箱體類零件的加工工藝設計及加工

摘 要本課題的關鍵是分析箱體零件中的減速箱并擬定加工工藝路線，通過分析比較，確定合理的加工方案，選擇合適的工藝裝備以及專用夾具，在設計夾具過程中應要擬定合理的夾緊方案。根據(jù)箱體零件圖的技術要求，分析各種對孔和平面的精度及表面粗糙度要求，選擇箱體的材料和毛坯，根據(jù)加工順序為先面后孔，加工階段粗、精加工要分開的原則，并且合理的安排熱處理工序，制定較為合理的工藝路線，設計工藝規(guī)程選擇粗基準，選擇定位基準，選擇加工設備和工藝設備。確定機械加工余量、確定工序尺寸及公差，確定切削用量及基本工時。填寫工藝及工序卡。關鍵詞：減速箱；工藝路線；夾緊方案；熱處理；基準目 錄一、緒 論1二、零件的分析1 2.1零件的作用12.2零件的工藝分析12.3生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型的確定2三、工藝規(guī)程設計 23.1基面的選擇23.2制定工藝路線23.3機械加工余量及毛坯尺寸的確定4四、光滑極限量規(guī)的設計5 4.1量規(guī)尺寸的計算5 4.2量規(guī)的技術要求6五、鏜刀的設計7六、夾具的設計8 6.1工件在本道工序的工藝分析8 6.2確定夾具的結構方案8 6.3導向裝置的確定9 6.4鏜模板的設計10結束語12致 謝13參考文獻1409級自考畢業(yè)設計（論文）減速箱體零件的加工方法一、緒論箱體類是機器或部件的基礎零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。國內(nèi)的箱體普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。而且材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。國外的箱體特別是減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，其工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當今的箱體是向著大功率、大傳動比、小體 積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。由于加工中心以及夾具本身的誤差會使得箱體的加工質(zhì)量受到影響，在國內(nèi)外的箱體 加工中，各生產(chǎn)廠家根據(jù)箱體的結構以及生產(chǎn)類型和加工精度的不同，合理選擇不同 的工藝裝備和加工工藝過程，盡量減少誤差，得到優(yōu)秀的加工質(zhì)量。 加工工藝過程，加工中心和夾具本身的誤差都會使箱體的加工質(zhì)量受到影響，在加工 該類零件的過程中，只有改進加工工藝方案，選擇合適的定位夾緊方案，有效利用各種設備和加工刀具，設定最佳切削用量，才能切實有效地保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率。因此本課題箱體類零件的工藝規(guī)程設計，對其加工質(zhì)量及實用效率具有十分重要的意義。二、零件的分析2.1箱體類零件的結構特點箱體類零箱體的種類很多，其尺寸大小和結構形式隨著機器的結構和箱體在機器中功用的不同有著較大的差異。但從工藝上分析它們?nèi)杂性S多共同之處，其結構特點是：(1)外形基本上是由六個或五個平面組成的封閉式多面體，又分成整體式和組合式兩種；(2)結構形狀比較復雜。內(nèi)部常為空腔形，某些部位有“隔墻”，箱體壁薄且厚薄不均。(3)箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；(4)箱體上的加工面，主要是大量的平面，此外還有許多精度要求較高的軸承支承孔和精度要求較低的緊固用孔。2.2箱體類零件的技術要求(1)軸承支承孔的尺寸精度和、形狀精度、表面粗糙度要求。(2)位置精度：包括孔系軸線之間的距離尺寸精度和平行度，同一軸線上各孔的同軸度，以及孔端面對孔軸線的垂直度等。(3)此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機器總裝要求，箱體的裝配基準面與加工中的定位基準面應有一定的平面度和表面粗糙度要求，各支承孔與裝配基準面之間應有一定距離尺寸精度的要求。2.3箱體類零件的材料和毛坯箱體類零件的材料一般用灰口鑄鐵，常用的牌號有只丁HT100HT400。毛坯為鑄鐵件，其鑄造方法視鑄件精度和生產(chǎn)批量而定。單件小批生產(chǎn)多用木模手工造型，毛坯精度低，加工佘量大。有時也采用鋼板焊接方式。大批生產(chǎn)常用金屬模機器造型，毛坯精度較高，加工佘量可適當減小。為了消除鑄造時形成的內(nèi)應力，減少變形，保證其加工精度的穩(wěn)定性，毛坯鑄造后要安排人工時效處理。精度要求高或形狀復雜的箱體還應在粗加工后多加一次人工時效處理，以消除粗加工造成的內(nèi)應力，進一步提高加工精度的穩(wěn)定性。三、工藝規(guī)程設計3.1基面的選擇（1）粗基準的選擇。選擇粗基準主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面（作為粗基準的非加工面）的位置關系具有重要影響。在該箱體零件的加工過 程中，選擇該箱體的底面為粗基準，再用精基準定位加工軸孔，這樣的加工余量一定 就是均勻的。（2）精基準的選擇。選擇精基準時應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。從該箱體的零件零件圖可以知道 E、F面可作為加工過程的精基準，所以在工藝工程中必須保證這兩個面的粗糙度以及位置精度。 3.2制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮釆用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。方案一：工序 鑄造工序 熱處理工序 粗銑A面工序 粗刨一半精刨E、F面工序 粗銑G、H面工序 粗銑一半精銑L、K面工序 粗銑A面至零件圖尺寸工序 粗鏜半精鏜精鏜I軸孔工序 粗鏜半精鏜精鏜II軸孔工序 粗鏜半精鏜III軸孔工序 反刮M面工序 反刮M 面工序 半精鏜I、II、III軸孔工序 鉆L面工藝孔，鉆攻L、P面M12螺紋孔工序 鉆攻L、K面M8螺紋孔工序 鉆攻E面上M12，M6螺紋孔工序 鉆攻O、G、P面上M6的螺紋孔工序 鉆攻A面上M6的螺紋孔工序 去毛刺，修銳邊，清洗、檢驗方案二：工序 鑄造工序 熱處理工序 粗銑E面工序 粗刨一半精刨E、F面工序 粗銑G、H面工序 粗銑A面至零件圖尺寸工序 粗銑L面工序 粗銑K面工序 粗銑O面工序 粗銑P面工序 刮M與M 面工序 粗鏜I、II、III軸孔工序 半精鏜I、II、III軸孔工序 精鏜I、II軸孔工序 鉆L面工藝孔，鉆攻L、P面M12螺紋孔工序 鉆攻L、K面M8螺紋孔工序 鉆攻E面上M12，M6螺紋孔工序 鉆攻O、G、P面上M6的螺紋孔工序 鉆攻A面上M6的螺紋孔工序 去毛刺，修銳邊，清洗、檢驗工藝方案的比較與分析：上述兩個方案的區(qū)別在于：方案一是把三個軸孔分開加工，在加工過程中粗鏜，半精鏜，精鏜是在同一道工序里，而方案二是在是鏜孔時，把粗鏜、半精鏜、精鏜分幵進行加工，而且三個孔是同時進行加工的。方案二比較與方案一，其優(yōu)越性在于在中批量生產(chǎn)中把粗鏜、半精鏜、精鏜分開進行加工，可以逐步提高各個軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各孔間的相互位置精度及各自的尺寸精度，保證箱體零件的技術要求。所以，方案二比較優(yōu)越，確定為此零件的加工工藝路線。3.3機械加工余量及毛坯尺寸的確定3.3.1加工余量的確定在此項中，不必每道工序的加工余量都寫出來，只需查出部分重要的、得計算的加工余量即可。（1）粗銑上表面的加工余量：由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-35平面的加工余量，及考慮在鑄造過程中，上表面會產(chǎn)生氣泡等部分，因此，加工余量得留大點。從而得出粗銑上表面的加工余量為3mm。（2）粗刨、半精刨E、F面的加工余量：由金屬機械加工工藝設計手冊表4-28查出粗刨E、F面的加工余量取4mm，半精刨E、F面的加工余量取2mm。（3）鏜孔的加工余量：由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-29查出粗鏜 半精鏜 精鏜軸孔75H7 2 1.5 0.5軸孔75H7 2 1.5 0.5軸孔75H7 3 1.55（4）加工M12的加工余量：由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-29查出先鉆孔10.2，它的加工余量為5.1mm，攻螺紋M12的加工余量為1.8mm.。（5）加工M8的加工余量：由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-29查出先鉆孔6.7，它的加工余量為3.35mm，攻螺紋M8的加工余量為1.3mm.。（6）加工M6的加工余量：由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-29查出先鉆孔5，它的加工余量為2.5mm，攻螺紋M6的加工余量為1.5mm.。3.3.2毛坯尺寸的確定(1)平面加工工序余量銑A面：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm刨E面：粗加工余量：Z1=4mm 毛坯余量：Z2=2mm銑側(cè)面G：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm刨F面：粗加工余量：Z1=4mm 半精加工余量：Z2=2mm 毛坯余量：Z=6mm銑L面：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm銑K面：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm銑O面：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm銑P面：粗加工余量：Z1=3mm 毛坯余量：Z=3mm刮M面：粗加工余量：Z1=1.5mm 毛坯余量：Z=1.5mm刮M 面：粗加工余量：Z1=1.5mm 半精加工余量：Z2=0.5mm 毛坯余量：Z=2mm（2）軸孔加工工序余量粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔71mm粗鏜至73mm半精鏜至74.5mm精鏜至75mm粗鏜、半精鏜軸孔79mm粗鏜至81mm半精鏜至82.55mm由上述加工余量的確定，從而可以得出毛坯外形尺寸為：302mm182mm198.2mm(備注：在此項中所涉及但沒有提及的查表資料，皆為機械制造技術基礎課、程設計指導教程）四、光滑極限量規(guī)的設計4.1量規(guī)尺寸的計算由于此零件的孔加工比較多，在此設計75H7孔用塞規(guī)。由互換性與技術測量表5-2查出工作量規(guī)的制造公差T和位置要素Z，并確定量規(guī)的形狀公差和校對量規(guī)的制造公差：塞規(guī)制造公差：T=0.0036mm塞規(guī)位置要素：Z=0.0046mm塞規(guī)形狀公差：T/2=0.0018mm參照量規(guī)公差帶閣計算量規(guī)的極限偏差： “通規(guī)”（T）：上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0046mm+0.0018mm= 0.0064mm下偏差= EI+Z-T/2=0+0.0046mm-0.0018mm=0.0028mm磨損極限=EI=0mm由此得出通規(guī)的尺寸為：“止規(guī)”（Z）：上偏差=ES=0.032mm下偏差=ES-T=0.032mm-0.0036mm=0.0294mm由此得出止規(guī)的尺寸為：公差帶如圖4-1所示 圖4-1 量具公差帶圖4.2量規(guī)的技術要求量規(guī)測量面的材料，可用淬硬鋼合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼和硬質(zhì)合金等材料制造，也可在測量面上鍍以厚度大于磨損量的鍍鉻層、氮化層等耐磨材料。量規(guī)的測量面不應有銹跡、毛刺、黑斑、劃痕等缺陷。其他表面不應有銹蝕和裂紋。量規(guī)的測頭和手柄聯(lián)結應牢固可靠，在使用過程中不應松動。量規(guī)測量面的硬度，對量規(guī)的使用壽命有一定影響，通常用淬硬鋼制造的量規(guī)，其測量面的硬度應為5865HRC。量規(guī)測量面的表面粗糙度，取決于被檢驗工件的基本尺寸、公差等級和粗糙度以及量規(guī)的制造工藝水平。量規(guī)表面粗糙度的大小，隨上述因素及量規(guī)結構型式的變化而異。一般不低于光滑極限量規(guī)國家標準推薦的表面粗糙度數(shù)值，見表5-3。 設計量具如圖4-2所示： 圖4-2 量具外形尺寸五、鏜刀的設計由于單刃鏜刀的角度設計可參照車刀的角度設計來設計，所以在此設計單刃鏜刀的角度時，以車刀設計過程及要求來設計。在此，刀具材料選為45鋼。先進的刀具結構能有效地減少換刀和重磨時間，大大提高切削效率和加工質(zhì)量，為此，需根據(jù)不同的類型選用合適的結構。在此，采用可高速鋼焊接單刃鏜刀。刀具合理的幾何參數(shù)，是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能夠獲得最高刀具耐用度, 從而達到切削效率或降低生產(chǎn)成本目的的幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形狀等。它們對切削時金屬的變形、切削力、切削溫度、刀具磨損、已加工表面質(zhì)量等都有顯著的影響。刀具合理幾何參數(shù)的選擇主要取決于工件材料、刀具材料、刀具類型及其他具體工藝條件，如切削用量、工藝系統(tǒng)剛性及機床功率等。前角的選擇：根據(jù)合理前角的選擇原則，取為= -6；后角的選擇：根據(jù)合理后角的選擇原則，在f>0.25mm/r時，后角=5 8在此取為6主偏角和副偏角的選擇：根據(jù)合理主偏角的選擇原則，在此可取=50；根據(jù)合理副偏角的選擇原則，在不引起振動的情況下可選取較小的數(shù)值，可取為=5 15在此取為10；刃傾角的選擇：根據(jù)合理刃傾角的選擇原則，加工一般鋼料和灰鑄鐵，精鏜取=0 5，在此取為0。其設計刀具如圖5-1所示圖5-1 刀具角度圖六、夾具的設計6.1工件在本道工序的工藝分析該工序是進行I，II的精鏜加工，由于兩軸孔的對底面都有平行度要求，而且兩孔分布在兩側(cè)，可以用回轉(zhuǎn)工作臺進行調(diào)頭鏜削加工，分布在兩側(cè)的兩孔對各自中心線都有同軸度要求，I軸孔與2面的距離是7級精度要求，而II軸孔與I軸孔的距離是6級精度要求，所以，在設計夾具過程中必須考慮到這些。6.2確定夾具的結構方案6.2.1確定定位方案，設計定位元件該夾具設計的是一個孔的精鏜的夾具，夾具定位中應該限制5個自由度。該到工序的設計基準是E面，E面可以考慮作為零件的主要定位平面，可以限制三個自由度, 在F面上加一個導向定位塊，總共限制了5個自由度。在夾具設計過程中，考慮到如果夾具體直接和工件接觸會造成夾具體的磨損，避免夾具體與零件間磨損后，更換夾具體的麻煩，所以在夾具體上設計支承板，當磨損過渡后，可以直接更換支承板。支承板的選擇，根據(jù)工件尺寸要求及夾具設計結構要求，查機床夾具設計手冊，選用支承板（GB223680）的支承板兩塊。6.2.2夾緊方案的選擇該零件的生產(chǎn)綱領是中批量生產(chǎn)，生產(chǎn)量不是太大，并且夾緊面是平面，因此, 可以直接考慮手動夾緊裝置，可以使用夾緊螺桿。根據(jù)機床夾具設計手冊中移動壓板（GB217580），選擇螺紋公稱直徑為M8的移動寬頭壓板。6.2.3定位精度分析與計算夾具在以E面定位，I軸孔的工序基準也為E面，工件以面定位時，由于定位副很容易制造的很精確，可視=0，由于E面是己加工過的精基準，=0。而加工II軸孔的加工尺寸76.20.1mm的基準是I軸孔，兩者不重合，所以存在基準不重合誤差。工序基準和定位基準之間的聯(lián)系尺寸是135.20.02mm，所以基準不重合度誤差=0.04mm。因為是以平面定位，不考慮定位副的制造誤差，=0，所以=0.04<(1/3)20.1=0.07mm所以定位精度能達到要求。6.2.4夾緊力與切削力的計算分析根據(jù)機床夾具設計手冊表1-2-3可得，在精鏜時切削力=1226=657=查表1-2-4在=1226中為（190/150）在=657中為（190/150）查表1-2-6并計算的=1.568.257=102.4N=1.540.047=60N6.3導向裝置的確定6.3.1鏜套的確定根據(jù)鏜床夾具的設計要求，先確定鏜套，然后再確定襯套。由于此次工序中精鏜的兩個孔的中心距十分小，故此鏜床夾具中導向套的布置形式是單面后導向，所鏜孔直徑為75，旋轉(zhuǎn)鏜桿直徑為70，查機床夾具設計手冊，采用固定式鏜套（GB226680）中B型，d=70。由于兩孔的中心距比較小，所選擇的鏜套必須削邊。鏜套的如圖61所示： 圖6-1 鏜套6.3.2螺釘?shù)倪x擇根據(jù)機床夾具設計手冊中鏜套螺釘（GB226980）來選擇，可選擇M12的鏜套螺釘。6.4鏜模板的設計在導向裝置中，鏜套是安裝在鏜模板上，因此鏜模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。在此套鏜模夾具中選用的是可卸式鏜模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鏜模精度較高，鏜模板在于鏜套配合的時候采用的是H6/g6的配合。最終確定的鏜模板外形為如圖6-2：圖6-2 鏜模版參考T611型臥式鏜床的技術參數(shù)和性能指標，耳座的=44mm，=22mm。設計出的夾具裝配圖如圖6-3所示： 圖6-3 夾具裝配圖結束語一個多月的畢業(yè)設計就要結束了，回想起這段設計的生活，不僅有遇到難題時的急躁，也有攻克困難的喜悅。當一個個問題被解決的時候，自己的內(nèi)心有種充實的感覺，這也使我堅信沒有功克不了的難關，只看你愿不愿意去做。通過這次的畢業(yè)設計，使我學習了許多知識，不僅熟悉并記住了以前學過的知識，而且又接觸了新的知識，使我對機械箱體類零件有了更深一步的了解，以前接觸這方面知識只是皮毛而已，僅僅只限于對零件產(chǎn)品的基本構造及工藝過程的了解，而現(xiàn)在通過畢業(yè)設計，在老師更深一步的指導下，我已經(jīng)掌握并且能獨立操作AutoCAD等實用軟件，使我受益匪淺。本次畢業(yè)設計老師在時間上規(guī)劃很合理，使我在規(guī)定的時問能按時完成設計任務，但由于本人設計水平有限，在設計過程屮難免有錯誤之處，敬請各位老師批評指正。致 謝大學生活即將結束，此次畢業(yè)設計作為我們工作前的一次演練讓我受益頗多在此還要感謝學校的老師們，三年的時間，是老師們辛勤的教學，使我在大學期間才能學到課本上以及課本外的各種知識。還有畢業(yè)設計的同組同學們，在完成此次設計中，謝謝你們對我的幫助以及支持。在畢業(yè)設計的時候遇到了方方面而的問題，可是在老師辛勤的指導和組員的幫助下，這些問題都迎刃而解。在此，謹向我的指導老師致以最衷心的感謝，在這三個多月的時間里，老師一直對我悉心的指導，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識以及獨到的見解給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺。在畢業(yè)設計過程中，遇到問題的時候，老師總是放棄自己的休息時間，及時給我們解答問題，謝謝您，指導老師!參考文獻1陳宏鈞.機械加工工藝施工員手冊.2008年 北京：機械工業(yè)出版社2蘭建設.機械制造工藝與夾具.2004年 北京：機械工業(yè)出版社 3趙如海.金屬機械加工工藝設計手冊.2009年 上海：科學技術出版社4倪小丹.機械制造技術基礎. 2007年 北京：清華大學出版社5王凡.實用機械制造工藝設計手冊.2008年 北京：機械工業(yè)出版社6樂兌謙.金屬切削刀具.2001年 北京：機械工業(yè)出版社7華楚生.機械制造技術基礎.2007年 重慶：重慶大學出版社8王啟平.機床夾具設計.2005年 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社9王先逵.機械制造工藝學.2006年 北京：機械工業(yè)出版社10廖念釗.互換性與技術測量.2007年 北京：中國計量出版社11趙家齊.機械制造工藝學課程設計指導書.1994年 北京：機械工業(yè)出版社12劉華明.金屬切削刀具設計簡明手冊.1993年 北京：機械工業(yè)出版社13劉紅杰.機械制圖.2002年 重慶：重慶大學出版社14王先逵.機械加工工藝規(guī)程制定.2005年 北京：機械工業(yè)出版社15鄒清.機械制造技術基礎課程設計指導教程.2004年 北京：機械工業(yè)出版社16東北重型機械學院等.機床夾具設計手冊.1990年 上海：科學技術出版社13