4 v钻=7.7m/min ns=1000/D=10007.7/12=204r/min 按机床选取 nw=200r/min 所以实际切削速度 v=12200/1000=75m/min 常州工学院毕业设计 10 第第 2 章章 钻床夹具的设计钻床夹具的设计 为提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度, 设计专用夹具。 经过老师的指导与协商,决定设计第 12 道工序,它们分别是钻六个8.5 的孔其中 两个用钻铰复合刀加工到8.5H7。 2.1. 钻钻 26 与与 40 的孔夹具的设计的孔夹具的设计 本夹具将用于组合机床,刀具为8.5 的麻花钻头和钻铰复合刀。 2.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用钻直径 8.5 孔,这个孔为通空,采用基空制,精度等级为 6 级. 2.2 夹具设计夹具设计 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加 工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,甚至造成零件 的大批报废,使生产无法正常进行。 基准的选择:对于该工序而言,采用 B 面为定位基准。设计基准应该是变速器体顶面 作为主要定位面,限制工件的 3 个自由度,为保证工件上两轴承孔的加工余量均匀,用 该两个毛呸孔定位基准,限制 2 个自由度,又为了保证工件上两轴承孔处壁厚一致,用 两毛呸面 177.5mm 作定位基准,在自动定心的卡爪 2 上定位,限制最后一个自由度。 因为该夹具用于加工批量大的场合,加工要求相对来说比较高,因此,决定采用气动夹 紧。 定位方案和夹紧如图(2-1)所示: 图 2-1 定位方案和夹紧 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 11 - 2.3 夹具的结构设计夹具的结构设计 2.3.1 定位元件的选用定位元件的选用 本夹具的定位面为夹具体上的底面,固定定位销为短心轴,活动定位销为螺柱式,采用 螺母进行锁紧与拆卸. 定位面是平面。材料为 45Cr 优质炭素结构钢,支撑钉与工件定位基面的接触的表面,尺 寸精度不低于 IT8,定位元件-支撑钉的工作表面粗糙度大于 Ra1.6 微米,选用 Ra0.8 或 Ra0.4,采用调整法和修配法提高装配精度,保证支撑钉在同一个平面上。 定位心轴的材料选用 45 钢,心轴外圆柱表面与工件定位面配合的表面,尺寸精度不低于 IT8,选用 IT7 或 IT6 制造,并经过调质处理,提高表面硬度和耐磨性。硬度 HRC5562。该心轴为刚性心轴的结构形式。是间隙配合的心轴,多用于定心精度不高生 产批量不大的场合,要求水泵叶轮以孔和端面组合定位。 2.3.2 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 本夹紧方案采用夹紧螺母、垫圈与心轴联结夹紧,通过于心轴的联结把水泵叶轮固定 到夹具上,心轴的具体形状尺寸等见图纸车夹具中心轴。当工件加工完毕后,松开螺母, 卸下工件。再装上下一个工件,夹紧后即可加工下底面。由于采用手动夹紧,也只能用 与中小批生产的场合。 2.3.3 夹具体的设计夹具体的设计 夹具体是与车床联结的元件,本车床夹具体材料为 HT20-40,盘形类零件,夹具体为铸 件。 2.3.4 支架的设计支架的设计 该支架是用来固定定位元件用的,材料为:HT100,支架采用铸件。 2.3.5 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 加工前,水泵叶轮在夹具上获得正确的位置后,还必须在夹具上设置夹紧机构,将水 泵叶轮夹紧,以保证水泵叶轮在切削力、离心力等外力作用下仍然保持定位时所占据的 位置不变。 a)夹紧力的方向:夹紧力的方向朝向工件的主要定位面,以保证水泵叶轮的定位精度。 根据加工要求,在水泵叶轮的底面上车削,要保证孔与端面的垂直度和 4mm 的厚度,根 据加工要求,以水泵叶轮底面的对面为主要定位面,夹紧力的方向应该朝向底面,这样 能保证定位可靠,满足上述要求。 常州工学院毕业设计 12 b)夹紧力的作用点:夹紧力的作用点应正对定位元件或落在定位元件的支撑范围内, 以保证水泵叶轮的定位可靠。夹紧力的作用点应处在水泵叶轮刚性较好的部位,减小了 夹紧变形。这种措施对刚性较差的水泵叶轮很重要,夹紧水泵叶轮时,若夹紧力作用在 水泵叶轮的圆柱薄壁上,会使水泵叶轮产生较大的变形,所以夹紧力作用在刚性较好的 凸台处,因为它的轴向刚度比径向刚度大。 c)夹紧力的大小:夹紧力的大小,对工件的定位可靠性,工件和夹具的变形,夹紧机 构的复杂程度和传动装置的选择都有很大的影响。 夹紧力的大小涉及复杂的动态平衡问题,所以只能作粗略估算。计算时已主切削力 为依据与夹紧力建立静平衡方程,解此方程来求夹紧力的大小。考虑到切削力大小在加 工过程中受到工件材质不均匀、刀具磨损等因素影响,在考虑到工件在实际加工过程中 还会受到惯性力 3 和来自工件自重等外力因素。所以对按静力平衡求得的夹紧力大小还 必须乘以安全系数加以修正,作为实际所需要的夹紧了力数值。即: Fj=KFj0 式中:Fj 为实际所需的夹紧力,单位:N;Fj0为理论上的夹紧力;K 为安全系数,通常 K=1.51.3。 Fj=12000(N)(计算略) 2.3.6 夹紧元件结构夹紧元件结构 本夹具夹紧元件采用夹紧螺母、垫圈与中心定位心轴夹紧。 2.3.7 夹具与工作台的联结方式夹具与工作台的联结方式 夹具是通过过渡盘固定在车床主轴上的,以此来确定夹具在机床上的位置。用 4 个 M16 的螺栓将夹具安装在车床主轴上。 2.4 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前说述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率。但由于是中大批生产,所以 着眼于气动夹紧而不采用机动夹紧,因为这是提高工作效率的重要途径。本道工序的组 合车床夹具就选用了气动夹紧的方式。本工序是钻顶面六个 8.5 孔,力较小,为了夹紧工 件,避免了夹具结构过于庞大。目前采取的措施是:提高毛坯的制造精度,使最大切削 深度降低,以降低切削力。选择合理的夹紧机构,尽量增加夹紧力。结果,本夹具总的 感觉还比较紧凑。 夹具的装配图以及零件图分别见图纸。 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 13 - 第第 3 章章 铣床夹具的设计铣床夹具的设计 3.1 卧式铣床夹具的设计卧式铣床夹具的设计 经过与指导老师的协商,本夹具用在立式铣床上加工汽车变速器体的顶面。机床型号 为 X63 力式铣床。刀具为 50 的端面铣刀。 3.1.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来精铣变速器体的顶面,有一定的技术要求,要求相对于 72H8 的轴线的 对称度为 0.2,表面粗糙度为 3.2。主要应考虑机械加工的精度,而提高劳动生产率,降 低劳动强度为次要因素。 3.1.2 定位基准的选择定位基准的选择 精基准的选择主要应考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行 尺寸换算。现设计计算如下: 方案 1,工件以底面及 80+_ 0.05 mm 外圆为定位基准,共限制了工件的五个自由度。 a)定位误差的分析 如图所示,工件以 80+_ 0.05 mm 外圆柱面在定位元件的 80+0.07+0.01mm 止口中定位, 加工宽 11mm 的槽,求槽的对称度的定位误差。 (a)零件定位误差 叶轮工序图及定位元件简解 (a)分析:对称度的工序基准 12H8 的轴线与定位基准 80+_ 0.05 mm 的轴线不重合,B0。工件定位基准与止口定位基准(80+0.07+0.01mm) 不重合,Y0。定位基准可以任意方向移动。 常州工学院毕业设计 14 (b)计算: B=0.02mm(同轴度误差) 。 Y=TD+Td+Xmin =0.03+0.10+0.02 =0.15mm D=Y+B =0.15+0.02=0.17mm 这种定位方式的定位误差太大,很难保证槽的对称度要求。其原因:一方面是定位基准 与工序基准不重合,另一方面是定位基面的公差太大。解决以上问题的措施是: 方案二:改用 12H8 孔定位,使 B=0。同时,由于 12H8 孔的公差较小,Y也将缩小。 计算: 此时 B=0(同轴度误差) Y=Dmax-dmin =80.10-79.95 =0.15mm D=Y+B =0.15+0 =0.15mm 方案三:提高定位基面的制造精度,缩小 Y,如可将 80+_ 0.05 mm 提高到 80+_ 0.02 mm,止口定位基面的直径改为 80+0.04+0.07mm。 经过计算比较,通过方案二的这种方式,能够满足槽的对称度要求。 3.1.3 夹具的结构设计夹具的结构设计 夹具的总体结构为盘类形状。 3.1.4 定位元件的选择及要求定位元件的选择及要求: 本夹具选用的定位元件是一个定位销和一个定位盘。定位销采用的短圆柱销,因为这 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 15 - 种类型的销适用于直径在 50mm 以下的孔定位。限制了水泵叶轮两个自由度。用一个定 位盘上的面限制水泵叶轮底面的三个自由度。定位盘的定位基面必须有足够的精度,因 为工件的定位是通过定位副的接触实现的,定位盘的精度直接影响工件的定位精度,因 此,该定位盘基面应有足够的精度,以适应水泵叶轮的加工要求。 该定位盘应有足够刚度和强度,定位盘不仅限制工件的自由度,还有支撑工件,承受夹 紧力和切削力的作用,所以应该有足够刚度和强度,以免使用中变形或破坏。 定位盘的耐磨性好,水泵叶轮的装卸会磨损定位元件的定位基面,导致定位精度下降。 定位盘的工艺性要好,定位盘的的结构应力求简单,合理,便于加工,装配和更换。 定位盘的材料:HT20-40, 3.1.5 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 本夹具夹紧元件,采用移动压板。 3.1.6 夹具体的设计夹具体的设计 夹具材料选用 HT20-40,盘类结构。夹具体采用铸件。 3.1.7 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 夹紧力的作用点在水泵叶轮定位基面的对面,落在定位盘的支承范围内,保证定位可 靠,作用点处在水泵叶轮刚性较好的部位,减小了夹紧变形。 夹紧力的方向:夹紧力的方向朝向水泵叶轮定位底面以保证水泵叶轮的定位精度。该夹 紧力的方向有利于减小夹紧力,在工件上铣床上铣销,夹紧力因于铣销轴向力工件的重 力同向,切削力、重力由夹具的固定支承承受。切削扭矩由夹紧力所产生的摩擦力矩平 衡,轴向力和重力所产生的摩擦力矩有利于减小所需夹紧力。故所需夹紧力可最小。 夹紧力对工件定位的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧机构的复杂程度和传动装置的选 择有很大的影响。夹紧力的大小计算涉及到复杂的动力平衡问题,这里只作粗略的估算。 FJ=KFJ0=1.5600=900N 1.夹紧元件的结构:在夹紧机构中多数是以斜锲夹紧机构、螺旋夹紧机构以及偏心夹 紧机构为基础构成的,这三种夹紧机构合称为基本夹紧机构。 本夹紧机构采用螺旋夹紧机构,它的结构形式变化最多,选用典型的移动压板,它的结 构紧凑,使用方便。 2.夹具与工作台安装联结方式:本铣夹具通过定位键与铣床工作台 T 形槽的配合来确 常州工学院毕业设计 16 定夹具在机床上的位置。定位键采用沉头螺钉固定在夹具体底面的纵向槽中,使用两个, 两定位键的距离较远,定位精度较好。定位键与夹具体的配合为 H7/h6。为提高夹具安装 精度,定位键的下部(与工作台 T 形槽配合部分)可留有余量进行修配,或者在安装夹 具时使定位键一侧与工作台 T 形槽靠紧,以小轴间隙的影响。 铣床夹具的夹具体设计有耳座,并通过四个 M16 的螺栓将夹具紧固在机床的工作台 T 形中,耳座的间距与 T 形槽的间距一致。 3.2 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 本夹具用在卧式铣床上加工变速器体的上表面. 工件以底面,侧面,后面定位,在孔 72 的地方用快速螺旋夹紧机构夹紧,旋转手柄,通过 杠杆联动压板同时夹紧工件。 当加工完毕后,扳手顺时针转动,使工件与夹具体之间松开。及可换另一零件加工.分度 盘下端沿圆周方向分布有四条长度为 1/4 周长的斜槽。然后逆时针转动分度盘,在斜槽面 的推压下是对定销逐渐退入夹具体的衬套中,当分度盘转过 90 度位置时,对定销依靠弹 簧弹出,落入第二条斜槽中,再反靠分度盘使对定销与槽壁贴紧,用扳手把分度盘拉紧 在夹具体上,即可加工另一条槽。由于分度盘上的四条槽为单向升降,因此分度盘也只 能单向旋转分度。 该夹具结构简单,操作方便。但分度精度受到分度盘的四条斜槽制造精度的影响,故适 用于加工要求精度不高的情况下。另外采用铸铁定位盘,也只能用于加工批量不大的场 合。 铣床夹具的装配图及夹具主要零件图分别见图纸 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 17 - 结结 论论 通过将近 2 个月的设计研究,整个设计工作已经完成。本人设计了一套车夹具和一套 铣夹具。其设计本方案与实际生产相吻合,能够解决了企业一些基本的实际问题。 本设计方案与和类似的夹具相比较,能正确解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及 工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量。但是还有一些地方做得不 完善,需要进一步改进和研究,本夹具对夹紧力的计算只是粗略的估算,车夹具在安装 还需要调试,可能要加配重。铣夹具的夹紧改位其它夹紧方式可能会跟好的提高生产效 率。 总而言之:我在这次毕业设计的过程中,专业知识得到一次全面的复习提高。在以下 的各方面得到了很好的锻炼:1.能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产 实习中学到的知识 2.提高了结构设计能力,通过设计夹具训练,获得根据被加工零件的 加工要求,设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具能力。3.学会使用手册 以及图表资料,掌握与本夹具设计有关的各种资料的名称、出处,做到了熟练运用。 常州工学院毕业设计 18 致致 谢谢 感谢我的导师李超,他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样; 他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢范丰老师对我的帮助和指点。没有他的帮助和提供资料对于我一个对某些方面 知识一窍不通的人来说要想在短短的几个月的时间里学好并完成毕业论文是几乎不可能 的事情。 最后,郑重感谢各位老师尤其是我的指导李超老师在这几个月中的悉心指导和帮助。 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 19 - 参考文献参考文献 1. 机械制图 上海: 上海交通大学出版社,2000 没康焘 主编 2.机械制造技术(第二版) 上海:上海交通大学出版社,2004 陈立德 李晓辉主编 3.机械制造工艺学课程设计指导用书(第二版) 机械工业出版社,1994 赵家齐 主编 4.切削用量简明手册 北京:机械工业出版社,1994 艾兴 肖诗纲 主编 5 机床夹具设计 上海:上海科学技术出版社,1983 哈尔滨工业大学,上海工业大学主编 6.机床夹具手册 上海:上海科学技术出版社,1990 东北重型机械学院,洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编. 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 1 - 毕业设计 CA6140 主轴箱加工工艺及夹具设计 常州工学院毕业设计 2 摘 要 本课题主要是对汽车变速器的机械加工工艺规程的设计以及工艺装备的设计(年产量 为 5000 件) ,为企业解决实际的问题。本课题的设计综合运用了我们所学的机械制图、 机械设计基础、机床概论、机械制造工艺学、机床夹具设计等专业理论知识,通过设计 提高我的基础理论和查阅各种资料的综合分析的能力,使我得到一次运用所学知识的综 合训练。 关键词关键词: 变速器,加工工艺,工艺装备 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 3 - 目目 录录 第第 1 章章 零件的分析零件的分析4 1.1 零件的结构、形状、技术要求零件的结构、形状、技术要求4 1.2 零件的加工方法选择零件的加工方法选择 5 1.3 零件的加工方案选择零件的加工方案选择 6 1.4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时7 1.5 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 7 1.6 机械加工工序卡机械加工工序卡 9 第第 2 章章 钻床夹具的设计钻床夹具的设计10 2.1 问题的提出问题的提出 10 2.2 夹具设计夹具设计 10 2.3 组合车床夹具的结构设计组合车床夹具的结构设计 11 2.3.1 定位元件的选用定位元件的选用 11 2.3.2 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 11 2.3.3 夹具体的设计夹具体的设计 12 2.3.4 支架的设计支架的设计 12 2.4 组合车床夹具设计及操作的简要说明组合车床夹具设计及操作的简要说明13 常州工学院毕业设计 4 第第 3 章章 铣床夹具的设计铣床夹具的设计14 3.1 立式铣床夹具的设计立式铣床夹具的设计14 3.1.1 问题的提出问题的提出14 3.1.2 定位基准的选择定位基准的选择 14 3.1.3 夹具的结构设计夹具的结构设计 14 3.1.4 定位元件的选择及要求定位元件的选择及要求14 3.1.5 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 15 3.1.6 夹具体的设计夹具体的设计 15 2.3.5 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 15 2.3.6 夹紧元件结构夹紧元件结构 16 2.3.7 夹具与工作台的联结方式夹具与工作台的联结方式16 3.2 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 16 结论结论 17 致谢致谢 18 参考文献参考文献 19 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 5 - 第第 1 章章 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是汽车上面的变速器体,该变速器体用于放置变速器,起固定和 防止撞击破坏引起不必要的麻烦 。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1.2.1 零件的结构,形状,技术要求。零件的结构,形状,技术要求。 零件的结构如图(1-1)所示: 1-1 零件结构图 该零件的上表面至下表面为 290,上下表面的粗糙度为 1.6. A)该零件直径 75 孔的端面距离为 366,粗糙度为 3.2。 B)该零件直径 75 孔的精度等级为 6 级,采用基轴制,粗糙度为 0.8,相对于底面的平行度 为 0.05,其轴线距底面为 205 公差为 0.1 C)上表面上的六个直径为 8.5 孔的表面粗糙度为 1.6 零件的技术要求:1 该变速器体的材料为 HT20-40,2 为未注铸造圆角 R3-5,3 铸件不允 许有夹渣、裂纹、气孔等缺陷。 常州工学院毕业设计 6 1.3 零件的加工方法选择零件的加工方法选择 表 1-1 零件的加工方法选择 加工面加工方法设备刀具定位夹紧 上表面 A铣立铣 X62 40 端面铣刀 以底面 B 定位, 在底面与空 腔上夹紧 下表面 B铣立铣 X62 40 端面铣刀 以顶面 A 定位, 在 119*119 长方体的上面与空腔上夹紧 直径 75 的孔钻钻床钻头, 以工件的 B 面定位,在加上工 件左侧一点及 E 面两点. 在 底面与空腔上夹紧 两侧面铣立铣 X62 50 立式铣刀 以 A 面定位. 在零件上表面 上夹紧. 钻 A 面上孔钻,铰组合机床 8.5 麻花钻头 以 B 面定位加上 75 的两端 定位及夹紧. 在零件左侧上夹 紧 镗 75 孔镗镗床镗刀 以工件的 B 面定位,在加上工 件左侧一点及 E 面两点. 在 底面与空腔上夹紧 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 7 - 1.2.3 零件的加工方案的选择零件的加工方案的选择 表 1-2 零件的加工方案的选择 序号工序名称工序内容设备及工艺装备说 明 1铸 2热处理 3粗铣底面立铣 X62, 40 端面铣刀 以顶面 A 定位在 119*119 长方体 的上面与空腔上 夹紧 4 铣铣 A 面约 3 至 4mm 立铣 X62 40 端面铣刀 以底面 B 定位, 在底面与空腔上 夹紧 5 精铣铣 B 面至 A 面为 267 立铣 X62, 40 端面铣刀 以顶面 A 定位在 119*119 长方体 的上面与空腔上 夹紧 6铣 铣侧面 立铣 X62, 50 立式铣刀 以 A 面定位加上 75 的两端定位. 在零件左侧上夹 紧. 7 铣铣 C 面约 2 至 3mm40 的端面铣刀 以工件的 B 面定 位,在加上工件左 侧一点及 E 面两 点.在工件 A 面上 加紧 8 铣铣 D 面至 C 面为 36640 的端面铣刀以工件的 B 面定 常州工学院毕业设计 8 位,在加上工件右 侧一点及 E 面两 点.在工件 A 面上 加紧 9 镗镗 75 的孔 以工件的 B 面定 位,在加上工件左 侧一点及 E 面两 点. 10 钻钻 A 面上孔 8.5 麻花钻头, 立式钻床 以 B 面定位加上 75 的两端定位及 夹紧. 在零件左侧 上夹紧 11 热处理 12 去毛刺 13 检验 1.4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 1.4.1 工序工序 5:铣:铣 B 面。面。本工序采用计算法确定切削用量。 a、加工条件 工件材料:HT200 铸造 b、加工要求 精铣 B 面,表面粗糙度为 1.6 c、机床:X62 立式铣床. d、刀具:刀片材料硬质合金 40 端面铣刀. 1.4.2 计算切削用量计算切削用量 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 9 - (1)粗铣 B 面,在长度方向上的余量为 20. a、已知毛坯长度方向的加工余量为 10+ 1 5- 1 7mm,一次加工 ap=2mm 计 长度加工公差按 IT12 级,取-0.46mm(入体方向) 。 b、进给量 f 根据切削用量简明手册 (第三版) (以下简称切削手册 ,当 ap3mm 以及工件直径为 80mm 时 f=12mm/r 按说明书见切削手册取 F=1.5mm/r C、计算切削速度 按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命选 T=60 min) Vc=CvKv/Tmapxvfyv(m/min) 其中 Cv=242, Xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数 Kv 见切削手册表 1.28 即 Kmv=1.44, Ksv=0.8, Kkv=1.04, Kkrv=0.81, KBv=0.97。 所以 Vc=2421.440.81.040.810.97/800.220.151.50.35 = 102.6(m/min) d、 确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=1000102.6/65=523(r/min) 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8) ,与 523r/min 相近的机床转速为 480r/min 及 600r/min。现取nw=600r/min 如果选nw=480r/min,则速度损失太大。 所以实际切削速度为vc=122m/min 1.4.3 钻孔钻孔 8.5mm 根据有关资料介绍,利用钻头进行铰钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔 时的进给量与切削速度的关系为: f=(1.21.8)f 钻 常州工学院毕业设计 10 v=(1/21/3)v 钻 式中f 钻,v钻加工实心孔时的切削用量。 现已知: f 钻=0.56mm/r (切削手册表 2-7) v 钻=19.25m/min (切削手册表 2.13) 并令 f=1.35 f钻=0.76mm/r 按机床选取f=0.76mm/r v=0.4 v钻=7.7m/min ns=1000/D=10007.7/12=204r/min 按机床选取 nw=200r/min 所以实际切削速度 v=12200/1000=75m/min 汽车变速器体的工艺及夹具设计 - 11 - 第第 2 章章 钻床夹具的设计钻床夹具的设计 为提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度, 设计专用夹具。 经过老师的指导与协商,决定设计第 12 道工序,它们分别是钻六个8.5 的孔其中 两个用钻铰复合刀加工到8.5H7。 2.1. 钻钻 26 与与 40 的孔夹具的设计的孔夹具的设计 本夹具将用于组合机床,刀具为8.5 的麻花钻头和钻铰复合刀。 2.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用钻直径 8.5 孔,这个孔为通空,采用基空制,精度等级为 6 级. 2.2 夹具设计夹具设计 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加 工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,甚至造成零件 的大批报废,使生产无法正常进行。 基准的选择:对于该工序而言,采用 B 面为定位基
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