蝸輪蝸桿減速器箱體工藝設計及其夾具設計【上下蓋組合件】【三維SW建模】

蝸輪蝸桿減速器箱體工藝設計及其夾具設計【上下蓋組合件】【三維SW建?！?上下蓋組合件,三維SW建模,蝸輪,蝸桿,減速器,箱體,工藝,設計,及其,夾具,上下,組合,三維,SW,建模 畢業(yè)設計(論文) 摘 要 畢業(yè)設計（論文） 減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設計 摘 要 通過對減速器箱體箱蓋零件進行了結構分析，結合實際的加工裝備對其進行工藝設計，確定了零件的毛坯材料、尺寸、定位基準、加工內容和工藝流程，擬定了加工工藝路線。對零件的公差、加工余量和切削用量及基本工時定額等工藝參數(shù)進行了選擇與計算，完成了對箱體箱蓋零件的加工工藝設計，詳細編制了工藝規(guī)程卡。針對銑減速器箱體結合面和鏜減速器軸承孔兩工序，進行了切削力、夾緊力、夾具的定位誤差和精度的分析與計算，完成了兩道工序的工裝夾具設計，繪制了銑減速器箱蓋結合面夾具和鏜減速器軸承孔夾具裝配圖與部分零件圖。經校核驗算所設計夾具滿足要求。 關鍵詞： 減速器箱蓋；減速器箱體；工藝設計；工裝設計 I 本科畢業(yè)設計(論文) 目錄 ABSTRACT Through the structural analysis of the reducer box cover parts and the process design of the reducer box cover parts combined with the actual processing equipment, the blank material, size, positioning datum, processing content and process flow of the parts are determined, and the processing process route is drawn up. The process parameters such as tolerance, machining allowance, cutting parameters and basic man-hour quota are selected and calculated. The process design of box cover parts is completed, and the process specification card is compiled in detail. Aiming at the two processes of milling reducer box joint surface and boring reducer bearing hole, the analysis and calculation of cutting force, clamping force, fixture positioning error and accuracy are carried out. The fixture design of the two processes is completed, and the assembly drawings and parts drawings of the fixture for milling reducer box cover joint surface and boring reducer bearing hole are drawn. The clamp designed by checking and calculating Institute meets the requirement. Keywords The main reducer box cover，process design，equipment design，mechanical design III 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 3 1.1 課題研究意義 3 1.2 箱體箱蓋的國內外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 4 1.3研究內容以及研究方法 4 2 零件的結構分析與工藝規(guī)程的制定 6 2.1 箱體箱蓋的結構工藝性分析 6 2.2 箱體箱蓋的功能 6 2.3 箱體箱蓋生產綱領及毛坯的確定 7 2.4定位基準的選取 7 2.5機床與工藝裝備的選用 9 2.5.1 機床的選擇 9 2.5.2 工藝裝備的選擇 9 2.6 確定機械加工余量和尺寸公差 10 2.7 工藝路線的擬定 14 2.7.1箱體工藝路線的擬定 14 2.7.2箱蓋工藝路線的擬定 16 2.8工藝參數(shù)的計算與分析 17 3 銑箱體結合面夾具的設計 26 3.1 問題的提出 26 3.2 確定定位方案以及定位元件 26 3.3 確定夾緊方案以及夾緊元件 28 3.4 確定銑削夾緊力 29 3.5確定定位誤差 30 4 鏜軸承孔夾具的設計 32 4.1 問題的提出 32 4.2 定位方案與定位元件的設計 32 4.3 夾緊方案及夾緊元件的選擇 34 4.4導向元件設計 35 4.5 切削力和夾緊力計算 35 4.6 定位誤差分析計算 37 5 結 論 40 參考文獻 41 附 錄 42 致謝 43 3 本科畢業(yè)設計(論文) 1 緒論 1 緒論 1.1 課題研究意義 本課題是減速器箱體箱蓋的加工工藝和夾具設計，而減速器箱的設計主要在于箱體的設計，減速器箱體起著支持和固定軸系零件，保證軸系運轉精度，良好潤滑及可靠密封等重要作用。箱體是減速器的基礎零件，它把減速器有關部件的軸、套、齒輪等相關的零件連接成一個整體，并使之保持正確的相對位置，以傳遞轉矩或改變轉速來完成規(guī)定的運動。因此，箱體加工質量，直接影響減速器性能，精度和壽命。 加工工藝是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產的重要的技術性文件。它直接關系到產品的質量、生產率及其加工產品的經濟效益，生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。 使用夾具可有效地保證加工質量，提高生產效率，降低生產成本，擴大了機械加工的范圍，減輕勞動強度，保證安全生產，因此，它在夾具機械制造的重要作用。夾具的作用主要有以下幾個：[1] （1）保證精度 現(xiàn)在的機械加工對精度的要求越來越高了，所以夾具的作用也就越來越明顯了。 （2）提高生產零件的效率 夾具的使用可以使得生產零件的效率得到有效的提高。夾具之所以能提高生產效率，是因為夾具可以減輕工人的勞動的強度，同時有了夾具生產工件的時候就可以進行大批量的生產了。 （3）減小勞動強度 有了夾具在工件生產的過程中就可以改善生產的勞動狀況，同時有了夾具，由于夾緊可高，在生產的時候也就更加的安全了。 （4）降低零件生產成本 有了夾具以后就可以有效的減少工人勞動力的投入，并且有了夾具以后就可以大批量的對工件進行生產了，這樣就可以降低工件加工的成本。 （5）工藝生產得到保證 在生產零件的時候使用夾具，可以使得生產零件的周期和生產零件的調度得到有效的保證。 （6）擴大機床生產工藝的范圍 在機床上應用夾具就可以使得機床的加工零件的范圍得到有效的擴大。 而本次對于減速器箱蓋加工工藝及夾具設計的主要任務是：?完成減速器箱體箱蓋零件加工工藝規(guī)程的制定及其中部分專用夾具的設計。 1.2 箱體箱蓋的國內外發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 減速器在國民經濟建設的許多行業(yè)被廣泛地采用，如工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利電氣工程、農田改造、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等等行業(yè)的機械化施工中。國內小型挖掘機目前的整體技術水平處于國際二十世紀八十年代末九十年代初水平，與國外先進技術的差距主要體現(xiàn)在整機匹配、微操作性能、維修性、可靠性及外觀質量上。現(xiàn)階段仍處于仿制階段，缺乏自主開發(fā)能力和發(fā)掘自身優(yōu)勢的意識。 而我國關于夾具的生產是在20世紀60年代開始的，當時建立的夾具生產的廠主要有兩個，一個是天津組合夾具廠，另一個是保定向陽機械廠。 研究表明現(xiàn)在社會上工件中85％要求的是中、小批量生產但要求多批量的生產。然而我國大多的企業(yè)還是在使用專用的夾具，這就要求我們的企業(yè)得換上新的夾具來適應新的時代的要求?，F(xiàn)在夾具的更新速度也是很快的，一般3-4年的時間就會更新50-80％左右專用夾具，但是這個時候我們的夾具只磨損掉了10-20％左右。 隨著對零件加工的精度要求的不斷提高，對夾具也就有了不一樣的發(fā)展要求了。當今社會機床夾具的發(fā)展趨勢主要有四個趨勢：標準化、精密化、高效化、柔性化。 機床夾具的發(fā)展趨勢具體如下： （1） 標準化 零件的標準化可以使得夾具的生產有了一個參照的標準，這樣有利于夾具使用的通用化。目前我國已經對夾具相關的零部件制定了相應的國家統(tǒng)一的標準，這將有助于夾具的高效率的生產。 （2） 精密化 如果夾具的精度不高，那么生產出來的零件也將精度不高，現(xiàn)在對零件的精度方面的技術要求已經越來越高了，所以要求與之相應的夾具也得具有很高精度要求。 （3） 高效化 對于效率的要求，就是對經濟性的要求，而經濟性是一個企業(yè)必須考慮的問題。所以現(xiàn)在要求夾具具有操作方便，夾緊可靠，能有效的減少生產零件的時間，提高生產零件的效率。 （4） 柔性化 現(xiàn)在大多產品都是要求品類多而數(shù)量少，這就要求我們的夾具能夠具有一定柔性，能夠經過重新組合一些零件而變成能夠生產其它零件的夾具。 1.3研究內容以及研究方法 本課題的主要研究內容是對減速器箱體箱蓋進行設計以及對箱體箱蓋的加工工藝、加工工序以及其夾具的設計。繪制箱體箱蓋的零件圖，夾具裝配圖及零件圖。其研究方法主要有：[3] （1）查閱相關文獻來獲得相關資料，全面正確的掌握箱體加工工藝以及工裝設計的問題 。 （2）利用經驗總結法總結出前人對箱體箱蓋加工工藝以及工裝設計的成就。 （3）利用所確定的數(shù)據(jù)以及相關公式進行計算，隨后將確定得出的結果與箱體簡圖相結合，從而形成箱體箱蓋加工工藝以及工裝設計基本框架。 （4）充分利用學校為我們提供的龐大資源，優(yōu)化自己的研究設計結果。 （5）積極與老師和同學研究，相互了解研究進度，分享研究成果和經驗，以便于下一階段的設計。 （6）對減速器箱體箱蓋加工工藝以及工裝設計進行全方位的分析，從而獲得各種資料，以及各種機床的加工方法，工藝路線的制定方案，從而制定出一條最合理的箱體箱蓋加工工藝路線，最后設計出相應的箱體箱蓋工裝。 （7）對自己的整個畢業(yè)設計進行全面的檢查，并修改其中的錯誤和不足，積極向指導老師請教以完成畢業(yè)設計，以檢測是否達到預期目標。 本科畢業(yè)設計(論文) 2 零件的工藝分析與工藝規(guī)程的制定 2 零件的結構分析與工藝規(guī)程的制定 2.1 箱體箱蓋的結構工藝性分析 該零件的加工主要是兩方面的加工：一是平面的加工；二是孔的加工。因為箱蓋的結構比較復雜，加工的工序較多，所以對該工件進行加工工藝的分析研究將直接影響到工件加工的精度、生產成本和生產效率。 現(xiàn)對箱體箱蓋的整體分析如下： （1）齒輪箱壁薄，容易變形，處前理要進行時效處理，以消除內應力，處理過程中，要注意夾緊位置和夾緊力，以防止箱體變形。 （2）減速器箱體的主要處理部分是分割平面，軸承孔，通孔和螺紋孔，其中軸承孔在箱蓋、箱體合箱后再進行鏜孔加工，以確保這兩個剖分式軸承座孔中心線平面位置，和軸孔間的中心距和平行度。 （3）箱蓋、箱體結合面，加工孔的端面，選用專用夾具，它可以保證孔的位置精度。 （4）兩個平行的孔主要由精密設備來保證精度。保證各平行孔軸心線之間以及軸心線與基面之間的尺寸精度和位置精度。 箱體箱蓋的主要加工表面是結合面,主要加工的孔是φ125H7軸承孔。 結合面的平面度要求較高，結合面的精度要求直接影響箱蓋和箱體的接觸精度和密封性。 箱體箱蓋的結構外形比較復雜，需要加工的表面多且要求高，機械加工的工作量大，根據(jù)箱體的工藝性主要有以下幾方面需要考慮：[4] （1）孔的尺寸精度以及表面粗糙度 軸承孔的尺寸精度考慮為IT8級，表面粗糙度Ra考慮為Ra2.5um。 （2）有相互位置要求的表面盡量在一次裝夾中加工完成。 2.2 箱體箱蓋的功能 減速器箱蓋位于主減速器整機的上部，箱蓋零件是主減速器的基礎零件。箱蓋和其它零部件一起組合連接，使箱蓋稱為一個合理的整體，同時保持正確的相對位置，這樣減速器才能正常的工作。由此可見，箱蓋能達到什么樣的加工精度，這將和其他零部件的安裝的精度緊密相關，與箱蓋的使用壽命也是緊密相關的。所以箱蓋的加工一般都具有較高的技術要求。減速器的功能不同和箱蓋的作用不同，那么箱蓋的結構也就不同的，所以箱蓋的結構具有多樣性,但它們有共同特點：結構較形狀復雜,箱壁薄但是不均勻,內部呈腔型；有許多加工精度要求較高的平面與孔系等[5]。箱蓋是減速器的主要支承件，是附件，傳動齒輪和及潤滑油的主要承載體與貯藏體。箱蓋的結構受力和生產精度的高低都直接影響整機的正常運行狀況，所以箱蓋在整機起基礎性的作用。 減速器的輸出是一個繞縱軸轉動的力矩，而車輪必須繞車輛的橫軸轉動，這就需要有一個裝置來改變動力的傳輸方向。之所以叫主減速器，就是因為不管變速器在什么檔位上，這個裝置的傳動比都是總傳動比的一個因子。它的作用是用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要。其中減速箱是減速器的重要組成部件，它是傳動零件的基座，起著支持和固定軸系零件，保證齒輪的運轉精度、為齒輪運轉過程中儲存、提供潤滑和冷卻用油、防止灰塵進入等重要作用。 2.3 箱體箱蓋生產綱領及毛坯的確定 減速器箱體箱蓋產品年產量為100臺，設其備品率為10%，機械加工廢品率為1%，現(xiàn)制定該活塞的機械加工工藝規(guī)程。 N=Qn(1+α%+β%) =100 (1+10%+1%) =111件/年 減速器箱體箱蓋，現(xiàn)已知該產品屬于中型機械，根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.1-2生產類型與生產綱領的關系，可確定其生產類型為中小批量批生產箱體箱蓋結構復雜，受力不大，主要承受震動載荷且要求有良好剛度和密封性機械工程材料。 箱體毛坯制造方法有兩種，一種是采用鑄造，另一種是采用焊接，對金屬切削機床來說，由于其結構形狀復雜，而鑄鐵具有容易成型，可加工性好，吸振性好，成本低等優(yōu)點，所以一般采用鑄鐵。箱體零件材料選用最多的是各種牌號的灰鑄鐵：如HT200、 HT250、HT300等，而最常用的為HT200。這是因為灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較高的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。 對于毛坯鑄造方法的確定：雖然砂型鑄造的表面較粗糙，但是箱蓋的工作面經鑄造后還要經過精加工的，所以這個問題可以避免；另一方面，砂型鑄造的成本要低的多，所以從經濟性考慮選砂型鑄造也是合理的。 2.4定位基準的選取 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞蔬x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。 一、在加工的過程中，關于粗基準的選擇有以下一些應該遵守的原則： 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）保證各重要支承孔的加工余量均勻； （2）保證裝入箱體的零件與箱壁有一定的間隙； （3）保證Φ125孔的相互位置要求。 為了滿足上述要求，應選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準。但是從零件結構上看，主軸孔作為主要基準是不行的，為了能實現(xiàn)要求，在加工兩個孔的時候都選用底面作為基準，以減少定位基準不重合所帶來的精度誤差。也就是以底面和底面兩個孔限制6個自由度。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 二、對于精基準的選擇有一下原則： （1）基準重合原則。所謂的基準重合指的就是，加工的時候用的精加工基準就是工件設計的時候用的設計基準。當然有的時候工件的生產過程中由于不好定位等因素不能用到設計基準，這個時候用其他基準作為加工的精基準也還是可以的。 （2）基準統(tǒng)一原則?；鶞式y(tǒng)一指的就是在加工工件的時候應該在選用了一個精基準以后，就以該精基準為基礎完成加工工件盡可能多的工序。這樣可以使得工件加工的精度得到有效的保證，同時這樣也可以減少變換工件裝夾基準所用的時間。比如說在加工減速器箱蓋的時候，箱蓋與箱體合箱以后就應該盡可能的以底面為基準加工完箱蓋上還沒有加工的部分。這樣既可以保證工件的精度要求，還可以有效的提高工件的生產效率。 （3）互為基準的原則。在加工工件的時候往往會遇到，在工件上有兩個待加工的平面，并且這兩個平面有較高的精度要求時，這時就應該先以一個平面為加工的精基準，然后再以加工了面為精基準加工另外一個平面。例如：在加工減速器箱蓋的時候，如果要保證箱蓋結合面與箱蓋的凸緣的位置精度要求，就應該先一結合面為基準加工凸緣，然后再以凸緣為基準加工減速器箱蓋的結合面。 （4）自為基準原則。在加工工件時有些工件的加工表面要求有很小的余量而且還要求這余量得均勻，這是就應該用這個待加工表面自身為加工的精基準。例如：在對機床進行加工的時候，機床的導軌，就要求加工的余量要小還要求余量要均勻，這是就應該采用自身為基準的方式來對機床進行生產加工。 （5）便于裝夾原則。為了能夠裝夾方便，使得工人的勞動強度減小，提高生產的效率，所以所選的精基準應該使工件便于裝夾。同時還應該保證定位得準確可靠。用作精基準的表面的粗糙度應該要小一些。 2.5機床與工藝裝備的選用 2.5.1 機床的選擇 一、選擇機床時除了考慮機床的基本性能，還要考慮以下幾點：[6] （1）所選擇的機床的精度應該與所加工零件的精度的要求相適應； （2）機床能夠加工的工件的技術規(guī)格要與被加工的工件尺寸相匹配； （3）機床的使用應與現(xiàn)有的生產條件相匹配。 （4）機床的選用應與自身的經濟實力相匹配。 （5）機床能達到的生產率應該與被加工零件生產的綱領相適應 （6）在選擇機床時，機床的可靠性也是一個應該重點考慮的一項指標。 箱體箱蓋的加工主要選擇面加工的機床和孔加工的機床，綜合考慮上面所提到的應該考慮的問題。 二、面加工機床 由零件圖可以知道待加工的零件的最大尺寸為，屬于較大的工件，一般的加工機床的工作臺由于太小而無法滿足要求，查詢資料可以知道銑床X51的加工零件的最大尺寸為的是滿足要求的，所以面加工就選擇銑床X51。 三、孔的加工 箱蓋零件加工中孔加工有鉆孔、擴孔和鏜孔。鉆孔和擴孔選立式鉆床Z525、鏜孔選鏜床T616。 2.5.2 工藝裝備的選擇 （1）夾具的選擇 當工件的生產是大批量的生產時為了提高生產率、提高加工質量，就應該采用高生產率的專用夾具，還有就是夾具的精度應與工件的加工精度相適應，這樣可保證工件的加工精度要求。 （2）刀具的選擇 在選擇刀具時通常要考慮到零件的加工方法、工件的材料、精度要求和經濟性方面的要求。本次加工箱體箱蓋零件選的刀具有銑面的硬質合金銑刀、鉆孔的麻花鉆、鏜軸承孔的鏜刀。 （3）量具的選擇 箱體箱蓋的生產屬于小批量的生產應該選用通用夾具，在這次加工過程中選的量具有游標卡尺和塞規(guī)。具體到每個工藝選的量具，見下面的工藝卡片。 （4）輔具的選擇 在箱蓋的生產工藝裝備的選擇的時候還要認真的對輔助工具進行選擇。輔具有吊工件用的吊車；運輸工件的時候用到的叉車或者是小車；還有就是機床的各種附加的元件、放刀具用的刀架等，這樣有助于生產的組織管理，對工作效率的提高，十分有利，效果也十分明顯。 2.6 確定機械加工余量和尺寸公差 灰鑄鐵的尺寸公差等級CT為11-13，選取CT為13,“減速器”箱體的材料取為HT200，生產類型為小批量，砂型鑄造毛坯，毛坯的生產方法選用砂型鑄造機器造型，加工余量等級取MA為H。[7] 基于以上信息和路線，確定機械加工余量如下表所示： 表2-1箱蓋機械加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 粗銑500×310的結合面 500×310×185 IT13 3mm 粗銑臺階端面 250×60×65 IT10 5mm 半精銑500×310的結合面 500×310×185 IT9 1.5mm 精銑500×310的結合面 500×310×185 IT8 0.5mm 鉆4-Φ18的孔，锪平Φ35 Φ18 IT13 實心 粗銑頂端面120×180 120×180×195 IT13 5mm 鉆頂端面6-M6的螺紋孔，攻絲 M6 IT13 實心 鉆4-Φ17的孔，锪平Φ35 Φ17 IT13 5mm 粗銑Φ200的軸承座端面（兩端） Φ200 IT13 3mm 半精銑Φ200的軸承座端面（兩端） Φ200 IT9 1.5mm 精銑Φ200的軸承座端面（兩端） Φ200 IT8 0.5mm 2-2箱蓋尺寸公差 主要面尺寸 零件尺寸 尺寸公差等級 毛坯尺寸 尺寸公差 粗銑500×310的結合面 500×310×185 IT13 500×310×190 5 粗銑臺階端面 250×60×65 IT10 250×60×70 5 半精銑500×310的結合面 500×310×185 IT9 500×310×181.5 1.5 精銑500×310的結合面 500×310×185 IT8 500×310×185.5 0.5 鉆4-Φ18的孔，锪平Φ35 Φ18 IT13 實心 Φ18 粗銑頂端面120×180 120×180×195 IT13 120×180×200 5 鉆頂端面6-M6的螺紋孔，攻絲 M6 IT13 實心 M6 鉆4-Φ17的孔，锪平Φ35 Φ17 IT13 實心 Φ17 粗銑Φ190的軸承座端面（兩端） Φ190 IT13 Φ190 5 半精銑Φ190的軸承座端面（兩端） Φ190 IT9 Φ190 1.5 精銑Φ190的軸承座端面（兩端） Φ190 IT8 Φ190 0.5 2-3箱體機械加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 粗銑底端面 400×310×30 IT13 5mm 鉆4-Φ24的孔，锪孔Φ48 Φ24 IT13 實心 粗銑結合面 500×310×340 IT13 5mm 半精銑結合面 500×310×340 IT9 1.5mm 精銑結合面 500×310×340 IT8 0.5mm 鉆4-M16的螺紋孔，攻絲 M16 IT13 M16 鉆4-Φ17的孔，锪孔Φ35 Φ17 IT13 實心 鉆4-M8的螺紋孔，攻絲 M8 IT13 實心 粗銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT13 3mm 半精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT9 1.5mm 精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT8 0.5mm 粗鏜Φ130的孔 Φ130 IT13 Φ140 半精鏜Φ130的孔 Φ130 IT9 Φ133 精鏜Φ130的孔 Φ130 IT8 Φ130 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（一端） M12 IT13 實心 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（另一端） M12 IT13 實心 銑Φ38的端面（油孔） Φ38 IT13 5mm 鉆M20的螺紋孔，攻絲 M20 IT13 實心 銑Φ35的端面 Φ35 IT13 5mm 鉆M16的螺紋孔，攻絲 M16 IT13 實心 粗銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT13 3mm 半精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT9 1.5mm 精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT8 0.5mm 2-4箱體尺寸公差 主要面尺寸 零件尺寸 尺寸公差 毛坯尺寸 尺寸公差 粗銑底端面 400×310×30 IT13 500×310×190 5 鉆4-Φ24的孔，锪孔Φ48 Φ24 IT13 250×60×70 5 粗銑結合面 500×310×340 IT13 500×310×181.5 1.5 半精銑結合面 500×310×340 IT9 500×310×185.5 0.5 精銑結合面 500×310×340 IT8 實心 Φ18 鉆4-M16的螺紋孔，攻絲 M16 IT13 實心 M16 鉆4-Φ17的孔，锪孔Φ35 Φ17 IT13 實心 Φ17 鉆4-M8的螺紋孔，攻絲 M8 IT13 實心 Φ17 粗銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT13 Φ190 5 半精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT9 Φ190 1.5 精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT8 Φ190 0.5 粗鏜Φ130的孔 Φ130 IT13 Φ140 5 半精鏜Φ130的孔 Φ130 IT9 Φ133 1.5 精鏜Φ130的孔 Φ130 IT8 Φ130 0.5 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（一端） M12 IT13 實心 M12 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（另一端） M12 IT13 實心 M12 銑Φ38的端面（油孔） Φ38 IT13 Φ38 5 鉆M20的螺紋孔，攻絲 M20 IT13 實心 M20 銑Φ35的端面 Φ35 IT13 Φ35 5 鉆M16的螺紋孔，攻絲 M16 IT13 實心 M16 粗銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT13 Φ190 3 半精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT9 Φ190 1.5 精銑Φ190的端面（兩端） Φ190 IT8 Φ190 0.5 2.7 工藝路線的擬定 機械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程，是指導機械加工的主要文件。根據(jù)生產過稱工藝性質的不同，有毛坯制造、零件機械加工、熱處理、表面處理以及裝配等不同的工藝規(guī)程。規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。 在制備箱體外殼的加工工藝，有一些應該遵循的基本原則。[8] 1. 先基面，后其它 工藝路線開始要求的加工表面，應是選作后面工序作為精基準的表面，然后再以該基準面加以定位，加工其他表面。 2．粗精分開、先粗后精 箱體的結構形狀比較復雜，主要平面以及孔系加工精度高，一般應將粗、精加工工序分開進行，先進行粗加工，后精加工。 3．先面后孔 先加工平面，后加工孔是箱體加工的規(guī)律。平面面積越大，用其定位穩(wěn)定越可靠；支承孔大多分布在箱體的外壁平面上，先加工外壁的平面可以切去除鑄件表面的凹凸不平以及夾砂的缺陷，這樣可減少鉆頭的引偏，防止刀具的崩刃等，對孔加工十分有利。 4．工序集中，先主后次 箱體零件上相互位置要求比較高的孔系和平面，一般要求盡量集中在同一工序中加工，從而保證其相互位置要求和減少裝夾的次數(shù)。緊固螺紋孔、油孔等次要的工序的安排，一般安排在平面和支承孔等主要加工表面的精加工之后進行加工處理。 2.7.1箱體工藝路線的擬定 2-1箱體加工的工藝路線一 1 鑄造 鑄造 2 處理 時效處理 3 銑 粗銑底端面 4 鉆 鉆4-Φ24的孔，锪孔Φ48 5 銑 粗銑結合面 6 銑 半精銑結合面 7 銑 精銑結合面 8 鉆 鉆4-M16的螺紋孔，攻絲 9 鉆 鉆4-Φ17的孔，锪孔Φ35 10 鉆 鉆4-M8的螺紋孔，攻絲 11 銑 粗銑Φ195的端面（兩端） 12 銑 半精銑Φ195的端面（兩端） 13 銑 精銑Φ195的端面（兩端） 14 鏜 粗鏜Φ130的孔 15 鏜 半精鏜Φ130的孔 16 鏜 精鏜Φ130的孔 17 鉆 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（一端） 18 鉆 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（另一端） 19 銑 銑Φ38的端面（油孔） 20 鉆 鉆M20的螺紋孔，攻絲 21 銑 銑Φ35的端面 22 鉆 鉆M16的螺紋孔，攻絲 23 銑 粗銑Φ190的端面（兩端） 24 銑 半精銑Φ190的端面（兩端） 25 銑 精銑Φ190的端面（兩端） 26 檢驗 檢驗各尺寸，達到圖紙要求，未加工工序，合箱加工 2-2箱體加工的工藝路線二 1 鑄造 鑄造 2 處理 時效處理 3 鉆 鉆4-Φ24的孔，锪孔Φ48 4 銑 粗銑底端面 5 銑 粗銑結合面 6 銑 半精銑結合面 7 銑 精銑結合面 8 鉆 鉆4-M16的螺紋孔，攻絲 9 鉆 鉆4-Φ17的孔，锪孔Φ35 10 鉆 鉆4-M8的螺紋孔，攻絲 11 銑 粗銑Φ195的端面（兩端） 12 銑 半精銑Φ195的端面（兩端） 13 銑 精銑Φ195的端面（兩端） 14 鏜 粗鏜Φ130的孔 15 鏜 半精鏜Φ130的孔 16 鏜 精鏜Φ130的孔 17 鉆 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（一端） 18 鉆 鉆6-M12的螺紋孔，攻絲（另一端） 19 銑 銑Φ38的端面（油孔） 20 鉆 鉆M20的螺紋孔，攻絲 21 銑 銑Φ35的端面 22 鉆 鉆M16的螺紋孔，攻絲 23 銑 粗銑Φ190的端面（兩端） 24 銑 半精銑Φ190的端面（兩端） 25 銑 精銑Φ190的端面（兩端） 26 檢驗 檢驗各尺寸，達到圖紙要求，未加工工序，合箱加工 分析與比較工藝方案： 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先鉆孔，再銑端面，工序安排緊湊合理，可以更好的保證加工精度要求和位置度要求，綜合考慮我們選擇方案一。 2.7.2箱蓋工藝路線的擬定 表2-3 箱蓋加工工藝路線方案一 1 鑄造 鑄造 2 處理 時效處理 3 銑 粗銑500×310的結合面 4 銑 粗銑臺階端面 5 銑 半精銑500×310的結合面 6 銑 精銑500×310的結合面 7 鉆 鉆4-Φ18的孔，锪平Φ35 8 銑 粗銑頂端面120×180 9 鉆 鉆頂端面6-M6的螺紋孔，攻絲 10 鉆 鉆4-Φ17的孔，锪平Φ35 11 銑 粗銑Φ200的軸承座端面（兩端） 12 銑 半精銑Φ200的軸承座端面（兩端） 13 銑 精銑Φ200的軸承座端面（兩端） 14 檢驗 檢驗各尺寸，達到圖紙要求。未加工工序，合箱加工 表2-4 箱蓋加工工藝路線二 1 鑄造 鑄造 2 處理 時效處理 3 銑 粗銑500×310的結合面 4 銑 粗銑臺階端面 5 鉆 鉆4-Φ18的孔，锪平Φ35 6 銑 粗銑頂端面120×180 7 鉆 鉆頂端面6-M6的螺紋孔，攻絲 8 鉆 鉆4-Φ17的孔，锪平Φ35 9 銑 粗銑Φ200的軸承座端面（兩端） 10 檢驗 檢驗各尺寸，達到圖紙要求。未加工工序，合箱加工 工藝路線方案的分析比較： 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一對結合面和軸承座端面采用粗銑，半精銑和精銑加工，工序安排緊湊合理，可以更好的保證加工精度要求和位置度要求。而方案二只采用粗銑一個工序，不能保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一。 2.8工藝參數(shù)的計算與分析 工序：粗銑底端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?0 當＝80r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：鉆4-Φ24的孔，锪孔Φ48 (1)鉆Φ24mm孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ24 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ns== r/min 與398r/min相近的機床轉速為392r/min?，F(xiàn)選取=392r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=30mm; =4mm; =3mm; t= ==0.09min (2)：锪孔 Φ48mm孔 根據(jù)有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 　　　 式中的、——加工實心孔進的切削用量. 現(xiàn)已知 =0.36mm/r (《切削手冊》)表2.7 =100m/min (《切削手冊》)表2.13 　　　　　　　　 1) 給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r 2) 削速度　　v=0.4×100=40m/min. 3) 機床主軸轉速　　 ns== 265.3r/min 與265r/min相近的機床轉速為272r/min。現(xiàn)選取=272r/min。 所以實際切削速度 == 5) 削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=1mm; =6mm; =0mm; t= ==0.02(min) 工序：粗銑結合面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量大，一次加工完成 5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?0 當＝80r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：半精銑結合面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 7） 決定銑削深度 因為加工余量大，一次加工完成 8） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?5 當＝65r/min時 按機床標準選取 9） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：精銑結合面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 銑削用量 銑削深度 因為加工余量大，一次加工完成 每次進給量及切削速度 根據(jù)銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?5 當＝65r/min時 按機床標準選取 3.計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：鉆4-M16螺紋孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當 鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則： 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 攻絲M16 攻螺紋M16mm。 按機床選取，則 機動時，， 工序：粗鏜φ125軸承孔 工件材料：HT200,HB=200241。 加工要求：保證軸承孔表面粗糙度為Ra1.6 機床：T6112型鏜床。 刀具：鏜刀,主偏角。 量具：游標卡尺 粗鏜加工機動時間的確定 已知鑄造出來的毛坯的加工余量為8mm，加工零件的總長度為83mm，分為粗鏜，半精鏜和精鏜三步工序。參照參考文獻[15]表11.4-1粗鏜的切削深度2ap=5mm，半精鏜2ap=2mm，精鏜2ap=1mm，進給量f=0.5mm/r，切削速度V=1.4m/s=84m/min。 所以機床的轉速，由式2-1可得： 參考參考文獻[10]表3.1-41,主軸轉速選n=250 所以實際切削速度，由式2-2可得： 根據(jù)參考文獻[10]表2.5-3可得，鏜銷加工機動時間的算法如下： （2-9） ， 工序：半精鏜φ125軸承孔 加工條件 工件材料：HT200 加工要求：保證軸承孔表面粗糙度為Ra1.6 機床：T6112型鏜床。 刀具：鏜刀,主偏角。 量具：游標卡尺 半精鏜加工機動時間的確定 已知半精鏜零件的加工余量為3mm，加工零件的總長度為83mm，分為半精鏜和精鏜兩步工序。所以半精鏜2ap=2mm，精鏜2ap=1mm.參照參考文獻[10]表15-25，進給量f=0.2mm/r，切削速度V=1.6m/s=96m/min。 所以機床的轉速由式2-1可得： 參考參考文獻[11]表3.1-341,主軸轉速選n=250 所以實際切削速度，由式2-2可得： 根據(jù)參考文獻[10]表2.5-3可得，由式2-9可得鏜銷加工機動時間的算法如下： ， 工序：精鏜φ125軸承孔 工件材料：HT200 加工要求：保證軸承孔表面粗糙度為Ra1.6 機床：T612型臥式鏜床。 刀具：鏜刀,主偏角。 量具：游標卡尺 精鏜加工機動時間的確定 已知半精鏜零件的加工余量為1mm，加工零件的總長度為83mm，可一次鏜銷，精鏜2ap=1mm，參照參考文獻[10]表15-25，進給量f=0.15mm/r，切削速度V=1.5m/s=90m/min。 所以機床的轉速由式2-1可得： 參考參考文獻[10]表3.1-36,主軸轉速選n=250。 所以實際切削速度由式2-2可得： 根據(jù)參考文獻[10]表2.5-3可得，由式2-9可得鏜銷加工機動時間的算法如下： ， 42 本科畢業(yè)設計(論文) 3 銑箱體結合面夾具的設計 3 銑箱體結合面夾具的設計 夾具的主要作用是：保證工件的可靠的加工質量，提高加工效率，降低勞動強度，充分發(fā)揮機器的性能和擴展過程。夾具將被用于所選擇的X51銑床。刀具選擇YG8硬質合金立銑刀。 3.1 問題的提出 在對工件進行夾具設計時就應該對工件的定位類型，有很清楚的認識，工件的定位方式分為下面四種情況。工件的定位方式分為下面四種情況: （1） 第一種定位方式是完全定位。工件一共有六個自由度，如果在夾具中將工件的六個自由度都給限制了，那么這種定位的方式便稱為完全定位。 （2） 第二種定位方式為不完全定位。這種定位方式與第一種定位方式相對，就是沒有將工件六個自由度都約束，這就稱之為不完全的定位方式。 （3） 第三種定位方式為欠定位。這種定位方式是按照工件的加工技術要求必須給予限制的自由度沒有得到限制。在這樣加工工件的時候，工件原本要求的精度就很難得到有效的保證了，所以這種定位方式一般說來是不被使用的。 （4）第四種定位方式是重復定位。在夾具中工件有些方向上的自由度被夾具的多個定位元件限制了，這就是所說的重復定位了。重復定位按其具體情況有課分為可用的重復定位和不可用的重復定位。在加工中有些重復的定位會使得工件不容易裝夾在夾具上，并且很有可能使得工件在裝夾的過程中產生變形等不良情況，這將直接影響工件加工的要求，使工件很難達到應該達到的精度，所以這是不可行的。當然這種不可用的重復定位是由辦法來避免的，避免這種定位的方法有兩種方法。一個就是使夾具的結構得到改變，這樣工件就不會是重復定位了。還有一種辦法就是，提高定位元件與工件接觸處的精度要求，這也是可行的。 3.2 確定定位方案以及定位元件 　 本夾具主要是銑削結合面，本軸承孔的工序基準是尺寸為400×320的已加工好的箱座底面，選取尺寸為400×320的箱座底面作為定位基準，兩個支承板構成一個平面限制三個自由度，分別為Z方向，X旋轉，Y旋轉。以4-Φ24的孔，使用A型定位銷和B型定位銷限制三個自由度。A型定位銷限制兩個自由度，分別為X方向，Y方向。B型定位銷限制一個自由度為Z旋轉。從而工件限制了工件六個自由度,是完全定位，符合六點定位原理。其定位方案如下圖3.1所示： 圖3.1 定位方案示意圖 支承板： 依據(jù)箱體結構自行設計出該支承板，其示意圖如3.2所示： 圖3.2 支承板 （1）材料：T8按GB/T 1298 （2）熱處理：55～60HRC。 （3）其他技術要求按JB/T 8044-1999的規(guī)定。 3.3 確定夾緊方案以及夾緊元件 銑床夾具主要用于加工零件是的平面、溝槽、缺口、花鍵及各種成形表面。銑床夾具保證達到工件幾何精度，表面粗糙度。設計銑夾具，主要考慮的是工件夾具的剛性和理性面銑刀的正確定位，以保證實現(xiàn)產品的工藝要求[13]。 應重點考慮的問題具體如下： （1）在設計定位和夾緊結構時，需保證夾緊后工件的彈性變形最小。 （2）銑刀的直徑的選取應合理。 （3）設置必要的起吊裝置，同時并保證起吊時夾具不致變形 由于本箱體的定位方案是由支撐板，A型定位銷和B型定位銷定位，因此主要限位面是支撐板，由夾緊力的方向和作用點的確定原則，夾緊力應指向支撐板面上，壓在箱體的凸緣上來夾緊工件，為了降低成本選用扭緊螺母，由于壓板的一端有一可調圓柱支承，阻礙了該段向下運動，使壓板另一端下壓來壓緊工件。夾緊方案的結構示意圖和夾緊元件如下圖3.3所示： 圖3.3 夾緊機構 （1）材料：45鋼。按GB 699-65《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。 （2）熱處理：HRC 35～40。 （3）其他技術要求按GB 2259-80《機床夾具箱體》 （4）詳細尺寸見箱體圖。 設計出來的夾緊方案結構，示意圖3.4所示： 圖3.4 夾緊方案結構示意圖 3.4 確定銑削夾緊力 夾緊力的大小必須適當。夾緊力過小，工件可能在加工過程中移動而破壞定位，不僅影響質量，還可能造成因此事故；夾緊力過大，不但會使工件和夾具產生變形，對加工質量不利，而且造成人力、物力的浪費。[15] 確定的夾緊力，通常被視為一剛性固定件和工件的系統(tǒng)，以簡化確定。然后由切削力考慮工件，夾緊力（重力，應考慮大型工件，工件轉速運動也考慮慣性力）的靜力平衡條件來確定理論夾緊力，再乘以一個安全系數(shù)，按實際所需的夾緊力。根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得： 銑削力確定公式為 圓周分力 式中——切削深度； ——進給量； ——切削寬度； ——銑刀齒數(shù)； ——銑刀直徑； 查表可得： Z=10 代入得 =4560N 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： 當用兩把銑刀同時加工時銑，銑削加工產生的水平分力應與夾緊力產生的摩擦力平衡 即： （u=0.3） 確定出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力 即： (參考文獻[14]第30頁) -考慮工件材料及加工余量的均勻性的基本安全系數(shù) -粗加工和精加工影響系數(shù) -刀具鈍化程度的影響系數(shù) -切削特點（連續(xù)或斷續(xù)）影響系數(shù) -夾緊力的穩(wěn)定性的影響系數(shù) -手動夾緊的手柄位置的影響系數(shù) -力矩作用于工件時與支撐面的接觸情況 ，，，，，， 故所需實際夾緊力： 3.5確定定位誤差 (1)移動時基準位移誤差 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 代入得： == (2) 轉角誤差 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 ———— 削邊銷孔的最大偏差 ———— 削邊銷孔的最小偏差 ———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中： 則代入得： 則： 經檢驗合格。 本科畢業(yè)設計(論文) 4 鏜軸承孔夾具的設計 4 鏜軸承孔夾具的設計 4.1 問題的提出 該夾具要鏜的軸承孔為Φ125的軸承孔，軸承孔有較高的同軸度要求、垂直度要求，所以對夾具的設計有較高的要求。同時為了提高生產效率，還是需要注意操作簡單，工人勞動強度不宜過大。 4.2 定位方案與定位元件的設計 在鏜軸承孔時選擇的定位方式是傳統(tǒng)的一面兩孔組合起來的定位方式，由于如果直接將加工零件放在夾具體上面，很容易使得夾具體受到磨損從而精度受到影響，所以在夾具體上放兩個支撐板，將工件放在支撐板上。一個平面上放兩個支撐板限制了三個自由度。然后再在該平面上采用一個圓柱銷和一個削邊銷形式再限制三個自由度，這樣一共就限制了六個自由度，這屬于完全定位。在這里之所以要采用削邊銷是為了防止因為過定位而使定位產生干涉和裝夾工件時產生困難。[17]定位方案的示意圖如圖4.1所示： 圖4.1 定位方案示意圖 由上面的夾緊方案示意圖我們便可看到定位元件有短圓柱銷、削邊銷和支撐板。所以對于定位元件的設計就是對短圓柱銷、削邊銷和支撐板的設計。 固定定位銷的設計 參照參考文獻[14]94頁和95頁固定定位銷