减速器箱体工艺及工装设计——镗夹具设计

蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 1 - 毕业设计 (论文) 减速器箱体工艺及工装设计 镗夹具设计 系 别 ： 机械与电子工程系 专 业 （ 班 级 ） ： 机械制造 07 级机制本三班 作 者 （ 学 号 ） ： 刘志文（50701013023 ） 指 导 教 师 ： 杨丽（硕士） 完 成 日 期 ： 2011 年 5 月 31 日 蚌埠学院教务处制 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 2 - 目 录 中文摘要 - 3 - 绪言 - 4 - 第 1 章.零件的分析和设计任务 .- 6 - 1.1 设计的原始资料 .- 6 - 1.1.1 设计题目：减速箱壳体机械加工工艺及卧式组合镗床夹具设计 - 6 - 1.1.2 零件的结构及技术要求 .- 6 - 1.1.3 材料毛坯及生产类型 - 6 - 1.1.4 箱体加工的工艺特性 - 7 - 1.1.5 加工要求 - 7 - 1.2 基本设计任务 - 7 - 1.2.1 对工件的分析 - 7 - 1.2.2 工艺规程 .- 7 - 1.2.3 组合镗床总体设计一套 - 7 - 1.2.4 组合镗床专用夹具设计 - 7 - 1.2.5 编写设计说明书一份 .- 7 - 1.3 毕业设计的目的 .- 7 - 第二章. 工艺规程的制定及重要工序分析 - 8 - 2.1 编制工艺规程的原则方法 - 8 - 2.1.1 原则 .- 8 - 2.1.2 方法 .- 8 - 2.2 定位基准的选择 .- 8 - 2.2.1 粗基准的选择 - 8 - 2.2.2 精基准的选择 - 9 - 2.3 加工方法 .- 10 - 2.4 加工阶段的划分 .- 10 - 2.5 加工顺序的安排 .- 10 - 2.6 热处理工序的安排 - 10 - 2.7 工艺路线的制定 .- 11 - 2.8 重要工序的检验与分析 - 13 - 2.8.1 确定机械零件加工总余量 - 13 - 28.2 毛坯尺寸 .- 14 - 28.3 重要工序的检验 .- 14 - 28.4 所选工序切削用量和基本工时的计算与分析 .- 14 - 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 3 - 第三章.工序图 .- 18 - 3.1 被加工零件工序图的作用及要求 .- 18 - 3.1.1 作用 .- 18 - 3.1.2 要求 .- 19 - 3.1.3 注意事项 .- 19 - 3.2 被加工零件图工序图的内容 .- 19 - 第七章 双面卧式组合镗床专用夹具的设计 .- 21 - 7.1 组合机床夹具概述 - 21 - 7.1.1 组合机床夹具组成和分类 - 22 - 7.1.2 夹具的功能 .- 22 - 7.1.3 机床夹具应该满足的要求 - 22 - 7.1.4 组合机床夹具的特点： - 23 - 7.1.5 设计夹具时应注意的问题和要求 - 23 - 7.2 组合机床夹具定位机构的设计 .- 24 - 7.2.1 夹具的定位 .- 24 - 7.2.2 工件的选用的定位规律 .- 24 - 7.3 定位误差的分析和计算 .- 26 - 7.4 组合机床夹具夹紧机构的设计 .- 27 - 7.4.1 对夹压机构的一些基本要求 .- 27 - 7.4.2 组合机床夹紧机构的设计方案 - 27 - 7.4.3 夹紧机构夹紧作用力的计算 .- 28 - 7.5 夹具体的设计 - 31 - 7.6 绘制夹具总装图、编写明细表 - 32 - 7.7 绘制夹具零件图 .- 32 - 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 4 - 中文摘要 摘要：本次毕业设计的题目是 40 型减速箱箱体加工工艺和双面组合镗床及其夹具设 计。首先，对零件进行分析，简要分析变速箱的作用及其工艺情况。通过加工 工艺的制订，对毛坯的制造、加工基准的选择，了解不同加工表面的加工方法、 工艺装备、切削用量的选用。针对被加工孔的特点，制订加工工序图、加工示 意图及其双面组合镗床的总体设计，其中包括动力部件和其他通用部件的选用。 其次，这次设计的重点是双面组合镗床的专用夹具设计。我采用的是用六块支 承板作为工件的支承，定位机构采用可升降的托辊机构来代替伸缩式定位销， 简化了设计伸缩式定位销的工作量，缩减了设计时间。夹紧机构采用两个气压 驱动夹紧机构，这些机构的运用大大提高了夹具的自动化水平和产品的生产率。 关键词：减速箱箱体；加工工艺；组合机床；夹具 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 5 - English summary Abstracts: This graduation design is the subject of 40-Gearbox processing and double- boring machine and its portfolio fixture design. First, the parts analysis, a brief analysis of the role and transmission of the process. Processing through the formulation of the right rough manufacture, processing benchmark choice, understand the different surface of the processing methods, Process equipment, cutting the amount of choice. Holes were against the processing characteristics and formulate plans processes, and double-processing matrix composition boring machine design, these include dynamic components and other common components selection Secondly, the focus of this design is a double-boring machine portfolio dedicated fixture design. I have chosen to use six boards as supporting the workpiece supports, Positioning use movement idler body to replace telescopic pin. Simplify the design of telescopic pin the workload and reduce the design time. Clamping adopt two clamping pressure-driven institutions, these agencies use greatly increased the level of automation fixture products and the productivity Keywords: slowdown boxes installed machining Combine the tool machine Jig 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 6 - 绪言 四年的大学时光即将过去，而留给我们的却是无尽的回忆与沉思，因为我们最好 的青春年华都毫无保留地挥洒给了这片土地，最重要的是我们学有所成。同时我们更 应该感谢那些默默无闻无私奉献着的恩师们。 毕业设计是对我们四年理论与实践的综合考察，是提高我们理论联系实际能力的 最好途径，从设计中提高分析问题和解决问题的能力，扎实巩固所学专业基础知识。 为了顺利完成这次毕业设计，学校组织我们到洛阳一拖、中信重型机械公司等单位进 行实习。通过实习，我增强了感性认识，拓展了知识面，取得了与此次设计有关的资 料和数据。 我国组合机床有了较大的发展,组合机床是以通用部件为基础所组成的高效率专用 机床,它能以多轴.多刃.多面.多工位对一个或几个工件同时进行加工,加工质量稳定, 生产效率高.在机械工业中,装备新企业或对老企业进行改造,采用组合机床及其自动线 是发展生产,提高质量的有效途径之一. 在组合机床上可以完成钻孔.扩孔.绞孔.镗孔.攻丝.车削.铣削.磨削及精加工等工 序.在一般情况下,要完成上述工序,要采用大量的钻床.镗床.铣床及坐标镗床,占据很 大的生产面积.如果采用组合机床,它就能同时用十几把.几十把刀具进行加工,从而大 大的缩小了占地面积.它不仅能几十倍的提高生产率,而且能稳定地保证加工精度. 组合机床及其自动线的研制和推广,是加工机械工业技术革命的有效途径之一.它 是机械工业,特别是汽车.拖拉机.电机.仪表以及军工等生产部门进行机床更新,推广生 产发展的重要设备. 随着科学技术的不断进步,机床制造技术水平的不断提高,组合机床的应用越来越 广泛,也越来越有必要,了解掌握现代化机械制造的新技术,新方法是现代化工业企业对 人才的必然要求,从而提高工业企业的竞争力. 对于机械设计制造及其自动化的毕业生来说，特别是机械制造方向，工艺设计是 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 7 - 尤为重要的，它是产品设计和生产制造之间的枢纽。合理优化的工艺设计不仅可以最 大限度地降低生产成本，提高生产效率和企业效益，这样才能在激烈的市场竞争立于 不败之地。组合机床可以提高效率，越来越广泛地应用于生产当中，所以对组合机床 的研究和开发已成为当今的大势所趋。 通过这次毕业设计，希望对自己未来的事业和工作有所帮助，并提高自己各方面 的能力，为以后的发展打下坚实的基础。由于本人水平有限，经验不足，设计过程当 中存在许多不足之处，希望各位老师给予指教，一定虚心改正以期有更大的提高，在 此致谢。 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 8 - 第 1 章.零件的分析和设计任务 1.1 设计的原始资料 1.1.1 设计题目：减速箱壳体机械加工工艺及卧式组合镗床夹具设计 内容：镗减速器轴承孔 数量：500000 件/年 1.1.2 零件的结构及技术要求 本次设计的减速箱体分上箱体和下箱体，其显著特点是上下箱体相互对称。该减 速器属于四级减速器，箱体结构上的特点是：为了能有效地降温、加快散热以及有效 润滑采用漏油孔装置，并在体壁上增设了大量的肋板，不但起降温作用，并且大大的 提高了箱体的整体刚性。 箱体是部件或组件的基础零件，它把许多零件连接在一起，使各零件有确定的相 互位置和相对运动。箱体零件的结构形式和加工质量对整个减速器的使用性能、噪声、 寿命、效率、工作精度有很大的影响，这些使得零件的结构变得相当的复杂，对整个 零件的设计和制造难度有一定的要求。 该箱体的主要技术要求如下： （1）铸造后进行时效处理，非加工表面涂漆防锈； （2）在精铣结合面时应注意其有很好的对中性； （3）为有好的密封性能，上下箱体结合面不垫纸； （4）零件的尺寸精度、位置及粗糙度为零件图纸要求； （5）粗铣两侧面和头孔端面，粗、精铣结合面及对盖板孔、注油孔、两个定位工 （6）艺孔和结合面螺栓孔、定位销孔之外，其余加工在合箱之后加工完成； （7）箱体内壁铸造斜度 1：100，未注明斜度 1：50，未注明铸造圆角为 R5； （8）除了上、下箱体结合面，顶、底面外，其余加工表面应与下箱体组装后同时 加工； （9）上、下箱体结合面不得垫纸，装配时结合面可涂抹白铅油。 （10）其他的具体尺寸精度及形位公差见零件图要求。 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 9 - 1.1.3 材料毛坯及生产类型 本箱体材料为 QT450，其抗拉及抗压性能比较好，硬度适中，韧性好，其基体是铁 素体，其有很好的延伸率。该材料具有较好的疲劳强度，能够满足在功率适中的减速 器的工作要求，毛坯外型及内腔形状比较准确、壁厚基本均匀.重要加工表面粗糙度较 低，粗加工后进行人工时效处理，并涂漆在不加工表面，前者防止由于粗加工时切削 力和切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形，从而影响后面精加工的加 工精度，后者起保护作用，防锈蚀，改变表面性能，并且起到美观的作用。 该箱体年生产纲领为 10000 件，属大批量生产。 1.1.4 箱体加工的工艺特性 本减速箱箱体广泛采用组合机床专用夹具及标准化刀具，机床按工艺路线排列成 流水线生产，减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。该生产线采用组合机床流水线 满足工艺设计要求。 1.1.5 加工要求 首先，由于零件是大批量生产，所以采用砂型机器造型，故毛坯的精度较低，加 工余量较大。 零件的生产技术条件主要由零件的技术条件所决定，主要加工要求可见零件图纸。 1.2 基本设计任务 1.2.1 对工件的分析 1.2.2 工艺规程 见机械加工工艺过程卡。 1.2.3 组合镗床总体设计一套 1 绘制被加工零件工序图一份； 2 绘制本工序的加工示意图一份； 3 绘制本机床尺寸联系图一份 4 绘制；组合镗床专用夹具装配图一份，部件图、零件图各一份。 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 10 - 1.2.4 组合镗床专用夹具设计 1.2.5 编写设计说明书一份 1.3 毕业设计的目的 毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节，通过毕业设计能达到以下目 的。 1 巩固.熟悉并综合运用所学的知识； 2 培养理论联系实际的学风； 3 掌握零件机械加工工艺规程的编制、专用设备及组合机床设计的基本技能； 4 学会查阅运用技术资料； 5 初步掌握对专业范围内的生产技术问题进行研究的能力。 第二章. 工艺规程的制定及重要工序分析 2.1 编制工艺规程的原则方法 机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件，是一切有关的生产人员应严格执 行、认真贯彻的纪律性文件。 2.1.1 原则 1能保证产品零件的加工质量，能可靠地达到图纸中规定的各项经济条件； 2生产成本低，经济合理； 3生产效率高，劳动条件好； 4工艺规程应正确、完整、统一、清晰； 5工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。 2.1.2 方法 在研究原始资料的基础上，参照国内外同行业的发展情况，结合生产实际进行编 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 11 - 制。 2.2 定位基准的选择 2.2.1 粗基准的选择 1 选择原则 a：选加工余量小的、较准确的、光洁的面积较大的毛面作粗基准； b：选重要表面为粗基准，因为重要表面一般都要求余量均匀； c：选不加工表面做粗基准，这样可以保证加工表面和不加工表面之间的相对位 置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面； d：粗基准一般只能使用一次，因为粗基准为毛面，定位基准位移误差较大 ， 如重复使用将造成较大的定位误差，不能保证加工要求。 2 根据粗基准的选择加工时有两种不同的方案 方案 1：以结合面为粗基准 方案 2：以底面为粗基准 分析：结合面是重要的表面，符合粗基准的选择原则，但铸造时，该结合面为分 型面，该面一般存在毛刺、气孔等铸造缺陷，这些使其准确性下降，光洁度降低，以 它为基准加工底面会使加工不稳定，加工余量不均匀。鉴于以上情况，采用方案 2 比 较合理，以底面为粗基准，先加工结合面，再以结合面为精基准加工底面，这样根据 互为基准原则，反复加工由粗加工到精加工使加工余量均匀，得到较高的精度，同时 使结合面与底面厚度均匀，使上、下箱体美观且达到一定的精度。 粗基准的选择应满足以下三个要求： a.应保证主要轴承孔的余量分布均匀。 b.保证装入壳体中的齿轮、轴等零件与箱体不加工内壁有足够的间隙。 c.各孔(包括小孔)与不加工外檐子同心，外形美观对称。 根据上述要求，同时考虑到大批量生产铸件毛坯质量较好，综合考虑分析选择结 合面为粗基准。 2.2.2 精基准的选择 从保证精度和简化夹具结构出发，变速箱壳体精基准选择应考虑以下几点： a.尽可能采用基准重合原则，即使定位基准与设计基准相重合，避免产生基准不 重合误差。 b.尽可能采用基准统一原则，为了减少夹具类型和数量或为了进行自动生产，在 零件加工过程中，采用单一基准，这就是基准单一原则。采用单一基准原则不但可以 减小安装误差，有利于保证加工精度，而且使夹具结构统一，零件在工序间输送时避 免不必要的翻转。然而采用了单一原则，必然会带来基准不重合，因此，基准重合原 则和单一原则是有矛盾的，应根据情况处理。 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 12 - c.所选的定位基面应便于实现多面加工，互为基准原则也很重要，对于某些空间 位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的原则，有粗加工半精加工 到精加工，以减少流水线的设备的量。 d.自为基准，夹紧简便、可靠。 综合考虑以上原则，又考虑到该项生产属大批生产，合箱过后大都采用一面两孔 定位。 变速箱壳体的设计基准和装配基准是顶（底）面和该面上的两个主要定位孔，根 据上述第一条原则应选它们为以后加工中的定位基准。但是考虑到上述二、三、四项 原则在大多数工序中采用了顶（底）面及其上的两个定位孔为定位基准，此方案不仅 使夹具结构类似，夹紧方便可靠，工件在加工过程中翻转次数最少，而且各小孔和两 端面可分别在一次安装下加工，孔与孔之间的相互位置精度不受安装误差的影响，较 好地保证了精度，唯孔与端面的垂直度要求存在着基准误差，所以在最后孔加工好以 后再以底面为主要定位基准精铣两端面，较好地保证了他们的位置精度。 “一面两孔”定位方法有以下特点： 1 很简便地约束工件的六个自由度，使工件加工时保持稳定； 2 有同时加工五个面的可能，即能高度地使工序集中，有利于提高位置精度； 3 可作为从粗加工到精加工的全部加工基准，使整个加工过程实现基准统一， 基准统一就可以避免因基准转换所带来的误差，有利于保证各加工表面间 的相互位置精度，同时也减少了设计和制造夹具的时间和费用，极大的减 少了成本和提高了生产率； 4 夹紧方便，夹紧结构简单，容易使夹紧力对准基准，消除夹紧力引起的变 形而对加工精度产生的影响； 5 易于实现自动化定位，并有利于防止切屑落入基面。 2.3 加工方法 加工方法的确定是有箱体零件的结构和技术条件决定的。根据经验在不同的加工 方法和不同的加工条件下所能达到的经济精度，并考虑到组合机床上实现加工的可能 性，大批生产中加工平面采用铣削方法，采用高速、大进给量的铣床，增加刀盘齿数， 使用组合机床能提高生产率；孔系加工可采用组合钻、组合樘，这样可以保证孔系的 孔轴之间的平行度要求和同轴度要求。 2.4 加工阶段的划分 分析零件图，基本上可将加工阶段划分为 2 个阶段粗加工和精加工。 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 13 - 2.5 加工顺序的安排 加工顺序的安排需综合考虑多方面的因素，如合箱前结合面与底面互相为基准的 原则；合箱后加工的铣端面后镗孔。先面后孔，粗精分开等原则，这样能够获得很高 的位置精度和很均匀的加工余量。同时还需考虑加工工序的集中与分散，该箱体的机 械加工属大批量生产，所以工艺过程总体上属于工序分散，单工步工序较多，而且粗 精加工在不同的机床上完成。这便于使用结构简单、刚性好、精度高，具有最佳切削 条件的专用机床，使机床的利用达到最合理化。 2.6 热处理工序的安排 该减速箱箱体结构复杂，壁厚不均匀，常因铸造冷却时收缩不均匀造成较大的铸造 内应力。为了保证精度，技术条件中要求铸件工件进行适当的时效处理。实效处理可 以安排在箱体粗加工前后，若安排在粗加工之前，虽然可以减少车间之间的往返运输 量，从而可以降低生产成本，但消除应力的效果较差。若安排在粗加工之后，则可以 很好的消除铸造应力和粗加工产生的应力，虽然增加了铸造和机械加工车间之间的往 返运输量，但该零件是大批量的生产，所以不会对生产成本有太大的影响，所以我们 将热处理安排在粗加工之后。 2.7 工艺路线的制定 制定工艺路线的出发点应为使零件的几何形状、尺寸精度及位置要求等得到合理 的保证。因本课题已确定了生产纲领为大批量生产，故可用组合机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中以提高生产率。除此之外，还应考虑经济效益，尽量使生产成本降 到最低。 通过对零件的分析、比较，同时综合考虑到上述因素制定以下两种加工路线方案： 方案一： 工序 10：粗铣结合面。以顶（底）面为粗基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 20：粗铣顶（底）面。以结合面为基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 30：粗铣结合面。以顶（底）面为基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 40：钻攻顶面盖板孔（4-M12-7H）、注油孔（30）和钻铰两个定位工艺孔 （25）。以结合面和毛坯内腔为基准，采用专用钻床和专用夹具。 工序 50：钻结合面螺栓孔（14-18）及定位销孔（留扩铰余量）。采用专用钻床 和专用夹具。 工序 60：惚螺栓孔口端面（30）。以结合面为基准。 工序 70：粗铣两侧面。以结合面及其上的两个螺栓孔为基准。 工序 80：粗铣头孔端面。 工序 90：中检。按技术要求检验。 工序 100：人工时效处理。 工序 110：组装。上、下箱体合箱，并用螺栓紧固。 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 14 - 工序 120：扩铰结合面上的定位销孔，并打入圆柱销。 工序 130：精铣两侧面。 工序 140：粗镗、三孔和端面头孔。 工序 150：钻侧面安装孔。 工序 155：惚侧面安装孔。 工序 160：精镗头孔端面，套镗头孔外圆。 工序 170：钻两侧面及端面螺孔、法兰面上的安装孔。 工序 180：精镗 、三孔和端面头孔。 工序 190：铣侧面定位键槽。以侧面和 、三孔为基准。 工序 200：惚法兰背面“止口”。 工序 210：攻两侧及端面螺孔。 工序 220：终检。按图纸规定的技术要求检验上下箱体打配对记号，拆卸开。 工序 230：钳。上下箱体打配对记号。 方案二： 工序 10：粗铣结合面。以顶（底）面为粗基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 20：粗铣顶（底）面。以结合面为基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 30：粗铣结合面。以顶（底）面为基准，采用专业铣床和专用夹具。 工序 40：钻攻顶面盖板孔（4-M12-7H）、注油孔（30）和钻铰两个定位工艺孔 （25），钻结合面螺栓孔（14-18）及定位销孔（留扩铰余量）。以 结合面和毛坯内腔为基准，采用专用钻床和专用夹具。 工序 50：惚螺栓孔口端面（30）。以结合面为基准。 工序 60：粗铣两侧面和头孔端面。以结合面及其上的两个螺栓孔为定位基准。 工序 70： 中检。按技术要求检验。 工序 80： 人工时效处理。 工序 90： 组装。上、下箱体合箱，并用螺栓紧固。 工序 100：扩铰结合面上的定位销孔，并打入圆柱销。 工序 110：精铣两侧面。 工序 120：粗镗、三孔和端面头孔，精镗 、三孔和端面头孔。 工序 130：钻两侧面及端面螺孔、法兰面上的安装孔和侧面安装孔。 工序 140：惚侧面安装孔，攻两侧及端面螺孔。 工序 150：精镗头孔端面，套镗头孔外圆。 工序 160：铣侧面定位键槽。以侧面和 、三孔为基准。 工序 170：惚法兰背面“止口”。 工序 180：终检。按图纸规定的技术要求检验上下箱体打配对记号，拆卸开。 工序 190：钳。上下箱体打配对记号。 两种工艺路线的比较： 方案二中把工序 40 和工序 50 合并成一个工序，这样虽然能够实现，并且能提高 生产率，减少了工件的加工、装夹和运输的时间和费用，一次性加工完毕，但因为盖 板孔和结合面处的螺栓孔分别位于工件的顶面和底面，由于要余留一定的切出量，所 以定位方案的设计有了一定的难度；再者，盖板孔和结合面处的螺栓孔不在同一个加 工平面内，并且在竖直方向上的高度差很大，主轴箱及其进给机构的设计也比较困难， 增加了夹具、机床的设计和制造时间，延长了生产周期。 方案二中的工序 120，该工序把精镗和粗镗放在了一个工序之中，这样也同样减 少了工件的加工、装夹和运输的时间和费用，一次性加工完毕，且只需要在一台机床 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 15 - 上加工，从而减少了设备的数量，节约了生产成本；但方案一将粗精加工分开比较合 理，因为粗加工阶段容易引起工件的变形，这是由于切削余量大，一方面毛坯的内应 力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力和切削热及夹紧力都比较大，因而造成 工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分，应在粗加工之后留有一定的时间。 然后再通过逐步减小加工余量和切削余量的方法来消除上述变形。在者，将粗、精加 工阶段划分开可以更好的合理利用机床，如：粗加工阶段可以使用功率大、精度较低 的机床;精加工阶段可以使用功率小、精度高的机床。这样有利于充分发挥粗加工机床 的动力，又有利于长期保持精加工机床的精度。 方案二中的工序 130，将钻两侧面及端面螺孔、法兰面上的安装孔和侧面安装孔 放到了同一个工序中，由于螺纹孔与安装孔的孔径相差比较大，若同时加工，产生 的切削力也有很大的不同，同时，安装孔与螺纹空之间的距离也比较远，即各主轴 之间的距离较远，且切削功率相差较大，这就对主轴箱的设计带来了相当大的困难， 方案一将这两个加工内容分别放在了两个工序之中，简化了机床的设计。 工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案二与方案一相比工序较为集中，减少了工件的 加工、装夹和运输的时间和费用，一次性加工完毕，避免了基准转换过多所带来的误 差，有利于被加工表面之间的相互位置精度；又可避免多次装夹带来的装夹误差，有 利于提高生产率， 减少了加工成本，但增加了设计机床和夹具的时间和费用，延长了 生产准备工作。而工序一较为分散，这样有利于保证加工质量和使各工序的时间趋于 平衡，便于组织流水线生产，可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、 操作简单。 综上所述，从生产效率、成本、加工质量、经济性和实际的生产条件等各方面的因 素考虑，最终采用方案一所拟订的工艺路线。 制定工艺路线既填写机械加工工艺过程卡片过程中有四个主要的原则，即 1 定位基准要清楚 2 夹紧部位要清楚 3 加工部位要清楚 4 加工余量要清楚 2.8 重要工序的检验与分析 2.8.1 确定机械零件加工总余量 为了保证零件图上某平面的精度和粗糙度值，需要从其毛坯表面上切去全部多 余的金属层，这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一工序所切除的金属 层厚度称为工序余量。查机械加工工艺手册第一册（上海科学技术出版社）可知： 选择工序间加工余量的主要原则： 应采用最小的加工余量，以缩短加工时间，并降低零件的制造费用； 加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度； 决定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品； 决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 16 - 能发生的变形； 决定零件加工余量时应考虑到被加工零件的大小。零件愈大，则加工余量也 愈大。 公差的选择原则： 公差不应超出经济的加工精度范围； 选择公差时应考虑到加工余量的大小，因公差的界限决定加工余量的最大与 最小尺寸； 选择公差应根据零件的最后精度。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量： (从机制工艺设计手册41 表 1-49 查得) 顶面 双边余量 机加工余量 Z=4.0mm 底面 双边加工 机加工余量 Z=4.0mm 200140130 单边余量 机加工余量 Z=4.5mm 现对工序 130，工序 140 以及工序 150 为例制作工序卡片： 减速箱材料为 HT250，硬度为 HBS190220，毛坯重量约为 170 千克，生产类型 为大批大量生产，采用金属模型铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量如下所示： 减速箱壳体零件材料为球墨铸铁 HT450，硬度 HB=175255，毛坯重量约为 170Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型造型，通过查机械加工工艺设计手册 P149 表 2-34 可知：砂型铸造（大批量） 12 。 根据上述原始资料及加工工艺，确定各加工表面的机械加工余量： (从机械加工工艺设计手册173 表 2-70 查得) 铸件的双面加工余量为：5 mm ； 28.2 毛坯尺寸 根据零件图，工件的外形尺寸为 1545mm409mm516mm。从机械加工工艺手册 得“铸件基本尺寸包括机械加工余量，铸件尺寸公差的公差带对称于铸件基本尺寸设 置”查表 2.3-11，得毛坯尺寸及其公差： 15451.6mm4091.3mm5161.3mm 28.3 重要工序的检验 本工艺过程的重要工序主要有合箱前的工序和合箱后的加工工序。 工序一：主要检验两定位销孔之间的尺寸联系及精度。这两个销孔是以后各道工 序加工的定位基准，对于他们的加工精度有这个重要的影响。 工序二：是精镗主轴的轴承孔，主要检验同轴孔系的同轴度、平行孔系的平行度 以及各孔的粗糙度，以保证该减速器装配后能正常的工作。 28.4 所选工序切削用量和基本工时的计算与分析 工序 180：精镗 180，250，340 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 17 - 1加工条件 工件材料：QT450 ； 加工要求：一面两孔定位，保证各被加工孔的形状、位置尺寸及公差达到图 纸的要求 ； 刀 具：硬质合金镗刀，刀方：2020 ； 机 床：卧式组合镗床 ； 2计算切削用量及工时 通过查组合机床设计（机械部分），确定最后精镗的加工余量为： 0.25mm 由组合机床设计P55、表 3-11，并参考有关手册确定精镗时的切削用量的 范围： 切削速度： = 50 80 mmin ;Vc 进给速度：f = 0.12 0.5 mmr 切削用量的确定： 340 孔：由于 = Pi*d*n1000 c 当 = 50 时 n = 47 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr 时 c = 18.96 23.7 mm/minVf 当 = 80 时 n = 75 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr 时 c = 23.46 30.45 mm/minf 孔：由于 = *d*n1000 c 当 = 50 时 n =64 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr 时 Vc = 17.8 22.29 mm/minf 当 = 80 时 n = 102 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr c 时 = 22.92 28.65 mm/minf 孔 ：由于 = Pi*d*n1000 c 当 =50 时 n =88 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr 时 Vc = 13.38 16.7 mm/minf 当 =80 时 n = 141 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr c 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 18 - = 17.2 21.5 mm/minVf 由于我们的设计方案是： 、三个孔同时加工，所以他们的进给 速度必须相同，通过上述所算出的 V 的范围，取其交集 即 进给速度为： = 21 mm/min8088f 对于孔： 当 Vc = 21 mm/min 时，取 f = 0.13 mm/r n = 210 r/min 再由 V = Pi*d*n1000 得：切削速度 = 85.7 m/minc 对于孔： 当 V = 21 mm/min 时，取 f = 0.12 mm/r n = 175 r/min 再由 V = Pi*d*n1000 得：切削速度 = 82.4 m/minVc 对于孔： 当 V = 21 mm/min 时，取 f = 0.15 mm/r n = 140 r/min 再由 V = Pi*d*n1000 得：切削速度 = 87.9 m/minc 对于头孔： 由于头孔的进给速度不需要考虑与其他 、三个孔的进给速度保 持相同的问题，因此在设计时主要是考虑怎样提高生产效率，所以应当选取 较大的进给量和切削速度； 初取 V = 85 m/min n = 180.5 r/min 当 f =0.12 0.15 mmr 时 = 22.66 27 mm/minf 取 = 25 mm/min 、f = 0.14 mm/r n = 178.5 = 84 m/minc Vc 3确定基本工时 、三孔加工的基本工时： 通过查机械加工工艺手册得： tm = = = =3.34 minfnLfl2110.563 由于 、三孔的进给速度相同，所以基本工时也相同； 头孔加工的基本工时： 通过查机械加工工艺手册得： tm = = = =7.09 minfnLfl215.70 加工头孔与加工 、三孔可能发生干涉，但因为加工头孔的工 时比加工 、三孔的工时长很多，故它们可以同时进给，待 、三孔加工完毕后，镗刀快退，头孔继续加工，这样便避免了干涉， 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 19 - 同时又提高了生产效率，很合理。 工序 190：铣侧面定位键槽 1加工条件 工件材料：HT250 加工要求：一面两孔定位 刀具：YG6 硬质合金圆柱铣刀 20mm 机床：专用铣床,由于工件的尺寸为:921360 mm,查实用机械加工工 艺手册P473 表 7-28,选择立式升降台铣床,其型号为:X5042A,工 作台台面尺寸为:4252000,电机功率为:11KW 2 计算切削用量及工时: 由切削用量简明手册P88 表 3-5,查得每齿进给量 = 0.18mm/zfz 由切削用量简明手册表 3-7,铣刀后刀面的最大磨损量为: 1.2 实用机械加工工艺手册P1135 表 11.94,确定铣削速度为: = 60 Vc 查实用机械加工工艺手册P98 表 3.16 得： 各修正系数分别为： = = =0.89； = = =0.8 ；KMvnMvfKsvsnsvf 故切削速度为 = 600.890.8 = 42.72 mm/minVc 再由 ：n =( 1000 ) / 3.14D = 680.25 r/min 取整得 ：n = 680 r/minc 故实际切削速度为 ： = 42.7 mm/min = fzZn = 0.18 6 680 = 734.4 mm/minf 通过查机械加工工艺手册P698 表 2.5-10 得： 切削工时 tm = + = 0.157 minf1VlhfD 校验机床功率： 查切削用量简明手册表 3.24：= 近似认为：P CC = 7.8 KW 根据 实用机械加工工艺手册P473 表 7-28 可知：P cc 确定气缸结构参数： 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 33 - 根据机床夹具设计手册P159：选择双向作用气缸 则根据公式，缸筒内径：D = mm ；6.245.03196.2.1pP 式中：p 工作压力，取 0.5 MPa ; P 输出轴向力（N） ； 考虑到实际生产中还存在其他特殊情况，所选的钢筒内径应大于 24.6 mm，根 据 P132 表 1-5-9 中的缸筒内径系列，选取气压缸的钢筒内径为： 63 mm; 根据 P162 表 1-5-43，确定气缸筒的壁厚为：7 mm (缸筒材料：HT150) ； 根据 P133 表 1-5-10 的活塞杆的外径尺寸系列，由于所需要的夹紧力不大，所 以确定活塞杆的外径为：16 mm ; 根据机床的总联系尺寸图和 P133 表 1-5-11 中的活塞形成系列，选取活塞的行 程为：100 mm ; 根据本道工序所用的夹紧机构可以算出其夹紧力远远大于 Wk 因此本道工序所设计的夹具元件完全符合要求！ 夹紧误差的分析 在加工本道工序时，在组合机床上，工件在夹紧的过程中，由于弹性变形，位 移或者偏转，以及工件定位基面与定位元件在支承面之间的接触变形，而将造成工 序基准的位移发生改动，一批工件假如由于夹紧所造成的工序基准的位移的相同， 则一般可通过调整对刀尺寸和夹具在机床上的安装位置，以此来消除它对加工精度 的影响，当由于夹紧所造成的工序的基准位移不稳定时，夹紧误差即为工序基准的 最大位移值与最小位移值之差在工序尺寸方面的投影，可用下式表示： D =（Y -Y ）cosjmaxin 式中 ， Y 在夹紧力作用下，同批工件中工序基准的最大位移max Y 在夹紧力作用下，同批工件中工序基准的最小位移in 工序基准位移方向与工序尺寸之间的夹角 工序基准的最大位移与最小位移是由于夹紧力的波动引起的，故可以按照最大夹 紧力与最小夹紧力分别计算。 =（Y -Y ）cosjmaxin =【0.03-（-0.03） 】cos = arcsin0.03/73 =0.0235 所以 =0.06j 可以看出夹紧误差很小，在精度允许的范围内。 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 34 - 75 夹具体的设计 夹具体是非标准件，它应有足够的强度和刚度，使夹具在各种作用力下，能够抵 抗变形和振动。 夹具体在机床上安装应稳定。为此在满足加工要求的条件下，夹具高应尽可能低 一些，本道工序所设计的夹具体的高度为 250 毫米。夹具体的底平面应制造成中空结 构，以减少夹具与机床工作台的接触面积，保证夹具安装稳定，还可以减少材料、减 轻重量。夹具体上安装六块支承板，因而与工件的接触面积较小。 夹具体的各主要表面应有足够的精度和表面光洁度，特别是相互位置精度，如平 行度、平面度和垂直度等要求，以保证工件在夹具中的定位精度。 夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机 构和装置等。设计时应注意以下基本要求： 1应有足够的强度和刚度 保证在加工过程中，夹具体在夹紧力，切削力等外力作用下，不致产生不允许的 变形和振动。 2结构简单，具有良好的工艺性 在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻。 3尺寸要稳定 对于铸造夹具体，要进行时效处理；对焊接夹具体要进行退火处理，以消除内应 力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。 4便于排屑 防止加工中切屑积聚在定位元件工作表面或其它装置中，而影响工件的正确定位 和夹具的正常工作，在设计夹具时要考虑排屑问题。 夹具体的毛坯结构： 在选择夹具体毛胚机构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性 以及工厂的具体条件为依据综合考虑。 本夹具体为铸造结构，铸造结构特点：可铸造出复杂的结构形状，抗压强度大， 抗振性好，易于加工，但制造周期长，易产生内应力，故应进行时效处理。材料多采 用 HT150 或 HT200；本次设计夹具体的材料为：HT200 ； 7.6 绘制夹具总装图、编写明细表 夹具结构方案经审批合理后，即可绘制夹具总装图，进行具体的结构设计。总装 图在清楚的表达夹具工作原理和结构的前提下，视图应尽可能的小。主视图一般选取 蚌埠学院本科毕业设计（论文） - 35 - 最能表示夹具的主要结构，并尽可能按照操作者在加工中正对的位置绘制。在总装图 上还需画出工件轮廓，用双点划线表示。此外，参照结构示意图中确定的定位原件结 构，画出有关定位原件；按结构示意图中确定的夹紧装置的具体结构和尺寸，画出夹 紧装置和刀具的导向装置和其他零件；对于结构很复杂的夹具，有时还需画出操作说 明示意图。 总装图的绘制一般方法如下： 1 、在图纸上用双点划线将工件的外形和主要的表面如定位面，夹紧面等，按 照比例绘制在视图上，用双点化线绘制的用意是将工件视为透明体，不遮挡夹具部分 的任何线条。 2 、根据预定的定位方案，围绕工件依次画出定位原件；根据夹具设计总体方 案中确定下来的夹紧机构的方案，参照有关资料，按所需夹紧力的大小，决定夹紧机 构的尺寸及具体结构，注意夹紧机构应处于“夹紧的位置上” ，再绘制导向元件和其他 装置，最后用夹具体把上述元件和装置连接，形成一个有机的整体。夹具体一般是非 标准件，是夹具上最大和最复杂的基础元件。夹具上所有的元件都安装在夹具体上， 工件外形表面和夹具体的最小间距，其间距一般不小于 8-10 毫米。 需要时应绘出夹紧、装卸活动部位的轨迹，还应对有关制造、使用、调整、维修 等方面的特殊要求和说明。 3 、标注有关尺寸、公差和技术条件，其中主要有： 1、主要元件工作面与导向元件之间的距离尺寸及相互位置公差。 2、主要元件工作面的配合尺寸及公差。 3、定位元件，导向元件的工作面与夹具在机床上的安装面之间的相互位置公差。 4、夹具的外形尺寸。 5、工件上加工表面尺寸。 4 、零件的编号及填写零件明细表。 总装图上零件的编号从夹具体开始，按顺时针或逆时针方向依次排列，标准件和 通用件可直接标出代号和标准，在明细表中标注清楚可以有利于统计和采购。 夹具装配图具体尺寸、标注及明细表等见夹具装配图。 7.7 绘制夹具零件图 要求： 、零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合; 、尺寸标注应完善、清楚，即便于读图，又便于加工； 、应将该零件的形状、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、热处理机表 刘志文：毕业设计题目减速器箱体工艺及工装设计镗夹具设计 - 36 - 面处理要求等都清楚的表示出来； 、同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注； 、对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注明“按总图” 字样； 、要注意选择设计基准和工艺基准； 、某些要求不高的形位公差可由加工方法自行保证，可不标出； 、为满足加工要求，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算； 对于零件总图中的非标准件，要分别绘制零件图，并标注尺寸，公差与配合及技 术要求，应满足夹具总装图的要求。根据夹具的总体设计，夹