变速器轴承外壳机械加工.docx
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变速器轴承外壳机械加工
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3
3.1毛坯制造形式的确定3
3.2基面的选择3
3.2.1粗基准的选择3
3.2.2精基准的选择3
3.3制定工艺路线3
3.3.1工艺路线方案一3
3.3.2工艺路线方案二4
3.3.3确定最终加工路线5
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6
3.5确定切削用量及基本工时11
3.5.1切削用量的计算11
3.5.2基本工时的计算13
第四章夹具的设计14
4.1工件的定位14
4.1.1工装分析14
4.1.2定位方案14
4.1.3定位元件的选择14
4.2切削力和卡紧力的计算14
4.3定位误差分析15
4.4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0.0005
m；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Φ80h8定位，利用凸缘上的5-Φ10.5mm的孔连接变速箱上Φ80h8端面压在装于第二轴上的轴承外圈上使之轴向固定。
Φ24H8孔与Φ8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、Φ76E8孔、Φ76底面及倒角。
其中，主要加工表面为Φ76E8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Φ80h8外圆为中心加工的表面:
这一组加工表面包括：
左端面、Φ80h8外圆及Φ80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Φ24H8孔为中心加工的表面：
这一组加工表面包括：
Φ24H8、Φ8孔及锪平Φ22。
其中，主要加工表面为Φ24H8、Φ8。
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Φ80右平面平行度要求为0.04，Φ24H8和Φ8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、Φ80外圆、退刀槽及Φ80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Φ76及其底平面，以零件Φ80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Φ24端面及M6端面到要求并保证2，以零件Φ80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Φ24、Φ8及锪平Φ22以零件左端面及Φ80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Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。
以零件Φ80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、Φ80外圆、倒0.5×45°角及Φ80的右垂直平面到要求并保证尺寸5.3，以零件右端面及Φ76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Φ24、锪平Φ22、扩孔Φ8、沉孔Φ9.5×90°、钻螺纹孔及攻螺纹。
以零件Φ80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Φ19及钻孔5-Φ10.5，以零件Φ80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Φ76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、Φ80外圆、退刀槽及Φ80的右垂直平面。
以零件Φ76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Φ24端面及M6端面到要求，以零件Φ80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Φ24以零件左端面及Φ80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Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。
以零件Φ80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、Φ80外圆、倒0.5×45°角及Φ80的右垂直平面到要求并保证尺寸5.3，以零件右端面及Φ76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Φ24，锪平Φ22，钻、扩孔Φ8，沉孔Φ9.5×90°到要求，钻M6-7H螺纹孔及攻螺纹。
以零件Φ80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Φ19及钻孔5-Φ10.5，以零件Φ80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Φ8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Φ80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：
Φ8和Φ24H8表面对端面C的垂直度为0.05，由此可以看出因为Φ8和Φ24H8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Φ76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、Φ80外圆、退刀槽及Φ80的右垂直平面。
以零件Φ76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Φ24、Φ8、钻M6-7H螺纹孔及攻螺纹，锪平Φ36、Φ22及、M6端面到要求以零件左端面及Φ80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Φ76E8、1×45°倒角及R1.5的倒角。
以零件Φ80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、Φ80h8及Φ80的右平面，以零件Φ76E8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Φ24H8孔Φ8，沉孔Φ9.5×90°到要求。
以零件Φ80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Φ19及钻孔5-Φ10.5，以零件Φ80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3.1Φ76E8内孔工序余量：
毛坯名义尺寸：
Φ76-2＝Φ74
毛坯最大尺寸：
Φ74+0.8＝Φ74.8毛坯最小尺寸：
Φ74-0.8＝Φ73.2
粗车最大尺寸：
Φ75.3+0.3＝Φ75.6粗车最小尺寸：
Φ76-0.7＝Φ75.3
精车后与零件图尺寸应符合：
Φ76E8
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
Φ74.8
Φ75.6
最小尺寸
Φ73.2
Φ75.3
加工后极限尺寸
最大尺寸
Φ74.8
Φ75.6
Φ76.106
最小尺寸
Φ73.2
Φ75.3
Φ76.06
加工精度
10
12
粗糙度
6．3
加工余量（双边）
2
最大
2.4
0.806
最小
0.5
0.46
加工公差（单边）
表3.2Φ80h8外圆工序余量：
毛坯名义尺寸：
Φ80+2＝Φ82（mm）
毛坯最大尺寸：
Φ82+0.8=Φ82.8毛坯最小尺寸：
Φ82-0.8=Φ81.2
粗车最大尺寸:
Φ80+0.7=Φ80.7粗车最小尺寸：
Φ80.7-0.3=Φ80.4
精车后与零件图尺寸应符合，即Φ80h8。
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
Φ82.8
Φ80.7
最小尺寸
Φ81.2
Φ80.4
加工后
极限尺寸
最大尺寸
Φ82.8
Φ80.7
Φ80
最小尺寸
Φ81.2
Φ80.4
Φ79.954
加工精度
10
8
粗糙度
6.3
加工余量（双边）
2
最大
1.4
0.746
最小
0.5
0.4
加工公差（单边）
表3.3Φ24H8孔工序余量
钻孔最大尺寸：
Φ22+0.21＝Φ22.21钻孔最小尺寸：
Φ22-0＝Φ22
扩孔最大尺寸：
Φ22.2+0.084＝Φ22.284扩孔最小尺寸：
Φ24－1.8＝Φ22.2
铰孔后与零件尺寸应符合，即：
Φ24H8。
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
Φ22.21
Φ23.8
最小尺寸
Φ22
Φ23.716
加工后
极限尺寸
最大尺寸
Φ22.21
Φ23.8
Φ24.052
最小尺寸
Φ22
Φ23.716
Φ24
加工精度
10
12
粗糙度
6．3
加工余量（双边）
22
最大
1.8
0.252
最小
1.506
0.2
加工公差（单边）
表3.4Φ8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/μm
钻孔
0.5
IT12
12.5
7.8
Φ7.8
扩孔
精绞
0.1
IT7
6.3
8
Φ8
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/μm
粗加工
粗加工
粗加工
左端面
2.5
0
-0.12
6.3
右端面
2.5
0
-0.12
6.3
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
Φ80h8外圆
1.6
粗车
1.3
±0.15
精车
Φ80h8
0.7
Φ76E8内孔
2.0
粗车
1.3
±0.15
精车
Φ76E8
0.7
Φ24H8孔
钻孔
Φ22
11
扩孔
Φ23.8
1．8
绞孔
Φ24H8
0．2
Φ8孔
钻孔
Φ7.2
3.6
±0.075
扩孔
Φ8
0.8
3
1.5
1.2
粗车
3.5确定切削用量及基本工时
钻孔5-Φ10.5
工件材料：
HT200，硬度200HBS
工艺要求：
孔径Φ10.5mm，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2Φ=118°，Φ=55°，α=12°，β=30°
3.5.1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，d>10.2mm（Z525立式钻床允许的轴向力为8830N查《机械加工工艺手册》表3.1-30Z525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，d<12mm，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5120N<8830N,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d<20mm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=15N·m
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*=0.54×392=211.7mm/min
方案2：
f=0.62mm/r、n=272r/min，n*=0.62×272=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，Φ76内孔，Φ80外圆，Φ80右台阶面，Φ24和Φ8孔。
4.1.2定位方案
方案：
采用钻套以零件Φ80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Φ=120mm，h=35mm。
钻模板：
采用自制，采用回转体Φ=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=1.5S2=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，2007
[3]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，2004
[4]王光斗.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社，2000
[5]王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2006
[6]艾兴.切削用量简明手册[M].机械工业出版社，1994
[7]林文焕.机床夹具设计［M］.国防工业出版社，1987
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