减速箱箱体制造工艺设计Word文件下载.docx
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因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能满足设计要求。
关键词：
箱体，制造工艺，夹具设计
Abstract
Boxisthebaseofthemachine,itconnectmachinesandpartsofshaft,sets,gearandrelatedpartsintoawhole,andkeepthemincorrectpositiontotransmittorqueorchangethespeedtocompletethemovement.Itplaysanirreplaceableroleinallkindsofproductionandprocessing.Forexample,Itisoneofthemostimportantcomponentsofreducers,what’smore,itisalsothebaseofthetransmissionparts.Inaddition,inthelocomotivemanufacturingindustry,castingpartsboxbodyisalsoverywidelyused,especiallyinthemainbearingoflocomotivedieselengine.therefore,theygenerallyhavesufficientstrengthandrigidity.
However,nowadays,manyofthebodyandcannotachievethedesiredrequirements.1GF.02-05boxisaspecialkindofstructureofthebox,Comparedwiththeotherbox,ithasmorecompressiveability,higherstability,etc.Therearesomanyrequirementsinthedrawings.Andmostareofhighmachiningprecisionandmachiningdifficulty.Sotheprocessingqualitydirectlyaffectthemachineperformance,accuracyandlife.Tothiskindofcase,accessoriesmanufacturingprocessdesignisofprimeimportance.
Thisdesignisfor1GF.02-05caseaccessoriesandprocessingproceduresandsomespecialfixturedesignprocess.1GF.02-05themainprocessingofpartsofthesurfaceisflatandhole,Ingeneral,guaranteetheaccuracyofplanethantoguaranteetheaccuracyofholeiseasy.Therefore,thisdesignfollowtheprincipleofsurfacebeforehole,andtheholeandtheplaneprocessingclearlydividedintoroughmachiningandfinishmachiningstage,toensuretheholemachiningaccuracy.Benchmarkchoiceforgear-boxinputshaftandoutputshaftbearingascrudebenchmark,withtopsurfaceandtwoholeasabenchmark.MainprocessingprocessistofastenwithbearingholepositioningprocessingChuDingplane,tothetopplaneandborebearingispositioningprocessingtechnology,Subsequentprocessinadditiontotheindividualprocessesaremadeoftopsurfaceandholepositioningprocessingotherhole.Departmentofbearingholeprocessingboringiscoordinatemethod,thewholeprocessselectsthemodularmachinetool,choosespecialfixturefixture,clampingwaychoosepneumaticclamping,morereliableclamping,organizationscannotself-locking.Sotheproductionefficiencyishigherandsuitableforthemass,assemblylineprocessing,whichcanmeetthedesignrequirements.
Keywords:
box,Manufacturingprocess,fixturedesign
第1章1GF.02-05箱体的介绍·
·
4
1.1箱体零件的结构特点·
5
1.2箱体零件的主要技术要求·
1.3箱体零件的结构工艺性·
7
第2章1GF.02-05箱体的加工工艺规程·
8
2.1箱体的工艺分析·
9
2.2选定定位基准·
2.3拟定零件的机械加工工艺路线·
2.4·
第3章1GF.02-05箱体的方案参数及设计·
3.1参数设计·
7
3.2方案设计·
3.3机床及各类工具具的选择·
3
第4章钻床夹具设计·
10
4.1有关夹具方案和元件的设计·
4.2钻套的选择与设计·
4.3钻床夹具的装配说明·
第5章加工后箱体的检测及质量分析·
5.11GF.02-05箱体零件的检测·
5.21GF.02-05箱体的加工质量分析·
5.3箱体的内应力与热变形对加工精度的影响·
第6章总结·
21
致谢·
22
参考文献·
23
附录·
24
第1章1GF.02-05箱体的介绍
箱体的种类很多，按其功用可分为：
主轴箱、变速箱、操纵箱、进给箱等。
1GF.02-05箱体即是其中的一种变速箱体。
箱体类零件由于其内部要安装其他各类零件,因而形状较为复杂。
它的总体特点是由薄壁围成不同形状的空腔,以容纳运动零件及油、汽等介质。
多数由铸造成毛坯，经必要的机械加工而成，具有加强肋、凹坑、铸造圆角等常见结构。
箱体类零件由于结构、形状比较复杂，加工位置变化较多，通常以自然安放位置或工位位置，最能反映形状特征及相对位置的一面作为主视图的投影方向，一般需要用三个或三个以上的基本视图，并可根据具体零件的需要选择合适的视图、剖视图和剖面图来表达其复杂的内外结构。
如图1.1所示即为1GF.02-05箱体零件图，详见附录1。
图1.11GF.02-05箱体零件图
1.1箱体零件的结构特点
一般箱体具有以下结构特点：
1.1.1形状复杂
箱体的的作用是用来支撑和固定轴承部件并确保在外载荷作用下能正常工作，因此箱体要求有足够的刚度，从而箱体设计有复杂的截面形状和加强筋。
在箱体上安装的零部件愈多，箱体形状就越复杂，这样才能满足各种定位面、定位孔和固定用的螺钉孔的安装需要；
此外为储存润滑油箱体设有一定形状的空腔，还要有观察孔、放油孔等；
为吊装方便还设有吊钩、凸耳等。
1.1.2壁薄易变形
为减少箱体整体质量，箱体型腔一般设计为薄壁结构，因此在铸造、焊接和切削加工过程中往往会产生较大的内应力，同时由于搬运方法不当等因素都会造成箱体变形。
1.1.3体积大
箱体内要安装和容纳许多零部件，因此箱体零件必然要求箱体具有足够大的体积。
1.1.4加工精度要求高
箱体形状复杂，加工表面多为平面和孔，由于这些面大都为装配的基准面，因而在尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度均有较高的加工精度要求，加工难度较大，由于各对轴承孔的轴线加工。
1.2箱体零件的主要技术要求
1.2.11GF.02-05箱体的精度要求
1.2.1.1孔径精度
孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔的配合不良。
因此，对孔的精度要求较高。
主轴孔的尺寸公差为IT13，其余孔为IT16~IT17。
孔的形状精度未做规定，一般控制在尺寸公差范围内即可。
1.2.1.2孔的位置精度
同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向圆跳动，也加剧了轴向磨损。
为此，一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。
孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量，也需要规定相应的位置精度。
1.2.1.3孔和平面的位置公差
主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，决定了主轴和床身导轨的位置关系。
这项精度是在总装中通过刮研来达到的，为了减少刮研量，一般都要规定主轴线对安装基面的平行度公差，在垂直和水平两个面上，只允许主轴前端向上和向前偏。
1.2.1.4主轴平面的精度
装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的连接刚度，并且加工过程中常作为定位基面，会影响孔的加工精度，因此规定底面和导向面必须垂直。
顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封，防止润滑油的泻出；
当大批量生产时，将顶面作为定位基面加工孔时，对其平面度要求还要提高。
1.2.1.5表面粗糙度
重要的孔和主要平面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，一般要求主轴孔的表面粗糙度Ra的值为0.4um，其余各纵向孔的表面粗糙度Ra的值为1.6um，孔的内端面的表面粗糙度Ra的值为3.2um，装配基准面的表面粗糙度Ra的值为0.63~2.5um，其他平面的表面粗糙度Ra的值为2.5~10um。
1.2.2箱体内轴线的布置
箱体内各轴线的布置与箱体的形状和大小有关，箱体的形状和大小又会受到箱体在包装机械系统中所占用的空间位置和要求其占用的几何尺寸等因素的影响。
常见的箱体内轴线布置形式有平面式布置、三角形布置和轴线互相重合等。
1.2.2.1平面式布置
轴线的平面式布置是指把变速箱内各轴的中心布置在一个平面上，在实际应用中多将各轴的中心布置在一个竖直的平面上。
平面式布置的主要特点是：
安排简单，绘图容易，反映直观，便于操纵机构的设计。
但沿轴线方向占用的空间尺寸大，主要适合于利用尺寸较大的机身、立柱等支承件作为变速箱体，或沿输出轴（或输入轴）径向一个方向尺寸要求较小，而另一个方向尺寸不受限制的情况。
1.2.2.2三角形布置
三角形布置是指把变速箱内传动关系相邻三根轴的中心设计成为三角形布置，这是一种最常用的布置形式，三角形布置主要特点是：
每相邻三根轴呈三角形分布，可以有效利用箱体内的空间，传动件所占用的空间比较少，有利于减小变速箱的尺寸，但在工程图中不易直观反映完整结构，容易发生结构干涉，如轴（或轴套）与齿顶之间的碰撞、轴承外环之间的碰撞等。
在进行三角形布置时，往往先确定输出轴的位置，再按传动关由后向前安排其他传动轴。
1.2.2.3轴线互相重合
如果能使某些较短的传动轴（或控制用导向轴）的中心线相互重合，则可以减小传动轴占用的径向空间，有利于减小变速箱的尺寸，且有利于改善箱体加工和变速箱装配的工艺性。
轴线互相重合也是一种常用的传动轴布置形式。
图1.2所示为轴
与轴
布置在同一条轴线上，要求轴
、轴
的中心距相等，当两个传动组的齿轮模数相同时，则有两传动组的齿数和Z相等。
采用轴线互相重合，减少了箱体上孔的排数，改善了镗孔工艺性。
图1.2轴线互相重合
因此，综上所述，我们还是采用轴线互相重合的轴线布置方法。
1.3箱体零件的结构工艺性
箱体零件结构复杂，加工精度要求高、加工面数量多、加工费时费力。
因此，讨论箱体的结构工艺性的机械加工实现优质、高效、低消耗十分必要。
1GF.02-05箱体上的孔分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等。
其中以通孔的工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D≤1~1.5
另外，箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。
该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。
在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。
为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。
通过被加工零件的分析完成机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算,并根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成夹具设计。
第2章1GF.02-05箱体的加工工艺规程
2.1箱体的工艺分析
通过对1GF.02-05箱体零件的工艺分析，我们可以按下述步骤制定1GF.02-05箱体、箱盖及底座零件的工艺过程卡，具体步骤如下：
2.1.1零件图纸分析
1GF.02-05箱体、箱盖及底座零件设计图纸视图准确，符合国家标准，材料选用合理，零件结构工艺性较好。
2.1.2箱体材料及毛坯的选择
2.1.2.1箱体材料的选择
箱体毛坯制造方法有两种，一种是采用铸造，另一种是采用焊接。
对于金属切削机床的箱体来说，由于其结构形状复杂，而铸铁具有容易成形、可加工性好、成本低等优点，所以一般都采用铸铁。
箱体铸铁材料采用最多的各种牌号的灰铸铁：
如HT200、HT250、HT300等。
箱体零件一般选用具有良好铸造性、切削加工性，同时吸振性、耐磨性较好价格低廉的灰铸铁，在这里，选用1GF.02-05箱体材料为HT200，毛坯选用铸件比较合理。
2.1.2.2箱体毛坯的选择
常用毛坯种类有：
铸件、锻件、焊件、冲压件。
各种型材和工程塑料件等。
铸铁容易成型，铸件毛坯的精度和加工余量是根据生产批量而定的。
对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。
这种毛坯的精度低，加工余量大，平面余量一般取7—12mm,孔在半径上的余量一般取8—14mm。
大批大量生产时，通常采用金属模机器造型，此时毛坯的精度较高，加工余量可适当减小，此时平面余量一般取5—10mm，孔在半径上的余量一般取,7—12mm。
为减少加工余量，毛坯均需在三对轴承孔位置铸出预孔。
表3-1所示是小批量手工砂型铸造时1GF.02-05箱体的毛坯尺寸公差及机械加工余量。
表2-11GF.02-05箱体毛坯尺寸公差及机械加工余量
项目
机械加工余量（mm）
尺寸公差（mm）
毛坯尺寸及公差
箱盖顶面3
6
2（±
1）
10±
1
箱盖对合面12
3（±
1.5）
19.5±
1.5
底座对合面12
底座底面160
10（±
5）
171±
宽度230
11（±
5.5）
247.5±
5.5
Ф150
Ф133±
Ф90
9（±
4.5）
Ф73.5±
4.5
在毛坯铸造时，为防止砂眼和气孔的产生，应使1GF.02-05箱体的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时生产的残余应力。
由于零件的结构比较复杂，存在壁厚不均，因此在铸造时会产生较大的残余应力。
为消除这种残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，铸造之后必须安排人工时效处理。
如图3-1所示为1GF.02-05箱体零件的毛坯图。
图3-1所示为1GF.02-05箱体零件的毛坯图
2.2选定定位基准
1GF.02-05箱体加工定位基准的选择，通常先确定精基准，然后再确定粗精准。
精基准的选择主要为了保证相互位置和尺寸的精度，而粗精准则是为了保证各个加工面和孔的加工余量均匀。
2.2.1精基准的选择
一般箱体零件以装配基准或专门加工的一面两孔定位，做到基准统一。
剖分式箱体的对合面和底面（装配基面）有一定得尺寸精度和相互位置精度要求；
轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。
为保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；
箱体装合后配做加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。
这样，轴承孔加工时，其基准既符合“基准统一”的原则，也符合“基准重合”的原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面间的尺寸精度和平行度的技术要求。
2.2.2粗基准的选择
一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀，剖分式箱体最先加工的是箱盖或底座的对合面，由于剖分式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底座两个不同部分上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面做粗基准，而是以轴承孔凸缘端面为粗基准，这样可以保证对合面加工时凸缘的厚度较为均匀，以减少箱体装合时对合面的变形。
2.3拟定零件的机械加工工艺路线
2.3.1确定表面加工方法
1GF.02-05箱体包括箱盖和底座，主要加工表面有：
平面：
箱盖的对合面和顶部窥视孔端面，底座的底面和对合面、轴承孔的端面等；
孔:
轴承孔（Ф150H7、Ф90H7）及孔内环槽等；
其他：
联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔及孔的凸台面等。
根据1GF.02-05箱体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定各表面零件的加工方法，如表3-2所示
2.3.2制定工艺路线
（1）加工阶段的划分
1GF.02-05箱体的整个加工过程分为两个阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工。
加工时，粗、精加工两个阶段要分开。
箱体的毛坯为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。
另外粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此对加工精度影响较大。
为此，要把粗精加工分开进行，这样有利于把粗加工引起的工件变形充分暴露出来，然后再精加工时将其消除。
表3-21GF.02-05箱体各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
加工方案
箱
盖
对合面
IT13
1.6
粗刨—半精刨—磨削
窥视孔端面
25
粗刨
10×
Ф14mm孔
钻
Ф28mm沉孔
锪
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