机械毕业设计（论文）-齿轮箱箱体加工工艺及夹具设计【全套图纸sw三维优】 .doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）I摘要箱体零件是箱体部件的主要零件，箱体零件的精度等级与加工直接影响装配精度及机器设备的使用性能。箱体式机器的基础零件，它将机器中的一些零件、部件组成一个整体，并使之保持正确的相对位置，完成必要的相对运动。不同机器中的箱体形状虽然有较大差别，但各种箱体仍有一些共同点，如结构比较复杂、箱体壁厚且不均匀、内部腔形等；在箱体壁上有各种形状的平面以及较多的轴承支承孔和紧固孔，这些平面和支承孔的精度较高，粗糙度较低。箱体的加工质量直接影响箱体部件装备精度、机械性能、使用寿命等。本设计的主要内容是齿轮箱箱体模型的建立及其加工工艺分析。本设计采用SOLIDWORKS2003建模，根据给定的零件图建立了毛坯和箱体零件的三维模型。然后根据零件图上的技术要求重点分析了箱体的加工工艺，以及在加工中用到的机床、刀具等等，编写了工艺卡片和部分数控加工程序；针对零件上轴承孔在镗床上进行加工，设计了镗床加工的专用夹具。关键字建模；加工工艺；工艺卡片；夹具设计内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIABSTRACTBOXTYPEPARTSISTHEMAINCOMPONENTPARTSBOX，PRECISIONPARTSCABINETLEVELDIRECTLYAFFECTTHEASSEMBLYANDPROCESSINGACCURACYANDTHEUSEOFMACHINERYANDEQUIPMENTPERFORMANCEBOXISTHEBASISOFMACHINEPARTSANDTHEMAINTAINPARTSINRELATIVEPOSITIONANDCOMPLETETHENECESSARYMOVEMENTALTHOUGHTHEREAREMANYDIFFERENCESINTHESHAPEOFTHEBODYOFTHEDIFFERENTMACHINES,SOMECOMMONVARIETYOFCABINETFEATURESEXIST,SUCHASTHESTRUCTUREOFCOMPLEXTHINWALLEDBOXANDUNEVENSHAPEDINTERNALCAVITY,ETCTHEREAREAVARIETYOFWALLCABINETINTHESHAPEOFTHEPLANE,ASWELLASMORESUPPORTBEARINGHOLEANDFASTENERHOLE,WHICHHASHIGHERACCURACYANDLOWERROUGHNESSTHEQUALITYOFTHEBOXDIRECTLYAFFECTSTHEASSEMBLYPRECISIONPARTS,MACHINERYPERFORMANCEANDLIFETHEBOXMODELANDANALYSISPROCESSESARETHEMAINELEMENTSOFTHEDESIGNMANUALGEARBOXACCORDINGTOTHEGIVENPARTS,IBUILDAROUGHTHREEDIMENSIONALMODELOFBODYPARTSBYUSINGSOLIDWORKS2008MODELTHENIANALYZETHEPROCESSINGTANKBASEDONTHEFOCUS,WHICHISTHEPARTSOFTHETECHNICALREQUIREMENTS,ANDTHEMACHINETOOLSTHATUSEDINTHEPROCESSING,ANDSOONATLAST,IPREPARETHECARDTECHNOLOGYANDSOMECNCMACHININGPROCESSINADDITION,ASTHEBORINGMACHINEPARTSSHOULDBE内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIICARRIEDINTHEPROCESSING,IALSODESCRIBETHEDESIGNOFJIGBORINGMACHINEKEYWORDSMODELINGPROCESSINGTECHNOLOGYTECHNOLOGYCARDSFIXTUREDESIGN目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111箱体零件图分析1111箱体零件的功用和结构特点112主要技术要求及材料、毛坯的选择1121箱体零件的主要技术要求1122箱体材料及毛213齿轮箱的分析2第二章初定毛坯的制造形321毛坯种类的选择322毛坯材料的选择523砂型铸造浇注位置和分型面的选624毛坯工艺参数的选择7内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IV241机械加工余量7242最小铸孔8243毛坯尺寸8第三章SOLIDWORKS2008建立毛坯和零件模831机械产品三维设计的主要过9311定制模板9312建立产品三维模型的方法932齿轮箱毛坯模型和零件模型的建12321绘制草图12322生成箱体轮廓13323孔的生成14第四章工艺规程的确定1741定位基准的选择17411粗基准的选择原则17412精基准的选择原则18413齿轮箱的基准选择1942制定箱体加工顺序的有关原则1943制定齿轮箱箱体加工工艺路线20431工艺路线拟定的一般原则20432齿轮箱加工工艺路线方案2444齿轮箱加工用到的机床和刀具27441铣床及其刀具27442钻床及其刀具28443镗床及刀3245切削用量的确定33第五章镗床夹具的设计3951零件分析3952定位方式及元件的选3953夹具体的设计4054夹紧方式及元器件选择40内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）V55镗床夹具设计特4356设计的镗床夹具及分析44结束语45参考文献46内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）1第1章绪论11箱体零件图分析111箱体的作用与结构特点箱体类零件是机器及其部件的基础件。箱体零件是机械制造中常遇到的零件，它在箱体类传动系统中队其中的轴类零件起支承、定位和包容作用，它将一些轴、套、轴承和齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，按规定的传动关系正确地运动。这类零件一般常采用铸造方式生产毛坯，然后再根据具体情况，进行相应的机械加工和热处理箱体是机器的基准件之一。常见的箱体类零件有机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸和机座。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同特点形状复杂，壁薄不均，腔形，有许多精度较高的轴承支承孔、平面及精度较低的紧固孔需要加工。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的1520。12主要技术要求及材料、毛坯的选择121箱体零件的主要技术要求箱体零类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。箱体零件的技术要求主要可归纳如下1主要平面的形状精度和表面粗糙度箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时接触刚度和相互位置精度。一般箱体主要平面的平面度在01003MM，表面粗糙度RA25063，各主要平面对装配基准面垂直度为013002、孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）2将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT16，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为RA063032其余支承孔尺寸精度为IT7IT6，表面粗糙度值为RA250633主要孔和平面相互位置精度同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化、温度升高、轴承磨损加剧、齿轮啮合精度下降、引起振动噪声、影响齿轮寿命等等。支承孔之间的孔距公差为004001MM。支承孔与主平面平行度公差为01005MM。主要平面平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为01004MM。122箱体的材料与毛坯箱体材料一般选用HT200400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有良好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇注后应安排实效或退火工序。平面加工法有刨、铣、拉、刨削和铣削常用作平面的粗加工，而磨削则用作平面的精加工。此外还有刮研、研磨、超精加工抛光等光整加工方法。采用哪种方法较合理，需根据零件的形状、尺寸、材料、技术要求、生产类型及工厂现有设备来决定13齿轮箱的分析本次设计饿内容是齿轮箱箱体的加工工艺及夹具设计。齿轮箱是机器中箱体部件的基础件和基准件，它和一些齿轮组装在一起，并与之保持正确的相互位置，起到改变机内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）3器输出速度的作用。次齿轮箱主要加工的是孔，其中O面上的大孔为轴承支持孔，加工质量要求较高，还有一定的孔距尺寸精度和平行度要求，否则，齿轮的啮合精度降低，工作时产生较大的振动和噪声，并且降低齿轮寿命。II轴上的孔有一定的同轴度要求为0025，否则轴的装配困难，并且使轴的运转恶化，轴承的磨损加剧，温度升高，影响机器设备精度和正常运转。（零件图上已命名各个加工对象）此外该齿轮箱的箱体表面也有一定的粗糙度要求。顶面的粗糙度为RA63，其余各面粗糙度为RA32，加工时选用机床和刀具满足此要求。第2章初定毛坯的制造形式21毛坯种类的选择毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构状况，并绘出毛坯图。（1）常见的毛坯种类常见的毛坯种类有以下几种铸件对于形状复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对于尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸、熔模铸造成离心铸造等。各种铸造方法及工艺特点见表锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。型材内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）4型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。其它毛坯其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。表21毛坯种类及加工方法毛坯制造方法最大质量/KG最小壁厚/MM形状的复杂性材料生产方式精度等级（IT）尺寸公差值/MM表面粗糙度/UM手工砂型铸造不限制35最复杂单件生产及小批生产141618机械砂型铸造至25035最复杂14左右13永久型铸造至10015简单或平常11120105125离心铸造通常20035主要是旋转体铁碳合金有色金属及其合金151618125压铸1016合金10由模子制造难易程度而定锌、铝、镁、铜、锡、铅各金属的合金大批生产及大量生产111200501563熔模铸造小型零件08非常复杂适于切削困难的材料单件生产及成批生产0050225壳模铸造至20015复杂铸铁和有色金属小批量至大量121412563内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）5自由铸造不限制不限制简单铸素钢、合金钢单件及小批生产14161525模锻（利用模锤）通常至10025由锻模制造难易而定碳素钢、合金钢、及合金成批及大量生产12140425125精密模锻通常10015由锻模制造难易而定碳素钢、合金钢、及合金成批及大量生产1112005016332（2）选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素零件的生产纲领大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。零件材料的工艺性例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。零件的结构形状和尺寸形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。22毛坯材料的选择由于铸铁容易形成、切削性能好、价格低廉，并且吸震性和耐磨性也比较好，因此，一般的箱体零件的材料大都采用铸铁，所以本齿轮箱的材料选用HT200，因齿轮箱的壁厚为10MM，其抗拉强度为220MPA。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）623砂型铸造浇注位置和分型面的选择浇注位置指金属浇注时铸件所处的空间位置分型面指砂箱间的接触面一、浇注位置选择原则铸件浇注位置对铸件质量，造型方法等有很大影响，应注意以下原则1铸件重要的加工面应朝下1）若做不到，可放侧面或倾斜2）若有几个加工面，则应把较大的放下面如导轨面是关键面，不允许有缺陷，则要放下面，伞齿轮2铸件的大平面应朝下原因上表面出现缺陷，尤其易夹砂3面积大的薄壁部分放下面或侧面，有利于金属充填，防止浇不足4易形成缩孔的铸件，厚的部分放在铸型上部或侧面，便于安置冒口，以补缩二铸型分型面的选择原则分型面选择的合理可以简化造型操作，提高劳动生产率1便于起模，故分型面应选择在铸件最大截面处（手工造型时，局部阻碍起模的凸起可做活块）2应尽量减少分型面和活块数量（中小件）3应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基准面位于同一砂型中4尽量采用平直分型面，以简化操作及模型制造5尽量减少型芯和便于下芯，合型及检验位置。根据以上几个原则，选择的分型面和浇注位置如下图21内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）7图21毛坯分型面的选择24毛坯工艺参数的选择241机械加工余量机械加工余量是指用机械加工方法切去的金属层厚度。借以获得零件需要的精度和光洁度。为此，铸件需要进行加工的面，在制造铸模时要给出机械加工余量。机械加工余量简称加工余量。加工余量应当合理地选定。加工余量过大，不仅浪费金属，增加机械加工工作量，有时还会因截面变厚，热节变大，使铸件晶粒粗大，甚至造成缩孔或缩松。加工余量过小，不能把铸件的加工表面全部切净，使零件达不到要求的精度和光洁度。机械加工余量的具体数值取决于铸件的生产批量、合金的种类铸件的大小、加工面与基准面的距离及加工面在浇注时的位置等。大量生产时，因采用机械制造，铸件精度高，固余量可减小；反之，手工造型误差大，余量应加大。根据参考文献1表435和表437，粗加工3MM到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1MM，所以顶面的加工余量为40MM，底、侧面的加工余量为3040MM，此外，浇注时朝上的表面因产生缺陷的几率较大，其加工余量应比底面和侧面大。一般情况下，一种铸件只选用一个尺寸公差等级和一个加工余量等级，为F12。综上所述，此齿轮箱的O面选用50MM，其余的加工面的加工余量选为40MM。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）8242最小铸孔铸件的孔是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还必须考虑其必要性。一般来说，最大的孔应当铸出，留待加工反而更经济。灰铸铁的最小铸孔如下单件生产3050MM，成批生产1520MM，大量生产1215MM。次齿轮箱成批生产，固最小孔为1520MM。起模斜度和收缩率为了使模样便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁再制造模样时，必须留出一定倾斜度，此倾斜度称为起模斜度，通常选取153，我选为1由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸缩小，为保证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金的收缩率，通常灰铸铁为0710。244毛坯尺寸综上所述，此齿轮箱的最终毛坯尺寸为104197135MM，其中孔留40MM的加工余量，成批生产。第3章SOLIDWORKS2003建立毛坯和零件模型SOLIDWORKS2008的核心随着计算机应用软件和技术的不断发展,很多机械设计制造企业已不再满足于借助二维计算机辅助设计软件来代替手工图板,希望向三维实体设计方向发展,实现尺寸驱动,便于产品可视化,减少设计错误,提高设计效率,同时也便于及时了解产品库存情况等。SOLIDWORKS是一款三维机械设计专业软件,它对参数化技术作了一定的改进。同时它专门为中国市场需要增加了中国国标GB内容,已经得到了较广泛的应用。在使用过程中相对于二维计算机辅助设计软件来说,SOLIDWORKS有许多优点外形直观、尺寸精确并智能化装配位置关系明确,可以在计算机中就发现零部件之间的碰撞重量自动计算,模型改变则重量自动重新计算采用三内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）9维模型,图纸交流不会产生歧义三维设计,完整的反映设计者的设计意图。在SOLIDWORKS中可以直接将设计者脑海中的零部件模型反映到计算机中,然后可通过轴测图的方式体现在二维图纸上,这样加工者马上就能读懂模型的形状。31机械产品三维设计的主要过程311定制模板模板是包括用户定义参数的文件零件、工程图以及装配体文件。考虑到大多数企业还有采用2D图设计和加工,因此需要制作符合国标GB的模板。它包括建立符合国标的零件模板、装配体模板和工程图模板,建立符合国标的图纸格式包括A0到A4、横的和竖的等以及建立符合企业标准的材料明细表模板。以上模板中各项信息要相互关联,相互链接,为自动生成符合国标的工程图打下基础。312建立产品三维模型的方法（1）自底向上的建模方法。以虎钳为例简要说明首先根据各零件真实尺寸生成虎钳所有零件图固定钳身、活动钳身、螺杆螺母等,再打开装配图模板依次插入各零件,通过对各零件依次添加正确的配合关系组装成虎钳装配图,见下图31。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）10图31虎钳装配图在零部件建模时要注意几个问题画草图时要使尺寸、注释的位置摆放合理、有序,便于自动生成合理的工程图,减少修改特征的生成要体现设计意图,便于实现参数化对于外形特征相同而尺寸不同的零件,可通过配置,利用同一个模型按不同的尺寸作变量建立系列零件设计表生成系列零件。图32为采用自底向上建模方法建立的DYL251起重机主动车轮装配模型。图32采用自底向上建模方法建立的DYL251起重机主动车轮装配模型自底向上建模方法应用起来较简单,也是初学者最常用的方法,但对各零件建模时必须保证其尺寸完全正确,否则建装配体时会发生许多干涉,修改起来非常麻烦另一方面,在我们实际设计中经常会有一些非标设计,这就意味着装配体整体结构变化不大，但要经常改变其大小尺寸,此种建模方法就难以适用这种变化。因此在SOLIDWORKS中对装配体采用自底向上建模方法难以真正体现设计者的意图。在SOLIDWORKS中,关于模型被改变后如何表现的计划称为设计意图。为了有效地使用SOLIDWORKS参数化建模系统,设计人员必须在建模前考虑好设计意图。要想真正体现出装配体的设计意图,最好是采用自顶向下的建模方式。2自顶向下的建模方法。自顶向下设计方法,就是一种从装配入手的设计方法,允许你在装配体中对零件进行建立和编辑,零件的草图轮廓,终止关系,建构平面等都可参考装配体中其它实体。此方法应用起来较困难,要求设计者思路非常明确,而且要内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）11想得周到。在装配体中,可以象在零件图中一样对零件进行编辑,这样就可以使用一个零部件的几何特征来帮助定义另一个零部件。当在零部件之间建立参考关系时,模型将完全相关联。对参考零部件所做的改变会使其它零部件相应更新。在进行装配体自顶向下建模时,其中之一就要合理的建好装配体的布局草图,通过零件与装配体草图的关联自上而下地设计一个装配体。可以绘制一个或多个草图,用草图显示每个装配体的零部件的位置。然后,可以在生成零件之前建立和修改设计图。另外,可以随时使用布局草图在装配体中作出变更。使用布局草图设计装配体最大的好处,就是如果更改了布局草图,则装配体及其零件都会自动随之更新。以皮带驱动机构设计为例,其基本思路为在装配体中绘制草图,使用圆代表皮带轮的外边缘。使用圆之间的切线代表皮带插入一个新零件带轮,根据布局草图上带轮的位置和直径对带轮建模同样根据布局草图的信息对其它带轮以及惰轮建模根据布局草图,生成皮带零件,最终得装配图,见图33。此时装配体由皮带及一组皮带轮组成,其位置和尺寸都由布局草图决定,通过改变布局草图便可得到不同的布局方式，图33皮带驱动机构装配图从而体现出不同的设计意图。皮带驱动机构装配体草图绘制相对较简单,只采用了一个前视布局草图就解决了。有些装配体变化较复杂,需要采用几个合理的草图配合使用才行。如桥式起重机箱形主梁通常由上下盖板、主副腹板以及许多大大小小的主副加劲板组成的。其小零件很多,而且它们的尺寸大小变化有一定的规律。为此,建模时可采用前视与右视两布局草图,通过两草图分别反映出它们的截面变化与跨度变化。同时可在内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）12两草图中建立合理的方程式,让装配体、零件都能根据设计者的意图自动变化,而不出错。通过逐步插入零件最后建成的主梁模型，由起重机起重量等变化带来主梁跨度及截面变化均可由以上两草图的变化来驱动,同时不必担心其零件出错。生成工程图SOLIDWORKS能快捷地生成完整的、符合实际产品需要的工程图样由三维实体自动生成任何不同的视图、局部视图、剖视图和相关视图在剖视图上自动生成剖面线。图纸的全相关性简化了设计的过程,实体模型、图纸和装配能自动相关地更新。当图纸中的视图修改时,三维几何模型也随之改变,也可以人为控制相关的更新。能自动消除在视图中的相关隐藏线,也可以进行人工有选择地消隐。在应用过程中,通过引用已定义的标注符号、文字说明和图纸模板,自然形成企业的标准。有完整的尺寸和符号标注工具,在视图中可以控制三维模型中已有标注的显示,在视图上标注参考尺寸,并可以控制单个尺寸的表示方式,自动生成图纸中的材料明细表。选取适当的比例和图纸,插入模型后生成合适的二维工程图。同时根据需要向视图插入尺寸、公差、表面粗糙度等,使其符合出图要求。32齿轮箱毛坯模型和零件模型的建立采用自顶向下的建模方法。创建时首先利用拉伸和拉伸切除命令来绘制箱体的主题轮廓，然后再空的命令生成孔，最后生成圆角等。321绘制草图在左侧的“设计树”中选择“上视”作为图的基准面，然后利用“工具条”中的“草图绘制”进入草图编辑，再利用“矩形”按钮绘制一个95127的矩形内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）13322生成箱体轮廓在上述草图的基础上，利用左侧的“拉伸”命令生成一个长方体，深度为189，可生成图内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）14然后在其顶面上绘制一个矩形，并利用“圆角”命令将四角改为R8再选用“拉伸切除”命令切除其中的实心，方向向下，深度为179，得到如图所示内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）15323孔的生成在前视图表面绘制圆形图，并使之位置正确，如下图所示再选用“拉伸切除”命令使之生成，如下图所示内侧孔同理内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）16最后圆角生成，毛坯模型图制作完成采用相同的方法建立起零件模型图，如图所示内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）17内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）18第4章工艺规程的确定零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同对同一零件的加工工序综合可能有很多的方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一个方案。工艺规程选择要考虑的基本因素1、生产规模是决定生产类型的主要因素。即设备、用具、机械化、自动化程度等。2、制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。3、零件材料性质。4、零件制造的精度包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。5、零件的表面粗糙度。6、特殊限制条件如工厂设备和用具条件。7、编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与安全的效果。41定位基准的选择箱体的加工表面主要是平面和孔。根据箱体的技术要求来制定工艺过程，其目的是在保证加工质量的前提下，力求做到效率高、成本低。为此，要正确选择定位基准，选择适当的加工方法和加工顺序。箱体定位基准的选择是箱体加工的首要问题。一般要使所选用的定位基准保证主要孔的加工余量均匀；保证装入箱体的零件与箱体不加工的内壁有足够的间隙。为了减少定位误差及加工过程中各工序的误差积累对箱体加工精度的影响，应优先考虑“基准统一”原则。在成批生产和大批量生产中，箱体通常是以顶面和两定位销孔（即所谓一面两孔）为精基准。而在单件小批生产中，则常以箱体的装配基准作为主要精基准。411粗基准的选择原则粗基准影响位置精度、各加工表面的余量大小。重点考虑如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）19位置符合零件图要求。1）合理分配加工余量的原则A、应保证各加工表面都有足够的加工余量如外圆加工以轴线为基准；B、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。3）便于装夹的原则选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。4）粗基准一般不得重复使用的原则在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。412精基准的选择原则1）基准重合原则利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。2）基准统一原则在大多数工序中，都使用同一基准的原则。这样容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。3）互为基准原则加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工中。例如车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求4）自为基准原则以加工表面自身做为定位基准的原则，如浮动镗孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）20还有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准。413齿轮箱的基准选择为了保证箱体上孔与孔、孔与平面及平面与平面之间较高的位置精度要求，箱体加工应遵循“基准统一”原则选择精基准，使具有位置精度要求的大部分表面能用同一精基准定位加工。此外，采用统一的定位基准，还有利于减少夹具设计与制造的工作量，加快生产准备，降低成本。在中小批生产中采用以装配基准面作为统一的定位基准，这样使装配、加工都采用同一基准，既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。定位精度和加工质量都容易得到保证。在大批量生产时，必须充分考虑到生产效率。这时，常采用一面两孔作为统一基准，使机床夹具结构简化、刚度提高，工件装卸快速方便。在齿轮箱体上，我采用顶面R为精基准，这样定位基准和设计基准重合，有利于加工。42制定箱体加工顺序的有关原则在拟定箱体零件机械加工工艺规程时，有一些基本原则应该遵循。1先面后孔先加工平面，后加工孔是箱体加工的一般规律。平面面积大，用其定位稳定可靠；支承孔大多分布在箱体外壁平面上，先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这样可减少钻头引偏，防止刀具崩刃等，对孔加工有利。2粗精分开、先粗后精箱体的结构形状复杂，主要平面及孔系加工精度高，一般应将粗、精加工工序分阶段进行，先进行粗加工，后进行精加工。3基准的选择箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准，以保证孔加工时余量均匀。精基准选择一般采用基准统一的方案，常以箱体零件的装配基准内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）21或专门加工的面两孔为定位基准，使整个加工工艺过程基准统一，夹具结构类似，基准不重合误差降至最小甚至为零当基准重合时。4工序集中，先主后次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工序中加工，以保证其相互位置要求和减少装夹次数。紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排，一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。43制定齿轮箱箱体加工工艺路线工艺路线的拟定是工艺规程制订过程中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。所拟定的工艺路线是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。因此，工艺路线的拟定应在仔细分析零件图，合理确定毛坯的基础上，结合具体的生产类型和生产条件，并依据下面所述的一般性原则来进行。431工艺路线拟定的一般原则1、选择定位基准前面已经叙述。2、表面加工方法的选择（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。某种加工方法的经济加工精度是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。（2）加工方法和加工方案的选择根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；这种方案必须在保证零件达内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）22到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。要考虑被加工材料的性质；例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。如大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。应考虑本厂的现有设备和生产条件即充分利用本厂现有设备和工艺装备。在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。具体实例例如，加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度RA为02M的钢质外圆表面，其最终工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工工序。小结具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达。3、机床设备与工艺装备的选择1）、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；2）、精度等级应与本工序加工要求相适应；3）、电机功率应与本工序加工所需功率相适应；4）、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备包括夹具、刀具、量具和辅具；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。4、加工阶段的划分1）根据零件的技术要求划分加工阶段。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）23分以下几个阶段粗加工阶段在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。半精加工阶段在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表面的终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。精加工阶段在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。光整加工阶段在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。2）将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是1保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高，）；2有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；3有利于合理利用机床设备。4便于穿插热处理工序穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。5、工序的划分在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程划分为若干个工序。划分工序时有两个不同的原则即工序的集中和工序的分散。工序集中原则按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。工序分散原则按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）246、工序顺序的安排1机械加工工序的安排原则（1）先基准面后其它表面先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。（2）先粗加工后精加工即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。（3）主要表面后次要表面如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。（4）先加工平面后加工孔平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。2热处理工序及表面处理工序的安排根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。（1）退火将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用高碳钢采用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯制造出来以后。（2）正火将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。注加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。其作用是提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。（3）回火将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法。其作用是稳定组织、消除内应力、降低脆性。（4）调质处理（淬火后再高温回火）其作用是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。应用安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。（5）时效处理其作用是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。应用一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。常用于大而复杂的铸件。（6）淬火将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。其作用是提高零件的硬度。应用一般安排在磨削前。（7）渗碳处理提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）25行。（8）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。3检验工序的安排为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序（1）粗加工全部结束之后；（2）送往外车间加工的前后；（3）工时较长和重要工序的前后；（4）最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。4其它工序的安排（1）零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。（2）零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。（3）在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线432齿轮箱加工工艺路线方案制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床或组合机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据箱体零件图的各种技术要求和零件分析，确定出两种方案。方案一工序10铸造工序20时效工序30漆底漆工序40粗铣顶面R和各侧面N、P、O、K工序50半精铣各侧面N、P、O、K工序60铣凸台面即底面G内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）26工序70铣N面上的槽工序80粗镗O面75的大孔半精镗工序90半精镗、精镗75的大孔工序100粗镗O面上的28、39的孔工序110半精镗、精镗39的大孔工序120钻、扩O面上32的孔工序130钻、扩箱体内表面20的孔工序140锪O面上的沉孔43工序150钻、扩、铰K面上15的孔工序160钻底面G上M8的孔工序170钻O面上4个M4和M8孔工序180钻顶面R上的6个M4的孔工序190钳工去毛刺、清洗工序200焊接工序210检验方案二工序10铸造工序20时效工序30漆底漆工序40粗铣、半精铣、精顶面R工序50粗铣、半精铣侧面N工序60粗铣、半精铣侧面P工序70粗铣、半精铣侧面O工序80粗铣、半精铣侧面K工序90铣凸台面即底面G工序100铣N面上的槽工序110钻K面上15的孔工序120钻顶面R上的6个M4的孔工序130钻底面G上的M8的孔工序140钻、扩O面上32的孔工序150钻、扩箱体内表面20的孔工序160锪O面上的沉孔43工序170钻、扩、铰O面和箱体内表面28的孔工序180锪39的沉孔工序190粗镗、半精镗、精镗O面75的大孔工序200钻O面上的4个M4的孔工序210钻O面上的4个M8的孔工序220攻各螺纹孔螺纹工序230钳工去毛刺、清洗工序240焊接工序250检验内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）27由于方案一需要镗两个大孔，且需要设计两套镗杆，比较费时，而且生产成本高，在镗床上的定位不方便。而第二套方案就可减少成本，且节约时间，39的大孔可与28的孔在同一钻床上加工，节约了周转时间，且工序比较集中。故我确定的齿轮箱的工艺路线方案为方案二。由于夹具上要以顶面R定位，故顶面R要有较高的精度，零件图上要求的表面粗糙度为RA63，明显达不到定位的需要，所以增加工序60，使之粗糙度达到RA16，这样就可以在夹具上定位时保持一定的精度了。其中工序100我选用了数控编程，数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。数控编程分为手工编程和自动编程手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。具体地说，数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向、工艺参数及辅助动作等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件，并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。现代化的生产已成为了当今的主题，在机械行业，数控机床越来越多，并更加重要，为了适应社会的需要，我尝试了一下数控编程，其中工序100就采用了数控编程，如下图41所示内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）28图41加工示意图O001N10T1M06N20G91G00X0Y0S600M03N30Z135N40G99X475Y36Z20N50G04N60Z20N70G90X0Y0M09N80G00M0544齿轮箱体加工用到的机床和刀具441铣床及其刀具1）卧式升降台铣床用来铣除底面外的各面。选用型号为X6012。工作台台面尺寸/MM宽长125500主轴轴线至工作台台面距离/MM0250工作台中心线至垂直导轨面距离/MM110210主轴转速/R/MIN级数9范围1201830平面度002/150表面粗糙度RA/UM25电动机功率/KW15重量/T061外形尺寸（长宽高）835870163其刀具选择圆柱形铣刀，其规格为D基本尺寸50极限偏差JS16080L基本尺寸50极限偏差JS16080内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）29D基本尺寸22极限偏差H700210304515齿数细齿82）立式升降台铣床用来铣凸台面及N面上的槽，选用型号为X5012。工作台台面尺寸/MM（宽高）125500立铣头最大回转角度/45主轴端面至工作台台面距离/0250工作台中心线至垂直导轨面距离/MM155主轴转速/R/MIN级数9范围1201830平面度002/150表面粗糙度RA/UM25电动机功率/KW15重量/T06外形尺寸（长宽高）8538701633其刀具选用莫氏锥柄立铣刀，其规格为DJS14基本尺寸22L（JS18）长型基本尺寸177LJS18长型基本尺寸75莫氏锥柄号3齿数细齿6442钻床及其刀具内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）30万向摇臂钻床用来钻各面上的M4、M8的小孔，选用型号为Z3125A。最大钻孔直径/MM25主轴端至底面距离/MM20680主轴轴线至立柱表面距离/MM700主轴转速/R/MIN级数8范围242400主轴行程/MM160电动机功率/KWL1/15重量/T08外形尺寸（长宽高）16106901860用来加工M4孔时用到的刀具标准高速钢直柄短麻花钻直径/MMD330全长/MML49沟槽长度/MML18攻螺纹时选择普通螺纹丝锥，螺纹代号选M407用来加工M8孔用到的刀具标准高速钢直柄短麻花钻直径/MMD660全长/MML70沟槽长度/MML31攻螺纹时选择普通螺纹丝锥，螺纹代号选M8125用来加工15的孔时用到的刀具标准高速钢直柄短麻花钻直径/MMD1