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1、. . YJ3150传动箱体的机械加工工艺规程及工装设计结构设计1.零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是YJ3150传动箱体,该传动箱体的外315mmX100mmX380mm,其零件尺寸较大,结构形状较复杂。其中72mm与62mm、55mm与68mm、40mm与50mm、62mm与62mm、40mm与50mm孔的同轴度要求和尺寸精度要求都较高,并且对传动箱体的前后的凸台面有Ra1.6的表面粗糙度和0.02mm的平行度要求,另外对几对孔的轴线还有0.05:100mm的平行度要求,对40mm与50mm、62mm与62mm、40mm与50mm还要与传动箱体前面有0.02:100mm的垂直度
2、要求,而这些孔都是与轴配合其支撑作用。所以对这些孔都要求精加工,因为其尺寸精度相互位置精度直接影响着机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它的加工是很关键的。1.2零件的工艺分析零件的材料是HT200,灰铸铁生产工艺简单、铸造性能优良,但塑性较差、脆性高,不适合磨削。为此以下是传动箱体需要加工的表面及加工表面之间的位置要求。1.传动箱体前面与后面这一组加工表面包括：72mm、68mm、50mm、62mm孔的凸台外表面与内表面,其中对其加工要求是内表面与外表面平行度保证0.02mm,表面粗糙度要求达到Ra1.6最大厚度20mm与凹面厚度14mm。而对后面主要保证是62的外表面与内凸
3、台面距离为35mm与保证55mm凸台面厚度为20mm与凹面厚度12mm,表面粗糙度为Ra1.6。各表面粗糙度要求值不是很大,而加工面方法有刨、铣、磨,而刨的效率低,而且不适合加工凹面,所以不采用而铸铁易脆也不采用磨削,所以这四个面用精铣加工保证其尺寸、位置精度要求。2.72mm孔60mm孔这两孔为同轴孔,要求72mm孔轴线相对于60mm孔轴线的同轴度误差不大0.02mm,某表面粗糙度为Ra1.6,要求精度等级为IT7级。可以看出两孔的加工要求高,需要进行精加工保证加工要求。3.两组55mm与68mm孔这两组孔都为同轴孔,要求55mm与68mm孔同轴度误差不大于0.02mm,其表面粗糙度为Ra1
4、.6,要求精度等级为IT7级,可以看出这两组孔的加工要求高需进行精加工保证加工要求。4.68mm孔与55mm孔、2X50mm孔与40mm孔、62mm孔与62mm孔这几组孔的加工要求与上面大致相同,不同之处在于2X50mm孔与40mm孔与62mm孔与62mm孔与箱体前孔面有0.02:100mm的垂直度要求并且,这6组孔轴线都有较高的平行度要求,必须小于0.05:100mm的平行度要求所以的进行精加工才能保证这些加工要求。5.传动箱体前面20mm的通孔该孔位置尺寸为线性尺寸且无公差要求,孔表面粗糙度为Ra12.5,用一般钻孔即可满足。6.箱体前面2个20mm的沉头孔2个20mm的沉头孔位置尺寸为一
5、般线性尺寸且一般公差,孔之间没有位置度要求,其表面粗糙度为Ra12.5。7.8-13mm孔、2-12mm锥孔这一组加工表面包括：8-13mm孔、2-12mm锥孔,其8-13mm孔、2-12mm锥孔的表面粗糙度为永不去除材料的方法获得的,既保持没加工孔之前的粗糙度,空内表面没有粗糙度要求。8.12-M6螺纹孔这一组加工表面是螺纹孔M6且12个螺纹孔的位置是在2X70mm孔、2X64mm孔上按相互间夹角为60度均匀分布的螺纹孔。9.18-8mm螺纹孔同上面一样这一组加工表面是螺纹孔M8且18个螺纹孔的位置尺寸是在88mm、2X84mm、3X78mm孔上按相互夹角为60度均匀分布的螺纹孔。由上面分析
6、可知：传动箱体的尺寸精度和位置精度要求都比较高,所以为了保证其加工要求设计专用夹具加工是箱体获得需要的尺寸精度与位置精度是很需要的,并且使用专用夹具还可以有效的提高装夹效率。1.3确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯的形状在确定毛坯时要考虑经济性,虽然毛坯的形状尺寸与零件接近可以减少加工余量,提高利用率,降低了加工成本,但这可能导致毛坯制造困难,需要昂贵的毛坯制造设备。增加毛坯的制造成本,并且本产品属于大批量生产。因此,毛坯的种类形状尺寸的确定一定要考虑零件的成本问题但要保证零件的使用性能。传动箱体为铸造件,对毛坯的结构有一定的结构工艺要求：a. 铸件的壁厚应和合适,均匀,不得有突然变化。b.铸造
7、圆角要适当,不得有尖角。c.铸件结构要尽量简化,并要有和合理的起模斜度,以减少分型面、芯子、并便模。d.加强肋的厚度和分布要合理,以免冷却时铸件变形或产生裂纹。e.铸件的选材要合理,应有较好的可铸性。该传动箱体零件外形较均匀,且壁厚均匀,主要是起支撑和保证配合零件的相对位置精度。另外该零件较大,根据箱体零件的结构特点和使用要求,通常都以铸件为毛坯,且以铸造性能良好、价格便宜,并有良好耐压、耐磨和减振性能的铸铁为主。正确选择铸造方法的原则是：根据生产量的大小和各厂设备、技术的实际条件,结合各种铸造方法的基本工艺特点,在首先保证零件技术要求的前提下,选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。零件
8、材料为HT200,形状结构比较复杂,壁厚不是很厚,不宜采用金属型铸造。金属型铸造虽然铸件内部组织致密,机械性能较高、生产效率高,但是金属型铸造成本高,另外浇注时金属的充型能力和排气条件差,并且冷却时易产生白口组织使得零件表面较硬,很难切削加工,不过可采用砂型手工造型或砂型机器造型,考虑到为大批生产,确定毛坯的制造方法为砂型机器造型。零件毛坯可与传动箱体零件尽量接近毛坯尺寸通过确定各加工表面的加工余量后决定,那是在设计,绘制毛坯图。2.工艺规程设计2.1定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工过程中会
9、问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。1.粗基准的选择选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：1粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2选择要求加工余量均匀的重要表面作为粗基准。以保证加工面与定位基准面之间有一正确的位置,在以后加工该面时,余量就能均匀。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀
10、的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。3应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4粗基准只能有效使用一次。因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面,其精度和表面粗糙度都较差,如果在某一个或几个自由度上重复使用粗基准,则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致,因而使得两次装夹下加工出来的表面之间位置精度降低。5应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必
11、要时需经初加工。对于箱体零件由于结构比较复杂,加工面多,其主要加工表面是平面和孔,通常平面的加工精度较易保证,而精度较高的支撑孔以及孔与孔之间、孔与平面之间相互位置精度则较难保证。所以应按照箱体零件工艺特点,先加工面以加工好的平面定位再来加工孔,这样既能保证孔的加工要求又能保证面的加工要求。因此该传动箱体中选择最大面即前面380mmX315mm作为粗基准,以此定位先粗切出后面,再以后面定位粗、精加工出前面380mmX315mm,然后再以前面作为定位基准精加工出后面,这样有利于保证前后面的加工质量,为两侧面没有要求,所以可直接铸造满足其要求。另外,在加工面时我们可以在380mmX315mm面下采
12、用两块窄的平行的支撑板支撑,这可以限制箱体的3个自由度,在箱体底面有两个支撑钉挡住,这样又可以限制2个自由度,最后在侧面用1个支撑钉即可将传动箱体的6个自由度完全限制,另一面加工定位方式相同。2.精基准的选择1基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2基准统一原则 应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书表面,而且保证
13、了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。3互为基准的原则 选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。4自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。在该传动箱体的加工表面中,主要选取箱体前面与箱体后面作用精基准,而箱体前后面的加工要求较高,
14、精加工时按照互为基准的精基准原则进行加工。在精基准的选择中主要应考虑有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。2.2零件表面加工方法的选择一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计传动箱体的加工工艺来说,应选择能满足72与62,2个50与40,62与62,2个68与55孔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考虑到经
15、济因素,在足够精度要求及生产率的条件下,应选择价格较低的机床设备,选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法,在选择前面各工序的加工方法。如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为IT6,表面粗糙度为Ra0.63m并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。本零件的加工表面有平面、内孔、内螺纹,材料为HT200。参考参考文献1机械制造工艺设计简明手册确定各面加工方法选择如下：1.箱体的前面其中加工前面72mm孔、2X68mm孔、2X50mm孔、62mm孔凸面时应保证厚度尺寸为20mm,为未注公差尺寸,根据参考文献2机械设计手册中GB/T18042000规定参考表2-2-46取其极限偏差为200.2表面粗糙度Ra1.6需进行精铣机械制造工艺设计简明手册表1.4-8而在加工前面的凹面时,应保证厚度尺寸为12,为未注公差尺寸,根据参考文献2机械设计手册中GB/T1804-2000规定参考表2-2-46取其极限偏差为120.2而凹面粗糙度要求是不去除材料的方法得到的,用一般铣削加工即可满足。2.箱体前面在加工箱体前面时,其中加工2X62mm孔与2X55mm孔的凸台面时下部
