零件技术要求与分析.docx
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零件技术要求与分析
1零件技术要求与分析
1.1零件的作用
最终传动壳体，是一种支承和包容各种传动机构的箱体零件。
一般由外墙、内支承墙、轴承座、凸台、法兰及肋等构件组成。
最终传动壳体具有密封、防尘、隔热、隔音、存储润滑油和防护的功能。
传动箱可采用铸造、压铸或焊接方法制造。
1.2零件的材料
最终传动壳体是传递力的箱体结构，要求有很高的强度来受力。
采用：
HT20-40铸造,
硬度：
170~240HBS。
1.3毛坯的选择
1.3.1确定生产类型
（1）确定生产纲领
机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。
计划期一般定为，所以生产纲领一般就是年产量。
零件的生产纲领应计入废品和备品的数量，常按下
式计算：
N=n（1一-■■-）
式中N—零件的年产量，单位为件/年；
n—为零件计划期内的产量；
0—备品率；
B—废品率；
由生产任务知：
n=3000、o=3%、3=5%、带入公式计算
N=3000（13%5%）=3240件/年
（2）确定生产类型
生产纲领的大小决定了产品（或零件）的生产类型，而各种生产类型下又有不同的工艺特征，制定工艺规程必须符合其相应的工艺特征。
最终传动壳体属于中型零件，根据表1-1,中型零件生产纲领大于500〜5000件/年属于大批生产，最终传动壳体生产纲领为3240件/年，属于大批大量生产。
表1.1生产类型与生产纲领的关系
生产类型
零件的生产纲领（单位为件/年）
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
<5
<20
<100
小批生产
>5~100
>20〜200
>100~500
中批生产
>100〜300
>200~500
>500~5000
大批生产
>300〜1000
>500~5000
>5000〜50000
大量生产
>1000
>5000
>50000
（3）各种生产类型的工艺特征
各种生产类型具有不同的工艺特征•成批生产覆盖的面积比较大，其特征比较分散，其中小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产，所以通常按照单件小批生产、中批生产和大批大量生产来划分生产类型。
大批大量生产的特点是：
广泛采用专用设备和自动生产线，广泛使用高效专用夹具和特种工具，对于毛坯制造采用金属模机器造型、模锻压力铸造等。
1.3.2零件毛坯的确定
毛坯的选择包括选择毛坯的种类和确定毛坯的制造方法两个方面。
常用的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。
由上文知最终传动壳体的材料是HT-200,所以该毛坯是铸
件，又因其属于大量生产，所以毛坯的制造宜采用金属模机器造型，这种铸造方法的特点是铸件内部组织致密，机械性能较高，单位面积的产量高，适用于泵体、泵盖、壳体、减速箱体，汽缸头等中小型铸件。
1.4工艺过程设计
1.4.1零件的主要加工表面
一个零件主要由：
平面，外圆和内孔构成
（1）G平面
G平面是其它表面加工的精基准面，表面粗糙度是Ra3.2卩m孔①72J7对其有垂直度要求。
（2）两孔口端面
两孔口端面的表面粗糙度为Ra3.2卩m随后其上有螺纹底孔的加工。
（3）窗口平面和两边平面
窗口平面和两边平面上均有螺纹孔，两边平面的表面粗糙度为Ra12.5卩m而窗口平
面表面粗糙度要求较高为Ra3.2卩m
（4）两组平行孔系
两组平行孔系都有较高的尺寸精度和形状精度要求，表面粗糙度均为Ra1.6卩m彼此
之间的孔距公差为±）.09。
（5）其它表面
除上述表面外，还有①84f8的外圆柱面，以及其端面和两孔口端面及三边面上的各孔。
1.4.2拟定工艺路线
（1）先加工G平面，保证其平面度0.05（―）。
因为①72J7的孔对G平面有垂直度要求。
（2）加工直径为①72J7的孔，加工完成后要保证其圆柱度公差为0.015,并保证其轴线对G平面的垂直度要求为①0.08。
（3）加工直径为①84f8的外圆柱面，由于其对直径为①72J7的孔有同轴度要求。
要保证其精度要求，有两种加工方法：
方法一，先加工出G平面，在加工直径为①72J7的孔，保证各要素的精度要求；然后加工①84f8的外圆柱面，随后打表检测其轴线相对于直径为
①72J7的孔轴线的同轴度要求为①0.04;其对于G平面的垂直度要求为①0.08,这样打表加工就可以保证其精度要求。
方法二，一次装夹中，同时加工出G平面，直径为①72J7
的孔及直径为①84f8的外圆柱面，这样就可以更容易的保证其精度要求。
（4）加工两孔口端面，保证其尺寸精度及表面粗糙度要求。
（5）加工三边平面，保证各自的尺寸精度及表面粗糙度要求，特别是对窗口平面的表面粗糙度的要求为R3.2及平面度的要求0.06（—）。
（6）加工直径为①621018的孔，因为其对①72J7的孔轴线及G平面为基准来加工，这样就可以保证其与轴线A的同轴度为①0.04,与G平面的垂直度要求为①0.08。
，最后还要保证孔的圆柱度要求为0.015及加工后孔的表面粗糙度为Ra1.6o
（7）加工直径为①85需2、①80j.0；8的孔，以孔①62、①72J7的公共轴线为基准同
时加工①85K7的孔，这是因为它们的轴线对A-B两公共轴线有平行度要求和直径为①80K7的孔。
加工完成后保证其对A-B公共轴线的平行度为①0.06,并保证①85_0篤孔的圆
柱度要求0.02及表面加工粗糙度Ra1.6,及①801018的孔轴线对孔①85_0.023的同轴度要求
为0.015及表面粗糙度Ra16
（8）在三边平面上打底孔，攻螺纹。
M12的螺纹，底孔为①10.2;M6的螺纹，底孔直径为①5。
保证各尺寸精度要求。
（9）加工两侧面上的孔，保证其尺寸精度要求。
（10）加工两孔口端面上的各螺纹孔，其M6的螺纹底孔为①5。
M8的螺纹底孔为①6.8。
保证各孔之间的位置要求，然后在底孔上攻螺纹。
1.4.3零件表面加工方法的选择
G平面为精基准，表面粗糙度为Ra3.2卩m用车刀一道工序加工出来，经过粗车、半精车、精车。
两孔口端面粗糙度为Ra3.2卩m都要经过粗铣、精铣。
窗口平面和两边平面。
两边平面表面粗糙度为12.5只需粗铣即可。
而窗口平面表面粗糙度要求较高是Ra3.2卩m需粗铣、精铣。
①85、①80、①62、①72都是主轴孔表面粗糙度为Ra1.6，精度高，用镗床粗镗、半精镗、精镗、。
窗口平面上的6个螺纹孔和两边平面上的螺纹孔：
为了提高效率，先在专用钻床上钻底孔，再倒角、攻丝。
侧面上的2-①14.5有一个①32的沉孔，所以先钻①14.5孑L,然后用锪钻锪出①32孔。
2-M12螺纹孔经钻孔、倒角、攻丝。
两孔口端面上3X①6.8和3X①5的螺纹底孔先钻，然后经倒角、攻丝最终加工出3XM8和3XM6的螺纹孔。
1.5工序安排
1.5.1工序安排原则
（1）“先基面，后其它”原则
工艺路线开始安排的加工表面，应该是选作后续工序作为精基准的表面，然后再以该基准面定位，加工其他表面。
如轴类零件第一道工序一般为铣端面钻中心孔，然后以中心孔定位加工其它表面。
再如箱体零件常常先加工基准平面和其上的两个小孔，再以一面两孔为精基准，加工其它表面。
（2）“先面后孔”原则
当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加
工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也方便。
同时若在毛坯表面上钻孔，钻头容易引偏，所以从保证孔的加工精度出发，也应当先加工平面再加工该平面上的孔。
（3）“先主后次”原则
零件上的加工表面一般可以分为主要表面和次要表面两大类。
主要表面通常是指位置精度要求较高的基准面和工作表面；而次要表面则是指那些要求较低，对零件整个工艺工程影响较小的辅助平面，如键槽、螺孔、紧固小孔等。
这些次要表面与主要表面间也有一定的位置精度要求，一般是先加工主要表面，再以主要表面定位加工次要表面。
对整个工艺过程而言，次要表面的加工一般安排在主要表面最终精加工之前。
（4）“先粗后精”原则
如前所述，对于精度要求较高的零件，加工应划分粗精加工阶段。
这一点对于刚性较差的零件，尤其不能忽视。
1.5.2工序内容的确定
工序0铸造毛坯，保证各铸造尺寸。
工序5车启子端面和外圆：
加工G平面，保证101+0.2及平面度要求0.05（―）且工件加工完成后该表面可以凹下去，但绝对不能凸起来；加工直径为①72鷲12，孔深为16.6,以及其轴线相对于G平面的垂直度要求为①84爲孑的外圆，保证其轴线对孔①72轴线的同轴度为①0.04;倒角、倒棱、保证尺寸要求。
工序10检验：
①检验尺寸①72J7、①84f8;②检验孔①72J7的垂直度及圆柱度；③检验外圆①84f8的同轴度；G4检验G平面的平面度0.05（―）。
工序15粗铣两孔口端面，给精铣留1mm的加工余量。
加工后表面粗糙度为Ra=12.5.
工序25铣三边平面，保证尺寸210.88_0.10、76.78_0.10、111.25_0.27加工后表面粗糙度Ra=12.5。
工序30精铣窗口端面，保证尺寸110.25—0.09，表面粗糙度Ra=3.2。
加工完成后该表面可以向下凹，但绝对不能上凸。
工序35检验：
O检验尺寸110.25_0.09，检验平面度0.06（―）。
工序40精镗两孔，精镗各孔到以下尺寸：
①60—0.095、①83_0.11、①78—0.095,
加工完成后保证①60—0.095孔轴线对孔①72J7轴线的同轴度为①0.04,对G平面的垂直度为①0.08,圆柱度为0.015；孔①83—0.11轴线对孔①60—0.095、孔①72J7公共轴线的平行度为①0.06,圆柱度为0.02;孔①78—0.095的轴线对孔①83—0.11轴线的同轴度为①0.04同轴度为0.015；保证中心距100.5—0.09;各表面粗糙度Ra=12.5倒角1450
工序45检验：
O检验①60—0.095、①83—0.11、①78—0.095的孔径；O检验①60-0.095孔轴线对G面的垂直度相对孔①72J7孔轴线的同轴度；③检验孔①83-0.11轴线对A-B公共轴线的平行度；④检验①60_0.095、①83_0.11、78_0.095孔的圆柱度；⑤检验①78_0.095孔轴线对①83_0.11孔轴线的同轴度。
工序50半粗镗两孔，半精镗各孔尺寸至①61.5_0.037、①84.3_0.043、①79.5_0.037加工后各表面粗糙度为Ra=6.3。
工序55精镗两孔，精镗后各孔最终尺寸为①62^018、①85*012、①80*.0；2，表面粗
糙度Ra=1.6o
工序60检验：
o检验孔①62土018、①85摞22、①80鵲2的尺寸精度；O检验各孔的
圆柱度。
工序65钻三边面螺纹底孔，4直径为①10.2及6个直径为①5的螺纹底孔，并保证其各自的位置尺寸：
100、38、35、105、70、60、190、26、16。
工序70钻两侧面各孔，钻3个直径为①5,深20的螺纹孔，保证尺寸R39及各孔之间的位置；钻3个直径为①6.8,深为20的螺纹底孔；保证尺寸R54及各孔之间的位置；2个直径为①14的孔保证尺寸R47；2个直径为①10.2的螺纹底孔保证尺寸R95、94；一个直径为①8深8的孔，保证其位置11o
工序75攻丝：
O攻4M12的螺纹，螺纹长度为22;②攻6M6的螺纹，螺纹长度为14;③攻3M8螺纹，螺纹长度为12;O攻3M6螺纹，螺纹长度为12；®攻2M12螺纹。
工序80去毛刺。
工序85涂油漆。
工序90入库。
1.5.3主要工序加工余量和工序尺寸的确定
零件的各加工表面余量计算
车G端面、①72J7的孔和①84f8的外柱面
G端面，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-5，端面精车余量Z精为1mm已知G面总余量Z总为4mm故粗加工余量Z粗为：
z粗二z总-Z精二4-1
=3mm
①72J7的孔，已知孔的总余量Z总为8mm按《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10知孔的精车余量Z精是1mm半精车后的直径为①70,粗车后的直径是①68,根据式（1-3）知半精车余量Z半精=70-68=2mm故粗加工余量Z粗为
Z粗-Z总-Z精-Z=8-1-2
=5mm
①84f8的外圆柱面，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-2和表233得，精车余量Z精为0.3mm,半精车余量Z半精为1.1mm已知总余量为4mm故粗加工余量Z粗为
乙粗=乙总_Z精一Z半精=4_匸1_0.3
=2.6mm
铣两孔口端面、窗口平面及两边平面
两孔口端面和窗口平面，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-21平面加工余量,得到精铣加工余量Z精为1.0mm已知总余量均为4mm可知粗加工余量Z粗为
Z粗二Z总-Z精=4-1
=3mm
铣两边平面，因为其表面粗糙度为Ra12.5，只需粗铣就能达到加工要求，粗加工余量
取3.0mm
镗①80、①62、①85的孔
①80的孔，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10，半精镗后孔直径为①79.5，粗镗后直径为①78,由式（1-3）知精镗余量Z精为0.5mm半精镗余量Z半精为1.5mm已知总加工余量为8mm所以粗镗余量Z粗为
Z粗二Z总-Z精_Z半精=4-0.5-〔.5
=6mm
①85的孔，同样查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10，知半精镗后孔径为①
84.3mm粗镗后直径为①83,由式（1-3）知精镗余量Z精为0.7mm半精镗余量Z半精为1.3mm，已知孔毛坯余量为5mm所以粗镗余量Z粗
Z粗=乙总-Z精一Z半精=5-°.7-1.3
=3mm
①62的孔，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-10，知半精镗后孔径为①61.5mm所以精镗余量为0.5mm粗镗后直径为①60mm计算得半精镗余量为1.5mm,由工件毛坯知其加工总余量为8mm由此推出粗镗余量Z粗
Z粗=z总-Z精—Z半精=8-0.5-1.5=6mm
钻6XM6、3XM8、3XM6和4XM12的螺纹底孔，查《机械制造工艺设计简明手册》
表2.3-20攻螺纹前钻孔用麻花钻直径，知M6的螺纹底孔为①5,M8的螺纹底孔为①6.8,
M12的螺纹底孔为①10.2，可知其各自的加工余量分别为5mm、6.8mm和10.2mm。
表1.3主要加工表面及其加工余量
加工表面
加工方法
零件尺寸
粗加工余
量
半精加工
余量
精加工余
量
总余量
G端面
粗车t精车
78+0.20
3mm
/
1mm
4mm
①72J7孔
粗车t半精车t精
车
①72J7
5mm
2mm
1mm
8mm
①84f8夕卜
圆
粗车T半精车T精
车
①84f8
2.6mm
1.1mm
0.3mm
4mm
两孔口端面
粗铳T精铳
98、116
3mm
/
1mm
4mm
窗口平面
粗铳T精铳
110.25±0.09
3mm
/
1mm
4mm
两边平面
粗铳
210.88±0.10、
76.78±0.10
3mm
/
/
3mm
①85的内孔
粗镗T半精镗T精
镗
①85
3mm
1.3mm
0.7mm
5mm
①80的内孔
粗镗T半精镗T精
镗
①80
6mm
1.5mm
0.5mm
8mm
①62的内孔
粗镗T半精镗T精
镗
①62
6mm
1.5mm
0.5mm
8mm
6X①5的孔
钻孔
①5、60、70、190
5mm
/
/
5mm
3X①6.8
的孔
钻孔
①8
6.8mm
/
/
6.8mm
4X①10.2
的孔
钻孔
①12、35、105、
38、100
10.2mm
/
/
10.2mm
2指定工序专用夹具设计
机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。
常用的有通用夹具和专用夹具两种类型。
使用夹具装夹时，工件在夹具中迅速而正确地定位与夹紧，不需找正就能保证工件与机床，刀具间的正确位置。
这种方式生产率高、定位精度好，广泛应用于成批以上生产和单件小批生产的关键工序中。
2.1指定工序定位分析
2.1.1工件的定位原理
（1）工件的自由度及其限制
任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、丫、Z
三个方向上的移动和绕此三坐标轴的转动（分别以x、y、z和】、y>z表示）。
要使工件定位，必须限制工件的这些自由度。
工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”，简称“六点定位”。
当工件的某个定位基准面或者某一个定位元件限制了工件几个自由度时，我们即称它起了几点的定位作用。
2.1.2钻三边平面螺纹底孔定位分析
经指导老师指定设计钻三边平面螺纹底孔的专用钻床夹具。
在保证加工质量的前提下，为了提高劳动生产效率，要求该工件三边平面上的螺纹底孔同时加工。
根据零件的结构特点，要使工件完全定位，我们以G面为大的定位面限制三
个自由度。
以①84f8的外圆面限制两个自由度，再以右边平面来限制一个旋转自由度。
2.2夹具结构拟订
要使工件在夹具上保持正确的位置，根据工件的定位分析拟订夹具的结构。
要使G面正确定位，用夹具体的上表面作为限位基面。
限制三个自由度，在夹具体上有一孔与工件
①84f8外圆面相配合限制两个自由度。
这是工件只剩一个绕①84f8轴线转动的自由度，用
一挡销与工件右边平面接触限制一个自由度，这样工件就实现了完全定位。
但要使工件在加工过程中保持正确的加工位置。
就需要夹紧装置，设计中采用机械夹紧。
考虑到工件的装卸方便，提高生产效率，我们采用开口垫圈与螺栓在①72J7孔口端面作为主要夹紧，为
了使工件右端平面与挡销的正常接触，采用一螺钉辅助夹紧装置。
该工序是加工三边螺纹
底孔。
要使所钻的孔具有正确的位置，我们使用了钻套来引导钻头，使加工位置正确无误,钻套安装在钻模板上，为了保证加工精度，我们采用了固定钻套，钻模板与夹具体通过沉头螺钉联接在一起，保证各钻模板之间的角度关系。
为了便于加工过程中断屑、排屑，工件与钻模板之间有一定的距离。
夹具简图见图2.2。
rn
图2.2夹具简图
2.3问题的提出
（1）在设计过程中要考虑夹具体的总体尺寸，如何放在机床工作台上
（2）夹具在组合机床中是否具有正确的加工位置。
（3）在实际生产过程中，工件是否便于安装、拆卸，便于维修等。
3组合机床总体设计
绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上,进行组合机床总体设计方案图样文件设计。
其内容包括：
绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。
3.1被加工零件工序图
3.1.1被加工零件工序图的作用与内容
被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量、毛坯或半成品情况的图样。
除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。
被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。
其主要内容包括：
（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。
当需要设置中间导向时，贝炖把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构性状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否互相干涉。
（2）本工序所选的定位基准、夹压部位及夹紧方向。
以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。
（3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。
（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。
3-1所示。
末端传动壳体钻三边底孔组合机床的被加工零件工序图如图
图3-1被加工零件工序图
3.1.2绘制被加工零件工序图的规定及注意事项
（1）绘制被加工零件工序图的规定为使加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定：
应按一定的比例，绘制足够的视图以及刨面；本工序加工部位用粗
实线表示，保证加工部位尺寸及位置尺寸数值画“一”粗实线，如图3-1中的4①10.2、6①5其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并用下标数表明消除自由度数量
（如）;夹压位置符号用J表示。
（2）绘制被加工零件工序图注意事项
1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。
当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算为对称公差，有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准面开始标注，其余各孔则以该孔为基准标注。
2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。
3）当工序有特殊要求时必须注明。
如精镗孔时，当不允许有退刀痕迹或只允许有某种形状的刀痕时必须注明。
又如薄壁或孔底部薄壁，加工螺孔时螺纹底孔深度不够及能否钻通等，如本工序中的26、16两尺寸。
3.2加工示意图
图3-2加工示意图
3.2.1加工示意图的作用和内容
加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。
是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。
它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。
加工示意图应表达和标注的内容有：
机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具类型、数量、和结构尺寸（直径和长度）；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。
图3-2为末端传动箱体钻三边平面底孔的加工示意图。
322绘制加工示意图的注意事项
加工示意图应绘制成展开图。
按比例用细实线画出工件外形。
加工部位、加工表面画粗实线。
必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。
为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴（即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时）只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。
一般主轴的分布不受真实距离的限制。
但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。
一般主轴的分布不受真实距离的限制。
当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。
主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置（攻螺纹则应画加工开始位置）。
对采用浮动卡头的镗孔刀杆，为避免刀杆退出导向时下垂，常选用托架支撑退出的刀杆。
这是必须画出托架并标出联系尺寸。
采用标准通用结构（刀具、接杆、浮动卡头、攻螺纹靠模及丝锥卡头、通用多轴箱外伸出部分等）只画外轮廓，但必须加注规格代号；对一些专用结
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