变速箱体上四个定位平面专用夹具及组合机床设计

1、铣东方红75拖拉机变速箱体上四个定位平面的组合铣床及其专用夹具设计摘 要： 根据设计任务书的要求，本设计说明书针对东方红75拖拉机变速箱体上四个定位平面专用夹具及组合机床进行设计说明。主要内容包括组合机床的特点、发展现状及其方向，铣东方红75拖拉机变速箱体定位平面机床的机械结构、主轴箱及该组合机床总体方案设计，并对该机床专用夹具设计。关键字：组合机床；专用夹具；定位平面；设计；On milling The Red East -75 tractors gear boxes body four localizations planes combination milling machine and

2、 its unit clamp designSpecialized: Machine design manufacture and Automation Author: Xiangwei He The instructs teacher: Jingcheng Yan (professor) Abstract: According to the requirement of the design, this design aims at the machining of four localizations planes unit clamp and the transfer and unit

3、machine explanation in view of the Red East -75 tractors gear boxes body on. Main content including transfer and unit machine characteristic, development present situation and its direction, mill the Red East -75 tractors gear boxes body localization plane engine bed mechanism, headstock and this tr

4、ansfer and unit machine overall plan design, and to this engine bed unit clamp design. Keywords: Transfer and unit machine; Unit clamp; Localization plane; Design目录前言41 组合机床总体设计51.1 组合机床的概述51.2 组合机床的技术发展趋势61.3 拖拉机变速箱体毛坯及工艺特点71.4 拖拉机变速箱体的主要技术要求如下71.5 变速箱体的材料和毛坯81.6 组合机床的总体设计8被加工零件工序图81.6.2 加工示意图101.7

5、 机床联系尺寸图的绘制101.7.1 机床装料高度的确定111.7.2 夹具轮廓尺寸的确定111.7.3 动力滑台的选用121.7.4 电动机功率的确定131.7.5 主轴箱轮廓尺寸的确定141.7.6 传动装置的润滑151.7.7 机床的冷却152 主轴箱体的设计152.1 铣削切削用量的选择152.2 主传动方案拟定162.3 变速箱体布局182.4 电动机的选用192.5 联轴器的选用202.6 齿轮模数的估算与验算21第一对齿轮的计算212.6.2 第二对齿轮的计算252.6.3 第三对齿轮的计算262.6.4 第四对齿轮的计算272.7 轴的计算292.8 第四根轴的强度校核303

6、机床夹具323.1 组合机床夹具的主要特点323.2 定位333.3 压紧力计算35磨擦系数35夹紧力计算公式363.4 该铣床夹具的工作原理说明384 设计的体会及总结395 致谢406 参考文献41前言毕业设计是完成工程师基本训练的重要环节，亦是工科学生在校学习的最后一个重要的环节，其目的在于培养学生综合运用所学的专业知识和理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立良好的设计思想和工作作风。就个人而言，毕业设计不仅是对我们所学知识的一次总结，而且是我们走向工作岗位之前一次重要预习。这就好比军队在训练过后进行的军事演习一样，来检验我们的知识掌握程度，提出问题，分析问题，解决问题的能

7、力，是否具有正确的设计思想和良好工作作风及工作协作，团结精神，能否借鉴前人的经验及文献资料的查阅，自学能力等等，这也是我们大学生综合素质的具体体现和检阅。随着中国日趋的发展，中国机械行业面临着日益严峻的挑战。面对遭受国内外科技重围的境地。中国机械重振雄风，让我们的机械产品走向世界毫无疑问，这个重担即将由我们这些机械专业毕业生来挑。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

8、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。组合机床在夹具是组合机床的重要级成部件是保证加工精度的关键部件，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。本设计说明书以大量图例来说明组合铣床及夹具设计的思路。设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的感谢。由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进编者2006年6月1 组合机床总体设计1.1 组合机床的概述组合机床（transfer and unit machin

9、e）是以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的7090，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺

10、相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。组合机床一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光工序。组合机床一般采用多轴、多刀、多序、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

11、、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。组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件5类。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台、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；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位的

12、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；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工。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。1.2 组合机床的技术发展趋势最早的组合机床于1911年在美国制成，用于加工汽车零件。1

13、953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。1973年，国际标准化组织（ISO）公布了第一批组合机床通用部件标准。1975年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。组合机床现代发展的方向主要有以下几个特点：1.3 拖拉机变速箱体毛坯及工艺特点由拖拉机变速箱体装配图可知，变速箱体内装有输入轴、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和固定齿轮的传动比，来改变拖拉机的行进速度。从而可知，变速箱体的主要功用就是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，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

14、安装。变速箱的零件图所示，从结构工艺特点来看，它是一个薄壁壳体腔形零件，形状复杂，铸造困难，刚度差，易变形，加工精度要求较高。它的外表面有多个联接平面需要加工，支承孔系分布在前、后端面上，为了更好的满足加工要求，特别加工出了四个定位平面为辅助基准，除支承孔外，在各联接面上还有一系列螺纹孔。1.4 拖拉机变速箱体的主要技术要求如下轴承孔的尺寸精度及几何形状精度它是用来安装轴承的，其尺寸误差和几何形状误差造成轴承与孔的配合不良，使轴承滚道变形，回转精度下降和轴承工作温度升高。其孔径公差等级为IT7，形状公差未作特殊规定，其数值应在孔径公差范围内。轴承孔孔距公差它由齿轮传动中心距偏差标准规定。它影响

15、齿轮副的侧隙，过大时造成传动时非工作面的撞击，过小时不能保证齿轮正常润滑甚至收起传动卡死。拖拉机变速箱体孔中心距公差为0.12mm约为IT9级。轴承孔中心线间的平行度公差它与齿轮的传动精度及齿宽等因素有关。其误差大小影响齿的载荷分布均匀，导致传动冲击、噪音及齿轮寿命下降等不良影响。该变速箱体轴承孔中心线间平行度公差未单独列出。应在孔距公差范围之内，其公差等级约为10-11级。端面对轴承孔的垂直度公差变速箱体后端面与后桥壳体相联接，它们之间有一对中央齿轮传动副传动，后端面是安装基面，所以它与160-120轴承孔有垂直度要求，否则造成中央传动齿轮啮合不良，承负荷增加，磨损加剧，工作温度升高等不良影

16、响，其垂直度公差为100：0.05mm其公差等级约为7-8级。轴承孔的同轴度公差为保证箱体内各齿轮的啮合精度和载荷分布的均匀性，对变速箱四对轴承孔规定了同轴度公差，其公差为0.015mm。装配基面的平面度公差为保证装配基面间的贴合度和相关表面间的位置精度，规定了后端面的平面度公差为0.1mm，公差等级约为9级。各主要加工表面的粗糙度主要轴承孔表面的粗糙度为Ra3.2um,上平面和前、后平面粗糙度为Ra6.3。各螺纹孔的位置度一般作联接用的螺纹孔的位置度公差为0.2mm时即可保证联接精度的要求。1.5 变速箱体的材料和毛坯由于灰铸铁具有良好的铸造性和切削性以及较好的耐磨性和减振性，同时价格低廉，

17、因此箱体的毛坯通常采用铸铁件，本东方红75拖拉机箱体材料选用HT150。东方红75变速箱体毛坯如附图所示。图中表示了分型面的分芯面的位置。前后平面拔模斜度为0°20。上平面余量为5mm，前、后平面余量3.23.6mm，最大余量为4.5mm，除80mm轴承孔直径余量为10mm外，全部轴承孔的直径余量为9mm。定位凸台和检查窗口的余量为34mm，溅油齿轮孔及拔叉轴孔直径在30mm以下均不铸出。未注明的圆角半径为35mm，未注明的拔模斜度为1°1°30。分型面错移允许至1mm，铸件壁厚公差为2mm。铸件非加工表面上允许有单个孔眼深至2mm，最大尺寸至5mm，总数不超过1

18、0个。所有肋条上孔眼深不超过3mm。铸件加工表面上允许有深达加工余量三分之二范围以内的铸造缺陷。超出上述范围的铸造缺陷可根据铸铁件焊补工艺规程进行焊补。铸件表面涂以醇酸底漆。1.6 组合机床的总体设计组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在先定的工艺和结构方案的基础上，进行方案设计、图纸绘制。这些图纸包括被加工零件工序图、加工示意图、机床尺寸联系图和产率计算卡。被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容。加工部分的尺寸及精度、技术要求。加工用定位基准，夹具部位及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图的

19、基础上，以突出机床或自动线的加工内容，加上必要的说明绘制的。它是机床设计的主要依据，也是制造和使用时调整机床，检查精度的重要条件。被加工零件工序图包括如下内容：a. 在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示出内部箱的位置和尺寸，以检查工件进夹具是否相碰，以及也具通过时的可能性。b. 在图上应表示出加工基面和夹压的方向及位置以便以此进行夹具的支承和夹压系统的设计；c. 在图上应该表示被加工零件表面尺寸，精度，光洁度，位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本床的保证部分）d. 为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出机床的加工内容，绘制时，对本机床加工部位使用粗实线表

20、示，定位基面用符号V,表示,夹压位置用符号表示。通过调查，我们得知铣削东方红75拖拉机的工序为以下：a、 铣四个定位平面图一 铣四个定位平面的工序简图b、铣前后平面c、铣上平面d、粗镗孔并钻孔e、粗镗孔f、在三个平面上钻孔g、倒角h、铰孔及锪沉孔i、三面攻螺纹j、钻孔及攻螺纹k、钻孔攻螺纹锪球面l、锪内平面m、去毛刺、刻线打号n、检验o、清洗吹净我以下将要对第一道工序铣四个定位平面中的组合机床及其夹具进行设计。1.6.2 加工示意图零件加工的工艺方案通过加工示意图反映出来，加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占重要地位，它表示被加工零件在机床上的加工过程、刀具、辅具的布置状

21、况以及其夹具、刀具等机床各个部件的相对位置关系，机床的工作行程等，它也是设计夹具，主轴箱及选择刀具动力部件的主要依据，同时也是调整机床刀具的依据。其内容为：a反映机床的加工方法，加工条件及加工过程。b根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），c决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。d选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置。e决定机床动力部件的工作行程及工作循环。图二 机床加工示意图1.7 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。以检查各部件相对位置及尺寸联系是否满足加

22、工要求，通用部件的选择是否合理，并进一步开展主轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使设计的组合机床既能够满足预期的性能要求，又能做到配置上匀称合理，符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到的。机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要的通用部件（动力部件及配套的滑座，床身或立柱等），以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题1.7.1 机床装料高度的确定在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的滚道的高度，工件最底孔的位置主轴箱最底主轴高度和通用部件高度的尺寸的限制。根据我国具体情况，为便于操作和省力，对于