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1、
學(xué)習(xí)情境 4:箱體類零件機械加工工藝文件的制訂
一、 零件的工藝分析
汽車變速箱箱體,它是汽車的基礎(chǔ)零件之一,它把變速箱中的軸和齒輪等零件和機構(gòu)聯(lián)結(jié)為一個整體,使這些零件和機構(gòu)保持正確的相對位置,以便使其上的各個機構(gòu)和零件能正確,協(xié)調(diào)一致的工作。變速箱箱體的加工質(zhì)量直接影響變速器的裝配質(zhì)量,進而影響汽車的使用性能和壽命。本零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。下面對該零件進行精度分析。對于形狀和尺寸(包括形狀公差、位置公差)較復(fù)雜的零件,一般采取化整體為部分的分析方法,即把一個零件看作由若干組表面及相應(yīng)的若干組尺寸組成的,然后分別分析每組表面的結(jié)構(gòu)及其
2、尺寸、精度要求,最后再分析這幾組表面之間的位置關(guān)系。由零件圖樣,具體技術(shù)要求分析如下:
平面的加工:
①上蓋結(jié)合面的加工:其表面粗糙度為 Ra3.2μm,平面度為 0.15mm;② 前后端面的加工:其表面粗糙度為 Ra3.2μ m,前端面 T1 對 O1軸線的端面全跳動為 0.08mm。后端面 T2 對 O1軸線的端面圓跳動為 0.1mm,前后端面尺寸為 371± 0.02mm;
③ 兩側(cè)窗口面及凸臺面的加工:取力窗口面粗糙度為 Ra3.2μm,對 O2 軸的平行度為
0.08mm,其公差等級為 IT7~IT9, 平面度為 0.1
3、mm。右側(cè)窗口面的粗糙度值為 Ra3.2μm,平面度為 0.15mm對 O2軸的平行度為 150:0.03 ;
④倒檔軸孔內(nèi)端面的加工: 其表面粗糙度值為 Ra6.3μm,保證尺寸為 102.5mm,20mm。
其中上蓋結(jié)合面, 前后端面,兩側(cè)窗口面為主要加工表面。 上蓋結(jié)合面作為后面工序的主要定位面,最后還要用于裝配箱蓋; 前面 T1 為變速箱的安裝基面; 后端面 T2 為安裝軸承端蓋用;兩側(cè)窗口面用于安裝窗口蓋。
孔的加工:
①小孔:
⑴ 上蓋結(jié)合面:
8 個 M10
4、-6H 的螺紋孔:分布于上蓋接合面上,兩側(cè)中間兩組螺紋孔中心線的距離為
180mm,另外兩組中心線距離為 204± 0.05vmm , 兩側(cè)相鄰螺紋孔中心線距離為 170mm。
2 個φ 12mm的工藝孔:分布于上蓋接合面上,一、工藝孔倒前端面的距離為 60mm,兩
工藝孔中心線前后相距 250mm,左右相距 240mm,粗糙度為 Ra1.6μm,對 G..A.H 位置度公差為 0.15mm。
⑵前后端面: 8 個 M10-6H的螺紋孔:φ 110mm孔周圍的四個螺紋孔均勻分布在φ 130mm 的圓上,一螺紋孔的中心線于對稱線夾角為 45
5、o,對 F.A 的位置度公差為φ 0.15mm。另外四個分布在φ 82mm的圓上,螺紋孔的中心線與對稱線夾角為 26o、25o、50o、50o,
對 F.B 的位置度公差為φ 0.15mm。
1 個 8mm的孔:位于豎直對稱線的下部,其中心線距 O1軸 65mm。
4 個φ 17mm的孔:對 F.A 的位置度公差為φ 0.15mm,水平線上兩孔中心線距離 270mm,其中一個孔中心線與 O1軸水平距離 135mm,豎直線上兩孔中心距離為 100mm。
⑶ 后端面:
11 個 M10-6H的螺紋孔:四個螺紋孔均布在
6、φ 90mm的圓周圍,其中一螺紋孔的中心線與對稱線夾角為 45o, 對 H.B 位置度公差為φ 0.15mm.六個螺紋孔分布在φ 130mm的圓上,左上孔與豎直對稱線夾角為,對 H.A 的位置度公差為φ 0.15mm。另外一個螺紋孔中心距軸線 O330mm。豎直距離為 16mm。
1 個的孔:位于φ 100mm的孔中心線的右下方 16o。
1 個 M30-6H的螺紋孔:其中心線與 O2的水平距離為 6mm,豎直距離為 82mm。
2 個φ 30mm的孔:粗糙度為 Ra1.6μ m,對 B 的位置度公差為 150:0.03 ,
7、其中孔中心線 O3距 O1.O2軸分別為 138.125 ± 0.05 和 78.084 ±0.05 。
⑷取力窗口面
6 個 M10-6H的螺紋孔:對 D、B、F 的位置度公差為φ 0.15mm,對稱分布于取力窗口面上左右中心距離為 105±0.04mm,上下對稱的兩組孔中心距分別為 155mm、 70mm,
豎直對稱線距 T1 端面 142.5 ± 0.25mm。
2 個φ 10mm的孔:粗糙度為 Ra1.6μm,對稱分布于取力窗口面上,其中一個孔中心線位于右側(cè)兩螺紋孔中心線平面上, 與一螺紋孔相距 30mm,2 個φ 10
8、mm孔中心線豎直距離為 130±0.04mm。
1 個 M30的加油螺紋孔:螺紋孔上平面 Z1 與上蓋接合面交 30o,上平面 Z1 螺紋孔中心線交點與 O1軸線水平相距 105mm,與 O2軸豎直相距 35mm。
⑸右側(cè)窗口面及凸臺面
右側(cè)窗口面 6 個 M14-6H的螺紋孔:對稱分布對 D、C、 H的位置度公差為φ 0.15mm,中間對稱兩組的中心線水平距離為 125mm,豎直相距 80mm,另外一組位于豎直對稱線上,相距 140mm,一組的中心線距端面 T2 為 10mm。
2 個 M10-6H和 1 個 M14-6
9、H位于凸臺面上,位置度公差為φ 0.15mm,其中以個距前端面 T1137mm,兩個 M10-6H 螺紋孔中心距為 102mm,M14-6H 螺紋孔中心線距后端面
54mm。
②大孔
⑴后端面
φ 100mm的孔:孔徑尺寸為φ 100 0 0.035 mm,孔表面粗糙度 Ra1.6μ m,以上蓋接合面為設(shè)計基準,其相關(guān)尺寸為 82 00.1 mm。
φ90mm的孔:孔徑尺寸為φ 90 0 0.035 mm,孔表面粗糙度 Ra1.6μm,以 O1軸為設(shè)計基
準, 其相關(guān)尺寸為 18mm.
10、R121.125 0.05mm。
⑵前端面
φ110mm的孔:孔徑尺寸為φ 110 00.035 mm,孔表面粗糙度 Ra1.6μ m
0.008
φ62mm的孔:孔徑尺寸為φ 62 0.040 mm,孔表面粗糙度 Ra1.6μ m與 O2同軸。 .
通過以上分析可知,這四組加工表面應(yīng)采用“先面后孔”的加工原則,即先加工平面再加工孔,并保證它們之間的位置度要求。
二、毛坯的選擇
由于灰鑄鐵具有較好的耐磨性、減振性和良好的鑄造性 、尺寸穩(wěn)定性。工藝性能好和可加工性,線膨脹系數(shù)小,
11、而且價格低廉,是箱體類零件廣泛應(yīng)用的材料。因此選擇綜
合性好的 HT150作為汽車變速箱的制造材料。又因為箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故常采用砂型鑄造。為了盡量減少鑄件內(nèi)應(yīng)力對加工質(zhì)量的影響,零件在澆鑄后均需安排熱處理工序,
然后按有關(guān)鑄件的技術(shù)要求進行驗收。 這樣即保證成批量生產(chǎn)的需要, 又大大降低了成本,提高了工作效率。
三、定位基準的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?;孢x擇的正確合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)效率得到提高。否則加工工藝規(guī)程中會問題百出,跟有甚者還會造成零件大批報廢。
1、
12、粗基準的選擇
在本零件中,七個表面均為加工表面。因為在加工工程中,粗基準要選擇重要面,因此,對于本工件來說,上蓋接合面為平面,且作為裝配面,使重要面,故在加工時可以充
當以后各工序的基準面, 但是不能選擇它作為第一次加工的粗基準。 因為零件為砂型鑄造,上蓋接合面的毛坯面存在一定的誤差, 不能保證加工精度。 按照有關(guān)粗基準的選擇原則 (保證相互的位置精度要求原則。 當零件有不加工表面時, 則應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準;當零件有若干個不加工表面時,則應(yīng)與加工表面相對位置要求高的不加工表面作為粗基
準。)現(xiàn)在選擇工件的前后端面三個孔作為粗基準,可消除 X、Y、
13、Z 方向的移動和轉(zhuǎn)動 6 個自由度,屬于完全定位,重要選擇粗基準不僅能滿足加工要求,保證加工精度,便于安裝,比較穩(wěn)定。
2、精基準的選擇
根據(jù)精基準的選擇原則 (基準重合原則, 統(tǒng)一基準原則, 互為基準原則, 自為基準原則,便于安裝原則),上蓋接合面可以滿足大多數(shù)原則, 因此可以選擇上蓋接合面作為精加工基準。
另外指出,統(tǒng)一基準原則常常帶來基準不重合問題,在這種情況下,要針對具體問題具體分析,在滿足設(shè)計要求的前提下,決定最終選擇的精基準。
四、工藝路線的擬定
制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當是使零件的幾何形
14、狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求
能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大量生產(chǎn)的條件下,可以考慮才用組合(專用)機床及配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外,還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果,以使生產(chǎn)成本下降。
工序安排原則: ⑴先加工基準面,在加工其它面;⑵一般情況下,先面后孔;⑶先加工主要表面后加工次要表面;⑷先安排粗加工工序在安排精加工工序;
依照上述原則,制定工藝路線如下:
工序Ⅰ:砂型鑄造
工序Ⅱ:熱處理去應(yīng)力
工序Ⅲ:粗、精銑上蓋接合面
工序Ⅳ:在
15、上蓋接合面鉆鉸孔及攻螺紋孔
工序Ⅴ:粗銑前、后端面
工序Ⅵ:粗銑兩側(cè)窗口面及凸臺面
工序Ⅶ:鉆前后端面孔
工序Ⅷ:工件在回轉(zhuǎn)臺上回轉(zhuǎn) 90o
工序Ⅸ:鉆兩側(cè)窗口面螺紋底孔
工序Ⅹ:粗銑倒檔孔內(nèi)端面、鉆加油孔
工序Ⅺ:粗镋前后端面軸承孔、擴倒檔軸孔
工序ⅩⅡ:在取力窗口面上鉸孔
工序ⅩⅢ:精镋前后端面軸承孔、鉸倒檔軸孔
工序ⅩⅣ:精銑兩側(cè)窗口面
工序ⅩⅤ:在前后端面上攻螺紋孔
16、
工序ⅩⅥ:精銑倒檔孔內(nèi)端面、取力窗口面、攻加油孔螺紋
工序ⅩⅦ:在兩側(cè)窗口面上攻螺紋
工序ⅩⅧ:精銑前后端面
工序ⅪⅩ:取毛刺
工序ⅩⅩ:清洗
工序ⅩⅩⅠ:終檢
五、切削用量選擇
例舉 1:粗銑
確定切削深度
根據(jù)《金屬機械加工工藝設(shè)計手冊》 P374表 5-72 ,查出精銑時切削深度為 2mm,公差
為 0.7mm,由于總加工余量為 4.5mm,故粗銑的加工余量為可選 3mm,即切削深度 ap=3mm。
17、
確定進給量
根據(jù)《金屬機械加工工藝設(shè)計手冊》 P844 表 10-108 ,查得進給量 fz = 0.65~0.80mm/
齒
確定切削速度
根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計手冊》 P92 表 3-30 ,查得切削速度
V=60~120m/min,
則 ns= 1000
v = 1000 (120 ~ 160)
d
3.14 400
=47.77~95.54
根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》 P418 表 6-40 選用 nw=64r/min
所以實際切削速度
d n
= 3.14 400
64 =80.5m/min
v= 1000
1000
nw=64r/min
時,工作臺的每分鐘進給量
fm 應(yīng)為
fm=fz ×z×nw=(0.65~0.80) ×14×16=573.3~705.6mm/min
根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》 P418 表 6-40 選用 fm=660mm/min
六、填寫工藝文件
填寫該零件的“機械加工工序卡片” 。