机械制造基础课程设计-行星减速器盖板机械加工工艺设计.docx

JISHOUUNIVERSITY机械制造基础课程设计题 目：行星减速器盖板机械加工工艺设计作 者：余XX学 号：X所属学院：物理与机电工程学院专业年级：14机械二班指导教师：职 称：完成时间：2017年6月19日吉首大学教务处制盖板机械加工工艺设计X（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南 吉首 416000）摘 要本设计盖板零件加工过程的基础设计的夹具设计。主要加工部位是平面和孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则是先加工面后加工孔表面。在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。关键词:盖板零件；工艺；夹具；设计加工工艺方案AbstractThe design of turntable parts machining process based design of fixture design. The main processing parts processing plane and holes. In general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. Therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture.Keywords: cutter turntable parts; technology; fixture；Design Process fixture design program目录第一章 绪 论11. 1 盖板的用途11.2盖板的生产类型确定1第二章 盖板机械加工工艺规程设计32.1 分析零件图32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工艺分析32.2 选择毛坯制造形式42.3 拟定工艺路线42.3.1 划分加工阶段5第三章 盖板的加工工艺分析63.1 盖板的加工内容63.2盖板各结构的加工方法6第四章 设计加工工艺方案84.1确定加工顺序84.2确定工件的装夹方案9第五章 选择机床、工艺装备105.1毛坯的选择105.2机床的选择105.3刀具的选用115.4量具的选择11第六章 孔加工夹具设计126.1明确设计任务126.2设计孔加工的夹具12第七章 确定切削用量137.1切削用量的选择依据137.2主轴转速137.3进给速度147.4背吃刀量14参考文献16IV盖板机械加工工艺设计 绪论第一章 绪 论1. 1 盖板的用途端盖是应用广泛的机械零件之一，是轴承座的主要外部零件。端盖的一般作用是：轴承外圈的轴向定位；轴承工作过程的防尘和密封（除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密封的作用）；位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。因此该零件应具有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性，以适应其的工作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。1.2盖板的生产类型确定零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作；N=Qm(1+a%)(1+b%)；式中N零件的生产纲领，件/年；Q产品的年产量，台、辆/年；m每台（辆）产品中该零件的数量，件/台、辆；b%废品率，一般取0.3%-0.7%；根据上式结合题目给定数据，即可算出盖板的生产纲领；由于盖板的质量为2kg，属于轻型零件。零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算：N=Qm(1+a%)(1+b%)式中 N零件的生产纲领，件/年；Q产品的年产量，台、辆/年；m每台（辆）产品中该零件的数量，件/台、辆； a%备品率，一般取2%-3%；b%废品率，一般取0.3%-0.7%。根据上式结合题目给定数据，即可算出盖板的生产纲领，进而确定出其生产类型。由于盖板的质量为2kg，属于轻型零件，由此再有文献10查表可知，该盖板的生产类型为成批生产。16盖板机械加工工艺设计 盖板机械加工工艺规程设计第二章 盖板机械加工工艺规程设计2.1 分析零件图2.1.1 零件的作用本设计任务所给的零件是行星减速器的盖板，它位于刀架部件的上刀架与下架之间，是上刀架的导向件，当需要用小刀架车锥面时，可通过刀架中部相对于下刀架的转动来调整锥角，保证被车锥面具有所需的锥度。因此，其本身的精度对被加工工件的精度有很大影响。2.1.2 零件的工艺分析由零件图可以看出，主要加工表面有：底面225的外圆面；96H7的通孔；120的内端面它们除本身的精度要求外，还有一定的相互位置要求，主要有： 180轴线对参考面A的同轴度；2.2 选择毛坯制造形式由于零件料是HT200铸铁，故可以根据以下几个方面来选择：（1）.刀架中部结构形状比较复杂，采用铸造方式比较合适；（2）.按任务规定本零件加工是属于成批生产，而且尺寸精度和表面光洁度要求较高，采用级精度铸件；（3）.为了提高机械加工效率，减少加余量、节省材料和改善机械性能，可以采用金属模铸造。2.3 拟定工艺路线拟定工艺路线的基本原则是应能够妥善的保证零件的技术要求，即几何尺寸精度和相互位置精度等必须得到合理的保证。在生产纲领已确定成批生产的条件下，为保证有较高的生产率和经济效益，可采用可变的具有较高生产率的专用设备，或在现有生产条件下，采用万能机床加工专用夹具。2.3.1 划分加工阶段为减少加工时产生的形对精度的影响，容易发现毛坯的缺陷，合理使用机床，在加工中应将粗、精加工分开，并且要先进行粗加工，然后再进行精加工。故刀架中部主要表面的加工分为粗、精、光整加工三个阶段。盖板机械加工工艺设计 盖板的加工工艺分析第三章 盖板的加工工艺分析3.1 盖板的加工内容从零件的结构上分析该零件主要由平面、孔系组成，加工内容包括：铣削A、B两个平面、加工一个96H7mm的通孔、加工6个12mm的阶梯孔，且加工内容集中在A、B两个平面上。孔的最高精度为IT7级，最高的表面粗糙度值为12.5um。从定位和加工两个方面综合考虑，以A面为主要定位基准，为箱体类零件的加工，适合用加工中心加工完成。根据零件图分析以及加工要求可选材料为铸铁。3.2盖板各结构的加工方法（1）由于A、B两个平面的表面粗糙度为12.5um，故拟选择的加工工艺方案为：先用面铣刀粗铣，然后精铣。（2）6X12H8mm的阶梯孔的表面粗糙度为6.3um，为防止钻偏和满足IT8级公差精度，故拟选择的加工工艺方案为：先用中心钻钻中心孔，然后用麻花钻钻孔，再用扩孔钻扩孔，最后用铰刀铰孔。（3）6X12mm的阶梯孔可在已加工6X12H8mm的阶梯孔的基础上锪至所需尺寸即可。（4） 由于96H7mm的通孔的表面粗糙度为3.2um；加工要求较高，故拟选择的加工工艺方案为：先用中心钻钻中心孔，然后用扩孔钻扩孔，再用镗刀粗镗孔，再用镗刀半精镗孔，最后用镗刀精镗孔。盖板机械加工工艺设计 设计加工工艺方案第四章 设计加工工艺方案4.1确定加工顺序按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序。由零件图可知，零件的高度Z向基准是A面，长、宽方向的基准是96H7 mm通孔的中心轴线。从工艺的角度看，A面也是加工零件各结构的基准定位面，因此，在对各个加工内容加工的先后顺序的排列中，第一个要加工的面是A面，且A面的加工与其它结构的加工不可以放在同一个工序。按数控加工应尽量集中工序加工以及夹具设计的原则，可把96H7 mm的通孔、6个12H8mm的阶梯孔、以及B面在一次装夹中加工出来。这样按装夹次数为划分工序的依据，则该零件的加工主要划分为三个工序，并且次序是：（1）先用平面铣刀粗铣A面，然后精铣A面。（2）先用平面铣刀粗铣B面，然后精铣B面，然后用中心钻钻各孔系的中心孔，然后用直径为96H7 mm钻头钻通孔，再用直径为120的钻头钻深度为18mm的孔，再用镗刀粗镗、半精镗96H7 mm孔，最后钻、扩、锪、铰钻6个12H8 mm的孔。4.2确定工件的装夹方案该盖板零件形状简单，加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，根据课题设计要求孔加工夹具设计，故可先用通用夹具平口虎钳直接装夹加工面及一部分孔，再用设计的孔加工夹具装夹加工。根据零件的结构特点，加工该零件可分三次装夹。第一次装夹：以盖板毛坯一底面和相邻的两个侧面定位，用平口虎钳从侧面进行夹紧，加工A面。第二次装夹：以已加工的A面和相邻的两个侧面定位，用平口虎钳从侧面进行夹紧，加工B面、6个12mm的阶梯孔。一个96H7mm的通孔、一个直径为120mm深度为18mm的孔，一个直径为120mm深度为8mm的孔。盖板机械加工工艺设计 选择机床、工艺装备第五章 选择机床、工艺装备5.1毛坯的选择因为待加工的零件为箱体类零件，且为正方形快件，其长和宽都为225 mm,高为25 mm,故可选毛坯为230mmx230mmx30mm的方形块状铸件，其材料为铸铁。5.2机床的选择由于B面以及B面上的全部孔只需单工位即可加工完成，故选用立式加工中心。该盖板零件的加工内容只有面和孔，根据其精度和表面粗糙度的要求，经粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹即可达到全部要求，所需刀具不超过20把。故选用国产XH714型立式加工中心。白机床工作台尺寸为400 mmX800 mm，x轴行程为600 mm，y轴行程为400 mm，z轴行程为400 mm，主轴端面至工作台台面的距离为125 mm-525 mm，定位精度和重复定位精度分别为0.02 mm和0.01 mm，刀库容量为18把，工件一次装夹后可自动完成粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步的加工。5.3刀具的选用根据零件的加工工艺要求；平面铣削A面和B面时，表面长和宽均为165 mm，拟选用面铣刀单次平面铣削，为使铣刀工作时有合理的切入切出角，面铣刀直径尺寸的选择最理想的宽度应为材料宽度的0.81.0倍，因此可选用100 mm的硬质合金面铣刀，齿数为12，先走刀完成粗铣，设定粗铣后留精加工余量为0.5mm。完成粗铣之后进行精铣至所需尺寸。根据孔加工刀具的选用原则：加工96H7 mm的通孔时，可先选用3 mm的中心钻钻中心孔，再选用58 mm的扩孔钻扩孔，再选用94 mm的镗刀粗镗孔，再选用95.95 mm的镗刀半精镗孔，最后选用96 mm的镗刀精镗孔；加工6X12H8mm的阶梯孔时，可先选用3 mm的中心钻钻四个中心孔，再选用10 mm的麻花钻钻孔，再选用11.85 mm的扩孔钻扩孔，最后选用12 mm的铰刀铰孔。5.4量具的选择根据零件的加工的尺寸要求，加工该零件选用千分尺、塞规、内螺纹规等对该零件进行测量及校准即可。盖板机械加工工艺设计 孔加工夹具设计第六章 孔加工夹具设计6.1明确设计任务盖板零件的工艺过程中，所要完成的设计任务时设计加工所有孔的孔系加工夹具。所设计的夹具要保证加工孔的尺寸公差要求。从盖板零件的工艺过程来看，盖板零件的加工有一定的位置精度要求，且属于批量加工，故使用夹具加工是适当的，但考虑到生产批量不是很大，因而夹具结构应尽可能简单，以减少夹具制造成本。6.2设计孔加工的夹具根据盖板零件的加工工艺特点以及夹具定位方案、定位元件、刀具的引导装置、夹紧装置、夹具体的设计选择原则综合考虑设计盖板零件的孔加工工艺夹具。加工12H8mm的通孔、96H7mm的通孔、直径为120mm深度为18mm的孔、直径为172mm深度为8的孔的夹具。盖板机械加工工艺设计 确定切削用量第七章 确定切削用量7.1切削用量的选择依据切削用量的选择应充分考虑零件的加工精度、表面粗糙度，以及刀具的强度、刚度和加工效率等因素，可在机床说明书允许的范围之内，查阅手册并结合经验确定。7.2主轴转速根据切削表以及操作经验选择主轴转速如下：粗铣A、B面时，主轴转速为300r/min，精铣A、B面时，主轴转速为350r/min，钻中心孔时，主轴转速为1000r/min，粗镗96H7 mm的孔时，主轴转速为400r/min，半精镗96H7 mm的孔时，主轴转速为450r/min，精镗96H7 mm的孔时，主轴转速为500r/min，粗镗120H7 mm的孔时，主轴转速为400r/min，半精镗120H7 mm的孔时，主轴转速为450r/min，精镗120H7 mm的孔时，主轴转速为500r/min，粗镗172H7 mm的孔时，主轴转速为400r/min，半精镗172H7 mm的孔时，主轴转速为450r/min，精镗172H7 mm的孔时，主轴转速为500r/min，钻6X12H8mm的孔时，主轴转速为450r/min.7.3进给速度进给速度是数控切削用量中的重要参数。在选择进给速度时，应根据零件的表面粗糙度、加工精度要求及刀具和工件材料等因素，参考切削用量手册进行选取。经过参考切削用量手册以及操作经验选择进给速度如下：粗铣A、B面时，进给速度为80mm/min，精铣A、B面时, 进给速度为50mm/min；钻中心孔时，进给速度为50mm/min；粗镗96H7 mm的孔时，进给速度为60mm/min；半精镗96H7 mm的孔时，进给速度为50mm/min；精镗96H7 mm的孔时，进给速度为40mm/min；粗镗120H7 mm的孔时，进给速度为60mm/min；半精镗120H7 mm的孔时，进给速度为50mm/min；精镗120H7 mm的孔时，进给速度为40mm/min；粗镗172H7 mm的孔时，进给速度为60mm/min；半精镗172H7 mm的孔时，进给速度为50mm/min；精镗172H7 mm的孔时，进给速度为40mm/min；钻6X12H8mm的孔时，进给速度为60mm/min.7.4背吃刀量选择背吃刀量应根据数控机床工艺系统的刚性、刀具的材料和参数及工件加工余量等来确定。一般在粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在毛坯余量很大或余量部均匀时，粗加工也可分几次进给，但应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。在中等功率数控机床上，背吃刀量可达810mm。半精加工时，背吃刀量取为0.252mm。精加工时，背吃刀量取为0.10.4mm。根据背吃刀量的选择原则以及盖板的加工特点，粗铣A、B面时，背吃刀量取为1.5mm。精铣A、B面时, 背吃刀量取为0.5mm。盖板机械加工工艺设计 参考文献参考文献1罗春化，刘海明.数控加工工艺简明教程.北京：北京理工大学出版社.20072周世学.机械制造工艺与夹具.北京：北京理工大学出版社.20083张丽华，马利克.数控编程与加工技术.大连：大连理工大学出版社.20064王军，