减速器箱体工艺及工装设计——镗夹具设计说明书.doc

毕业设计毕业设计 论文论文 减速器箱体工艺及工装设计 镗 夹具设计 目 录 中文摘要 3 绪言 4 第第 1 1 章章 零件的分析和设计任务零件的分析和设计任务 6 1 1 设计的原始资料 6 1 1 1 设计题目 减速箱壳体机械加工工艺及卧式组合镗床夹具设计 6 1 1 2 零件的结构及技术要求 6 1 1 3 材料毛坯及生产类型 6 1 1 4 箱体加工的工艺特性 7 1 1 5 加工要求 7 1 2 基本设计任务 7 1 2 1 对工件的分析 7 1 2 2 工艺规程 7 1 2 3 组合镗床总体设计一套 7 1 2 4 组合镗床专用夹具设计 7 1 2 5 编写设计说明书一份 7 1 3 毕业设计的目的 7 第二章第二章 工艺规程的制定及重要工序分析工艺规程的制定及重要工序分析 8 2 1 编制工艺规程的原则方法 8 2 1 1 原则 8 2 1 2 方法 8 2 2 定位基准的选择 8 2 2 1 粗基准的选择 8 2 2 2 精基准的选择 9 2 3 加工方法 10 2 4 加工阶段的划分 10 2 5 加工顺序的安排 10 2 6 热处理工序的安排 10 2 7 工艺路线的制定 11 2 8 重要工序的检验与分析 13 2 8 1 确定机械零件加工总余量 13 2 8 2 毛坯尺寸 14 2 8 3 重要工序的检验 14 2 8 4 所选工序切削用量和基本工时的计算与分析 14 第三章第三章 工序图工序图 18 3 1 被加工零件工序图的作用及要求 18 3 1 1 作用 18 3 1 2 要求 19 3 1 3 注意事项 19 3 2 被加工零件图工序图的内容 19 第七章第七章 双面卧式组合镗床专用夹具的设计双面卧式组合镗床专用夹具的设计 21 7 1 组合机床夹具概述 21 7 1 1 组合机床夹具组成和分类 22 7 1 2 夹具的功能 22 7 1 3 机床夹具应该满足的要求 22 7 1 4 组合机床夹具的特点 23 7 1 5 设计夹具时应注意的问题和要求 23 7 2 组合机床夹具定位机构的设计 24 7 2 1 夹具的定位 24 7 2 2 工件的选用的定位规律 24 7 3 定位误差的分析和计算 26 7 4 组合机床夹具夹紧机构的设计 27 7 4 1 对夹压机构的一些基本要求 27 7 4 2 组合机床夹紧机构的设计方案 27 7 4 3 夹紧机构夹紧作用力的计算 28 7 5 夹具体的设计 31 7 6 绘制夹具总装图 编写明细表 32 7 7 绘制夹具零件图 32 中文摘要 摘要 本次毕业设计的题目是 40 型减速箱箱体加工工艺和双面组合镗床及其夹具设 计 首先 对零件进行分析 简要分析变速箱的作用及其工艺情况 通过加工 工艺的制订 对毛坯的制造 加工基准的选择 了解不同加工表面的加工方法 工艺装备 切削用量的选用 针对被加工孔的特点 制订加工工序图 加工示 意图及其双面组合镗床的总体设计 其中包括动力部件和其他通用部件的选用 其次 这次设计的重点是双面组合镗床的专用夹具设计 我采用的是用六块支 承板作为工件的支承 定位机构采用可升降的托辊机构来代替伸缩式定位销 简化了设计伸缩式定位销的工作量 缩减了设计时间 夹紧机构采用两个气压 驱动夹紧机构 这些机构的运用大大提高了夹具的自动化水平和产品的生产率 关键词 减速箱箱体 加工工艺 组合机床 夹具 English summary Abstracts This graduation design is the subject of 40 Gearbox processing and double boring machine and its portfolio fixture design First the parts analysis a brief analysis of the role and transmission of the process Processing through the formulation of the right rough manufacture processing benchmark choice understand the different surface of the processing methods Process equipment cutting the amount of choice Holes were against the processing characteristics and formulate plans processes and double processing matrix composition boring machine design these include dynamic components and other common components selection Secondly the focus of this design is a double boring machine portfolio dedicated fixture design I have chosen to use six boards as supporting the workpiece supports Positioning use movement idler body to replace telescopic pin Simplify the design of telescopic pin the workload and reduce the design time Clamping adopt two clamping pressure driven institutions these agencies use greatly increased the level of automation fixture products and the productivity Keywords slowdown boxes installed machining Combine the tool machine Jig 绪言 四年的大学时光即将过去 而留给我们的却是无尽的回忆与沉思 因为我们最好 的青春年华都毫无保留地挥洒给了这片土地 最重要的是我们学有所成 同时我们更 应该感谢那些默默无闻无私奉献着的恩师们 毕业设计是对我们四年理论与实践的综合考察 是提高我们理论联系实际能力的 最好途径 从设计中提高分析问题和解决问题的能力 扎实巩固所学专业基础知识 为了顺利完成这次毕业设计 学校组织我们到洛阳一拖 中信重型机械公司等单位进 行实习 通过实习 我增强了感性认识 拓展了知识面 取得了与此次设计有关的资 料和数据 我国组合机床有了较大的发展 组合机床是以通用部件为基础所组成的高效率专用 机床 它能以多轴 多刃 多面 多工位对一个或几个工件同时进行加工 加工质量稳定 生产效率高 在机械工业中 装备新企业或对老企业进行改造 采用组合机床及其自动线 是发展生产 提高质量的有效途径之一 在组合机床上可以完成钻孔 扩孔 绞孔 镗孔 攻丝 车削 铣削 磨削及精加工等工 序 在一般情况下 要完成上述工序 要采用大量的钻床 镗床 铣床及坐标镗床 占据很 大的生产面积 如果采用组合机床 它就能同时用十几把 几十把刀具进行加工 从而大 大的缩小了占地面积 它不仅能几十倍的提高生产率 而且能稳定地保证加工精度 组合机床及其自动线的研制和推广 是加工机械工业技术革命的有效途径之一 它 是机械工业 特别是汽车 拖拉机 电机 仪表以及军工等生产部门进行机床更新 推广生 产发展的重要设备 随着科学技术的不断进步 机床制造技术水平的不断提高 组合机床的应用越来越 广泛 也越来越有必要 了解掌握现代化机械制造的新技术 新方法是现代化工业企业对 人才的必然要求 从而提高工业企业的竞争力 对于机械设计制造及其自动化的毕业生来说 特别是机械制造方向 工艺设计是 尤为重要的 它是产品设计和生产制造之间的枢纽 合理优化的工艺设计不仅可以最 大限度地降低生产成本 提高生产效率和企业效益 这样才能在激烈的市场竞争立于 不败之地 组合机床可以提高效率 越来越广泛地应用于生产当中 所以对组合机床 的研究和开发已成为当今的大势所趋 通过这次毕业设计 希望对自己未来的事业和工作有所帮助 并提高自己各方面 的能力 为以后的发展打下坚实的基础 由于本人水平有限 经验不足 设计过程当 中存在许多不足之处 希望各位老师给予指教 一定虚心改正以期有更大的提高 在 此致谢 第 1 章 零件的分析和设计任务 1 1 设计的原始资料 1 1 1 设计题目 减速箱壳体机械加工工艺及卧式组合镗床夹具设计 内容 镗减速器轴承孔 数量 500000 件 年 1 1 2 零件的结构及技术要求 本次设计的减速箱体分上箱体和下箱体 其显著特点是上下箱体相互对称 该减 速器属于四级减速器 箱体结构上的特点是 为了能有效地降温 加快散热以及有效 润滑采用漏油孔装置 并在体壁上增设了大量的肋板 不但起降温作用 并且大大的 提高了箱体的整体刚性 箱体是部件或组件的基础零件 它把许多零件连接在一起 使各零件有确定的相 互位置和相对运动 箱体零件的结构形式和加工质量对整个减速器的使用性能 噪声 寿命 效率 工作精度有很大的影响 这些使得零件的结构变得相当的复杂 对整个 零件的设计和制造难度有一定的要求 该箱体的主要技术要求如下 1 铸造后进行时效处理 非加工表面涂漆防锈 2 在精铣结合面时应注意其有很好的对中性 3 为有好的密封性能 上下箱体结合面不垫纸 4 零件的尺寸精度 位置及粗糙度为零件图纸要求 5 粗铣两侧面和头孔端面 粗 精铣结合面及对盖板孔 注油孔 两个定位工 6 艺孔和结合面螺栓孔 定位销孔之外 其余加工在合箱之后加工完成 7 箱体内壁铸造斜度 1 100 未注明斜度 1 50 未注明铸造圆角为 R5 8 除了上 下箱体结合面 顶 底面外 其余加工表面应与下箱体组装后同时 加工 9 上 下箱体结合面不得垫纸 装配时结合面可涂抹白铅油 10 其他的具体尺寸精度及形位公差见零件图要求 1 1 3 材料毛坯及生产类型 本箱体材料为 QT450 其抗拉及抗压性能比较好 硬度适中 韧性好 其基体是铁 素体 其有很好的延伸率 该材料具有较好的疲劳强度 能够满足在功率适中的减速 器的工作要求 毛坯外型及内腔形状比较准确 壁厚基本均匀 重要加工表面粗糙度较 低 粗加工后进行人工时效处理 并涂漆在不加工表面 前者防止由于粗加工时切削 力和切削热及夹紧力都比较大 因而造成工件的受力变形 从而影响后面精加工的加 工精度 后者起保护作用 防锈蚀 改变表面性能 并且起到美观的作用 该箱体年生产纲领为 10000 件 属大批量生产 1 1 4 箱体加工的工艺特性 本减速箱箱体广泛采用组合机床专用夹具及标准化刀具 机床按工艺路线排列成 流水线生产 减轻了工人的劳动强度 提高了生产率 该生产线采用组合机床流水线 满足工艺设计要求 1 1 5 加工要求 首先 由于零件是大批量生产 所以采用砂型机器造型 故毛坯的精度较低 加 工余量较大 零件的生产技术条件主要由零件的技术条件所决定 主要加工要求可见零件图纸 1 2 基本设计任务 1 2 1 对工件的分析 1 2 2 工艺规程 见机械加工工艺过程卡 1 2 3 组合镗床总体设计一套 1 绘制被加工零件工序图一份 2 绘制本工序的加工示意图一份 3 绘制本机床尺寸联系图一份 4 绘制 组合镗床专用夹具装配图一份 部件图 零件图各一份 1 2 4 组合镗床专用夹具设计 1 2 5 编写设计说明书一份 1 3 毕业设计的目的 毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节 通过毕业设计能达到以下目 的 1 巩固 熟悉并综合运用所学的知识 2 培养理论联系实际的学风 3 掌握零件机械加工工艺规程的编制 专用设备及组合机床设计的基本技能 4 学会查阅运用技术资料 5 初步掌握对专业范围内的生产技术问题进行研究的能力 第二章 工艺规程的制定及重要工序分析 2 1 编制工艺规程的原则方法 机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件 是一切有关的生产人员应严格执 行 认真贯彻的纪律性文件 2 1 1 原则 1 能保证产品零件的加工质量 能可靠地达到图纸中规定的各项经济条件 2 生产成本低 经济合理 3 生产效率高 劳动条件好 4 工艺规程应正确 完整 统一 清晰 5 工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位 2 1 2 方法 在研究原始资料的基础上 参照国内外同行业的发展情况 结合生产实际进行编 制 2 2 定位基准的选择 2 2 1 粗基准的选择 1 选择原则 a 选加工余量小的 较准确的 光洁的面积较大的毛面作粗基准 b 选重要表面为粗基准 因为重要表面一般都要求余量均匀 c 选不加工表面做粗基准 这样可以保证加工表面和不加工表面之间的相对位 置要求 同时可以在一次安装下加工更多的表面 d 粗基准一般只能使用一次 因为粗基准为毛面 定位基准位移误差较大 如重复使用将造成较大的定位误差 不能保证加工要求 2 根据粗基准的选择加工时有两种不同的方案 方案 1 以结合面为粗基准 方案 2 以底面为粗基准 分析 结合面是重要的表面 符合粗基准的选择原则 但铸造时 该结合面为分 型面 该面一般存在毛刺 气孔等铸造缺陷 这些使其准确性下降 光洁度降低 以 它为基准加工底面会使加工不稳定 加工余量不均匀 鉴于以上情况 采用方案 2 比 较合理 以底面为粗基准 先加工结合面 再以结合面为精基准加工底面 这样根据 互为基准原则 反复加工由粗加工到精加工使加工余量均匀 得到较高的精度 同时 使结合面与底面厚度均匀 使上 下箱体美观且达到一定的精度 粗基准的选择应满足以下三个要求 a a 应保证主要轴承孔的余量分布均匀 b b 保证装入壳体中的齿轮 轴等零件与箱体不加工内壁有足够的间隙 c c 各孔 包括小孔 与不加工外檐子同心 外形美观对称 根据上述要求 同时考虑到大批量生产铸件毛坯质量较好 综合考虑分析选择结 合面为粗基准 2 2 2 精基准的选择 从保证精度和简化夹具结构出发 变速箱壳体精基准选择应考虑以下几点 a a 尽可能采用基准重合原则 即使定位基准与设计基准相重合 避免产生基准不 重合误差 b b 尽可能采用基准统一原则 为了减少夹具类型和数量或为了进行自动生产 在 零件加工过程中 采用单一基准 这就是基准单一原则 采用单一基准原则不但可以 减小安装误差 有利于保证加工精度 而且使夹具结构统一 零件在工序间输送时避 免不必要的翻转 然而采用了单一原则 必然会带来基准不重合 因此 基准重合原 则和单一原则是有矛盾的 应根据情况处理 c c 所选的定位基面应便于实现多面加工 互为基准原则也很重要 对于某些空间 位置精度要求很高的零件 通常采用互为基准 反复加工的原则 有粗加工半精加工 到精加工 以减少流水线的设备的量 d d 自为基准 自为基准 夹紧简便 可靠 综合考虑以上原则 又考虑到该项生产属大批生产 合箱过后大都采用一面两孔 定位 变速箱壳体的设计基准和装配基准是顶 底 面和该面上的两个主要定位孔 根 据上述第一条原则应选它们为以后加工中的定位基准 但是考虑到上述二 三 四项 原则在大多数工序中采用了顶 底 面及其上的两个定位孔为定位基准 此方案不仅 使夹具结构类似 夹紧方便可靠 工件在加工过程中翻转次数最少 而且各小孔和两 端面可分别在一次安装下加工 孔与孔之间的相互位置精度不受安装误差的影响 较 好地保证了精度 唯孔与端面的垂直度要求存在着基准误差 所以在最后孔加工好以 后再以底面为主要定位基准精铣两端面 较好地保证了他们的位置精度 一面两孔 定位方法有以下特点 1 很简便地约束工件的六个自由度 使工件加工时保持稳定 2 有同时加工五个面的可能 即能高度地使工序集中 有利于提高位置精度 3 可作为从粗加工到精加工的全部加工基准 使整个加工过程实现基准统一 基准统一就可以避免因基准转换所带来的误差 有利于保证各加工表面间 的相互位置精度 同时也减少了设计和制造夹具的时间和费用 极大的减 少了成本和提高了生产率 4 夹紧方便 夹紧结构简单 容易使夹紧力对准基准 消除夹紧力引起的变 形而对加工精度产生的影响 5 易于实现自动化定位 并有利于防止切屑落入基面 2 3 加工方法 加工方法的确定是有箱体零件的结构和技术条件决定的 根据经验在不同的加工 方法和不同的加工条件下所能达到的经济精度 并考虑到组合机床上实现加工的可能 性 大批生产中加工平面采用铣削方法 采用高速 大进给量的铣床 增加刀盘齿数 使用组合机床能提高生产率 孔系加工可采用组合钻 组合樘 这样可以保证孔系的 孔轴之间的平行度要求和同轴度要求 2 4 加工阶段的划分 分析零件图 基本上可将加工阶段划分为 2 个阶段粗加工和精加工 2 5 加工顺序的安排 加工顺序的安排需综合考虑多方面的因素 如合箱前结合面与底面互相为基准的 原则 合箱后加工的铣端面后镗孔 先面后孔 粗精分开等原则 这样能够获得很高 的位置精度和很均匀的加工余量 同时还需考虑加工工序的集中与分散 该箱体的机 械加工属大批量生产 所以工艺过程总体上属于工序分散 单工步工序较多 而且粗 精加工在不同的机床上完成 这便于使用结构简单 刚性好 精度高 具有最佳切削 条件的专用机床 使机床的利用达到最合理化 2 6 热处理工序的安排 该减速箱箱体结构复杂 壁厚不均匀 常因铸造冷却时收缩不均匀造成较大的铸造 内应力 为了保证精度 技术条件中要求铸件工件进行适当的时效处理 实效处理可 以安排在箱体粗加工前后 若安排在粗加工之前 虽然可以减少车间之间的往返运输 量 从而可以降低生产成本 但消除应力的效果较差 若安排在粗加工之后 则可以 很好的消除铸造应力和粗加工产生的应力 虽然增加了铸造和机械加工车间之间的往 返运输量 但该零件是大批量的生产 所以不会对生产成本有太大的影响 所以我们 将热处理安排在粗加工之后 2 7 工艺路线的制定 制定工艺路线的出发点应为使零件的几何形状 尺寸精度及位置要求等得到合理 的保证 因本课题已确定了生产纲领为大批量生产 故可用组合机床配以专用夹具 并尽量使工序集中以提高生产率 除此之外 还应考虑经济效益 尽量使生产成本降 到最低 通过对零件的分析 比较 同时综合考虑到上述因素制定以下两种加工路线方案 方案一方案一 工序 10 粗铣结合面 以顶 底 面为粗基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 20 粗铣顶 底 面 以结合面为基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 30 粗铣结合面 以顶 底 面为基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 40 钻攻顶面盖板孔 4 M12 7H 注油孔 30 和钻铰两个定位工艺孔 25 以结合面和毛坯内腔为基准 采用专用钻床和专用夹具 工序 50 钻结合面螺栓孔 14 18 及定位销孔 留扩铰余量 采用专用钻床 和专用夹具 工序 60 惚螺栓孔口端面 30 以结合面为基准 工序 70 粗铣两侧面 以结合面及其上的两个螺栓孔为基准 工序 80 粗铣头孔端面 工序 90 中检 按技术要求检验 工序 100 人工时效处理 工序 110 组装 上 下箱体合箱 并用螺栓紧固 工序 120 扩铰结合面上的定位销孔 并打入圆柱销 工序 130 精铣两侧面 工序 140 粗镗 三孔和端面头孔 工序 150 钻侧面安装孔 工序 155 惚侧面安装孔 工序 160 精镗头孔端面 套镗头孔外圆 工序 170 钻两侧面及端面螺孔 法兰面上的安装孔 工序 180 精镗 三孔和端面头孔 工序 190 铣侧面定位键槽 以侧面和 三孔为基准 工序 200 惚法兰背面 止口 工序 210 攻两侧及端面螺孔 工序 220 终检 按图纸规定的技术要求检验上下箱体打配对记号 拆卸开 工序 230 钳 上下箱体打配对记号 方案二 方案二 工序 10 粗铣结合面 以顶 底 面为粗基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 20 粗铣顶 底 面 以结合面为基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 30 粗铣结合面 以顶 底 面为基准 采用专业铣床和专用夹具 工序 40 钻攻顶面盖板孔 4 M12 7H 注油孔 30 和钻铰两个定位工艺孔 25 钻结合面螺栓孔 14 18 及定位销孔 留扩铰余量 以 结合面和毛坯内腔为基准 采用专用钻床和专用夹具 工序 50 惚螺栓孔口端面 30 以结合面为基准 工序 60 粗铣两侧面和头孔端面 以结合面及其上的两个螺栓孔为定位基准 工序 70 中检 按技术要求检验 工序 80 人工时效处理 工序 90 组装 上 下箱体合箱 并用螺栓紧固 工序 100 扩铰结合面上的定位销孔 并打入圆柱销 工序 110 精铣两侧面 工序 120 粗镗 三孔和端面头孔 精镗 三孔和端面头孔 工序 130 钻两侧面及端面螺孔 法兰面上的安装孔和侧面安装孔 工序 140 惚侧面安装孔 攻两侧及端面螺孔 工序 150 精镗头孔端面 套镗头孔外圆 工序 160 铣侧面定位键槽 以侧面和 三孔为基准 工序 170 惚法兰背面 止口 工序 180 终检 按图纸规定的技术要求检验上下箱体打配对记号 拆卸开 工序 190 钳 上下箱体打配对记号 两种工艺路线的比较 两种工艺路线的比较 方案二中把工序 40 和工序 50 合并成一个工序 这样虽然能够实现 并且能提高 生产率 减少了工件的加工 装夹和运输的时间和费用 一次性加工完毕 但因为盖 板孔和结合面处的螺栓孔分别位于工件的顶面和底面 由于要余留一定的切出量 所 以定位方案的设计有了一定的难度 再者 盖板孔和结合面处的螺栓孔不在同一个加 工平面内 并且在竖直方向上的高度差很大 主轴箱及其进给机构的设计也比较困难 增加了夹具 机床的设计和制造时间 延长了生产周期 方案二中的工序 120 该工序把精镗和粗镗放在了一个工序之中 这样也同样减 少了工件的加工 装夹和运输的时间和费用 一次性加工完毕 且只需要在一台机床 上加工 从而减少了设备的数量 节约了生产成本 但方案一将粗精加工分开比较合 理 因为粗加工阶段容易引起工件的变形 这是由于切削余量大 一方面毛坯的内应 力重新分布而引起变形 另一方面由于切削力和切削热及夹紧力都比较大 因而造成 工件的受力变形和热变形 为了使这些变形充分 应在粗加工之后留有一定的时间 然后再通过逐步减小加工余量和切削余量的方法来消除上述变形 在者 将粗 精加 工阶段划分开可以更好的合理利用机床 如 粗加工阶段可以使用功率大 精度较低 的机床 精加工阶段可以使用功率小 精度高的机床 这样有利于充分发挥粗加工机床 的动力 又有利于长期保持精加工机床的精度 方案二中的工序 130 将钻两侧面及端面螺孔 法兰面上的安装孔和侧面安装孔 放到了同一个工序中 由于螺纹孔与安装孔的孔径相差比较大 若同时加工 产生 的切削力也有很大的不同 同时 安装孔与螺纹空之间的距离也比较远 即各主轴 之间的距离较远 且切削功率相差较大 这就对主轴箱的设计带来了相当大的困难 方案一将这两个加工内容分别放在了两个工序之中 简化了机床的设计 工艺方案的比较与分析 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案二与方案一相比工序较为集中 减少了工件的 加工 装夹和运输的时间和费用 一次性加工完毕 避免了基准转换过多所带来的误 差 有利于被加工表面之间的相互位置精度 又可避免多次装夹带来的装夹误差 有 利于提高生产率 减少了加工成本 但增加了设计机床和夹具的时间和费用 延长了 生产准备工作 而工序一较为分散 这样有利于保证加工质量和使各工序的时间趋于 平衡 便于组织流水线生产 可以使所需要的设备和工艺装备结构简单 调整容易 操作简单 综上所述 从生产效率 成本 加工质量 经济性和实际的生产条件等各方面的因 素考虑 最终采用方案一所拟订的工艺路线 制定工艺路线既填写机械加工工艺过程卡片过程中有四个主要的原则 即 1定位基准要清楚 2夹紧部位要清楚 3加工部位要清楚 4加工余量要清楚 2 8 重要工序的检验与分析 2 8 1 确定机械零件加工总余量 为了保证零件图上某平面的精度和粗糙度值 需要从其毛坯表面上切去全部多 余的金属层 这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量 每一工序所切除的金属 层厚度称为工序余量 查 机械加工工艺手册 第一册 上海科学技术出版社 可知 选择工序间加工余量的主要原则 应采用最小的加工余量 以缩短加工时间 并降低零件的制造费用 加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度 决定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形 否则可能产生废品 决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备 以及加工过程中零件可 能发生的变形 决定零件加工余量时应考虑到被加工零件的大小 零件愈大 则加工余量也 愈大 公差的选择原则 公差不应超出经济的加工精度范围 选择公差时应考虑到加工余量的大小 因公差的界限决定加工余量的最大与 最小尺寸 选择公差应根据零件的最后精度 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量 从 机制工艺设计手册 41 表 1 49 查得 顶面 双边余量 机加工余量 Z 4 0mm 底面 双边加工 机加工余量 Z 4 0mm 200 140 130 单边余量 机加工余量 Z 4 5mm 现对工序 130 工序 140 以及工序 150 为例制作工序卡片 减速箱材料为 HT250 硬度为 HBS190 220 毛坯重量约为 170 千克 生产类型 为大批大量生产 采用金属模型铸造毛坯 根据上述原始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量如下所示 减速箱壳体零件材料为球墨铸铁 HT450 硬度 HB 175 255 毛坯重量约为 170Kg 生产类型为大批量生产 采用砂型造型 通过查 机械加工工艺设计手册 P149 表 2 34 可知 砂型铸造 大批量 12 根据上述原始资料及加工工艺 确定各加工表面的机械加工余量 从 机械加工工艺设计手册 173 表 2 70 查得 铸件的双面加工余量为 5 mm 2 8 2 毛坯尺寸 根据零件图 工件的外形尺寸为1545mm 409mm 516mm 从 机械加工工艺手册 得 铸件基本尺寸包括机械加工余量 铸件尺寸公差的公差带对称于铸件基本尺寸设 置 查表 2 3 11 得毛坯尺寸及其公差 1545 1 6mm 409 1 3mm 516 1 3mm 2 8 3 重要工序的检验 本工艺过程的重要工序主要有合箱前的工序和合箱后的加工工序 工序一 主要检验两定位销孔之间的尺寸联系及精度 这两个销孔是以后各道工 序加工的定位基准 对于他们的加工精度有这个重要的影响 工序二 是精镗主轴的轴承孔 主要检验同轴孔系的同轴度 平行孔系的平行度 以及各孔的粗糙度 以保证该减速器装配后能正常的工作 2 8 4 所选工序切削用量和基本工时的计算与分析 工序工序 180180 精镗 精镗 180 180 250 250 340 340 1 加工条件 工件材料 QT450 加工要求 一面两孔定位 保证各被加工孔的形状 位置尺寸及公差达到图 纸的要求 刀 具 硬质合金镗刀 刀方 20 20 机 床 卧式组合镗床 2 计算切削用量及工时 通过查 组合机床设计 机械部分 确定最后精镗的加工余量为 0 25mm 由 组合机床设计 P55 表 3 11 并参考有关手册确定精镗时的切削用量的 范围 切削速度 50 80 m min Vc 进给速度 f 0 12 0 5 mm r 切削用量的确定 340 340 孔孔 由于 Pi d n 1000 Vc 当 50 时 n 47 r min 当 f 0 12 0 15 mm r 时 Vc 18 96 23 7 mm min Vf 当 80 时 n 75 r min 当 f 0 12 0 15 mm r 时 Vc 23 46 30 45 mm min Vf 孔孔 由于 d n 1000 Vc 当 50 时 n 64 r min 当 f 0 12 0 15 mm r 时 Vc 17 8 22 29 mm min Vf 当 80 时 n 102 r min 当 f 0 12 0 15 mm r Vc 时 22 92 28 65 mm min Vf 孔孔 由于 Pi d n 1000 Vc 当 50 时 n 88 r min 当 f 0 12 0 15 mm r 时 Vc 13 38 16 7 mm min Vf 当 80 时 n 141 r min 当 f 0 12 0 15 mm r Vc 17 2 21 5 mm min Vf 由于我们的设计方案是 三个孔同时加工 所以他们的进给 速度必须相同 通过上述所算出的 V 的范围 取其交集 即 进给速度为 进给速度为 2121 mm minmm min80 8880 88 Vf 对于 孔孔 当 Vc 21 mm min 时 取 f 0 13 mm r n 210 r min 再由 V Pi d n 1000 得 切削速度 85 785 7 m minm min Vc 对于 孔孔 当 V 21 mm min 时 取 f 0 12 mm r n 175 r min 再由 V Pi d n 1000 得 切削速度 82 482 4 m minm min Vc 对于 孔孔 当 V 21 mm min 时 取 f 0 15 mm r n 140 r min 再由 V Pi d n 1000 得 切削速度 87 987 9 m minm min Vc 对于头孔 头孔 由于头孔的进给速度不需要考虑与其他 三个孔的进给速度保 持相同的问题 因此在设计时主要是考虑怎样提高生产效率 所以应当选取 较大的进给量和切削速度 初取 V 85 m min n 180 5 r min 当 f 0 12 0 15 mm r 时 22 66 27 mm min Vf 取 25 mm min f 0 14 mm r n 178 5 8484 m minm min VcVc 3 确定基本工时 三孔加工的基本工时 通过查 机械加工工艺手册 得 tm 3 34 min fn L fn lll 21 2101 0 52 263 由于 三孔的进给速度相同 所以基本工时也相同 头孔加工的基本工时 通过查 机械加工工艺手册 得 t tm m 7 09 min fn L fn lll 21 25 525 2 170 加工头孔与加工 三孔可能发生干涉 但因为加工头孔的工 时比加工 三孔的工时长很多 故它们可以同时进给 待 三孔加工完毕后 镗刀快退 头孔继续加工 这样便避免了干涉 同时又提高了生产效率 很合理 工序工序 190190 铣侧面定位键槽 铣侧面定位键槽 1 加工条件 工件材料 HT250 加工要求 一面两孔定位 刀具 YG6 硬质合金圆柱铣刀 20mm 机床 专用铣床 由于工件的尺寸为 921 360 mm 查 实用机械加工工 艺手册 P473 表 7 28 选择立式升降台铣床 其型号为 X5042A 工 作台台面尺寸为 425 2000 电机功率为 11KW 2 计算切削用量及工时 由 切削用量简明手册 P88 表 3 5 查得每齿进给量 0 18mm z fz 由 切削用量简明手册 表 3 7 铣刀后刀面的最大磨损量为 1 2 实用机械加工工艺手册 P1135 表 11 94 确定铣削速度为 60 Vc 查 实用机械加工工艺手册 P98 表 3 16 得 各修正系数分别为 0 89 0 8 KMvKMnKMvfKsvKsnKsvf 故切削速度为 60 0 89 0 8 42 72 mm min Vc 再由 n 1000 3 14D 680 25 r min 取整得 n 680 r min Vc 故实际切削速度为 42 7 mm min Vc fz Z n 0 18 6 680 734 4 mm min Vf 通过查 机械加工工艺手册 P698 表 2 5 10 得 切削工时 t tm m 0 157 min f 1 V lh f V Dl 校验机床功率 校验机床功率 查 切削用量简明手册 表 3 24 近似认为 PCC 7 8 KW 根据 实用机械加工工艺手册 P473 表 7 28 可知 Pcc Pcm 故 所设计的切削用量合适 工序工序 200200 惚法兰背面 惚法兰背面 止口止口 1 加工条件 工件材料 HT250 加工要求 一面两孔定位 刀具 带可换导柱锥柄平底惚钻 d d 36 22 GB T 4261 1984 机床 专用惚孔机床 2 计算切削用量及工时 切削用量的计算 根据 实用机械加工工艺手册 P1272 表 11 273 确定惚孔的切削用量 f 0 25 mm r Vt 100 m min 根据 切削用量简明手册 表 2 8 钻头强度允许的 f 为 1 32 1 6 mm r 故强度足够 所以选择的 f 为 0 25 mm r 查 切削用量简明手册 P74 表 2 31 确定切削速度的各修正系数为 Ksv 0 8 Ktv 1 2 Kov 1 0 Klv 1 0 故切削速度 V Vt kv 100 0 7 0 88 0 8 1 2 1 0 1 0 59 m min 再由 Pi d n 1000 可得出主轴转速为 Vc N N 521 9 r min 取整后为 522 r min 0id P 1000v 36P 591000 i 基本工时的计算 根据 机械加工工艺手册 P696 表 2 5 7 得 l1 2 故基本工时为 t tm m 0 03 min 52225 0 22 nf ll nf L 1 工序工序 210210 攻两侧及端面螺孔 攻两侧及端面螺孔 1 加工条件 工件材料 HT250 加工要求 一面两孔定位 刀具 长柄机用丝锥 G M16 2 H7 GB T 3464 2 1994 丝锥切削部分的几何参数为 p 前角 50 p 切削后角 100 机床 攻丝组合机床 2 计算切削用量及工时 切削用量的计算 根据 组合机床设计 机械部分 P51 表 2 17 确定攻丝的切削速度为 3 0 m min 从而确定主轴的转速为 n 59 7 r min 取整后为 60 r min 16P 31000 DP 1000V ii c 丝锥每分钟的自行进给量为 S 丝 nt 60 2 120 mm min 其中 n 为丝锥没分钟的转数 t 为丝锥的螺距 多头时为导程 丝锥的进给速度为 V Vf f S 丝 120 mm min 基本工时的计算 根据 机械加工工艺手册 P708 表 2 5 19 得 t tm m min 425 0 240 2230 120 2230 fn ll fn ll 0 11 其中 n0为丝锥回程时的转速 取 n0 2n 240 r min 第三章 工序图 3 1 被加工零件工序图的作用及要求 3 1 1 作用 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案 表示在一台机床上或一条生产线上完成 的工艺内容 被加工部位的尺寸及精度 技术要求 加工用定位基准 夹压部位 以 及被加工零件的材料 硬度和本机床加工前毛坯情况的图纸 它是在原有的工件图基 础上 以突出本机床或自动线加工内容 加上必要的说明绘制等 它是组合机床设计 的主要依据 也是制造使用时调整机床 检查精度的重要技术条件 3 1 2 要求 在图上应标出被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构 形状及尺寸 尤其是当需要设置中间导向套时 应表示出零件内部的筋 壁 布置及有关结构的形状及尺寸以便检查工 夹具 刀具是否发生干涉 加工用定位基准 夹压部位及夹压方向 以便依此进行夹具的定位支承 包 括辅助定位支承 限位 夹紧 导向系统的设计 本道工序加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度 形状 位置尺寸精度及技术 要求 还包括本道工序对前道工序提出的要求 必要的说明文字 为被加工零件编号 名称 材料 硬度 重量及加工部位 的余量等 3 1 3 注意事项 一 为了使被加工零件工序土清晰明了 一定要突出本机床的加工内容 绘制 时要采用合适的比例 选择足够的视图及剖视突出加工部位 用粗实线 并把 零件轮廓及与机床 夹具有关的部位用实线表示清楚 凡本道工序保证的尺寸 角度等均有关的部位用粗实线表示清楚 加工用的定位基准符号用夹压 位置及方向用符号 二二 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起 为便于加工及检查尺寸应采用直 角坐标系标注 而不采用极坐标系 但有时因选择定位基准与设计基准的不重 合 则须对加工部位要求的位置尺寸公差换成对称尺寸公差 其公差数值的决 定要考虑两方面 一是要能达到产品图纸要求的精度 二是采用组合机床能够 加工出来 三 三 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求 四 对孔的加工余量要认真分析 弄清楚加工加工余量 注意孔的铸造偏心及 铸造毛刺的大小 以便设计相应尺寸的镗杆 以镗床为例 保证加工能正常进 行 五 对精镗机床必须注明是否允许有退刀痕迹 以及允许退刀痕迹的形状 3 2 被加工零件图工序图的内容 1 机床加工部位的位置尺寸应由位置基面标起 尤其在本机床加工 必须对各孔 要求的位置尺寸精度进行分析和换算 以便在夹具镗模孔设计和夹具设计时 确定镗模孔位置尺寸和主轴位置尺寸 有时也可将工件的某一主要孔的位置尺 寸从定位基面标注 其余各孔的位置尺寸以此孔为基准进行标注 以免由于尺 寸链的标注而不能保证精度 2 孔的加工余量要认真分析 在加工毛坯时 要弄清加工余量以保证能正常加工 由表查得精镗 30 130 其余量为 0 25 0 4 毫米 大于 130 其余量为 0 35 0 5 毫米 小于该加工余量范围时所能达到的精度更高 所以取精镗 200 和 150 的加工余量为 0 25 毫米 取 130 孔的加工余量为 0 2 毫米 3 镗孔的精度等级 表 3 1 镗孔的加工精度 镗孔 加工方法 粗半精精 细 经济加工精度IT12IT11IT7 IT8 IT6 IT7 最后确定工序尺寸 200 孔 046 0 0 200 150 孔 4 0 0 150 130 孔 4 0 0 130 4 为了使被加工零件工序图清晰了 能突出本机床的加工内容绘制时对本机床加 工部位用粗实线表示 其尺寸打上方框 其余部分用细实线表示 5 具体到两面镗的工序图则主要是体现图上是标明被加工孔的具体位置及尺寸公 差 以及定位 压紧装置和基准面 以下是工序 180 精镗 三孔和 头孔 的简化工序图 具体见 机械加工工序卡片 如下图所示 第七章 双面卧式组合镗床专用夹具的设计 7 1 组合机床夹具概述 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的用以固定加工加工对象 使之占有正确的位置 以便接受施工的一种工艺装备 统称为夹具 机床夹具是在机 床上用以准确 迅速的安装工件或刀具 从而保证工件和刀具间正确相对位置的一种 工艺装备 机床夹具在保证产品优质 高产 低成本 充分发挥现有设备的潜力 便 于工人掌握复杂或精密零件加工技术 减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用 机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺之一 组合机床夹具不同于万能机床夹具 万能机床夹具只是机床的附件 常随被加工 的零件的不同而更换组合机床夹具是组合机床不可缺少的专用部件 用于实现对被加 工零件的准确定位和夹紧 对刀具的导向以及装卸工件时的限位等 组合机床的加工 精度基本上是由夹具来保证的 并且组合机床夹具是某种零件的特定工序而专门设计 的 它是由标准件和通用件 以及专门设计的元件构成的专用部件 是组合机床的一 个重要组成部分 并且它的型式在很大程度上决定了组合机床的型式 它对组合机床 加工精度 生产率 使用性能等都有很大的影响 组合机床夹具虽然是一种专用机床夹具 但又不同于一般专用机床夹具 一般专 用机床夹具的零件是专用件 标准件除外 组合机床夹具随被加工零件的不同而设计 才成不同的专用夹具 但是其零件大部分已通用化 在设计组合机床夹具时 可以选 用它 这样就缩短了组合机床设计和制造周期 7 1 1 组合机床夹具组成和分类 1 组合机床夹具的组成 组合机床夹具主要由夹具体 定位机构和夹紧机构 以及导向机构组成 有时为 了更好的定位 夹紧和导向 则需增添一些辅助机构 如辅助支撑等 2 组合机床夹具分类 夹具的分类方法很多 若按夹压零件的动力来源的不同 分成手动夹紧 气动夹 紧 机械夹紧和液压夹紧等 若根据夹具机构的不同 分成楔铁夹紧和偏心夹紧等 组合机床夹具 通常根据它是否对机床有相对运动来进行分类 1 固定式夹具 固定式夹具用于单工位 并且多用在只安装一个零件的组合机床上 夹具固定安 装在组合机床中间底座上 对机床没有相对运动 固定式夹具通常都有一套完整的定 位 夹紧和导向机构 2 移动式夹具 移动式夹具用于多工位组合机床上 移动式夹具的导向部分 通常不安装在直接定 位 装夹零件的夹具体上 移动式夹具在零件加工过程中 对机床有间歇相对运动 用以实现零件的移动工位 完成工件的多工序加工 7 1 2 夹具的功能 1 保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装 包含两个含义 一个是工件通过夹具上的定位元件获 得正确的位置 称为定位 第二个是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保 持不变 称为夹紧 这样 就可以保持工件加工表面的位置精度 且精度稳定 2 提高生产率 使用夹具来安装工件 可以减少划线 找正 对刀等辅助时间 采用多件 多工位 夹具 以及气动 液压动力夹紧装置 可以进一步减少辅助时间 提高生产率 3 扩大机床的使用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造 扩大了原机床的功能和使用范围 4 减轻工人的劳动强度 保证生产安全 7 1 3 机床夹具应该满足的要求 机床夹具应该满足的基本要求包括下面几个方面 1 保 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 尽可能减轻工人劳动强度 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影响 5 机床夹具应有良好的强度 刚度和结构工艺性 6 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 7 尽量使组合机床夹具结构典型化 扩大夹具零件和小组件的通用化 用以提高组 合机床通用化程度和使用经济效果 7 1 4 组合机床夹具的特点 1 组合机床夹具是机床的主要组成部分 其设计工作是整个组合机床的重要部分之一 2 组合机床夹具和机床其它部件有极其密切的联系 如回转或移动工作台 回转鼓轮 主轴 箱 刀具和辅具 钻模板和托架