24机械工艺工装设计说明书

1、课程设计说明书完成日期:题 目蜗轮减速器箱体工艺工装设计学院：机械工程学院专业：械设计制造及其自动化班级：机械1002学号：201002010524导师姓名：杨毅学生姓名:2013年6月30日一、设计任务书 3二、零件分析1、 零件的作用 42、零件的工艺分析 43、零件的技术条件分析 5三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1、选择毛坯62、确定零件的加工余量 63、设计毛坯图 7三、机械加工工艺过程1、基准的选择 82、热处理工序 83、表面加工方法的选择 94、拟定机械加工工艺路线 95、加工方案的比较与优化 11四、工序设计1、选择加工设备 122、选择刀具、量具及夹具 133、确定切

2、削用量 134、确定工序尺寸 145、确定时间定额 14五、夹具设计1、本工序的加工要求与应限制的自由度 152、确定定位方案及定位误差的分析与计算 153、夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计 154、确定夹具的对刀装置 165、夹具上其它装置的设计 166、夹具体的设计167、夹具技术条件的制定 168夹具的操作说明 17心得体会 18参考文献 19亠、设计任务书设计内容与设计要求一. 设计内容1设计机械加工工艺规程；2、对指定工序进行工序设计；3、设计指定工序的专用夹具。二. 设计要求1编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡;2、按教师要求设计指定工序，填写工序卡；3、设计专用夹具装

3、配图；4、设计专用夹具夹具体的零件工作图；5、撰写设计计算说明书。生产类型：中批说明书内容1. 课程设计封面；2. 任务书（插入零件图）；3. 说明书目录；4. 设计计算过程；5. 参考文献；6. 总结与体会；7. 附录。进度安排第一周：熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺规程, 填写工艺过程卡片；设计指定工序，填写工序卡片。 第二周：设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。第二周：设计专用夹具夹具体的零件工作图；整理设计说明书。、零件分析1、零件的作用 ：该零件是涡轮减速器箱体，零件蜗轮箱体是减速器的一个主要 零件，它是用来承接蜗轮和蜗杆并且让它们保持垂直，实现蜗轮和 蜗杆的正确连接，

4、 并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动 涡轮减速器箱体是用于支撑和连接蜗轮蜗杆的零件，是连接机械动 力元件和执行元件的变速机构的基体。各种箱体类零件由于功用不 同，形状结构差别较大，但结构上也存在着相同的特点，如壁薄， 中空，形状复杂，加工表面多为平面和孔。2、零件的工艺分析 ：本零件可从零件图中可知 ,它有三组加工面 ,但是没有位置要求 ,还 有五组孔 ,其中有两组孔有位置和精度。1、零件件底面， 它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面， 此 面将作为初基准， 表面粗糙度为 3.2。根据表面粗糙度要求我们采取 粗铣和半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。 2、加工底面 6 个孔

5、，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基 准完成以后的加工，为达到题目要求我们采取钻孔锪平上面的大孔 并铰两个对角孔的工序过程。 为以后的一面两销定位加工做好准备。3、按照先面后孔的加工理论，我们以地面为基面并采用两个定位销 构成一面两销原理来粗镗，半精镗，精镗工件的58,138和58, 138两端面，倒角，即可得到要求。4、然后再来加工一些次要的面，粗镗，半精镗，精镗 40和40 的两端面,倒角,即可得到要求。5、锪98的端面，倒角，即能满足要求。6、加工6-M10螺纹孔，由机械加工工艺手册查知底孔为 9.8, 考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝二步工序。7、 加工M8螺纹孔，由机械加工工艺手

6、册查知底孔为6.7, 采用钻、攻丝二步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行 质量检查,以满足工艺要求。8 加工 M16 螺纹孔,采用钻、锪平,攻丝三步工序、以满足工艺 要求。9,加工 M10 底孔,采用钻、攻丝二步工序。由以上工艺过成的完成,本零件也按要求加工完成。3 零件的技术条件分析 蜗轮减速器箱体的主要加工部位有：轴承支承孔、结合面、端 面、底座(装配基面) 、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术 要求有：(1) 减速器箱体、 机盖的上平面与结合面及机体的底面与结 合面必须平行,其误差不超过 0.06mm。(2) 减速器箱体结合面的表面粗糙度 Ra值不超过两结合面，间隙不超过0.

7、03mm，取0.02mn。( 3)轴承支承孔的轴线必须在结合面上,其误差不超过0.2mm。(4)轴承支承孔的尺寸公差一般为HT，表面粗糙度 Ra小于0.6u m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为士0.03mm- 士 0.05mm( 5)减速器箱体的底面是安装基准,保证精度为 0.02mm。 (6)减速器箱体各表面上的螺孔均有位置度要求, 其位置度公 差为 0.15mm。三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1选择毛坯由零件要求可知，零件的材料为HT200,考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件 是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省

8、成本的最佳方 法。铸件在铸造完成后有较高的内应力， 所以必须米用人工时效的 热处理方法在一定程度上消除铸件的内应力，以防止在加工过程中由于内应力的存在而造成零件变形， 影响加工的尺寸精度。同时还 可以提高材料的切削加工性。2确定毛坯尺寸铸件的公差等级为CT8-10级，加工余量等级 MA为H级。故CT为10级，查文献表2-3，根据各表面的基本尺寸，确定各表面的 毛坯余量：毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸铸件尺寸、公差机械加工总余量铸件尺寸底面20mm1.3420士 0.65两端面174mm1.34182 0.65两端面190mm1.34198士 0.65孔138mm1.34138士 0

9、.65孔58mm1.3450士 0.65孔40mm1.3432士 0.653设计毛坯图绘制毛坯图如下：图1-23涡轮减速器箱体毛坯图四、加工工艺过程1 基准的选择：基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正 确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加 工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法 进行，难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于本蜗轮箱体 来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基 准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到基准重 合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算， 本题目我们以的孔为精

10、基准，基本满足要求。（ 1）粗基准的选择 ：对于一般零件以不加工表面作为粗基准是完全 合理的。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求 相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。 根据这个基准选择原则， 再结合零件，选择箱体底面的做为粗基准。（ 2）精基准的选择： 精基准的选择主要应该考虑重合的问题在工艺 过程中的具体选择。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺 寸换算。选择铰过后的两对角 15mm的底孔和半精铣过底面做为 精基准。2 热处理工序机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力， 稳定组织和 尺寸，改善机械性能，这

11、样可以提高毛坯进行加工的切削性能。3 表面加工方法的选择表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面 选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗 糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工 方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往 往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑 工件材料的性质，工件的结构和尺寸，生产类型 ，具体生产条件等 因素。根据本零件的表面的精度和粗糙度要求选定的加工方法有， 粗铣，半精铣底面，粗镗，半精镗，精镗端面和孔，钻，绞，锪， 攻丝等工序来加工孔 。4 制定工艺路线 ：制定工艺路线的出发点 ,

12、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 ,在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机床配以专用夹具 ,并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。机械加工顺序的安排原则：（1）基面先行（2）先主后次（3）先粗后精（4）先面后孔有些表面的最后精加工安排在部装或总装工程中进行，以保证较高的配合精度。根据以上原则设计出涡轮减速器箱体的加工工艺 路线:工艺路线方案一I 粗铣、半精铣底面II 钻6-15,铰对角二孔（工艺用）。皿 铣98和138工件的端面。IV 铣前后74台面。V 铣26的凸台面。W 粗镗，半精镗，精镗138和

13、58的孔，倒角VH 粗镗，半精镗，精镗40的孔。忸钻6-M10底孔及M10放油孔攻丝IX 钻6-M8底孔，攻丝X 钻6-M8底孔,攻丝。幻钻M16底孔,攻丝。刈钻M10底孔攻丝工艺路线方案二I . 粗铣、半精铣底面I .钻6-O15，铰对角二孔（工艺用）皿.粗镗58孔，138孔，粗镗两端面V . 半精镗 58 孔， 138 孔，倒角V .粗镗58孔，138孔W .粗镗40孔，粗镗两端面vn.半精镗040孔忸.精镗040孔，倒角IX .锪098端面，倒角X .钻6-M10底孔及M10放油孔攻丝幻.钻6-M8底孔，攻丝刈.钻M16底孔锪平攻丝X皿.钻M10底孔，攻丝5工艺方案的比较与分析机械加工工

14、艺过程卡湖南工程学院机械加工工艺过零件名 称零件图 号第1页 共2页上程卡蜗轮减 速器箱 体材料材料名称HT200牌号每批数量毛坯种类铸件工序 号工序 名称工序内容机床夹具量具时 间 疋 额名 称型号名 称编 号名 称规 格1铸造铸造毛坯2热处 理对毛坯进行时效处理34钳工划线铣底 面粗铣，半精铣，精铣 底面X60K专用 夹具5钻孔钻6-15孔，绞对角孑L,（工艺用）Z3025专用 夹具6镗粗镗58，138，粗镗两端面TG6140B专用 夹具7镗半精镗58，138 ,半精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具8镗精镗58 , O138，精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具9镗粗镗40 ,粗

15、镗两端面TG6140B专用 夹具10镗半精镗40 ,半精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具11镗精镗4 0,精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具12钻锪98端面，倒角Z3025专用 夹具13钻钻6-M10底孔，攻丝Z3025专用 夹具14钻钻6-M8底孔，攻丝Z3025专用 夹具15钻钻M16底孔，锪平，攻丝Z3025专用 夹具16钻钻M10底孔，攻丝Z3025专用 夹具17终检检验更改内容班设计者班机械1002班设计者康豪设计日期2013.6.15五、工序设计1 选择加工装备 由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量

16、专用 机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成，本产品主要的加设备有 X60K铣床，Z3025钻床，TG6140B 镗床等设备 。2 选择刀具、量具及夹具(1) 刀具和选择1. 选择硬质合金铣刀直径 D=200mm齿数z=10。根据资料选择 铣刀的基本形状 ,B=63mm，d=60mm。2. 镗端面和孔选用硬质浮动镗刀，镗杆直径依工件而定，镗孔 用专用镗刀。3. 钻 15mn和铰对角孔。选用专用刀具。4. 钻螺纹孔 8mm攻丝M10-7H用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。5. 钻螺纹孔 6mm攻丝M8-7H用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。(2) 量具的选择本零件属于成批生产，

17、一般情况下尽量采用通用量具。 根据零 件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：1. 选择加工面的量具用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为 0.01mm测 量范围100mnr 125mnt勺外径千分尺。2. 选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm测量 范围50m125mn的内径千分尺即可(3) 夹具的选择本零件除铣，镗及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序 使用通用夹具即可。3、确定切削用量本工序为铣底面。已知工件材料为HT20Q选择硬质合金铣刀直 径D=2QQmm齿数z=1Q。根据资料选择铣刀的基本形状，B=63mm d=

18、6Qmm已知铣削宽度ae=6Qmm铣削深度aP=4mn故机床选用X6QK 铣床。1. 确定每齿进给量f Z根据资料所知，X6QK型铣床，工艺系统刚性为中等。查得每 齿进给量 f Z=Q.2-Q.5mm/z、现取 fZ=Q.3mm/z。2. 选择铣刀磨损标准及耐用度根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径 D=2QQmm耐用度 T=3QQmin。3. 确定切削速度根据资料所知，依据铣刀直径 D=2QQmm齿数z=1Q,铣削深度 ap=3mm耐用度T=3QQmin时查参考文献1表3.1-74取主 轴转速n=150r/min,故相应的切削速度为：VC 二1000Vc=3.14

19、200 150 =94.2m/min10004. 校验机床功率参考文献1表2.4-96，得切削功率Pm为：Pm 167.9 1O5ap.9fz074aeZ nkpm取 z=10 个齿，n=150/60=2.5r/s，=60mm ap =3mmfz =0.3mm/z, kpm=1将他们带入式中得：Pm 167.9 10 5 30.9 0.30.74 60 10 2.5 12.78kw又由文献1表3.1-73得机床功率为7.5kw，若取效率为 0.85，贝卩 7.5X0.85=6.375kw 2.78kw故机床功率足够4 确定工序尺寸根据加工长度的为60mm毛坯的余量为4mm粗加工的量为3mm 根

20、据机械工艺手册表2.3-21加工的长度的为60mm加工的宽度 为60mm经粗加工后的加工余量为1mm对精度要求不高的面，在 粗加工就是一次就加工完 。5 确定时间定额计算基本工时 T由零件图可知铣削长度分别为186mm和148mm根据公式T=L/f，式中L=l+y+ ,l=186mm,根据切削用量 简明手册得，+ =380mm f=300mm/min,故T=0.73min，所以总 工时为 T=5min。六、夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设 计专用夹具。经过与老师协商,决定设计工序号为 4 的这道工序 铣底面的铣床夹具。本夹具将米用 X60K立式铣床及专用夹具。刀

21、具 为硬质合金铣刀。在给定的零件中,由于公差要求较低,对本步的 位置精度及定位要求较低,因此本步的重点应在夹紧的方便与快速 性上。1 本工序的加工要求与应限制的自由度本工序加工的是一个底面, 根据零件图所示, 底面没有垂直度要求也没 有平行度要求，但表面粗糙度要求为Ra3.2，本工序是为以后的加工 工序作基准的,所以应该精加工才能达到要求。加工底面应该限制 三个自由度。2 确定定位方案及定位误差的分析与计算由零件图可知,底面既没有垂直度要求又没有平行度要求,出于 定位简单和快速的考虑,选择箱体底面的上表面为基准定位面,因 为定位面为不加工表面,所以选择球头支承钉来支承定位。两端面辅助定位和夹紧

22、方向。因为本工序是以一个不加工表面定位的，定位精度不是要求很高，根据零件图中的要求可知本道工序铣面的位 置精度要求不高，所以定位误差要求不高。3 夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计为了便于加工，所以决定从两端面夹紧，为了提高生产率，决定选择对刀块。本道工序所需的夹具压紧力不大，且其主要的作用是 做到定位，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用螺旋夹紧机构， 并采用压板压紧4 确定夹具的对刀装置根据零件图中的要求可知，本工序只有一个方向的加工要求， 所以 选用圆形对刀块，查机床夹具手册选择 JB/T 8031.1-1999 规格 为25mm勺圆形对刀块。5 夹具上其它装置的设计支承钉是根据机床夹

23、具手册选择规格为 20mm勺球头支承钉，压板选择普通常用勺板材，自攻丝杆和可换螺套根据要求设计，其它连接螺钉根据GB要求选择。6 夹具体勺设计本工序勺夹具体结构简单，为制造方便，应选用铸造。铸造后再加工那些要安装定位元件和夹紧装置勺面和孔，因夹紧力不大，但考虑到夹具体多次夹紧后不会变形，所以加上加强肋，为了夹具体能方便安装到铣车工作台上，所以在夹具体底板上开两个开口 U 形 槽。7 夹具技术条件的制定本夹具总体来说加工精度不是很高，只要保证了加工面的表面粗糙度即可，夹具总装配图上应标注的尺寸有工件与定位元件间的联系尺寸， 夹具与刀具的联系尺 寸， 夹具与机床联接部分的尺寸， 夹具内部的联系尺寸

24、及关 键件配合尺寸， 夹具外形轮廓尺寸。 2）确定夹具技术条件在装 配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具元件之 间的相互位置精度要求。 定位元件之间的相互位置要求。 定 位元件与联接元件或找正基面间的相互位置精度要求。 对刀元件 与联接元件间的相互位置精度要求。 定位元件与导向元件的位置 精度要求。8 夹具的操作说明 本工序采用压板作为夹紧元件。夹紧工件时，只要将螺杆拧 紧推动压板即可实现工件的夹紧；加工完成时，只要将螺杆拧松 带动压板，压板离开工件取出工件即可。该夹紧机构操作简单、 夹紧可靠。 在设计夹具时 , 考虑到提高劳动率。为此 , 夹紧时采用 加力杆来转动螺杆带动压板

25、 , 以便装卸。本夹具总体的感觉还比 较紧凑。五、心得体会经过为期三周的课程设计之后，使我更加了解和体会到机械加工 工艺规程的制定内容和顺序，从分析被加工零件到毛坯设计和选择再 到确定工艺过程制定工艺过程卡和工序设计最后到夹具的设计和编 制说明书。这一整个过程让我充分的民解了机械加工工艺的重要性， 首先从分析零件的技术要求开始，包括被加工面的尺寸精度和几何形 状精度，被加工表面的表面加工质量及热处理要求， 对毛坯的要求等 等。其次对达到各个技术要求的主要影响因素进行了分析，进一步明确了制订工艺规程时应注意的问题，为制订合理的工艺规程作好了准 备。然后根据零件所要求的形状、尺寸等来确定和设计毛坯的形状和 尺寸。最后来确定加工方法和专用夹具的设计。通过专用夹具的设计让我更加了解到