工艺夹具毕业设计45减速机箱体机械加工工艺设计

机械制造工艺课程设计 圆锥齿轮减速机加工工艺 机械制造工艺 生产实习课程设计 设 计 者： 王 翔 学 号： 072044-22 指导老师： 吴老师 曾老师 设计内容： 减速机箱体机械加工工艺设计 目 录 1. 减速箱体的功能及机构特点 3 2. 图纸技术要求分析 3 3. 生产纲领确定 4 4. 材料、毛坯制造方法的选择以及毛坯图 5 5. 定位基面的选择及分析 8 6. 加工工作量及工艺手段组合 9 7. 加工工艺过程 10 8. 重要工序的工序卡片 10 9. 轴承支撑孔端面加工夹具的计算与设计 11 10.气缸与液压缸的选择 13 11.实习总结 14 附： 表 1 加工工艺卡 表 2 铣孔工序卡 图 1 机盖、机座毛坯图 图 2 夹具装配图 实习目的和要求 机械制造生产实习是在学完全部基础理论和进行金工实习之后的一个重要的实践性教学环节。通过课程设计可以对过去所学知识加以综合应用，对生产实习加以总结。 地点：东风汽车有限公司 1、本次课程设计是在学完了机械制造工艺学和机械制造生产实习后进行的，它是一个重要的实践性环节。 2、熟悉机械制造工艺的基本理论和工艺规程设计的基本原 则、步骤和方法。 3、对过去所学知识的综合应用，加深基础知识在实践中的应用。增强分析问题，解决问题的能力。 4、学会使用金属机械加工工艺人员手册和机床夹具设计手册及其他有关机械加工的图表资料。 工艺设计说明书 一、减速箱体的功能及机构特点 减速器是靠输出和输入的齿轮的啮合来确定输出的速度的，传动轴之间的中心距及平行度直接影响了减速器的质量好坏。支承各传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证减速器部件与发动机的正确安装是减速器组装的首要要求。减速器体加工质量的优劣，将直接影响 到轴与齿轮等零件相互位置的准确性及减速器总成的使用寿命和可靠性。那么对减速器的输出输入轴承支撑孔的精度要求关键。 减速器箱体是典型的箱体类零件，其结构形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多强筋。有精度要求较高的多个平面、轴承孔系、螺孔等需要加工。因为刚度较差，切削中受力受热大，易产生振动和变形。 圆锥齿轮减速器的主要作用是进行速度的减速作用，在各种加工车床上还是机动工件上都必须要用到的，特别是在车辆行业中是必不可少的备件，可以说减速器是当代发展的机械行业中关键的部分之一。 该圆锥齿轮减速器箱体，结构复杂 ，壁薄，设有加强筋、凸台、凸边、内腔。尺寸较大，约为 590 350 440。其中结合面的尺寸精度要求高，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命。有许多紧固螺钉孔和定位孔。 圆锥齿轮减速器是在垂直方向上传递运动，对齿轮的润滑要求很高，而且运动的传递的精确度很高。这些方面对箱体的加工面有特别的要求，轴承孔和结合面的加工精度必需达到要求。 二、图纸技术要求分析 机盖和机座的主要加工部位有：轴承支撑孔、对合面、轴承端面和底面等，对这些加工部位的主要技 术要求有： （ 1）机盖铸成后，应清理并进行时效处理。 （ 2）机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于 2mm。 （ 3）应检查与机座结合面的密封性，用 0.05mm 塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的三分之一，用涂色法检查接触面积达每平方厘米一个斑点。 （ 4）与机座联接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时结合面处禁放任何衬垫。 （ 5）机械加工未注偏差尺寸处精度为 IT12。 （ 6）铸造尺寸精度为 IT18。 （ 7）未注明的倒角为 2 450，其粗糙度为 Ra12.5。 （ 8）未注明的铸造圆角半径 3-5mm。 三、生 产纲领确定 查表 1（划分类型的参考数据）可知： 表 1 生产类型 同一种零件的年产量 重型零件 中型零件 轻型零件 单件生产 小批量生产 中批量生产 大批量生产 大量生产 1 5 5 100 100 300 300 1000 1000 以上 1 10 10 200 200 500 500 5000 5000 以上 1 100 100 500 500 5000 5000 50000 50000 以上 1、确定生产类型： 按计算公式 N=Q n(1+ %+ %) 其中零件在每台产品中的数量 n=1（ 件 /台），年产量 Q=10000（件 /年）， 废品率 %=2%，备品率 %=3% 所以 N=Q n(1+ %+ %) =1000 1（ 1+2%+3%） =10500 由于属于中型零件，确定箱体的生产属于大批量生产。 2、检查主要技术要求： （ 1）首先检查图纸，检查公差制定、形位公差、表面粗糙度是否合理。 （ 2）分离式箱体的主要加工部位有：轴承支撑孔、结合面、端面和底面（装配面）等。对这些主要加工面加工的主要技术要求有： a. 底座的底面与结合面必须平行，其误差不超过 0.55mm/1000mm； b. 结合面 的表面粗糙度 Ra 值小于 1.6 m，两结合面的接合间隙不超过 0.03mm： c. 轴承支承孔的轴线必须在结合面上，其误差不超过 0.2mm d. 轴承支承孔的尺寸公差一般为 H7，表面粗糙度 Ra 值小于 1.6 m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许为 0.03 0.05 mm； e. 两个或两个以上箱体夹壁上的轴承支承孔的同轴度误差不超过最小孔径的公差一半。 （ 3）圆锥齿轮减数器箱体的主要技术要求： a. 安装滚动轴承的孔系孔径公差等级为 IT7，粗糙度为 Ra1.6； b. 各轴承孔中心距偏差为 0.05； c. 各轴承孔中心线的平行度公差 6 7 级； d. 箱体前端面是变数箱的安装基准，变数箱主轴与发动机输出轴连接，因此图纸要求端面跳动为 0.08，后端面仅为安装轴承盖，端面圆跳动为 0.1。装配基面、定位基面及其余各面的粗糙度为 Ra3.2； e. 箱体安装螺孔的位置公差为 0.16； f. 机座铸成后应清理并进行时效处理； g. 机座和上盖和箱后，边缘应平齐，相互交错为每边不大于 2mm； h. 检查与机盖结合面的密封性，用 0.05mm 塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的 1/3，用涂色发检查接触面积达 1mm 一个斑点 ； i. 与机盖连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时结合面处禁放任何的衬垫。 j. 机械加工为标注偏差尺寸精度为 IT/2； k. 铸造尺寸精度 IT/8； l. 未标注的铸造圆角半径 R=3 5mm； m. 未标注的倒角尺寸为 2 450，粗糙度为 Ra12.5。 n. 机座不漏油。 四、材料、毛坯制造方法的选择以及毛坯图 由于该减速器外形和内腔比较复杂，有加强筋、凸台、凸边、凹槽，壁厚较薄，故选用流动性好，减振性好，加工工艺性强和成本低的灰口铸铁，材料牌号为 HT200。 优点： 由于有石墨存在， 有利于润滑及储油，故耐磨性能好，且消震性由于钢； 工艺性能好。由于灰铸铁含碳量高，接近与共晶成分，故熔点比钢低，因而铸造流动性好，切削、加工性好。 经济效率高； 缺点 ： 力学性能低，抗拉强度远低于钢。 若无灰铸铁，可选蠕墨铸铁，它的抗拉强度、屈服强度、弯曲强度、伸长率、弹性模量、断面收缩率均优于灰铸铁。 热处理方法 ： 退火，高频感应加热表面淬火。 箱体属于大批量生产，采用铸造的方法，金属模造模，必须采用自动线机器造型，两箱造型。这样减速箱的主要轴承孔在铸造成直接铸出，只有注油孔，油塞 孔和加油孔等到直径小于 25mm 的不铸出，留待机械加工时钻出。因为该箱体属于大批量生产，必须采用金属模机器造型，分为上下两箱。 上、下箱的分型面分别选在机盖、机座的中心面上。由于采用这种方式，起模方便，且有利于型芯的定位、固定、排气与清理，以及便于检查铸件壁厚与不易错箱。 浇注口的选择有以下原则：铸件的重要加工面或主要工作面应在下面，因为在浇注位置的上面部位，缺陷（砂眼、气孔、）出现的机会较下部多；铸件的大平面应放在下面；铸件的厚实部分容易形成缩孔，这些部分的浇注位置应放在分型面附近的上部或侧面； 上、下两箱 采用中注式浇注系统，浇铸位置设在机盖、机座中心面的左侧，由于上、下箱关于中心面对称，产生的毛刺也更容易清除，并且对轴承孔有更高的性能要求。 箱盖的分型面如下图 : 箱座的分型面如下图 : 分型选择的理由：使铸型的分型面最少，以减少铸型的误差，提高铸件的精度；使铸件的全部或大部分应尽量可能放在一个砂箱内，便于保证铸件的精度； 机盖加工余量示意图： 机座加工余量示意图 : 结合箱体加工余量示意图： 根据毛坯加工方法查出各加工面的加工余量 : 单位 :mm 毛坯尺寸 设计尺寸 加工余量 上偏差 下偏差 机座的结合面 234.5 230 4.5 +1.5 -1.5 机座底平面 236.5 230 6.5 +1.5 -1.5 机盖的结合面 19.5 15 4.5 +1.2 -1.2 机盖的斜方孔面 12 5 7.0 +1.5 -1.5 圆锥齿轮轴承孔端面 360 350 9 +2.0 -2.0 圆柱齿轮轴承孔端面 595 590 5.0 +2.5 -2.5 轴承孔 6.5 +1.2 -1.2 五、定位基面的选择及分析 1、 以边缘不加工面为粗基准，夹具夹紧中间轴承孔来粗铣和精铣结合面，边缘不加工面限制了 Z， X，Y 自由度，满足加工要求。 2、 以结合面为定位基准，箱体两侧通过支承点作为第二类定位基准，以一侧不加工端为粗基准。定位基准限制了 X 自由度，通过模孔钻箱体上所有孔，先通过锪平刀锪平，再换刀钻孔。 3、 以结合面为精基准，以两侧和一端不加工的侧端为粗基准，为第二类定位基准，加工窥视孔端面，粗铣，再精铣。 4、 以 3 步骤的定位基准，攻丝注油孔和吊耳孔，以及攻丝窥视孔端面螺孔。 5、 下箱体以结合面为粗基准加工（粗、精铣）下底面，再以下底面为精基准加工结合面，夹具夹紧两侧，作为第二类定位基准。 6、 下箱体以结合面为精基准，以两侧定位作为 第二次定位基准，以一侧端面加工的边缘面为粗基准，限制 X 自由度，加工各个轴端通孔（首先锪平再钻孔）。以下底面为定位基准锪平底座 6个孔，再钻孔。 7、 上、下箱结合，拧紧各个螺栓，以下底面为定位基准，以输出轴为粗基准，加工两个锥销孔。 8、 以底座四孔为定位基准，夹具夹紧两侧，同时粗铣、精铣输出端两端面和一端输入轴的端面。底座四孔定位限制自由度 X、 Y、 X、 Y、 Z。 9、 以底座四孔为定位基准，钻孔和攻丝输出轴两端面和输入轴端面。 10、 以底面与两锥销孔为定位基准，精加工轴承孔，夹具夹紧机座底面的不加工 面，以输入轴端面为精基准，精加工输出轴承孔，以底面与两定位孔为定位基准，定位夹紧方式见工序卡图。 六、加工工作量及工艺手段组合 根据圆锥齿轮减速器机盖和机座零件结构简图，分析可知，有以下一些加工表面： 1、主要平面：机座底面和对合面，机盖的对合面和顶部方形孔、各凸台面，轴承支撑孔的端面。 2、主要孔：主轴承支撑孔 140 Ra1.6 与轴承支撑孔 140 Ra2.5。 3、其他加工部分主要有 8 个凹槽联接孔、 2 个凸缘联接孔、 4 个地角螺钉孔（其中两个先加工成定位工艺孔）、2 个销钉孔、顶部方形面上 6个螺纹 孔，轴承端面共 18 个螺纹孔以及斜油标孔、油孔、油塞孔、 2 个起吊螺纹孔、起盖螺钉孔。 机盖结合面：平面度要求为 0.025，表面粗糙度 Ra1.6，毛坯加工余量为 4.5。 以机盖凸缘的不加工面为基准 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 精 铣 1 IT8 0.0215 15 0.0135 Ra1.6 粗 铣 3.5 IT13 0.135 16 0.135 Ra6.3 毛 坯 4.5 1.2 19.5 1.2 1.2 机座结合面：平面度要求为 0.025，表面 粗糙度 Ra1.6，毛坯加工余量为 4.5。 以机座底面为基准进行粗精加工 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 精 铣 1 IT8 0.036 230 0.036 Ra1.6 粗 铣 3.5 IT13 0.36 231 0.36 Ra6.3 毛 坯 4.5 1.5 234.5 1.5 1.5 机座底面安装面：表面粗糙度 Ra6.3，毛坯加工余量为 6.5。以机座结合面毛坯为基准 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 粗 铣 6.5 IT13 0.36 234.5 0.36 Ra6.3 毛 坯 6.5 1.5 241 1.5 1.5 轴承支撑孔 140 Ra1.6 镗削 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 精 镗 0.5 H7 140 Ra1.6 半精镗 2 H10 139.5 Ra3.2 粗 镗 4 H13 137.5 Ra6.3 毛 坯 6.5 1.5 133.5 1.5 1.5 输入轴轴承端面加工：表面粗糙度 Ra3.2，两相对端面同 时加工 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 精 铣 2 IT9 0.14 350 0.14 Ra3.2 粗 铣 8 IT13 0.89 352 0.89 Ra6.3 毛 坯 10 2.0 360 2.0 2.0 输出轴轴承端面加工：两对轴承端面 A 与 B 垂直度要求为 0.10mm，表面粗糙度要求为 Ra1.6 工序名称 加工余量（ mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（ um） 精 铣 1 IT8 0.036 591 0.036 Ra1.6 粗 铣 3.5 IT13 0.55 594.5 0.55 Ra6.3 毛 坯 4.5 2.5 595.5 2.0 2.5 七、加工工艺过程 （ 见附表） 八、重要工序的工序卡片 （附 CAD 工序卡） 九、轴承支撑孔端面加工夹具的计算与设计 设计夹具要满足轴承孔端面的加工精度要求，采用一面两销来定位。 一面是机座的底面，两销是采用圆柱销和削边销在机座地脚螺钉孔上定位。 1、铣床的选择 轴承孔端面采用粗、精加工方案。查金属机械加工工艺人员手册，使用卧式铣床铣端面，卧式铣床型号为 X62，工作面积 250 320mm，工作台最大行程 700 255 360mm，主轴转速 30 1500 转 /分，功率 7.5kw。 2、铣刀的选择 轴承孔的孔径直径大小是 160mm，为了满足每个工步的加工精度要求，选用双刃铣刀，刀具材料为硬质合金，牌号为 YG6，齿数 Z=12。 3、切削力的计算 查阅铣工技术，铣刀主切削力计算公式为（公斤）， 单位切削力 (公斤 /平方毫米 ) 其中： t：铣刀切削深度（ mm） f：切削用量，即进给量（ mm/r） B：铣削宽度 （ mm） 查手册取值，粗铣，精铣两种工步情况如下表： 工步 主轴转速（ r/min） 切削速度（ m/min） 进给量（ mm/r） 切削深度（ mm） 进给次数 精铣 260 130 0.6 1 2 粗铣 140 70 3.6 3.5 2 由于前后轴承孔端面同时进行铣削，代入公式计算总切削力得： 精铣 P1=130/ =87.83（公斤） 粗铣 P2=130/ =130（公斤） 精铣 =10.12（公斤） 粗铣 =157.25（公斤） 4、机动时间的计算 先计算切削速度，由公式，其中， D 为孔径大小， n 为主轴转速 精铣：=（ m/min） 粗铣：=（ m/min） 机动时间 ，其中 L 表示刀具与工件在进给方向上相对移动的距离， i 表示进给次数。 所以机动时间为， 精铣： =（分） 粗铣： =（分） 切削功率：精铣 Pm=Pz V=10.12 130.62 10/60=220.31 (w) 粗铣 Pm=Pz V=157.25 70.34 10/60=1843.49 （ w） 5、夹紧力的计算 由于夹紧力方向与工件重力方向及切削力方向相同，所有根据夹具设计原则，夹紧力可忽略计算，故可以不 作计算。 6、一面两销的设计计算 孔径 D=22mm， =300 0.1，而已经知道定位销孔孔径为 22， 取圆柱销直径为 d1=22mm，查表得 H=22mm，配合精度为 H7/g6。 削边销可由公式求得， 其中， D=22mm， 查表得 b=7， =0.1， =0.25 =0.025 所以=mm， 取 d2=22mm,H=18mm，配合精度为 H7/h6。 7、计算孔与销的极限偏差 查表： IT7=21um， IT6=13um (a) 圆柱销偏差计算 es=-7um,则 ei=-7-13=-20um 基准 孔的下偏差 EI=0，则上偏差 ES=EI+IT7=21um, 所以孔偏差为 22H7= 22 ，圆柱销偏差 22g6= 22 定位误差： Iw1=X1max=TD1+Td1+Xmin=0.021+0.013+0.007=0.041 （ b）削边销偏差计算 配合精度 h6 的上偏差 es=0，下偏差 ei=es-IT6=0-13=-13um 基准孔的下偏差 EI=0，则上偏差 ES=EI-IT6=21um, 则孔偏差为 22H7= 22 ，削边销偏差 22g6= 22 定位误差： Jw2(x)=2(Tlg+Tlx)=2(0.1+0.025)=0.25 Jw2(y)=X2max=TD2+Td2+X2min=0.021+0.013+0=0.034 圆柱销与削边销角度误差： IJ(z)= Jw1(y)+ Jw2(y)/2l = (0.041+0.034)/2 416.38 = 0.0100mm 十、气缸与液压缸的选择 1、由于定位销行程要求较短，所以选择气缸装置为单作用气缸。定位销的推动所需要的力较小，故选择气缸内径最小 40mm，行程为 40mm，重量为 1.045+0.0045s kg，输出推力为 57 公斤，拉力为 48 公 斤。 2、压紧装置要要求的力比较大，粗加工夹紧力达到 1200 多公斤，故夹紧处用液压缸提供夹紧力，传送动力。并且油缸尺寸比气缸小得多，液压夹紧装置的夹紧刚度比气动夹紧装置要大得多，工作平稳无噪音。选择缸径为 50mm，行程为 50mm，活塞杆直径为 25mm，输出推力为 1240 公斤，拉力为 930 公斤，同时由于四个点进行夹紧，考虑到用一个油缸机构复杂，所以用两个相同规格的油缸提供压力。 十一、实习总结 利用今年暑期的时间，作为机械设计专业的学生，我们进行了机械工艺生产实习和相关的课程设计，通过实习和设计，是我们对先前所学的金属材料及热处理、金属 工艺学、互换性与技术测量、机械制造工艺学等课程的良好实践，也是对在校办工厂进行过的金工实习所学知识的再一次巩固，收获颇丰。 这次机械制造工艺学生产实习与相关课程设计是我们专业教学计划中安排的一个重要实践性教学环节，是一次大练兵，它对完整我们的专业知识体系，强化工艺方面知识，有着非常重要的作用。 通过进行机械制造工艺生产实习与相关课程设计，使我们了解和掌握了机器中常见典型零件的机械制造工艺过程理论知识，是对过去所学知识进行综合运用和训练，培养学生理论联系实际，在生产中进行调查研究、观察问题、分析问题 、解决问题的方法和能力。从而，为后续专业课程的学习，今后从事机械设备的设计与制造、使用与维护、组织与管理打下必要的工艺基础。同时通过向工人和技术人员学习，提高了自己的思想觉悟与组织纪律性。 在这次实习中，我们着重了解了减速机产品的结构、功用及其动作原理；产品中典型零件的机加工工艺过程及工艺