铣变速箱体两个端面组合机床设计

河北工程大学毕业设计摘要应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“铣变速箱体两个端面”。本组合机床要求能实现铣两端面，能进行手动，铣削头能作10mm的微调。 在工艺制定过程中，通过批量的进行铣两端面的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性。本人的设计的主要内容是：进行了机床总体布局设计；对机床的进给和传动部分进行了设计；结合实例，介绍了夹具设计方法；通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。关键词：组合机床；铣削头；夹具设计；手动AbstractApplication of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The graduation project is entitled Two face milling gearbox. The combination of milling machine tool required to achieve both ends of surface, can be manual, 10mm milling head can be fine-tuning. Making process in the process, conducted by volume ends face milling processing program, and to seek the best technology solutions, which illustrates the process in the importance of the production process. The main elements of my design are: the general layout for a machine tool design; on the machine feed and transmission parts of the design; Integration for the fixture design; With this design, this machine can meet the design requirements, and the traditional compared to the machine, this machine has high automation, high productivity and high precision. Keywords: combination tool; milling head; fixture design; Manual 42目录摘要1Abstract2目录3第1章 绪论61.1 引 言61.2毕业设计的目的61.3 组合机床概述7第2章 零件的分析122.1 生产类型的确定122.2 零件的作用122.3 零件的工艺分析122.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施132.5工艺过程设计中应考虑的主要问题142.6变速箱箱体加工定位的基准选择172.6.1粗基准的选择172.6.2精基准的选择172.7变速箱体的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定18第3章 变速箱体材料及毛坯的确定203.1 变速箱体的材料203.2 变速箱体的毛坯20第4章 工艺规程设计214.1 基准的选择214.2 工艺路线的制定214.3加工设备及工艺装备的选用244.4 确定精铣箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时274.4.1 加工余量的确定274.4.2 切削用量的确定274.4.3 基本工时的确定284.4.4编制机床生产率计算卡29第5章 组合机床总体设计325.1 组合机床配置形式的选择325.2绘制机床联系尺寸图325.2.1 动力部件的选用325.2.2 装料高度的确定335.2.3 侧底座的选择335.2.4 绘制机床联系尺寸图335.3绘制铣削变速箱体两端面工序图345.4 绘制精铣变速箱体两端面加工示意图345.4.1 刀具的选择345.4.2 铣削头的选择355.4.3 对刀元件的选择365.4.4 绘制加工示意图36第6章.专用夹具设计386.1 夹具概述386.1.1 夹具分类386.1.2 机床夹具的现状386.1.3现代机床夹具的发展方向396.2 夹具设计任务406.3 拟定夹具结构方案406.3.1 确定工件定位方案及设计选择定位装置406.3.2 确定工件夹紧方案及设计选择夹紧装置426.3.3 对刀装置的选择436.3.4 夹具体与铣床联接定位键的选择446.3.5 夹具体设计456.4 定位误差及夹紧力的计算456.4.1 定位误差的分析计算456.4.2 夹紧力的分析计算456.5夹具操作说明466.6绘制夹具装配图及夹具体零件图46第7章 总结478.参考文献48致谢49第1章 绪论1.1 引 言机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理的夹具，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量，将直接影响被加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起到重要的作用。1.2毕业设计的目的 毕业设计是完成了大学的全部课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生在校学习的最后一个重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对专业知识、技能有进一步的提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国家标准和规范的能力，学会编写设计说明书，提高综合素质；培养学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，使学生具有一定的机械设计技能和掌握机械设计的一般方法和步骤，树立良好的设计思想和工作作风，为以后从事专业技术工作打下基础。1.3 组合机床概述1.3.1 组合机床行业企业体制的转变及产品结构变化“九五”后期，在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从2001年至今，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。1.3.2 组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床（Modular machine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。 组合机床具有以下特点：组合机床上的通用部件和标准件约占全机的7080%，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，而且劳动强度低。组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结构稳定，工作可靠，而且使用和维修方便。在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，其通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。（6）用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。随着电子技术的发展，液压传动和电-液联合控制技术的深入广泛应用，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，上世纪70年代以来发展了新型组合机床柔性组合机床。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的方向。80年代被称为数控机床数控系统发展的时代。现在，中国已成为世界的制造业基地，与世界先进水平的差距逐步缩小。柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）已成为中大批量多品种生产较为理想和效益较好的设备。组合机床是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展的必不可少的设备之一。1.3.3设计机床的基本要求有以下几点：1、一定的工艺范围任何一台机床所能完成的加工零件的类型，零件尺寸，毛坯形式和工艺工序都是有一定范围的。一般来说，工艺范围越窄，机床结构可较简单，容易实现自动化，生产率也高。机床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的结构趋于复杂，不能充分发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增加机床成本。2、保证精度与光洁度机床应保证被加工零件的精度和光洁度 ，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和光洁度，机床本身就必须具备一定的几何精度，传动精度和动态精度。一般情况下，机床刚度越大则动态精度越高。机床的刚度包括结构刚度和接触刚度，机床的结构刚度取决于构件本身的材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影响等。机床的接触刚度不仅与接触材料接触面的几何尺寸，硬度有关，而且还与接触面的光洁度，几何精度，加工方法，相对方向接触面间的介质，预压力有关。切削过程中机床的振动降低了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率的提高，加速了机床的损坏。机床抵抗振动的能力称为抗振性。机床的抗振性和机床的结构刚度，阻尼特性，固有频率有关。机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为普通精度机床，精密机床，高精度机床和精密母机床。3、有足够高的生产率和自动化程度生产率的要求根据生产纲领决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表示。要提高机床的生产效率，必须缩短加工一个工件的平均时间，其中包括缩短切削加工时间，辅助时间以及分摊到每一个工件上的准备和结束时间。采用先进刀具提高机床的切削速度，采用大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高生产效率。同时，缩短辅助时间，例如：空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产率。为了提高机床的生产率和自动化程度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理的利用刀具，最大限度的缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件的精度稳定性。还具有提高生产率和减轻工人劳动强度的优点。4、操作维修方便，使用安全可靠机床的操纵，观察，调整，装卸工件和工具应方便省力。机床维护须简单，部件便于拆装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运输。使用安全包括操作者的安全，误操作的防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障或废品的报警。5、提高三化程度三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件标准化。提高三化程度对发展机床品种，规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方面都有十分重要的意义。6、噪声小由于机床切削速度的提高，功率的增加，自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑的一个问题。7、成本低在保证实现机床的性能要求的同时，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生产厂的经济效益来说，机床成本尤为重要。机床的成本不仅包括材料，加工制造费用，还包括研制和管理费用，必须十分重视和努力降低机床的成本。8、可靠性机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。随着自动化水平的不断提高，需要许多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标的要求是相当高的。第2章 零件的分析2.1 生产类型的确定由设计任务书知，生产纲领为50000件/年，批量为设计本专机一台。根据实用机械制造工艺设计手册第64页 表4-1 知：变速箱体的生产类型为大批生产，精铣变速箱体两端面专机为单件生产。2.2 零件的作用变速箱体内装有输入轴和输出轴以及其它传动轴和齿轮等，通过改变安装在这些轴上的滑移齿轮的位置来实现滑移齿轮和固定齿轮的传动比的改变，从而实现各传动轴转速的改变，来改变拖拉机的进行速度。因而，变速箱体的主要功用就是支承各传动轴，实现各传动轴的准确定位，保证各轴之间的中心距和平行度，并且保证拖拉机变速箱体部件与其相连接的其它部件的正确安装。2.3 零件的工艺分析由变速箱箱体零件图可知。拖拉机变速箱箱体是一个簿壁壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以侧面为主要加工表面的加工面，这一组加工面包括：顶面的铣削加工；212N8的工艺孔加工；8M10-6H的螺纹孔加工；11M10-6H的螺纹孔加工；310.5的孔加工。其中顶面有表面粗糙度的要求为Ra6.3m，19个螺纹孔均有位置度要求为0.4mm，两个工艺孔有粗糙度的要求为Ra6.3m。那三个孔业有粗糙度的要求Ra为12.5m。（2）以72J7、52J7、62J7、62J7、80J7和115H7的支撑孔为主要加工表面的加工面。这一组加工面包括：2，2，2，2，2和2的孔；尺寸为578的前后端面；前后端面上的2M8-7H的螺纹孔，3M10-6H的螺纹孔，6M8-7H的螺纹孔，6M12-6H的螺纹孔，3M10-7H的螺纹孔，616H10的孔和M161.5的加油孔。其中前后端面的表面粗糙度为Ra6.3m,所有的螺纹孔和6个孔均有位置度要求0.4mm，加油孔的粗糙度要求为Ra12.5m。（3）以两端面为主要加工表面的加工面，这一组加工表面包括控制尺寸为578mm和58mm的两端面。两端面有表面粗糙度要求为Ra6.3m，12个螺纹孔均有位置度要求为0.4mm。2.4变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速箱箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于拖拉机变速箱的生产量很大。怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。2.4.1孔和平面的加工顺序箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。变速箱箱体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.4.2孔系加工方案选择变速箱箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系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，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据江淮12变速箱箱体零件图所示的变速箱箱体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。用镗模法镗孔在大批量生产中，拖拉机变速箱箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。2.5工艺过程设计中应考虑的主要问题2.5.1加工方法选择的原则（1）所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。（2）所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。（3）所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。（4）加工方法要与生产类型相适应。（5）所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应2.5.2加工阶段的划分按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11-IT12，粗糙度为Ra80-100m。 (2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为,表面粗糙度为。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。2.5.3工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：(1)工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。(2)工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。2.5.4加工工序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：（1） 机械加工1） 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准2） 按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面3） 在重要表面加工前应对精基准进行修正4） 按“先主后次，先粗后精”的顺序5） 对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。（2） 热处理1） 退火与正火，毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。2） 时效，为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理；对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、后各安排一次时效处理。3） 淬火，淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。4） 渗碳，渗碳易产生变形，应安排在精加工前。（3）辅助工序 1）中间检验，一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花费工时较多和重要工序的前后。2）特种检验，荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前。3）表面处理，电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行。2.6变速箱箱体加工定位的基准选择2.6.1粗基准的选择选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。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表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。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。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。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，必要时需经初加工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。即以变速箱箱体的62和72的支撑孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.6.2精基准的选择精基准的选择原则：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。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，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。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。从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速箱箱体的装配基准，但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.7变速箱体的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定江淮12变速箱箱体的零件的材料采用灰铸铁铸造。变速箱材料为HT20-40-GB976-61，HB为170-241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）江淮12变速箱箱体为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：、铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。、铸造圆角要适当，不得有尖角。、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、并便于起模。、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。、铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求（2）设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。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，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。第3章 变速箱体材料及毛坯的确定3.1 变速箱体的材料根据机械零件手册第23页 表4-5 ，确定变速箱体的材料为HT200。当铸件壁厚为1020时，b195 MPa 。3.2 变速箱体的毛坯根据实用机械制造工艺设计手册第43页 表2-1 ，确定变速箱体的工艺方法为砂型机器造型。根据实用机械制造工艺设计手册第44页 表2-3 ，确定加工余量MA的精度等级为G级，余量公差等级CT为9级。根据实用机械制造工艺设计手册第46页 表2-5 得：箱体铸件壁厚公差为2 mm 。坯料重量约为58 Kg 。第4章 工艺规程设计4.1 基准的选择4.1.1粗基准的选择粗基准的选择要求是：保证能迅速可靠的加工出精基准；保证各加工表面有足够的加工余量，并尽量使主要加工表面加工余量均匀；保证各加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。与此同时，必须考虑定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便等因素。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。因此，选择上表面和两侧面为粗基准。4.1.2精基准的选择精基准的选择，重点考虑保证加工精度，使加工过程操作方便。选择精基准应遵循的原则有：基准重合原则，基准统一原则，互为基准原则，自为基准原则，所选精基准应保证工件装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。根据上述原则，选择上表面，一个侧面和一个端面作为精基准，其中，上表面为主要定位基准面。4.2 工艺路线的制定零件的加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用组合机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生产成本尽量下降。在制定工艺方案时，应考虑的几点基本原则有： 选择合适可靠的工艺方法； 粗精加工要合理安排； 工序集中的原则； 定位基准及加紧点的选择原则； 节约成本，提高经济效益。综合考虑各方面因素，拟定的工艺方案如表4-1所示：表4-1 工艺方案工序号工 序 名 称 01铸造毛坯。02清除浇口、坯缝、砂泥。03检验。按毛坯图纸检查，型腔内部必须清理干净04消除内应力处理。05检验测量硬度。检验HBS17024106各表面涂酚醛底漆。07粗铣上口。控制尺寸61.5 ，131.508粗铣两侧面。控制尺寸2460.3 ，09半精铣上口。控制尺寸60.60.2 ，130.60.210铣两端面。控制尺寸580.1 ，5780.2311精铣两侧面。控制尺寸244.10.1 12精铣上口。控制尺寸600.2 ，1300.313检验。14钻工艺孔10.5。扩铰工艺孔12H8。都需控制尺寸350.05 ，5230.05，2515粗镗6孔。钻3孔。控制尺寸150+0.216半精镗6孔。半精镗15.650+0.0517精镗6孔。铰3孔。18检验。19钻两侧面孔。20倒两侧面孔角60。分别倒角至12，10，821钻两端面孔。22倒两端面孔角60。倒至1223钻上口孔。24倒上口孔角60。倒至1025攻两侧面螺纹。26攻两端面螺纹。27攻上口9孔螺纹（前）。28攻上口11孔螺纹（后）。29去毛刺、锐边、清洗。30检验。31涂油、入库。4.3加工设备及工艺装备的选用参考实用机械制造工艺设计手册相关内容，选择加工设备及工艺装备如表4-2所示：表4-2 加工设备及工艺装备工序号工序名称加工设备工 艺 装 备01铸造毛坯02清除浇口、坯缝、砂泥03检验04消除内应力处理05检验测量硬度06各表面涂酚醛底漆07粗铣上口粗铣上口组机专用夹具、镶齿面铣刀08粗铣两侧面粗铣两侧面组机专用夹具、镶齿面铣刀、卡尺09半精铣上口半精铣上口组机专用夹具、镶齿面铣刀10铣两端面铣两端面组机专用夹具、镶齿面铣刀、界限卡规11精铣两侧面 精铣两侧面组机专用夹具、千分尺镶齿面铣刀、12精铣上口精铣上口组机专用夹具、镶齿面铣刀、卡尺13检验千分尺、高度尺、直角尺、杠杆表、塞尺、14钻工艺孔10.5钻、扩、铰工艺孔组机专用夹具、直柄麻花钻、扩铰复合刀、300/0.02卡尺、塞规、高度尺、杠杆表15粗镗6孔，钻3孔9孔镗组机专用夹具、YG8镗刀、直柄麻花钻、内径千分尺、内径百分表、卡尺、塞规16半精镗6孔，半精镗15.650+0.059孔镗组机专用夹具、卡尺、塞规、内径百分表17精镗6孔，铰3孔9孔镗组机专用夹具、绞刀、YG6镗刀、内径千分表、千分尺、塞规、卡尺18检验内径千分表、塞规、千分尺、平行度同轴度检具、垂直度检具、圆柱角尺19钻两侧面孔36孔钻组机专用夹具、直柄麻花钻、专用塞规、卡尺20倒两侧面孔角60手电钻直柄麻花钻21钻两端面孔13孔钻组机专用夹具、直柄麻花钻、钻铣复合刀、专用塞规、塞规、卡尺22倒两端面孔角60手电钻直柄麻花钻23钻上口孔23孔钻组机专用夹具、直柄麻花钻、塞规、卡尺24倒上口孔角60手电钻直柄麻花钻25攻两侧面螺纹36孔攻丝组机专用夹具、机用丝锥、螺纹塞规26攻两端面螺纹13孔攻丝组机专用夹具、机用丝锥、螺纹塞规27攻上口9孔螺纹（前）9孔攻丝组机专用夹具、机用丝锥、螺纹塞规28攻上口11孔螺纹（后）11孔攻丝组机专用夹具、机用丝锥、螺纹塞规29去毛刺、锐边、清洗30检验千分尺、同轴度平行度检具、垂直度检具、同柱31涂油、入库4.4 确定精铣箱体两端面的加工余量、切削用量及基本工时4.4.1 加工余量的确定根据实用机械制造工艺设计手册第119页 表7-25 ，确定精铣两端面的加工余量为1 mm 。4.4.2 切削用量的确定铣削总宽度：ae=260mm ，铣削总长度：=216 mm 。根据金属切削手册第6.8页 表6-5 ，确定铣刀直径为：d0=320 mm根据金属切削手册第6.8页 表6-6 ，确定铣刀的齿数为细齿30齿根据机械制造装备设计课程设计第187页 附表5-5 ，选择被吃刀量为ap=1 mm根据机械加工工艺手册第98页 表3.1-74 ，取主轴转速为250 r/min切削速度:vc=Dn/1000=3.14320250/1000251 m/min根据实用机械制造工艺设计手册第144页 表8-24 ，确定每齿进给量fz=0.023 毫米/齿 进给量f=fzz=0.02330=0.69 mm/r进给速度:vf=fzzn=0.02330250173 mm/min4.4.3 基本工时的确定根据实用机械制造工艺设计手册第155页 表8-32 ，铣削基本时间:Tb=（+1+2）/fMz ,其中为总的铣削长度；fMz为工作台的水平进给速度；1=0.5d-(d2-ae2)1/2+(13) ；2取35 ；d为刀具直径。代入数据得：Tb=216+0.5320-(3202-2752)1/2+ 3+5/1731.85 min辅助动作时间包括拿取工件并放在夹具上，手动夹紧，启动机床，清扫定位面，放松卸下工件，测量等时间。根据实用机械制造工艺设计手册第155页 表8-32 ，辅助动作时间：Ta=1+0.5+0.02+0.03+0.05+0.04+0.2+0.8+1+0.8=4.44 minTB= Ta+ Tb=4.44+1.85=6.29 min布置工地时间：Ts=5%TB=5%6.29=0.3145 min休息及生理需要时间：Tr=30%TB=30%6.29=1.88 min由于n=50000件/年，数值很大，平均到每个工件的准备时间和结束时间Te/n可以忽略不记，因此，单件计算时间：Tc= Ta+ Tb +Ts+ Tr=4.44+1.85+0.31+1.88=8.48 min4.4.4编制机床生产率计算卡根据机械制造装备设计第144页相关公式得：机床的生产率Q1=60/T单件=60/8.487件/h机床的负荷率=Q1tk/A , tk为年工作时间（h），A为年生产纲领（件）带入数据得：=74200/50000=0.588=58.8%理论生产率Q= Q1=7.1958.8%=4.23 件/h根据前面设计内容编制机床生产率计算卡，如表5-2所示：表5-2 机床生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称拖拉机变速箱体毛坯重量58 Kg材料HT200硬度170241HBS 工序名称精铣两侧面工序号10序号工步名称工作行程/mm切速/mmin-1进给量/mmr-1进给量/mmmin-1工时/ min工进时间辅助时间1安装工件1.22工件定位夹紧1.03工作台快进12566000.0194工作台工进8752510.691733.525工作台停止0.046工作台快退100066000.01527工件松开0.98卸下工件1.5备注1.两铣削头的转速为250 r/min2.一次安装加工一个工件累计3.524.82单件总工时8.34机床生产率7.19（件/h）理论生产率4.23（件/h）负荷率58.8%第5章 组合机床总体设计5.1 组合机床配置形式的选择根据变速箱的结构特点、加工部位（两端面）、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为单工位卧式组合机床，机床具有两个铣削头，对变速箱体的两侧面同时进行铣削加工，以达到节省时间，提高加工效率的目的。组合机床的配置形式简图如图5-1所示。 图5-1 组合机床的配置形式简图 5.2绘制机床联系尺寸图5.2.1 动力部件的选用根据金属切削刀具第59页 表4-3 公式得：单个铣削头铣削力：Fc =9.8154.5aefz0.74ap0.9zd0-1=9.8154.52750.0230.7410.930320-1=845.37 N总的铣削力为：2Fc =2845.37=1609.74 N根据金属切削刀具第60页 公式得：进给功率Pf =0.15Pm由5.3节内容知：单个铣削头的铣削功率P =3.332 KW ，总的铣削功率Pm =2P =23.332=6.664 KM所以进给功率Pf =0.156.6641 KW由4.4节内容知：进给速度vf=173 mm/min 工作台行程为1000 mm 。据此查组合机床及其自动化第47页 表2-15 ，选择铣削工作台的型号为：1XG50 。5.2.2 装料高度的确定装料高度指工件安装基面至机床底面的距离。根据选择的工作台尺寸，考虑夹具体及定位装置的高度需求，参考机械制造装备设计相关内容，确定机床的装料高度为1060 mm 。5.2.3 侧底座的选择铣削头可以与比其大一规格的滑台相配套使用，并根据所选铣削头的相关联系尺寸及所选择的铣削工作台的相关联系尺寸，查组合机床及其自动化第51页 表2-18 ，选择的侧底座型号为：1CC50