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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。BJ-130汽车变速箱壳体工艺及其夹具设计-摘要机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。而加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对BJ-130汽车变速箱壳体加工工艺路线（共包括24序）进行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定；以及对第一道工序（粗精铣结合面）中所使用专用铣夹具进行了研究设计。此次研究的主要
2、内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度，从而达到提高产品加工效率，加快产品上市时间的目的。向着制造业所追求的主题进发！AbstractMachinerymanufacturingisoneofthepillarindustrieswhichanationaltechnologicalprogressandsocialdevelopmentneed,bothtraditionalindustriesandburgeoningindustriescannotbeseparatedfromsundrymechanicalequipment.Andspeedupproductlistedtimea
3、ndimprovequality,reducecosts,enhanceservicesforthemanufacturingindustryistheeternaltheme.ThisthesisisthemaincontentofvehicletransmissionsBJ-130casemachiningline(includingatotalof16RoadProcesses)fortheresearch,design,IncludingtheRoadprocessesprocessingmethods,machinetools,cutlery,fixtures,aCatholic,m
4、easuringinstrumentchoice,datumselection,positioningandclampprogramming;Andtheresearchdesignforthefixtureoffirstroadprocesses(milltheinterface),Themaincontentofthestudyishowtosimplifytheprocesses,reduceprocessingdifficulty,andthusachievegreaterprocessingefficiency,speedupproductlistedtime.Towardmanuf
5、acturingpursuedthethemeover!-第 1 章 绪论1.1 机械加工工艺规程必须保证零件的加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求，同时还应该具有较高的生产率和经济性。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要的工作，要求设计者必须具有丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。题目来源及选题的意义和目的题目来自于BJ-130汽车的变速箱壳体生产原图，选择这样的一个题目来研究，可以促使学生充分调动大学本科四年来学的大部分知识，并将这些知识综合运用和实践经验相结合，培养自觉查手册，设计遵循行业标准的习惯。生产不仅要考虑质量还要考虑经济性等一个工艺人员必须具备的素质。有利于
6、加快学生适应生产岗位的步伐，有利于高等教育和企业人才需求的衔接。通过这次设计实践，能更好的掌握和巩固所学的书本知识，学以致用，加强读图，熟悉图纸，分析图纸的能力，是从理论到实际的一个过渡，为毕业走上工作岗位适应具体工作要求做准备。1.2、目前国内外研究现状机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。虽然这个名词没有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不
7、断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：1从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要。2从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥。3从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变，减少层次和中间环节。4从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变，缩短工作周期，提高工作质量。5从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。6机械制
8、造技术的发展趋势可以概括为：（1）机械制造自动化。（2）精密工程。（3）传统加工方法的改进与非传统加工方法的发展。下面对自动化技术给予论述和展望。机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。一、集成化计算机集成制造（CIMS）被认为是21世纪制造企业的主要生产方式。CIMS作为
9、一个由若干个相互联系的部分（分系统）组成，通常可划分为5部分：1工程技术信息分系统包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程分析（CAE），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），计算机辅助工装设计（CATD）数控程序编制（NCP）等。2管理信息分系统（MIS）包括经营管理（BM），生产管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），财务管理（FM）等。3制造自动化分系统（MAS）包括各种自动化设备和系统，如计算机数控（CNC），加工中心（MC），柔性制造单元（FMS），工业机器人（Robot），自动装配（AA）等。4质量信息分系统包括计算机辅助检测（CAI），计算机辅助测试（CAT），计算机
10、辅助质量控制（CAQC），三坐标测量机（CMM）等。5计算机网络和数据库分系统（Network&DB）它是一个支持系统，用于将上述几个分系统联系起来，以实现各分系统的集成。二、智能化智能制造系统可被理解为由智能机械和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，该系统在制造过程中能进行智能活动，如分析、推理、判断、构思、决策等。在智能系统中，“智能”主要体现在系统具有极好的“软”特性（适应性和友好性）。在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。三、敏捷化敏捷制造是以竞争力和信
11、誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路，它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。实现敏捷制造的技术基础包括：1大范围的通讯基础结构，要求在全国范围内建立工厂信息网络和准时信息系统（Just-In-Time-Information）。2柔性化、模块化的产品设计方法。3高柔性、模块化、可伸缩的制造系统。4为定单而
12、设计、制造的生产方式。5基于任务的组织与管理。6基于信任的雇佣关系。四、虚拟化“虚拟制造”的概念于20世纪90年代初期提出。虚拟制造以系统建模和计算机仿真技术为基础，集现代制造工艺、计算机图形学、信息技术、并行工程、人工智能、多媒体技术等高新技术为一体，是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造利用信息技术、仿真计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防的措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。五、清洁化清洁生产是指：将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品
13、中，以便减少对人类和环境的风险。清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。综上所述，机械制造业的发展方向是将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结
14、合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，是企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。1.2 本章小结：本章主要是了解了，BJ-130汽车变速箱壳体的发展方向，国内外的制造技术的情况，了解机械制造也的飞速发展的同时，也展望了为来的发展方向，利用本壳体的加工工艺来看，整个制造也的动态。第 2 章 翻译了一些有关变速箱的文章，找出了关键的字。如：“一面两孔”“基准统一”这些都是针对了，变速箱的各种制造和发展方向来讨论，在以后的机
15、械制造技术过程中主要从那几个方向发展，才有利于制造业的进步和提高尖端科技。怎样才能降低成本，和让企业和产品都成为市场竞争中的不败之地。第 3 章 零件的分析3.1 课题简介时光如流水，一去不返。四年的大学生活即将结束，假如任何事情都有完美的开始那么，结束也应该有个完美的结束，对于我而言大学四年的学习就应该是用一个完美的毕业设计来结束我的大学时代，也许这是我人生中最难忘的一页，也许这是我的人生转折点，无论如何我都应该好好珍惜这次机会，做好我的点睛之笔。本次我的毕业设计题目是：BJ-130汽车变速箱壳体工艺及其夹具设计，一般用于轻型货车，轻型客车上，他的作用是将机器部件和部件中的轴、轴套、齿轮等有
16、关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力，改变速度，完成机器部件的预定功能，因此箱体的加工和工艺以及加工质量直接影响到机器的使用性能、精度、和寿命。BJ-130汽车变速箱壳体的生产纲领为：5000件/年3.2 零件的作用分析3.2.1 零件的功用是将机器部件和部件中的轴、轴套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力，改变速度，完成机器部件的预定功能。3.2.2 计算生产纲领、确定生产类型根据本零件所给的生产纲领为：5000件/年N=QN（1+%+%）件/年，由零件尺寸特征知道它是属于箱体类小型零件，因此可以确定生产类型为大批
17、量生产。式中：N零件的计划年产量（件）Q产品年产量（辆）n每台产品该零件数废品率，根据生产条件各厂不一样。生产条件稳定，产品定型，如汽车、机床等产品一般为0.5%-1%；当生产条件不稳定，产品试制，废品率可能高达50%（如气缸盖铸造）。一般取=2-10%备品率，根据用户和维修单位需要考虑，一般由调查和经验决定，可在0-100%之间变化。一般取=20%，代入上式根据手册判断出为5000件/年，大批量生产。3.2.3 零件的结构特点1外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种，结合面以外边框是平面为主，并带有两个工艺孔，里面为内腔。2结构形状比较复杂。内部常为空腔形，
18、某些部位有“隔墙”，箱体壁薄且厚薄不均。3箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；4箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。3.3 零件的工艺性分析和零件图的审查该零件的视图正确、完整、尺寸公差以及技术要求都符合图纸规定要求，但是该零件的形状复杂，有内腔、体积较大、壁厚薄不均匀、有若干精度较高的孔和平面，有较多的紧固螺纹孔等。主要技术可以归纳为以下几点：3.3.1 孔径精度孔径的尺寸精度和几何精度、形状精度会影响轴的回转精度和轴承的使用寿命，因此零件对孔的精度要求较高，粗糙度要求达到1.6。3.3.2 孔与孔的位置精度同一轴线上的各个孔的同
19、轴度误差、平行度误差、孔端面垂直度误差，会影响主轴的径向跳动和轴向串动，同时也使温度增加，并加剧轴承磨损。一般同轴线上各个孔的同轴度约为最小孔径尺寸的一半，即D1与D2的同轴度、D3与D4的同轴度。3.3.3 主要平面精度该零件的主要平面为T3面（连接面）、T1、T2面的粗糙度，斜方孔面的粗糙度、和轴承孔内的粗糙度，因为轴承的安装精度较高，所以内孔必须达到1.6的粗糙度标准。3.3.4 孔与平面的位置精度箱体零件一般都规定了主要轴承安装基面的平行度要求，本零件也不例外、D1与D2、D3与D4孔、T1与T2面都有较高的垂直度，垂直度误差不大于0.03/100。3.3.5 箱体的粗糙度箱体上规定了
20、粗糙度以外的平面和孔的粗糙度一律为铸造时的粗糙度不用加工，T3面为3.2的粗糙度3.4 确定毛坯画出毛坯图3.4.1 毛坯材料的选择及其加工余量3.4.1.1 材料的选择一般箱体材料查机械加工工艺手册常采用灰铸铁HT100HT400我们这里选用HT200，因其价格便宜、并且有较好的耐磨性、可铸性、切削性和吸震性，有时候为了缩短生产周期和降低成本，在单件生产或某些简易的箱体也可采用焊接，某些情况下采用非灰铸铁。该零件是用于汽车，采用HT200来铸造。3.4.1.2 余量的确定根据原始资料所给数据，计算出生产方式为：大批量生产。因为是箱体类零件，我们采用机械砂型铸造，效率高能做出复杂的形状，查机械
21、加工工艺手册机械砂型的铸造粗糙度等级为810级，从而得到毛坯的余量，取铸件的基本尺寸为250630，加工余量等级810根据查表得到单边为7。而非加工面则不进行余量的取舍，利用铸造出来，冲差为0.3。不含砂眼、疏松、夹渣等铸造后进行人工时效处理，硬度为RB8698。3.4.1.3 T1、T2面孔的余量因为D1D4孔的尺寸相对较大，查机械加工工艺手册余量为：7其余不做考虑，都是实体，利用去除材料的方法得到。T1、T2加工余量公差分布图如图2-1所示。图2-1T1、T2加工余量公差分布图毛坯名义尺寸：191+7=198。毛坯最大尺寸：207+72=221。毛坯最小尺寸：171+14=186。粗铣后最
22、大尺寸：218-62=206粗铣后最小尺寸：218-14=202图2-2毛坯图3.4.2 毛坯的铸造形式和热处理因为该零件的生产为大批量生产，查机械加工工艺手册根据零件的复杂情况和性能，确定为机械金属模铸造，毛坯铸造时应该注意防止沙眼和气孔的产生，减少毛坯铸造时产生的残余应力，铸造后安排退火或时效处理，以减少零件的变形，并改善材料切削性能。我们这里采用人工失效处理，因为箱体的精度高、形状复杂、壁薄在铸造后应该失效处理。一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，可以得到效的功能。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序
23、间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。3.4.3 箱体的加工部位的加工方法以及工艺3.4.3.1 主要加工表面T3面，TI，T2面，斜方孔面，D1D6孔，TI与T2面的螺纹孔，T3面工艺孔，上下锥孔（注油孔和方油孔），底面。3.4.3.2 主要加工表面方法T3面：铣床利用端面铣刀铣削。T1T2面：组合机床两面同时加工，利用卧式铣床。斜方孔面：立式铣床、圆柱铣刀。底面：立式铣床、端面铣刀。进油孔面：镗床T1面，T2、T3面螺纹D5、D6孔：组合机床上。3.4.4 箱体加工时应遵循的原则1、先面后孔由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构减少安装变形。从加工难度来
24、看，平面比孔加工容易。先加工平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平，这样可以提供稳定的可靠的基准面，同时切除了铸件的凹凸不平和夹渣等缺陷，对孔的加工和保护切削刃与工件加工时的对刀都很有利。2、粗精分开箱体均为铸件，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。加之粗加工后，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，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除，箱体零件结构复杂，壁薄厚不均
25、，主要平面和孔系的加工精度要求又高，因此应将主要表面的粗精加工工序进行分段，消除粗加工时造成的内应力，切削力、等因素。3.5 拟订零件机械加工工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度，技术要求，能得到合理的保证，在尽可能的情况下进行合理、经济、降低成本的前提下加工。能够减少装夹次数，减少机床的使用次数，和高效率的加工，把利用工序集中起来提高生产率。3.5.1 定位基准的选择定位基准面选择是拟订零件的加工路线，确定加工方案先要做的是工件基准面的合理、适当，选择不当将直接影响加工质量和生产效率。在选择时应该注意考虑以下三个方面：1、以哪个表面作为加工时的粗、精基准
26、面来达到统一基准，才能保证加工精度使整个机械加工工艺过程顺利进行。2、为加工上述精基面或统一基准，应采用哪个表面作为粗基准。3、是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一的基准以外的精基准面的选择，根据精基准面的选择原则，首先应该考虑到基准重合的问题，既在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，根据工件的特点和加工要求，选择T3面为精基准面。3.5.2 粗基准的选择根据零件的结构和形状，粗基准选用底面进行粗基准的加工，主要考虑各加工面能否分配到加工余量，以及非加工面之间是否具有准确的相对位置，而毛坯其他次要面为次基准。3.5.3 精基准的选择精基准选择是应该符合“基准重合”“
27、基准统一”的原则，保证主要加工面加工表面加工余量均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便、以保证定位和夹紧可靠。我们箱体零件采用“一面两孔”定位，从而达到了“基准统一”。加工结合面T3时我利用T1面和两个轴承孔。3.5.4 加工工序方案确定根据上面的方法和原则以及加工顺序的安排得到以下两套方案：方案一：工序号工序名称10机械砂型铸造20时效上油漆30粗铣T3面40粗铣底面50粗铣两侧面60粗铣斜方孔面70钻T3面两个工艺孔80粗精镗85、72轴承孔，工作台回转90镗锥孔面。90钻T1面R29.27、R8圆孔100清洗找正划线110精铣T3面120精铣T1面130精铣斜方孔140钻倒角攻螺纹T1面
28、M81.75150钻倒角攻螺纹T2面M81.25160钻倒角攻螺纹T3面M81.25170钻倒角攻螺纹斜方孔面M81.25180加工上下锥孔（加油孔）190清洁上防锈油漆200总检入库方案二：10机械砂型铸造20人工时效、上漆30粗铣底面40粗铣T3面50粗铣T1、T2面60找正、划线、检查70钻T3面工艺孔80粗铣斜方孔面90清洗、找正、划线、检查100粗精镗、回转工作台90镗上加油孔平面。110钻绞25、（D5、D6）120铣T1面R29.27、R8130精铣T3面140精铣T1、T2面150精铣斜方孔面160检查、清洁、找正、划线。170钻、倒角、攻螺纹T1面M121.75180钻、倒角
29、、攻螺纹T2面M81.25190钻、倒角、攻螺纹T3面M81.25200钻、倒角、攻斜方孔面M81.25螺纹孔210加工上锥孔220检、去毛刺230清洁、上防锈油漆240总检入库3.6 工艺方案的比较及其选用方案一：工序比较集中，但是定位不准确，没有很好的找正、划线而且没有利用到“基准重合”“基准统一”原则，粗加工后没有检查，直接进行了找正和精加工造成了很大的误差，而且T1面的R29.27不能用钻床实现，只能用钻、扩或铣削实现。在加工孔系时工序分散、工步较多，增加了装夹次数，提高了成本。方案二：凡案二就明显的优越于方案一，因为零件是大批量生产，工艺就要求要加工方便，二方案的工艺分配的比较合理，
30、粗、精分开，在加工过程中使零件粗加工时的残余应力得到失效的作用。加工工时比较节约，定位也符合箱体零件的定位原则“一面两孔”也符合“基准统一”的原则，在加工注油孔时采用组合钻床，和组合镗床利用镗床来加工注油孔面，提高了生产效率。根据分析比较选择二方案进行加工。3.7 本章小结这章主要是研究BJ-130变速箱的工艺流程从最开始的零件图纸的研究到零件的工艺制订过程都是很重要的一步，一个零件的成本高低和零件生产出来的质量优劣，这章都是重中之中。首先是对零件的分析，对零件的主要加工面和孔的确定，确定零件的年生产量，以及零件的毛坯的确定，对图纸的视图检查，计算出生产类型、确定毛坯的加工余量和孔的公差带利用怎么样的方式来对零件毛坯的生产。其次是对零件的主要轴承孔和加工面的粗糙度进行确