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机械制造技术基础 课程设计说明书课程设计说明书 设计题目：设计题目：设计减速箱体的机械加工工艺 规程及工艺装备 设计者：设计者： XXX 班级：班级： XXXX 学号：学号： XXXXXXXXX 指导教师：指导教师： XX XX 大学 2011 年 6 月 272011 年 7 月 8 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 2 减速箱体 XXXX 大学 机械制造技术基础课程设计任务书机械制造技术基础课程设计任务书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题目题目：设计“减速箱体”零件的机械加工工艺规程及指定夹具设计 内容内容：零件图 1 张 毛坯图 1 张 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 夹具装配图 1 张 机械加工工序卡片 1 套 夹具体零件图 1 张 课程设计说明书 1 份 生产纲领：中批或大批生产（生产纲领：中批或大批生产（4000 件件/年）年） 班班 级：级： 机械 XXXX 学学 号：号： XXXXXXXXX 学学 生：生： XXX XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 3 减速箱体 2011 年 6 月 272011 年 7 月 8 目录目录 序言4 一、零件的工艺分析及生产类型的确定4 1、零件的作用4 2、零件的工艺分析4 3、零件的生产类型5 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图5 1、选择毛坯5 2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定5 3、设计毛坯图6 三、选择加工方法，制订零件的机械加工工艺路线8 1、定位基准的选择8 2、零件表面加工方法和工艺路线的确定8 四、工序设计10 1、选择加工设备与工艺设备10 2、选择夹具10 3、选择刀具10 4、选择量具11 五、确定切削用量及基本时间11 1、工序 4 切削用量及基本时间的确定11 2、工序 7 切削用量及基本时间的确定12 六、夹具设计16 1、问题的提出16 2、定位方式与定位基准的选择16 3、定位销长度的分析16 4、定位误差的分析与计算17 5、夹具设计19 设计小结21 参考书目22 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 4 减速箱体 序言序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课， 并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能 综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识， 独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的 工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了 良好的基础。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加 指教。 一、零件的工艺分析及生产类型的确定一、零件的工艺分析及生产类型的确定 1、零件的作用、零件的作用 题目所给的零件是减速箱体，箱体是机器的基础零件，它将机器中有关部 件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使之白吃正确的相互位置， 以传递扭矩或改变转速来完成规定的运动，故箱体的加工质量，直接影响到机 器的性能、精度和寿命。 2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 箱体类零件的结构比较复杂，薄壁且不均匀，加工表面多，其主要加工表 面是平面和孔。通常平面的加工精度比较容易保证，而精度比较高的支承孔以 及孔与孔之间、孔与平面之间的相互位置精度则比较难保证，往往成为生产中 的关键。所以在制定箱体加工工艺过程时，应该将如何保证孔的位置精度作为 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 5 减速箱体 重点来考虑。此外，还应该特别注意箱体的生产批量和工厂的具体生产条件。 通过对该零件的重新绘制，只原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技 术要求齐全。该箱体需要加工的主要表面是三对支承孔、螺纹孔及底面（装配 基准面） 、顶面和左右外侧平面。三对支承孔是垂直关系。孔的公差为 H7，表 面粗糟度 Ra1.6um、Ra3.2um、Ra6.3um。由零件图可知，零件的材料 HT150， 该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性，减震性，切削加工性，铸造性，价 格便宜，制造方便，但塑性较差，脆性高，适用于承受较大应力，耐磨的零件。 3、零件的生产类型、零件的生产类型 根据设计题目知：Q=4000 台/件， ；结合生产实际，备品率和废品率分别 取 0.1 和 0.01，带入公式（2-1）得生产纲领 N=4000*1*（1+0.1）*（1+0.01） =4444 件/年。生产批量为大批量生产。 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 1、选择毛坯、选择毛坯 该箱体零件的结构形状比较复杂，生产批量大，所以毛坯选择铸件，零件 材料为 HT150。为了消除铸造应力，稳定加工精度，铸造后安排退火处理。 2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定 根据箱体零件图计算轮廓尺寸，长 180mm，宽 170mm，高 127mm,所以零 件的最大轮廓尺寸为 180mm。 由表 5-1 得，铸造方法选择机器造型、铸件材料按灰铸铁，得到公差等级 CT 范围为 8 到 12 级，所以选择 10 级。 根据加工面的基本尺寸和铸件的公差等级 CT，由表 5-3 查得公差带相对 于基本尺寸对称分布。 由表 5-5，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得到机械加工余量等 级范围 E 到 G 级，取为 F 级。 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 6 减速箱体 对于所有加工表面的机械加工余量取同一个值，由表 5-4 查得最大 轮廓尺寸为 180mm、机械加工余量等级为 F 级，得 RMA 数值为 2mm。求毛坯 尺寸： R127=127+3.6/2+2=130.8 R130=130+3.6/2+2 2=135.8 R117=117+3.6/2+2 2=122.8 R15=15+2.2/2+2=18.1 R40=40-2 2-2.6/2=34.7 R35=35-2 2-2.6/2=29.7 R42=42-2 2-2.8/2=36.6 表表 1 减速箱体铸件毛坯尺寸公差与加工余量减速箱体铸件毛坯尺寸公差与加工余量 公差等级 CT10101010101010 加工基本面尺寸12713011715403542 尺寸公差3.63.63.62.22.6262.8 机械加工余量等 级 FFFFFFF RMA2222222 毛坯基本尺寸130.8133.8120.818.134.729.736.4 3、设计毛坯图、设计毛坯图 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 7 减速箱体 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 8 减速箱体 三、选择加工方法，制订零件的机械加工工艺路线三、选择加工方法，制订零件的机械加工工艺路线 1、定位基准的选择、定位基准的选择 由于铸件没有预铸孔，不能选铸孔为粗基准。考虑到底脚伸展面积大、厚 度薄，上下均需要加工，可互为基准面加工上下两面，这样有利余保证上下面 的加工质量。底板侧面可以用底面和对面作定位，粗铣即可保证加工质量。 2、零件表面加工方法和工艺路线的确定、零件表面加工方法和工艺路线的确定 用上述精基准定位，加工两锥孔，后续加工可一面两销定位。在镗模上精 镗两对支承孔，能满足图纸要求的位置精度，且生产率比较高。镗孔应该在左 右侧面加工后进行，以确保同轴孔系的同轴度。镗孔前的预备粗镗和半精镗精 镗。 平面的加工应该在镗孔前进行。其终加工用半精铣就能达到要 求。其预 备工序是粗铣。 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 9 减速箱体 加工表面表面粗糙度公差、精度等 级 加工方法 侧面3.2IT11粗铣半精铣 上平面3.2IT11粗铣半精铣 下平面6.3IT12粗铣 底板上面6.3IT12粗铣 侧面3.2IT11粗铣半精铣 锥孔 81.6IT8钻孔铰孔 孔 426.3IT11粗镗 孔 471.6IT8粗镗半精镗精镗 孔 7525IT13粗镗 孔 351.6IT8粗镗半精镗精镗 孔 401.6IT8粗镗半精镗精镗 沉头孔25IT11钻孔锪孔 螺纹 M5-7H钻孔攻丝 为了消除铸造应力，稳定加工精度，铸造后安排退火处理。 为了保证加工精度，平面和孔隙的粗精加工划分成不同的工序。 综合以上个项，可设计以下二种工艺路线： 工艺路线一： 工序一.上下表面互为基准，进行粗铣半精铣加工 工序二.粗铣底座上面，侧面 工序三.钻 8 锥孔，铰 8 锥孔 工序四.粗铣半精铣侧面 工序五.粗镗半精镗侧面 40,35 孔 工序六.精镗侧面 40,35 孔 工序七.粗镗底面 42 粗镗 47 粗镗 75 半精镗 47 孔 工序八.精镗底面 47 孔 工序九.钻 M5-H7 螺纹孔，钻底面 9/15 孔，锪沉头孔 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 10 减速箱体 工序十.攻钻 M5-H7 螺纹 工艺路线二： 工序一.粗铣下平面，保证粗糙度 Ra6.3 工序二 粗铣上平面，半精铣上平面 工序三.粗铣底板上表面 工序四. 钻底板上的孔，绞孔至8，保证粗糙度 Ra1.6 工序五. 钻底板另一侧的孔，绞孔至9，锪沉头孔14，以后的工序采用 底板对角线上的两个孔定位 工序六.粗铣半精铣侧面，保证粗糙度 Ra3.2 工序七.粗镗35，40 的孔，半精镗35，40 的孔，精镗35，40 的 孔，保证粗糙度 Ra1.6 工序八.粗镗 42，47，75，半精镗 47 保证形位要求 工序九.精镗 47，保证粗糙度 Ra1.6 工序十.钻上平面 4 4 的孔 工序十一.攻 4 M5-7H 深 12 的螺纹 工序十二.钻 35 孔周围 4 的孔 工序十三.攻 35 孔周围 M5-7H 的螺纹 工序十四.钻 40 孔周围 4 的孔 工序十五.攻 40 孔周围 M5-7H 的螺纹 工序十六.钻底面 47 孔周围 4 的孔 工序十七.攻底面 47 孔周围 M5-7H 深 10 的螺纹 工序十八.检验 工序十九.去毛刺 工序二十.内壁涂黄漆，非加工面涂底漆 经过比较，考虑安全性，精度保持性，技术经济性和夹具复杂程度，选择工艺 路线二进行加工。 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 11 减速箱体 四、工序设计四、工序设计 1、选择加工设备与工艺设备、选择加工设备与工艺设备 工序一到工序五是粗铣和半精铣，各工序的工步步多，成批生产部要求很 高的生产率，加工精度也不是要求很高，所以选用铣床就能满足要求。本零件 的外轮廓尺寸不大，精度要求也不是很高，所以选用 X52K 铣床。 工序七到工序十三是粗镗，半精镗，精镗 2-35，2-40，42，47，75 的孔，应在镗床上进行。 其他工序为钻孔，应该在钻床上加工。 2、选择夹具、选择夹具 本箱体零件外形比较复杂，应在专用夹具上进行加工。 3、选择刀具、选择刀具 根据不同的工序选用补同的刀具。 在粗铣和半精铣的工序中根据表 5-104 选用盘铣刀； 在钻孔和镗孔的工序中选用麻花钻和镗刀。 在绞孔时用细柄机用和手用丝锥。 4、选择量具、选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。 （1）选择加工孔用量具 （A）粗镗孔35,40,42,从表 5-108 中选取读数值 0.01mm，测量范围 2550mm 的内径千分尺即可。粗镗孔75 选择读书 0.01mm，测量范围 50175 的内径千分尺即可。 （B）半精镗35,40,42,选用读数值 0.01mm，测量范围 1535mm，和 3550mm 的内径百分尺即可。 （C）精镗孔，由于精度要求较高，加工时每个工件都需要测量，故选用极限 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 12 减速箱体 量规。选择锥柄圆柱塞规。 （2）长度测量 选用两用/双面游标卡尺。 五、确定切削用量及基本时间五、确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量 pa，进给量f 和切削速度v，确定顺序是先确定 pa、f 再确 定v。 1、工序、工序 4 切削用量及基本时间的确定切削用量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为钻孔，刀具选用直柄麻花钻，直径 d=7.5，和硬质合 金直柄机用铰刀。 。 确定进给量 f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给 1 选择钻头磨钝标准及耐用度。 根据表 5-130，钻头后刀面最大磨损限度为 2 0.8mm，寿命 T=60min。扩孔后刀面最大磨损限度为 1.4mm，寿命 T=60min。 铰和精铰孔后刀面最大磨损限度为 0.9mm，寿命 T=120min。 确定切削速度 v 由表 5-132，b=670MPa的 45 钢加工性属 5 类。根据表 3 5-134，暂定进给量 f=0.05mm/r。由表 5-134，可查得 vc=50m/min，n=400r/min。由表 5-136 查得铰孔时进给量为 f=0.2mm/r，切削速 度 vc=50m/min，主轴转速 n=68r/min，背吃刀量 ap=0.05。根据 Z525 立式钻床 选择主轴实际转速。 （2）基本时间 钻 3 个 8mm 深 15mm 的通孔，铰 2 个 8mm 深 15mm 的 通孔，锪钻底面沉头孔基本时间约为 50s。 2、工序、工序 7 切削用量及基本时间的确定切削用量及基本时间的确定 粗镗、半精镗、精镗侧面35，40 的孔切削用量 （1）粗镗35 的孔 选用刀具为 YG3X 硬质合金，直径为 20mm 的圆形镗 刀。 A、切削用量 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 13 减速箱体 a、确定确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，fmmf8 . 030 . 0 取。mmf5 . 0 b、确定背吃刀量 因其单边余量：Z=2.65mm p a 所以铣削深度： mm p a2 p a c、确定切削速度 根据参考文献表 15-25，得，取 v smv/5 . 165 . 0 smv/0 . 1 min/341 1000 r d v n 查表 5-56，选择，则实际切削速度为min/370rn min/80rv B、基本时间 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj4 .242 37045 . 0 48 . 722 （2）半精镗 35 的孔 所选刀具为 YT15 硬质合金，直径为 20 mm 的 圆形镗刀。 A、切削用量 确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，取fmmf6 . 020 . 0 。mmf2 . 0 因其单边余量：Z=0.65mm 所以铣削深度： mm p a6 . 0 p a 确定切削速度 v 根据参考文献表 15-25，得，取smv/66. 10 . 1smv/3 . 1 min/410 1000 r d v n 差表 5-56，选择，则实际切削速度为min/460rn min/50rv 基本时间 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 14 减速箱体 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj 7 . 14 4603 . 0 48 . 722 （3）精镗 35 的孔 切削用量 确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，取fmmf4 . 015 . 0 。mmf2 . 0 因其单边余量：Z=0.05mm 所以铣削深度：mm p a05 . 0 p a 确定切削速度 v 根据参考文献表 15-25，得，取smv/5 . 18 . 0smv/0 . 1 min/310 1000 r d v n 差表 5-56，选择，则实际切削速度为min/370rn min/50rv 基本时间 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj4 .27 3702 . 0 48 . 722 则sTTTT 5 . 66 4 . 27 7 . 14 4 . 24 3211 总 （2）粗镗40 的孔 选用刀具为 YT5 硬质合金，直径为 20mm 的圆形镗刀。 A、切削用量 a、确定确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，fmmf8 . 030 . 0 取。mmf5 . 0 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 15 减速箱体 b、确定背吃刀量 因其单边余量：Z=2.65mm p a 所以铣削深度： mm p a2 p a c、确定切削速度 根据参考文献表 15-25，得，取 v smv/5 . 165 . 0 smv/0 . 1 min/341 1000 r d v n 查表 5-56，选择，则实际切削速度为min/370rn min/80rv B、基本时间 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj4 .242 37045 . 0 48 . 722 （2）半精镗 35 的孔 所选刀具为 YT15 硬质合金，直径为 20 mm 的 圆形镗刀。 A、切削用量 确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，取fmmf6 . 020 . 0 。mmf2 . 0 因其单边余量：Z=0.65mm 所以铣削深度： mm p a6 . 0 p a 确定切削速度 v 根据参考文献表 15-25，得，取smv/66. 10 . 1smv/3 . 1 min/410 1000 r d v n 差表 5-56，选择，则实际切削速度为min/460rn min/50rv 基本时间 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 16 减速箱体 mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj 7 . 14 4603 . 0 48 . 722 （3）精镗 40 的孔 切削用量 确定进给量 根据参考文献表 15-25 可查出，取fmmf4 . 015 . 0 。mmf2 . 0 因其单边余量：Z=0.05mm 所以铣削深度：mm p a05 . 0 p a 确定切削速度 v 根据参考文献表 15-25，得，取smv/5 . 18 . 0smv/0 . 1 min/310 1000 r d v n 差表 5-56，选择，则实际切削速度为min/370rn min/50rv 基本时间 由表 2-24，知机动时间 321 1 2 ,lll dd Li fn L Tj mmctgctgk D l r 8 . 72120 2 20 )21 ( 2 1 则sTj4 .27 3702 . 0 48 . 722 则sTTTT 5 . 66 4 . 27 7 . 14 4 . 24 3211 总 3.23.2 夹具设计夹具设计 3.2.13.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知，6-M5 在圆周上均匀分布, 尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计 基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以外圆面作 为定位基准。 为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对 6-M5 孔进行加 工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 17 减速箱体 3.2.23.2.2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 式中： 转矩 式中: 功率 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 式中： 基本安全系数，; 加工性质系数，; 刀具钝化系数, ; 断续切削系数, 则： 气缸选用。当压缩空气单位压力,夹紧拉杆。 钻削 切向方向所受力: XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 18 减速箱体 取 所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。 3.33.3 定位误差的分析定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公 差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。 3.43.4 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的 钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要 增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施 有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下， 适当提高压缩空气的工作压力（由增至）以增加气缸推力。结果，本夹具 结构比较紧凑。 钻床夹具的装配图及零件图分别见附图 3 及附图 4。 4.4.方案综合评价与结论方案综合评价与结论 本夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方 案适合大批量生产。 设计小结设计小结 通过这次历时两个星期的机械制造技术基础的课程设计，设计完成了一个箱体 零件的一道加工工序的专用夹具。在设计的过程中遇到了也解决了很多平时在 理论课学习中未曾遇到的问题，所以感觉学到了很多东西，受益匪浅。同时对 专用夹具的设计过程有了一个比较深刻的了解，相信通过这次的设计，可以为 我的以后的毕业设计以至于再以后的参加工作时的各项设计打下了一个比较好 的基础。 当然，我设计的工序以及夹具都是比较简单的，所以，个人能力还需要多在以 XX 大学机械工程学院 课程设计说明书 XXX 19 减速箱体 后的学习中再磨练，争取更大的进步。 由于时间的问题加上个人能力还很有限，所有可想而知可能该设计还存在着许 多不尽如人意的地方，相信在以后遇到同样的问题的时候可以做的更好。这次 的缺陷还请各位老师进行批评指正。 参考书目参考书目 1、崇凯、李楠. 机械制造技术基础课程设计指南. 第一版.北京：化工工业 出版社，2007 2、刘新佳材料成型工艺基础. 第一版.北京：化学工业出版社.2006 3、黄如林、汪群.金属加工工艺工装设计.第一版.北京：化学工业出版社， 2006 4、鲁屏宇.工程图学.第一版.北京：机械工业出版社，2005 5、冯辛安.机械制造装备设计.第二版.北京：机械工业出版社，2007 6、冯之敬.机械制造工程原理.第一版.北京：清华大学出版社，2006 7、杨叔子.机械加工工艺师手册.第一版.北京：机械工业出版社，2001
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