d减速机箱体零件加工工艺及夹具设计

毕业设计（论文）毕业设计（论文）课程名称： 减速机箱体零件加工工艺及夹具设计 进行日期 2009 年 9 月 15 日至 2009 年 11 月 20 日学生姓名： 专业班级： 指导教师： 所属站点： 站 长： 摘 要摘摘 要要箱体是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动。箱体类零件由箱座、箱盖组成，其结构较为复杂，其上通常有一些尺寸精度和位置精度要求都比较高的定位销孔，用作相关零件定位或在加工过程中定位，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，对工艺人员工艺、夹具设计提出很高要求。保证零件加工质量的前提下，提高了生产率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方面方向之一。本文通过对减速机箱体零件图及结构形式的分析基础上，对减速机箱体零件进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。同时以 WH212 型号减速机为例进行工艺过程设计，编写相应工艺卡片；其次再对减速机箱体的底孔、轴承孔的加工进行专用夹具设计与精度和误差分析，实践证明，该工艺与夹具设计结果能应用于生产要求。关键词关键词： 减速机；加工工艺；定位；夹具设计 AbstractAbstractBox is the basis of machines and components parts, which makes many parts are linked into a whole, and make it maintain the correct mutual position, in a coordinated manner with each other movements. Box-type parts are composed of the box seat, lid, whose structure is relatively complex, usually a number of dimensional accuracy and location of the relatively high precision positioning pin holes, as the relevant parts location or in the process of positioning. Therefore, it is difficult for process workers to design the process and fixture design.This Paper requires that with quality beg development, with benefits seek to live on to store , under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing, have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer，so as to analysis the process，make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer， this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.Key words: gear reduce; processing technology; fixed position; Tongs design目 录I目目 录录摘 要.IABSTRACT .I目 录.I第一章 绪论.11.1 机械加工工艺概述.11.2 机械加工工艺的发展前景.21.3 减速机箱体结构特点.21.4 箱体的主要加工.31.4.1 箱体的平面加工.31.4.2 主轴孔的加工.31.4.3 孔系加工.4第二章 减速机箱体加工工艺过程分析.52.1 箱体的材料、毛坯及热处理.52.1.1 毛坯种类的确定。.52.1.2 毛坯的形状及尺寸的确定：.52.1.3 毛坯的材料热处理.62.2 减速机箱体的主要技术要求.62.3 减速机箱体的机械加工工艺过程.72.4 零件图分析.82.5 减速机加工的工艺路线.82.5.1 加工方法的选择.82.5.2 加工阶段的划分.92.5.3 工序的集中与分散.102.5.4 加工顺序的安排.10第三章 定位基准的选择.143.1 粗基准的选择.143.2 精基准的选择.14第四章 加工余量和工序尺寸的确定.164.1 加工余量的确定.164.2 尺寸链的计算.16第五章 夹具设计概述.185.1 机床夹具的概念.18目 录5.2 机床夹具的分类.185.3 机床夹具的作用.185.4 机床夹具设计过程.185.5 减速机箱体夹具设计.19第六章 钻床夹具设计.206.1 设计任务分析.206.2 设计方案论证.206.3 切削力及夹紧力的计算.206.4 设计及操作的简要说明.216.5 结构分析.216.6 夹具的公差.216.7 工序精度分析.22第七章 镗床夹具设计.247.1 结构分析.247.2 夹具的结构类型.247.3 夹紧力大小的确定原则.257.4 定位销尺寸确定与高度计算.277.4.1 定位销尺寸的确定.277.4.2 定位销高度的计算.28致 谢.30参考文献.31江苏大学毕业设计1第一章第一章 绪论绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺概述机械加工工艺过程是指在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。一、工序工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。二、生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。三、加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。四、基准机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计2能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。五、拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。1.2 机械加工工艺的发展前景机械加工工艺的发展前景机械制造是国民经济各部门科技进步的基础。在现代条件下机械制造的发展方向是开发工艺可行性广、能保证各种原料消耗最少、可靠性和自动化精度高的新一代的技术。机械制造工艺及其实现组织形成的发展趋势，在很大程度上取决于机器结构的发展方向和它的技术使用特征。机器制造中的科技进步将促进以计算机和生产全盘自动化为基础的工序少和能节约资源的工艺的建立和推广。机器制造工艺和组织的远景发展的概念是考虑在集管理、信息和技术为体的基础上建立全盘自动化工厂，将最终产品的各个加工阶段连接起来。这时， 在科技发展现阶段的自动化工厂将不是无人企业。由人服务和管理的体系和机器会发挥作用。新的智能型和集成型的生产手段与高度熟练的工作人员相结合，将在市场需求变化的条件下创造出满足技术和社会经济需求的先决条件。在先进的发达国家中，毛坯生产的发展趋势表明今后毛坯生产决定性的发展方向是力图在经济合理的范围内，使毛坯接近成品零件的尺寸形状。这可降低金属消耗量，减少加工余量和毛坯及铁屑的运输费用。 这样，最终会提高生产率，降低零件的加工成本。对于毛坯生产，其特点主要是扩大新的先进的节约资源的工艺过程应用领域。采用电子技术管理切削加工过程， 提高了对毛坯质量和精度的要求。这将使其加工工艺得到必要的完善，在不久的将来， ，精密金属模铸造和压力铸造将取代沙型铸造。有发展前途的制取毛坏的方法将会得到发展，其中包括等静压法、金属的压力喷射成型挤压、清密冲压、预热推挤方法等。金属切削加工将被比较经济的制取零件的方法， 如冷推挤所取代。但由于所用设备昂贵，金属切削机床上的加工工艺的发展前景在很大程度上与扩大有效采用现有工艺方法的范围紧密相关。1.3 减速机箱体结构特点减速机箱体结构特点箱体是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动.常见的箱体零件有：各种形式的机床主轴江苏大学毕业设计3箱.减速箱和变速箱等。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：1.1.尺寸较大尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一，它是其他零件的母体，如大型减速箱体长达56m，宽 34m，重 5060 吨，正因为它是一个母体，所以它是机器整体的最大零件。2.形状复杂形状复杂其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置，为确保零件的载荷与作用力，尽量缩小体积，有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量，而又要保证足够的刚度，常在铸造时减小壁的厚度，再在必要的地方加筋板、凸台、凸边等结构来满足工艺与力的要求。3.精度要求精度要求减速机箱体上有许多轴孔，这些轴承支承孔，必须具备较高的尺寸精度、几何形状精度及较低的表面粗糙度值，否则将直接影响到轴的外圆与孔的配合精度，使轴的旋转精度降低。同轴孔的孔与孔之间达不到一定的同轴度要求，不仅轴的装配困难，而且会使轴的旋转状况恶化，磨损加剧，温度升高，影响配合精度和正常运转。4.有许多紧固螺钉定位箱孔有许多紧固螺钉定位箱孔这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。1.4 箱体的主要加工箱体的主要加工1.4.1 箱体的平面加工箱体的平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。1.4.2 主轴孔的加工主轴孔的加工由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工） 。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗浮动镗；金刚镗珩磨；金刚镗钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计4滚压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。1.4.3 孔系加工孔系加工箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工：1.从箱体一端进行加工 加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。2.从箱体两端进行镗孔 一般是采用“调头镗” 使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床工作台回转1800，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转1800，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。江苏大学毕业设计5“调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计6第二章第二章 减速机箱体加工工艺过程分析减速机箱体加工工艺过程分析2.1 箱体的材料、毛坯及热处理箱体的材料、毛坯及热处理2.1.1 毛坯种类的确定。毛坯种类的确定。常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。冶金矿山机械中应用最多的减速机是平行轴孔圆柱齿轮卧式的，箱体是分离式结构。毛坯常用 HT15或 HT2040 灰口铸铁制作，但在一些轻载荷的机器中所用的减速机体积小、结构简单。如蜗杆、蜗轮减速机。其毛坯的材料常用 HT2040 灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承采用铸件，结构简单，制造方便。本课题中以 WH212 型减速机为工艺及夹具设计对象，因其是大批量的生产，材料为HT2040 用铸造成型。2.1.2 毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以做成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵江苏大学毕业设计7的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。2.1.3 毛坯的材料热处理毛坯的材料热处理长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是 HT2040，HT2547，当载荷较大时，采用 HT3054，HT3561 高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。2.2 减速机箱体的主要技术要求减速机箱体的主要技术要求分离的减速机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） ，上平面、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术要求有：1、减速机箱体、机盖的上平面与结合面及机体的底面与结合面必须平行，其误差一超过 0.06/1000mm2、减速机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 0.03mm，取0.02mm。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 1.6m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为0.03mm0.05mm.5、减速机箱体的底面是安装基准，保证精度为 0.2mm.6、减速机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钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计82.3 减速机箱体的机械加工工艺过程减速机箱体的机械加工工艺过程图 2-1 减速机机座零件图图 2-2 减速机机盖零件图江苏大学毕业设计91、主要孔装轴承支承孔 2-110-0.0250.012、主要平面底座的底面和结合面，箱盖的结合面和顶部为孔面，支承孔的端面等。3、其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。轴承支承孔通常在镗床上镗削；加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行，主要平面通常在龙门铣削，支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。减速机箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。由图可知，减速机箱体整个加工工艺过程分为两大阶段，先对箱盖和机体分别进行加工，而后合箱对整体箱进行加工。第一阶段主要完成平面、紧固孔、油塞孔和油标的加工，为整体合箱做准备。第二阶段为合装好的箱体上加工轴承孔及其端面，第二阶段加工完成后，还应拆箱，为了保证轴承孔加工精度和拆装后的重复精度，应在两阶段之间安排钳工工序，钻铰二定位销孔，并打入定位销。2.4 零件图分析零件图分析1.110-0.0250.01两轴孔的圆度公差 0.01mm，圆柱度公差为 0.01mm;2.上箱体结合面对 E 面的位置度公差为 0.2mm;3.110的轴心线对 C、D 端面的垂直度公差为 0.08mm，对另一轴心线的垂直度01. 0025. 0为 0.046mm;4.110的轴心线对 A、B 的垂直度公差为 0.08mm;01. 0025. 05.下箱体结合面对 C 面的位置度公差为 0.2mm;6.铸件人工时效处理； 7.零件材料 TH-40;8.箱体做煤油参漏试验。2.5 减速机加工的工艺路线减速机加工的工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题：2.5.1 加工方法的选择加工方法的选择在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计10产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法（参考表 1-1） 。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6，表面粗糙度为 Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。2.5.2 加工阶段的划分加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：(1) 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤.精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m.(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6，表面粗糙度为Ra1.250.32m。江苏大学毕业设计11此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。2.5.3 工序的集中与分散工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。(1)工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。(2)工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。2.5.4 加工顺序的安排加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：(1) 机械加工工序安排1) 先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工。2) 先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然后以顶针孔钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计12定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，其上的平面较大，用平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后孔”原则。3) 先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。这样可以保护主要表面的光洁。此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进行。用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。(2) 热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况：1) 退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。2) 调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和 氮化减少变形作预备处理。3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件精度。4) 淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间进行。表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。5) 淡化。安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。6) 发兰。表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。(3) 辅助工序的安排检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。1) 粗加工阶段结束之后；2) 重要的工序的前后；3) 工件从一个车间转到另一个车间时；4) 工件全部加工完毕后。辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。表 2-1 为底座及箱体工艺过程。表 2-1 减速机 WH212 机座的工艺过程工序号工序名称工 序 内 容工艺装备1铸造江苏大学毕业设计132清砂清除浇注系统，冒孔，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆非加工面涂防锈漆5粗铣、半精铣以底面及侧面定位，装夹工件。铣结合面，留磨削余量（注意尺寸 14 和 30mm）专用铣床6粗铣、半精铣以结合面及轴承孔定位，装夹工件铣底面。保证高度尺寸 1600.036mm(工艺尺寸)专用铣床7钻钻低面 4-19mm 孔，其中两个铰至19.50+0.01mm(工艺用)刮平 36专用钻床8钻以底面及销钉定位，钻 4-11 刮背面25，钻 4-13 刮背面 28专用钻床9钻以两个工艺孔及底面定位，加紧工件，钻、铰 25mm 测油孔，锪 56mm 深 2mm.钻、攻 3-M6 深 10mm，钻、攻 2-M16x1.5 底孔，刮平 25mm专用钻床10磨以一面两孔定位，装夹工件。磨结合面保证尺寸 1600.036mm专用磨床11钳工箱体底部用煤油做参漏试验12检查检查各部尺寸及精度表 2-2 减速机 WH212 箱体的工艺过程工序号工序名称工 序 内 容工艺装备 1钳将箱盖，箱体对准合箱，用 4-M10，4-M12的螺栓，螺母紧固 2 钻铰 2- 6mm，1：50 锥，装入锥销专用钻床 3钳将箱盖，箱体做标记编号 4粗铣、半精铣以底面与两孔定位，按底面一边找正。夹紧工件，兼顾一面的加工尺寸，铣另一端面，保证尺寸 230 029. 0专用铣床 5粗铣、半精铣以底面与两孔定位，按底面一边找正。夹紧工件，兼顾一面的加工尺寸，铣另一端面，保证尺寸 285 032. 0专用铣床 6粗镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗 2-110轴承孔，留加工余量01. 0025. 0专用镗床钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计140.30.4mm。保证两轴中心线的垂直度公差0.3mm 保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm 7半精镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗 2-110轴承孔，留加工余量01. 0025. 00.10.2mm。保证两轴中心线的垂直度公差0.3mm 保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm 专用镗床 8精镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，按结合面精确对刀（保证结合面与轴承孔的位置度公差为 0.2mm）精镗 2-110mm01. 0025. 0专用镗床 9钻用底面与两销钉定位用钻摸板钻、攻蜗杆轴承孔端面螺孔专用钻床 10钻钻、攻蜗轮轴承孔端面螺孔专用钻床 11钻用带有锥度的直径为 120130mm 的 90度的钻锪钻锪轴承孔内边缘倒角 4-1x45 度专用钻床 12钳拆箱、清理飞边、毛刺13钳合箱、装锥销紧固 14检验检查个部尺寸及精度 15入库入库江苏大学毕业设计15第三章第三章 定位基准的选择定位基准的选择在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。3.1 粗基准的选择粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择的原则是：1.选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。箱体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够间隙；此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速箱体加工的第一个面是盖或底座的结合面，由于 分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准。而是用顶面与底面作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度叫均匀。3.2 精基准的选择精基准的选择选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。精基准选择的原则是：基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计16的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而 带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。例如车床主轴箱可以选用装配基面的底面做定位基准，在大批量生产中，则选用主轴箱顶面和 两定位销为定位基准。分离式减速箱体的结合面与装配基面底面有一定的尺寸精度和位置精度，轴承孔轴线应对结合面上，与底面也有尺寸精度和相互位置精度要求，故加工底座结合面时，选底面为精基准，箱体和箱后的轴承孔加工仍以底面为主要定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时，可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则，又符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度及与装配基面的尺寸精度和平行度。 江苏大学毕业设计17第四章第四章 加工余量和工序尺寸的确定加工余量和工序尺寸的确定4.1 加工余量的确定加工余量的确定查机械加工余量与公差手册1.顶面与结合面的加工余量磨削余量 0250.06mm IT8 表面粗糙度 1.6半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.32.下箱体结合面与底面的加工余量（查表 4-34，4-37）磨削余量 0250.06mm IT8 表面粗糙度 1.6 半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.33箱体左右端面的加工余量半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.3 4箱体前后端面的加工余量半精铣余量 2x1.50.25mm IT10 表面粗糙度 3.2粗铣余量 2x50.50mm IT11 表面粗糙度 6.35两轴承孔的加工余量精镗 0.40.05mm IT7 表面粗糙度 0.8半精镗 1.50.25mm IT9 表面粗糙度 3.2粗镗 50.5mm IT11 表面粗糙度 6.34.2 尺寸链的计算尺寸链的计算两中心面与底面的尺寸链计算尺寸链图 N=A +A12 =160+120则 N=280N=+ssA1xA2N=0.054+0.063s =0.117-=-xA1xA1sA2=-0.054-0.0063=-0.117钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计18所以的尺寸及公差为 2800.117s2.观油孔的尺寸链的计算。尺寸链图 N=+A1A2=N-A1A2=28-12.5=15.5=+NsAs1As2 =0.046-0.033 =0.013 -=+NxAx1As2 =-0.046+0.033 =-0.013江苏大学毕业设计19第五章第五章 夹具设计概述夹具设计概述5.1 机床夹具的概念机床夹具的概念在零件的加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上的位置，进而正确地确定工件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备称为机床夹具。5.2 机床夹具的分类机床夹具的分类机床夹具的种类很多，按机床夹具的通用特性分类，这是一种基本的分类方法，主要反映机床夹具在不同生产类型中的通用特性，是我们选择夹具的主要依据。(1)通用夹具 通用夹具是指夹具的结构、尺寸已标准化、系列化，具有一定通用性的夹具。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、万能分度头、机用虎钳、项尖、中心架、跟刀架、回转工作台、电磁吸盘等。此类夹具的优点是适应性较强，不需调整或稍加诃整即可用来装夹一定形状和尺寸范围内的多种工件。但其缺点也非常明显：装夹时常常需要辅以人工找正工件位置，故加工精度不高、生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件。所以其应用范围仅限于单件小批量生产。这类夹具作为机床附件已经商品化。(2)专用夹具 专用夹具是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的机床夹具。这类夹具专用性强、操作迅速方便。其优点是在产品相对稳定、批量较大的进口轴承生产中可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。其缺点是设计制 J2NN、夹具制造费用较高。由于专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。5.3 机床夹具的作用机床夹具的作用（1）保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。（3）减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。5.4 机床夹具设计过程机床夹具设计过程夹具的设计过程主要包括工件加工任务分析，工件在夹具中的定位，工件在夹具中的夹紧，夹具在机床上的定位、对刀和计算等。钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计205.5 减速机箱体夹具设计减速机箱体夹具设计本设计主要是针对减速机箱体上的孔进行钻床夹具和镗床夹具设计。一个是设计在成批生产条件下，在专用立式钻床上减速机底孔 19 的钻床夹具，第二个加工工件为减速机箱体工件两直径均为 110mm 的同轴孔。江苏大学毕业设计21第六章第六章 钻床夹具设计钻床夹具设计6.1 设计任务分析设计任务分析1、19 为自由尺寸,可一次钻削保证.该孔在轴线方向的设计基准是以钻套的中心线.径线的设计基准是以轴承孔与另一端面。2、面铣结合面是前一工序已完成的尺寸,本工序的后续工序是以孔 19 为底孔钻结合面孔，4-11，4-13。 3、专用钻床的最大钻孔直径为 25mm.主轴端面到工作台面的最大距离 H=700mm,工作台面尺寸为 375x500mm2，其空间尺寸完全满足夹具的布置和加工范围的要求。 4、本工序是对四个孔进行加工，采取移动的夹具，钻模板选用旋式；使用快换钻套。6.2 设计方案论证设计方案论证1、定位基准的选择工序结合面是已加工过的平面，且又是本工序要加工的孔 19mm 的设计基准，按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。若定位元件采用 110 的轴承孔，则基准不重合。因此，选择结合面与轴承端面作为定位比较合理。2、夹紧结构的确定当定位心轴水平放置时，在专用钻床上钻 19 mm 孔的钻前力和扭矩力均由重力与外力来承担，这时工件的夹紧可以有两种方案：在箱体的底面上，采用压板压紧，夹紧力与切削力处于平行状态。这种结构复杂，装卸工件比较麻烦。在箱体的底面上采用螺纹夹紧装置，加紧力与切削力平行，这种结构简单。装卸工件比较容易。6.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算刀具：麻花钻，dw=19mm,则 F=9.8154.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0Fz (切削手册)查表得：d0=19mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, Fz =1.06 所以：F=(9.8154.52.50.90.20.74192201.06) 19=79401N查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值：FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53故 FL=0.8 FE =0.879401=63521N FV=0.6 FE=0.679401=47640N FX =0.53 FE=0.5379401=42082N钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计22在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4 式中：K1 基本安全系数，2.5 K2加工性质系数，1.1 K3刀具钝化系数，1.1 K2断续切削系数，1.1则 F/=K FH=2.51.11.11.163521 =211366N选用螺旋板夹紧机构，故夹紧力 fN=1/2 F/ f 为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25则 N=0.52113660.25=52841N6.4 设计及操作的简要说明设计及操作的简要说明在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）6.5 结构分析结构分析按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，加紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度，保证工件底面与夹具底面的平行度。3、为了便于装卸零件，夹具采用了铰链式的钻模板结构。以保证钻套的位置精度，用琐紧螺钉锁紧。6.6 夹具的公差夹具的公差1、制订夹具公差的基本原则和方法（1）满足误差不等式并有精度储备的原则零件加工中受工艺系统各种误差因素的影响而使加工尺寸产生一定的误差，设除夹江苏大学毕业设计23具本身之外工艺系统其他各误差环节所造成的总和，同时考虑到要维持夹具的使用精度，在寿命期内应留出允许的磨损公差为m.因此，夹具的制造误差应当保证被加工工件jz的尺寸误差在考虑上述两项误差之后。仍在允许的尺寸公差范围之内于是就有不等式 Tg )(migjzT（2）基本尺寸按工件相应尺寸的平均值标注并采用双向对称偏差的原则。为了便于尺寸计算和误差分析，并尽可能避免计算中的错误，凡是夹具上与被加工主件尺寸相应的尺寸，其基本尺寸均应按工件尺寸的平均尺寸标注，其公差取工件尺寸公差的 1/21/5 标注。底面与结合面的尺寸为 160，选用尺寸偏差时为 1600.36mm。2、与加工要求没有直接关系的加具尺寸公差的制订与加工要求无直接关系的尺寸是指不直接与零件加工尺寸相对应的夹具尺寸。他们的尺寸公差无法从工件上相对应的尺寸来确定。但他们的公差也并非对加工精度没有影响。属于这种夹具公差的多为夹具内部结构配合尺寸公差，如定位元件与夹具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具、铰链连接的轴与孔、夹具机构上各零件的配合尺寸公差等。这类尺寸公差主要是根据零件的功用和装配要求，直接根据国家标准规定的公差配合来选用的。如夹具中起导向作用并相对滑动的连接副一般选用;有相对活动而无导向作67gH用的连接副一般选用、；铰链连接则按基轴制选用、等间隙配合。89hH97fH67hG68hF6.7 工序精度分析工序精度分析在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。影响原始尺寸 25的各项误差分析2 . 001、重合,故产生定位误差。定位尺寸 160mm 定位尺寸公差=02mm，在加工wd.I尺寸方向上的投影，这里 I 的方向与加工方向是一致的，所以=0.2mm,因为平面定位。bj.所以0. yj故mmbjwd2 . 0.2、的垂直度所引起的夹具安装误差，对工序尺寸 25的影响均小，既可以mm2 . 00a忽略不计。面到钻套座孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一，。mm02. 0通常不超过 0.005mm.。偏移t钱巍：减速机箱体零件加工工艺及夹具设计24mmHSBHtxxs0795. 0)230525(30053. 0)2(2用概率法相加总误差为：mmAT089137. 00795. 0005. 004. 0222098137mm0.2mm从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。江苏大学毕业设计25第七章第七章 镗床夹具设计镗床夹具设计镗床夹具又称镗模，它主