减速箱箱体制造工艺设计

减速箱箱体制造工艺设计内容摘要：

又会受到箱体在包装机械系统中所占用的空间位置和要求其占用的几何尺寸等因素的影响。 常见的箱体内轴线布置形式有平面式布置、三角形布置和轴线互相重合等。 平面式布置 轴线的平面式布置是指把变速箱内各轴的中心布置在一个平面上，在实际应用中 多将各轴的中心布置在一个竖直的平面上。 平面式布置的主要特点是：安排简单，绘图容易，反映直观，便于操纵机构的设计。 但沿轴线方向占用的空间尺寸大，主要适合于利用尺寸较大的机身、立柱等支承件作为变速箱体，或沿输出轴（或输入轴）径向一个方向尺寸要求较小，而另一个方向尺寸不受限制的情况。 三角形布置 三角形布置是指把变速箱内传动关系相邻三根轴的中心设计成为三角形布置，这是一种最常用的布置形式，三角形布置主要特点是：每相邻三根轴呈三角形分布，可以有效利用箱体内的空间，传动件所占用的空间比较少，有 利于减小变速箱的尺寸，但在工程图中不易直观反映完整结构，容易发生结构干涉，如轴（或轴套）与齿顶之间的碰撞、轴承外环之间的碰撞等。 在进行三角形布置时，往往先确定输出轴的位置，再按传动关由后向前安排其他传动轴。 第 7 页 共 24 页 轴线互相重合 如果能使某些较短的传动轴（或控制用导向轴）的中心线相互重合，则可以减小传动轴占用的径向空间，有利于减小变速箱的尺寸，且有利于改善箱体加工和变速箱装配的工艺性。 轴线互相重合也是一种常用的传动轴布置形式。 图 所示为轴 I 与轴 III 布置在同一条轴线上，要求轴 I 与轴 II、轴 II与轴 III 的中心距相等，当两个传动组的齿轮模数相同时，则有两传动组的齿数和 Z 相等。 采用轴线互相重合，减少了箱体上孔的排 数，改善了镗孔工艺性。 图 轴线互相重合 因此，综上所述，我们还是采用轴线 互相重合的轴线布置方法。 箱体零件的结构工艺性 箱体零件结构复杂，加工精度要求高、加工面数量多、加工费时费力。 因此，讨论箱体的结构工艺性的机械加工实现优质、高效、低消耗十分必要。 箱体上的孔分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等。 其中以通孔的工艺性最好，通孔内又以孔长 L 与孔径 D 之比 L/D≤ 1~ 另外，箱体零件是一种典型零件，其加工工 艺规程和工装设计具有典型性。 该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。 在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。 为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。 通过被加工零件的分析完成机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算 ,并根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成夹具设计。 第 2 章 箱体的加工工艺规程 箱体的工艺分析 通过对 箱体零件的工艺分析，我们可以按下述 步骤制定 箱体、箱盖及底座零件的工艺过程卡，具体步骤如下： 零件图纸分析 第 8 页 共 24 页 箱体、箱盖及底座零件设计图纸视图准确，符合国家标准，材料选用合理，零件结构工艺性较好。 箱体材料的选择 箱体毛坯制造方法有两种，一种是采用铸造，另一种是采用焊接。 对于金属切削机床的箱体来说，由于其结构形状复杂，而铸铁具有容易成形、可加工性好、成本低等优点，所以一般都采用铸铁。 箱体铸铁材料采用最多的各种牌号的灰铸铁：如 HT200、 HT250、 HT300 等。 箱体零件一般选用具有良好铸造性、切削加工性，同时吸振性、耐磨性较好价格低廉的灰铸铁，在这里，选用 箱体材料为 HT200，毛坯选用铸件比较合理。 箱体毛坯的选择 常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。 各种型材和工程塑料件等。 铸铁容易成型，铸件毛坯的精度和加工余量是根据生产批量而定的。 对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。 这种毛坯的精度低，加工余量大，平面余量一般取 7— 12mm,孔在半径上的余量一般取 8— 14mm。 大批大量生产时，通常采用金属模机器 造型，此时毛坯的精度较高，加工余量可适当减小，此时平面余量一般取 5— 10mm，孔在半径上的余量一般取 ,7— 12mm。 为减少加工余量，毛坯均需在三对轴承孔位置铸出预孔。 表 31 所示是小批量手工砂型铸造时 箱体的毛坯尺寸公差及机械加工余量。 表 21 箱体毛坯尺寸公差及机械加工余量 项目 机械加工余量（ mm） 尺寸公差（ mm） 毛坯尺寸及公差 箱盖顶面 3 6 2（177。 1） 10177。 1 箱盖对合面 12 6 3（177。 ） 177。 底座对合面 12 6 3（177。 ） 177。 底座底面 160 6 10（177。 5） 171177。 5 宽度 230 6 11（177。 ） 177。 Ф 150 6 10（177。 5） Ф 133177。 5 Ф 90 6 9（177。 ） Ф 177。 在毛坯铸造时，为防止砂眼和气孔的产生，应使 箱体的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时生产的残余应力。 由于零件的结构比较复杂，存在壁厚不均，因此在铸造时会产生较大的残余应力。 为消除这种残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，铸造之后必须安排人工时效处理。 如图 31 所示为 箱体零件的毛坯图。 第 9 页 共 24 页 图 31 所示为 箱体零件的毛坯图 选定定位基准 箱体加工定位基准的选择，通常先确定精基准，然后再确定粗精准。 精基准的选择主要为了保证相互位置和尺寸的精度，而粗精准则是为了保证各个加工面和孔的加工余量均匀。 精基准的选择 一般箱体零件以装配基准或专门加工的一面两孔定位，做到基准统一。 剖分式箱体的对合面和底面（装配基面）有一定得尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互 位置精度要求。 为保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体装合后配做加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。 这样，轴承孔加工时，其基准既符合“基准统一”的原则，也符合“基准重合”的原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面间的尺寸精度和平行度的技术要求。 第 10 页 共 24 页 粗基准的选择 一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀，剖分式箱体最先 加工的是箱盖或底座的对合面，由于剖分式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底座两个不同部分上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面做粗基准，而是以轴承孔凸缘端面为粗基准，这样可以保证对合面加工时凸缘的厚度较为均匀，以减少箱体装合时对合面的变形。 拟定零件的机械加工工艺路线 确定表面加工方法 箱体包括箱盖和底座，主要加工表面有： 平面：箱盖的对合面和顶部窥视孔端面，底座的底面和对合面、轴承孔的端面等； 孔 :轴承孔（Ф 150HФ 90H7）及孔内环槽等； 其他：联接 孔、螺孔、销孔、斜油标孔及孔的凸台面等。 根据 ，确定各表面零件的加工方法，如表 32 所示 制定工艺路线 (1)加工阶段的划分 箱体的整个加工过程分为两个阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工。 加工时，粗、精加工两个阶段要分开。 箱体的毛坯为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。 另外粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此 对加工精度影响较大。 为此，要把粗精加工分开进行，这样有利于把粗加工引起的工件变形充分暴露出来，然后再精加工时将其消除。 表 32 箱体各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 加工方案 箱 盖 对合面 IT13 粗刨 — 半精刨 — 磨削 窥视孔端面 IT13 25 粗刨 10179。 Ф 14mm 孔 IT13 25 钻 10179。 Ф 28mm 沉孔 IT13 25 锪 第 11 页 共 24 页 底 座 对合面 IT12 粗刨 — 半精刨 — 磨削 底面 IT13 粗刨 10179。 Ф 14mm 孔 IT13 25 钻 10179。 Ф 28mm 沉孔 IT13 25 锪 Ф 12 孔 IT8 钻 — 铰 Ф 20 沉孔 IT13 锪 4179。 Ф 17mm 孔 IT13 25 钻 4179。 Ф 35mm 沉孔 IT13 25 锪 配做箱体 前轴承孔端面 IT12 粗铣 前轴承孔端面 IT12 粗铣 2179。 Ф 150 轴承孔 IT7 粗镗 — 半精镗 — 精镗 中 2179。 Ф 90 轴承孔 IT7 粗镗 — 半精镗 — 精镗 边 2179。 Ф 90 轴承孔 IT7 粗镗 — 半精镗 — 精镗 6 处轴承孔内环槽 IT11 精镗 2179。 Ф 10 锥孔 IT13 钻 — 铰 (2)工序的集中与分散 箱体的体积、质量均较大，因此应尽量减少工件的运输和装夹次数。 为便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面，这样工序安排相对集中。 箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一个工序中加工，以减少装夹次数，从而减少装夹误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求，实际加工中采用的两Ф 工艺孔就是工序集中的典型应用。 (3)加工顺序安排 在 安排箱体加工工艺时，应从以下几个方面考虑： 基准先行：首先加工精基准对合面； 先粗后精：先安排粗加工工序，后安排精加工工序； 先主后次：由于轴承孔及各主要平面都要求与对合面保持较高的位置 精度，因此在平面加工方面，应当先加工对合面，然后再 加工其他平面 先面后孔：由于轴承座孔必须配做，所以先将箱体的对合面加工好， 同时，镗轴承座孔时，以底座的底面为定位基准，所以底 座的底面也必须先加工好 热处理工序：箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀 ，因此在铸造时会产生较大的残余应力。 为消除这种残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，在铸造之后必须安排人工进行时效处理。 第 12 页 共 24 页 人工时效处理的工艺方法为：加热到 500℃ ~550℃，保温 4~6h,冷却速度小于或等于 30℃ /h,出炉温度小于或等于 200℃。 普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排一次人工时效出理即可。 对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要。