箱体类零件加工工艺专机设计毕业设计.doc

箱体类零件加工工艺专机设计毕业设计目 录摘 要IABSTRACTII引言11减速器箱体的设计21.1传动方案的拟定及说明21.2电机的选择21.2.1电动机类型和结构型式的确定21.2.2电动机额定功率Ped31.2.3电动机的转速31.2.4计算并分配传动比31.3计算传动装置的运动和动力参数31.3.1各轴的转速31.3.2各轴输入功率31.3.3各轴输入转矩41.3.4计算各轴的最小直径41.4传动件的设计计算41.4.1齿轮传动设计41.5铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择82减速器箱体加工工艺及夹具设计92.1零件的分析92.1.1支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度92.1.2支承孔之间的相互位置精度92.1.3主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度102.1.4支承孔与主要平面间的相互位置精度102.2毛坯的选择102.2.1确定毛坯成型方法102.2.2铸件结构工艺性分析102.2.3铸件工艺方案的确定112.3工艺分析112.3.1加工方法的选择112.3.2定位基准112.3.3工序顺序的安排122.3.4热处理工序的安排122.3.5辅助工序的安排122.4选择加工设备及刀、夹、量具142.4.1选择加工设备142.4.2选择量具142.5确定切削用量及基本时间152.5.1粗、精铣切削用量152.5.2钻削加工切削用量的选择162.5.3基本时间的确定172.6机床夹具设计223.专用机床主传动系统的设计263.1主轴极限转速的确定263.2主动参数的拟定273.2.1确定传动公比273.2.2主电动机的选择283.3专用车床的规格283.4变速结构的设计293.4.1确定变速组293.4.2结构式的拟定293.4.3结构网的拟定313.4.4个变速组的变速范围及极限传动比323.4.5确定各轴的转速333.4.7确定各变速组变速副齿数343.5传动件的设计363.5.1V带的设计363.5.2带轮结构的设计383.5.3确定各轴的转速403.5.4确定各轴最小直径413.5.5键的选择、传动轴、键的校核423.6各变速组齿轮模数的确定及齿轮参数433.6.1齿轮模数的确定433.6.2齿轮参数的确定453.7齿轮校核463.7.1齿轮强度的校核473.8主轴组件的设计513.8.1主轴基本尺寸的确定523.8.2主轴刚度验算553.8.3各轴轴承的选用型号57致 谢58参考文献59 引言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、机械制造工艺学及工艺装备等知识，贯穿大学的整个专业课程，是一门要求实践性和综合性的课程，通过我们做毕业设计这个实践性环节才使我们对机械设计制造技术基础的基础理论有更加深刻的认识，为以后的工作打下扎实基础。毕业设计是我们在学完了机械制造技术基础后进行的、这个毕业设计是我们对大学所学各专业课程的一次综合性的复习。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，分析零件的工艺机构，对其工艺性进行分析，然后确定加工的路线，最后设计出机床夹具和专用机床的部件。设计机床专用夹具和主轴箱这一典型的工装，是我们对工程训练的提升，是实践运用到理论上来，这个对提高我们认识机械制造技术基础的基本知识，为今后从事的机械加工工艺方向的工作打下了良好的坚实的基础。1减速器箱体的设计1.1传动方案的拟定及说明 带式输送机的已知数据： 减速器齿轮类型：直齿圆柱齿轮； 输送带工作拉力：2kN； 输送带工作速度：1.2m/s; 滚筒直径：D=260mm； 为了估计传动装置的总传动范围，以便选定合适的传动机构拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nW,即nW =60000V/=600001.2/3.14260=88r/min 一般常选用同步转速为1000r/min的电动机作为原动机，传动比约在1315左右，可选用任务书中的传动方式进行设计。1.2电机的选择1.2.1电动机类型和结构型式的确定电机所需功率PW PW =Fv/1000 =20001.2/1000=2.4电动机输出功率Pd =PW /传动装置的总功率 =122345式中，齿轮传动效率为，滑动轴承传动效率为，联轴器传动效率为，V带传动效率，卷筒轴滑动轴承5 =0.96。则=0.970.992 0.990.960.96=0.86故Pd =PW /=2.4/0.86=2.79 1.2.2电动机额定功率Ped 由表20-1选取额定功率Ped =3 1.2.3电动机的转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表2-1查得V带传动常用传动比范围i=24，则电动机转速可选范围为nd =nW i1 i2 =5282112 r/min可见同步转速为1000r/min的电动机均符合。由【机械设计课程设计】表17-7定电动机的型号为Y132M161.2.4计算并分配传动比总传动比i=nm /nw =960/88=10.91分配传动比 假设V带传动分配的传动比i1 =2.7，则齿轮的传动比i2 =10.91/2.7=4.041.3计算传动装置的运动和动力参数1.3.1各轴的转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为2轴。则n0 =nm =960 r/minn1 = n0/ i1=960/2.7=356 r/minn2 = n1/ i2=356/4.04=88 r/min1.3.2各轴输入功率按电动机额定功率Ped 计算各轴输入功率，即P0 = Ped=3 P1 = P01=30.96=2.88P2 = P123=2.880.990.97=2.771.3.3各轴输入转矩T0 =9550 Ped/ nm=95503/960=29.84N.mT1 =9550 P1/ n1=95502.88/356=77.26 N.mT2 =9550 P2/ n2=95502.77/88=300.6 N.m1.3.4计算各轴的最小直径d1miN=A=95=950.21=20.9 (取25mm)d2min=95=950.315=29.925 （取32mm）注：当轴处有键槽时加大5%7%1.4传动件的设计计算1.4.1齿轮传动设计1）、选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数(1)、按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)、带式机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。(3)、材料选择。由表10-1选择小齿轮材料40Cr（调质），硬度280320HBS,大齿轮材料为45（调质），硬度为250290HBS。二者硬度差为40HBS左右。(4)、选小齿轮齿数Z1=20，齿轮传动比为i2=4.04，则大齿轮齿数Z2=204.04=80.8，取Z2=802）、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行计算，即 进行计算。3）、确定公式内的各计算数值(1)、试选载荷系数(2)、计算小齿轮传递的转矩。(3)、由表【机械设计】10-7选取齿宽系数。(4)、由表10-6差得材料的弹性影响系数(5)、由图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。4）、计算应力循环次数。N1=60n1jLh=60*960*1*(2*8*300*12)=3.11109(1)、由【机械设计】图10-19取接触疲劳寿命系数。(2)、计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1,则5）、计算(1)、试算小齿轮分度圆直径代人中较小的值。(2)、计算圆周速度6）、计算齿宽。7）、计算齿宽与齿高之比。模数 齿高 齿高比 8）、计算载荷系数。根据，7级精度，由【机械设计】图10-8查得动载系数;直齿轮，。由【机械设计】表10-2查得使用系数。由【机械设计】表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时，。由，查【2】图10-13得，故载荷系数9）、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径10）、计算模数m。11）、按齿根弯曲疲劳校核公式对小齿轮进行设计。12)、确定公式内的各计算值：(1)、由【机械设计】图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。(2)、由【机械设计2】图10-18取弯曲疲劳寿命系数，。13)、计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳许用安全系数S=1.4，则14）、计算载荷系数K。15）、查取齿形系数。由【机械设计】表10-5查得 。16）、查取应力校正系数。由【机械设计】表10-5查得 。17）、计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。18）、设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数2.12mm，并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 ，取 ，取19)、几何尺寸的计算(1)、计算分度圆直径(2)、计算中心距 a=d1+d2=(50+200) /2=125mm20)、计算齿轮宽度 取。1.5铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择铸件减速器机体结构尺寸计算表见表1-1名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+1mmmm,取10mm机盖壁厚1,取8mm机座凸缘厚度b1.5=15mm机盖凸缘厚度b11.51=12mm机座底凸缘厚度p2.5=25mm取25mm地脚螺钉直径df0.036a+12=19.47mm取20mm地脚螺钉数目na250mm,n=4轴承旁连接螺栓直径d1 12mm机盖与机座连接螺栓直径d210mm轴承端盖螺钉直径d38mm窥视孔盖螺钉直径d46mm定位销直径d6mmdf、d1、d2至外机壁距离c126mm,18mm,16mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离c224mm,16mm、14mm凸台高度h45mm大齿轮顶圆与内机壁距离18mm小齿轮端面与内机壁距离210mm机座肋厚mm=0.85=8.5mm启盖螺钉d510mm轴承端盖凸缘厚度e10mm表1-12减速器箱体加工工艺及夹具设计2.1零件的分析减速器的主要加工表面为孔系和平面，为了保证箱体部件的 配精度，对箱体零件的加工，主要有如下技术要求：2.1.1支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度箱体上的主要支承孔(主轴孔)尺寸公差等级为IT6级，圆度为0.0060.008mm，表面粗糙度值为Ra0.40.8um.其他支承孔的尺寸公差等级为IT6IT7级，圆度为0.01mm左右，表面粗糙度值为Ra1.63.2um。2.1.2支承孔之间的相互位置精度箱体上有齿轮啮合关系的齿轮啮合孔系之间，应有一定的孔距尺寸精度和平行度要求，否则会影响齿轮啮合精度，使工作时产生噪声和振动，并影响齿轮使用寿命。这项精度主要取决于传动齿轮副的中心距允差和齿轮啮合的精度。同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，否则，不仅使轴的装配困难，并且使轴的运转情况不良，加剧轴承的磨损和发热，影响机器的精度和正常工作。支承孔间的中心距允差一般为0.0 5mm；轴心线的平行度为0.030.1mm；同轴线孔的同轴度为0.02mm。 2.1.3主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度箱体的主要平面一般都是装配或加工中的定位基准面，直接影响箱体与机器总装时的相对位置和接触刚度，也影响箱体加工中的定位精度。一般装配和定位基面的平面度在0.05范围之内；表面粗糙度值为Ra1.6um以内。2.1.4支承孔与主要平面间的相互位置精度箱体的主要支承孔与装配基面的位置精度由该部件装配后精度要求所确定，一般为0.02mm左右。2.2毛坯的选择 2.2.1确定毛坯成型方法一般箱体零件的材料为灰铸铁，灰铸铁具有容易成形、切削性能和抗震性能好、成本低等优点。常用牌号为HT150HT250,考虑到箱体轮廓尺寸也不算大，各处壁厚相差较小，从结构形式上看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量较多，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成型选择HT200铸件。2.2.2铸件结构工艺性分析 该零件底平面因散热 面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不高，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足箱体的使用要求。2.2.3铸件工艺方案的确定 根据铸件的尺寸、形状，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表1-7）选用砂型铸造。2.3工艺分析2.3.1加工方法的选择（1）减速器箱盖、箱体主要加工部分是分割面、轴承孔、通孔和螺孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔加工，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、箱体分割面上的10M8的孔的加工，采用专用钻模，按外形找正，这样可保证孔的位置精度要求。（4）两孔平行度精度主要由设备精度来保证。工件一次装夹，主轴不移动，靠移动工作台来保证两孔的中心距。（5）减速器箱盖、箱体不具有互换性，所以每装配一套必须钻、铰定位销。（6）减速器若批量生产可采用专用镗床，从而保证加工精度及提高生产效率。2.3.2定位基准 粗基准的选择 箱体最先加工的是箱盖与箱座的结合面，以凸缘不加工面为粗基准，及箱盖以凸缘上表面，底座以凸缘面为粗基准。这样可以保证对合面凸缘厚薄均匀，减少箱体合装时对合面的变形。 精基准的选择 箱体的结合面与底面（装配基面）有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工底座对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体合箱后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的“一面两孔”定位方式。这样轴承孔的加工，其定位基准既符合“基准统一”原则，也符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。2.3.3工序顺序的安排遵守“先基面后其他”的原则，首先加工精基准箱体下表面结合面。遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次”原则，先加工主面箱体下表面和箱座上表面结合处，后加工次表面左右轴承端面。遵循“先面后孔”原则，先加工箱盖箱座的上下表面，后加工地脚螺栓孔，先加工左右轴承端面，后加工端面螺纹孔。2.3.4热处理工序的安排 铸造成型后切边，进行调制，调制温度为190220HBS,并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响；箱体轴承表面在加工之前局部高频淬火，提高耐磨性和工作中冲击载荷的能力。2.3.5辅助工序的安排 粗加工下表面和热处理后，安排校直工序；半精加工后，安排去毛刺和中间检查工序；精加工工后，安排去毛刺，清洗和终检。制定工艺路线见表2-2序号工序内容10铸造20时效30粗铣油槽、铣下箱体结合面40精铣油槽、铣下箱体结合面50粗铣上箱体结合面60精铣上箱体结合面70钻定位销孔（合箱）80铰定位销孔90粗铣左侧轴承端面（合箱）100精铣左侧轴承端面（合箱）110粗铣右侧轴承端面120精铣右侧轴承端面130粗镗高速轴轴承孔140半精镗高速轴轴承孔150精镗高速轴轴承孔160粗镗低速轴轴承孔170半精镗低速轴轴承孔180精镗低速轴轴承孔190用钻模钻上下箱体联接螺栓孔200锪上下箱体联接螺栓孔210钻左侧轴承端面螺纹孔220锪左侧轴承端面螺纹孔230攻左侧轴承端面螺纹孔螺纹240钻右侧轴承端面螺纹孔250锪右侧轴承端面螺纹孔260攻右侧轴承端面螺纹孔螺纹270铣窥视孔平面280钻窥视孔290攻窥视孔螺纹300刮油尺孔面310钻油尺孔320锪油尺孔330攻油尺孔螺纹340钻吊耳350刮放油旋塞孔360钻放油旋塞孔370锪放油旋塞孔380攻放油旋塞孔螺纹390钻地脚螺栓孔400锪地脚螺栓孔410检测420入库表2-22.4选择加工设备及刀、夹、量具2.4.1选择加工设备1）工序30,40,50,60，和90,100,110,120，用的是铣床，分别进行粗铣和精铣。用普通的卧铣床X62W型万能铣床即可。2）工序130,140,150,160,170,180，是镗孔工序，分别进行粗镗，半精镗，精镗。采用带有平旋盘的卧式镗床一次性加工出轴承端面和轴孔，从而保证孔和端面的垂直度，利用端铣刀进行端面铣削；轴孔利用后立柱刀杆支架支承镗刀杆的镗削方式进行加工，这种镗刀杆的形状误差、后立柱刀杆支架轴线与主轴轴线的重合度误差，对镗孔精度的影响是不大的。3）钻孔有6，8，12，16四种孔需要留一定的加工余量，可用5，7，11， 15的麻花钻直接钻出来。4）铰孔需要铰三种孔，有粗铰和精铰，粗加工可用YT15，精加工可用YT30。2.4.2选择量具本零件是单件大批量生产，故采用的是通用夹具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选用第一种方法。由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小的不确定度为0.2mm，选用的分度值为0.002mm，测量范围为0150mm的游标卡尺就行了，因为其不确定度为0.02mm，显然满足要求。此零件对孔的精度要求不高，其中例如对72孔德下偏差要求在0.013之内，故可选用分度值为0.01mm，测量范围为0150mm的内径百分尺，其不确定度为0.008，满足测量精度的要求。加工量计算表见表2-3工序加工位置毛坯（mm）粗加工（mm）半精加工（mm）精加工（mm）总加工余量（mm）上表面143.8141.31403.8下表面128.8126.31253.872孔69.470.971.972H72.680孔76.878.879.8803.2表2-32.5确定切削用量及基本时间2.5.1粗、精铣切削用量根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。半精铣时，背吃刀量一般是0.52mm；精铣时一般是0.11mm或更小。铣削加工要注意区分的铣削要素包括：铣削速度（m/min）；铣刀直径（mm）；铣刀转速（r/min）；铣刀每转工作台移动速度，即每转进给量（mm/r）；铣刀每齿工作台移动速度，即每齿进给量（mm/z）；进给速度，即工作台每分钟移动的速度（mm/min）；铣刀齿数；铣削宽度，即垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸（mm）；铣削背吃刀量，即平行于铣刀轴线方向的切削层尺寸（mm）。铣削的切削用量查机械制造技术基础课程设计表5-79表5-82。机床：X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：， 齿数1)粗铣背吃刀量：每齿进给量：根据参考文献机械制造技术基础课程设计，取铣削速度：根据参考文献机械制造技术基础课程设计，取机床主轴转速：， 2)精铣背吃刀量：每齿进给量：根据参考文献机械制造技术基础课程设计，取铣削速度：根据参考文献机械制造技术基础课程设计，取2.5.2钻削加工切削用量的选择 钻削用量的选择包括确定钻头直径、进给量和切削速度。粗加工的时候，应该尽可能选择大直径钻头、大的进给量，再选择合适的钻削速度，以取得高的钻削效率、提高生产率。查表机械制造技术基础课程设计得钻孔切削用量的选择如下：1)钻12H8孔，采用高速钢麻花钻，按照工序尺寸可以知道，钻孔的直径为11mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到进给量为0.700.86mm，选取进给量为，切削速度。2)钻8H9孔，采用高速钢麻花钻，按照工序尺寸可以知道，钻孔的直径为7mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到进给量为0.470.57mm，选取进给量为，切削速度。3)三个孔的径向孔采用直柄麻花钻6mm，进给量为0.180.22mm，可以选取进给量为，切削速度，背吃到量4)半精镗孔的切削用量选择：大孔80H8，采用机夹单刃镗刀，进给量为，切削速度，背吃到量。小孔72H9，采用机夹单刃镗刀，进给量为，切削速度，背吃到量。5)精镗孔的切削用量选择：18H8，采用机夹单刃镗刀，进给量为，切削速度，背吃到量。10H9，采用机夹单刃镗刀，进给量为，切削速度，背吃到量。2.5.3基本时间的确定时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。时间定额由基本时间，辅助时间，布置工作地时间，休息和生理需要时间，准备与结束时间等组成1）钻削基本时间的计算，见机械制造技术基础课程设计可以得到：计算公式：，其中式中：；，本次计算选取， 其中D为钻孔的孔径，为刀具的主偏角。查机械制造工艺设计简明手册得：钻大孔12H8：其进给量，主轴钻速，主偏角所以钻8H9孔，采用高速钢麻花钻，按照工序尺寸可以知道，钻孔的直径为9mm，所以可以得到背吃到量，查表可以得到进给量为0.280.34mm，选取进给量为，切削速度。径向孔6：其进给量，主轴钻速，主偏角所以孔12径向孔时间：8孔1、2径向孔时间：2）镗孔80H8的基本时间的计算，见机械制造技术基础课程设计得：计算公式，式中：；其中为镗孔前的孔径（mm）；D为镗孔后的孔径（mm）；为主偏角。查表机械制造技术基础课程设计得：可以选取进给量为，分5次走到完成，主轴钻速为。取，D=17.85mm，半精镗孔时间半精镗总时间。3）半精镗孔72的基本时间的计算，见机械制造技术基础课程设计，计算公式，式中：；为精镗孔前的孔径（mm）；D为精镗孔后的孔径（mm）；为主偏角。半精镗孔时间计算：进给量，主轴钻速为，精镗孔总时间。4）精镗孔80H8时间计算：进给量，主轴钻速为，。5）精镗孔72的时间计算：进给量，分两次走到完成，主轴钻速为，。6）粗铣表面根据工艺手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率4.5KW铣床加工时，选择每齿的进给量fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大值。现取：fz=0.18 mm/z，由于单边加工余量Z=1.7，余量不大，一次走刀内完成，则ap=1.7mm。再由表3-7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据工艺手册表3-8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。确定切削速度VC:根据切削手册表3-16可以查VC:由fz=0.18 mm/z ap=1.7mm，查得VC=77 mm/z n=245 mm/z Vf=385 mm/z根据X51型立铣床说明书nc=255r/min Vfc=400mm/min由上面公式知：基本工时T1=0.28min7）精铣表面根据工艺手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率4.5KW铣床加工时，选择每齿的进给量fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较小值。现取：fz=0.14 mm/z，由于单边加工余量Z=0.8，余量不大，一次走刀内完成，则ap=0.8 mm。再由表3-7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据工艺手册表3-8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。确定切削速度VC:根据切削手册表3-16可以查VC:由fz=0.14mm/z ap4mm，查得VC=110 mm/z n=352 mm/z Vf=394 mm/z根据X62W型立铣床说明书nc=380r/min Vfc=400mm/min由上面公式知：基本工时T2=0.14+0.12=0.26min查机械制造技术基础课程设计得辅助时间定额的计算见表2-4动作时间/min动作时间/min拿取工件并放在夹具上0.8手动放松夹紧0.6拿取扳手、启动和调节切削液0.05气、液动放松夹紧0.03气、液动夹紧工件、工件快速趋近刀具0.04用划线针找正并锁紧工件0.25手动夹紧工件0.7打开或关上回转压板或钻模板0.5启动机床，变速或变换进给量、放下清扫工具0.02拿镗杆将其穿过工件和镗模并连接在主轴上1接通或断开自动进给，放下量具或拿清扫工具0.03在钻头、铰刀、丝锥上刷油0.1工件或刀具退离并复位0.04根据手柄刻度调整背吃刀量、用压缩空气吹净夹具0.05变换刀架或转换方位0.95移动转臂，钻头对准钻套0.07放松移动锁紧尾架0.45更换普通钻套，用内径千分尺测量一个孔径0.3更换夹具导套、测量一个尺寸（用极限量规）0.10回转转模转换方位0.4更换快换刀具（钻头、铰刀）0.15清理磁性工作台以便安装工件0.5取量具0.04取下工件0.5清扫工件或清扫夹具定位基面0.15表2-42.6机床夹具设计机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。覆盖式钻模：为加工箱盖上10个螺栓孔，采用左侧板、右侧板来防止箱体左、右移动；通过安装T型螺栓来阻止箱体的上下移动；同时用销轴将上下箱体合箱，利用箱盖的外形来控制箱体的前后移动，这样就可将箱体固定，从而方便钻头加工，提高效率。本夹具主要用来粗铣减速箱箱体前后端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣前后端面时，前后端面有尺寸要求2300.3mm，前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸要求107.5mm。以及前后端面均有表面粗糙度要求Ra3.2。本道工序仅是对前后端面进行粗加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。1，定位基准的选择在进行前后端面粗铣加工工序时，顶面已经精铣，两工艺孔已经加工出。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一短圆柱销和一削边销。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对减速器箱体的前后端面同时进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用气动夹紧2，定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图3所示。3， 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于减速器箱体前后端面的粗铣。夹具的定位采用一面两销，定位可靠，定位误差较小。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。由于本夹具用于变速箱体端面的粗加工，对其进行精度分析无太大意义。1）钻套内孔 钻套内孔，直径的基本尺寸应为所用刀具的最大极限尺寸，并采用基轴制间隙配合。钻孔或扩孔时其公差取F7或F8，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的是刀具的导柱部分，则可按基孔制的相应配合选取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。2）导向长度H如图1所示，钻套的导向长度H对刀具的导向作用影响很大，H较大时，刀具在钻套内不易产生偏斜，但会加快刀具与钻套的磨损；H过小时，则钻孔时导向性不好。通常取导向长度H与其孔径之比为：H/d=12.5。当加工精度要求较高或加工的孔径较小时，由于所用的钻头刚性较差，则H/d值可取大些，如钻孔直径d5mm时，应取H/d2.5；如加工两孔的距离公差为0.05mm时，可取H/d=2.53.5。3）排屑间隙h如图2-5所示，排屑间隙h是指钻套底部与工件表面之间的空间。如果h太小，则切屑排出困难，会损伤加工表面，甚至还可能折断钻头。如果h太大，则会使钻头的偏斜增大，影响被加工孔的位置精度。一般加工铸铁件时，h=(0.30.7)d；加工钢件时， h=(0.71.5)d；式中d为所用钻头的直径。对于位置精度要求很高的孔或在斜面上钻孔时，可将h值取得尽量小些，甚至可以取为零 图2 -5箱盖与箱座连接螺栓孔、钻套、H1=30mm d1=12mm(4个) H2=30mm d2=10mm（4个） 工时的确定：（1）基本时间T1=(L+L1+L2)i/fn =(156+2+2)*2/0.3*255 =4.2min T2=(L+L1+L2)i/fn =(156+2+2)*2/0.2*320 =5min T3=(L+L1+L2)i/fn =(156+2+2)*1/0.15*383 =2.8minT辅:10minT布置：3min T休：10min T单件=T基+ T辅+ T布置+ T休 =4.2+5+2.8+10+3+10=35min3.专用机床主传动系统的设计3.1主轴极限转速的确定确定主轴的最高转速和最低转速，应该在分析所设计机床几种典型加工方式的切削用量和参考现有同类型机床的技术性能的基础上，并按照“技术上先进，经济上合理”的原则进行。 由于通用性机床加工对象很广，不同工序所采用的切削用量相差悬殊，而且加工零件的尺寸变换也很大，所以要合理地确定其极限转速是一个复杂的任务，必须对有关加工工序和切削用量进行分析，在分析切削用量的过程中，应特别注意下列几点： 1.考虑先进加工方法，但所选的切削用量不应该是个别记录，而应该具有普遍性。 2.应考虑刀具材料的发展趋势。例如普通车到在大多数情况下已经采用硬质合金，目前陶瓷刀具也已开始应用等情况。 3.最高和最低转速不能仅用计算方法来确定。还应该和先进的同类机床比较，因为过大的转速范围不仅不能充分发挥其性能，而且还可能使结构无法实现。在传动系统拟定好以后，验算各主要传动件的最大圆周速度应不超过允许值。 主轴最高和最低转速可按下列计算：= (r/min)= (r/min)其中： 、主轴最高、最低转速（r/min）； 、典型工序的最大、最小切削速度（r/min）； 、最大、最小计算直径。 普通车床采用最大速度的典型工序一般为用硬质合金车刀精车或半精车钢质轴类工件的外圆，取=200r/min。 采用最小速度的典型工序又以下几种情况： 1.在低速光车，要求获得粗糙度小于R3.2m； 2.精铰孔 3.加工各种螺纹及多头螺纹； 4.用高速钢车刀，对铸铁材料的盘类工件进行粗车端面工作，取=25r/min。 一般取计算直径： =0.5D =(0.20.25) 式中D为最大工件回转直径，即主参数(mm)。 当典型工序为铰孔或加工螺纹时，应按在车床上常用最大铰孔直径或经常加工的最大螺纹直径作为最大计算直径，根据调研可推荐：=0.2 ,(为刀架上最大工件回转直径） 故 =1990 r/min，取=2000 r/min； =49.65 r/min， 取=45 r/min； 与本次设计给定的参数相差不大，取计算值。3.2主动参数的拟定3.2.1确定传动公比根据机械制造装备设计公式（3-2）因为已知 Z=+1 =1.411取Z=12根据机械制造装备设计表3-5 标准公比。这里我们取标准公比系列=1.41。因为=1.41=1.06，根据机械制造装备设计表3-6标准数列。首先找到最小极限转速45，再每跳过5个数取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000。3.2.2主电动机的选择合理地确定电机功率N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。中型普通车床典型重切削条件下的用量刀具材料：YT15工件材料45号钢，切削方式：车削外圆查表可知：切深ap=3.5mm 进给量f(s)=0.35mm/r切削速度V=90m/min功率估算法用的计算公式 主切削力：Fz=1900apf0.75=19000.75=3026N 切削功率： PC=KW=KW=4.45KW 估算主电机功率： PZ=4.874KW可选取电机为：Y132S-4额定功率为5.5KW，满载转速为1440r/min.3.3专用车床的规格 根据以上的计算和设计任务书可得本次设计的车床的基本参数见表3-1工件最大回转直径(mm)最高转速()最低转速()电机功率P（kW）公比转速级数Z40020004541.4112表3-13.4变速结构的设计3.4.1确定变速组级数为Z的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有、个变速副。即变速副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子： ，可以有三种方案： 12=32212=23212=2233.4.2结构式的拟定对于12=322传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 根据主变速系统设计的一般原则： 传动副前多后少的原则； 主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高， 传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸； 传动顺序与扩大顺序相一致的原则；比较两组变速方案 和结构图如下图3-1图3-1 通过两种方案的比较，后一种方案因第一扩大组在最前面，轴的转速范围比前种方案大，如两种方案轴的最高转速一样，后一种方案轴的最低转速较低，在传递相等功率的情况下，受的转矩较大，传动件的尺寸也就比前种方案大。 变速组的降速要前慢后快，中间轴的速度不易超过电动机的转速；根据以上的原则我们最终确定的传动方案是：3.4.3结构网的拟定 根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下图3-2图3-2传动系的结构网3.4.4个变速组的变速范围及极限传动比传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比，1/4，升速传动时，为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比，斜齿轮比较平稳，可取，故变速组的最大变速范围为/810。 主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积，即： 检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。 其中， ，符合要求3.4.5确定各轴的转速分配总降速变速比总降速变速比 又电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。 确定变速轴轴数变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为a、b、c。现由（主轴）开始，确定、轴的转速。先来确定轴的转速变速组c 的变速范围为，故两个传动副的传动比必然是两个极限值： 、结合结构式，轴的转速只有一种可能：180、250、355、500、710、1000确定轴的转速 变速组b的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取 轴的转速确定为：500、710、1000。定轴的转速 对于轴，其级比指数为1,可取： = = = 确定轴转速为1000，电动机于轴的定变传动比为1460/1000=1.46由以上数据可绘制转速图如3-3所示 图3-3转速图3.4.7确定各变速组变速副齿数确定齿轮齿数的原则和要求： 齿轮的齿数和不应过大；齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐100200. 最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑：最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数18；受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于1820；齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过10%（-1）%，即%-要求的主轴转速；-齿轮传动实现的主轴转速；齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法