[精品论文]夹具设计

毕业设计课程定做 QQ1714879127第3章 减速机箱体加工工艺过程冶金矿山机械中应用最多的减速机是平行轴孔圆柱齿轮传动的卧式箱体，箱体是分离式结构。在一些轻载荷的机器中所用的减速器体积小、结构简单，如蜗杆、蜗轮减速机，其毛坯的材料常用HT150或HT200灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承座采用铸件，结构简单，制造方便。3.1 减速机箱体的主要技术要求 分离的减速器箱体的主要加工部位有：轴承支承孔、结合面、端面、底座（装配基面），上平面、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术要求有：1. 减速器箱体、机盖的上平面与结合面及机体的底面与结合面必须平行，其误差一超过0.06/1000mm2. 减速器箱体结合面的表面粗糙度Ra植不超过两结合面间隙不超过0.03mm,取0.02mm。3. 轴承支承孔的轴线必须在结合面上，其误差不超过0.2mm。4. 轴承支承孔的尺寸公差一般为HT，表面粗糙度Ra小于1.6m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为0.03mm0.05mm.5. 减速器箱体的底面是安装基准，保证精度为0.2mm.6. 减速器箱体各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差为0.15mm3.2 减速机箱体的机械加工工艺过程由图3-1和图3-2可知：主要孔：装轴承支承孔2-110。主要平面：底座的底面和结合面，箱盖的结合面和顶部为孔面，支承孔的端面等，其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。轴承支承孔通常在镗床上镗削；加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行，主要平面通常在龙门铣削，支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。减速器箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。 由图可知，减速器箱体整个加工工艺过程分为两大阶段，先对箱盖和机体分别进行加工，而后合箱对整体箱进行加工。第一阶段主要完成平面、紧固孔、油塞孔和油标的加工，为整体合箱做准备。第二阶段为合装好的箱体上加工轴承孔及其端面，第二阶段加工完成后，还应拆箱，为了保证轴承孔加工精度和拆装后的重复精度，应在两阶段之间安排钳工工序，钻铰二定位销孔，并打入定位销。 图3-1 图3-23.3 零件图分析1. 110两轴孔的圆度公差0.01mm，圆柱度公差为0.01mm;2. 上箱体结合面对E面的位置度公差为0.2mm;3. 110的轴心线对C、D端面的垂直度公差为0.08mm，对另一轴心线的垂直度为0.046mm;4. 110的轴心线对A、B的垂直度公差为0.08mm;5. 下箱体结合面对C面的位置度公差为 0.2mm;6. 铸件人工时效处理； 7. 零件材料TH-40;8. 箱体做煤油参漏试验。3.4 减速机加工的工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题。3.4.1 加工方法的选择在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素1. 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。2. 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件 小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。3. 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.4.2 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：1. 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11-IT12。粗糙度为Ra80-100m。2. 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9-IT10。表面粗糙度为Ra10-1.25m3. 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6-IT7，表面粗糙度为Ra10-1.25m.4. 加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5-IT6,表面粗糙度为Ra1.25-0.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.3 工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。1. 工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。2. 工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.4 加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：1. 机械加工工序安排1)先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工。2）先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，其上的平面较大，用平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后孔”原则。3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。这样可以保护主要表面的光洁。此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进行。用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。2. 热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况：1)退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。2)调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和 氮化减少变形作预备处理。3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件精度。4)淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间进行。表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。5）氮化。安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。表3.1 箱体零件加工工艺过程加工表面 加工方法表面粗糙度表面光洁度公差等级形状公差加工余量说 明外圆粗 车半 精 车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨256.31.60.81.00.40.11-34-56-77-86-78-910-14IT12-IT11IT10-IT9IT8-IT7IT6-IT5IT8-IT7IT6-IT5IT6-IT511-1010-88-77-67-64-51-50.50-1.600.2-0.50.1-0.250.25-0.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半 精 镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.11-34-52-45-66-79-105-66-76-79-1010-14IT13-IT11IT10-IT9IT10-IT9IT9-IT8IT8-IT7IT7-IT6IT8IT7IT8IT7-IT6IT7-IT61089-88768-77-6765-40.3-0.51.81.0-1.80.5-0.80.1-0.30.1-0.550.04-0.20.2-0.30.2-0.50.1-0.20.01-0.02 指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/d2L/d=2-10时,加工误差增加1.2-2倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣细刨,细铣粗 磨半精磨精 磨研 磨256.30.81.60.80.80.11-34-67-86-77-97-910-14IT14-IT11IT10IT9-IT6IT9IT7-IT6IT7-IT6IT511-910-98-68-67-57-55-20.9-2.30.2-50.30.160.050.030.030.01-0.03指平面最大尺寸500以下的铸件的平面余量3. 辅助工序的安排检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。1)粗加工阶段结束之后；2)重要的工序的前后；3)工件从一个车间转到另一个车间时；4)工件全部加工完毕后。 辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。第4章 主要表面的加工4.1 箱体的平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。4.2 主轴孔的加工由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗浮动镗；金刚镗珩磨；金刚镗滚压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。4.3 孔系加工车床箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工： 4.3.1 从箱体一端进行加工 加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。 4.3.2 从箱体两端进行镗孔 一般是采用“调头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床工作台回转1800，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转1800，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。“调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。第6章 工艺尺寸的计算6.1 加工余量的确定6.1.1 顶面与结合面的加工余量由文献【3】可知：磨削余量 0250.06mm IT8 表面粗糙度 1.6半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.36.1.2 下箱体结合面与底面的加工余量由文献【3】可知：磨削余量 0250.06mm IT8 表面粗糙度 1.6半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.36.1.3 箱体左右端面的加工余量由文献【3】可知：半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.3 6.1.4 箱体前后端面的加工余量由文献【3】可知：半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.36.1.5 两轴承孔的加工余量由文献【3】可知：精镗 0.40.05mm IT7 表面粗糙度 0.8半精镗 1.50.25mm IT9 表面粗糙度 3.2粗镗 50.5mm IT11 表面粗糙度 6.36.2 尺寸链的计算6.2.1 两中心面与底面的尺寸链计算图6.1 尺寸链图由图6.1可知：N=A1+A2=160=120则 N=280N=+N=0.054+0.063=0.117-N=-=-0.054-0.0063=-0.117所以的尺寸及公差为2800.1176.2.2 观油孔的尺寸链的计算 图6.2 尺寸链图由图 6.2可知：N=+=N-=28-12.5=15.5=+=0.046-0.033=0.013-=+=-0.046+0.033=-0.013的尺寸为15.50.013 6.3 切削用量的选择表6.1 切削用量选择加工对象加工方法加工步骤刀 具切削深度(mm)切削速度(m/s)进给量(mm/r)(mm/z)走刀长度（mm）备注机盖上平面粗铣1圆柱铣刀YG61.50.240.42802.4-84半精铣2圆柱铣刀YG60.50.410.08280机盖结合面粗铣1圆柱铣刀YG61.50.240.43352.4-84半精铣2圆柱铣刀YG60.50.410.08335磨3砂轮0020750028733524-163机盖结合面平面孔钻削加工1麻花钻300.360.45322.4-382.4-41钻削加工2麻花钻140.380.3816机盖上平面孔钻削加工1麻花钻200.380.36222.4-382.4-41钻削加工2麻花钻270.390.4530钻削加工3麻花钻15 0.440.2718功丝4丝锥200.1631.0222.4-105功丝5丝锥270.1781.030功丝6丝锥150.0951.018机座结合面粗铣1圆柱铣刀YG61.50.240.43352.4-84半精铣2圆柱铣刀YG60.50.410.083352.4-84磨3砂轮0020750028733524-163机座底面粗铣1圆柱铣刀YG61.50.240.42802.4-84半精铣2圆柱铣刀YG60.50.410.08280机座底面孔钻削加工1麻花钻250.370.43282.4-382.4-41铰孔（两工艺用）2铰刀2501515282.4-582.4-59机座结合面孔钻削加工1麻花钻300.360.45322.4-382.4-41钻削加工2麻花钻140.380.3816加工测油孔钻削加工1麻花钻220.200.4252.4-382.4-41铰孔2铰刀220.350.35252.4-582.4-59锪孔3锪刀80.400.2182.4-67钻削加工4麻花钻100.440.1122.4-382.4-41功丝5丝锥100.0951.0122.4-105放油孔钻削加工1麻花钻300.350.61302.4-382.4-41功丝2丝锥220.22222.4-105轴承端面（左右）粗铣1端面铣刀1.50.270.31802.4-732.4-82半精铣2端面铣刀0.50.450.08180轴承端面（前后）粗铣1端面铣刀1.50.270.31802.4-732.4-82半精铣2端面铣刀0.50.450.08180镗轴承孔粗镗1镗刀1.50.20.4542.4-66半精镗2镗刀0.50.30.2554精镗3镗刀0.250.40.154端面螺纹孔（蜗杆）钻削加工1麻花钻250.0810.24252.4-382.4-41功丝2丝锥250