机械制造技术课程设计蜗杆箱零件的机械加工工艺规程及钻孔夹具设计【全套图纸】

辽宁工程技术大学课程设计16辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：涡杆箱零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计全套图纸，加153893706班级：机械09-3班姓名：指导教师：完成日期：2012年6月20日一、设计题目涡杆箱零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张(2) 生产类型: 中批三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工艺卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(5000字左右) 1份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要机械制造程设计的主要内容是机械加工工艺规程编制和钻削孔工序专用夹具设计。在设计的过程中，学生能综合运用机械制造技术基础和其他课程的基本理论和方法，为了能够完成设计任务，必须竭尽所学，找到一种正确的设计方法。正确的制定一个零件的机械加工工艺规程。结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法，正确的进行工艺计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、夹紧力等。学生通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题能力的初步培养.在三周的课程设计中，学生对机械工程学的兴趣将大有增长。他们将享受设计中的每一时刻。除此之外，他们将挖掘隐含的动力去学习机械自动化及材料科学的本专业课程.AbstractThe design course of Manufacturing are the main contents of a point of order processing machinery and drilling holes for fixture design process. In the process of the design ,we Can make comprehensive use of machinery manufacturing technology and other courses based on the basic theories and methods. In order to finish the design. We have to think about the method that make full use of what we have. Combination of design, the application process can be skilled method of calculating the correct conduct of calculation, such as technical parameters, cutting force, cutting power, cutting speed, positioning error, the clamping force, and so on.Through the curriculum design, Students will learn theory and practice of combining production, resolved the issue of capacity issues and the initial training. In the course of three weeks of Manufacturing Design, students interest in mechanical engineering has been growing rapidly. They enjoy every moment of the lecture. Besides, they will found large room for giving full play of my latent energy by studying the courses offered by departments of industrial automation and materials science 目录1.蜗杆箱的工艺性分析及生产类型的确定11.1蜗杆箱的用途11.2蜗杆箱的技术要求11.3审查蜗杆箱的工艺性21.4确定蜗杆箱的生产类型22 确定毛坯、绘制毛坯简图32.1选择毛坯32.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量33 拟定蜗杆箱工艺路线53.1定位基准的选择53.2表面加工方法的确定53.3加工阶段的划分63.4工序的集中和分散63.5工序顺序的安排73.6确定工艺路线74.60H7的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定95.60H7的孔切削用量的计算106. 加工60H7的孔专用钻床夹具设计116.1夹具设计的任务116.2确定夹具的结构方案116.2.1确定定位原件116.2.2定位误差的分析与计算116.2.3确定导向装置116.2.4确定夹紧装置116.2.5夹紧力的计算127 方案的综合评价与结论138设计体会14参考文献161.蜗杆箱的工艺性分析及生产类型的确定1.1蜗杆箱的用途蜗杆箱是主要用作减速器的箱体，用来支承涡轮蜗杆，其加工质量的优劣，将直接影响到涡轮与蜗杆相互位置的准确性及机器总成的使用寿命和可靠性。本箱体为典型的蜗杆上置箱体结构，蜗杆箱通过60mm与62mm的孔分别与涡轮涡杆轴配合，其结构形状复杂，壁薄且厚度不均匀，外部为了增加其强度加有加强筋。蜗杆箱是涡轮蜗杆传动的基础件，因此应具有足够的刚度和强度，此外由于涡轮蜗杆机构是一个发热大的传动机构，还应要求箱体具备较好的散热能力。蜗杆箱的主要工作表面60H7mm和62H7mm的轴承支撑孔和结合面的加工精度必需达到要求。因此对蜗杆箱的输出输入轴承支撑孔的精度要求在设计工艺规时应予以保证。1.2蜗杆箱的技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/m形位公差/mm60mm孔60H7IT71.6 62mm孔62H7IT71.60.05G 62mm孔定位900.1IT6肋板12该零件形状特殊，机构复杂，属典型的箱体类零件。为实现支撑涡轮蜗杆的功能，其轴承支撑孔与涡轮蜗杆轴有配合要求，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求较高。为了保证涡轮轴与蜗杆正确装配，传动准确，要求涡轮轴承孔(60H7)与蜗杆轴承孔(62H7)垂直度要求为0.05mm。蜗杆箱体上下平面的平面度要求为0.02mm。综上所述，该涡轮箱的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在减速器中的应用。1.3审查蜗杆箱的工艺性 分析零件图可知，涡轮轴承孔的两端面与蜗杆轴承孔的两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样可以减少加工面积，提高生产率，同样，为了保证涡轮蜗杆安置在基座上的稳定性，并尽可能减少底座平面的机械加工面积，箱体座采用不完整的平面；62mm的轴承孔与60mm的轴承孔的端面为平面，可防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；此外，该零件除主要工作表面（62H7mm的轴承孔与60H7mm的轴承孔）外，其余表面的加工精度较低，不需要高精度机床加工；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。1.4确定蜗杆箱的生产类型依设计题目知：该零件年产量为2000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qm(1+a)(1+b)=20001(1+4%)(1+1%)=2102(件/年)蜗杆箱的年产量为2102件，查表可知该产品为中批生产。2 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯由于该蜗杆箱在工作过程中只起到定位和支撑作用，受到冲击较小，不需要较大的强度和韧度，因此毛坯选择铸件。该蜗杆箱的轮廓不是很大，且生产属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用砂型铸造（机器造型）方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级因为毛坯选用灰铸铁，查表2-1得，公差等级为812级。查表2-5得，毛坯铸件的机械加工余量等级为E-G 查表2-4得，整个铸件机械加工余量（RMA）为2mm（F级）查表2-3得，铸件尺寸公差为CT=10利用公式2-1，R=F+2RMA+CT/2以及公式2-2， R=F-2RMA-CT/22）零件表面粗糙度由零件图可知，该蜗杆箱各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6微米。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余量，所得结果列于下表中。项目mm机械加工余量mm尺寸公差mm毛坯尺寸 mm孔径602454孔径622456距离为15024156地面高为2022.423.2距离1522.818.4距离为23024236 3 拟定蜗杆箱工艺路线3.1定位基准的选择定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准，再确定粗基准。1）精基准的选择根据该蜗杆箱零件的技术要求和装配要求，选择蜗杆箱上端面和60H7作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。60H7的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工62H7孔和端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用蜗杆箱上端面作为精基准同样是遵循“基准重合”原则，因为该蜗杆箱在轴向的尺寸大多以该面为设计基准。2）粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。本例选择蜗杆箱的底座左端面和右端面为粗基准。采用蜗杆箱右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。采用蜗杆箱底面作为粗基准，有利于加工和定位。3.2表面加工方法的确定根据蜗杆箱零件图各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表所示加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案蜗杆箱右端面IT126.5粗铣蜗杆箱前后端面IT1312.5粗铣涡杆箱上表面IT126.3粗铣蜗杆箱底面IT126.3粗铣60孔IT71.6粗镗半精镗精镗62孔IT71.6钻粗铰精铰26沉孔锪钻13孔钻M6螺纹孔钻、攻M10螺纹孔钻、攻3.3加工阶段的划分该蜗杆箱加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣蜗杆箱的前后端面、右端面、顶面和底面。在半精加工阶段，完成62孔的钻、铰加工和60孔的镗削加工以及10螺纹孔，6螺纹孔，13孔的钻、铰加工。3.4工序的集中和分散本例选用工序集中原则安排蜗杆箱的加工工序。该蜗杆箱的生产类型为大量生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多加工表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.5工序顺序的安排机械加工工序：1遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。2遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。3.遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。4.遵循“先面后孔”原则。综上所述，该蜗杆箱的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面的半精加工和次要表面加工3.6确定工艺路线工序号工序名称机床设备刀具1粗铣蜗杆箱前后端面立式铣床端铣刀2粗铣蜗杆箱底面和顶面立式铣床端铣刀3粗铣蜗杆箱右面立式铣床端铣刀4粗铣蜗杆箱上表面凸台面立式铣床端铣刀5粗镗、半精镗、精镗60孔万能卧式铣床镗刀7钻、粗铰、精铰62孔四面组合钻床钻头复合铰刀8钻、粗铰13孔四面组合钻床钻头复合铰刀9锪平26沉孔四面组合钻床10钻、攻M6螺纹孔四面组合钻床麻花钻、丝锥11钻、攻M10螺纹孔四面组合钻床麻花钻、丝锥13清洗清洗机14终检 4.60H7的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定由表2-28可查得，精铰余量Z=60mm；粗铰余量Z=59.9mm；钻孔余量Z=30mm。查表1-20可以确定各工序尺寸的加工等级为精铰：IT7；粗铰：IT10;钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表(2-40)可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030mm;粗铰：0.12mm；钻：0.30mm。综上所述，该工序各工步尺寸及公差分别为，精铰：600+0.03mm；粗铰：59.90+0.12；钻孔：300+0.3mm。 5.60H7的孔切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定 取=18mm。2）进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。3）切削速度的确定 由表5-22,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为14m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=247.7r/min，参照表4-9所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n=275r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=15.54m/min.(2)粗铰工步1）背吃刀量的确定 取=1.94mm。2）进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=1.2mm/r。3）切削速度的确定 由表5-22,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为2m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=31.94r/min，参照表4-9所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n=68r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=4.25m/min.（3）精铰工步1）背吃刀量的确定 取=0.06mm。2）进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=1.0mm/r。3）切削速度的确定 由表5-22,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为4m/min。由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=63.69r/min，参照表4-9所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速n=68r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=4.27m/mi6. 加工20mm的孔专用钻床夹具设计6.1夹具设计的任务 已知工件材料为HT200，毛坯为铸件，所用机床为Z535型立式钻床，大批量生产。为该工序设计一钻床夹具。6.2确定夹具的结构方案6.2.1确定定位原件 根据工序简图规定的定位基准，选用平面与零件后端面接触限制一个移动和一个转动自由度，用平面与零件右端面接触限制两个转动、一个移动三个自由度，支撑钉与工件底面接触限制一个移动自由度，此时由六点定位原理，工件的六个自由度被完全限制，实现工件的正确定位。6.2.2定位误差的分析与计算 对于工序尺寸125mm而言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差b=0，基准位移误差j=0,所以定位误差d=jb=0mm；对于工序尺寸85mm而言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差b=0，这里基准位移误差为0，所以定位误差d=0；加工孔径尺寸20H7由刀具直接保证，定位误差b=0。由上述分析可知，定位误差小于工件相应加工要求的公差的，该定位方案合理可行。 6.2.3确定导向装置 本工序要求对被加工孔依次进行钻、粗铰、精铰3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，查表9-10确定钻套高度H=25mm，排屑空间h=0.5d=10mm。6.2.4确定夹紧装置 针对大量生产的工艺特征，此夹具采用开口垫圈液动夹紧机构，通过液压缸的活塞杆与开口垫圈组合来实现工件的夹紧。6.2.5夹紧力的计算 根据此工件的的夹紧装置采用端面夹紧，根据公式 7 方案的综合评价与结论此次对涡杆箱的设计方案从毛胚的选择、工艺规程的设计到机床专用夹具的设计，整个工艺过程设计合理，达到了加工要求。在设计工艺规程时，各个工序合理可靠，一整套的的工艺过程有序的保证了各个加工工序的加工；在设计机床专用夹具时，工件在夹具上的定位合理，定位误差在要求的范围之内，夹紧可靠，能够保证工件在机床上的正确合理的加8设计体会为期三周的课程设计终于在紧张的节奏中接近尾声，这三周，是我不断学习不断提高的三周，是我查漏补缺受益匪浅的三周，可以说它是繁忙的，但更是充实的。通过这三个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。这次课程设计是对这几年来所学知识的总结，也是对我以前所学知识的检验，通过这次做课程设计发现自己对知识的掌握程度还不够，一些知识的理解还很片面。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制零件图，有的写说明书，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性。在课程设计中只有一个人明白是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经因设计方案而热情高涨。经受了一次又一次的失败，通过一次又一次经验总结，可以说在这个过程中，我磨练了自己的意志力，生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。我明白了想做成一件事需要付出许许多多的努力。而在付出的过程中，我们享受了过程，收获了成果，积累了经验。不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。通过这次课程设计让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。参考文献1卜昆等编. 计算机辅助制造. 北京：科学出版社，2003 2 唐应谦等编. 机械加工工艺学. 北京：中国劳动与社会保障出版社，20003 机械制造技术基础课程设计指导书M.阜新:辽宁工程技术大学.4 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.北京:化学工业出版社,2007 .5 杨叔子机械加工工艺师手册M北京：机械工业出版社， 2002 6 黄健求 .机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2005.7 袁国定编. 机械制造技术基础. 东南大学出版社,2000.