涡轮减速器壳体机械加工工艺及夹具设计【蜗轮减速箱体】（全套含CAD图纸）
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蜗轮箱的工艺工装设计目录摘要4绪论61、零件的分析711、零件的作用712、零件的技术要求72、确定毛坯、画毛坯零件合图1221、确定毛胚的制造形式及材料1222、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1323、选择加工设备及刀、夹、量具133、工艺规程设计1731、定位基准的选择1732、定位元件1733、切削力及夹紧力的计算1834加工工序设计194、镗孔夹具1的设计2041定位基准的选择2042切削力的计算与夹紧力分析2043夹紧元件及动力装置确定2144定位销及夹具体设计2245夹具精度分析235、镗孔夹具2的设计2051定位基准的选择2052切削力的计算与夹紧力分析2053夹紧元件及动力装置确定2154夹紧装置的设计2255夹具操作的简要说明23小结24致谢25参考文献26摘要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。关键词工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力ABSTRACTENABLEPRODUCINGTHETARGETINPROCESSOFPRODUCTIONRAWMATERIALS,THEBLANK,STATEOFQUALITYANDQUANTITYONPARTBECOMEALWAYSTAKEPLACEDIRECTCOURSEOFCHANGEASKCRAFTCOURSE,IFTHEBLANKISMADE,MACHINING,HEATTREATMENT,ASSEMBLEETCANDCALLITTHECRAFTCOURSEINTHECOURSEOFMAKINGTHECRAFT,ISITCONFIRMEVERYERECTORLOCATIONANDWORKERSTEPTHATPROCESSNEEDTHISOFPROCESSTOWANT,THELOCOMOTIVEOFPROCESSING,THISPROCESS,ANDTHEENTERINGTHEGIVINGAMOUNTOFTHELATHE,CUTDEPTH,THEROTATIONALSPEEDOFTHEMAINSHAFTANDSPEEDOFCUTTING,THEJIGOFTHISPROCESS,THECUTTERANDMEASURINGTOOL,AONEHUNDREDSHEETSOFNUMBEROFTIMESSTILLLEAVESANDAONEHUNDREDSHEETSOFLENGTHLEAVES,CALCULATEBASICTIMEOFTHISPROCESS,AUXILIARYTIMEANDSERVICETIMEOFPLACEOFWORKINGFINALLYKEYWORDSTHEPROCESS,WORKERONE,WORKERSSTEP,THESURPLUSOFPROCESSING,ORIENTTHESCHEME,CLAMPSTRENGTH绪论加工工艺及夹具毕业设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（蜗轮箱体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为未来从事的工作打下良好的基础。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。由于能力所限，经验不足，设计中有不足之处，望各位老师多加指教。1、零件的分析11、零件的作用箱体零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和蜗轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。该箱体是用于蜗轮箱，蜗轮箱体的主要作用改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利功率较高而油耗较低的工况下工作，在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶，利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。12、零件的工艺分析由蜗轮箱零件图得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。箱体类零件是机器和其他部件的基础零件，它把有关的轴、轴承、套、和蜗轮等零件按一定的相对关联为一体，使它们保持正确的相对位置，能按一定的传动关系彼此协调地运动。该零件上的主要加工面为蜗轮箱R75大端面、60端面和136端面，两侧52端面、中心孔38、42孔，两侧52孔，R75大端面上5M67H孔，60端面上2M10孔，两侧52端面8M6孔以及斜孔G1/2等。蜗轮箱两侧面的距离的尺寸精度168，38、42中心与52孔中心线中心高71502。38、42孔的公差等级为H7级公差，两端同轴度003MM。52孔的公差等级为H7级公差，此中心与38、42中心线的垂直度003MM。，这将对蜗轮在缸体内的相对运动有重要影响。支承孔的加工精度和表面粗糙度要求一般都较高。因为要装轴承，所以应具有较高的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度，否则将会影响轴承外圈与孔的配合精度，使轴的回转精度降低。为使轴、轴承能顺利装配，确保正常运转，同一轴的各孔间都有一定的同轴度要求。有蜗轮啮合关系的相邻孔应具有一定的孔距尺寸精度和平行度，否则蜗轮啮合精度降低，产生振动、噪音，使用寿命下降。由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。蜗轮箱主剖视图蜗轮箱右剖视图蜗轮箱体左剖视图蜗轮箱下平面剖视图蜗轮箱D面视图2、确定毛坯、画毛坯零件合图21、确定毛胚的制造形式及材料考虑到轴承在运动时的偏心载荷产生的振动，为保证零件工作可靠，零件采用吸振性，稳定性较好，切削加工性能好，适用于承受较大应力，有一定的气密性或耐弱腐蚀性介质的，价格也比较低廉的铸铁HT200。由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。22、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定221、顶面和底面的加工余量根据工序要求，顶面和底面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下粗铣参照实用机械制造工艺设计手册表723。其余量值规定为2735MM，现取3MM。表727粗铣平面时厚度偏差取028MM。精铣参照实用机械制造工艺设计手册表724。其余量值规定为0810MM，现取1MM。铸造毛坯的基本尺寸为173331180MM。根据实用机械制造工艺设计手册表25，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为16MM。毛坯的名义尺寸为173331180MM毛坯最小尺寸为146081452MM毛坯最大尺寸为180081808MM粗铣后最大尺寸为17611178MM粗铣后最小尺寸为17602817572MM精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即173MM。222、5M6深8的螺孔毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT8，表面粗糙度要求为。参M36照机械加工工艺手册表2347，表2348。确定工序尺寸及加工余量为钻孔68孔攻丝M8223、38孔的加工余量，根据工序要求，该孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下粗镗参照实用机械制造工艺设计手册表713，其余量值为20MM精镗参照实用机械制造工艺设计手册表713，其余量值为03MM。铸件毛坯的基本尺寸分别为毛坯基本尺寸为382103347根据实用机械制造工艺设计手册表25，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为11MM。毛坯名义尺寸为382103347；毛坯最大尺寸为3470553525；毛坯最小尺寸为3470553415；粗镗工序尺寸为3625；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即3800025MM。224、42孔的公差00025根据工序要求，侧面孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下粗镗参照实用机械制造工艺设计手册表713，其余量值为20MM；半精镗参照实用机械制造工艺设计手册表713，其余量值为13MM；精镗参照实用机械制造工艺设计手册表713，其余量值为03MM。铸件毛坯的基本尺寸分别为毛坯基本尺寸为4221303384MM；根据实用机械制造工艺设计手册表25，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为11MM。毛坯名义尺寸为4221303387MM；毛坯最大尺寸为387MM0553925MM；毛坯最小尺寸为387MM0553825MM；粗镗工序尺寸为387MM；半精镗工序尺寸为397MM；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即4200025MM。225、两侧52的加工余量由工序要求，两侧52孔端面需进行粗、精镗加工。各工序余量如下粗镗参照实用机械制造工艺设计手册表723。其余量值规定为2027MM，现取25MM。表727粗镗平面时厚度偏差取022MM。精镗参照实用机械制造工艺设计手册表724。其余量值规定为0810MM，现取1MM。铸件毛坯的基本尺寸分别为522248MM482245MM根据实用机械制造工艺设计手册表25，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为14MM和12MM。226、两侧52面螺孔M6毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2371，现确定其工序尺寸及加工余量为钻孔5攻丝M6蜗轮箱体毛坯图3、工艺规程设计31、定位基准的选择311、粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求A、保证各重要支承孔的加工余量均匀；B、保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择蜗轮箱的主要支承孔作为主要基准。即以蜗轮箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。312、精基准的选择从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证蜗轮箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从蜗轮箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是蜗轮箱箱体的装配基准，但因为它与蜗轮箱箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。32、制定工艺路线本次毕业设计是对汽车蜗轮箱的工艺规程和机床夹具的设计，对其设计方案的确定最重要的就是对其机械加工工艺路线的确定，其次就是夹具的设计。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。夹具方面可以考虑采用通用机床配以专用夹具，尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据以上分析选定以下加工工艺路线方案工序号工序内容铸造时效10铣铣R75大端面20铣粗铣60端面、136端面30铣半精铣60端面、136端面，保证尺寸153、205、14到位40钻钻413工艺孔50镗粗镗孔42和3860镗精镗孔32和38，保证尺寸22、62、3070镗粗镗两侧孔5280镗精镗两侧孔52，保证达到孔位H7的公差和168到位90钻钻两侧52端面上8M6孔深8100钻钻60端面上2M10110钻钻R75大端面上5M6孔深8120钻钻斜面上G1/4孔和上面M8孔130去毛刺140检验150入库33、选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，专用机床为辅的流水生产线。工件在机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。铣削平面时，由于该加工对象均有加工表面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧铣，选用X5032（参考文献1表3173）。选择直径D为400MM的C类可转位面铣刀（参考文献1表4440）、专用夹具和游标卡尺。镗各主要孔系时均采用卧式双面组合镗床，选择功率为15KW的1TA20镗削头（参考文献1表3244）选择镗通孔的镗刀、精镗刀、专用夹具、游标卡尺。钻削各表面孔系时，选用摇臂钻床Z3025（参考文献1表3130），选用锥柄麻花钻，专用夹具、快换夹头、游标卡尺和塞规。螺孔攻螺纹选用摇臂钻，采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规。34加工工序设计钻M6螺孔工件材料为HT200铁。孔的直径为M6MM，表面粗糙度125。加工机床为X3025，加工工序为钻，加工刀具为钻孔5MM。丝攻M6确定进给量根据参考文献7表2810可查出，F02531/FMR表由于孔深度比，故0/3/125LD10LFK。查Z535立式钻床说明书，取25/FMR表。03/MR根据参考文献7表288，钻头强度所允许是进给量。由于机床进175/FR给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表MAX15690FN289，允许的进给量。“8/FR由于所选进给量远小于及，故所选可用。“FF确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率根据表2815，由VMP插入法得，17/INVM表4732N表，5169TNM表125MPKW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表283，故08V75LV7/IN7/INV表011229MNRD表查Z535机床说明书，取。实际切削速度为95/INR073/I110MV由参考文献7表285，故MFTK47324732FN569569TN校验机床功率切削功率为MP/MMPNK表（12/28102WKW机床有效功率45365EMKP故选择的钻削用量可用。即，012DM02/FR19/INR735/MINV相应地，473FN516T082MPKW4、镗孔夹具1的设计在给定的零件中，对本步加工的定位需要基准孔和平面保证垂直度，定位要求比较高。因此，本步的重点应在保证垂直度上。还应考虑如何提高生产率。从对工件的结构形状分析，若工件以底面放置在镗模底板上，定位夹紧都比较可靠，也容易实现，待夹紧后就能满足加工要求。在卧式镗床上镗铣两侧平面和38孔、42孔，考虑用定位夹具固定。41定位基准的选择由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣两侧表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用侧平面为定位基准，用三个压板和夹具下底面的固定支撑限制3个自由度。再以侧表面的两个定位销定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔13进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔13进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。42切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得钻削力6082HBDFF钻削力矩91T式中25DM231875323MINAXMAX10RF080665275FN1914T本道工序加工工艺孔时，工件的底面与夹具底板连接靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式式（31）012ZQLWRTGT式中单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）；0原始作用力（N）；作用力臂（MM）；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（MM）；R螺杆端部与工件间的摩擦角（）；1螺纹中径之半（MM）；Z螺纹升角（）；螺旋副的当量摩擦角（）。2由式（31）根据参考文献11表1223可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力0350189541WN43夹紧元件及动力装置确定由于蜗轮箱的生产量一般，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用移动压板A型。移动A型压板A12X80，夹紧元件装置图如下44定位销及夹具体设计,镗孔夹具侧面两个13孔，用对角定位销与工件定位，另外对角处采用M12螺孔固定夹具板固定。镗孔夹具上的定位销采用阶梯式定位销。镗孔夹具的底板对角处采用M12内六角圆柱头螺钉固定。45夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。铣侧平面，它们的精度由定位夹具的底板的定位精度保证。因为22213450397801WDM所以能满足加工要求。夹具图如下镗孔夹具1装配图5、镗孔夹具2设计本夹具主要用来粗、精镗侧面52孔。这两个孔的精度均为0003MM。同时加工的中心的基准，其质量直接影响洗左右端面的精度。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。51定位基准的选择由工序图可知两侧52孔在同一轴线上，在对孔进行加工时，对底面已经进行了粗、精铣加工且对底面的两工艺孔进行了精加工。选择136端面为定位基准面，之前镗孔后的38、42孔中心为定位基准中心。52定位元件的设计本工序选用的定位基准为一个基准面和一个基准中心定位，所以相应的夹具上的定位元件应是定位芯轴。因此进行定位元件的设计主要定位芯轴的设计由于38与42孔在同一轴线上，如果以136端面为基准的话42孔在下，38孔在上，根据芯轴定位情况，与工件的孔相配合时，芯轴连接部位的高度不得超过工件相应配合孔的一半，所以此芯轴连接部位做成38孔，与工件配合部位的高度为10MM，工件为22MM，没有超过其一半，故合理。53切削力及夹紧力的计算由于两种大小的孔切削力各不相同，因此选择最大孔的切削力为标准。镗刀材料（硬质合金镗刀）XYG3刀具的几何参数60K10S12由参考文献18查表可得圆周切削分力公式式PPCKFAF7509（31）式中MAP2RF/式RPSOPKKK（32）查表得取3NMPHB15017540N由表可得参数94KKOP1SPK0RP即54126NFC同理径向切削分力公式式PPPKFAF750942（33）式中参数70PKK1OPSP01RP即5493NFP轴向切削分力公式式PPFKFAF403（34）式中参数1PKKOP1SP0RP即6273NFF根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即式FKJ（35）安全系数K可按下式计算式6543210（36）式中为各种因素的安全系数，见简明机床夹具设计手册表60，可得132731012012CKP65F所以，由式（35）有1204NFKCJ5PJ69FJ54夹紧装置的设计根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大，所以采取手动夹紧装置。工件在夹具体上安装后，通过推动移动压板将工件夹紧。图8镗孔夹具2装配示意图55夹具设计及操作的简要说明镗孔的夹具，装卸工件时，通过松开芯轴上的圆螺母和松开压板上压紧的螺栓，保证工件的定位，此时可以直接将工件取走，方便可行。小结通过近段时间的毕业设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是在大学里最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在汽车的加工工艺及工装设计的时候，不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了这离合器壳体的工艺分析与加工设计。本次毕业设计过程中使我学到的知识，使我终生受益。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。致谢在本次毕业中，首先设计感谢XXX老师和XXX老师的指导，我才能顺利地完成设计。在设计过程中，我曾经遇到很多不明白的地方，老师们会指导我去查找相关的资料书籍并给我讲解其中各种方式的优劣，让我能够选择更好的设计方法。在运用各种软件查资料或绘图设计时，会遇到不清楚操作的地方，老师和同学都能够及时的给予指导，保证设计的进度正常进行。总之，本次设计是在老师和同学的帮助下完成的，在学院学习即将结束之际，我向各位老师和同学表示诚挚的谢意虽然第一次做毕业设计做得不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获，让我更加了解机械设计的流程和应注意的事项，使我终身受益。参考文献1
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