机械制造工艺学课程设计 夹具设计

目 录第一章 产品概述 .11.1 产品介绍 .11.2 零件介绍 .11.2.1 作用 .11.2.2 结构特点 .11.2.3 零件装配 .1第二章 图纸技术要求分析 .2第三章 生产纲领 .4第四章 材料、毛坯制造方法选择及毛坯图 .54.1 材料的选择 .54.2 毛坯的制造方法 .54.3 毛坯主要尺寸及毛坯图 .8第五章 定位基面的选择和分析 .105.1 粗基准的选择 .105.2 精基准的选择 .105.3 各加工工序基准： .11第六章 加工工作量及工艺手段结合 .12第七章 机械加工工艺过程 .147.1 机盖加工工艺 .147.2 机座加工功能工艺 .157.3 机盖与机座合箱 .17第八章 粗铣箱盖窥视孔面夹具设计 .208.1 夹具设计应遵循的原则 .208.2 切削力的计算 .208.2.1 机床选择 .208.2.2 刀具选择 .218.2.3 粗铣时切削量的选择及切削力和切削功率的计算 .22查机械制造工艺课程第十五章切削力的确定 .228.2.4 机动时间的计算及工序时间 .238.2.5 切削液的选择 .248.3 夹具机构设计以及计算 .248.3.1 夹具机构简图： .248.3.2 夹紧力的计算 .248.4 夹紧组件的设计 .268.4.1 杠杆部分示意图 .268.4.2 斜楔夹紧装置计算公式及数据 .278.5 液压缸的选择 .298.5.1 液压缸内径 D 活塞杆直径 d.298.5.2 液压缸的工作行程 .298.5.3 液压缸壁厚 及外径 计算 .2918.5.4 液压系统 .308.6 定位组件的选择 .318.6.1 定位方式 .318.6.2 定位误差的计算： .33第九章 实习心得体会 .34第十章 参考文献 .37第十一章 三维建模简图 .38第十二章 机械加工工艺卡片 .41第十三章 附图 .42第 1 页 共 42 页第一章 产品概述 1.1 产品介绍 齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，减速器在原动机 和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速、增加转矩。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速器高。满足小空间高扭矩输出的需要。齿轮减速器广泛应用于汽车、大型矿 山、钢铁、化工、港口、环保等领域。 1.2 零件介绍 1.2.1 作用 变速器箱体在整个减速器总成中起支撑和连接的作用，它把各个零件连接起 来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装，是传动零件的基座，应具有足够 的强度和刚度。 因此变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等 零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。 1.2.2 结构特点 变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加 其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。1.2.3 零件装配 箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。第 2 页 共 42 页第二章 图纸技术要求分析 箱体零件的结构工艺性 ：(1)减速器箱盖、箱体主要加工部分是结合面（机盖与机座结合面的平面度误差为 0.025mm 为 6 级精度要求）、轴承孔（单机圆柱齿轮减速器两轴承孔轴线的平行度误差为 0.025mm 为 6 级精度要求；四轴承孔端面与其轴线的垂直度误差为 0.10mm 为 8 级精度要求；圆柱齿轮轴承孔（分上下两半）圆柱度误差为 0.10mm 为 7 级精度要求；圆柱齿轮轴承孔（分上下两半）轴线处于结合面内其允许 0.60mm 为 7 级精度要求）、通孔和螺孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后应先检查机盖与机座结合面的密封性（用 0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的 13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点），然后打上定位销再进行镗孔加工（镗孔时接合面处禁放任何衬垫）,以确保两个轴承孔中心线与分割面的位置，以及两个孔中心线的平行度和中心距。 (2)减速器整个箱体壁薄，容易变形，在加工前要进行时效处理，以消除内 应力，加工时要注意夹紧位置和夹紧力大小，防止零件变形。(3)箱盖、箱体结合面，底面上的孔的加工，采用专用钻模，这样可以保证 孔的位置精度要求。分析：若以渐开线斜齿圆柱齿轮传动，其传动的精确性、平稳性以及对圆柱齿轮的寿命要求对圆柱齿轮两轴承孔轴线的平行度误差很敏感，因此图纸中要求的 6 级精度满足要求；渐开线斜齿单级圆柱齿轮减速器工作时输入轴与输出轴会产生较大的轴向力，其轴向力直接作用在轴承上并通过轴承端盖来承受，因此轴承孔端面应取较高的 8 级精度；机盖和机座的结合面的平面度将直接影响机盖和机座轴承孔的加工精度（同轴度）、轴承孔端面的加工精度（轴承孔端面与其轴线的垂直度误差）并且对结合面的密封性有影响（可能会出现渗油甚至漏油），因此结合面的平面度为 6 级精度要求符合条件；轴承孔的形状会直接影响减速器的传动性能，由于轴承孔分别位于机盖和机座上，因此在加工时要做较高的精度 要求，故取7 级精度符合要求并且在加工上较易实现。第 3 页 共 42 页零件名称 设计说明、错误及修改1、机盖左视图标注的 86mm 重复标注，应去掉。2、盖左视图中轴承端面的螺纹孔没有画螺纹线，应该用细实线画出螺纹线。3、机盖左视图中机盖的高度未标注，应标注为 140mm。4、机盖主视图 H 方向表示有错误，应改成 H-H 剖视。5、H 向分割线应斜向上。6、机盖主视图中 G 方向中心线（宽方向）到螺纹孔尺寸界线标注错误，应该标注到内壁。7、机盖仰视图中两轴承孔直径标注错误，应该在尺寸前加 。8、窥视孔面的粗糙度要求为Ra6.3，两锥销孔与下箱体配做加工，且粗糙度要求为Ra1.6，上箱盖结合面粗糙度为Ra1.6。9、大小轴孔中心线平行度为 0.025mm。10、大轴孔圆柱度为 0.010mm，小轴孔的圆柱度要求 0.008mm。11、上箱盖结合面平面度要求为 0.025mm。机盖12、大轴孔直径采用入体原则的包容要求。1、轴承孔的中心平行度为 0.0025。2、输出轴承孔的同轴度为 0.03。3、销孔表面粗糙度为 1.6mm，凸台面表面粗糙度为 3.2mm。4、螺栓孔、通油孔、基座面的表面粗糙度均为 12.5mm。5、结合面平面度为 0.025mm。6、输出轴承孔的圆柱度公差值为 0.01mm，同轴度为 0.025mm；输入轴承孔的圆柱度公差值为 0.008mm，同轴度为 0.025mm。7、机座输出轴承孔相对于A的位置度0.60mm，应该为0.06mm。机座8、机座左视图加强筋剖视图标注3.5mm错误，应该标注成宽度3.5mm第 4 页 共 42 页第三章 生产纲领 1(),=3%=5%(1)1013+5108nNnN 假 设 年 产 量 Q0（ 件 /年 ） ， 该 零 件 在 每 台 产 品 中 的 数 量件 /台 废 品 率 ， 备 品 率 。由 公 式 =得 ：查表 （机制工艺生产实习及课程设计中查表 表 6-1同一种零件的年产量生产类型重型零件 中型零件 轻型零件单件生产 1 5:1 10:1 100:小批生产 5 100 10 200 100 500中批生产 100 300 200 500 500 5000大批生产 300 1000 500 5000 5000 50000大量生产 1000 以上 5000 以上 50000 以上确定的生产类型为大量生产。因此，可以确定为 Y 流水线的生产方式，又因为在加工箱盖和底座的时候有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同的工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的方式的流水线作业。虽然是大批量生产，从积极性考虑，采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。第 5 页 共 42 页第四章 材料、毛坯制造方法选择及毛坯图4.1 材料的选择毛坯材料选择HT200.此材料由石墨构成，因为该减速箱外形与内腔形状都比较复杂，壁厚较薄，故选用流动性好，吸振性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁，而石墨本身有润滑作用且可以吸收振动能量，所以HT200具有耐磨性能好，消振性能好的特点。由于铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流动性、填充性能好，即铸造性能好。由于石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀，切削性能好。缺点是力学性能低，易导致应力集中，因而其强度、塑性及韧性低于碳钢。基于HT200以上优缺点及价格便宜，所以对于承受压力和震动的箱体，采用HT200作为加工材料。若没有HT200，可采用QT400-15或QT400-18代替，球墨铸铁化学成分接近灰铸铁经球化剂处理后得到球磨石墨，球墨铸铁在具有灰铸铁优良性能的基础上，又具有高强性能，而且比钢具有更好的耐磨性、抗氧化性、减振性及小的缺口敏感性。QT400-15或QT400-18特点是焊接性和切削性能好，常温时冲击韧度高，脆性转变文都低，低温韧性好。热处理方法采用消除内应力退火（又称人工时效），这是因铸件采用砂型造型，所以为降低硬度，为了消除铸件在铸造冷却过程中产生的内应力，防止铸件变形或开裂。4.2 毛坯的制造方法砂型铸造机械造型：钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。而金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。同时金属型铸造还有如下不足之处： (1) 金属型制造成本高; (2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷; (3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。第 6 页 共 42 页减速箱的箱体结构相对较复杂，根据减速箱箱体零件图可知箱体的壁厚为 8mm, 采用金属型造型对壁厚有限制，成本比砂型铸造高，而且箱体外表面的精度要求不高，砂型铸造能满足要求，机械造型生产率较高能满足大批量生产的需要。综合以上因素，因此选用砂型铸造机械造型。砂型铸造机械造型上箱盖以结合面为分型面，采用两箱造型，中注式浇注系统，浇注的时候重要的加工面应该向下，因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔等。为了补缩，上面设几个冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。下箱体采用三箱造型，为了浇注液体充满型腔，在直浇道基础上设有横浇道。同时设置了冒口和拔模斜度。上、下箱的分型面分别选在机盖、机座的中心面上。由于采用这种方式，起模方便，且有利