24机械工艺工装设计说明书.

课程设计说明书题 目蜗轮减速器箱体工艺工装设计学院：机械工程学院专业：械设计制造及其自动化班级：机械1002学号：201002010524一、设计任务书.3导师姓名：杨毅学生姓名:2013年6月30日完成日期:二、零件分析1、 零件的作用.42、 零件的工艺分析.43、 零件的技术条件分析.5三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1、.选择毛坯62、. 确定零件的加工余量63、.设计毛坯图7三、机械加工工艺过程1、.基准的选择82、.热处理工序83、.表面加工方法的选择94、.拟定机械加工工艺路线95、.加工方案的比较与优化11四、工序设计1、.选择加工设备122、.选择刀具、量具及夹具133、.确定切削用量134、.确定工序尺寸145、.确定时间定额14五、夹具设计1、.本工序的加工要求与应限制的自由度152、.确定定位方案及定位误差的分析与计算153、.夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计154、.确定夹具的对刀装置165、.夹具上其它装置的设计166、.夹具体的设计167、.夹具技术条件的制定168夹具的操作说明.17心得体会.18参考文献.19亠、设计任务书设计内容与设计要求一. 设计内容1设计机械加工工艺规程；2、 对指定工序进行工序设计；3、 设计指定工序的专用夹具。二. 设计要求1编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡;2、 按教师要求设计指定工序，填写工序卡；3、 设计专用夹具装配图；4、 设计专用夹具夹具体的零件工作图；5、 撰写设计计算说明书。生产类型：中批说明书内容1.课程设计封面；2.任务书（插入零件图）；3.说明书目录；4.设计计算过程；5.参考文献；6.总结与体会；7.附录。进度安排第一周：熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺规程, 填写工艺过程卡片；设计指定工序，填写工序卡片。 第二周：设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。第二周：设计专用夹具夹具体的零件工作图；整理设计说明书。、零件分析1、零件的作用：该零件是涡轮减速器箱体，零件蜗轮箱体是减速器的一个主要 零件，它是用来承接蜗轮和蜗杆并且让它们保持垂直，实现蜗轮和 蜗杆的正确连接， 并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动 涡轮减速器箱体是用于支撑和连接蜗轮蜗杆的零件，是连接机械动 力元件和执行元件的变速机构的基体。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，如壁薄， 中空，形状复杂，加工表面多为平面和孔。2、零件的工艺分析：本零件可从零件图中可知,它有三组加工面,但是没有位置要求,还 有五组孔,其中有两组孔有位置和精度。1、零件件底面， 它是毛坯铸造出来之后等待加工的第一个面， 此 面将作为初基准， 表面粗糙度为3.2。根据表面粗糙度要求我们采取 粗铣和半精铣的加工方式，即节省时间又能达到技术要求。2、加工底面6个孔，它是以底面为粗基准而加工的，它将作为精基 准完成以后的加工，为达到题目要求我们采取钻孔锪平上面的大孔 并铰两个对角孔的工序过程。 为以后的一面两销定位加工做好准备。3、按照先面后孔的加工理论，我们以地面为基面并采用两个定位销 构成一面两销原理来粗镗，半精镗，精镗工件的58,138和58, 138两端面，倒角，即可得到要求。4、 然后再来加工一些次要的面,粗镗,半精镗,精镗40和40的两端面,倒角,即可得到要求。5、 锪98的端面，倒角，即能满足要求。6、 加工6-M10螺纹孔，由机械加工工艺手册查知底孔为 9.8, 考虑到工艺要求我们采取钻、攻丝二步工序。7、 加工M8螺纹孔,由机械加工工艺手册查知底孔为 6.7, 采用钻、攻丝二步工序。在加工的适当工艺过程中我们对产品进行 质量检查,以满足工艺要求。8加工M16螺纹孔,采用钻、锪平,攻丝三步工序、以满足工艺 要求。9,加工M 1 0底孔,采用钻、攻丝二步工序。由以上工艺过成的完成,本零件也按要求加工完成。3零件的技术条件分析蜗轮减速器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) 、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术 要求有：(1)减速器箱体、 机盖的上平面与结合面及机体的底面与结 合面必须平行,其误差不超过0.06mm。(2) 减速器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0.02mn。(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0.6u m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为士0.03mm-士0.05mm(5)减速器箱体的底面是安装基准，保证精度为0.02mm。 (6)减速器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。三、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1选择毛坯由零件要求可知，零件的材料为HT200,考虑到本零件在具体工作的受力情况，我们选择砂型铸造，足以满足要求，又因为零件 是中批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省成本的最佳方 法。铸件在铸造完成后有较高的内应力， 所以必须米用人工时效的 热处理方法在一定程度上消除铸件的内应力，以防止在加工过程中由于内应力的存在而造成零件变形， 影响加工的尺寸精度。同时还 可以提高材料的切削加工性。2确定毛坯尺寸铸件的公差等级为CT8-10级，加工余量等级MA为H级。故CT为10级， 查文献表2-3，根据各表面的基本尺寸， 确定各表面的 毛坯余量：毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸铸件尺寸、公差机械加工总余量铸件尺寸底面20mm1.3420士0.65两端面174mm1.341820.65两端面190mm1.34198士0.65孔138mm1.34138士0.65孔58mm1.3450士0.65孔40mm1.3432士0.653设计毛坯图四、加工工艺过程1基准的选择：基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正 确与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加 工工艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法 进行，难以在工期内完成加工任务。粗基准的选择对于本蜗轮箱体 来说是至关重要的，对于一般零件而言，应以出加工的表面为粗基 准，本零件正好符合要求，对于精基准而言，主要应考虑到绘制毛坯图如下：XI图1-23涡轮减速器箱体毛坯图基准重 合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算， 本题目我们以的孔为精基准，基本满足要求。（1）粗基准的选择 ：对于一般零件以不加工表面作为粗基准是完全 合理的。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求 相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。 根据这个基准选择原则， 再结合零件，选择箱体底面的做为粗基准。（2）精基准的选择： 精基准的选择主要应该考虑重合的问题在工艺 过程中的具体选择。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺 寸换算。选择铰过后的两对角 15mm的底孔和半精铣过底面做为 精基准。2热处理工序机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力， 稳定组织和 尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。3表面加工方法的选择表面加工方法的选择， 就是为零件上每一个有质量要求的表面 选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗 糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工 方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往 往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑 工件材料的性质，工件的结构和尺寸，生产类型 ，具体生产条件等 因素。根据本零件的表面的精度和粗糙度要求选定的加工方法有，粗铣，半精铣底面，粗镗，半精镗，精镗端面和孔，钻，绞，锪， 攻丝等工序来加工孔。4制定工艺路线：制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及 位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生 产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。机械加工顺序的安排原则：（1）基面先行（2）先主后次（3）先粗后精（4）先面后孔有些表面的最后精加工安排在部装或总装工程中进行，以保证较高的配合精度。根据以上原则设计出涡轮减速器箱体的加工工艺 路线:工艺路线方案一I粗铣、半精铣底面II钻6-15,铰对角二孔（工艺用）。皿 铣98和138工件的端面。IV铣前后74台面。V铣26的凸台面。W粗镗，半精镗，精镗 138和58的孔，倒角VH粗镗，半精镗，精镗40的孔。忸钻6-M10底孔及M10放油孔攻丝IX钻6-M8底孔，攻丝X钻6-M8底孔,攻丝。幻钻M16底孔,攻丝。刈钻M10底孔攻丝工艺路线方案二I.粗铣、半精铣底面I.钻6-O15，铰对角二孔（工艺用）皿.粗镗58孔，138孔，粗镗两端面V.半精镗 58孔， 138孔，倒角V.粗镗58孔，138孔W.粗镗40孔，粗镗两端面vn.半精镗040孔忸.精镗040孔，倒角IX.锪098端面，倒角X.钻6-M10底孔及M10放油孔攻丝幻.钻6-M8底孔，攻丝刈.钻M16底孔锪平攻丝X皿.钻M10底孔，攻丝5工艺方案的比较与分析机械加工工艺过程卡湖南工程学院机械加工工艺过零件名 称 零件图 号第 1 1 页 共 2 2页上程卡蜗轮减 速器箱 体材料材料名称 HT200HT200 牌号每批数量毛坯种类铸件工序号工序名称工序内容机床夹具量具时 间疋 额名 称型号名 称 编 号名 称 规 格1 1铸造铸造毛坯2 2热处 理对毛坯进行时效处理3 34 4钳工划线铣底 面粗铣，半精铣，精铣 底面X60KX60K专用 夹具5 5钻孔钻 6-6-1515 孔，绞对角孑 L,L,（工艺用）Z3025专用 夹具6 6镗粗镗5858，138138，粗镗两端面TG6140B专用 夹具7 7镗半精镗5858，138138 ,半精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具8 8镗精镗5858,O138138，精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具9 9镗粗镗4040，粗镗两端面TG6140B专用 夹具1010镗半精镗4040，半精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具1111镗精镗4040，精镗两端面，倒角TG6140B专用 夹具1212钻锪9898 端面，倒角Z3025专用 夹具1313钻钻 6-M106-M10 底孔，攻丝Z3025专用 夹具1414钻钻 6-M86-M8 底孔，攻丝Z3025专用 夹具1515钻钻 M16M16 底孔，锪平，攻丝Z3025专用 夹具1616钻钻 M10 底孔，攻丝Z3025专用 夹具1717终检检验更改内容班设计者班机械 10021002 班设计者康豪设计日期2013.6.152013.6.15五、工序设计1选择加工装备由于生产类型为中批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用 机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成，本产品主要的加设备有X60K铣床，Z3025钻床，TG6140B镗床等设备。2选择刀具、量具及夹具(1)刀具和选择1.选择硬质合金铣刀直径D=200mm齿数z=10。根据资料选择 铣刀的基本形状,B=63mm，d=60mm。2.镗端面和孔选用硬质浮动镗刀，镗杆直径依工件而定，镗孔 用专用镗刀。3.钻15mn和铰对角孔。选用专用刀具。4.钻螺纹孔8mm攻丝M10-7H用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。5.钻螺纹孔6mm攻丝M8-7H用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。(2)量具的选择本零件属于成批生产， 一般情况下尽量采用通用量具。 根据零 件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：1.选择加工面的量具用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测 量范围100mnr 125mnt勺外径千分尺。2.选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm测量 范围50m125mn的内径千分尺即可(3)夹具的选择本零件除铣，镗及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序 使用通用夹具即可。3、确定切削用量本工序为铣底面。已知工件材料为HT20Q选择硬质合金铣刀直 径D=2QQmm齿数z=1Q。根据资料选择铣刀的基本形状，B=63mm d=6Qmm已知铣削宽度ae=6Qmm铣削深度aP=4mn故机床选用X6QK铣床。1.确定每齿进给量fZ根据资料所知，X6QK型铣床，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量fZ=Q.2-Q.5mm/z、现取fZ=Q.3mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径D=2QQmm耐用度T=3QQmin。3.确定切削速度根据资料所知，依据铣刀直径D=2QQmm齿数z=1Q,铣削深度aP=3mm耐用度T=3QQmin时查参考文献1表3.1-74取主 轴转速n=150r/min,故相应的切削速度为：VC =迴迴1000Vc=3.14 200 150=94.2m/min10004.校验机床功率 参考文献1表2.4-96，得切削功率Pm为：P Pm=167.10a=167.10ap.9f fz074a aez z nknkpm取z=10个齿，n=150/60=2.5r/s，=60mma ap=3mmfz=0.3mm/z,k kpm=1将他们带入式中得：Pm=167.9 10* 30.90.30.7460 10 2.5 1= = 2.782.78kw又由文献1表3.1-73得机床功率为7.5kw，若取效率为0.85，贝卩7.5X0.85=6.375kw2.78kw故机床功率足够4确定工序尺寸根据加工长度的为60mm毛坯的余量为4mm粗加工的量为3mm根据 机械工艺手册 表2.3-21加工的长度的为60mm加工的宽度 为60mm经粗加工后的加工余量为1mm对精度要求不高的面，在 粗加工就是一次就加工完。5确定时间定额计算基本工时T由零件图可知铣削长度分别为186mm和148mm根据公式T=L/f，式中L=l+y+,l=186mm,根据切削用量 简明手册得，+=380mm f=300mm/min,故T=0.73min，所以总 工时为T=5min。六、夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设 计专用夹具。经过与老师协商,决定设计工序号为4的这道工序 铣底面的铣床夹具。本夹具将米用X60KX60K立式铣床及专用夹具。刀具 为硬质合金铣刀。在给定的零件中,由于公差要求较低,对本步的 位置精度及定位要求较低,因此本步的重点应在夹紧的方便与快速 性上。1本工序的加工要求与应限制的自由度本工序加工的是一个底面, 根据零件图所示, 底面没有垂直度要求也没 有平行度要求，但表面粗糙度要求为Ra3.2，本工序是为以后的加工 工序作基准的,所以应该精加工才能达到要求。加工底面应该限制 三个自由度。2确定定位方案及定位误差的分析与计算由零件图可知,底面既没有垂直度要求又没有平行度要求,出于 定位简单和快速的考虑,选择箱体底面的上表面为基准定位面,因 为定位面为不加工表面,所以选择球头支承钉来支承定位。两端面辅助定位和夹紧方向。因为本工序是以一个不加工表面定位的，定位精度不是要求很高，根据零件图中的要求可知本道工序铣面的位 置精度要求不高，所以定位误差要求不高。3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计为了便于加工，所以决定从两端面夹紧，为了提高生产率，决定选择对刀块。本道工序所需的夹具压紧力不大，且其主要的作用是 做到定位，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用螺旋夹紧机构， 并采用压板压紧4确定夹具的对刀装置根据零件图中的要求可知，本工序只有一个方向的加工要求， 所以 选用圆形对刀块，查机床夹具手册选择JB/T 8031.1-1999规格 为25mm勺圆形对刀块。5夹具上其它装置的设计支承钉是根据机床夹具手册选择规格为20mm勺球头支承钉，压板选择普通常用勺板材，自攻丝杆和可换螺套根据要求设计，其它连接螺钉根据GB要求选择。6夹具体勺设计本工序勺夹具体结构简单，为制造方便，应选用铸造。铸造后再加工那些要安装定位元件和夹紧装置勺面和孔，因夹紧力不大，但考虑到夹具体多次夹紧后不会变形，所以加上加强肋，为了夹具体能方便安装到铣车工作台上，所以在夹具体底板上开两个开口U形 槽。7夹具技术条件的制定本夹具总体来说加工精度不是很高，只要保证了加工面的表 面粗糙度即可，夹具总装配图上应标注的尺寸有工件与定位元件间的联系尺寸， 夹具与刀具的联系尺 寸， 夹具与机床联接部分的尺寸， 夹具内部的联系尺寸及关 键件配合尺寸， 夹具外形轮廓尺寸。2）确定夹具技术条件在装 配图上需要标出与工序尺寸精度直接有关的下列各有关夹具元件之 间的相互位置精度要求。 定位元件之间的相互位置要求。 定 位元件与联接元件或找正基面间的相互位置精度要求。 对刀元件 与联接元件间的相互位置精度要求。 定位元件与导向元件的位置 精度要求。8夹具的操作说明本工序采用压板作为夹紧元件。夹紧工件时，只要将螺杆拧 紧推动压板即可实现工件的夹紧；加工完成时，只要将螺杆拧松 带动压板，压板离开工件取出工件即可。该夹紧机构操作简单、 夹紧可靠。 在设计夹具时,考虑到提高劳动率。为此,夹紧时采用 加力杆来转动螺杆带动压板,以便装卸。本夹具总体的感觉还比 较紧凑。五、心得体会经过为期三周的课程设计之后，使我更加了解和体会到机械加工 工艺规程的制定内容和顺序，从分析被加工零件到毛坯设计和选择再 到确定工艺过程制定工艺过程卡和工序设计最后到夹具的设计和编 制说明书。这一整个过程让我充分的民解了机械加工工艺的重要性， 首先从分析零件的技术要求开始，包括被加工面的尺寸精度和几何形 状精度，被加工表面的表面加工质量及热处理要求， 对毛坯的要求等 等。其次对达到各个技术要求的主要影响因素进行了分析，进一步明确了制订工艺规程时应注意的问题，为制订合理的工艺规程作好了准 备。然后根据零件所要求的形状、尺寸等来确定和设计毛坯的形状和 尺寸。最后来确定加工方法和专用夹具的设计。通过专用夹具的设计让我更加了解到怎么来设计夹具的定位元 件和夹紧装置，根据不同零件的被加工表面来选择加工机床和设计不 同结构形式的夹具。在设计夹具时，应该先对零件的被加工面进行分 析，应限制那些自由度，再来选取定位元件，在设计夹紧元件或夹紧 装置时，应考虑到零件加工方便，对于对刀及引导元件、夹具体组成、 连接元件、其他元件或装置的设计，根据零件和外形和尺寸要求设计， 只要不对零件加工进行干涉就行。 而本次设计是铣床夹具的设计， 根 据零件外形及加工表面的位置要求选用一面定位，因此，定位元件用 四个球头支承钉定位； 而夹紧元件用压板来保证零件在铣力的作用下 的正确位置不改变； 此夹具是用圆形对刀块来保证夹具和铣刀的相对 位置；本夹具的夹具体主要是底座， 用于支承零件及连接定位元件主 夹紧元件等。这次实习过程是辛酸的，可结果总会让自己欣慰。在整个设计过 程中遇到了很多的问题，在老师和同学们帮助下，让我顺利的解决了 这些问题，也让我顺利的完成了这次的课程设计。 从遇到问题到解决 问题的过程中， 不仅仅只解决了问题， 也让我了解到相关的知识还学 到了很多。 从怎么去制定工艺过程到工艺和设计和夹具的设计， 整个 过程让我充分的了解到箱体类零件工艺的制定和设计， 还学到了整个 夹具设计的方法和过程。 这次的课程设计， 为我的专业知识又增加了 一份色彩， 也让我更加深刻的了解基础知识的重要性， 也为我以后在 机械行业的道路上奠定了基础。参考文献1、倪小丹、杨继荣、熊运昌主编机械制造技术基础北京，清华大学出版社，20072、倪森寿主编机械制造工艺与装配习题集与课程设计指导书北京，化学工业出版社，20033、吴拓、方琼珊主编机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书北京，机械工艺出版社，20054、王启平主编机械制造工艺学 哈尔滨，哈尔滨工业大学出版19995、机床夹具设计手册 上海，上海科学技术出版社， 第二版，19876、互换性与技术测量基础胡凤兰主编，高等教育出版社，2010