蜗轮箱体工艺过程及夹具设计论文

目 录 摘要 8 绪论 9 引 言 10 第 1章 11 11 11 第 2章 零件的分析 13 13 13 第 3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 14 14 14 14 第 4章 选择加工方法，制定工艺路线 16 16 17 8 第 5章 选择加工设备及刀具、夹具、量具 19 19 20 第 6章 确定切削用量及基本时间 21 工序 10切削用量的确定 21 工序 20切 削用量的确定 22 0和工序 80切削用量的确定 23 序 40切削用量的确定 24 0切削用量的确定 25 序 60的切削用量的确定 26 0和工序 90的切削用量的确定 27 序 100的切削用量的确定 28 序 110的切削用量的确定 28 序 120的切削用量的确定 28 第 7章 夹具设计 30 位基准的选择 30 30 30 31 结论 32 致谢 33 参考文献 34 摘 要 本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过分析蜗轮箱体，了解到蜗轮在蜗轮蜗杆机构中的作用。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决蜗轮箱体在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据蜗轮箱体毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的 基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。 关键词 机械加工、工艺规程、专用夹具、蜗轮箱体 绪 论 加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。 机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展 ,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术！ 本设计是有关蜗轮箱体工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。 引 言 机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。 在实际生产中，由于零件 的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序和夹具，一步一步地把零件加工出来。 第 1 章 械加工工艺规程制订 产过程与机械加工工艺过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售 和售后服务等。 机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。 机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。 规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下： 据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。 据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排 械加工工艺规程的种类 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。 机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。 机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 订机械加工工艺规程的原始资料 制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料： 括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。 艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。 了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。 括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺 技术等。 第 2 章 零件的分析 件的作用 据资料所示，零件蜗轮箱体是减速器的一个主要零件，它是用来承接蜗轮和蜗杆并且让它们保持垂直，实现蜗轮和蜗杆的正确连接。 件的工艺分析 本零件可从零件图中可知 ,它有三组加工面 ,但是没有位置要求 ,还有五组孔 ,其中有两组孔有位置和精度。 1、零件件底面，它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面，此面将作为初基准，表面粗糙度为 据表面粗糙度要求我们采取粗铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。 2、加工地面 4 个孔，它是以底面为粗基准 而加工的，它将作为精基准以完成以后的加工，为达到题目要求我们采取钻四个孔锪平上面的大孔并铰两个对角孔的工序过程。为以后的一面两销定位加工做好准备。 3、按照先面后孔的加工理论，我们以地面为基面并采用两个定位销构成一面两销原理来粗铣和精铣工件的的左侧面和 98的左右端面，即可得到要求。 4、然后再来加工一些次要的面，只要粗铣 65的左右端面和锪平 36即可。 5、钻扩铰 18个比较重要的孔，必须分为粗加工然后再精扩铰此孔，将用钢球检查，即能满足要求。 6、加工好 18后再 来镗 1324为此孔与 18孔有位置要求，所以放在后面来加工，以 18 来找正要镗孔的中心线，即可达到加工要求。 7、加工 机械加工工艺手册查知底孔为 因为本孔是沉头螺纹孔，考虑到工艺要求我们采取钻、锪、攻丝三步工序。 8、加工 机械加工工艺手册查知底孔为 采用钻、倒角、攻丝三步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行质量检查，以满足工艺要求。 9、加工 机械加工工艺手册查知底孔为 用钻、倒 角、 由以上工艺过成的完成，本零件也按要求加工完成。 第 3 章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 定毛坯的制造形式 由零件要求可知，零件的材料为 虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方法。 准面的选择 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法 进行，难以在工期内完成加工任务。 粗基准的选择对于本蜗轮箱体来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目我们以的孔为精基准，基本满足要求。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点，是应该使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到妥善保证，在生产纲领一确定成批生产的情况下，我们尽量集中工序，除此之外我们还应该考虑经济效益，工艺简单工序集中，尽量降低成本。 根 据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，生产类型为中批量生产，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于 7432还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。 由参考文献可知，查得该铸件的尺寸公差等级 8 10 级，加工余量等级 级，故 0 级， 级。 表 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 底面 20 H 3 74的孔 74 H 4 98的外圆端面 101 H 4 132的孔 132 H 5 65 的凸台端面 184 G 3 36凸台 3 H 参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 面 20 3 23 1 74的孔 74 8 66 98的外圆端面 101 8 109 132的孔 132 10 122 65的凸台端面 184 6 190 36凸台 3 图 图 零件毛坯图 第 4 章 选择加工方法，制定工艺路线 械加工工艺设计 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 基面的选择 对一般的箱体零件来说，以底面作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加 工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，蜗轮箱体以侧面作为粗基准。 基面的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择底面作为精基准。 定机械加工工艺路线 艺路线方案一 工序 1 铣底面。选用 工序 2 钻 44的孔。选用钻 3025台式钻床。 工序 3 粗铣 98的左右侧面和工件的左侧面。 工序 4 铣前后 65的凸台面。选用 工序 5 铣 36凸台面。选用 工序 6 粗镗 74孔、孔口倒角 粗镗 132孔 。 工序 7 钻扩绞 18孔口倒角 1选用 工序 8 精镗 7432 工序 9 精扩绞 18用 式钻床加工 工序 10 钻 口倒角 2攻螺纹 用 工序 11 钻 4螺纹 4用 式钻床加工。 工序 12 钻 4纹底孔，攻螺纹 4用 式钻床加工。 艺路线方案二 工序 1 铣底面。选用 工序 2 钻 44的孔。选用钻 3025台式钻床。 工序 3 粗铣 98的左右侧面和工件的左侧面。 工序 4 铣前后 65的凸台面。选用 工序 5 铣 36凸 台面。选用 工序 6 钻扩绞 18孔口倒角 1选用 工序 7 粗镗 74孔、孔口倒角 粗镗 132孔。 工序 8 精铣 98凸台的左侧面和工件的左侧面。 工序 9 精镗 7432 工序 10 钻 口倒角 2攻螺纹 用 工序 11 钻 4螺纹 4用 式钻床加工。 工序 12 钻 4纹底 孔，攻螺纹 4用 式钻床加工。 艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按先粗后精，加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工 74孔、孔口倒角 132孔 。，然后以底面为基准经过尺寸链换算找正 18 的中心线再来加工孔 18，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰 18角 45，然后以孔的中心线为基准找正 74 孔的中心线来加工孔，这时的垂直度和精度容易保证，并且定位和装夹都很方便。因此，选择方案二是比较合理的。 过程方案 表 拟定工艺过程 工序号 工序内容 简要说明 010 一箱多件沙型铸造 020 进行人工时效处理 消除内应力 030 涂漆 防止生锈 040 铣底面 先加工面 050 钻 44的孔 060 粗铣 98的左右侧面和工件的左侧面 先粗加工 070 铣前后 65的凸台面 080 铣 36 凸台面 090 钻扩绞 18孔口倒角 1 0100 粗镗 74孔、孔口倒角 粗镗 132孔 0110 精铣 98凸台的左侧面和工 件的左侧面 后精加工 0120 精镗 7432 0130 钻 口倒角 2攻螺纹 加工孔 0140 钻 4螺纹 40150 钻 4螺纹 40160 检验 0170 入库 第 5 章 选择加工设备及刀具、夹具、量具 由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各 机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成 . 择加工设备与工艺设备 择夹具 本零件除铣，镗及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 择刀具，根据不同的工序选择刀具 d=60数 z=10，及直径为 d=50数 z=8 及切槽刀直径 d=6 2 0精铰 16角 45，选用专用刀具。 06具：选择高速钢 麻花钻， 10头采用双头刃磨法，后角0 120， 45度车刀。 8锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。 3选用专用拉刀。 择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下： 用分度值为 游标长尺测量，以及读数值为 125外径千分尺。 因为孔的加工精度介于 选用读数值 量范围50125内径千分尺即可。 定工序尺寸 的加工（所有面） 根据加工长度的为 60坯的余量为 3加工的量为 2据机械工艺手册表 0工的宽度为 60粗加工后的加工余量为 精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。 的加工 1. 132毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于 间。查机械工艺手册表 粗镗： 2z=镗： 132. 74毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于 机械工艺手册表 粗镗： 73 2z=镗： 74. 18毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 机械工艺手册表 钻孔： 16 2z=2铰： 2z=铰 ： 18. 钻 4平 24的孔 毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 机械工艺 手册表 钻孔： 4 2z=孔： 4 2z=孔： 4 锪平 : 44. 钻 口倒角 2攻螺纹 坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 机械工艺 手册表 钻 孔： 2z=口倒角： 2 攻丝 : . 钻 4纹底孔，攻螺纹 4坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 机械工艺 手册表 钻孔： 2z=丝： . 钻 4纹底孔，攻螺纹 4坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 机械工艺 手册表 钻孔： 4 2z=丝： 4 6 章 确定切削用量 工序 10 切削用量 本工序为铣底面。已知工件材料为 择硬质合金端面铣刀直径D=200数 z=10。根据资料选择铣刀的基本形状 ,B=63d=60知铣削宽度 0削深度 362 根据资料所知， 卧式铣床，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量 z、现取 z。 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 刀直径D=200用度 T=300 根据资料所知，依据铣刀直径 D=200数 z=10，铣削深度 3用度 T=300查参考文献 1表 主轴转速 n=150r/相应的切削速度为： 1000c=1000 = 参考文献 1表 切削功率 zn 取 z=10个齿 ， n=150/60=s，0mm，z， 将他们带入式中得： 7 由文献 1表 机床功率为 取效率为 故机床功率足够。 工序 20 切削用量 本工序为钻 44的沉头孔。选择高速钢圆柱铣刀直径 d=50数 z=8。已知铣削宽度 削深度 35机床选用 根据资料所知，查得每齿进给 量 z、现取 z。 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 用度T=180 据上述参数，查取 73mm/s， n=350r/f=390mm/s。 根据 立式铣床主轴转速表查取， 50r/50mm/s。 则实际切削： 10000 c=1000 =际进给量： 0150350=z 依据上道工序校验的方法，根据 资料所知，切削功率的修正系数 ，则 .8 知机床功率能够满足要求。 203015(2 =4.3 序 30和工序 80切削用量 工序 30为粗铣 98的左右侧面 和工件的左侧面，工序 80精铣 98凸台的左侧面和工件的左侧面，所选刀具为高速钢端面铣刀其直径为 D=100数z=10。 根据资料，查得粗铣和精铣每齿进给量 z，现取z。 根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为 用度 T=130 据上述参数，查 取 85mm/s ，n=425r/f=438mm/s。 根据 卧式铣床主轴转速表查取， 55r/00mm/s。 则实际切削： 1000c=1000 = 参考文献 1表 切削功率 zn 取 z=10个齿， n=255/60=s，00mm，z， 将他们带入式中得： 由文献 1表 机床功率为 取效率为 故机床功率足够。 序 40 切削用量 本工序为 铣前后 65 的凸台面 。所选刀具为端面铣刀，铣刀直径 D=80据资料选择铣刀的基本形状 d=27L=36=10，已知铣削宽度 5削深度 362 根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，查得每齿进给量 z、现取 z。 根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，用度 T=120 据铣刀直径 D=80削宽度 5削深度 =3用度 T=120 根据 00r/ 则实际切削： 1000c=1000 = 参考文献 1表 切削功率 zn 取 z=10个齿， n=300/60=5r/s，0mm，z， 将他们带入式中得： 7 由文献 1表 机床功率为 取效率为 故重新选择主轴转速为 235r/ : 10001000 =59m/其带入公式得 : 160/ 机床功率够。 序 50切削用量 本工序为 铣 36凸台面 ，加工条件为：工件材料为 用 具选择：选择高速钢端面铣刀， D=50 根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，查得每齿进给量 z、现取 z。 根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，用度 T=110 据铣刀直径 D=50削宽度 6削深度 =用度 T=100 根据 00r/ 则实际切削： 1000c=1000 = 参考文献 1表 切削功率 zn 取 z=8个齿， n=235/60=s，6mm，z， 将他们带入式中得： 7 由文献 1表 机床功率为 取效率为 故机床功率够。 序 60 的切削用量 本工序为钻扩绞 18 ,孔口倒角 1刀具选用高速钢 复合钻头，直径 d=16孔钻和 18的铰刀，使用切削液 6的底孔 参考文献 1 表 参考钻床说明书，取钻孔时进给量 f=r， 参 考 文 献 1 表 用 插 入 法 求 得 钻 孔 的 切 削 速 度v=s=21m/此算出转速为： 110001000d 参考文献 1 表 参考机床实际进给量，取 f=r， 参考文献 4 表 3孔的切削速度为（ 1/2 1/3） V 钻，故取：m in/2/1 钻扩 由此算出转速： m in/ 。按机床实际转速取n=190r/ 8参考文献 1 表 孔的进给量取 f=r。 参考文献 1 表 铰孔的切削速度为 v=s=此算出转速： n = m rd v 。按机床实际转速取128r/ 序 70和工序 90的切 削用量 工序 70为粗镗 74孔、孔口倒角 粗镗 132孔 。工序 90为精镗 74和 132孔。查文献 2 表 粗镗以后的孔为 73 和 两孔的精镗余量 b=孔时要保证孔与 18孔时的孔中心线要由 18 1. 粗镗 132 粗镗 132 孔时因余量为 据参考文献 1 取 v=s=36m/给量 f=1mm/r。 610001000 d r/机床转速为 86r/ 2. 精镗 132粗镗 132 孔时因余量为 据参考文献 1 取 v=s=72m/给量 f=r。 31 21 00 01 00 0 d r/机床转速为 174r/ 3. 粗镗 74 粗镗 74 孔时因余量为 据参考文献 1 取 v=s=42m/给量 f=1mm/r。 1 8 21 0 0 01 0 0 0 d r/机床转速为 178r/ 4. 精镗 74粗镗 74 孔时因余量为 据参考文献 1 取 v=s=84m/给量 f=r。 410001000 d r/机床转速为 361r/ 序 100的切削用量 本工序为钻 口倒角 2攻螺纹 具选用锥柄阶梯麻花钻，直径 d=6及机用丝锥。钻床选用 用切削液。 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 根据表 5头后到面最大磨损量为 用度 T=20 参考文献参考文献 1 表 钻底孔 切削速度为v=s= 由 此 算 出 转 速 ： n = m rd v 。 取 攻 丝 时 的 切 削 速 度 为 ：s= 由 此 算 出 转 速 ： n = m rd v 。按机床实际转速去 n=272r/ 序 110 的切削用量 本工序为钻 4螺纹 4螺纹 具选用锥柄麻花钻，直径 d=10及机用丝锥。钻床选用 用切削液。 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 根据表 5头后到面最大磨损量为 用度 T=20 参考文献参考文献 1 表 钻底孔 切削速度为v=s= 由 此 算 出 转 速 ： n = m rd v 。 取 攻 丝 时 的 切 削 速 度 为 ：s= 由 此 算 出 转 速 ： n = m 0 01 00 0 rd v 。 序 120 的切削用量 本工序为钻 4纹底孔，攻螺纹 4攻螺纹 具选用锥柄阶梯麻花钻，直径 d=8及机用丝锥。钻床选用 式钻床，使用切削液。 f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。 根据表 5头后到面最大磨损量为 用度 T=20 参考文献参考文献 1 表 钻底孔 切削速度为v=s=21m/此算出转速： n = m 110001000 rd v 。按 机 床 实 际 转 速 去 n=1000r/取攻丝时的切削速 度为：s=此算出转速： n = m 0 01 00 0 rd v 。按机床实际转速去 n=400r/ 第 7 章 夹具设计 经过与老师协商，决定设计第一道工序的工装夹具，在给定的零件中，对本工序价格的主要要求考虑尺寸 186，由于公差要求较低，因此本步的重点应在加紧的方便与快速性上。 位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择孔 32端面为基准定位，侧面加定位销辅助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 削力和夹紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。 铣削力计算 ： 将已知条件带入： NF z 1 5 1 41032 0 从表 3可知，不同材料的铣销力修正系数 ： 0 5 0/2 1 01 9 0/ z 故实际的圆周切削力： 前面已知 ： F ) ,取 F H 则夹紧力： 铣销功： 1 410 33 使用使用移动压板机构快速人工压紧，调节压紧力调节装置，即可指定可靠的压紧。 位误差分析 本工序采用侧面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能