反向齿轮器箱体夹具设计说明书.doc

2014课程设计——反向齿轮器箱体夹具设计
反向齿轮器箱体夹具设计说明书

第一部分：加工工艺规程设计
一 反向齿轮箱的用途
该反向齿轮箱用途非常广泛。常用于加速减速，就是常说的变速齿轮箱；改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴；改变转动力矩，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大；离合功能，我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮，达到把发动机与负载分开的目的，比如刹车离合器等；分配动力，例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。
二 反向齿轮箱的工艺特点和技术要求
按表1的形式将反向齿轮器的主要技术要求列于表1中。

表1 反向齿轮箱零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差
mm
表面粗糙度Ra
um
形位公差
mm
上盖接合面
200
1.6
平行度0.05
上盖接合面Φ12孔
12
6.3

Φ16mm沉头孔
16
6.3

吊耳上凸台面

6.3

左右轴承凸台端面

6.3

Φ47mm轴承孔
Φ47-0.008+0.018Error! No bookmark name given.
1.6
同轴度Φ0.01
Φ35mm轴承孔
Φ35-0.008+0.018
1.6
前端面Φ12mm孔
Φ120+0.019
1.6

Φ35mm吊耳孔
Φ350+0.027
3.2
轴线与上盖结合面平行度0.05
为了实现改变方向、力矩等功能，其轴承孔与轴承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求较高，而且要求较高的同轴度。上盖结合面作为设计基准和定位基准，要求较高的平面度。为了保证齿轮箱有较高的装配精度，上盖面采用销定位，因此需要与上盖进行配作。吊耳孔虽然尺寸精度要求不高，但要求对上盖面有很好的平行度。
综上所述，该反向齿轮箱的各项技术要求比较合理，符合零件在实际工作中的功用。
三 定位基准的选择
1．粗基准的选取原则
（1）、若工件必需首先保证某重要加工表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准（2）、在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以使这个表面在加工中不致因加工余量不足造成加工后仍有部分毛面。（3）、在没有要求保证重要表面加工余量的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。（4）、选作粗基准的表面应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。（5）、粗基准在同一方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。
本箱体零件选用下底面作为粗基准。以下底面作为粗基准加工上盖接合面和前端面，然后加工上盖结合面的螺栓孔可以为后续工序准备好精基准。
2.精基准的选择
根据该箱体零件的技术要求和装配要求，选择上盖结合面和上盖结合面螺栓孔为精基准进行加工。选择上盖接合面和上盖结合面螺栓孔，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”的原则。选用上盖结合面作基准时，采用一面两销的方式定位，夹紧稳定可靠。
四 加工顺序的安排
1. 机械加工顺序
（1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——上盖接合面和前端面。
（2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。
（3） 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——上盖接合面和前端面，后加工次要面。
（4） 遵循“先面后孔”原则，先铣削上盖接合面，再钻接合面上的孔，先铣削吊耳凸台面，再钻孔。
五 确定加工方案
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表2列出了反向齿轮箱的工艺路线。
表2 反向齿轮箱工艺路线、设备及工装的选用
加工表面
表面粗糙度Ra/um
加工方案
上盖结合面
1.6
粗铣-半精铣-精铣
前端面
6.3
粗铣-半精铣
吊耳上凸台面
6.3
粗铣-半精铣
左右侧面
6.3
粗铣-半精铣
上盖接合面Φ12mm孔
6.3
钻
Φ16mm沉头孔
6.3
锪
Φ47mm轴承孔
1.6
粗镗半精镗-精镗
Φ35mm轴承孔
1.6
粗镗-半精镗-精镗
前端面Φ12mm孔
1.6
扩铰
Φ35mm吊耳孔
3.2
粗镗-精镗

六 确定加工路线
1. 粗铣上盖结合面
2. 粗铣前端面
3. 钻上盖结合面φ12连接螺栓孔
4. 粗铣两侧轴承凸台端面
5. 粗镗两侧个轴承孔
6. 粗铣吊耳上凸台端面
7. 粗镗吊耳孔
8. 半精铣上盖结合面
9. 绞上盖结合面φ12的螺栓孔
10. 半精镗两侧轴承孔
11. 半精铣前端面
12. 半精铣两侧轴承凸台端面
13. 半精铣吊耳上凸台面
14. 精镗吊耳孔
15. 钻前端面φ12的孔
16 钻前端面2×φ10的孔
17. 钻底面M12的螺纹底孔，锪φ20的孔
18. 钻两侧轴承凸台端面上6个M6的螺纹底孔
19. 绞前端面φ12的孔
20. 锪前端面φ10的孔为M12的螺纹底孔
21. 在上盖结合面上钻4×M8的螺纹底孔
22. 在上盖结合面上钻4个φ5的油孔
23. 钻右侧凸台面上φ5深30的油孔
24. 钻左侧凸台面上φ5深35的油孔
25. 攻前端面M12螺纹
26. 攻两侧轴承凸台端面上6个M6螺纹
27. 攻上盖结合面上4个M8的螺纹
28. 攻底面M12的螺纹
29. 精铣上盖结合面
30. 精镗两侧轴承孔
31. 锪φ16的沉头孔

32. 去毛刺
33. 清洗
34. 与7065装配
35. 钻2个配作的φ5锥销孔底孔
36. 绞2个配作的φ5锥销孔
37. 与7076装配
38. 钻吊耳上配作φ8的销孔底孔
39. 绞吊耳上配作的φ8销孔
40. 清洗
41. 终检

第二部分 粗镗两侧轴承孔加工工序卡
注意事项：1.切削液的选择——在选用切削液时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在加工一般的材料时，经常采用干切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也加快。硬质合金刀具价格较贵，所以从经济方面考虑，干切削也是不合算的。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。
2．工序时间确定——金刚镗床的转速范围53—840r/min，所以粗加工选择转速为400r/min；主轴进给范围为0.02-0.20mm/r,所以选择0.2mm/r.轴承孔的深度为38mm，所以进给时间为38÷（400×0.2）=0.475min。进给次数设为1次，每次进给深度1mm.
第三部分 粗镗两侧轴承孔夹具设计
一 专用夹具设计的具体要求
1、保证工件的加工精度
2、提高生产率降低制造成本
3、操作方便、省力和安全
4、便于排屑
5、有良好的结构工艺性
二 拟定夹具定位方案
1．定位方式和定位元件的选择
由于上盖结合面已经粗加工，且是设计基准，故根据“基准重合”原则可以设为精基准，利用上盖结合面上有4个孔中的两个孔，采用一面两销定位方式进行加工。
一面两孔组合定位常用于加工箱体、杠杆、盖板等零件，易做到基准统一，保证工件的位置精度，又有利于夹具的设计与制造。工件的定位平面一般是加工过的精基面，两孔可以是工件结构上原有的，也可以是为定位需要而专门设置的工艺孔。一面两孔定位时相应的定位元件是一面两销，两定位销可以有以下两种：(1)两个圆柱销，上盖结合面限制3个自由度（），定位销1限制x和y方向的移动，定位销2限制y方向移动和z方向的转动，所以y方向的移动被重复限制产生了过定位，由于一批工件中两孔及两销之间的中心距都在一定公差范围内变动，所以在极限情况下可能会存在使工件两孔无法套入两个定位销中。
(2)一个圆柱销和一个削边销，采用这种方法的情况下就避免了在y的移动方向上的过定位。上盖结合面限制3个自由度，Φ12定位销限制3个自由度。

（1） 确定两定位销中心距尺 及其偏差，Lx=L=176mm，由于两个螺栓孔的中心距为176±0.25mm，δLg=0.25mm，即由螺栓孔确定中心距偏差为销孔中心距偏差的1/3—1/5，所以取=0.25×0.2=0.05mm，定位销的中心距尺寸为176±0.05mm
（2） 确定圆柱销直径及其公差Td1，d1=D1=12mm，圆柱销与螺栓孔之间的配合为间隙配合，选用H8/f7。故孔径120+0.022mm，公差为TD1=0.022mm；圆柱销销径12-0.034-0.016 mm公差为Td1=0.018mm；最小间隙为Δ1=0.016mm。
（3） 削边销的宽度a、b和B （由《机床夹具设计手册》a=1，
（4） 确定削边销与基准孔的最小配合间隙=2×4×（0.05+0.25-0.016÷2）÷12=0.195mm
（5） 削边销的直径d2=D2-Δ2=12-0.195=11.805mm，选用公差带h6，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为11.8050-0.009mm
（6） 移动时基准误差Δjy=Td1+TD1+Δ1min=0.018+0.022+0.016=0.056mm
（7） 转角误差Δθ=arctan（TD1+Td1+Δ1min+Td2+TD2+Δ2min）÷2L
tanθ=（0.018+0.022+0.016+0.009+0.022+0.195）÷（2×176）=0.0008011，∴θ=0.0459°
2． 夹紧力作用方向的选择
由螺母、螺杆等带有螺旋结构的元件与垫圈、压板等组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构是目前夹具上用得最多的一种。我们选择了通过螺纹套来夹紧，使力量冲上面向下，从而达到夹紧的目的，并且方便加工，能有效的控制成本。原本是选用气缸作为夹紧的动力元件，但考虑成本和一般加工的需求，以及设计的复杂度，所以用螺纹来夹紧，实现夹紧的功能作用。并且考虑到了快换的效果，来提高生产的效率和操作的方便性。
对于夹紧力作用点及作用力方向的选择，夹紧力应落在工件刚性较好的部件上，
故选择作用在箱体边缘刚性很高处。夹紧力的方向应有利于工件的准确定位也和工件受力方向一致。由于是通过从上面的压力来夹紧的，所以夹紧力的作用方向是从上向下的。

根据《机械加工工艺手册》可查得：切削力计算公式为
FZ=9.81CFz。apxFzfyFz.(60v)nFz.KFz ；Fx=9.81CFx。apxFxfyFx.(60v)nFx.KFx
查表可得：CFz=92, ap=2mm, xFz=1, f=0.2mm/r, yFz=0.75, 大轴承孔切削速度V=πDn/60000=0.98m/s,小轴承孔切削速度v=0.73m/s, nFz=0, KFz= (170÷190)0.4×1×1×1×1=0.956，
CFx=46，xFx=1， yFx=0.4， nFx=0，KFx=(170÷190)0.8×1×1×1×1=1.647，
所以Fz=516N，Fx=434N,
夹具的夹紧力F一部分平衡Fz，和F-Fz产生的摩擦力平衡Fx，查表可得摩擦因数u取0.5，所以夹紧力F=516+434÷0.5=1384N，计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力F，即： 取k=1.5，F′=2076N,

三 导向机构的设计
1．镗套类型的选择
由于为粗镗，镗孔的速度为400r/min，所以选择固定式镗套，其结构简单、紧凑，轴线位置准确。
2.镗套的布置方式
根据零件形状和加工的轴承孔的孔径＜60mm，所以选择单支撑后导引的方式。
镗套几何尺寸及公差的确定
根据轴承孔的直径可以确定镗杆的直径分别为25和35，刀孔尺寸为10，所以镗套的内径为36和48，镗套的外径为44和56.
3．镗套材料及热处理
其选用材料考虑到零件材料为HT200，所以选用CrWMn ，热处理为调制
4.镗模支架的设计

确定尺寸H=28，B=40，L=20，a=3，b=10，C=3，
四 夹具与机床的连接
夹具与机床的连接通过在底板上开4个对称的U型槽，通过上螺栓来在机床的工作台上的T型槽来锁紧固定。

确定d=12,D=14，D1=30，h不小于3，L=20，H=36