40装载机壳体加工工艺及铣专机设计【含CAD图纸、说明书】
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40装载机壳体加工工艺及铣专机设计【含CAD图纸、说明书】,含CAD图纸、说明书,40,装载,机壳,加工,工艺,专机,设计,CAD,图纸,说明书
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摘要装载机在港口、铁路、水电、公路、矿山、建筑等建设工程中是一种常用的施工机械。减速器的工作原理是通过各级齿轮传动，将电机的高转速转变为工作需要的转速的装置。减速器壳体在工作中起到固定轴类零件的作用，对保证齿轮减速装置的运转精度和效率起着不可或缺的作用，对减速器的运转起着重要的作用。本文对40装载机减速器壳体的加工工艺进行了设计，根据零件图的要求，选择设计和定位基准，根据加工工艺的分配原则，合理拟定加工工序，确定各道工序的加工尺寸和切削用量，再对加工工序进行分析，遵循组合机床设计基本原则，设计专用铣床，以适应大批量生产，增大了壳体的生产率，优化壳体的加工工艺，提高壳体制造业的生产水平。关键词 装载机；减速器；壳体加工工艺；专用铣床；组合机床设计AbstractLoaders are commonly used construction machinery in construction projects such as ports, railways, hydroelectric, roads, mines, and construction. The working principle of the reducer is a device that transforms the high speed of the motor into the speed required by the work through various levels of gear transmission. The reducer housing plays a role in fixing the shaft parts during operation, and plays a key role in ensuring the efficiency and accuracy of the shaft set, sealing and lubrication. Therefore, it is necessary to improve the processing technology of the reducer housing and play a crucial role in the use of the reducer.This article has designed the processing technology of the 40 loader reducer housing, according to the requirements of the parts drawing, selects the design and the positioning reference, according to the distribution principle of the processing technology, reasonably draws the processing procedure, determines the processing size and the cutting amount of each procedure. , Then analyze the processing process, follow the basic principles of modular machine tool design, design a special milling machine to meet the mass production, increase the productivity of the reducer shell and the level of processing technology, and promote the manufacturing progress of the reducer housing manufacturing level.Key words loader; reducer shell machining process special milling machine modular machine tool designIII目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1课题的研究背景及意义11.2组合机床发展现状11.3本文主要研究内容22减速器箱体的结构和工艺性分析32.1箱体的结构性分析32.2箱体的毛坯种类32.3箱体的工艺性分析43铸造工艺设计53.1铸造工艺分析53.1.1零件图分析53.1.2零件的技术要求53.1.3铸件结构工艺性53.2铸造工艺方案的确定53.2.1铸造方法的确定53.2.2浇注位置的确定53.2.3分型面的选择63.3加工工艺参数63.3.1加工余量的确定63.3.2铸造圆角的确定83.3.3铸造收缩率83.4浇注系统的设计83.4.1浇注位置的确定83.4.2各个浇道截面积的计算84减速器壳体加工工艺设计104.1加工工艺的设计104.1.1设计原则104.1.2拟定加工工艺路线104.2选择定位基准104.2.1定位基准选择原则104.2.2表面加工方法的选择114.2.3加工阶段的划分114.2.4加工顺序安排114.3加工工艺路线的拟定124.4确定加工余量和工序尺寸124.4.1重要平面的加工余量及工序尺寸的确定124.4.2其他加工工序尺寸及加工余量134.4.3确定切削用量及时间定额145、 机床夹具设计255.1分析原始资料255.2拟定夹具机构方案，绘制夹具结构草图265.2.1确定夹具类型265.2.2拟定定位以及夹紧方案265.3选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差265.4选择、设计夹紧装置并验算夹紧力275.5确定对刀装置285.6确定其他装置结构、夹具体、并完成夹具总体设计295.7拟定夹具总图的主要技术要求296专用铣床的设计306.1组合机床的概述306.2组合机床设计的基本内容306.2.1被加工零件的工序分析306.2.2总体方案设计306.2.4组合机床设计三图一卡设计326.2.5移动工作台的设计326.3零件分析326.4结构方案和定位方案的确定336.5选择定位基准原则和因注意的问题336.5.1设计基准要求336.5.2定位基准的要求336.5.3确定压板位置时应注意的问题346.6工艺分析346.6.1加工精度要求346.6.2被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求346.7确定机床的配置型式346.8组合机床的切削用量356.8.1组合机床切削用量的选择特点356.8.2确定切削用量应注意的问题356.10组合机床总体方案设计356.10.1被加工零件的工序图356.10.2加工示意图366.10.3生产率计算卡366.10.4机床尺寸联系总图37总结38致谢39参考文献40VII1绪论1.1课题的研究背景及意义装载机在港口、铁路、水电、公路、矿山、建筑等建设工程中是一种常用的施工机械，用途十分广泛，其主要作用就是用来铲装泥土、砂子、煤炭、石灰等散状物体，显然它当然也可以对地下的矿材和坚硬土壤等等物体进行铲挖作业。如果将它的的工作装置进行改变还可以起到起重、推土以及装卸的作用。此外，在建设公路中，特别是在高级公路建设中，装载机作用于路基工程的运输、填埋、挖取以及混凝土料场的收集与装取等作业。另外装载机还可进行推运土壤、碾平地面和牵引其他工程机械等作用。因为装载机在这些方面具有作业运输速度快、操作方便、办事效率高、机械的机动性好等很多优点，所以它成为了工程施工建设中的主要核心机械。桥壳减速器箱体是装载机减速器的重要部件之一。本课题要求设计桥壳加工工艺方案一套和设计专用铣加工设备一套。减速器的工作原理是通过各级齿轮传动，将电机的高转速转变为工作需要的转速的装置。减速器壳体在工作中起到固定轴类零件的作用，对保证齿轮减速装置的运转精度和效率起着不可或缺的作用，对减速器的运转起着重要的作用。1.2组合机床发展现状在中国，组合机床的发展有了二十几年的历史，具有良好的科研和生产的基础，在许多行业之中得到很好的应用，组合机床是目前机械制造业中实现产品更新换代，进行技术创新，改善加工工艺，提高生产率不可缺少的装备之一。组合机床是具有工序高度集中，集机电一体化程度较高的工艺设备。它的特点是工序集中、高效、高质、经济实用。故被广泛应用于各类制造业中。我国传统的组合机床一般采用机、电、液压、气控制，组合机床的加工对象一般是需要大批量生产的工件。可以在同一个机床上完成许多道工序。组合机床种类很多，根据加工需要，设计不同的组合机床，将需要的工序集中到一台机床上。随着科学技术的发展，柔性组合机床的出现，极大地提高了劳动生产率，能随意改变工作循环，控制和驱动系统。此外，最近几年，加工中心和数控组合机床等装备在机床行业中越来越重要。组合机床是一种技术含量和综合性很高的加工装备，组合机床根据加工的需要来设计，涉及到加工工艺、加工方式、辅助加工、刀具、控制、装配等技术。这些都需要很高的技术要求，我国在这方面的技术发展相对于发达国家还比较落后，国内一些技术含量很高的组合机床都需要从国外进口，从而使得产品生产成本变高。需要决定市场，而市场决定技术。我们要不断创新，将机床实现从“刚性”到“柔性”的转变，更好的满足生产需要。所以今后很长时间，组合机床技术装备的高速度、高精度、柔性化和通信技术等的应用将是我国组合机床行业发展的主要方向。1.3本文的研究内容作者首先通过查找相关资料选择毛坯的铸造方法，选择定位基准和设计基准。然后根据工艺路线拟定原则，拟定加工工艺路线，查找资料确定加工余量，确定每道工序的工序尺寸和切削参数，绘制工序卡片。最后，根据工序要求和加工特点，结合加工工序的需要，设计一台专用铣床，提高壳体加工的精度和效率。2减速器箱体的结构和工艺性分析2.1箱体的结构性分析图2-1减速器壳体零件图（1） 箱体的需要加工的地方一般是平面和孔，结构较复杂。 （2） 当箱体选择铸造毛坯时，铸造好后需要经过时效处理，消除内应力。 （3） 对于孔直径大于60mm的孔，一般选择镗削，较小的孔一般选择钻、扩、铰。 （4） 对于精度要求比较高的孔，要分粗加工，半精加工，精加工。 （5） 用塞规和千分尺可以检测孔的精度。 2.2箱体的毛坯种类毛坯的铸造时工件制造过程的一个重要部分，在制造毛坯时，考虑零件的技术要求、生产纲领、结构特点和材料的力学性能等，能够方便的确定毛坯的种类、制造方法、形状和尺寸，以提高铸件的经济性和加工的经济性。 常见的毛坯的制造方法有铸造、锻造和冲压成型等，根据零件的加工需要和材料来选择合理的制造方式。结构较复杂的零件一般选择铸造的方式，结构简单的选择锻造的方式。在大批量生产中，模锻和铸造都是比较好的方式。2.3箱体的工艺性分析本壳体加工保证要加工孔的孔轴配合度为P7和M6，同轴度为0.03mm，表面粗糙度为Ra小于3.2um，垂直度为0.028mm。其它孔的表面粗糙度为Ra小于12.5um。上端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，箱体表面粗糙度为Ra小于12.5um。设计的减速器壳体选用切削性能较好，抗振性能较好，经济性较好，易成型和耐磨的球墨铸铁（QT400），所以在铸造时工件的机械加工余量可以适当减少。加工箱体的主要平面一般都被作为加工中的设计基准和定位基准，避免箱体与机器夹装时的刚性接触，影响加工的定位精度。3铸造工艺设计3.1铸造工艺分析3.1.1零件图分析被加工的零件的零件图要求清晰准确，且有完整的尺寸标注，以便于分析零件图，判断零件的结构是否符合铸造要求。零件图的分析要注意下面两个问题： （1） 分析零件符不符合铸造的要求。 （2） 考虑铸造过程中零件可能会出现的缺陷。零件材料：QT-4003.1.2零件的技术要求铸造时，零件的重要加工表面，不要出现缩孔，夹渣，缩松等缺陷。3.1.3铸件结构工艺性铸件壁厚不小于最小壁厚5-6mm3.2铸造工艺方案的确定3.2.1铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择（1） 造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型（2） 铸造方法的选择 根据零件的各参数，选择砂型铸造。（3） 铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。3.2.2浇注位置的确定 浇注位置选择的原则： （1） 防止浇注过程中，液态金属中的气体和熔渣上浮，铸件的重要平面和加工质量要求高的面，一般都被置于铸型的底部或侧部；（2） 防止铸件的大平面出现缺陷，一般都朝下；（3） 薄壁面积比较大的铸件，一般将薄壁部分置于下部或侧部；（4） 在有些位置要设置冒口补缩 所以浇注位置选择在壳体顶部。3.2.3分型面的选择分型面的选择原则：（1） 铸件的分型面一般选择铸件的最大平面上，尽量选择平面。 （2） 尽可能只有一个分型面。 （3） 型芯和活块的数量尽可能少。 （4） 铸件的大部分甚至全部都最好在一个沙箱内，而且尽可能的将重要加工面和大平面置于下部。由此，该零件分型面选取如图3-1中G-G图3-1分型面位置图3.3加工工艺参数3.3.1加工余量的确定根据造型方法、材料类型进行查询表3-1，查得加工余量等级为11-14，取加工余量等级为12公差等级 CT方法铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金砂型铸造手工造型11-1411-1411-1411-1410-1310-13砂型铸造机器造型和壳型8-128-128-128-128-108-10金属型铸造（重力铸造、低压铸造）-8-108-108-108-107-9表3-1造型方法、材料公差等级表根据零件基本尺寸、加工余量等级。铸件尺寸为基本公差数值为10根据表3-2和表3-3。取铸件的加工余量等级为F，查得上端面机械加工余量为2.5mm，90孔上端面机械加工余量为1.5mm。表3-2毛坯铸件的典型的机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁砂型铸造手工造型G-KF-HF-HF-H砂型铸造机器造型和壳型F-HE-GE-GE-G金属型造型-D-FD-FD-F表3-3铸件的EH级机械加工余量（RMA）最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至EFGH400.74061631000.711.4210016031602501.422.8425040054006302.23463.3.2铸造圆角的确定根据铸造方法和材料，最小铸造圆角半径为33.3.3铸造收缩率取1%3.4浇注系统的设计3.4.1浇注位置的确定（1）浇注位置的选择原则：a)铸件的重要加工面应处于型腔底面或侧面；b)铸件的大平面应尽量朝下；c)铸件的薄壁部分应放在铸件的下部或侧面；d)对于材料收缩大、壁厚不均匀的铸件，应使厚度大的部分朝上或置于分型面的附近，以利于安放冒口对该处补缩。根据内浇道的位置选择垂直浇注。（2）浇注系统的类型选择根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。3.4.2各个浇道截面积的计算用奥赞（Osann）公式计算每个内浇道截面积有式中m-流过浇注系统最小横截面积的铸铁金属液总质量（kg）；-金属材料密度（）；-浇注时间(s)；-流量因数(量纲为1)；可用浇口杯中液面到内浇道中心的距离H。计算。3.4.3冒口的设计（1）冒口必须提供足够的金属液，补偿铸件凝固的体收缩，条件应有：式中:-冒口体积 -铸件体积 -型壁移动所扩大的体积 -体收缩率 -冒口补缩效率。（2）冒口的计算方法常用冒口计算方法的有比例法、模数法和补缩液量法。这里我们选用比例法。根据本铸件的形状和加工冒口。令铸件冒口处的壁厚T=45.5mm，减速箱体为大批量生产，并且采用上下两箱造型，采用顶注式浇注系统，上面设两个冒口，浇注的时候重要的加工面朝下，由于铸件的上端面易产生气孔，砂眼。为了提高铸造精度，因此只采用一个分型面。4减速器壳体加工工艺设计4.1加工工艺的设计4.1.1设计原则在保证质量的前提下，要尽可能的提高生产率和降低生产的费用。要充分利用好现有的条件，结合国际上先进的技术和经验。要保持较好的劳动条件。要做到正确、完整和清晰的工艺规程，使用标准的术语、符号和单位。4.1.2拟定加工工艺路线（1） 确定定位基准（2） 确定各加工表面的加工方法（3） 划分加工阶段（4） 工序集中程度的确定（5） 工序顺序的安排4.2选择定位基准4.2.1定位基准选择原则在制作零件时，用于定位的基准称为定位基准。选择正确的定位基准在确定零件的技术要求和加工顺序的顺序方面起着关键的作用。定位基准分为粗基准和细基准。一般以坯料未加工表面为基准，以后表面为基准，称为精细基准。定位基准的选择通常是根据零件的加工要求来选择的，然后选择一个表面作为粗基准，首先用粗处理精的表面。（一）如何选择精基准（1） 基准重合原则：加工时可以选择要加工的表面的设计基准当做定位基准，能够防止因为基准不重合造成的误差。（2） 基准统一原则:每个工序选择的基准尽量相同，可以避免由于换基准造成的误差。（3） 互为基准原则:如果两个表面的位置精度要求很高，形状精度要求也很高，这时可以用这两个表面作彼此的基准，进行后续的多次加工；（4） 自为基准原则:当一个某个工序要求的加工余量很小，可以将加工表面作为自己的基准；（2） 粗基准选择原则粗基准一般是第一道工序选择的定位基准，主要是为了加工精基准平面，方便后续的加工，选择要遵循以下原则：（1） 保证相互位置要求的原则。当工件上存在不需要被加工的平面时，在满足条件的情况下，可以选择该平面为粗基准，这样可以使得两个表面之间的相互位置关系得到保证；（2） 合理分配加工余量的原则。选择重要的表面当做粗基准，可以确保加工余量均匀；（3） 便于工件装夹原则。粗基准平面要尽量平和光整，不要有缺陷，这样可以使工件装夹稳定，可靠；（4） 粗基准一般不得重复使用原则。由于粗基准的平面很粗糙，故通常粗基准在同一尺寸方向上只允许用一次，重复使用会使误差变大，影响加工。故选择454的大平面为粗基准。4.2.2表面加工方法的选择一个工件的加工表面通常要经过多道工序加工才能符合要求，故加工方法的选择对加工表面的精度要求影响很大，对后续和之前的加工影响也很大。加工方法的选择原则（1） 选择的加工方法的经济性要确保符合所要求的精度和粗糙度；（2） 能确保工件的形状精度和位置精度；（3） 确保零件的可加工性；（4） 要适应零件的生产类型。4.2.3加工阶段的划分加工表面要求的精度不同，加工阶段的划分也不同，主要有以下加工阶段：（1） 粗加工阶段，在粗加工阶段，主要时切除被加工表面的余量的大部分；（2） 半精加工阶段，除去粗加工时，表面上留下的一些误差，为后续的精加工做好准备；（3） 精加工阶段，保证工件的各项要求都符合零件图上所要求的。4.2.4加工顺序安排切削加工顺序的安排：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行4.3加工工艺路线的拟定表4-1 加工工序拟定路线工序号工序名称机床设备量具1粗铣上端面专用铣床游标卡尺2粗镗150孔专用镗床塞规，卡尺3半精镗150孔专用镗床塞规，卡尺4精镗150孔专用镗床塞规，卡尺5粗镗90孔专用镗床塞规，卡尺6半精镗90孔专用镗床塞规，卡尺7精镗90孔专用镗床塞规，卡尺8粗车阶梯平面专用车床游标卡尺9精车阶梯平面专用车床游标卡尺10精铣上端面专用铣床游标卡尺11精90孔上端面专用车床游标卡尺12钻、攻M12孔专用钻床卡尺，塞规13钻、攻7-M14孔专用钻床卡尺，塞规14钻3-12孔专用钻床卡尺，塞规15钻14-15，锪14-32孔专用钻床卡尺，塞规16钻2-3孔专用钻床卡尺，塞规17钻、攻4-M22孔专用钻床卡尺，塞规18去毛刺钳工台19清洗清洗机20终检塞规、百分表等4.4确定加工余量和工序尺寸4.4.1重要平面的加工余量及工序尺寸的确定为了保证后续的加工工序的零件尺寸，在铣削加工表面时，工序1的背吃刀量ap=2mm。工序5的背吃刀量ap=1.5mm，工序6的背吃刀量ap=0.5mm；工序2的背吃刀量1.5mm，工序3的背吃刀量0.5mm。4.4.2其他加工工序尺寸及加工余量（1） 钻、攻M121.5孔 底孔尺寸：d=12-1.11.5=10.35mm；取10.5mm。钻孔：10.5mm，2Z=10.5mm，ap=5.25mm攻丝（2） 钻、攻7-M141.5孔底孔尺寸：d=14-1.11.5=12.35mm；取12.5mm钻孔：12.5mm，2Z=12.5mm，ap=6.25mm攻丝（3） 钻3-12孔钻孔：11mm，2Z=11mm,ap=5.5mm粗铰：11.95mm，2Z=0.95mm,ap=0.475mm，深12mm精铰：12mm，2Z=0.05mm，ap=0.025mm，深12mm（4） 钻14-15孔，锪14-32孔钻孔：14mm，2Z=14mm，ap=7mm粗铰：14.95mm，2Z=0.95mm，ap=0.475mm精铰：15mm，2Z=0.05mm,ap=0.025mm锪孔：32mm，2Z=17mm，ap=8.5mm，深1mm（5） 钻2-3孔钻孔：3mm，2Z=3mm，ap=1.5mm（6） 钻4-22孔，钻、攻4-M22孔底孔尺寸：d=22-1.11.5=20.35,取20.5mm；钻孔：20.5mm，2Z=20.5mm，ap=10.25mm扩孔：21.8mm，2Z=1.3mm，ap=0.65mm，深13mm粗铰：21.94mm，2Z=0.14mm,ap=0.07mm,深13mm精铰：22mm，2Z=0.06mm，ap=0.03mm，深13mm攻丝（7） 镗150孔 粗镗：145mm，2Z=3mm，ap=1.5mm 半精镗：148mm，2Z=1.6mm，ap=0.8mm精镗：149.6mm,2Z=0.4mm,ap=0.2mm（8） 镗90孔粗镗：85mm，2Z=3mm，ap=1.5mm半精镗：88mm，2Z=1.6mm，ap=0.08mm精镗：89.6mm，2Z=0.4mm，ap=0.2mm4.4.3确定切削用量及时间定额1、 确定切削用量1、 工序1粗铣上端面（1） 确定背吃刀量:取ap=2mm；（2） 确定进给量:查表4-1,取=0.20mm/z（3） 铣削速度:按照查表确定V=58m/min； 由可知，n=100058/(203）=73r/min,取n=75r/min,故实际铣削速度v=nd/1000=58.8m/min,机床功率/kW钢铸铁及铜合金每齿进给量/(mm/z)YT15YT5YG6YG85100.000.2980.250.38表4-2硬质合金面铣刀铣削平面的进给量表4-3精铣时铣刀每转进给量要求达到的粗糙度Ra/m0.4每转进给量/(mm/r)0.50.30.15当nw=75r/min,工作台的每分钟进给量为：=zn=0.22.575=37.5mm/min；由式可知取=0.03d；故=0.5203-=14.9，取=15mm；取=1mm则基本时间：=5.84min=350s辅助时间由式，取=0.15350=52.5s其他时间9%（359+52.5）=36s故工序1的单件时间为2、工序2粗镗150孔（1）背吃刀量ap=1.5mm；（2）进给量;取f=1mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=40m/min;则n=1000x40/3.14x150=84.9r/min;由公式有，式中L=48mm，l=45mm,=3mm,=4mm.f=1mm/r,n=84.9r/min,计算得=70s;辅助时间：=0.15x9.2=10.4s;其他时间：=7.2s单件时间定额：=87.6s。3、工序3半精镗150孔（1）背吃刀量ap=0.8mm；（2）进给量;取f=0.8mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=60m/min;则n=1000x60/3.14x150=127r/min;由公式有，式中L=48mm，l=45mm,=3mm,=4mm.f=0.8mm/r,n=127r/min,计算得=59s;辅助时间：=0.15x17=8.8s;其他时间：=6.1s单件时间定额：=73.9s。4、工序4精镗150孔（1）背吃刀量ap=0.2m；（2）进给量;取f=0.5mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=80m/min;则n=1000x80/3.14x150=169r/min;由公式有，式中L=48mm，l=45mm,=3mm,=4mm.f=0.5mm/r,n=169r/min,计算得=71s;辅助时间：=0.15x17=10.6s;其他时间：=7.3s单件时间定额：=88.9s。5、工序5粗镗90孔（1）背吃刀量ap=1.5mm；（2）进给量;取f=1mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=40m/min;则n=1000x40/3.14x90=318r/min;由公式有，式中L=22mm，l=20mm,=3mm,=4mm.f=1mm/r,n=318r/min,计算得=9.2s;辅助时间：=0.15x9.2=1.4s;其他时间：=0.9s单件时间定额：=11.5s。6、工序6半精镗90孔（1）背吃刀量ap=0.8mm；（2）进给量;取f=0.8mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=60m/min;则n=1000x60/3.14x90=212r/min;由公式有，式中L=22mm，l=20mm,=3mm,=4mm.f=0.8mm/r,n=212r/min,计算得=17s;辅助时间：=0.15x17=2.6s;其他时间：=1.7s单件时间定额：=21.3s。7、工序7精镗90孔（1）背吃刀量ap=0.2m；（2）进给量;取f=0.5mm/r;（3）切削速度：由表4-4确定v=80m/min;则n=1000x80/3.14x90=283r/min;由公式有，式中L=22mm，l=20mm,=3mm,=4mm.f=0.5mm/r,n=283r/min,计算得=20.7s;辅助时间：=0.15x17=3.1s;其他时间：=2.1s单件时间定额：=25,9s。8、工序8粗车阶梯平面（1）确定背吃刀量：ap=1.5mm；（2）确定进给量：取=0.4mm/r（3）计算车削速度：由表4-3确定V=70m/min;n=1000x70/3.14x454=49r/min表4-4硬质合金车刀常用切削速度 单位：（m/min）工件材料硬度（HBW）刀具材料精车（ap=0.32mm，f=0.10.3mm/r）刀具材料半精车（ap=2.56mm,f=0.350.65mm/r）粗车（ap=6.510mm，f=0.71mm/r）灰铸铁150200200250YG6901107090YG87090507045653555可锻铸铁120150YG6130150YG81001207090由公式有式中L=35mm，l=33mm，=3mm,=4mm.f=0.4mm/r,n=49r/min,计算得=229.5s;辅助时间：=0.1542=34.4s其他时间：=23.7s单件时间定额：=287.6s9、工序9精车阶梯平面（1）背吃刀量：ap=0.5mm；（2）进给量；f=0.4mm;（3）切削速度；查表4-3有，v=90m/min;则n=1000x90/3.14x454=63r/min;由公式有，式中L=35mm，l=33mm,=3mm,=4mm.f=0.4mm/r,n=63r/min,计算得=178.5s;辅助时间：=0.15x33.3=26.7s;其他时间：=18.4s单件时间定额：=223.6s。10、 工序10精铣上端面（1）确定背吃刀量：取ap=0.5mm（2）确定进给量：由表4-2可知，取=0.5mm/r,即=0.04mm/z；（3）计算铣削速度：确定铣削速度v=66mm/min。计算=84r/min;取转速n=95r/min.则实际铣削速度为=74.5m/min。有公式计算出，=0.042.595=95mm/min,=203mm,=15mm,=1mm;上述结果代入公式有=2.3min=138s辅助时间由式，取=0.15138=21s其他时间9%（138+21）=14s故工序1的单件时间为11、工序11精铣90孔上端面（1）背吃刀量：ap=1.5mm;（2）进给量：f=0.4mm/r;（3）切削速度：由表4-3，确定V=90m/min;则n=1000x90/3.14x454=63r/min;由公式有，式中L=9mm，l=7mm,=3mm,=4mm.f=0.4mm/r,n=63r/min,计算得=54.7s;辅助时间：=0.15x54.7=8.2s;其他时间：=5.6s单件时间定额：=68.5s。12、工序12钻、攻M12孔（1） 钻孔工步1） 确定背吃刀量：ap=5.25mm;2） 确定进给量：f=0.12mm/r3） 切削速度：由表4-5可知，取V=20m/min，则n=100020/（3.1410.5）=606.6r/min,取n=680r/min。则实际切削速度为v=6803.1410.5/1000=22.4m/min表4-5 在组合机床上用高速钢刀具钻孔时的切削用量加工孔径/mm1661212222250铸铁160200HBWV/(m/min)1624f/(mm/r)0.00.8200241HBWV/(m/min)1018f/(mm/r)0.050.4300400HBWV/(m/min)512f/(mm/r)0.030.080.00.20.3根据钻孔的基本时间公式有：（45+4.8+1）/0.12680=39.5s辅助时间：=0.1539.5=5.9s其他时间：=4s单件时间定额：=49.4s （2） 攻丝工步1） 进给量：f=1.5mm/r2） 切削速度：由表4-6可知，v=8m/min,则n=10008/（3.1412）=212.3r/min,取n=275r/min。则实际切削速度为v=2753.1412/1000=10.3m/min表4-6 组合机床上加工螺纹的切削速度工件材料铸铁钢及合金钢铝及铝合金V/(m/min)510381020根据攻螺纹基本时间公式有，=14.4s辅助时间：=0.1514.4=2.16s其他时间：=1.5s单件时间定额：=18.06s 故工序9单件时间定额为67.46s。13、工序13钻、攻7-M14孔（1）钻孔工步1）确定背吃刀量：ap=6.25mm;2）确定进给量：f=0.2mm/r3）切削速度：由表4-5可知，取V=20m/min，则n=100020/（3.1410.5）=606.6r/min,取n=680r/min。则实际切削速度为v=6803.1410.5/1000=26.7m/min根据钻孔的基本时间公式有：（45+4.8+1）/0.2680=22.4s辅助时间：=0.1522.4=3.4s其他时间：=2.3s单件时间定额：=28.1s （2）攻丝工步1）进给量：f=1.5mm/r2）切削速度：由表4-6可知，v=8m/min,则n=10008/（3.1414）=181.9r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1414/1000=8.5m/min。根据攻螺纹基本时间公式有，=70.7s辅助时间：=0.1570.7=10.6s其他时间：=7.3s单件时间定额：=88.6s 故工序10单件时间定额为116.7s14、工序14钻3-12孔（1） 钻孔工步1）确定背吃刀量：ap=5.5mm;2）确定进给量：f=0.2mm/r3）切削速度：由表4-5可知，取V=20m/min，则n=100020/（3.1411）=579r/min,取n=680r/min。则实际切削速度为v=6803.1411/1000=23.4m/min.根据钻孔的基本时间公式有：（12+3.8+1）/0.2680=7.4s辅助时间：=0.157.4=1.1s其他时间：=0.76s单件时间定额：=9.26s（2） 粗铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.475mm;2）确定进给量：f=0.15mm/r3）切削速度：取V=8m/min，则n=10008/（3.1411.95）=213.2r/min,取n=272r/min。则实际切削速度为v=2723.1411.95/1000=10.2m/min.根据铰孔基本时间公式有，=21s;辅助时间：=0.1521=3.1s其他时间：=2.1s单件时间定额：=26.2s（3）精铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.025mm;2）确定进给量：f=0.1mm/r3）切削速度：取V=5m/min，则n=10005（3.1412）=132.6r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1412/1000=7.3m/min.根据铰孔基本时间公式有，=51.6s;辅助时间：=0.1564=7.74s其他时间：=5.3s单件时间定额：=64.6s故工序11的总单件时间定额：100.06s15、工序15钻14-15孔，锪14-32孔（1）钻孔工步1）确定背吃刀量：ap=7mm;2）确定进给量：f=0.2mm/r3）切削速度：由表4-5可知，取V=20m/min，则n=100020/（3.1414）=454r/min,取n=545r/min。则实际切削速度为v=5453.1414/1000=23.9m/min.根据钻孔的基本时间公式有：（16+3.8+1）/0.2545=11.4s辅助时间：=0.1511.4=1.71s其他时间：=1.17s单件时间定额：=14.28s（2）粗铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.475mm;2）确定进给量：f=0.2mm/r3）切削速度：取V=8m/min，则n=10008/（3.1414.95）=170.2r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1414.95/1000=9.15m/min.根据铰孔基本时间公式有，=32s;辅助时间：=0.1532=4.8s其他时间：=3.3s单件时间定额：=40.1s（3）精铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.025mm;2）确定进给量：f=0.15mm/r3）切削速度：取V=5m/min，则n=10005/（3.1415）=106.1r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1415/1000=9.18m/min.根据铰孔基本时间公式有，=34.4s;辅助时间：=0.1534.4=5.16s其他时间：=3.56s单件时间定额：=43.12s（4）锪孔工步1）背吃刀量：ap=17mm；2）进给量：f=0.3mm/r3)切削速度：取v=8m/min；则n=10008/(3.1432)=79.6r/min,取n=97r/min.则实际切削速度为v=9.7m/min.根据锪孔基本时间公式有，=4.1s;辅助时间：=0.154.1=0.6s其他时间：=0.4s单件时间定额：=5.1s故工序11的总单件时间定额：102.6s16、工序16钻2-3孔1）确定背吃刀量：ap=1.5mm;2）确定进给量：f=0.1mm/r3）切削速度：由表4-5可知，取V=8m/min，则n=10008/（3.143）=849r/min,取n=960r/min。则实际切削速度为v=9603.143/1000=9m/min.根据钻孔的基本时间公式有：5.37s辅助时间：=0.155.37=0.8s其他时间：=0.55s单件时间定额：=6.72s。17、工序17钻、攻4-M22孔（1）钻孔工步1）确定背吃刀量：ap=10.25mm;2）确定进给量：f=0.2mm/r3）切削速度：由表4-5可知，取V=20m/min，则n=100020/（3.1420.5）=310r/min,取n=392r/min。则实际切削速度为v=3923.1420.5/1000=25.2m/min.根据钻孔的基本时间公式有：40.8s辅助时间：=0.1511.4=6.12s其他时间：=4.22s单件时间定额：=51.44s（2）扩孔工步1） 确定背吃刀量：ap=0.65mm;2）确定进给量：f=1mm/r3）切削速度：取V=20m/min，则n=100020/（3.1421.8）=292r/min,取n=392r/min。则实际切削速度为v=3923.1421.8/1000=26.8m/min.根据扩孔基本时间公式有，=2.2s;辅助时间：=0.15=0.33s其他时间：=0.23s单件时间定额：=2.76s（3） 粗铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.07mm;2）确定进给量：f=0.25mm/r3）切削速度：取V=8m/min，则n=10008/（3.1421.94）=116r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1421.94/1000=13.5m/min.根据铰孔基本时间公式有，=17.5s;辅助时间：=0.1517.5=2.6s其他时间：=1.8s单件时间定额：=21.9s（4） 精铰工步1） 确定背吃刀量：ap=0.03mm;2）确定进给量：f=0.15mm/r3）切削速度：取V=5m/min，则n=10005/（3.1422）=72r/min,取n=97r/min。则实际切削速度为v=973.1422/1000=6.7/min.根据铰孔基本时间公式有，=58.7s;辅助时间：=0.1558.7=8.8s其他时间：=6s单件时间定额：=73.5s（5） 攻丝工步1）进给量：f=1.5mm/r2）切削速度：由表4-6可知，v=8m/min,则n=10008/（3.1422）=115.8r/min,取n=195r/min。则实际切削速度为v=1953.1422/1000=13.5m/min。根据攻螺纹基本时间公式有，=32.4s故工序14的总单件时间定额为182s5、 机床夹具设计表5-1 零件分析工件名称40装载机减速器壳体图号材料QT400生产类型大批生产夹具类型铣床型号铣床夹具专用机床同时装夹工件数目15.1分析原始资料图5-1为装载机减速器壳体的零件图，毛坯材料为QT400要求设计工序1粗铣上端面的专用夹具，本工序采用的是250mm的三面刃铣刀安装在专用机床上，一套夹具只装夹一件工件。切削参数：ap=2mm,=0.20mm/z,n=37.5r/min,v=23.9m/min。5.2拟定夹具机构方案，绘制夹具结构草图5.2.1确定夹具类型这个选择的工序是要加工一个平面，即壳体上端面。每套夹具上面装夹一件工件，夹具宜采用直线进给式，单件加工；5.2.2拟定定位以及夹紧方案（1）定位作者分析即将要加工的零件的零件图，得出如下结论：被加工表面的垂直度，与中间70孔端面的垂直距离以及与工艺凸台的加工要求等。因此，减速器壳体要限制六个自由度，才能保证定位精度。分析零件图，了解工件的结构和各项要求，定位方案如下：以中间70孔、大平面和两个加强筋之间的凹槽为定位基准，70孔用液压驱动的三爪卡盘定位，大平面用支承钉，凹槽用同样轮廓的塞柱卡住。这样能限制住六个自由度。（2）拟定夹紧方案由零件图可以看出，加工零件的加工表面时，零件可以垂直放置，也可水平放置，这里选择垂直放置，铣刀在切削时，切削力主要在铣刀旋转的切线方向上，所以加工时，让铣刀平面与工件被加工面保持平行，从工件的一侧垂直加工到另外一侧，这样才能保证铣刀在切削工件时产生的切削力主要集中于垂直于壳体的侧面，因此，壳体的夹紧力方向也主要在切削力方向。实现这种夹紧的结构比较简单，并具有良好的性能。5.3选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差（1）定位元件的选择或者设计综合考虑夹紧方式和定位基准的特点，和夹具体上定位元件的安装要求，大平面定位采用支承钉定位；70孔定位则采用标准元件，采用三爪卡盘；凹槽的定位可以根据零件加强筋凹槽轮廓设计定位原件。工件的夹紧采用压板竖直放置，压住壳体的大平面位置，用液压驱动来实现夹紧。（2）夹具体的材料为了节约成本，使用HT200通过铸造加工，压板则使用45钢为佳。（3）定位误差的计算 影响工序尺寸的定位误差，由于设计基准和定位基准重合，所以定位基准为0，只用考虑位置误差。当d/3w时，说明该定位方法符合加工要求，不会产生加工误差由于定位销的尺寸为直径70mm，中间的尺寸为，公差为0.022mm经过计算可得 0.7/3=0.23mm0.025mm。综上考虑，拟定的定位方案可以确保加工要求，可以使用。5.4选择、设计夹紧装置并验算夹紧力（1） 选择、设计夹紧装置的结构（2） 被加工工件的加工精度、粗糙度、生产率、加工时间等都受到夹紧装置设计的影响，故，夹紧装置要满足如下要求： a.夹紧装置夹紧后，要能确保定位基准的准确，不能使其遭到破坏。 b.防止工件和夹具发生形变，要限制夹紧力的大小。 c.操作安全、方便、省力，具有良好的结构工艺性，便于制造，方便使用和维修。 d.夹紧机械必须可靠。d.要根据实际情况来确定夹紧装置的复杂程度。根据加工零件的要求，将液压驱动的压板安装夹具体上面，工件放在夹具体后，盖上压板，并通过液压缸产生的夹紧力，将工件夹紧。本要求减轻操作工人的劳动强度，采用气动或者液压夹紧的方式，由于是大批量生产，夹具不宜复杂，简单的螺母夹紧则比较理想，在一定程度上还是可以减轻工人的劳动强度。图5-2定位与夹紧装置的液压系统图（3） 验算夹紧力计算圆周切削力根据切削用量手册可知，面铣刀在加工球墨铸铁材料是的圆周切削力的计算公式为：式中：-在铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数； 铣削深度（mm） 每齿进给量（mm/z）铣刀的齿数铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数铣刀直径（mm）铣削宽度（mm）夹紧力计算公式： 经计算可知，满足工件被加工时的夹紧要求。5.5确定对刀装置当对刀装置对刀时，要避免刀具与对刀面直接接触，以防止刀刃过早磨损，可以将对刀面靠近刀具，然后再往对刀面和铣刀中间塞入塞尺，依靠塞尺的抽动的松紧程度来判断对刀的准确与否，其尺寸可取1mm、2mm、3mm。所对刀结构也可以既按照现在夹具设计手册标准JB/T 8031.4-1999来选取，其基本尺寸及偏差为。所选的对刀块平面与工件被加工平面相对应（间距等于塞尺厚度），并把对刀块安装在夹具体上。计算对刀块到定位元件的位置尺寸,图为计算对刀块位置尺寸的示意图，需要把图中的H计算出来。图5-3 对刀装置示意图在处理尺寸H的公差带的位置时，在生产实践中也有考虑到下述两个因素后确定的。其一是在加工过程中，刀具正常磨损会使尺寸H逐渐变大，为了使在刀具耐用度范围内加工出更多的合格产品，应把夹具的公差带位置定于工件公差带的下限；这样H的高度就可以确定出来H=196.04mm，上偏差为0.02mm，下偏差为-0.02mm。5.6确定其他装置结构、夹具体、并完成夹具总体设计至于夹具体，由于切削的不连续，容易产生冲击和振动，作为基础件的夹具体，强度和刚度要足够。并且要根据被加工工件的尺寸、前面已经确定了的各元件布置情况、夹具在机床上的安装以及夹具体毛坯的制造方法等因素来确定其结构尺寸。本夹具考虑到刚度问题，采用加筋板的结构，采用灰铸铁HT200铸造，有关的结构尺寸参照确定，由于本工序的切削力不是很大，有关的尺寸宜采用小一些的推荐值，结构注意了壁厚的均匀性以及便于铸造和机械加工。在设计夹具体时，还要注意到夹具体的底座怎样与机床连接，由于零件加工时采用的专用机床，不用考虑使用定位键，只用定位销和螺栓即可。至此完成了夹具结构总体设计，得到了夹具结构草图5.7拟定夹具总图的主要技术要求参考机械加工工艺手册有关部分拟定。夹具的主要尺寸的含义是决定夹具精度和使用的尺寸，技术要求是夹具表面的一些公差要求和一些特殊的要求。这两个方面要考虑到。6专用铣床的设计6.1组合机床的概述组合机床的设计，首先要选择通用部件，这是最基础的。然后再结合实际的加工特点，设计专用部件，这样由通用部件和专用部件综合而成的机床称为组合机床。它利用电器控制系统使各个部分的工作形成一个一统的循环。每个部件都可以按照要求的规格尺寸，设计成独立存在，实现系列化，标准化和通用化。组合机床通常由支承部件（床身、立柱、底座和中间底座）、动力部件（动力滑台和主轴头、动力头）、工件定位夹压和运送部件（夹具、回转工作台、移动工作台、鼓轮等）和控制部件（电气柜、液压站、操纵台等）组成。6.2组合机床设计的基本内容6.2.1被加工零件的工序分析详细揣摩装载机减速器壳体零件图纸，分析被加工零件的上端面的结构特征和加工技术要求。6.2.2总体方案设计（1）动力部件：一般是拿来传递扭矩，实现一些部件的运动通用部件，这是机床运动的来源，动力部件是组合机床不可或缺的重要部件，动力滑台和动力头等都属于动力部件。（2）支承部件：一般用来支承动力部件等通用部件，中间底座、立柱和立柱底座等都属于支承部件。是基础部件，能够保证各部件的位置精度和机床的刚度。（3）辅助部件：用来进行定位、夹紧、润滑和冷却等辅助工序的各种辅助装置。 6.2.3机床通用部件的选择（1）动力滑台的选择根据加工方案，选择液压滑台。图6-1液压滑台工作循环（2）组合机床的功率计算及铣削头的选择面铣刀的铣削力为，铣削速度，根据金属切削与刀具中公式（3.10）估算机床功率为=根据组合机床及其调整与使用可知，选择TX20A-F41型号的铣削头。（4） 主运动驱动装置的选用1NG系列传动装置是组合机床通用部件不可或缺的部件，是使刀具作旋转运动的驱动装置。本次设计根据加工需要选择型顶置式齿轮传动装置。（5） 工作台的选用工作台为组合机床的运输部件，用来把被加工工件从一个工位转移到别的工位。本次设计根据加工需要，选择移动工作台。（6） 支承部件的选用组合机床的支撑部件通常由通用和专用两部分的组合。立式机床的床身由立柱和立柱底座组合而成。6.2.4组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图，机床生产率计算卡。6.2.5移动工作台的设计绘制移动工作台草图，选择移动工作台结构形式及动力计算，设计移动工台的传动系统。6.3零件分析（1）被加工零件：40装载机减速器壳体（2）材料：QT400（3）零件的技术要求分析可知，本工序属于粗加工，不存在过多的加工要求，因此，加工表面到定位面的距离能保证mm，加工表面到工艺凸台的距离mm，减速器壳体的生产类型为6000件/年，属于大批量生产，因此以提高加工效率，节约成本，该工序选择组合机床加工，并且本工序的加工精度不高。加工示意图如下所示：图6-1零件加工示意图6.4结构方案和定位方案的确定由于本设计主要针对加工壳体上端面这一道工序，因此进行设计专用铣床主要用于加工端面，并且后续加工为精加工。可以从加工示意图中分析得出，定位是采用壳体大平面作为定位面，限制三个自由度，中间90孔限制两个自由度，加强筋凹槽限制一个自由度，实现整个工件的定位，加工要求可以得到保证。6.5选择定位基准原则和因注意的问题6.5.1设计基准要求由定位基准的选择原则可知，加工零件时，尽量将设计基准当做定位基准。如此做法，可以减小误差，加工精度得到保证。6.5.2定位基准的要求定位基准的选择，要保证工件定位准确，能够夹紧，一般选择加工过的大平面或圆作为定位基准，对提高加工精度具有关键作用。6.5.3确定压板位置时应注意的问题在安装压板时，尽量避免因压板压力是零件变形的情况发生，影响加工精度，最初压板安装位置应该与定位基准面在同一竖直平面，这样不会发生零件形状变形，同时也能更好满足加工要求。6.6工艺分析组合机床设计关键的一步就是工艺分析，要仔细分析加工零件的工艺规程，可以到生产一线探寻被加工零件的特点，加工部位，工艺方法等重要方面。6.6.1加工精度要求分析可知，被加工此道加工为粗加工，故加工要求不高，选择单工位一次定位，误差可以减小。6.6.2被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求由于加工的壳体零件，尺寸较大，质量也大，加工余量不大。综合分析决定采用立式机床。故本加工工序采用立式铣床。该组合铣床床是铣上端面,表面粗糙度为3.2um，因此可以采用面铣刀进行一次走刀完成。本道工序的夹紧也非常方便，可以利用毛坯大平面、中间70孔和加强筋凹槽进行定位，利用液压缸驱动压板固定进行夹紧，夹紧更加方便，更加牢固，减轻了工人的劳动强度。6.7确定机床的配置型式选择何种什么样的组合机床，可以根据工件的结构特点和加工要求等确定。但在此基础上，配置方案有多种。然而机床的配置型式和结构的确还得注意下列因素：A零件要求的加工精度B机床的生产率C加工工件的几何特点D实际车间的情况E不同工序之间的影响F售后技术顾问和自然条件选择机床配置型式应注意的问题（1） 机床的排屑问题，操作的方便性和安全问题。零件加工过程中会产生大量废屑，如果不及时清理会影响加工精度。故设计时排屑问题应值得考虑。（2） 安装夹具对机床的影响，专用机床的设计，夹具的安装要保证夹装工件的可靠性，保证加工精度。（3） 生产纲领的影响。要求可知，该工件为大批量生产，机床的抗疲劳强的要考虑到。6.8组合机床的切削用量切削量的选择对组合机床有很大影响，从机床的加工精度到刀具的寿命。6.8.1组合机床切削用量的选择特点标准的动力滑台一般作为组合机床的工作台，在工作过程中，刀具的进给量一般相同，而且与动力滑台的进给量相等。6.8.2确定切削用量应注意的问题A、合理选择刀具，好好利用刀具所具有的性能。B、切削用量的选择，还要考虑到刀具的参数，和工件材料。C、考虑零件的生产纲领D、动力滑台的性能要考虑到6.10组合机床总体方案设计一般就是根据加工零件，在确定好的加工方案和结构方案上进行图纸设计，图纸包括：加工工件的加工示意图、加工工件的工序图，机床联系尺寸图和生产率计算卡片，也就是常说的“三图一卡”。6.10.1被加工零件的工序图根据制定好的工艺方案，在图中表示要在设计的组合机床上进行的工序，以及零件的加工要求，本图是设计组合机床的重要依据。被加工零件工序图中要有下列要求：A零件的形状和轮廓要在图纸上表示出来，相关部位的尺寸也要表示出来，方便以后进行检查工作。B.零件加工过程中的定位基准要表示出
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