汽車分動箱體加工專用機床設計,汽車,箱體,加工,專用,機床,設計 編號： 桂林電子科技大學信息科技學院 畢業(yè)設計(論文) 題 目：汽車分動箱體加工專用機床設計 院 （系）： 機電工程系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師單位： 機電工程系 姓 名： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ¨工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) ¨應用研究 日期: 2013年 月 日 摘 要 本論文主要說明專用機床設計的基本過程及要求。專用機床是按高度集中原則設計的，即在一臺機床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加工。專用機床發(fā)展于工業(yè)生產末期，與傳統(tǒng)的機床相比：專用機床具有許多優(yōu)點：效率高、精度高、成本低。它由底座、立柱、工作臺、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據不同的工件加工所需而設計的。 在專用機床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數專用機床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內容包括四大部分： （1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點、精度和技術要求、定位夾緊情況、生產效率及機床的結構特點等，確定在專用機床上完成的工藝內容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。 （2）、專用機床的總體設計 確定機床各部件之間的相互關系 （3）、專用機床部件設計 包括專用多軸箱的設計，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設計、軸承的選用及電機的選擇等。 本課題主要完成專用機床進給機構及底座部分的設計與計算分析。 關鍵詞：專用機床；設計；過程；功能 II Abstract This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy . Keywords: combination machine ;design ;process ;function 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 1 緒論 1 1.1 課題研究意義 1 1.2專用設備應用 1 1.3國外進給系統(tǒng)現狀與發(fā)展 2 1.4國內進給系統(tǒng)現狀與發(fā)展 2 1.5 專用機床設備發(fā)展趨勢 4 2 汽車分動箱體加工工藝分析 5 2.1 零件的作用 5 2.2 零件的工藝分析 5 2.3 毛坯的制造形式 6 2.4 基準面的選擇 6 2.4.1粗基準的選擇 6 2.4.2 精基準的選擇 6 2.5 制訂工藝路線 6 2.5.1 工藝線路方案一 7 2.5.2工藝路線方案二 8 2.5.3 工藝方案的比較與分析 9 2.6對整個箱體加工工藝進行分析 11 2.6.1 孔和平面的加工順序 11 2.6.2 孔系加工方案選擇 11 2.7 箱體加工定位基準的選擇 11 2.7.1 粗基準的選擇 11 2.7.2 精基準的選擇 12 2.8 箱體加工主要工序安排 12 2.9箱體鏜孔加工工序工藝分析 12 2.9.1計算切削力、切削扭矩及切削功率 14 2.9.2選擇刀具結構 15 3 汽車分動箱體加工專用機床總體設計 17 3.1分動箱鏜孔專用機床的基本結構 17 3.1.1 組合機床的配置型式 17 3.1.2 選擇機床配置型式和結構方案的一些問題 17 3.1.3 滑臺型式的選擇 18 3.2 主軸箱設計 18 3.2.1 專用主軸箱設計 18 3.2.2傳動系統(tǒng)的設計 18 3.3 齒輪的設計及參數的確定 19 3.3.1齒輪的設計 20 3.3.2齒輪參數的確定 22 3.4 軸承的選擇 25 3.5 主軸箱附件的說明 26 3.5.1潤滑及潤滑元件 26 3.5.2其他附件 27 4 進給系統(tǒng)設計 28 4.1常見絲杠支承方式 28 4.2 脈沖當量選擇 29 4.3滾珠絲杠設計計算 29 4.4滾珠絲杠副的載荷計算 30 4.5傳動效率計算 32 4.6穩(wěn)定性驗算 32 4.7 剛度驗算 32 4.8 滾珠絲杠精度等級確定 32 4.9 滾動導軌副的防護 35 4.10 直線滾動導軌副的計算、選擇 35 4.11電機至絲杠之間齒輪減速傳動設計 37 4.12等效轉動慣量計算(不計傳動效率) 39 4.13 電機的計算選型 40 4.14 聯(lián)軸器選擇 41 5 底座設計 42 5.1 對底座結構的基本要求 42 5.2 底座的結構 43 6 專用夾具設計 45 6.1 問題的指出 45 6.2 定位機構 45 6.2.1“一面兩銷”定位方式計算及選擇 45 6.2.2切削夾緊力的計算 45 6.3 定位元件設計 46 6.4 定位誤差分析 47 6.5 夾具設計及操作的簡要說明 48 結 論 52 致 謝 53 參考文獻 54 54 1 緒論 1.1 課題研究意義 市場的開放性和全球化使產品的競爭日趨激烈。而決定產品競爭力的指標是產品的開發(fā)時間(Time ) ， 產品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(Service)。用戶在追求高質量產品的同時，會更多的追求較低的價格和較短的交貨周期。美國制造業(yè)在20世紀50至40年代主要以擴大生產規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素，而在70年代競爭力的第一要素為降低生產成本，80年代為提高產品質量，90年代為市場響應速度。所以現代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強競爭力。 制造業(yè)是國家重要的基礎工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎是。是眾多機械制造的母機，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產能力和制造精度有著直接關系，關系到國家機械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進制造技術的基本單元載體，機械產品的質量、更新速度、對市場的應變能力、生產效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對于一個國家經濟發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上產量最多的國家.根據德國工業(yè)協(xié)會(VD W )2000年統(tǒng)計資料，在主要的生產國家中，中國排名為世界第五位。但是在國際市場競爭中仍處于較低水平:即使在國內市場也面臨著嚴峻的形勢:一方面國內市場對各類產品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產滯銷積壓，國外產品充斥市場。 1.2專用設備應用 據統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調換刀具、操作機床、測量以及清除鐵屑等等。使用數控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，機床專用設備是一種通過少量投資來提高生產率的有效措施。雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產。即使采用可調式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復雜的機床專用設備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個ψ20孔，若以搖臂機床加工，單單機床與锪沉頭孔就要843.5小時，另外還要劃線工時151.1小時。但若以數控八軸落地機床加工，鉆锪孔只要171.6小時，劃線也簡單，只要1.9小時。因此，利用數控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合機床專用設備不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機30種箱形與桿形零件的2000多個機床操作中，有40%可以在自動更換主軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時間。1975年法國巴黎機床展覽會也反映了機床專用設備的使用愈來愈多這一趨勢。 1.3國外進給系統(tǒng)現狀與發(fā)展 機床專用設備是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工一個孔。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數控機床中不必計算坐標，減少字塊數而簡化編程。它可以采用以下一些設備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸機床、多軸專用機床心及自動更換主軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結合數控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序。現在就這方面的現狀作一簡介。 1.4國內進給系統(tǒng)現狀與發(fā)展 從傳動方式來說主要有帶傳動、齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與可調式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產。為了擴大其贊許適應性，發(fā)展了可調式多軸頭，在一定范圍內可調整軸距。它主要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的主軸。主軸裝在可調支架中，而可調支架能在殼體的T形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂機床上，按機床本身所具有的各種功能進行工作。這種機床專用設備方法，由于機床效率、加工范圍及精度的關系，使用范圍有限。 也象多軸頭那樣作為標準部件生產。美國Secto公司標準齒輪箱、多軸箱等設計的不可調式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達60根，動力達23.5千瓦。Romai工廠生產的可調多軸箱調整方便，只要先把齒輪調整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調軸移動到正確的位置。因此，這種結構只要改變模板，就能在一定范圍內容易地改變孔型，并且可以達到比普通多軸箱更小的孔距。 根據成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的專用機床很適用于大中批量生產。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數點：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調整，從而縮短換刀停機時間。（4）使用優(yōu)質刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。（5）尺寸超差時能立即發(fā)現。 這是一種能滿足機床專用設備要求的機床。諸如導向、功率、進給、轉速與加工范圍等。巴黎展覽會中展出的多軸機床多具液壓進給。其整個工作循壞如快進、工進與清除鐵屑等都是自動進行。值得注意的是，多數具有單獨的變速機構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需要。 為了中小批量生產合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱專用機床。 (1) 自動更換主軸機床 自動更換主軸機床頂部是回轉式主軸箱庫，掛有多個不可調主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應的主軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺轉動到主軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加工對象時，只要調換懸掛的主軸箱，就能適應不同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉塔機床 轉塔上裝置多個不可調或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉塔能自動轉位，并對夾緊在回轉工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉，可以加工工件的多個面。因為轉塔不宜過大，故它的工位數一般不超過4—6個。且主軸箱也不宜過大。當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自動更換主軸箱機床合適，但它的結構簡單。 (3)自動更換主軸箱專用機床 它由自動線或專用機床中的標準部件組成。不可調多軸箱與動力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉動與進給動作都按標準子程序工作。換主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉工作臺，以便加工工件的各個面。好果回轉工作臺配以卸料裝置，就能合流水生產自動化。在可變生產系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數控八軸落地機床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達15000個，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動定心。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以8軸數控落地加工。 1.5 專用機床設備發(fā)展趨勢 專用設備生產效率高，投資少，生產準備周期短，產品改型時設備損失少。而且隨著我國數控技術的發(fā)展，機床專用設備的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 2 汽車分動箱體加工工藝分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是汽車分動箱體（附圖1），其主要作用是保證對軸起固定作用，保持軸的正常運行。 2.2 零件的工藝分析 汽車分動箱體的加工工序路線復雜，具體分為銑、鏜、鉆、鉸、擴、攻絲等，加工的原則一般按照先粗后精、先面后孔、基準先行等原則。零件的表面上分布有大小不一的孔，這些孔對位置尺寸精度要求都較高，因此，加工時以平面定位準確可靠，可減少定位誤差，提高加工精度。所以把平面加工好非常重要。根據零件的特點，在組合機床上用銑削方法加工平面，只有使機床結構簡單、剛性好、加工精度高，這樣才能保證零件的精度。為此，可以采用銑削頭安裝在工作臺上移動銑削的布局形式。組合機床上，加工平面可達到1000mm 長度以內偏差為0.02~0.05mm,到定位基面的距離一般在5000mm 內，尺寸公差可以保證在0.05mm以內。 汽車分動箱體的零件圖中規(guī)定了一系列技術要求：（查表1.4-28《機械制造工藝設計簡明手冊》） 1、底面 2、頂面 3、左端面 4、右端面 5、上下凸臺面 6、各面孔系 2.3 毛坯的制造形式 零件材料為鑄鋼，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是應該的。 2.4 基準面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工 藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 2.4.1粗基準的選擇 對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應選擇加工余量最小的表面為粗基準。） 2.4.2 精基準的選擇 按照有關的精基準選擇原則（基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法： 當中心孔直徑較小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。 2.5 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批生產的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 2.5.1 工藝線路方案一 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 劃線，分箱 60 粗銑 粗銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面），圖紙尺寸為120的兩面之一 70 粗銑 粗銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 80 人工時效 90 精銑 精銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面） 100 半精銑 半精銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 110 鉆 鉆底面4×Φ11定位孔，4XM6螺紋孔底孔 120 攻絲 對M6孔攻絲至圖紙要求 130 鉆 鉆頂面4×Φ11定位孔 140 銑 銑頂面Φ28凸臺面 150 鉆 鉆M16底孔 160 攻絲 對M16孔攻絲至圖紙要求 170 粗銑 粗銑Φ110軸孔端面 180 精銑 精銑Φ110軸孔端面 190 粗鏜 粗鏜軸孔Φ82 200 精鏜 精鏜軸孔Φ82 210 粗銑 粗銑Φ90軸孔端面 220 精銑 精銑Φ90軸孔端面 230 粗鏜 粗鏜軸孔Φ62 240 精鏜 精鏜軸孔Φ62 250 粗銑 粗銑Φ75軸孔端面 260 精銑 精銑Φ75軸孔端面 270 粗鏜 粗鏜軸孔Φ47 280 精鏜 精鏜軸孔Φ47 290 鉆 鉆各軸承孔端面4×M8孔 300 攻絲 對各軸承孔端面4×M8攻絲至圖紙要求 310 去毛刺，清晰，打標記 320 檢驗 2.5.2工藝路線方案二 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 劃線，分箱 60 粗銑 粗銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面），圖紙尺寸為120的兩面之一 70 粗銑 粗銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 80 人工時效 90 精銑 精銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面） 100 半精銑 半精銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 110 鉆 鉆底面4×Φ11定位孔，4XM6螺紋孔底孔 120 攻絲 對M6孔攻絲至圖紙要求 130 鉆 鉆頂面4×Φ11定位孔 140 銑 銑頂面Φ28凸臺面 150 鉆 鉆M16底孔 160 攻絲 對M16孔攻絲至圖紙要求 170 粗車 粗車Φ110軸孔端面 180 精車 精車Φ110軸孔端面 190 粗鏜 粗鏜軸孔Φ82 200 精鏜 精鏜軸孔Φ82 210 粗車 粗車Φ90軸孔端面 220 精車 精車Φ90軸孔端面 230 粗鏜 粗鏜軸孔Φ62 240 精鏜 精鏜軸孔Φ62 250 粗車 粗車Φ75軸孔端面 260 精車 精車Φ75軸孔端面 270 粗鏜 粗鏜軸孔Φ47 280 精鏜 精鏜軸孔Φ47 290 鉆 鉆各軸承孔端面4×M8孔 300 攻絲 對各軸承孔端面4×M8攻絲至圖紙要求 310 去毛刺，清晰，打標記 320 檢驗 2.5.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工孔后精加工外圓面和ф82H8孔。；方案二是使用車床加工端面及鏜孔，方便快捷，減少裝夾時間。兩相比較起來可以看出，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。 這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下： 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 劃線，分箱 60 粗銑 粗銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面），圖紙尺寸為120的兩面之一 70 粗銑 粗銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 80 人工時效 90 精銑 精銑汽車分動箱底面（不含凸臺的一面） 100 半精銑 半精銑汽車分動箱頂面（有凸臺），圖紙尺寸為120的兩面之一 110 鉆 鉆底面4×Φ11定位孔，4XM6螺紋孔底孔 120 攻絲 對M6孔攻絲至圖紙要求 130 鉆 鉆頂面4×Φ11定位孔 140 銑 銑頂面Φ28凸臺面 150 鉆 鉆M16底孔 160 攻絲 對M16孔攻絲至圖紙要求 170 粗車 粗車Φ110軸孔端面 180 精車 精車Φ110軸孔端面 190 粗鏜 粗鏜軸孔Φ82 200 精鏜 精鏜軸孔Φ82 210 粗車 粗車Φ90軸孔端面 220 精車 精車Φ90軸孔端面 230 粗鏜 粗鏜軸孔Φ62 240 精鏜 精鏜軸孔Φ62 250 粗車 粗車Φ75軸孔端面 260 精車 精車Φ75軸孔端面 270 粗鏜 粗鏜軸孔Φ47 280 精鏜 精鏜軸孔Φ47 290 鉆 鉆各軸承孔端面4×M8孔 300 攻絲 對各軸承孔端面4×M8攻絲至圖紙要求 310 去毛刺，清晰，打標記 320 檢驗 2.6對整個箱體加工工藝進行分析 由以上分析可知。該箱體零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于箱體來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 2.6.1 孔和平面的加工順序 箱體類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工箱體上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。箱體的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 箱體零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 2.6.2 孔系加工方案選擇 箱體孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最底的機床。 根據箱體零件圖所示的箱體的精度要求和生產率要求，當前應選用在組合機床上用鏜模法鏜孔較為適宜。 （1）用鏜模法鏜孔 在大批量生產中，箱體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設計制造的。當鏜刀桿通過鏜套的引導進行鏜孔時，鏜模的精度就直接保證了關鍵孔系的精度。 采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時加工。所以生產效率很高。但鏜模結構復雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。 （2）用坐標法鏜孔 在現代生產中，不僅要求產品的生產率高，而且要求能夠實現大批量、多品種以及產品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。鏜模法由于鏜模生產成本高，生產周期長，不大能適應這種要求，而坐標法鏜孔卻能適應這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時，鏜模板的加工也需要采用坐標法鏜孔。 用坐標法鏜孔，需要將箱體孔系尺寸及公差換算成直角坐標系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標系中作精密運動的機床進行鏜孔。 2.7 箱體加工定位基準的選擇 2.7.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （2）保證裝入箱體的零件與箱壁有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 2.7.2 精基準的選擇 從保證箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證箱體在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是箱體的裝配基準，但因為它與箱體的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 2.8 箱體加工主要工序安排 對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。箱體加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應該在粗加工階段完成。對于箱體，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 2.9箱體鏜孔加工工序工藝分析 工序Ⅵ：精、粗鏜孔 粗鏜孔為倒角 刀具選用JT113-6059硬質合金鏜刀 精鏜至 孔鏜刀 精鏜至 單件時間： 粗鏜孔至Φ60mm 2Z=4.5mm則 Z=2.25mm 查有關資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉數為無級調數，故以上轉數可以作為加工時使用的轉數。 ， ， 則： = 精鏜孔至Φ61.9mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 計算切削工時 ， ， 則： = （1） 鏜孔至mm 由于細鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精樘相同。 f=0.1mm/r =425r/min V=80m/min 2.9.1計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據文獻[9]的134頁表6-20中公式計算鉆孔 （2-2） （2-3） （2-4） 根據文獻[9]的134頁表6-20中公式計算鏜孔 （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） 式中， F、Fz-切削力（N）；T-切削轉矩（N·㎜）；P-切削功率（Kw）；v-切削速度（m/min）；f-進給量（mm/r）；ap-切削深度（mm）； D-加工（或鉆頭）直徑（mm）； HB-布氏硬度， 得HB=223。 由以上公式可得： 2.9.2選擇刀具結構 根據加工精度、工件材料、工件條件、技術要求等進行分析，按照經濟地滿足加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿，還是采用鏜削方法，這是因為鏜刀制造簡單，刃磨方便。 當被加工孔直徑在Φ40mm以上時，組合機床上多采用鏜削加工，其加工精度可高達1-2級。 直徑小于Φ40mm時，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。鏜孔選用合金鏜刀頭。 直徑大于Φ40mm時，選用鏜削方法，刀具材料為硬質合金。當加工階梯孔時，選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強度較好的刀桿材料：41Gr。 3 汽車分動箱體加工專用機床總體設計 3.1分動箱鏜孔專用機床的基本結構 3.1.1 組合機床的配置型式 組合機床有大型和小型兩種，大、小型組合機床雖有其共性，但又都有其特殊性。無論是適用范圍，配置型式，通用部件和驅動方式都各有特點。 a．工位組合機床 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適合用于大中型箱體的加工。根據配置動力部件的數量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。 b．工序組合機床 很多組合機床是按工件能夠變位來配置的，工件的變位有手動和機動的方式。這類機床工序集中程度高，如回轉多工位機床的輔助時間和機動時間相重合，生產效率高，適用于大批量生產、需要多部位加工的中小零件。 3.1.2 選擇機床配置型式和結構方案的一些問題 A. 被加工零件的特點對配置型式和結構方案的影響 a．加工精度要求的影響； b．機床生產率的影響； c．被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響。 B. 機床配置型式和結構方案應注意的其它問題 a． 適當提高工序集中程度 在確定機床的配置型式和結構方案時，要合理 解決工序集中的問題。在一個動力頭上安裝多軸，同時加工多孔來集中工序，是組合機床最基本的方法，在一臺機床上主軸數量有達150根左右的。但是，也不應當無限制的增加主軸數量，要考慮到動力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調整和更換刀具的方便性。 b． 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位機床上應特別注意前一道工序遺留在孔中的切屑對后一道工序的影響。在選擇多面機床時，應慎重考慮操作的方便性，要合適的確定裝料高度，對于加工一般箱體件帶固定式夾具的機床，一般采取850毫米，對于較小的工件可稍高一些。 c．夾具形式對機床方案的影響 選擇機床配置型式時要考慮夾具結構的實現可能性和工作的可靠性。在決定加工一個工件的成套機床或流水線上個機床的型式時，還應當注意，使機床與夾具的形式盡量一致，尤其是粗精加工機床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設計、制造和維修，也提高了機床之間的通用化程度。 3.1.3 滑臺型式的選擇 本組合機床采用的是液壓滑臺。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下結構特點：a．采用雙矩型導軌結構型式，以單導軌兩側面導向，導向的長寬比較大，導向性好。b．滑座體為箱形框架結構，滑座底面中間增加了結合面，結構剛度高。c．導軌淬火，硬度高，使用壽命長。d．液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置，可減輕滑臺換向和退至終點時的沖擊。e．滑臺分普通級、精密級和高精度級三個精度等級，可按要求選用，提高經濟性。 3.2 主軸箱設計 3.2.1 專用主軸箱設計 合機床及自動線上，當采用標準結構的主軸箱不能滿足加工工藝的要求（如大直徑深孔加工、平面加工等），或者難以保證精度時，就應設計專用主軸箱和專用頭。 要想按計算來設計專用主軸箱箱體，這幾乎是不可能的。應充分參考調查的實例進行設計。對受力大的地方要適當加大剛性；對受力小的地方應酌情減薄壁厚。 設計時應考慮使主軸上受的力盡快的通過軸承傳到箱體上。這就要求組成前支承的受徑向和軸向載荷的軸承，盡量設置在靠近主軸的前端。 為了縮短前軸承至鏜刀（加工部位）的距離，剛性主軸箱可以不用前蓋。 3.2.2傳動系統(tǒng)的設計 1電動機的選擇 電動機類型和結構形式可以根據電源（直流或交流）、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點（性質、大小、啟動性能和過載情況）來選擇。 一般情況下應選用交流電動機。Y系列電動機為80年代的更新?lián)Q代產品，具有高效、節(jié)能、振動小、噪聲小和運行安全可靠的特點，安裝尺寸和功率等級符合 IEC國際標準，適合于無特殊要求的各種機械設備。 電動機容量的選擇須根據工作機容量的需要來確定。如所選電動機的容量過大，必然會增加成本，造成浪費；相反容量過小，則不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載，發(fā)熱量大而過早損壞。 2電動機功率的選擇 N動>（千瓦） （3-1） N進為0.8~2千瓦，η=0.9 N動4.0千瓦 動力箱的選擇： 表3-1 動力箱型號 型號 型式 電動機型號 電動機的功率 電動機的轉速r·min-1 輸出軸轉速r·min-1 1TD40-I Ⅱ Y100-L8 2 1440 720 3傳動系統(tǒng)總傳動比的確定及各級分傳動比的分配 電動機選定之后，根據電動機滿載轉速及工作機轉速，就可計算出傳動系統(tǒng)的總傳動比為 (3-2) 由傳動方案可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比等于各級分傳動比之積。即 (3-3) 式中，，，… ，為各級傳動副的傳動比。 (3-4) 由式（3-4）得 由式（3-3）得 合理地分配各級傳動比，在傳動系統(tǒng)總體設計中是很重要的，它將直接影響到傳動裝置的外廓尺寸、質量、潤滑條件、成本的高低、傳動零件的圓周速度大小及精度等級的高低。要同時滿足各方面的要求是不現實的，也是非常困難的，應根據具體設計要求，進行分析比較，首先滿足主要要求，盡量兼顧其他要求。在合理分配傳動比時應注意以下幾點。 （a） 各級傳動比都應在常用的合理范圍內，以符合各種傳動形式的工作特點，能在最佳狀態(tài)下運轉，并使結構緊湊、工藝合理。 （b） 應使傳動裝置結構尺寸較小，質量較輕。 （c） 應使各傳動件尺寸協(xié)調，結構勻稱合理，避免相互干擾碰撞。 3.3 齒輪的設計及參數的確定 齒輪傳動是機械傳動中最重要、應用最廣泛的一種傳動。其主要優(yōu)點是：傳動效率高，工作可靠，壽命長，傳動比準確，結構緊湊。其主要缺點是：制造精度要求高，制造費用大，精度低時振動和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動。 3.3.1齒輪的設計 我們就以軸1和軸2嚙合的一對齒輪為例。 A．齒輪的材料，精度和齒數的選擇 因傳遞功率不大，轉速不高，材料按表7-1選取，都采用45鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調質，均用軟齒面。 齒輪精度用8級，輪齒表面粗糙度為Ra1.6。 軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數宜取多些，取z=33則與其嚙合的齒數z嚙合= B．設計計算 a．設計準則 按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 b．按齒面接觸疲勞強度設計 (3-5) (3-6) 由圖7-6選取材料的接觸疲勞極限應力為： 由圖7-7選取材料的彎曲疲勞極限應力為： 應力循環(huán)次數 N N1=60n1at=607201 (163008)=1.66109 則 N2=N1/u=1.66x109/2.06=1.24109 由圖7-8查得 接觸疲勞壽命系數ZN1=1,ZN2=1 由圖7-9查得 彎曲疲勞壽命系數YN1=1,YN2=1 由表7-2查得 接觸疲勞安全系數SHmin=1，彎曲疲勞安全系數SFmin=1.4,又Yst=2.0 試選Kt=1.3 求許用接觸應力和許用彎曲應力： (3-7) (3-8) (3-9) (3-10) 將有關值代入式（3-5）得： = =48.07mm 則 (3-11) 查圖7-10得kv=1.09;由表7-3查得kA=1.25;由表7-4查得kβ=1.05；取kα=1，則 (3-12) 修正 m=d1/z1=48.07/33=1.467mm (3-13) 由表7-6取標準模數m=3mm。 c．計算幾何尺寸 d1=mz1=320mm=60mm d2=mz2=367mm=201mm a=m(z1+z2)/2mm=130.5mm b==160=60mm (3-14) 取b2=60mm C.校核齒根彎曲疲勞強度 由圖7-18查得YFS1=4.35 YFS2=4.1, 取=0.7 校核大小齒輪的彎曲疲勞強度 (3-15) = (3-16) 合適。 3.3.2齒輪參數的確定 （以傳動軸1上67/3.0，與20/3.0嚙合的齒輪為例） A. 確定齒輪的精度等級 該齒輪是鏜床主軸箱中速度較高的齒輪，主要要求是傳動平穩(wěn)性精度，故首先考慮第Ⅱ公差組精度等級。 據圓周速度 (3-17) 由表12-6、表12-7可見，在<3m/s速度分段中，速度不算高，且普通機床對噪聲限制不很嚴格，因此可選定第Ⅱ公差組為７級。由于該齒輪對傳遞運動準確性要求不高，可比第Ⅱ公差組精度降低一級，故第Ⅰ公差組選定為８級。動力齒輪對齒面載荷分布均勻性有一定要求，第Ⅲ公差組精度一般不低于第Ⅱ公差組，故亦定為7級。所以最后選定小齒輪精度為：8-7-7。 B.齒輪誤差檢驗組的選擇及其公差值的確定 該齒輪屬中等精度，且為批量生產，故可采用便于批量測量的檢驗組，查表12-3選定，，，，組成檢驗方案。根據d1=mz1=367mm=201mm及b1=32mm,查表12-13,表12-14,表12-15,可得公差值： 第Ⅰ公差組　?。?3um, =40um 第Ⅱ公差組 =20um 第Ⅲ公差組 =11um C. 計算齒輪副側隙和確定齒厚極限偏差代號 a．計算齒輪副的最小極限側隙jnmin 由表12-10按噴油潤滑和v=1.91m/s查得： jn1=0.01mn=0.013mm=0.030mm 由式（12-9）得 根據齒輪和箱體的材料，從材料手冊上查得，鋼和鑄鐵的線膨脹系數分別為 　　a1=11.510-6/oC a2=10.510-6/oC 傳動中心距為 (3-18) 所以jn2=2130.5[11.5(80-20)-10.5 (50-20)]10-6sin20omm =0.017mm jmin=jn1+jn2=(0.030+0.019)mm=0.047mm (3-19) b．確定齒厚極限偏差代號 齒厚上偏差：　　　　 (3-20) 式中前面已查得＝11um，fpb由表12-14按７級查得 　　fpb1=13um fpb2=13um fpt=14um 由表12-17按a=76.5mm,7級精度查得fa=23um。所以 =-45 由表12-14查得fpt=11um,則 由圖12-29或表12-9查得齒厚上偏差代號為F，因此 (3-21) 齒厚下偏差 由可知。查表12-13，８級精度Fr=45um,查表12-11,br=1.26IT9=1.2674um=93um 所以 得 　　 (3-22) (3-23) 由圖12-29或表12-9查得齒厚下偏差代號為J，因此 　 (3-24) 　 (3-25) 至此，小齒輪的精度為：8-7-7FJ　GB10095-88。 D.確定齒坯公差、表面粗糙度 齒輪內孔是加工、檢驗及安裝的定位基準，對7級精度的齒輪，由表12-18查得：內孔尺寸公差為IT7，內孔直徑為40mm，偏差按基準孔Ｈ選取，即孔。內孔的形狀公差按7級決定或遵守包容原則。 定位端面的端面圓跳動公差由表12-19查得為0.018mm。齒頂圓只作為切齒加工的找正基準，不作為檢驗基準，故其公差選為IT11(見表12-19的注)，頂圓直徑da1=d1+2ha*m=(340+213)mm=126mm,偏差按基準軸h選取，即。 齒輪表面粗糙度按７級查表12-20,各表面粗糙度Ra分別為： 齒面Ra＝1.6um,內孔Ra＝1.6um,基準端面Ra＝3.2um,齒頂圓Ra＝6.3um。 E.公法線的公稱長度W及其跨齒數k，可從本書P.264查得： 跨齒數k=3 公稱長度W=7.6884mm 該齒輪為中模數齒輪，控制側隙的指標宜采用公法線平均長度極限偏差、，可得： 跨齒數k=3 公稱長度W=7.6884mm 該齒輪為中模數齒輪，控制側隙的指標宜采用公法線平均長度極限偏差、，可得： = (3-26) = (3-27) =