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1、-毕业设计（论文）-齿轮箱加工工艺及夹具设计（全套图纸三维）-第 21 页毕业设计说明书题 目: JSS5B0105齿轮箱的机械制造工艺与夹具设计 学院(直属系): 机械工程学院 年级、 专业: 2011级 机械工程 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 20年月日 目 录摘要 11 引言 11.1 课题的提出 31.2 课题的主要内容 41.3 课题的构思 61.4 本人所完成的工作量 82 零件的工艺设计 102.1零件的功用及工艺分析 122.2齿轮箱加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 172.3齿轮箱加工定位基准的选择 192.4齿轮箱加工主要工序安排 2
2、02.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 212.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 223 镗孔夹具设计 233.1定位基准的选择253.2定位元件的设计263.3切削力及夹紧力的计算283.4夹紧装置设计293.5夹具设计及操作的简要说明30总结与体会 31致谢词 32参考文献33摘 要齿轮箱箱体是齿轮箱的重要零件，其作用是支承传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证齿轮箱体部件与其他部件正确安装。本论文主要论述齿轮箱箱箱体机械加工工艺专用夹具的设计。在对齿轮箱齿轮箱体及工艺分析的基础上，合理地选择了毛坯，确定了加工方法，拟定了零件的工艺路线。根据加工过程中的技术要求编写了工艺
3、过程卡和工序卡。然后根据零件技术要求，进行专用夹具的设计，以确保设计出的专用夹具合理经济。【关键词】齿轮箱、工艺路线、夹具全套图纸，加153893706Abstract With the aging of the populationproblem is becoming more and moreserious,the elderly and disabledtravel,there is aproblemin any country.Howto solve this problem,which reflectsthedevelopeddegree of asociety from thel
4、evel of science and technologyto the humanistic careand other aspects of the.Ourattention tothis situationornot,that isnoeasy installationinvehiclesoffdisabilitieson facilities,this concerndegree.Thearrangement ofliftingsystem fordisabled peoplein the car,can improvethe above situation.Thedisabledto
5、 pedalaccessibility,and realize thecompany by personnel,andtrained personnelto operate this set of machinery,controlto complete thedisabledspecial automobileseat liftingsystem,toenable the disabledsmoothly on the trainobjective.Should firstin-depth discussionfrom thefeasibilityscheme of the mechanis
6、m,through thehandsofthe power unit,and then afterrepeatedand carefulfeasibility,safety analysisandcorrection of motion,.【Key words】The manufacturing process the location, clamping, the process1引言1.1 课题的提出近年来，随着时代技术的进步，对齿轮箱要求越来越高。众多齿轮箱工程师在改进齿轮箱性能的研究中倾注了大量的心血，齿轮箱加工技术得到了飞速的发展。齿轮箱零件质量的优劣直接影响到其他等零件的相互位置准
7、确性及整个齿轮箱使用的灵活性和寿命。因此，制定合理的加工工艺规程和设计合理的专用夹具是保证齿轮箱的加工质量的有效措施。1.2课题的主要内容1. 根据给定的“齿轮箱”图片，完成齿轮箱零件图；2. 进行给定零件的机械加工工艺过程设计及工序设计，零件生产类型为中批生产，完成机械加工工艺过程卡及工序卡；3. 进行工装设计，根据工艺过程，完成两道工序的专用夹具设计，夹紧装置的设计，要求结构合理，工艺性、经济性好；4. 根据夹具总装图，拆画主要件零件图；5. 编写设计说明书。1.3课题的构思齿轮箱的主要作用是支承传动轴，保证轴的中心高及平行度，并保证齿轮箱部件与发动机正确安装。因此齿轮箱零件的加工质量，不
8、但直接影响齿轮箱的装配精度和运动精度，而且还会影响齿轮箱的工作精度、使用性能和寿命。因此选择合理的加工工艺流程与夹具方案，是保证零件加工精度的必要条件，只有零件的精度提高了才能保证装配的精度，运动精度等。1.4本人所完成的工作量通过各种渠道广泛收集、阅读和分析参考资料和文献，篇幅达30多篇。参阅的相关工具书中代表书籍有机床夹具设计手册与机械加工工艺手册。结合连杆的传统工艺对现有工艺进行了改进，较为合理地选择了毛坯材料，拟定了机械加工工艺流程及1套夹具设计方案。2 零件的工艺设计2.1零件的功用及工艺分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是齿轮箱。齿轮箱箱体的主要作用是支承传动轴，保证轴中心高及
9、同轴度，并保证齿轮箱部件与发动机正确安装。因此齿轮箱零件的加工质量，不但直接影响齿轮箱的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。齿轮箱零件的顶面用以安装齿轮箱盖，前后端面支承孔90H7、120H9、2-225,2-125H9，95H7用以安装传动轴，实现其减速功能。2.1.2零件的工艺分析（1）以主视图为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面和底面的铣削加工； 4-16H7孔的加工。其中顶面有表面粗糙度要求为，4-16H7孔的表面粗糙度。（2）以中间视图为主要加工表面的加工面。这一中心轴线上加工包括：180H8、90H7；2-120H9，95H7，117.5，2-12
10、5H9孔的镗削加工。（3）以左视图为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面和底面的铣削加工；12-M6螺纹孔钻削加工，4-M12螺纹孔的钻、攻螺纹加工。其中顶面和底面有表面粗糙度要求为，4-M12螺纹孔的表面粗糙度为Ra6.3,12-M6螺纹孔的表面粗糙度为Ra6.3。2.2齿轮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，对于齿轮箱箱体来说，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。由于齿轮箱齿轮箱的生产量很大。怎样满足生产率
11、要求也是齿轮箱加工过程中的主要考虑因素。2.2.1孔与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。齿轮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焊接件表面的凹凸不平。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。2.2.2孔系的加工方法齿轮箱箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选
12、择价格最底的机床。根据齿轮箱零件图所示的齿轮箱箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。2.3齿轮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，应选择齿轮箱的下底面作为主要基准。即以齿轮箱箱体的大底平面粗基准。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，再以另一个主要面作为支撑面表示第五个自由度。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撑面时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁
13、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齿轮箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从齿轮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，虽然它是齿轮箱箱体的装配基准，但因为它与齿轮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
14、定的困难，所以不予采用。2.4齿轮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。齿轮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齿轮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先面后孔的原则。本次加工都采用在立式铣床X5032床上加工先粗、精加工平面，再粗、精加工孔系和螺纹底孔，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。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
15、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底面基准面，然后以支承面定位来加工端面，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、精加工阶段后分散进行。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，现将齿轮箱加工工艺路线确定如下：焊接成型工序10 粗、半精铣2-225孔所在面工序20 粗铣2-115孔所在面工序30 精铣2-115孔所在面至尺寸工序40 粗镗2-120孔工序50 粗
16、镗2-125孔工序60精镗2-120H9孔至尺寸工序70精镗2-125H9孔至尺寸工序80钻、铰主视图上4-16H7孔工序90钻、攻10-M16螺纹孔底孔14.8，攻M16牙工序100钻、攻3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙工序120钻、攻后视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙工序130钻、攻右视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙工序140钻、攻左视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙工序150钻、攻左视图上面4-M12螺纹孔底孔11，攻M12牙工序160钻、攻左视图上面8-M8螺纹孔底孔6.8，攻M8牙工序170去毛刺工序180检验工序190入库2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“
17、齿轮箱”零件材料采用Q235A板材焊接而成。齿轮箱材料为Q235A，生产类型为大批量生产，采用焊接而成。（1）顶面和底面的加工余量。根据工序要求，顶面和底面只需要粗铣一个工序就可以获得。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册。其余量值规定为，现取。粗铣平面时厚度偏差取。焊接毛坯的基本尺寸为348.5+2.5+2.5=353.5根据机械加工工艺手册，焊接件尺寸公差等级选用CT7，查表可得焊接件尺寸公差为 毛坯的名义尺寸为：348.5+2.5+2.5=353.55mm毛坯最小尺寸为：353.55-0.6=352.94mm毛坯最大尺寸为：353.55+0.6=354.16mm粗铣后最大尺寸为：3
18、53.55-505=348.5粗铣后最小尺寸为： （2）mm孔的镗削加工。孔的镗削加工，确定工序尺寸及加工余量为：钻孔： 镗孔： mm （3）mm孔的镗削加工。各工序余量如下：粗镗：参照机械加工工艺手册，其余量值为,现取其为。粗镗时厚度偏差取。精镗：参照机械加工工艺手册,其余量值规定为。精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即25mm和150mm。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序20 粗、半精铣2-225孔所在面机床：铣床X5032刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速
19、度：进给量：工作台每分进给量：根据文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间 工序30: 粗铣2-115孔所在面 铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据文献7表2.4-81,被切
20、削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间 工序40：精铣2-115孔所在面至尺寸机床：X5032刀具：面铣刀320mm铣刀直径，齿数铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据文献7表2.4-81,被切削层长
21、度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 工序50 粗镗2-120孔机床：T6113刀具：硬质合金钢刀具镗刀YG3X（1） 粗镗2-120孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间： 工序60 粗镗2-125孔切削深度：进给量：根据切削深度，再参照文献7表2.4-66。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度：工作台每分钟进
22、给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间： 工序70 精镗2-120H9孔至尺寸切削深度：进给量：取机床主轴转速：根据系统工况，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：行程次数：机动时间：由于42与45孔同轴，应在相同的时间内完成加工，因此由于 本工序机动时间： 工序80精镗2-125H9孔至尺寸进给量：取机床主轴转速：由于42与45孔同轴，因此实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：行程次数：机动时间：由于42与45孔同轴，应在相同的时间内完成加工，因此由于 本工序机动时间：工序90 钻、铰主视图上4-16H7孔确定进给量 根据参考文献7表
23、28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地 工序100钻、攻10-M16螺纹孔底孔14.8，攻M16牙机床：Z3050刀
24、具：麻花钻钻、攻10-M16螺纹孔底孔14.8，攻M16牙切削深度：进给量：根据文献7表2.4-39，取切削速度：参照文献7表2.4-41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序110：钻、攻3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙（1）加工刀具为：钻孔5mm。确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力
25、F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地工序120：钻、攻后视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙牙（1）加工刀具为：钻孔5mm。确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远
26、小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：工序130：钻、攻右视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙（1）加工刀具为：钻孔5mm。确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-
27、3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地工序140 钻、攻左视图上面3-M6螺纹孔底孔5，攻M6牙（1）加工刀具为：钻孔5mm。确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对
28、所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地工序150 钻、攻左视图上面4-M12螺纹孔底孔11，攻M12牙（1）加工刀具为：钻孔5mm。确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：由于
29、实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地工序160 钻、攻左视图上面8-M8螺纹孔底孔6.8，攻M8牙确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查数控铣床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插
30、入法得：由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即相应地3 镗孔夹具设计本夹具主要用来镗削内孔。这些孔表面粗糙度要求分别为Ra和Ra并作为左右端面垂直度的基准，其质量直接影响左右端面的精度。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1定位基准的选择 由零件图可知内孔分别在同一轴线上，由于在镗孔之前外圆已经进行了车削加工，所以选择一面两销的定位方式，并且以已经铣
31、削出的上下平面同样作为定位基准来对工件进行定位，限制工件的自由度，这样工件就别限制了自由度，从而达到了定位的目的。3.2定位误差分析 工件的工序基准为上下平面的定位，本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的移动压板保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与压板中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为:Td=Dmax-Dmin ； 本工序采用两个压板，一个阶梯定位销定位，工件始终靠近定位轴的一面，而定位轴的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位轴正上方，进而使加工位置有
32、一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。取（中等级）即 ：尺寸偏差为由16机床夹具设计手册可得： 、定位误差（两个垂直平面定位）：当时；侧面定位支承钉离底平面距离为，侧面高度为；且满足；则： 、夹紧误差 ，由式（2.11）有： 其中接触变形位移值： 式（2.16）、磨损造成的加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.3切削力及夹紧力的计算 由于两种大小的孔切削力各不相同，因此选择最大孔的切削力为标准。镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考实用机械工艺简明手册中查表可得：圆周切削分力公式：
33、 式（3.1）式中 式（3.2）查表得： 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式（3.3）式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式（3.4）式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（3.5）安全系数K可按下式计算： 式（3.6）式中：为各种因素的安全系数，见简明机床夹具设计手册表，可得：所以，由式（3.5）有：3.4镗套与衬套的设计根据工艺要求此镗孔夹具为加工内孔，所以本次采用的镗套为951000，镗套用衬套选用12080。选用镗套如图所示:图4-2 镗套其结构参数如下表：表4-1 镗套基本结构参数dHD公称尺寸允差604575-0.012-0.0279085182540403衬套选用镗套用衬套其结构如图所示：图4-3 衬套其机构参数如下表：表4-2 镗套用衬套结构参数dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差75+0.02204585+0.039+0.02031