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发动机箱体结构设计及加工路线拟定学士学位论文.doc
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1、摘要本设计是汽车变速箱箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。汽车变速箱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,本设计遵循先面后孔的原则。并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。基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准,以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选
2、用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词:变速箱;加工工艺;专用夹具AbstractThe design is about the special-purpose clamping apparatus of the machining technology process and some working procedures of the car gearbox parts. The main machining surface of the car gearbox parts is the plane and a ser
3、ies of hole. Generally speaking, to guarantee the working accuracy of the plane is easier than to guarantee the holes. So the design follows the principle of plane first and hole second. And in order to guarantee the working accuracy of the series of hole, the machining of the hole and the plane is
4、clearly divided into rough machining stage and finish machining stage. The supporting hole of the input bearing and output bearing is as the rough datum. And the top area and two technological holes are as the finish datum. The main process of machining technology is that first, the series of suppor
5、ting hole fix and machine the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole fix and machine technological hole. In the follow-up working procedure, all working procedures except several special ones fix and machine other series of hole and plane by using the top plane and techn
6、ological hole. The machining way of the series of supporting hole is to bore hole by coordinate. The combination machine tool and special-purpose clamping apparatus are used in the whole machining process. The clamping way is to clamp by pneumatic and is very helpful. The instruction does not have t
7、o lock by itself. So the product efficiency is high. It is applicable for mass working and machining in assembly line. It can meet the design requirements.Key words: Gearbox; Machining technology; Special-purpose clamping apparatus 目 录第一章 绪论 11.1当前发展现状 11.2 论文主要研究内容 2第二章 发动机箱体工艺设计 32.1箱体的分析 32.1.1箱体
8、的功用分析 32.1.2箱体结构和功用的分析 42.1.4箱体的技术分析 52.1.5箱体的材料分析 52.2发动机箱体毛坯的设计 72.2.1确定毛坯种类及加工方法的选择 72.2.2毛坯的工艺分析及要求 82.2.3毛坯余量和公差的确定 92.3工艺路线设计 112.3.1加工方法的选择 112.3.2箱体的材料及热处理 122.3.3阶段的划分 122.3.4工序的集中与分散 132.3.5基准的选择 142.3.6 拟定发动机箱体的工艺路线 142.4 加工设备及工艺装备的选择 162.5 加工工序设计 18第三章 钻床专用夹具设计 233.1夹具的设计内容 233.1.1定位基准的选
9、择 233.1.2工件的夹紧及夹紧装置 233.1.3夹具材料的选择 243.1.4夹具精度分析 243.2削边销 273.3支承板 273.4 压板 273.5 夹具体中间支架 283.6齿轮齿条偏心轮部分的设计 293.7 键的选取 30第四章 基于UG软件进行的建模及装配 324.1 UG软件建模与装配概述 324.2 运用UG软件进行零件设计 324.3运用UG软件进行零件装配 35第五章 结 论 37参考文献 38致谢 39沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论第一章绪论1.1当前发展现状机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要方式,是企业进行生产准
10、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,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、尺寸、形状和技术要求等不同,针对某一零件,通常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对它的加工。因此,不仅要根据零件的具体要求,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,但从生产和经济效益来看,可能其中有更加合理且切实可行的方案。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
11、合理的工艺过程。在整个加工过程中,夹具不仅是为了夹紧、固定被加工零件的,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。机械制造业历来是应用科学技术的主要领域,是应用最新科技推动社会经济发展的主导产业。制造离不了机床,机床自然离不了夹具。夹具是组合机床的重要组成部分,它用于实现被加工零件的准确定位,夹压,刀具的导向以及装卸工件时的限位等等作用的。本次设计计算量中等,但是制图量比较大。需要查阅大量的书籍充分运用所学知识。2沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论1.2 论文主要研究内容
12、本次论文的主要内容有:(1)确定生产类型,对零件进行工艺分析(2)选择毛坯种类及制造方法,绘制零件-毛坯综合图(3)拟订零件的机械加工工艺规程,选择各工序的加工设备和工艺装备,确定各工序切削用量和工序尺寸。 (4)填写工艺文件:工艺过程卡片(或工艺卡片)、工序卡片(可视工作量大小只填部分主要工序的工序卡片)。 (5)设计指定工序的专用夹具,绘制装配总图和主要零件图。(6)撰写毕业设计说明书。在教师指导下,独立完成设计任务书,培养较强创新意识和学习能力,获得机械工程的基本训练。使整个设计上是先进的,在经济上是合理的,在生产上时可行的。工艺规程设计应满足加工质量、生产率、经济性要求,机床夹具设计方
13、案应合理,有一定的特色和见解。计算步骤清晰,计算结果正确;设计制图符合国家标准;使用计算机进行设计、计算和绘图;撰写说明书时要文字通顺、语言简练、图示清晰。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计第二章发动机箱体工艺设计2.1箱体的分析2.1.1箱体的功用分析箱体是构造发动机的骨架,是发动机各结构和系统的安装的基础。它内、外安装着发动机的主要零件和部件,承受各种载荷及冲击。因此,发动机的箱体必须具有一定的强度和刚度。机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸垫和气缸盖等零件组成。其中气缸体是发动机机体最重要的组成部分。气缸体和上曲轴箱一般都铸成一体,称为气缸体曲轴箱。气缸体一般用灰铸铁
14、铸成,气缸体上部的圆柱形的空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔是曲轴运动的空间。现在汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的发动机常用三缸,12.5升一般为四缸发动机,3升左右的发动机一般为6缸,4升左右为8缸,5.5升以上用12缸发动机。一般来说,在同等缸径下,缸数越多,排量越大,且功率越大;同等排量下,缸数越多,缸径越小,转速越高,从而获得较大的提升功率。本次毕业设计的任务是设计3缸发动机箱体的工艺路线及规程。如图2-1图2-1 三缸发动机气缸体示意图2.1.2箱体结构和功用的分析发动机约占全车质量的15%,是机器的核心部件之一,它为机器的运行提供了动
15、力。发动机箱体类零件也是机器或者部件的基本,它把机器或部件中的轴、齿轮、套等相关零件组在一起,并让它们保持相对正确的位置,按照一定的传动关系传递动力。发动机根据气缸数目的不同,分为单缸发动机和多缸发动机,有两个以上气缸的发动机都称为多缸发动机。又因为多缸发动机气缸排列的方式不同,分为单列式和双列式。箱体结构形式虽然种类繁多,但仍有共同的特点:形状复杂、壁薄且不均匀,内部呈腔形,加工部分多难度大,既有精度要求较高的孔隙和平面,也有精度要求较低的紧固孔。所以,一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品的15%20%。按照气缸的排列形式不同,气缸体还可以分为单列式,V型和对置式三种
16、。(1) 直列式发动机的各气缸排成一列,一般都是垂直分布。单列式气缸体结构简单,但发动机高度和长度较大。一般情况下六缸以下发动机多采用单列式。有的汽车为了降低发动机高度,会把发动机倾斜一定的角度。(2) V型V型发动机气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角180,V型发动机与直列式发动机相比,机体长度和高度缩短了,而且增加了气缸体的强度,减轻了机体的重量,但增大了宽度,且形状较复杂,加工较困难,一般用于8缸以上的发动机。(3) 对置式气缸排列成两列,且两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角为180,称为对置式。它的特点是高度低,总体布置简便明了,有利于风冷。这种气缸应用较少。综合考
17、虑三种排列形式的气缸体,在本次设计中采用直列式。2.1.4箱体的技术分析箱体的加工质量会直接影响机器的性能、精度和寿命,所以箱体零件的加工精度对于机器的加工精度很重要。箱体零件的技术要求主要归纳如下:(1) 主要平面的形状精度及表面粗糙度箱体的主要平面是装配基准,并且大都是加工时的定位基准,所以,应有较大的平面度和较小的粗糙度,不然,会影响箱体加工时的定位精度。一般箱体的主要平面的平面度在0.10.03mm之间,表面粗糙度Ra2.50.63,各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。(2) 孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度箱体上的轴承支撑孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求都较
18、高,不然,会影响轴承与箱体孔的配合精度,降低轴的回转精度。一般箱体的主轴支撑孔的尺寸精度为IT6,圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半,表面粗糙度值为Ra0.630.32。其余尺寸精度为IT7IT6,表面粗糙度为Ra2.50.63。(3) 主要孔和平面的相互位置精度同一轴线的孔应有一定的同轴度要求,各支撑孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求,不然装配会有困难,使轴的运转状况变恶劣,温度升高,从而加剧轴承的磨损,使齿轮啮合度下降,降低齿轮寿命。支撑孔之间的孔距公差为0.120.05mm,平行度公差应该小于孔距公差,一般在全长取0.10.04mm。同一轴线上主要平面间及主要平面之间垂直度公差
19、为0.10.04mm。2.1.5箱体的材料分析一、选材的一般原则:1.材料的机械性能在设计零件并进行选材时,应根据零件的工作条件和损坏形式找出所选材料的主要机械性能指标,这是零件经久耐用的首要条件。2.材料的工艺性能金属材料的基本加工方式有铸造、锻压、冲压、焊接、切削加工和热处理等。各种加工工艺均有其工艺性能要求。材料工艺性能的好坏对零件加工生产有着直接影响。依据所设计的零件的制造方法,应选用其工艺性能优良的材料,以减少制造成本,降低废品的产生。3.材料的经济性能在满足使用性能的前提下,选用零件还应注意降低零件的成本。一般来说,应优先选用价格低廉的材料。如尽可能选用碳素钢和灰铸铁,在难以满足要
20、求时再选用高价格的其它材料。二、零件材料的选择由于零件的工作状态,工作条件的要求,因此零件的材料必须具有综合机械性能,耐高温、抗氧化性和组织稳定性等。根据查阅相关资料,箱体材料通常选用铸铁,其详细介绍如下:灰铸铁的显微镜组织由金属机体和片状石墨所组成,相当于在纯铁或钢的基础上嵌入了大量石墨片。因其中的碳主要从游离石墨形式存在,并成片段状,断口为灰色。由于片状石墨的存在破坏了基本的连续性,石墨尖端容易造成应力集中,所以灰铸铁的抗拉强度低,塑性和韧性差,属于脆性材料,不能锻造和冲压,并且焊接性能材料很差,不过其抗压强度受石墨的影响较小,但是灰铸铁铸造性能和切削性能优良。石墨的存在使其有如下优越性能
21、:优良的减震性,耐磨性好,缺口敏感性小。1.灰铸铁的化学成分包括C、Si、Mn、P、S以及一些其他合金元素,各成分所占比重见下表2-1(以HT250为例)。表2-1 灰铸铁HT250的主要化学成分及所占比重(%)CSiMnPS3.03.31.41.70.81.00.150.122.各元素对灰铸铁的性能都有重要的影响,详见机械加工工艺手册。3.灰铸铁的牌号有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350等6种,牌号右边的数字表示该牌号灰铸铁的抗拉强度最低值。4.灰铸铁的机械性能与铸件壁厚有关,同一牌号的灰铸铁因铸件壁厚不同具有不同的抗拉强度。各种牌号不同壁厚的灰铸铁性能达
22、到强度参考值见机械加工工艺手册。机械性能见下表2-2(以HT250为例)。表2-2 灰铸铁HT250的各种机械性能牌号抗拉强度(Mpa)抗切强度(MPa)弹性模量E(MPa)疲劳极限(MPa)硬度HBHT250785981277108127981271432692.2发动机箱体毛坯的设计2.2.1确定毛坯种类及加工方法的选择一、确定毛坯种类机械加工的加工质量、经济效益和生产效益,在一定程度上取决于所选择的工件毛坯。常用毛坯的种类有型材、铸件、冲压件等。毛坯的选择要从被加工零件的材料、结构形状、几何尺寸、制造精度,以及各方面的生产条件这五个方面来考虑。合理的选择毛坯种类对随后价格中确保产品质量、
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