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1、南昌航空大学科技学院学士学位论文11 绪绪 论论1.1 引言引言随着改革开放以来，我国的工业飞速发展，到如今已经成为制造大国。箱体类零件是各类机器中重要的基础件之一，几乎任何机械产品都需要这类零件。因此在机械制造行业中，箱体类零件的加工是必须面对、必须解决的问题。对与一般中型尺寸箱体零件而言而言，其制造过程中主要面对的问题有：箱体零件上的基准孔一般都是装轴承的，其精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度Ra1.6 Ra0.4 um。箱体零件上用于连接的装配基面，要求有较高的平面度和表面粗糙度，平面度0.020.1mm，表面粗糙度 Ra1.6 Ra0.4 um。与装配基面相关的平行面须与基面平行，其
2、平行允许误差一般在全长范围内0.020.05mm与装配基面相关的垂直面须与基面垂直，其垂直度允差一般为 300mm 在 0.020.05mm箱体类零件的形体结构复杂，箱壁的厚度比较薄、加工表面多、要求高，机械加工的工作量大。就零件特点而言，此类零件适合于用数控加工中心进行多工序集中加工，但是，我国的数控技术普及还不算很广，这类零件基本上还是需要用通用机床加专用夹具和组合机床来完成机械加工。在经济仍然比较薄弱的我国大部分地区，在经济不允许引进先进数控加工中心的前提下，通过合理的加工工艺规程设计，通过添加专用夹具与部分专用机床，就能使用现有生产条件完成相应的工艺要求。当然，前提是由零件的批量与生产
3、能力综合考虑后确定确实不需要使用加工中心。由此，箱体类零件机械加工工艺规程的制定与专用夹具的设计对与我国制造业的发展，对于推动我国国民经济的发展有着重要的经济意义。此外通过对制造业举足轻重的影响，箱体零件的工艺设计对社会、对每一位公民的生活都有重要影响：首先是对能源与材料的影响。合理的工艺设计与装备设计南昌航空大学科技学院学士学位论文2能够有效合理使用材料，从而减少对能源的浪费，减少对人民生活环境的污染等等。其次，合理的工艺与装备设计能有效降低生产成本，尤其是在中国加入 WTO 后，低成本的机械产品对国民经济如汽车，轮船，机械制造行业的影响是立竿见影的。再次，工艺规程的制定与应用能规范制造大国
4、的制造业，使我国的制造业走向更加规范，更加健全的未来。经济全球化的背景下，我国制造业飞速发展。在我国制造业转型期间，箱体零件加工工艺与专用夹具的设计与研究，能有效合理地使用我国社会资源，对我国有着重大的经济效益与社会效益。1.2 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义机械工业是为国民经济提供技术装备和人民生活提供耐用消费品的产业，为国民经济各部门提供冶金机械、矿山及工程机械、石油化工机械、各类运输机械、机床工具及仪器仪表、纺织及包装轻机械、农牧业加工机械等，为人民提供的耐用消费品，如洗衣机、电冰箱、空调、缝纫机、轿车等。从其应用的广泛性可见，不论传统还是新兴产业都离不开各种各样的机械装备。机
5、械制造业是国家支柱产业之一，其生产能力和技术水平是衡量一个国家或地区科技水平和经济实力的重要标志，其技术水平取决于机械制造装备的性能和质量，而产品的性能和质量则与制造过程的工艺技术和工艺系统装备的水平直接相关。在机械工业中，箱体类零件的制造是非常常见又是比较困能的。前者是因为箱体类零件应用广泛，后者是因为箱体零件结构复杂，工艺要求较高。箱体类是机器或者部件的基础零件，它将机器或者部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使得它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给
6、箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。箱体零件中以机床主轴箱体的精度要求较高，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的 15%20%。可见，研究箱体类零件的加工工艺及夹具设计对于整个机械产品的生产有着重要的意义和价值。1.3 箱体加工工艺的发展过程及研究现状箱体加工工艺的发展过程及研究现状南昌航空大学科技学院学士学位论文3在经过半个多世纪的努力，尤其是改革开放以来，通过引进吸收与自主开发，我国的机械工业已经基本形成门类齐全、具有相当规模及技术开发能力的支柱产业。产业的结构正向着合理化方向发展，先进的制造技术不断在生产中应用推广，机电及相关高效技术产品生产基地正
7、在逐步形成。我国大型成套设备的装备能力提高了，如我国已能自行设计制造 60 万 KW 火力发电机组、70 万 KW 水力发电机组、500 万 T 的大型钢铁成套设备等。通过引进技术的消化和吸收，一批先进的高精密制造技术也在我国生产中应用和普及。新产品的开发水平提高了。大批重点骨干企业在关键工序增加了先进、精密、高效的关键设备，从而进入到高技术开发企业行列；研制出如超重型数控龙门铣、高精度五轴数控镗铣床、SX-T 大规模集成电路光栅数显仪、大吨位超重水压机等；制造技术水平不断提高，船舶制造精度可达 5um，高精度外圆磨达 0.25um、粗糙度 Ra 达 0.08um，精密及超精密加工精度已达到亚
8、微米级和亚纳米级别，已形成完整的先进数控机床，新型刀具开发的制造体系。国防建设及装备的能力提高了，我国已成功发射各种功能用途的人造卫星，且卫星发射已成功进入市场运作机制，神州 5 号，神州 6 号的成功发射赢得广泛的国际声誉，我国还为其他国家成功发射多颗各种用途的卫星。进入 21 世纪，我国已经基本建立社会主义市场经济体制。全球性的产业结构重新组合和国际分工不断深化，科学技术在突飞猛进地发展，各国都把提高产业竞争能力及发展高新技术，抢占未来经济的制高点，中国市场与国际市场进一步接轨，面对国外市场的激烈竞争，我国企业对技术的需要更加迫切和强烈。努力找出我们的差异和任务，才能够在制造工艺技术与管理
9、水平上提高自己的竞争能力。与工业发达国家相比，我国机械制造工艺、制造过程自动化技术及管理技术诸方面都明显落后。为了提高整体制造技术水平，首先要重视工艺，箱体类零件是工艺比较集中的零件，重视箱体类零件的工艺有着举足轻重的作用。其次要不断提高企业的产品自主开发能力，以新兴微电子，光电技术为基础，着力发展中型成套设备装备能力。其中，箱体类零件占总装备制造过程中的很大比例并且箱体零件是成套设备生产中必备的零件。比如在提高轿车大批量制造水平，提高生产优质高效的精密仪器及工艺装备的能力的前提便是制造出相应机械或部件的箱体零件。由此，箱体零件的制造也是为新产品的投产及形成规模提供新工艺，新设备的前提；是形南
10、昌航空大学科技学院学士学位论文4成合理比例的常规制造技术、先进制造技术及高新技术并存的多层次结构的前提。箱体零件的加工将成为我国机械加工技术近期发展的战略任务之中重要的部分。我国机械工业科技发展正面临着挑战与机遇并存的新形势，我们应当抓住机遇，迎接挑战，坚决贯彻“以科技为先导，以质量为主体”的方针，进一步推动我国机械工业的发展。1.4 课题研究的主要内容课题研究的主要内容随着经济的发展和科学技术的进步，制造技术在现代工业中的地位越来越重要。机械制造工艺及工装是机械制造技术的重要内容。机械制造的过程是将原材料经过工艺系统的各种加工编程机械产品的过程。本毕业设计就是以制造过程为主线，包括箱体典型零
11、件机械加工工艺、机床夹具设计及装配为基本内容的工艺设计过程。在设计过程中我将进一步研究学习保证加工零件技术要求的工艺规程编制方法、机械加工中工装夹具的使用方法和设计方法，了解影响工艺系统加工精度及质量的各种工艺因素和提高加工质量、生产率，同时降低成本的工艺措施。为此必须研究和控制机械产品的制造过程，须研究解决产品的相关工艺技术问题，找出并分析产品在制造过程中存在的一些共性，并将其抽象概括为工艺理论，通过学习来掌握这些理论并用其来指导生产实践工作，使机械产品制造过程取得综合的，最佳的效果。本毕业设计中研究的基本内容概括有：工艺规程的编制方法；典型零件（箱体零件）的工艺规程分析；机床夹具的设计方法
12、，组成与应用；装配工艺；机械零件间及加工过程中的尺寸联系和尺寸链；机械加工精度及表面质量理论；先进制造技术的发展。其中具体要求为：1） 、变速箱体零件图一张2） 、翻译一篇相关英文资料，忠实原文。3） 、研究箱体类零件加工工艺与工装夹具设计的先进工艺，完成开题报告4） 、设计变速箱休的机械加工工艺过程.编写工艺过程卡片和工序卡片。南昌航空大学科技学院学士学位论文55） 、 设计 1 套工艺过程中所用夹具。要求图纸设计规范，符合制图标准。6） 、书写毕业论文，叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。2 变速箱体加工工艺设计变速箱体加工工艺设计2.1 零件的分析零件的分析2.1.1 零件的作用零
13、件的作用该箱体零件是变速箱的基础零件，它将变速箱中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使得它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调传南昌航空大学科技学院学士学位论文6递运动和动力。该箱体零件箱壁上各个纵向孔用于安装轴承，故精度要求偏高。在同一轴线上的轴承孔有位置度要求。外表面需与其他部件装配，有位置度要求。2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析(1)由附图 1（变速箱体零件图）得知，其材料为 HT200（珠光体灰口铁） 。该材料有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，有良好的机械性能，又能承受较大应力，故材料 HT200 对变速箱体零件来说是较为理想的材料。 （零件三维视图见图
14、 2-1） 图图 2-12-1 变速箱体零件三维图变速箱体零件三维图(2)该零件为箱体零件，主要加工部位为平面和孔系，其结构较为复杂，精度要求较高，加工时应该注意选择定位基准和夹紧力。(3) 92H7 孔的尺寸精度要求，与 A-B 同轴度要求 0.04。(4) 箱体 A，C 侧面与第一轴线的垂直度公差 0.03。(5) 轴线一与轴线二之间的尺寸精度。(6) 箱体轴承孔表面粗糙度 Ra1.6。(7) 箱体侧表面粗糙度 Ra3.2，顶面 B 底面 D 的表面粗糙度 Ra6.3。由参考文献4中的有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。
15、A 右侧面C 左侧面B 顶面D 底面轴线一轴线二南昌航空大学科技学院学士学位论文72.2 确定毛坯、画毛坯图（毛坯图见附图确定毛坯、画毛坯图（毛坯图见附图 2）根据零件材料是 HT200 确定毛坯为铸件。又由任务资料可知，零件为成批生产。毛坯的铸造方法选择砂型机器造型。参考文献1表 3-4，该铸件的尺寸公差等级 CT 为 810 级；参考文献1表 3-6，该铸件的加工余量等级 MA 为 G 级。故取 CT 为 10 级，MA 为 G 级。查文献4表 2.3-5，用查表法确定各个表面的总余量如表 2-1 所示。表表 2-12-1 各个加工表面的余量各个加工表面的余量加工表面基本尺寸加工余量等级加
16、工余量值说明C326G3.5左侧面A326H5右侧面，双侧加工降一级B230G2.8顶面D230H4底面双侧加工降一级2-7272H3孔双侧加工，降一级8080H3孔双侧加工，降一级6262H3孔双侧加工，降一级9292H3孔双侧加工，降一级4242H1.5夹具设计限制，折中处理由参考文献4表 2.3-9 可得铸件主要尺寸的公差，如表 2-2。表表 2-22-2 铸件的主要尺寸与公差铸件的主要尺寸与公差南昌航空大学科技学院学士学位论文8主要面尺寸零件尺寸（mm）总余量（mm）毛坯尺寸（mm）公差 CT（mm）底面 D 轮廓尺寸1901904顶面 B 轮廓尺寸3263.5+5334.54.4箱体高度2302.8（顶）+4（底）236.84两轴线中心距78783.22-72 孔723+3663.280 孔803+3743.262 孔623+3562.8续表续表 2-22-292 孔923+3863.242 孔421.5+1.5392.82.3 工艺规程设计工艺规程设计2.3.12.3.1 定位基准的选择
