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1、题目：变速箱上盖零件工艺及钻孔夹具设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：2022年8月30日1绪论O1.1 课题背景O1.1.1 变速箱上盖的概述O1.1.2 下变速箱的现状和发展趋势O1.1.3 夹具的现状及发展趋势O1.2 本设计的内容及目的22变速箱上盖的机械加工工艺规程设计32.1 变速箱上盖的工艺分析及生产类型确定32.1.1 变速箱上盖的工艺分析32.1.2 变速箱上盖的生产类型32.2 确定毛坯的制造类型32.3 基准的选择32.3.1 粗基准的选择42.3.2 精基准的选择42.4 零件表面加工方法的确定42.5 工艺路线的制定与分析42.6 机械加工余量、毛
2、坯工序尺寸的确定52.6.1 孔的加工余量52.6.2 平面加工余量52.6.3 切削用量及工时的计算53变速箱上盖钻孔专用夹具设计173.1 选择定位基准173.2 确定夹具的结构以及夹紧机构的方案173.2.1 确定夹具的结构173.2.2 夹紧机构的设计173.3 设计整体夹具装配图173.4 切削力的计算173.4.1 计算钻削力173.4.2 计算夹紧力183.5 分析与计算误差183.6 夹具设计及操作简要说明184结论19参考文献201绪论1.1 课题背景1.1.1 变速箱上盖的概述变速箱上盖是属于箱体总成上的一种附件。把箱体装到泵总成上面，当机床开始运动，通过键一直到轴，轴连着
3、的齿轮或柱塞开始运动。基础件箱体，两端由圆锥滚子轴承支撑轴，轴承外测有轴承盖；左边带轮为动力输入端，带轮和轴由键连接，带轮的左侧有销、挡圈、螺钉实现定位和紧固,，下变速箱起到密封作用。1.1.2 下变速箱的现状和发展趋势一、变速箱用得范围很广变速箱可以把平面、沟槽、各种带分齿的零件、各种螺旋形状的表面、及各种曲面等等，比如水平面或者垂直的平面；比如键槽、T形槽或者燕尾形的各种槽等；各种齿轮、花键轴、链轮等带齿的表面；螺纹、螺旋槽等。除了能加工出上面的这些面，还可以铳出回转体的表面、加工出孔内的表面、切断零件等等。加工件一般是装到铳床的工作台上的，或者装到带分度头的一些附件上面，机床开机后，铳刀
4、开始旋转，带着工作台或者铳头一起运动，开始往加工件的表面进给，最后得到需要的表面。一般机床都会装好几个刀具，连续进行切削，所以铳床的加工速度还是很快的。铳床还能加工出一些复杂的不规律的型面，跟刨床相比，铳床的速度更快，在整个机械加工里运用得还是很多的。二、整个社会的机械化程度越来越高，机床开始添加各种数控编程技术，让人工强度大大减少。随着变速箱的面世，对操作的专业技术人员要求变高了，当然工作的速度也越来越快了。到了21世纪，不管是军事方面，还是民用机械方面，对于数控加工技术的等级越来越专业，新式的机床上运用了各种现代软件，可以自动测量位置、工序集中约化加工、安装不同功能的部件等等，让数控机床加
5、工的方式变得更多、具有不同的动态改变，进行安全可靠的生产，产品的精度以及速度都变快了。各种科学信息技术，让数控机床变得更加智能化、网络化，制造生产的速度更快，还能模拟生产的过程。1.1.3 夹具的现状及发展趋势大多数机械加工过程里会用到夹具，可以把加工件紧紧夹住，还可以保证加工件的相对位置，确保最后产品的尺寸精度。面对不同的工艺，夹具的种类很很多种，其中属机床夹具发展得最成熟，产品的精度更高。在整个夹具里面占到的比重最多，可以划分成下面几种：1 .专用型号的机床夹具，主要是为一个工件专门设计的，或者为其中一道工序设计的,大多是针对性的，用途比较单一。2 .通用型号的夹具，常见的有三爪自定心式的
6、卡盘、四爪单动式的卡盘、顶尖；对于铳床，一般有平口钳、分度头、回转工作台等等。这一类夹具大都有标准的型号，可以用在不同的机床上面。对于通用型号的夹具，有专门配套的生产厂家，卖给客户时可以当成机床的标准型号的附件一起卖。3 .可以调整的夹具或者成组的夹具，可以把夹具里面的某些零部件换掉，或者把夹具里某些装置做个调整，这样就可以加工出不同的零件出来，加工时可以把一组零件同时加工出来，这样的就叫成组夹具，可调整的夹具跟成组夹具来比，调整夹具运用得更多，因为可以加工出不同的零件。4 .组合夹具是把一些标准型号的夹具拼装在一起，根据不同零件各自加工的条件不一样，把需要的夹具进行拼接。不同的元件组合拼接的
7、形式不一样，造型以及达到的效果都不一样。组合夹具上的元件是可以拆下来，还能再利用到新夹具上。5 .随行夹具会用到自动化的生产线上，或者用到柔性的机床上，用随行的夹具装夹工件时，可以把工件紧紧夹住同时也可以定加工的位置，装上工件之后还可以在机床上移动，找到需要的位置固定住。对于机械制造的工艺流程以及设计的夹具的技术，都是在实际加工过程里不断改善提高的。相关的加工技术一直往着精度等级更高、生产速度更快、更加自动化的方向去发展的。机床加工的产品能达到亚微米级别的精度，超精密的话能达到0.01uM的级别，机械加工市场的产品类别很多，更新换代很快，生产的数量不多但加工时长要足够短。所以整个机械加工行业包
8、括工艺技术都用往更自动化，更加柔性、速度更快的方向去进步。机床用了成组加工的方式以及各种计算机控制系统，计算机起到辅助的作用，可以帮助优化工艺的流程，进行辅助制造等。数控机床可以大大减少工作的时长，让产品的精度等级以及品质变高。机械制造能力是一个国家工业发展的基本事项，一般可以分热加工制造以及冷加工制造，热加工是指对毛坯材料进行铸造或者塑性拉深加工或者对材料的表面进行处理；低于再结晶温度以下，可以拉深金属让它塑性变形的就是冷加工。我们常常看到的机械制造的理论知识都是在冷加工基础上研究出来的。传统的机械加工是比较单一的，主要靠经验来制造，技术方法都很简单。计算机以及微电子技术、控制传感技术、机电
9、一体化技术等等发展得很快，运用到机械加工上也让这个行业快速的发展。对于现代化的夹具主要发展的方向：(1)型号有更多的加工标准来参考(2)型号通用的程度更多(3)产品更精密：常见的有多齿盘带精密分度的，三爪自定心卡盘高精度级别(4)加工速度更快：一般会有自动化的夹具、高速化的夹具、带夹紧设备的夹具等等。如果在铳床上装上电动的虎钳，可以让安装工件的速度快五倍。(5)更加柔性：主要新式的夹具更加柔性：组合式夹具、通用型夹具、成组式的夹具、数控机床的夹具等等。1.2本设计的内容及目的这次设计要用CAD把变速箱上盖的零件图画出来，以及总装图也要画出来，图上标好各个加工的条件，用什么加工方式、怎么切削的、
10、选定最合理的工艺线路，这次变速箱上盖零件一年要生产五千件出来，数量比较大。分析零件的外形，选出毛坯原料，确定用铸铁件铸造加工出来的，选出合适的加工线路，每一步具体的工序内容确定下来，还要结合生产费用的问题。其中一道工序要制造专门的夹具，画出夹具的装配图以及相关零件图。这次设计主要是对大学阶段所学的专业知识点进行实际运用。为的是把专业机械加工学科进行一个总结以及考核；同时还要大量查找相关设计资料，设计手册等等；确定设计一个零件需要的总思路，如何分布工艺才更合理，加强了实际动手的能力；这次设计的变速箱上盖零件，我们要确定好工艺加工的流程，比较每一种方案的可行程度，算出加工的剩余量，确定好零件各个部
11、位加工的尺寸大小，把过程用说明书的形式写出来以及查资料都得到了锻炼以及提升。对于一个中等难度的零件，经过这些步骤基本能设计出来。分析零件相关的技术条件，我们还要学会把夹具设计出来，利用原理确定夹具的制造方法，做出来的夹具一定让加工的速度变快、大大减少劳动力、加工出来的产品品质好而且花费不多才行。2变速箱上盖的机械加工工艺规程设计2.1 变速箱上盖的工艺分析及生产类型确定2.1.1 变速箱上盖的工艺分析下图是变速箱上盖的零件图，从外形来看，构造并不简单，零件上有内孔以及螺纹的形状、外面还带肋条，孔系都在一个平面上，所以精度等级都是比较高的。对于零件上的重点表面，要先粗加工再精加工才行。这里可先把
12、平面铳出来，接下来加工系列孔时就有基准面来确定位置了。对于普通的带壳体的零件，一般位置都是依照一面二销来确定的。这里变速箱上盖主要是从零件的底面加上两个侧面去定位铳削的，铳刀头的总成在旋转时不能偏移，必须进行校正，两个侧面有固定的距离，可以用来测量位置，对准基准面,机床装轴承时，也能当成很好的压合基准面。零件上各个平面都要先粗铳再精铳，直径中36球体孔相互的距离是24,先是粗钻再是钱带倒角，可以两头进行加工加工出螺纹形状以及27规格的系列孔，一般可以在回转工作台上装可以钻孔的夹具，所有工序都很集中，工件装夹也很容易，固定一次，就可以加工出很多个平面以及孔系，这种加工方式速度很快，而且工作强度不
13、大。直接安装到回转工作台上加工，构造就更简单花费也低了。回转工作台的作用很大，让整个加工的流程变短，可以选通用型号的工装装备，所以模具不用单独造很多，选通用型号的模具就可以了，成本以及维护费用都大大减少了。2.1.2 变速箱上盖的生产类型这次设计的规模：一年加工Q=5000件，一台机床一次生产一个零件n=l件/台，备品率定=3%;废品率是=l%,查资料N=Qn(l+%)(l+%)那么：N=5000l(1+3%)(1+1%)=5200件/年变速箱上盖零件重量很轻，一般在5000到50000的生产规模。那么确定零件是轻型的，大批量的生产规模。2.2 确定毛坯的制造类型这次具体要生产出5200件，数
14、量比较大，生产的速度以及质量都要确保很高。所选毛坯要进行铸造加工，这次选HT200型号的铸铁件材质，这样受到压力之后铸性很好，损耗不大、切削起来更方便、还能吸收一定的振动。2.3 基准的选择确定加工的基准面，主要考虑的是加工之后的尺寸大小以及位置关系，加工时参照的点、线、面的位置。如果是主轴箱部位，基准就是要把主轴箱上其他的一些点、线面位置加工出来选定的位置。主轴箱的点、线、面哪个地点用来当基准，都要考虑到工艺性能以及各个面之间的位置关系尺寸大小等等方面。2.3.1 粗基准的选择作为带箱体的零件，需要加工的面不少，选粗基准的时候一看要看留得剩余加工量够不够，需要加工的面跟不用加工的面之间的位置
15、一定要准确。零件上大多不止一个重要的大孔，最好把毛坯孔作当作粗基准来钻，这样孔的剩余量才足够。这里把I号孔和II号孔当作粗基准。2.3.2 精基准的选择精基准的原理是：基准是可以重叠在一起的、基准可以选同一个、相互之间各自作为各自的基准、把本身当作基准、方便加工件上下夹装，重要的加工表面，比如主轴上的支撑孔等位置，留的加工剩余量要足够，选得定位作用的基面相对要简单一点，这样加工起来才更容易，位置才更准，安装固定都更可靠。2.4 零件表面加工方法的确定这里需要加工的重点面有孔、面等等，毛坯选得是HT200型号的铸铁件材料。查手册表1-32、表1-33和表1-34确定下面几个参数：(1)两件底部的平面：达到IT9级别的公差，表面达3.2的粗糙程度，先粗铳加工再精铳加工。(2) 13.5规格的两个端面：端面达3.2的粗糙程度，先粗铳加工再精铳加工。(3) 2个13.5规格的孔：达到IT7级别的公差，表面达1.6的粗糙程度，先粗镖出孔再半精镇加工最后精镶出孔的具体直径。(4) M147H的螺纹孔孔等：图上没有单独标公差，所以就用普通的加工方法。2.5 工艺路线的制定与分析设定的工艺加工线路，要保证零件的外形、尺寸大小、各个面之间的位置都有很高的精度。如果生产数量比较多的话，可以选组合加工的模式，这样工序比较集中，生产的速度就变快了。花费的成本也
