WHX120减速机合箱后箱体加工工艺及粗铣前后端面夹具设计

毕业设计 题目 WHX120减速机合箱后箱体加工工艺及粗铣前后端面夹具设计专业 机械设计制造及其自动化姓名 章子玲指导教师 肖怀国 总论在本次毕业设计中 我将设计主要分为两大部分进行 工艺编制部分夹具设计部分 零件工艺的分析 要加工孔的孔轴配合度为H7 表面粗糙度为Ra小于1 6um 圆度为0 0175mm 垂直度为0 08mm 同轴度为0 02mm 其它孔的表面粗糙度为Ra小于12 5um 锥销孔的表面粗糙度为Ra小于1 6um 为了减少加工中的换刀次数 箱体上的螺纹孔的尺寸规格应保持一致 本箱体分别为M12mm深16mm的孔 先加工前后左右端面 再加工蜗杆面和蜗轮面 精基准的选择根据大批大量生产的减速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准 所以该箱体加工方案采用一面两销 拟定箱体加工的工艺路线 加工路线 分离式箱体工艺路线在盖和低座均完成加工后 再对装配好的整个箱体进行加工 此阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面 在此阶段之前应安排钳工工序 将盖与底座合成箱体 并用二锥销定位 使其保持一定的位置关系 以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度 表面加工方法的选择一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂技术条件 先选定该表面终加工工序加工方法 然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法 加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时 一般都要经过粗加工 半精加工和精加工等三个阶段 工序先后顺序的安排机械加工工序先后顺序的安排一般应遵循如下原则 先加工定位基面 后加工其他表面 先加工主要表面 后加工次要表面 先安排粗加工工序 后安排精加工工序 先加工平面 后加工孔 其他工序的安排 为保证零件制造质量 防止废品产生 需在粗加工全部结束之后和最终加工之后安排检验工序 机床设备和工艺装备的选择所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应 机床精度等级应与本工序加工要求相适应 电动机功率应与本工序加工所需功率相适应 机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应 工艺装备的选择应根据不同情况适当选择 在大批大量生产中 可根据加工要求设计制造专用工艺装备 综合以上设计要领 WHX120减速机合箱后箱体工艺路线拟定见工艺过程卡片 箱体机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 主要平面加工的工序尺寸及加工余量为了保证加工后工件的尺寸 在铣削工件表面时 工序4的铣削深度ap 2 0mm 工序5的铣削深度ap 2 0mm 工序6的铣削深度ap 0 45mm 工序7的铣削深度ap 0 45mm 孔加工的工序尺寸及加工余量 1 钻铰2 6mm孔钻孔 4mm 2Z 4mm ap 2mm铰孔 6mm 2 镗2 110mm轴承孔粗镗 109 4mm 2Z 4 4mm ap 2 2mm半精镗 109 8mm 2Z 0 4mm ap 0 2mm精镗 110 0mm 2Z 0 2mm ap 0 1mm 3 攻钻8 M12mm孔钻孔 12mm 2Z 12mm ap 6mm攻孔 M12mm 确定切削用量及基本工时 切削用量的确定原则合理的切削用量是指在保证加工质量的前提下 能取得较高的生产效率和较低成本的切削用量 切削用量的选用原则 首先选取尽可能大的背吃刀量ap 其次根据机床进给机构强度 刀杆强度等限制条件 粗加工时 或已加工表面粗糙度要求 精加工时 选取尽可能大的进给量f 最后根据 切削用量手册 查取以确定切削速度Vc 基本工时的确定时间定额由以下几个部分组成 1 机动工时tm 2 辅助时间tf 一般以机动工时的百分比进行估算 本设计辅助时间以机动工时的15 进行估算 机动工时tm与辅助时间tf总和称为作业时间 3 布置工作地时间tb 4 休息和生理需要时间tx 本设计中布置工作地时间tb和休息和生理需要时间tx之和取工作时间的6 5 准备与终结时间tz即工人为生产一批工件进行准备和终结工作所消耗的时间 设一批工件数为m 则分摊到每个工件上的准备与终结时间为tz m 将这部分时间加到单件时间td中 即为单件计算时间tdj tdj td tz m 本设计中 由于是大批大量生产 每个工件上的准备与终结时间为tz m相对单件时间很小 可忽略不计 第六章 专用夹具的设计 粗铣前后端面夹具设计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 前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸要求 以及前后端面均有表面粗糙度要求Rz3 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 定位基准的选择在进行前后端面粗铣加工工序时 底面已经精铣 两工艺孔已经加工出 在加工箱体工件时 往往采用一平面及与该平面垂直的两孔为定位基准 因此工件选用底面与两工艺孔作为定位基面 定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位 即采用已平面及与该平面垂直的两孔为定位基准 所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销 即一平面 一短圆柱销及一短削边销 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 由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距由于两工艺孔有位置度公差 所以其尺寸公差为 所以两工艺孔的中心距为 而两工艺尺寸为 根据 机床夹具设计手册 削边销与圆柱销的设计计算过程如下 1 确定两定位销中心距尺寸及其偏差可知 两定位销中心距尺寸 夹具上两定位销的中心距公差一般取工件两定位孔中心距公差的1 5 1 3 即定位销中心距尺寸偏差 2 确定圆柱销直径及其公差 基准孔最小直径 取f7所以圆柱销尺寸为 3 削边销的宽度b和B 由 机床夹具设计手册 常用削边定位销的结构形状有三种 分别用于工件孔径D50mm 直径为3 50mm的削边定位销都做成菱形 其结构尺寸表查表可知 表6 1标准菱形定位销的结构尺寸 4 削边销与基准孔的最小配合间隙其中 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙 5 削边销直径及其公差按定位销一般经济制造精度 其直径公差带为 则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 6 补偿值 1 移动时基准位移误差 0 018 0 027 0 016 0 061mm 2 转角误差其中 移动时基准位移误差 0 009 0 027 0 064 0 1mm 定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位 一批工件在夹具中定位时 工件上作为定位基准的平面没有基准位置误差 由于定位孔较浅 其内孔中心线由于内孔和底面垂直度误差而引起的基准位移误差也可忽略不计 但作为定位基准的两内孔 由于与定位销的配合间隙及两孔 两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑 其定位误差主要为 铣削力与夹紧力计算夹紧力的大小必须适当 夹紧力过小 工件可能在加工过程中移动而破坏定位 不仅影响质量 还可能造成事故 夹紧力过大 不但会使工件和夹具产生变形 对加工质量不利 而且造成人力 物力的浪费 计算夹紧力 通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算 然后考虑工件受切削力 夹紧力 大工件还应考虑重力 高速运动的工件还要考虑惯性力等 后处于静力平衡条件 计算出理论夹紧力 再乘以安全系数 作为实际所需的夹紧力 根据 机械加工工艺手册 可计算得 F 3 3275 42054 4 139936N 夹紧装置及夹具体设计 夹紧装置的选择对工件的加工精度和生产效率起着重要作用现代高效率的夹具 大多采用机动夹紧方式 如 气动 液动 电动等 其中以气动和液动装置应用最为普遍 考虑到本设计中即可生产属大量生产 用手动夹紧难以满足现在生产中高效率的生产要求 而气动夹紧方式很好地解决了高生产效率的问题 使生产效率显著提高 并且 气动夹紧还具有下述优点 1 由于气源压力可以控制 所以其夹紧力基本稳定 2 夹紧动作迅速 这就有利于缩短辅助时间 从而显著提高生产率 3 操作简单 操作时只需转动分配阀手柄 不必像手动夹紧那样费时费力 因而可以大大减轻劳动强度 由于气动夹紧具有夹紧力基本稳定 夹紧动作迅速和操作省力等优点 为了提高生产效率 缩短加工中的辅助时间 此夹紧装置采用气动夹紧装置 工件在夹具上安装好后 气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件 经计算取D0 60厘米 600mm 所以根据国家标准JB T7377 2007 选用标准化法兰式气缸作为夹紧装置的动力元件 其夹紧元件是连接在法兰式气缸活塞杆上的耳轴 其作用是接受活塞杆作用于它上的力 并将这个力传递给光面压块 最终起到夹紧工件的作用 夹紧力的方向选择应该满足 1 应垂直于主要定位基准面 2 有利于减少夹紧力 夹紧力的作用点也有要求 1 夹紧力的作用点应能保持工件定为稳定 而不致使一起工件发生位移和偏转 2 夹紧力的作用点 应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小 3夹紧力应尽可能地靠近工件加工表面 以提高定位稳定性和夹紧可靠性 基于以上几点综合考虑 选用耳轴与光面压块相结合 不但满足夹紧力方向要求 同时光面压块是接触面积增大 可以减少应力集中 提高了夹紧稳定性与可靠性要求 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 参考加工工件 支架 定位销等的结构 其尺寸 形状和相互位置关系综合设计而成 见图纸XDMJJ 001 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如图纸XDMJJ 000所示 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 夹具的定位方案采用一面两销 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 考虑到工件结构大 重量重 手工搬运不仅达不到高效率的生产要求 而且费时费力 所以采用自动流水生产线将工件送往夹具体上 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 气压传动系统如下图所示 由气压传动系统示意图可知 A和B分别接在法兰式气缸两个通气口 是整个夹具动力的来源 所以整个夹具工作情况由夹具装备图可知 结合图纸 其工作原理 当加工工件置于夹具上定位完毕 气源经过雾化器 减压阀 单向阀 换向阀 单向节流阀进入从通气口A端 即法兰式气缸顶部通气口进入气缸内 在上气缸体内形成推动活塞向下的力 而此时通气口B直接与大气相通 使上下腔体形成压差 此压差推动活塞向下运动即使得活塞杆向下运动 带动光面压块向下运动 最终工件在此压力下得到夹紧 当一件工件加工完毕 切换手动换向阀 这时A端也就是气缸上腔大气直接连通 而下腔通过手动换向阀换向后 流入气源输送进来的气体 使得下腔压力远大于上腔压力 这时形成的压力差推动活塞向上运动 使得活塞杆上移 释放工件 待要加工下一个工件时 可以切换手动换向阀 这一夹紧释放过程循环进行 若要使自动化程度更高 可采用机动换向阀与行程开关并用 达到加工目的 但这样会使成本增加 并且机器实际运行的可靠性要求很高 这里就不累述 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 所以就略去对其的精度分析 感谢 首先要感谢我的指导老师肖老师 本设计是在该导师的悉心指导下完成的 该导师渊博的知识 深厚的学术造诣 严肃认真的工作态度和治学作风给我留下了深刻的印象 令我受益匪浅 这些对我将终身受用 在做毕业设计的这三个多月时间里 肖老师对我的毕业设计完成提出了很多宝贵的修改意见 在此 谨向导师肖老师表示衷心的感谢 并致以深深的敬意 感谢学校 是农大塑造了一个独立思考的我 一个好奇心 上进心极强的我 一个谨记脚踏实地的我 一个不怕挫折磨难的我 一个敢于挑战 自强不息 勇攀高峰的我 人无完人 我并不是一个完美的人 但经过这四年学校的学习与生活 我已经拥有一颗追求完美的心 我想这点对我以后的人生和事业都有着莫大的帮助 感谢在这四年的学习生活中给予我帮助的老师 同