减速箱体机械加工工艺及夹具设计(论文)

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1、天津滨海职业学院全日制高职毕业设计（典型性项目）任务书机电工程 系 机电一体化 专 业 三 班毕业设计（典型性项目）题目：减速箱体机械加工工艺及夹具设计完成期限：自 2016 年 10 月 16 日 至 2017 年 4 月 15 日 止指 导 教 师 刘 鹏 批 准 日 期 2016 年 10 月 15 日 学 生 常瑞宏 接受任务日期 2016 年 10 月 16 日天津滨海职业学院全日制高等职业教育毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书减速箱体机械加工工艺及夹具设计 作者：常瑞宏院系：天津滨海职业学院机电工程系专业： 机电一体化年级：2014 级学号：20120141349指导教师：刘

2、鹏时间：2017 年 4 月摘要箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。通过被加工零件的分析完成了机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算。根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词：箱体，工艺，夹具目录摘要 I1 绪论 11.1 课题背景 11.2 制订工艺规程的意义与作用及其基本要求 11.3 夹具的设计 12 零件的分析 22

3、.1 箱体零件的功用和结构特点 22.2 箱体零件图样分析 22.3 箱体零件工艺分析 32.4 箱体零件的主要技术要求 42.5 主要设计内容 53 工艺规程设计 73.1 箱体的材料及毛坯 73.2 减速箱箱体加工的主要问题和加工工艺过程设计所应采取的相应措施 83.3 减速箱体加工定位基准的选择 83.4 制定箱体的工艺路线 93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 133.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）153.7 时间定额计算及生产安排 294 夹具设计 364.1 镗床夹具设计 364.1.1 工件加工工艺分析 364.1.2 定位方案及定位元件设计 364.1.3

4、夹紧方案及夹紧元件设计 364.1.4 镗杆的直径与长度 374.1.5 夹具体的设计 374.1.6 镗套的设计 374.1.7 切削力及夹紧力计算 394.1.8 夹具精度分析计算 414.1.9 镗孔夹具的装配说明 424.2 钻床夹具设计 434.2.1 工件结构特点分析 434.2.2 工件定位方案和定位元件的设计 434.2.3 夹紧方案和夹紧元件的设计 434.2.4 夹具体的设计 444.2.5 钻模板的设计 444.2.6 钻套的选择与设计 454.2.7 切削力及夹紧计算 464.2.8 夹具精度分析计算 474.2.9 钻床夹具的装配说明 49结论 501 绪论1.1 课

5、题背景毕业设计（论文）是我们在学校学习的最后一门课程，也是对自己在大学中所学知识的一个全面的检验。本课题来自于实际的生产中，是一个典型箱体的加工工艺设计。要求对部分加工工序进行夹具设计。本课题的题目是：减速箱体机加工工艺及夹具设计。在毕业设计中要求我们要运用所学的知识，勤动脑，培养独立的思考能力，要有创新的精神。1.2 制订工艺规程的意义与作用及其基本要求机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。它是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达到要求的形状、尺寸和表面粗糙度。因此机械制造加工工艺主要是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质，成为具有所需的一定精度、粗

6、糙度等的零件。对于加工工艺的编制主要是对其加工工序的确定。对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、生产率和经济性三个方面。这三者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下，尽可能的降低成本。因此，好的工艺规程应该是质量、生产率和经济性的统一表现。1.3 夹具的设计制造业中广泛应用的夹具，是产品制造个工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率及夹具的使用的可靠性，都对产品加工质量及生产效率有着决定性的影响。机床夹具一般都由定位装置、夹紧装置及其它元件组装在一个基础元件（夹具体）上而形成的。由于各类机床的加工工艺特

7、点、夹具和机床的连接方式等不尽相同，因此每一类机床夹具在总体结构和所需元等方面都有自己的特点，但设计的步骤和方法则基本相同。2 零件的分析2.1 箱体零件的功用和结构特点箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连接成一个整体，并保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大的差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处，其结构特点是：外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种。结构形状比较复杂。内部常

8、为空腔形，某些部位有“隔墙” ，箱体壁薄且厚薄不均。箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系。箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。2.2 箱体零件图样分析箱体零件图样如下图 2.1 所示： 孔轴心线与 孔轴心线对基准平面 A 的平行度公差为185H52H80.05mm。底面对前面及右面垂直度公差均为 0.05mm.。 孔轴心线对前面的垂直度公差为 0.05mm。508 两孔轴心线平行度公差为 0.05mm。H 孔与 孔两垂直孔的孔距 。1805281640.5m 孔与 孔两垂直孔的孔距 。592.3 两孔的孔距 。0H8105.3mCD3

9、60图 2.1 箱体零件图2.3 箱体零件工艺分析此零件为减速箱箱体，其重要加工表面和次要表面如图 3.1 中 1 个 、85H2 个 、2 个 、C、D 及如图 3.1 表面 A、B。508H设计合理的加工方法，工序数量和顺序，应考虑以下的关系：零件成形的内在联系：本箱体的材料为 HT200，所以采用铸造。机械加工中的安排原则与零件的材料、种类、结构形状，尺寸大小，精度高低相关联。从图纸上可以看出此箱体的主要的加工面有：如图 3.1 中 1 个 、2 个 、2 个 、85H508C、D 及如图 3.1 表面 A、B。零件加工质量的内在联系在加工阶段划分中，粗、精加工阶段顺序分开，其目的在于对

10、主要表面能及时发现毛坯的气孔、缩孔、疏松等缺陷。避免后续工序加工的浪费；粗、精加工由于其加工目的不同，切削用量选取的原则各异，其切削力、切削热和切削功率也不同。对加工中的主要表面和次要表面为保证主要表面的加工精度和表面粗糙度不受加工中的影响，也应划分加工阶段和工序。此箱体的三大部分应先加工结合面，经过装配，然后加工重要的孔。如图 3.1 先粗加工减速箱盖的表面B，在以此表面为粗基准来加工减速箱盖的表面 A。在减速箱座中，先加工并以此为基准来加工减速箱座的表面 D、C 及其它孔。185H零件加工成本的内在联系：机械加工工艺过程中的设计应该考虑工厂的优势。尽量做到：机械加工工艺过程投入最小，物力消

11、耗最低。零件加工生产率的内在联系机械加工工艺过程设计中采用工序集中还是工序分散原则；各工序的工时定额是否符合生产节拍，是否合理的采用了高生产率的工艺方法等。综上所述主要保证以下精度：在加工前，安排划线工艺是为了保证工件壁厚均匀，并及时发现铸件的缺陷减少废品。 与 孔两垂直孔的孔距 ，可采用装心轴的方法180H5281640.5m检测。 孔与 孔两垂直孔的孔距 ，可采用装心轴的方法92.3检测。 两孔的孔距 。可采用装心轴的方法检测。50H8105.3m 孔轴心线与 孔轴心线的平行度 0.05mm,可采用一次装夹来12H8保证。C 面与 A、D 面的垂直度 0.05mm 可由专用夹具或装夹中机床

12、的精度保证。 孔轴线与 A 面的垂直度 0.05mm 可由专用夹具或装夹中机床的精度508H保证。 两孔轴线的平行度可采用采用一次装夹来保证。2.4 箱体零件的主要技术要求箱体类零件的精度要求较高，从零件图可归纳以下五项精度要求。孔径精度孔径的尺寸误差和几何形状误差会使轴承与孔配合不良。装轴承的孔不圆，也使轴承外环变形而引起主轴的径向跳动。主要孔的尺寸精度约为 IT8 级，可由镗保证。孔和平面的位置精度一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，他们决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装过程中通过刮研达到的。为减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差。在垂直

13、和水平两个方向上只允许主轴前端向上和向前偏。主要平面的精度装配基面的平面度误差影响主轴箱与床身连接时的接触刚度。若在加工过程中作为定位基准时，还会影响轴孔的加工精度。因此规定底面和导向面必须平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等级为 5 级。表面粗糙度重要孔和主要表面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般用 Ra 值来评价。主要孔为 Ra3.2m，其它各纵向孔为Ra6.3m，装配基准面和定位基准面为 Ra6.3m，其它平面为 Ra12.5m。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体铸造后应安排退火或时效处理工序。2.5

14、 主要设计内容本课题的基本内容是减速箱体的加工工艺过程与夹具设计，要研究的主要内容有：分析零件图在设计开始时，我们应认真分析零件图，了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求，对箱体零件的每一个细节都应仔细分析，如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意箱体零件的各孔系自身的精度（同轴度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求） ，箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清箱体零件的每一个尺寸。我们采用 AutoCAD软件绘制零件图，一方面增加对零件的了解认识，另一方面增加我们对 CAD软件的熟悉。工艺分析箱体零件的工艺

15、分析是整个设计的重点内容，在设计过程中，我们必须根据批量等严格地选择毛坯、拟定工艺路线（注意：基准选择、定位、夹紧等问题） 、确定加工余量、计算工艺尺寸、计算工时定额和每一步的工时以及分析定位误差，为了与实际加工相吻合，我们还必须对加工设备、切削用量、加工方法等进行选择和设计，这个阶段内容较多，涉及的范围也较广。为了设计的参数合理，我们必须广泛的查阅相关的书籍，达到设计的合理性和实用性。设计两套专用夹具在设计夹具的过程中，主要要考虑的问题有：基准选择：在选择基准的时候，要注意区分粗基准与精基准以及要了解基准的选择原则，同时要知道基准的选择既要满足选择原则，同时还要方便定位和夹紧，以免引起不必要

16、的加工误差，在基准选择完之后就要考虑用什么元件进行定位。限制的自由度：在装夹的过程中，要注意自由度的限制，必须做到准确的定位，不能出现欠定位或过定位。夹紧机构：设计夹紧机构时必须计算分析夹紧力和切削力，不能出现夹紧力过小而使工件在切削的过程中出现松动而影响精度，也不能出现因夹紧力过大而使工件变形影响工件质量。同时，还要根据零件生产批量和生产率的考虑来选择夹紧方式（手动、气动或液压夹紧） 。夹具的用途：为了工件定位准确和夹紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高箱体零件加工精度和安装找正方便，我们要采用专用的铣床夹具和镗床夹具。同时，因为铣床夹具有 T 形槽、镗床夹具有镗模等特殊结构，因此还要考虑夹具与机床的匹配，即机床的工作台尺寸和结构能否满足夹具的安装。