变速器轴承外壳机械加工.doc

课 程 设 计题 目： 机械系统设计课程设计 目录第一章 绪论1第二章 零件的工艺分析2第三章 工艺规程设计33.1毛坯制造形式的确定33.2基面的选择33.2.1粗基准的选择33.2.2精基准的选择33.3 制定工艺路线33.3.1工艺路线方案一33.3.2 工艺路线方案二43.3.3 确定最终加工路线53.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定63.5 确定切削用量及基本工时113.5.1 切削用量的计算113.5.2 基本工时的计算13第四章 夹具的设计144.1 工件的定位144.1.1 工装分析144.1.2 定位方案144.1.3 定位元件的选择144.2 切削力和卡紧力的计算144.3 定位误差分析154.4 卡具设计15第五章 设计总结16参考文献17 第一章 绪论机械制造业就是制造具有一定形状和尺寸的零件或产品，并把它们装配成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其他行业的生产提供装备，这些行业的产品再被人们所使用。社会的各行各业使用的各式各样的机器、机械、仪器和工具等都是机械制造业的产品。因此，机械制造业在国民经济中占有重要地位，是一个国家和一个地区发展的重要基础及有力支柱，尤其在发达国家它创造了1/4-1/3的国民收入。在我国工业占国民经济比重的45，是我国经济的战略重点。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。随着科学技术的不断发展，对产品的制造精度要求越来越高，产品形状也越来越复杂，品种越来越多，且小批量占主导地位，这就更加要求加工设备不仅要精度高，而且要生产效率高，自动化程度高，工人操作简单，劳动强度低。自20世纪80年代发展到21世纪初，制造技术，特别是自动化制造技术向着柔性化、集成化、智能化方向发展，并随着高精密数控机床的出现在超精密加工技术方面，其加工精度已进入纳米级，表面粗糙度已小于0.0005m；在切削速度方面，国外车削钢最高已达到915m/min；对于不断出现的难加工材料、复杂型面、型腔以及微小深孔，通过特种加工方法逐步得以解决。 随着我国综合实力、机械制造业的不断发展壮大。目前，我国已形成品种繁多、门类齐全、布局合理的机械制造工业体系。许多科研机构、大专院校和企业研制出一大批成套技术装备和多种高精尖产品，有些已接近或达到国家先进水平。通过对这些产品的研发，我国已建立了自己的人才培养和软件控制技术开发基地以及高精加工设备生产基地，从而使我国的国民经济综合实力和科学技术水平迅速提高。国防尖端的生产、“神州六号”载人飞船的成功发射与回收、人们生活用品的质量提高，有力地说明了我国要械业的发展状况。第二章 零件的工艺分析 零件通过80h8定位，利用凸缘上的5-10.5mm的孔连接变速箱上80h8端面压在装于第二轴上的轴承外圈上使之轴向固定。24H8孔与8孔上支承装于该零件C面上的里程表轴，该齿轮与第二轴端上的大斜齿轮啮合将运动传于里程表轴，使里程指针转动完成记数与指示的功能。2.1零件的工艺分析:变速器轴承外壳共有3组加工表面，现分述如下：1、 76E8孔为中心加工的表面：这一组加工表面包括：右端面、76E8孔、76底面及倒角。其中，主要加工表面为76E8孔。该孔表面粗糙度为6.3,精度要求为8级,因此需粗、精车才能达到要求。2、 以80h8外圆为中心加工的表面:这一组加工表面包括：左端面、80h8外圆及80右平面。这三个表面都是主要加工表面。其中表面粗糙度均为6.3、外圆精度要求为8级、长度方向的精度要求为12级，需要粗、精车才能达到要求。3、 以24H8孔为中心加工的表面：这一组加工表面包括：24H8、8 孔及锪平22。其中，主要加工表面为24H8、8 。其表面粗糙度均为6.3,精度要求为8级和10级。需要钻孔、扩孔、铰孔才能达到要求。4、位置度要求： 左端面与80右平面平行度要求为0.04，24H8和8 对端面C的垂直度要求为0.05。第三章 工艺规程设计3.1毛坯制造形式的确定零件材料为HT200，考虑该零件在实际运行中所受载荷较小，零件属成批或大批生产，零件外轮廓尺寸不大，零件内部有凹槽铸造时需采用活块，故可采用金属性铸造。3.2基面的选择3.2.1粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则和考虑工件各加工表面的余量分配及不需加工表面与加工表面的位置精度的要求，选用零件外圆弧轮廓作为粗准利用三爪卡盘进行装夹，以消除零件的四个自由度。在利用三爪卡盘进行装夹时零件的重量存在一定的不对称，但考虑零件的尺寸较小不对称重量较少，故此零件在装夹时不需作配重处理。3.2.2精基准的选择：精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算。因此精加工基准在下面的工序中详细说明。 3.3 制定工艺路线3.3.1 工艺路线方案一： 工序I 粗车零件左端面、80外圆、退刀槽及80的右垂直平面，以零件的外轮廓作为粗基准。选用C620-1卧式车床，夹具为三爪卡盘。工序II 粗车右端面、孔76及其底平面，以零件80外圆及左端面为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序III 铣削24端面及M6端面到要求并保证2 ，以零件80及左端面为基准，选用X5020A立式升降台铣床，夹具为专用夹具。工序IV 钻孔24、8及锪平22以零件左端面及80的外圆作为基准。选用Z525钻床，夹具为专用夹具。，工序V 精车孔76E8、145倒角及R1.5的倒角。以零件80外圆及左端面为基准。选用C620-1卧式车床,夹具为专用夹具。工序VI 精车左端面、80外圆、倒0.545角及80的右垂直平面到要求并保证尺寸5.3 ，以零件右端面及76孔为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序VII 扩、铰孔24、锪平22、扩孔8、沉孔9.590、钻螺纹孔及攻螺纹。以零件80外圆及左端面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。 工序VIII 锪平19及钻孔5-10.5，以零件80外圆及右端面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。工序IX 终检3.3.2工艺路线方案二：工序I 粗车右端面、孔76及其底平面。以零件的外轮廓作为粗基准。选用C620-1卧式车床，夹具为三爪卡盘。工序II 粗车零件左端面、80外圆、退刀槽及80的右垂直平面。以零件76内孔及右端面为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序III 铣削24端面及M6端面到要求，以零件80外圆及左端面为基准，选用X5020A立式升降台铣床，夹具为专用夹具。工序IV 钻孔24以零件左端面及80的外圆作为基准。选用Z525钻床，夹具为专用夹具。，工序V 精车孔76E8、145倒角及R1.5的倒角。以零件80外圆及左端面为基准。选用C620-1卧式车床,夹具为专用夹具。工序VI 精车左端面、80外圆、倒0.545角及80的右垂直平面到要求并保证尺寸5.3 ，以零件右端面及76孔为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序VII 扩、铰孔24，锪平22，钻、扩孔8，沉孔9.590到要求，钻M6-7H螺纹孔及攻螺纹。以零件80外圆及C面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。 工序VIII 锪平19及钻孔5-10.5，以零件80外圆及右端面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。工序IX 终检方案比较： 以上加工方案大致看来还合理，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后就会发现仍有问题。主要表现在两端面的加工先后和加工孔8及基准的选择。1、如果以外轮廓为粗基准、采用三爪卡盘夹持加工左端面及80外圆右端平面，由于夹持工件过短加工时车刀容易加工到卡盘上造成卡盘的损坏，所以要以外轮廓为粗基准加工右端面。2、图样规定：8 和24H8表面对端面C的垂直度为0.05，由此可以看出因为8 和24H8表面对端面C有垂直度的要求因此加工及测量都应以C平面为基准。这样做可以保证设计基准和工艺基准相重合。3.3.3最终的加工路线：工序I 粗车右端面、孔76及其底平面。以零件的外轮廓作为粗基准。选用C620-1卧式车床，夹具为三爪卡盘。工序II 粗车零件左端面、80外圆、退刀槽及80的右垂直平面。以零件76内孔及右端面为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序III 钻孔24、8、钻M6-7H螺纹孔及攻螺纹，锪平36、22及、M6端面到要求以零件左端面及80的外圆作为基准。选用Z550立式钻床，夹具为专用夹具。工序IV 精车孔76E8、145倒角及R1.5的倒角。以零件80外圆及左端面为基准。选用C620-1卧式车床,夹具为专用夹具。工序V精车零件左端面、80h8及80的右平面，以零件76E8内孔及右端面为基准。选用C620-1卧式车床，夹具为专用夹具。工序VI 扩、铰孔24H8孔8，沉孔9.590到要求。以零件80外圆及C面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。 工序VII锪平19及钻孔5-10.5，以零件80外圆及右端面为基准。选用Z525立式钻床，夹具为专用夹具。工序VII终检3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定变速器轴承外壳零件材料为HT200，硬度为200HBS，毛坯重量约为0.6Kg，生产类型为大批或成批生产，采用在金属型铸造。根据其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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：表3.1 76E8内孔工序余量：毛坯名义尺寸：76-274毛坯最大尺寸：74+0.874.8 毛坯最小尺寸：74-0.873.2粗车最大尺寸：75.3+0.375.6 粗车最小尺寸：76-0.775.3精车后与零件图尺寸应符合：76E8加工尺 工 序寸及公差毛 坯粗 车精 车加工 前极限尺寸最大尺寸74.875.6最小尺寸73.275.3加工后极限尺寸最大尺寸74.875.676.106最小尺寸73.275.376.06加工精度1012粗糙度63加工余量（双边）2最大2.40.806最小0.50.46加工公差（单边）表3.2 80h8外圆工序余量：毛坯名义尺寸：80+282（mm） 毛坯最大尺寸：82+0.8=82.8 毛坯最小尺寸：82-0.8=81.2粗车最大尺寸: 80+0.7=80.7 粗车最小尺寸：80.7-0.3=80.4精车后与零件图尺寸应符合，即80h8。加工尺 工 序寸及公差毛 坯粗 车精 车加 工 前极限尺寸最大尺寸82.880.7最小尺寸81.280.4加工后极限尺寸最大尺寸82.880.780最小尺寸81.280.479.954加工精度108粗糙度6.3加工余量（双边）2最大1.40.746最小0.50.4加工公差（单边）表3.3 24H8孔工序余量钻孔最大尺寸：22+0.2122.21 钻孔最小尺寸：22-022扩孔最大尺寸：22.2+0.08422.284 扩孔最小尺寸：241.822.2铰孔后与零件尺寸应符合，即：24H8。加工尺 工 序寸及公差钻 孔扩 孔铰 孔加工前极限尺寸最大尺寸22.2123.8最小尺寸2223.716加工后极限尺寸最大尺寸22.2123.824.052最小尺寸2223.71624加工精度1012粗糙度63加工余量（双边）22最大1.80.252最小1.5060.2加工公差（单边） 表3.4 8孔工序余量工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m钻孔 0.5IT1212.57.87.8扩孔精绞0.1IT76.388 表3.5 端面加工余量加工表面工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/m粗加工粗加工粗加工左端面2.50-0.126.3右端面2.50-0.126.3 表3.6 工序余量及偏差表加工尺寸毛坯余量铸件尺寸公差 尺寸加工加工尺寸余量偏差加工尺寸余量偏差加工尺寸余量偏差80h8外圆1.6粗车1.30.15精车80h80.776E8内孔2.0粗车1.30.15精车76E80.724H8孔钻孔2211扩孔23.818绞孔24H8028孔钻孔7.23.60.075扩孔80.831.51.2粗车3.5 确定切削用量及基本工时钻孔5-10.5工件材料：HT200，硬度200HBS工艺要求：孔径10.5mm，孔深8mm通孔，精度为IT12机床：Z525立式钻床钻头的选择：选择直柄钢麻花钻d=10.5mm，查切削用量简明手册表2.2钻头几何形状为2=118，=55，=12，=303.5.1 切削用量的计算按加工要求决定进给量：查切削用量简明手册表2.7，加工要求为12级，铸铁硬度为200HBS，当d=10.5mm时，f=0.52-0.64mm/r。按钻头强度，查切削用量简明手册表2.8钻头强度允许的进给量为f=1.0mm/r。按机床进给机构强度决定进给量：查切削用量简明手册表2.9机床进给机构强度所允许的钻削进给量，d10.2mm（Z525立式钻床允许的轴向力为8830N查机械加工工艺手册表3.1-30 Z525立式钻床技术资料）f=1.3mm/r。从以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求其值为f=0.52-0.64mm/r根据Z525立式钻床说明书选择f=0.62mm/r。由于加工通孔为避免孔即将钻穿时钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来检验，查切削用量简明手册表2.19查出钻孔时轴向力，当f=0.62mm/r，d12mm，F=3580N轴向力修正系数， ，故F=5120N，根据Z525立式钻床说明书机床进给机构强度允许的最大轴向力为9000N。由于5120N8830N,故f=0.62mm/r可用。决定钻头磨钝标准及寿命：查切削用量简明手册表2.12，当d20mm时,钻头后刀面最大磨损量为0.5-0.8，寿命T=35min。切削速度及扭矩：查切削用量简明手册表2.15高速钢钻头切削时切削速度v=11m/min. 查切削用量简明手册表2.21高速钢钻头切削时切削扭矩M=15Nm根据Z525钻床说明书可考虑n=392r/min 但是因所选转数较计算速高会使道具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 =0.54mm/r，也可选较低转速n=272r/min， f=0.62mm/r，故比较两方案：方案1： f=0.54mm/r、n=392r/min， n*=0.54392=211.7mm/min方案2： f=0.62mm/r、n=272r/min， n*=0.62272=168.6mm/min因为方案1乘积较大、基本工时较少，故第1方案较好，此时 v=12.9m/min、f=0.54mm/r、n=392r/min。3.5.2 基本工时的计算确定钻孔的基本时间 根据机械制造技术基础课程设计指导教程表5-41钻削基本时间为：式中：， 则 所以钻孔的基本时间=3.4s.第四章 夹具的设计4.1 工件的定位4.1.1 工装分析本夹具为加工对mm进行钻孔，一般来说钻孔时除与钻头旋转方向一致的旋转自由度不需要限制以外，其余的五个自由度都要限制。在加工本工序前以加工的表面有左右端面，76内孔，80外圆，80右台阶面，24和8孔。4.1.2 定位方案方案：采用钻套以零件80外圆、采用支承板以右端面为基准定位及采用V型块以左端面为基准定位。方案特点:本方案夹具方便制造，且定位时装夹方便。4.1.3 定位元件的选择钻套：根据机械制造技术基础课程设计指导教程表9-8选固定钻套，d=10.5mm，D=18mm，H=12mm。V型块：根据机械制造技术基础课程设计指导教程表8-11选固定V型块，N=18mm，B=28mm，L=40mm，d1=6.6mm，d2=11mm，h=6mm。 支承板：采用自制，采用回转体=120mm，h=35mm。钻模板：采用自制，采用回转体=210mm，h=21mm。4.2 切削力和卡紧力的计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=45.3N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。4.3 定位误差分析由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。4.4 卡具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。第五章 设计总结 此次课程设计是我们对本专业知识的一个综合运用练习，这不仅反应得出我们在学习上的知识度，也让我们在产品设计方面做一次练习，更为我们以后在社会实践积累到一定的宝贵经验。本次课程设计用三个星期时间来完成，在这三个星期里，从一张仅有的零件图到我们写完整个设计报告书和画出所有必须的设计图，每一个环节都是一个从无到有的重要环节，在这一个过程中，也使得我翻阅了不少相关的设计手册，查到应有的标准，对每个零件的重要性提高了很多。在这一过程中，给我最深的体会就是，对一个产品的初步设计到设计完成，最需要的是你对这个产品到底有多少的认识，它的功用，然后就是它的经济性，在经济性方面，影响它最主要的因素就是加工工艺的编制，所以在我们设计之前就应考虑到加工工时、加工强度、加工能力、加工设备等；一个合理的工艺，对我后序的加工工序中是充分能体现出来，每一步的完成，都应是靠近最少工时，最低成本，最小的加工强度。这次课程设计也使我对以前所学的专业知识和基础力学知识得到了综合的运用，培养了自己的思考能力和创新能力，也更深切的了解到，一个产品的完成所需要灵魂所在正确完整的加工工艺。 参考文献 1 吴宗泽.机械设计课程设计手册 M.高等教育出版社，2006 2 王宝玺.汽车制造工艺学 M.机械工业出版社，20073 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.机械工业出版社，20044 王光斗.机床夹具设计手册 M.上海科学技术出版社，20005 王先逵.机械制造工艺学 M.机械工业出版社，20066 艾兴.切削用量简明手册 M.机械工业出版社，19947 林文焕.机床夹具设计M.国防工业出版社，1987