1、第 1 页 机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：变速器轴承外壳班 级：机械 10 -3姓 名：指导教师：完成日期：2013 6 29全套图纸，加 153893706第 2 页 摘 要变速器轴承外壳是汽车的重要零件。本次设计的主要内容为三部分：零件的机械工艺分析、工装设计和数控加工。其中零件的机械工艺分析包括：零件的作用分析、工艺路线的分析、工序卡片和工艺过程卡片的填写；工装设计包括：零件的定位分析、误差分析、夹具的设计和液压系统的设计；数控加工包括：三维造型、数控工序的编写和数控加工的 G 代码的生成。关键词：工艺、误差分析、数控加工第 3 页 ABSTRACTTransmis
2、sion Bearing shell is an important vehicle parts.The design main content contains thress big part: Components mechanical craft analysis, work lothes design and numerical control processing. Components mechanical craft analysis including: Components function analysis, craft route analysis, working pr
3、ocedure card and technological process card filling in; The work clothes design includes: components localization analysis, error analysis, jig design and hydraulic system design; The numerical control processing includes: Three dimensional modelling, umerical control working procedure compilation a
4、nd numerical control processing G code production.Key word:craft;error analysis;numerical control processing.第 4 页 目 录1.零件的分析11.1 零 件 的 工 艺 分 析 11.11 76E8 孔为中心加工的表面11.1.2 以 80h8 外圆为中心加工的表面11.1.3 以 24H8 孔为中心加工的表面11.1.4 位置度要求12 工艺规格设计22.1 毛 坯 制 造 形 式 的 确 定 22.2 粗 基 准 的 选 择 22.3 工艺路线22.4 机 械 加 工 余 量 、
5、工 序 尺 寸 及 毛 坯 尺 寸 的 确 定 22.5 确 定 切 削 用 量 及 基 本 工 时 32.5.1 车右端面、 76 内孔及孔底平面82.5.2 粗车左端面、 80 外圆及 80 右平面162.5.3 钻孔 24、8、钻 M6-7H252.5.4 精车孔 76E8、145倒角及 R1.5 的倒角322.5.5 精车零件左端面、 80 外圆及 80 的右平面352.5.6 扩、铰孔 24，扩孔 8，沉孔 9.590393. 夹具的设计473.1 工件的定位473.2 工装分析473.3 定位方案的制定473.4 钻套与工件的距离473.5 定位误差分析483.6 钻套与工件距离4
6、83.7 确定对刀元件493.8 钻套设计493.9 夹紧力计算494.结论505.参考文献52第 5 页 1 零件的分析变速器轴承外壳，零件通过 80h8 定位，利用凸缘上的 5-10.5mm 的孔连接变速箱上 80h8 端面压在装于第二轴上的轴承外圈上使之轴向固定。24H8 孔与 8 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。1.1 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
7、端面、76E8 孔、76 底面及倒角。其中，主要加工表面为 76E8 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 80h8 外圆为中心加工的表面:这一组加工表面包括：左端面、80h8 外圆及 80 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 24H8 孔为中心加工的表面：这一组加工表面包括：24H8、8 孔及锪平 22。其中，主要加工表面为05.24H8、8 。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、05.铰
8、孔才能达到要求。4、位置度要求：左端面与 80 右平面平行度要求为 0.04，24H8 和 8 对端面 C 的垂直度05.要求为 0.05。第 6 页 2 工 艺 规 程 设 计2.1 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 。2.2 基 面 的 选 择2.2.1 粗 基 准 的 选 择 ：按 照 有 关 粗 基 准
9、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
10、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 。 2.2 制 定 工 艺 路 线2.3 最终的加工路线：工 序 I 粗 车 右 端 面 、 孔 76 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 、 80 外圆、退刀槽及 80 的右垂直平面。以零件 76 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 24、8、钻 M6-7H 螺纹孔及攻螺纹，锪平 36、22 及、M6 端面到要求以零件左端面及 80 的外圆作为
11、基准。选用 Z550 立式钻床，夹具为专用夹具。工 序 IV 精 车 孔 76E8、145倒角及 R1.5 的倒角。以零件 80 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 、 80h8 及 80 的右平面，以零件 76E8 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 24H8 孔 8，沉孔 9.590到要求。以零件 80外圆及 C 面为基准。选用 Z525 立式钻床，夹具为专用夹具。 第 7 页 工 序 VII 锪 平 19 及钻孔 5-10.5，以零件 80 外圆及左端面为基准
12、。选用 Z525 立式钻床，夹具为专用夹具。工 序 VII 终 检2.4 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 。各 工 序 的 加 工 余 量 及 工 序 余 量 见 附 表 A；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 ：
13、表 4.1 76E8 内孔工序余量：毛坯名义尺寸：76-274毛坯最大尺寸：74+0.874.8 毛坯最小尺寸：74-0.873.2粗车最大尺寸：75.3+0.375.6 粗车最小尺寸：76-0.775.3精车后与零件图尺寸应符合：76E8表 4.2 80h8 外圆工序余量：毛坯名义尺寸：80+282（mm） 毛坯最大尺寸：82+0.8=82.8 毛坯最小尺寸：82-0.8=81.2粗车最大尺寸: 80+0.7=80.7 粗车最小尺寸：80.7-0.3=80.4精车后与零件图尺寸应符合，即 80h8。加工尺 工 序寸及公差毛 坯 粗 车 精 车最大尺寸 74.8 75.6加工 前极限尺寸 最小
14、尺寸 73.2 75.3最大尺寸 74.8 75.6 76.106加工后极限尺寸 最小尺寸 73.2 75.3 76.06最大 2.4 0.806加工余量（双边） 2最小 0.5 0.46加工公差（单边） 8.0 30. 106.第 8 页 4.3 24H8 孔工序余量计算表：钻孔最大尺寸：22+0.2122.21 钻孔最小尺寸：22-022扩孔最大尺寸：22.2+0.08422.284 扩孔最小尺寸：241.822.2铰孔后与零件尺寸应符合，即：24H8。2.5 确 定 切 削 用 量 及 基 本 工 时 ：2.5.1 车 右 端 面 、76 内孔及孔底平面1、 车 右 端 面 ： 加工条件
15、：工件材料：200,硬度 200加工要求：粗车右端面加工尺 工 序寸及公差毛 坯 粗 车 精 车最大尺寸 82.8 80.7加 工 前极限尺寸 最小尺寸 81.2 80.4最大尺寸 82.8 80.7 80加工后极限尺寸 最小尺寸 81.2 80.4 79.954最大 1.4 0.746加工余量（双边） 2最小 0.5 0.4加工公差（单边） 8.003.046.加工尺 工 序寸及公差钻 孔 扩 孔 铰 孔最大尺寸 22.21 23.8加工前极限尺寸 最小尺寸 22 23.716最大尺寸 22.21 23.8 24.052加工后极限尺寸 最小尺寸 22 23.716 24最大 1.8 0.25
16、2加工余量（双边） 22最小 1.506 0.2加工公差（单边） 21.0084.052.第 9 页 机床：620-1 卧式车床。刀具：根据切削用量简明手册表 1.1,车刀刀杆及刀片的选择：由于行选用620-1 卧式车床，车床中心高度为 200mm（查表 1.30620-1 卧式车床技术资料） ，故选刀杆尺寸为16mm25mm,刀片厚度为（4.5mm-6mm）选4.5mm。 刀具材料：查表 1.2 硬质合金的应用范围分类和用途分组选刀具材料为 6. 车刀几何形状的选择:查切削用量简明手册表 1.3 车刀切削部分的几何 形 状：前角 =6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型 , 后角 =6(6-8)主偏角
17、0 0=90, 副偏角 =10(10-15), 刃角 =-10, 刀尖圆弧半径 r r s=0.4(0.4-0.8mm), 过度尺寸 =0.5(0.5-1mm),过度刃偏角 =45。bs rs 切削用量： 吃刀深度 ：ap余量1.5+0.72.2mm，查切削用量简明手册表 1.4硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面进给量f=0.60.8mm/r, 25mm（z525 钻床d0允许的轴向力为 8830N 查切削用量简明手册表 2.35 Z525 立式钻床技术资料） =0.52 mm/rf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 =0.780.96 mm/r 根据 Z525 钻床说
18、明书选择 =0.81mm/r。由f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校验，查切削用量简明手册表 2.19、查出钻孔时轴向力，当 =0.81mm/r、 25mm、 =8630 N 轴向力修正系数 =1.0、fd0ft KMF=1.0、 =1.0 故 =8630 N，根据 Z525 钻床说明书机床进给KFWFt机构强度允许的最大轴向力为 =8830 N.由于 20mm 查得 =14m/minf d0V0切削速度修正系数：=1.0、 =1.0、 =0.75、 =1.0、 =1.0KTVm
19、vsvKxvlvm/min （3-90）5.1.750.14tr/min （3-91）2.301dn根据 Z525 钻床说明书可考虑 n=195 r/min 但因所选转数较计算转速高会使刀具寿命下降故可将进给量降低一级，即取 =0.52mm/r，也可选较低f转速 n=140 r/min, =0.81mm/r，故比较两方案：f方案 1： =0.52mm/r、 n=195 r/minn* =195*0.52=101.4 mm/min方案 2： =0.81mm/r、n=140 r/minf第 27 页 n* =0.81*140=113.4 mm/minf因方案 2 乘积较大、基本工时较少故第 2 方
20、案较好此时 =9.6 vcm/min、 =0.81mm/r。 校验机床扭矩及功率：根据切削用量简明手册表 2.21，当 =0.81mm/r、 =22mm、fd0、 =1.0 故 。mNMv29.8kmNMc29.8根据 Z525 钻床说明书，当 =140 r/min、nN1.23根据切削用量简明手册表 2.23 高速钢钻头钻灰铸铁时消耗的功率=0.81mm/r、 =22mm、 =9.6 m/min、 =1.0 KWfd0vcpc根据 Z525 钻床说明书、 =2.80.81=2.26 KW，由于 10.2mm（z525 钻床允d0许的轴向力为 8830N 查切削用量简明手册表 2.35 Z52
21、5 立式钻床技术资料） =0.75 mm/r；f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 =0.360.44 mm/r 根据 Z525 钻床说明书选择 =0.36mm/r。由f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校验，查切削用量简明手册表 2.19、查出钻孔时轴向力，第 29 页 当 =0.36mm/r、 12mm、 =2110 N 轴向力修正系数 =1.0、fd0ft KMF=1.0、 =1.0 故 =2110 N，根据 Z525 钻床说明书机床进给KFWFt机构
22、强度允许的最大轴向力为 =8830 N.由于 故max ftmax=0.36mm/r 可用。f 决定钻头磨钝标准及寿命：查机械加工工艺手册表 2.4-37，当=10mm 时钻头后刀面最大磨损量为 0.5-0.8，寿命 T=1500s；d0 切削速度、轴向力及扭矩：查机械加工工艺手册表 2.4-41 高速钢钻头切削时切削速度、扭矩及轴向力。 =7.2mm、 =0.36mm/r，铸铁硬度d0f为 200HBS 查得 =0.4m/s=24m/min；V0切削速度修正系数：=1.0、 =1.0、 =0.75、 =1.0、 =1.0KTmvsvKxvlvm/min （3-99）180.75.01.24t
23、r/min （3-100）296.3810dn根据 Z525 钻床说明书可考虑 n=980 r/min 但因所选转数较计算转速高会使刀具寿命下降故可将进给量降低一级，即取 =0.28mm/r，也可选较低f转速 n=680 r/min, =0.48mm/r，故比较两方案：f方案 1： =0.28mm/r、 n=980 r/minn* =0.28980=274.4mm/min方案 2： =0.48mm/r、n=680 r/minfn* =0.48680=326.4 mm/min因方案 2 乘积较大、基本工时较少故第 2 方案较好此时 =15.4 m/min、vc=0.48mm/r,n=680r/m
24、inf 切削力的计算：查切削用量简明手册表 2.32 钻孔时轴向力、扭矩、功率的计算公式：轴向力： （3-101）kfdCFFttyzF0其中： 、 、 、 、 、42t m.70.1rmf/48.8.0yF.1km所以： N .6932480.10 fFttyzF扭矩： （3-102）kMmcC其中： 、 、 、 、 、25.md.70.zmrf/4.8.0yF.1k第 30 页 所以： mNyzkfdCMmcm 60.148.27050功率： （3-103）vpc3其中： 、 、N6in/4.1cd.0所以： =0.43 KW （3-104）c0 切削用时的计算：查机械加工工艺手册孟少农主
25、编（机械工业出版社出版）第二卷，P 表 10.4-3 钻、扩、铰孔的加工机动时间计算公式：1830（3-105）infLtj（3-106）l21（3-107）1.4)(1klrctgD（3-108）532.205.321lL所以： min684.01inftj 锪平 36、22 及、M6 端面：按有关资料介绍锪平按扩孔加工方式进行计算，M6 端面及 36 采用同一刀具及切削用量。 刀具的几何角度的选择：锪平 36 刀具：查机械加工工艺手册表 4.3-38 锪刀为带可换导柱锥柄平底锪钻（GB4261-84）,d=36mm， =20mm, =10mm, d1 d2=M8,L=190mm,l=40m
26、m，莫氏号为 3，适用螺栓或螺钉规格为 M18.d3锪平 22 刀具：查机械加工工艺手册表 4.3-38 锪刀为带可换导柱锥柄平底锪钻（GB4261-84）,d=22mm， =14mm, =6mm, 1 2=M5,L=150mm,l=30mm，莫氏号为 2，适用螺栓或螺钉规格为 M12.3M6 端面刀具：采用自制锪孔钻 d=36mm， =4mm, =10mm, d1d2=M8,L=190mm,l=40mm，莫氏号为 3，适用螺栓或螺钉规格为 M18.d3 机床为 Z525 立式钻床 进给量 f：查机械加工工艺手册表 2.4-52 高速钢及硬质合金扩孔时的进给量：锪平 36 及 M6 端面时： =35mm40mm，f=1.4mm/r1.7mm/r；d0锪平 22 时： =20mm25mm,f=1.0mm/r1.2mm/r；0 切削速度 v:
