减速器箱体箱盖加工工艺及夹具设计

.攀枝花学院本科毕业设计减速器箱体箱盖加工工艺及其工装设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业: 指导教师： 助理指导教师： 二一六年五月攀枝花学院本科毕业设计 摘要 I摘 要通过该型减速器箱体箱盖零件进行了结构分析，结合实际的加工装备对其进行工艺设计，确定了零件的毛坯材料、尺寸、定位基准、加工内容和工艺流程，拟定了加工工艺路线。对零件的公差、加工余量和切削用量及基本工时定额等工艺参数进行了选择与计算，完成了对箱体箱盖零件的加工工艺设计，详细编制了工艺规程卡。针对铣减速器箱体结合面和镗减速器轴承孔两工序，进行了切削力、夹紧力、夹具的定位误差和精度的分析与计算，完成了两道工序的工装夹具设计，绘制了铣减速器箱盖结合面夹具和镗减速器轴承孔夹具装配图与部分零件图。经校核验算所设计夹具满足要求。关键词： 主减速器箱盖；主减速器箱体；工艺设计；工装设计 攀枝花学院本科毕业设计 ABSTRACT IIABSTRACTAccording to the request of the topic, Have analysised the WD - 400 mining main reducer box cover parts of the structure ,determined the parts of the blank size, the locating datum, the processing content and processing combined with the actual processing equipment and processing route is worked out. Completed the calculation and selection of the tolerence of parts, machining allowance, cutting parameter and basic man-hour quota of process parameters, completed the processing technology design of cover parts as well as the the process card in detaile.Aim at the two process of milling and boring the reducer box combined surface bearing hole , and finished the analysis and calculation of the cutting force, clamping force, the fixture positioning error and precision , completed the design of tooling fixture , finished the assembling drawing of the tooling fixture of the milling and boring reducer box combined surface and comlieted some important part drawing at the same time.the fixture design meets the requirements after checking .Keywords The main reducer box cover，process design，equipment design，mechanical design 攀枝花学院本科毕业设计 目录 III目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 课题研究意义 .11.2 箱体箱盖的国内外发展现状以及发展趋势 .11.3 研究内容以及研究方法 .32 零件的结构分析与工艺规程的制定 .42.1 箱体箱盖的结构工艺性分析 .42.2 箱体箱盖的功能 .52.3 箱体箱盖生产纲领及毛坯的确定 .52.4 定位基准的选取 .62.5 机床与工艺装备的选用 .72.5.1 机床的选择 .72.6 工艺路线的拟定 .72.6.1 箱体工艺路线的拟定 .82.6.2 箱盖工艺路线的拟定 .112.7 工艺参数的计算与分析 .143 铣箱体结合面夹具的设计 .303.1 问题的提出 .303.2 确定定位方案以及定位元件 .303.3 确定夹紧方案以及夹紧元件 .313.4 确定铣削夹紧力 .334 镗轴承孔夹具的设计 .354.1 问题的提出 .354.2 定位方案与定位元件的设计 .354.3 夹紧方案及夹紧元件的选择 .374.4 对刀块和导向元件设计 .374.5 切削力和夹紧力计算 .384.6 定位误差分析计算 .405 结 论 .42参考文献 .43附 录 .44致谢 .45攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论11 绪论1.1 课题研究意义本课题是减速器箱体箱盖的加工工艺和夹具设计，而减速器箱的设计主要在于箱体的设计，减速器箱体起着支持和固定轴系零件，保证轴系运转精度，良好润滑及可靠密封等重要作用。箱体是减速器的基础零件，它把减速器有关部件的轴、套、齿轮等相关的零件连接成一个整体，并使之保持正确的相对位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体加工质量，直接影响减速器性能，精度和寿命。加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。使用夹具可有效地保证加工质量，提高生产效率，降低生产成本，扩大了机械加工的范围，减轻劳动强度，保证安全生产，因此，它在夹具机械制造的重要作用。夹具的作用主要有以下几个： 1（1）保证精度 现在的机械加工对精度的要求越来越高了，所以夹具的作用也就越来越明显了。（2）提高生产零件的效率 夹具的使用可以使得生产零件的效率得到有效的提高。夹具之所以能提高生产效率，是因为夹具可以减轻工人的劳动的强度，同时有了夹具生产工件的时候就可以进行大批量的生产了。（3）减小劳动强度 有了夹具在工件生产的过程中就可以改善生产的劳动状况，同时有了夹具，由于夹紧可高，在生产的时候也就更加的安全了。（4）降低零件生产成本 有了夹具以后就可以有效的减少工人劳动力的投入，并且有了夹具以后就可以大批量的对工件进行生产了，这样就可以降低工件加工的成本。（5）工艺生产得到保证 在生产零件的时候使用夹具，可以使得生产零件的周期和生产零件的调度得到有效的保证。（6）扩大机床生产工艺的范围 在机床上应用夹具就可以使得机床的加工零件的范围得到有效的扩大。而本次对于减速器箱盖加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成减速器箱体箱盖零件加工工艺规程的制定及其中部分专用夹具的设计。攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论21.2 箱体箱盖的国内外发展现状以及发展趋势减速器在各种机械中被广泛的运用，例如:挖掘机。挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用，如工业与民用建筑、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。国内小型挖掘机目前的整体技术水平处于国际二十世纪八十年代末九十年代初水平，与国外先进技术的差距主要体现在整机匹配、微操作性能、维修性、可靠性及外观质量上。现阶段仍处于仿制阶段，缺乏自主开发能力和发掘自身优势的意识。国外挖掘机目前的发展动向主要体现在：以一机多能为目标的多功能化；以提高操作性能为目标的智能化；以节能为目标的功率模式控制；以动态设计分析为基础的可靠性设计；以人为本的驾驶室设计；基于微电子技术的自动监控系统的发展。 2特别是工业发达国家，都在大力发展单斗液压挖掘机。目前，单斗液压挖掘机的发展着眼于动力和传动系统的改进以达到高效节能;应用范围不断扩大，不断降低成本，实现标准化、模块化发展，以提高零部件、配件的可靠性，从而保证整机的可靠性;电子计算机监测与控制，实现机电一体化;提高机械作业性能，降低噪音，减少停机维修时间，提高适应能力，消除公害。而我国关于夹具的生产是在 20 世纪 60 年代开始的，当时建立的夹具生产的厂主要有两个，一个是天津组合夹具厂，另一个是保定向阳机械厂。研究表明现在社会上工件中 85要求的是中、小批量生产但要求多批量的生产。然而我国大多的企业还是在使用专用的夹具，这就要求我们的企业得换上新的夹具来适应新的时代的要求。现在夹具的更新速度也是很快的，一般 3-4 年的时间就会更新50-80左右专用夹具，但是这个时候我们的夹具只磨损掉了 10-20左右。随着对零件加工的精度要求的不断提高，对夹具也就有了不一样的发展要求了。当今社会机床夹具的发展趋势主要有四个趋势：标准化、精密化、高效化、柔性化。机床夹具的发展趋势具体如下：（1）标准化 零件的标准化可以使得夹具的生产有了一个参照的标准，这样有利于夹具使用的通用化。目前我国已经对夹具相关的零部件制定了相应的国家统一的标准，这将有助于夹具的高效率的生产。（2）精密化 如果夹具的精度不高，那么生产出来的零件也将精度不高，现在对零件的精度方面的技术要求已经越来越高了，所以要求与之相应的夹具也得具有很高精度要求。（3）高效化 对于效率的要求，就是对经济性的要求，而经济性是一个企业必须考虑的问题。所以现在要求夹具具有操作方便，夹紧可靠，能有效的减少生产零件的时间，提高生产零件的效率。（4）柔性化 现在大多产品都是要求品类多而数量少，这就要求我们的夹具能够具攀枝花学院本科毕业设计 1 绪论3有一定柔性，能够经过重新组合一些零件而变成能够生产其它零件的夹具。1.3 研究内容以及研究方法本课题的主要研究内容是对减速器箱体箱盖进行设计以及对箱体箱盖的加工工艺、加工工序以及其夹具的设计。绘制箱体箱盖的零件图，夹具装配图及零件图。其研究方法主要有： 3（1）查阅相关文献来获得相关资料，全面正确的掌握箱体加工工艺以及工装设计的问题 。 （2）利用经验总结法总结出前人对箱体箱盖加工工艺以及工装设计的成就。（3）利用所确定的数据以及相关公式进行计算，随后将确定得出的结果与箱体简图相结合，从而形成箱体箱盖加工工艺以及工装设计基本框架。（4）充分利用学校为我们提供的庞大资源，优化自己的研究设计结果。（5）积极与老师和同学研究，相互了解研究进度，分享研究成果和经验，以便于下一阶段的设计。（ 6） 对 减速器箱体箱盖加工工艺以及工装设计进 行 全 方 位 的 分 析 ， 从 而 获 得 各种 资 料 ， 以 及 各 种 机 床 的 加 工 方 法 ， 工 艺 路 线 的 制 定 方 案 ， 从 而 制 定 出 一 条 最 合 理的 箱 体 箱 盖 加 工 工 艺 路 线 ， 最 后 设 计 出 相 应 的 箱 体 箱 盖 工 装 。（ 7） 对 自 己 的 整 个 毕 业 设 计 进 行 全 面 的 检 查 ， 并 修 改 其 中 的 错 误 和 不 足 ， 积 极向 指 导 老 师 请 教 以 完 成 毕 业 设 计 ， 以 检 测 是 否 达 到 预 期 目 标 。攀枝花学院本科毕业设计 2 零件的结构分析与工艺规程的制定42 零件的结构分析与工艺规程的制定2.1 箱体箱盖的结构工艺性分析该零件的加工主要是两方面的加工：一是平面的加工；二是孔的加工。因为箱盖的结构比较复杂，加工的工序较多，所以对该工件进行加工工艺的分析研究将直接影响到工件加工的精度、生产成本和生产效率。现对箱体箱盖的整体分析如下：（1）齿轮箱壁薄，容易变形，处前理要进行时效处理，以消除内应力，处理过程中，要注意夹紧位置和夹紧力，以防止箱体变形。（2）减速器箱体的主要处理部分是分割平面，轴承孔，通孔和螺纹孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔加工，以确保这两个剖分式轴承座孔中心线平面位置，和轴孔间的中心距和平行度。（3）箱盖、箱体结合面，加工孔的端面，选用专用夹具，它可以保证孔的位置精度。（4）两个平行的孔主要由精密设备来保证精度。保证各平行孔轴心线之间以及轴心线与基面之间的尺寸精度和位置精度。箱体箱盖的主要加工表面是结合面,主要加工的孔是 86 和 74 的轴承孔.结合面的平面度要求较高，结合面的精度要求直接影响箱盖和箱体的接触精度和密封性。2-62 的尺寸精度,同轴度 0.020，圆柱度 0.008，它的精度要求直接影响传动齿轮的啮合的精度和两端轴承孔的轴线的同轴度等.所以,应该在同一装夹的情况下将两轴承孔加工出来。2-47 孔的尺寸精度,同轴度 0.025,圆柱度 0.008。在加工的时候也应该在一次装夹中将两轴承孔加工出来。箱体箱盖的结构外形比较复杂，需要加工的表面多且要求高，机械加工的工作量大，根据箱体的工艺性主要有以下几方面需要考虑： 4（1）孔的尺寸精度以及表面粗糙度 主轴支撑孔的尺寸精度考虑为 IT6 级，表面粗糙度 Ra 考虑为 0.40.8um,其它支承孔的尺寸精度为 IT5IT7 级，表面粗糙度都为1.6um；支承孔的几何形状精度要求不超过孔径公差的一半。（2）孔的相互位置精度 支承孔的孔距公差考虑为 0.050.10mm，中心线的平行度公差考虑取 0.0120.021mm，同中心线上的支承孔的同轴度公差考虑为其中最小孔攀枝花学院本科毕业设计 2 零件的结构分析与工艺规程的制定5径公差值的一半。（3）有相互位置要求的表面尽量在一次装夹中加工完成。2.2 箱体箱盖的功能箱盖位于主减速器整机的上部，箱盖零件是主减速器的基础零件。箱盖和其它零部件一起组合连接，使箱盖称为一个合理的整体，同时保持正确的相对位置，这样减速器才能正常的工作。由此可见，箱盖能达到什么样的加工精度，这将和其他零部件的安装的精度紧密相关，与箱盖的使用寿命也是紧密相关的。所以箱盖的加工一般都具有较高的技术要求。减速器的功能不同和箱盖的作用不同，那么箱盖的结构也就不同的，所以箱盖的结构具有多样性,但它们有共同特点：结构较形状复杂,箱壁薄但是不均匀,内部呈腔型；有许多加工精度要求较高的平面与孔系等 5。箱盖是减速器的主要支承件，是附件，传动齿轮和及润滑油的主要承载体与贮藏体。箱盖的结构受力和生产精度的高低都直接影响整机的正常运行状况，所以箱盖在整机起基础性的作用。变速器的输出是一个绕纵轴转动的力矩，而车轮必须绕车辆的横轴转动，这就需要有一个装置来改变动力的传输方向。之所以叫主减速器，就是因为不管变速器在什么档位上，这个装置的传动比都是总传动比的一个因子。它的作用是用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。其中减速箱是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，起着支持和固定轴系零件，保证齿轮的运转精度、为齿轮运转过程中储存、提供润滑和冷却用油、防止灰尘进入等重要作用。2.3 箱体箱盖生产纲领及毛坯的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。因为大型减速器的社会需求量小，所以本箱体生产类型为小批量生产。箱体箱盖结构复杂，受力不大，主要承受震动载荷且要求有良好刚度和密封性机械工程材料。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，对金属切削机床来说，由于其结构形状复杂，而铸铁具有容易成型，可加工性好，吸振性好，成本低等优点，所以一般采用铸铁。箱体零件材料选用最多的是各种牌号的灰铸铁：如HT200、 HT250、HT300 等，而最常用的为 HT200。这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较高的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。对于毛坯铸造方法的确定：虽然砂型铸造的表面较粗糙，但是箱盖的工作面经铸造后还要经过精加工的，所以这个问题可以避免；另一方面，砂型铸造的成本要低的攀枝花学院本科毕业设计 2 零件的结构分析与工艺规程的制定6多，所以从经济性考虑选砂型铸造也是合理的。2.4 定位基准的选取定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。一、在加工的过程中，关于粗基准的选择有以下一些应该遵守的原则：（1）在进行加工的时候，有些精度要求是首先得保证工件中的加工面，在位置上有一定的精度要求，这样的工件就应该把不加工的面作为加工中的粗基准面。在一个零件中，如果有许多不需要加工的面，就应该选一个与需要加工的面有