电动叉车变速箱箱体的加工工艺规程及夹具设计含有全套CAD图纸可编辑.docx
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电动叉车变速箱箱体的加工工艺规程及夹具设计含有全套CAD图纸可编辑
电动叉车变速箱箱体的加工工艺规程及夹具设计（含有全套CAD图纸）
优秀设计
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摘要
本设计是电动叉车变速箱箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。
电动叉车变速箱箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。
一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。
因此,本设计遵循先面后孔的原则。
并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。
基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准,以顶面与两个工艺孔作为精基准。
主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。
在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。
。
整个加工过程均选用组合机床。
夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。
因此生产效率较高。
适用于大批量、流水线上加工。
能够满足设计要求。
关键词:
变速箱;箱体;加工工艺;专用夹具;
Abstract
Thedesignisaboutthespecial-purposeclampingapparatusofthemachiningtechnologyprocessandsomeworkingproceduresofthecargearboxparts.Themainmachiningsurfaceofthecargearboxpartsistheplaneandaseriesofhole.Generallyspeaking,toguaranteetheworkingaccuracyoftheplaneiseasierthantoguaranteethehole’s.Sothedesignfollowstheprincipleofplanefirstandholesecond.Andinordertoguaranteetheworkingaccuracyoftheseriesofhole,themachiningoftheholeandtheplaneisclearlydividedintoroughmachiningstageandfinishmachiningstage.Thesupportingholeoftheinputbearingandoutputbearingisastheroughdatum.Andthetopareaandtwotechnologicalholesareasthefinishdatum.Themainprocessofmachiningtechnologyisthatfirst,theseriesofsupportingholefixandmachinethetopplane,andthenthetopplaneandtheseriesofsupportingholefixandmachinetechnologicalhole.Inthefollow-upworkingprocedure,allworkingproceduresexceptseveralspecialonesfixandmachineotherseriesofholeandplanebyusingthetopplaneandtechnologicalhole.Themachiningwayoftheseriesofsupportingholeistoboreholebycoordinate.Thecombinationmachinetoolandspecial-purposeclampingapparatusareusedinthewholemachiningprocess.Theclampingwayistoclampbypneumaticandisveryhelpful.Theinstructiondoesnothavetolockbyitself.Sotheproductefficiencyishigh.Itisapplicableformassworkingandmachininginassemblyline.Itcanmeetthedesignrequirements.
Keywords:
Gearbox;machiningtechnology;special-purposeclampingapparatus
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ
绪论………………………………………………………………………1
1.1概论…………………………………………………………………………1
1.2课题的研究现状……………………………………………………………1
1.3课题的研究方法……………………………………………………………1
叉车变速箱的工艺规程设计………………………………………4
2.1零件的分析…………………………………………………………………4
2.1.1零件的作用……………………………………………………………4
2.1.2零件的工艺性分析……………………………………………………4
2.2变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施……5
2.3变速箱箱体加工定位基准的选择…………………………………………5
2.3.1粗基准的选择………………………………………………………5
2.3.2精基准的选择………………………………………………………5
2.4变速箱体主要加工工序安排………………………………………………6
2.5机械加工余量和工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………………7
2.6确定切削用量及基本工时…………………………………………………11
2.7本章小结……………………………………………………………………28
第3章专用夹具设计…………………………………………………………29
3.1加工工艺孔夹具设计………………………………………………………29
3.1.1定位精准的选择……………………………………………………29
3.1.2切削力的计算与夹紧力的分析……………………………………29
3.1.3加紧元件及动力装置的确定………………………………………30
3.1.4钻套,衬套,钻模板及夹具体设计………………………………31
3.1.5夹具精度分析………………………………………………………33
3.1.6夹具设计及操作的…………………………………………………34
3.2粗铣前后端面夹具设计……………………………………………………35
3.2.1定位基准的选择……………………………………………………35
3.2.2定位元件的设计……………………………………………………35
3.2.3定位误差的分析……………………………………………………36
3.2.4铣削力与夹紧力计算………………………………………………37
3.2.5定位键与对刀装置的设计…………………………………………38
3.2.6夹紧装置及夹具体设计……………………………………………39
3.2.7夹具设计及操作的简要说明………………………………………41
3.3本章小结……………………………………………………………………42
结论………………………………………………………………………………43
参考文献…………………………………………………………………………44
致谢………………………………………………………………………………45
第1章绪论
1.1概论
变速箱是电动叉车上最重要的机械设备。
变速箱壳体形状复杂,加工工序繁多。
根据装配零件的不同,变速箱的加工还需具有不同的加工精度。
为保证必要的加工精度、质量、提高生产率,以及扩大加工设备的工艺范围,对于形状复杂、加工工序繁多的变速箱壳体,在加工前,可以放置在相应的夹具中,使其在不同的加工过程中,可以保持正确的位置和方向。
因此,通过对电动叉车变速箱壳体加工工艺的设计,可以对我在大学四年中学习的许多课程进行复习和提高。
通过这次对叉车变速箱的壳体的加工工艺以及夹具的设计,使我我能掌握金属切削的基本规律,掌握机械加工的基本知识,能选择加工方法与机床,刀具,夹具及加工参数,具备了制定工艺规程的能力。
能够比较全面的掌握复杂机械设备的机械加工工艺流程及夹具的设计和应用。
初步具备了解决现场工艺问题的能力,了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。
并为将来毕业后的工作打下扎实基础。
1.2国内外发展现状
电动叉车变速箱壳体加工,国外已经广泛采用了高速加工中心、高强度刀柄、高效刀具进行加工,除上下料需要人工进行操作外,其余基本都是自动化加工。
而国内一般使用八九十年代的加工中心进行加工,自动化程度普遍不高,中间有过多环节都是人工操作,刀具和刀柄也都是旧的习惯和标准,工艺及加工过程过于落后,缺乏创新精神,而加工的效率基本只是国外的50%左右,而工时也远大于国外同等规模的加工企业。
即使少数企业购买了高效刀具,也由于机床的保养以及老化问题,达不到预期的效果。
而且就壳体整体的铸造工艺来讲,国内采用的也大多是国外十几年前过时的技术和设备,在制造精度上远远低于国外水品,直接就致使了我国的变速箱壳体的整体质量和精度以及耐用度方面也远低于国外的平均水平（参考文献2）
所以在国内推广高速加工技术和先进的铸造技术,更高的铸造精度就成了迫在眉睫的任务。
1.3课题的研究方法
由分析可知,电动叉车变速箱壳体的主要加工表面是平面及孔系,而且变速箱壳体要求加工的表面很多。
一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度更容易。
因此,对于变速箱壳体来说,加工过程中的主要问题是孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的位置关系。
所以安排加工顺序的时候应该先面后孔,粗、精加工阶段应该分开。
壳体的的定位基准选择直接关系到平面与平面,孔与孔,孔与平面之间的尺寸精度和位置精度要求能否保证,在选择基准是首先应该遵守“基准重合”和“基准统一”的原则,同时必须考虑成产批量的大小、生产设备特别是夹具选用等因素。
粗基准选择的原则是相互位置要求原则;余量均匀原则;切除总余量最少原则;粗基准不重复原则;粗加工的作用主要是决定不加工面与加工面之间的位置关系,以及保证加工面的余量均匀,壳体上一般有几个主要的大孔,为了保证孔的加工余量均匀,可以以该毛坯的孔位为粗基准,在毛坯上要求预铸基准,有利于大批量生产保证加工产品的一致性。
从保证壳体孔与孔,孔与平面,平面与平面之间的位置来说,精基准的选择应能保证变速箱壳体在整个加工过程中基本上都能用统一的标准。
壳体零件精基准的选择一般遵循“一面两销”即以基准面和定位孔销（一般为工艺孔）定位,有力于保证个轴承孔的尺寸的位置精度,并且工件装卸方便。
对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出定位基准。
变速箱壳体加工的第一个工序就应该是加工统一基准。
具体应该是首先以孔定位粗、精加工底平面。
第二个工序是加工两个定位用的工艺孔。
由于底平面加工完成后一直到变速箱加工完成为止,除个别工序外,都要用做定位基准。
因此,顶面上的螺纹也应该在加工两工艺孔的时候同时加工出来。
后续工序安排赢遵循粗精分开和先面后孔原则。
先粗加工平面,在粗加工孔系。
螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。
对于变速箱壳体,需要精加工的是支撑孔前后端平面。
按上述原则,亦应该先精加工平面后精加工孔系,但在实习生产中这样不易于孔和端面的相互垂直。
因此,实际采用的工艺是先精加工支撑孔系,然后以支撑孔来定位加工端面。
各螺丝孔的螺纹,由于切削力较小,可以安排在粗加工阶段和精加工阶段中分散进行。
壳体的加工要根据分组结果以及选定的机床型号进行夹具设计。
夹具直接影响着工件的加工精度,加工效率,操作劳动强度及生产成本等。
夹具是机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确位置,以接受施工或检测的装置,又称卡具。
从广义上说,工艺过程中的任何工序,用来迅速、安全、方便的安全组装工件的工具都可称之为夹具。
在机床加工工件时,为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸,几何形状以及其他表面的相互位置精度等技术要求,加工前必须将工件装好,夹紧。
夹具通常有定位元件、加紧装置、对刀引导元件、分度装置、连接元件以及夹具体等组成。
夹具种类按使用特点可分为专用夹具和万用夹具。
此次设计是为电动叉车变速箱壳体设计专用夹具。
设计夹具是从减小加工误差考虑,应尽可能的选用工序基准为定位基准,即遵循所谓的基准重合原则。
当用多个表面定位,应选择其中一个较大的表面为主要定位基准。
所以根据在制定工艺规程所选用的定位基准-底面基准。
所以选择底面为定位基准。
第2章叉车变速箱加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目给出的零件是电动叉车变速箱箱体。
变速箱箱体的主要作用是支承各传动轴,保证各轴之间的中心距及平行度,并保证变速箱部件与发动机正确安装。
因此叉车变速箱箱体零件的加工质量,不但直接影响叉车变速箱的装配精度和运动精度,而且还会影响叉车的工作精度、使用性能和寿命。
叉车变速箱主要是实现叉车的变速,改变汽车的运动速度。
叉车变速箱箱体零件的顶面用以安装变速箱盖,前后端面支承孔、用以安装传动轴,实现其变速功能。
（参考文献1）
2.1.2零件的工艺分析
由变速箱箱体零件图可知。
变速箱箱体是一个簿壁壳体零件,它的外表面上有五个平面需要进行加工。
支承孔系在前后端面上。
此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。
因此可将其分为三组加工表面。
它们相互间有一定的位置要求。
现分析如下:
（1）以顶面为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括:
顶面的铣削加工;的螺孔加工;的工艺孔加工。
其中顶面有表面粗糙度要求为,8个螺孔均有位置度要求为,2个工艺孔也有位置度要求为。
（2）以、、的支承孔为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括:
2个、2个和1个的孔;尺寸为的与、的4个孔轴线相垂直的前后端面;前后端面上的3个、16个的螺孔,以及4个、2个的孔;。
其中前后端面有表面粗糙度要求为,3个、16个的螺孔,4个、2个的孔均有位置度要求为。
（3）以两侧窗口面为主要加工平面的加工面。
这一组加工表面包括:
尺寸为两侧窗口面;与两侧窗口面相垂直的12个的螺孔;与两侧面成角的加油孔。
其中两侧窗口面有表面粗糙度要求为,12个螺孔均有位置度要求为。
2.2变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
由以上分析可知。
该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。
一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。
因此,对于变速箱箱体来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系。
由于电动叉车变速箱的生产量很大。
怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。
2.2.1孔和平面的加工顺序
箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则:
即先加工箱体上的基准平面,以基准平面定位加工其他平面。
然后再加工孔系。
变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。
这是因为平面的面积大,用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固,因而容易保证孔的加工精度。
其次,先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。
为提高孔的加工精度创造条件,便于对刀及调整,也有利于保护刀具。
变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则,将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。
2.3变速箱箱体加工定位基准的选择
2.3.1粗基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求:
（1）、保证各重要支承孔的加工余量均匀;
（2）、保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。
为了满足上述要求,应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。
即以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。
也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度,再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。
由于是以孔作为粗基准加工精基准面。
因此,以后再用精基准定位加工主要支承孔时,孔加工余量一定是均匀的。
由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。
因此,孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。
2.3.2精基准的选择
从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。
精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从变速箱箱体零件图分析可知,它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大,适于作精基准使用。
但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。
至于前后端面,虽然它是变速箱箱体的装配基准,但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。
如果用来作精基准加工孔系,在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难,所以不予采用。
2.4变速箱箱体加工主要工序安排
对于大批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。
变速箱箱体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。
具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。
第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。
由于顶平面加工完成后一直到变速箱箱体加工完成为止,除了个别工序外,都要用作定位基准。
因此,顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。
后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。
先粗加工平面,再粗加工孔系。
螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出,因切削力较大,也应该在粗加工阶段完成。
对于变速箱箱体,需要精加工的是支承孔前后端平面。
按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系,但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。
因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系,然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面,这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。
各螺纹孔的攻丝,由于切削力较小,可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。
加工工序完成以后,将工件清洗干净。
清洗是在的含0.4%?
1.1%苏打及0.25%?
0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。
清洗后用压缩空气吹干净。
保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。
根据以上分析过程,现将汽车变速箱箱体加工工艺路线确定如下:
工序1:
粗、精铣顶面。
以两个的支承孔和一个的支承孔为粗基准。
选用立轴圆工作台铣床,和专用夹具。
工序2:
钻顶面孔、铰工艺孔。
以两个的支承孔和前端面为基准。
选用专用组合钻床和专用夹具。
工序3:
粗铣前后端面。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合铣床和专用夹具。
工序4:
粗铣两侧面。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合铣床和专用夹具。
工序5:
粗镗前后端面支承孔。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合镗床和专用夹具。
工序6:
检验。
工序7:
半精铣前后端面。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合铣床和专用夹具。
工序8:
钻前后端面上孔。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合钻床和专用夹具。
工序9:
钻加油孔。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合钻床和专用夹具。
工序10:
钻两侧面孔。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合钻床和专用夹具。
工序11:
精镗支承孔。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合镗床和专用夹具。
工序12:
前后端面孔攻丝。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合攻丝机和专用夹具。
工序13:
两侧窗口面上螺孔攻丝。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合攻丝机和专用夹具。
工序14:
顶面螺孔攻丝。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合攻丝机和专用夹具。
工序15:
中间检验。
工序16:
精铣两侧面。
以顶面和两工艺孔为基准。
选用专用组合铣床和专用夹具。
工序17:
精铣前后端面。
以两个支承孔和一个工艺孔为基准。
选用专用组合铣床和专用夹具。
工序18:
清洗。
选用清洗机清洗。
工序19:
终检。
以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片（附表1）。
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“电动叉车变速箱箱体”零件材料采用灰铸铁制造。
变速箱材料为HT150,硬度HB为170?
241,生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。
（1）顶面的加工余量。
（计算顶面与支承孔轴线尺寸）
根据工序要求,顶面加工分粗、精铣加工。
各工步余量如下:
粗铣:
参照参考文献24表3.2-23。
其余量值规定为,现取。
表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。
精铣:
参照参考文献24艺表2.3-59,其余量值规定为。
铸造毛坯的基本尺寸为根据《机械加工工艺手册》表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为
毛坯的名义尺寸为:
毛坯最小尺寸为:
毛坯最大尺寸为:
粗铣后最大尺寸为:
粗铣后最小尺寸为:
精铣后尺寸与零件图尺寸相同,即
（2）两工艺孔。
两孔精度要求为IT8,表面粗糙度要求为。
参照参考文献24表2.3-47,表2.3-48。
确定工序尺寸及加工余量为:
钻孔:
扩孔:
（Z为单边余量）
铰孔:
（3）顶面8螺孔
参照参考文献24表2.3-71,现确定其工序尺寸及加工余量为:
钻孔:
攻丝:
（4）前后端面加工余量。
（计算长度为）
根据工艺要求,前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。
各工序余量如下:
粗铣:
参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23,其加工余量规定为,现取。
半精铣:
参照参考文献24,其加工余量值取为。
精铣:
参照参考文献24,其加工余量取为。
铸件毛坯的基本尺寸为,根据参考文献24表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7。
再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为。
毛坯的名义尺寸为:
毛坯最小尺寸为:
毛坯最大尺寸为:
粗铣前后端面工序尺寸定为
半精铣前后端面工序尺寸定为
精铣前后端面后尺寸与零件图尺寸相同,即
（5）前后端面上16螺孔,3螺孔,4孔。
参照参考文献24表2.3-71,现确定螺孔加工余量为:
16螺孔
钻孔:
攻丝:
3螺孔
钻孔:
攻丝:
孔,参照参考文献24表5-58,确定工序尺寸为:
钻孔:
（6）前后端面支承孔。
根据工序要求,前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成,各工序余量如下:
粗镗:
孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为;
孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为;孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为。
精镗:
孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为;
孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为;
孔,参照参考文献24表2.3-48,其余量值为。
铸件毛坯的基本尺寸分别为:
孔毛坯基本尺寸为;
孔毛坯基本尺寸为;
孔毛坯基本尺寸为。
根据参考
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