畢業(yè)設(shè)計論文-減速器下箱體的加工工藝編制及夾具設(shè)計（含全套CAD圖紙）

1、內(nèi)容摘要：箱體零件是一種典型零件，其加工工藝規(guī)程和工裝設(shè)計具有典型性。該箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件毛坯采用鑄造成形。在加工過程中，采用先面后孔的加工路線，以保證工件的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一、準(zhǔn)確。為了消除切削力、夾緊力、切削熱和因粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響，整個工藝過程分為粗、精兩個階段。通過被加工零件的分析完成了機械加工工藝的設(shè)計及各加工工序機動時間的計算。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)及其功能，運用定位夾緊的知識完成了夾具設(shè)計。關(guān)鍵詞：下箱體 加工工藝 定位 夾緊力 夾具設(shè)計 Abstract：The typical parts is a process, the fixture design rules

2、 and typical. The complex structure, the blank forming by casting. In the process, the first after hole processing route to ensure the locating datum, workpiece. In order to eliminate cutting force, clamping force, cutting and balancing the stress caused by the influence of machining accuracy and wh

3、ole process is divided into two stages of rough and fine. Through the analysis of the components are processed finish machining processes and design calculation of motor. According to the structure and function, use knowledge of positioning clamping fixture design completed.Keyword: Next cabinet Pro

4、cessing clamping force Positioning clamp design 1 機械加工方法1.1 常用機械加工方法簡介 車、銑、刨、鉆、鏜、磨、拉、拔、鉸、擴、鍛、鑄造、沖壓、激光加工、超聲波加工、線切割等機加工方法。此次加工選取方法有：車、銑、刨、鉆、鏜、磨、鍛、鑄造等。1.2 資料來源 本課題的主要研究方法通過文獻索引法（查閱各種有關(guān)的技術(shù)資料）、行動研究法（進行工廠參觀，向?qū)?，技術(shù)人員咨詢請教），對各個方案進行對比分析這優(yōu)選之等方法和手段予以實施。在給定以前學(xué)生的任一份圖紙，要求學(xué)生對該圖紙進行分析，并修改其中的錯誤，然后進行工藝編制參閱技術(shù)資料做出關(guān)于二級減速器

5、下箱體的工藝編制及夾具設(shè)計（批量生產(chǎn)）。1.3 加工方法的選取1.3.1 箱體的平面加工箱體的平面加工方法常用的有刨、銑、拉、磨種。刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而拉削、磨削則四用作平面的精加工。刨削加工的特點是：刀具結(jié)構(gòu)簡單、機床調(diào)整方便。在龍門刨床上可以利用幾個刀架，在一次裝夾中同時或依次完成若干個表面的加工，從而能經(jīng)濟地保證這些表面間相互位置精度要求。精刨還可以代替刮削，以減輕工作量。精刨后的表面粗糙度值可達0.002mm/m。平面磨削的加工質(zhì)量比刨和銑都高。磨削表面粗糙度值可達0.30-1.25um。生產(chǎn)批量較大時，箱體的主要平面常用磨削來精加工。但是，平面磨削時磨削處的溫度

6、比其他加工方法要高操作起來技術(shù)要求過高。因此，選用刨削加工。1.3.2 箱體零件的孔系加工箱體上一系列有相互位置精度要求的孔的組合，稱為孔系?？紫导庸な窍潴w加工的關(guān)鍵。此減速器下箱體包括平行孔系和同軸孔系。平行孔系的加工一般有找正法、鏜模法、坐標(biāo)法，選鏜模加工孔系，工件裝夾在鏜模上，鏜桿被支撐在鏜模的導(dǎo)套里，增加了系統(tǒng)的剛性。這樣，鏜刀通過模板上的孔將工件上相應(yīng)的孔加工出來。采用浮動連接時，機床主軸回轉(zhuǎn)精度對孔系加工精度影響很小，因而可以在精度較低的機床上加工出精度較高的平行孔系。同軸孔系的加工 利用箱體上的工藝基面，用百分表對此平面進行找正，使其和鏜桿軸線平行，校正后加工孔，孔B加工后，再掉

7、轉(zhuǎn)工作臺，并用鏜桿上的百分表沿此平面重新校正，以保證工作臺準(zhǔn)確地回轉(zhuǎn)然后再加工孔A，就可以保證兩孔A、B同軸。2 下箱體加工的工藝編制2.1 概述箱體零件是機器或部件的基礎(chǔ)零件,它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個整體,使這些零件保持正確的相對位置,彼此能協(xié)調(diào)地工作.因此,箱體零件的制造精度將直接影響機器或部件的裝配質(zhì)量,進而影響機器的使用性能和壽命.因而箱體一般具有較高的技術(shù)要求.由于機器的結(jié)構(gòu)特點和箱體在機器中的不同功用,箱體零件具有多種不同的結(jié)構(gòu)型式,其共同特點是:結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,箱壁薄而不均勻,內(nèi)部呈腔型;有若干精度要求較高的平面和孔系,還有較多的緊固螺紋孔等.箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件.因為灰鑄鐵

8、具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價格也比較便宜.有時為了減輕重量,用有色金屬合金鑄造箱體毛坯(如航空發(fā)動機上的箱體等).在單件小批生產(chǎn)中,為了縮短生產(chǎn)周期有時也采用焊接毛坯.毛坯的鑄造方法,取決于生產(chǎn)類型和毛坯尺寸.在單件小批生產(chǎn)中,多采用木模手工造型;在大批量生產(chǎn)中廣泛采用金屬模機器造型,毛坯的精度較高.箱體上大于3050mm的孔,一般都鑄造出頂孔,以減少加工余量. 2.2 零件的工藝分析2.2.1 零件加工的技術(shù)要求及工藝性分析技術(shù)要求： 1.箱體加工部位多為平面和孔系，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高加工時注意基準(zhǔn)的選擇及加緊力。 2.箱體為鑄件，鑄件必須經(jīng)過時效處理，以消除

9、應(yīng)力。 3.鑄造時8.5的孔不必鑄出 4.鏜孔時在可能的情況下盡量采用“支撐鏜削”方法，以增加桿的剛性，提高加工精度。對于直徑較小的孔應(yīng)采用鉆，擴，絞的方法加工。 5.為提高孔加工精度，應(yīng)將粗鏜，半精鏜，精鏜分開。 6.孔尺寸精度的檢驗，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表進行檢驗 7.為了保證同軸各孔的同軸度可采用在已加工孔上安裝導(dǎo)向套加工其它的方法。 8.同一軸線上各孔的同軸度可采用檢驗進行檢驗。其它：鑄件不允許有砂眼，夾渣，縮松等缺陷。 未注明圓角R3R5。 未注明倒角2X45° 非加工表面涂防銹漆 材料HT150工藝性分析 1）保證2對軸承座中心線的平行度公差為0.30mm 2）2對軸

10、承座中心線與相應(yīng)兩端面垂直度公差為0.1mm 3）各軸承孔同軸度公差0.020mm，各軸承孔中心線與對合面的位置度0.3mm,各軸承孔的圓柱度為0.007mm 4）對合面的平面度為0.04 mm2.2.3 確定毛坯的制造形式零件材料為灰鑄鐵（150）。考慮到該連接座的外形比較復(fù)雜，并且希望其有一定的減震和耐磨的作用，因此常選用鑄件（由于鑄鐵有耐磨性好，吸振好，成本低等優(yōu)點）。由于是批量生產(chǎn)時，采用金屬模機器造型毛坯精度較高加工余量小，其平面余量為5-10mm，孔在半徑上的余量為7-12mm。箱體零件的內(nèi)腔及孔均須鑄出，此外為消除零件的殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理，為保證零件有較高的精度和硬

11、度的要求應(yīng)在精加工之前安排二次時效處理。2.2.4 箱體結(jié)構(gòu)分析 該零件為二級減速器下箱體，其外形尺寸為472mm×196mm×248mm,屬于小型箱體零件，內(nèi)腔無加強肋，結(jié)構(gòu)簡單，孔壁薄、剛性差等特點。2.3 擬定下箱體加工的工藝路線2.3.1 首先要擬定工藝過程，必須理解擬定工藝過程的原則。1）先面后孔的加工順序 箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因為主要平面是箱體往機器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以

12、平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對刀調(diào)整也比較方便。 2)粗精加工分階段進行 粗、精加工分開的原則：對于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。 粗、精加工分開進行，會使機床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對單件、小批生產(chǎn)、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在

13、一道工序進行，但必須采取相應(yīng)措施，以減少加工過程中的變形。例如粗加工后松開工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進行精加工。 3)合理地安排熱處理工序 為了消除鑄造后鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時效處理，有時甚至在半精加工之后還要安排一次時效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切銷加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對于特別精密的箱體，在機械加工過程中還應(yīng)安排較長時間的自然時效（如坐標(biāo)鏜床主軸箱箱體）。箱體人工時效的方法，除加熱保溫外，也可采用振動時效2.3.2. 定位基準(zhǔn)的選擇(1)粗基準(zhǔn)的選擇：分離式箱體最先加工的是箱蓋和箱座的對合面。分離式箱體一般不能以軸承孔的毛坯

14、面作為粗基準(zhǔn)，而是以凸緣不加工面為粗基準(zhǔn)，即箱蓋以凸緣A面，底座以凸緣B面為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證對合面凸緣厚薄均勻，減少箱體合裝時對合面的變形。 (2)精基準(zhǔn)的選擇：分離式箱體的對合面與底面(裝配基面)有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；軸承孔軸線應(yīng)在對合面上，與底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為了保證以上幾項要求，加工底座的對合面時，應(yīng)以底面為精基準(zhǔn)，使對合面加工時的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合；箱體合裝后加工軸承孔時，仍以底面為主要定位基準(zhǔn)，并與底面上的兩定位孔組成典型的“一面兩孔”定位方式。這樣，軸承孔的加工，其定位基準(zhǔn)既符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，也符合“基準(zhǔn)重合”原則，有利于保證軸承孔

15、軸線與對合面的重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行度。（3）路線的擬定此下箱體為分離式箱體：主要先完對合面及其下底面加工，和定位孔的加工。然后在其上加工軸承孔及其端面以及出油孔。（4）一些加工方法為保證軸承坐孔的同軸度，與三對軸承孔的中心線平行度特給出一下加工方法：1）同軸孔系的鏜削：由于箱壁間距離較短，采用懸伸鏜孔：由工作臺進給鏜孔，鏜桿伸長度不變，因而鏜桿因自重及切削里而引起的變化對孔的各個截面影響是一致的。 2）平行孔系的鏜削：采用試切法鏜平行孔系或采用坐標(biāo)法鏜平行孔系.如果采用經(jīng)濟刻劃尺與光學(xué)讀數(shù)頭進行測量其讀精度為0.01mm3 下箱體的加工工藝主要內(nèi)容3.1下箱體的加工工藝 下箱體的

16、工藝圖下箱體的工藝過程工序好工序名稱工序內(nèi)容工藝設(shè)備定位基準(zhǔn)1鑄造2清砂清除澆注系統(tǒng)，冒口，型砂，飛邊，飛刺等3時效人工時效處理4涂底漆非加工面涂防銹漆5鉗劃各平面加工線劃針凸緣下表面6粗刨粗刨對合面，留余量0.5mm牛頭刨床凸緣下表面7粗刨粗刨底面牛頭刨床對合面8鉆鉆底面4×18mm.锪其中對角兩孔至18.5H7mm（做工藝用），锪4×35孔立式臺鉆底面及兩工藝孔9鉆鉆、鉸10量油孔至要求，锪20孔立式臺鉆底面及兩工藝孔10鉆鉆20×15放油螺紋底孔，锪40mm孔，攻M20×15螺紋孔立式臺鉆底面及兩工藝孔11精刨對合面平面度公差0.04mm粗糙度Ra

17、3.2um.牛頭刨床底面及兩工藝孔12檢驗檢驗各部尺寸級精度13入庫入庫注：工序卡片見附圖。3.2 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：3.2.1 下箱體3.2.1.1 毛坯的外廓尺寸考慮其加工外廓尺寸為472×248×196mm，表面粗糙度為3.2um，根據(jù)實用機械加工工藝手冊（以下簡稱工藝手冊），表39及表311按公差等級79級，取7級，加工余量等級取F級確定，毛坯 寬：248+2×4=256mm 高：196+2×3.5=203mm3.2.1.2 主要平面加工的

18、工序尺寸及加工余量： 為了保證加工后工件的尺寸，在刨削工件表面時，工序67的刨削深度，ap=2mm，3.2.1.3 孔加工的工序尺寸及加工余量（1）鉆4-18mm 孔鉆孔：18mm，2Z=18 mm，ap=9mm 锪孔：18.5H7mm 锪 ：435mm 深2mm（2）鉸鉆：10mm ,2Z=10mm 锪：20mm（3）20×15mm孔 锪：40mm 攻M20×15mm3.3 確定切削用量3.3.1工序6粗刨對合面 （1）加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT150 加工要求：粗刨箱蓋對合面，留余量0.5mm 機床：牛頭刨床 刀具：YG硬質(zhì)合金刀具 量具：卡板 ，跳動表（2）計算刨

19、削用量 已知毛坯被加工長度為472mm，最大加工余量為Zma×=4mm,刨削深度ap=2 mm確定進給量f：根據(jù)實用切削手冊，表84、86 ，確定f=0.76mm(雙行程)參考有關(guān)手冊，確定 V=90mm/min（3）由于資料，時間有限，關(guān)于切削工時計算略3.3.2 工序7粗刨底面（1）加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT150加工要求：粗刨箱蓋對合面，留余量0.5mm機床：牛頭刨床刀具：YG硬質(zhì)合金刀具量具：卡板 ，跳動表（2）計算刨削用量 已知毛坯被加工長度為450mm，最大加工余量為Zma×=4mm,刨削深度ap=2 mm確定進給量f：根據(jù)實用切削手冊，表84、86 ，確定

20、f=0.76mm(雙行程)參考有關(guān)手冊，確定 V=90mm/min（3）由于資料，時間有限，關(guān)于切削工時計算略3.3.3工序8鉆孔（1）鉆418mm 工件材料：灰鑄鐵加工要求：鉆4個直徑為18mm的孔 機床：立式臺鉆 刀具：采用18mm的麻花鉆頭走刀一次， 18mm的麻花鉆： f=0.30mm/r實用切削手冊表57 ,622 v=0.54m/s=33.2m/min nw=412r/min按機床選取nw=400r/min, 后锪835mm沉頭孔 ， 深2mm(2) 鉆210mm 工件材料：灰鑄鐵 加工要求：鉆2直徑為10的孔 機床：立式臺鉆 刀具：10mm的麻花鉆 10的麻花鉆： f=0.30m

21、m/r實用切削手冊表57 ,622 v=0.50m/s=30m/min nw=405r/min按機床選取nw=400r/min 采用手工鉸孔至要求 ，锪20mm沉頭孔 深2mm(3)鉆20mm 工件材料：灰鑄鐵 加工要求：鉆直徑為20的孔 機床：立式臺鉆 刀具：20mm的麻花鉆 ，M20絲錐 20的麻花鉆： f=0.30mm/r實用切削手冊表57 ,622 v=0.58m/s=35.2m/min nw=432r/min按機床選取nw=400r/min 锪沉頭孔40mm 深2mm攻M20的螺紋v=0.12m/s=7.2m/min ns=253(r/min)按機床選取nw=201r/min, 則實

22、際切削速度V=5.1(m/min)（3）由于資料，時間有限，關(guān)于切削工時計算略3.3.4 工序11精刨對合面（1）加工條件工件材料：灰鑄鐵HT150加工要求：精刨箱蓋對合面，機床：牛頭刨床刀具：YG硬質(zhì)合金刀具量具：卡板 ，跳動表（2）計算刨削用量 已知毛坯被加工長度為472mm，最大加工余量為Zma×=0.5,刨削深度ap=2 mm確定進給量f：根據(jù)實用切削手冊，表84、86 ，確定f=0.76mm(雙行程)參考有關(guān)手冊，確定 V=90mm/min（3）由于資料，時間倉促，關(guān)于切削工時計算略設(shè)計部分 4 下箱體夾具的設(shè)計4.1 問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率保證加工質(zhì)量降低勞動強度

23、以及批量生產(chǎn)，需要設(shè)計專業(yè)夾具。4.2 夾具的設(shè)計4.2.1 工件的定位（1）定位基準(zhǔn)的選擇 這道工序所加工的孔中心線重合，且與底面平行。按照基準(zhǔn)重合的原則并考慮到已經(jīng)加工過，為避免重復(fù)使用粗基準(zhǔn)應(yīng)以底面和上面的兩孔定位。即采用一面兩孔定位。（2）定位方案的確定從工件得的結(jié)構(gòu)分析，工件以底面朝下放在支撐板上，夾緊定位比較可靠方便也容易實現(xiàn)。工件以底面在夾具上定位，限制了三個自由度 ，其余三個自由度也必須限制，如夾具圖所示（兩個相距較遠的孔）孔內(nèi)插入一圓柱銷和菱形銷。一個圓柱銷限制兩個自由度，一個菱形銷限制一個轉(zhuǎn)動自由度。（3）定位元件尺寸及公差確定 底面采用四個支撐板定位，兩個長支板，另兩個支

24、撐上再裝上圓柱銷和菱形銷，圓柱銷與夾具底座，支撐板內(nèi)孔8H7m6配合。菱形銷與工件采用8 H7h6配合，這樣即滿足了定位的要求又可使工件裝夾方便。4.2.2 工件的夾緊（1）夾緊方案的確定及組成夾緊裝置主要有力源裝置和夾緊機構(gòu)，此處我們選擇螺旋夾緊機構(gòu)和圓偏心夾緊機構(gòu)。因螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊行程大，特別是它具有增力大，自鎖性好兩大特點。其許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，很適合手動夾緊。圓偏心夾緊機構(gòu)，操作簡單，夾緊迅速。故本工序采用螺旋壓板加緊機構(gòu)和圓偏心夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu) 式中:-夾緊力； -原始作用力； -螺紋處的摩擦角； -作用力臂； -螺紋端部與工件間的摩擦角； -螺紋升角； -螺紋端部

25、與工件間的當(dāng)量摩擦半徑。-螺紋中徑； 偏心夾緊機構(gòu) -夾緊力； -回轉(zhuǎn)半徑； -原始作用力； -偏心輪與工件間的摩擦角； -升角； -偏心輪與回轉(zhuǎn)銷間的摩擦角。 -作用力臂；（2）切削力及夾緊的計算切削力的計算可參照車削力計算，查機械制造工藝設(shè)計手冊得：主切削力得計算：43.4N吃刀抗力得計算 31.1N走刀抗力得計算 39.1N 由力矩平衡得，對夾緊最不利得瞬間是主切削力，故采用M12螺栓，其許用應(yīng)力5690N， 遠大于實際應(yīng)力滿足強度要求，夾具可以安全工作。4.2.3 工件在夾具上加工的誤差分析夾具裝夾工件進行機械加工時其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。與夾具有關(guān)的因素有定位誤差、對

26、刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差和夾具誤差。在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。1 定位誤差 加工尺寸1360.1mm的定位誤差，=0.對稱度0.1mm的 誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。2 對刀誤差因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。3 夾具安裝誤差因夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=04 夾具誤差因夾具上的定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。影響尺寸1360.1mm的夾具誤差的定位面到導(dǎo)向孔

27、軸線的尺寸公差。及導(dǎo)向孔對安裝基面的垂直度。5 加工方法的誤差因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的。保證工件加工精度的條件是，即工件的總加工誤差應(yīng)該不大于工件的加工尺寸公差。為保證夾具具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需要留出一定的精度儲備量.經(jīng)計算得0，夾具能滿足工件的加工要求。此設(shè)計的夾具合格。4.2.4 夾具各部分組成及使用說明1.安裝：將零件的工藝孔與夾具的菱形銷對準(zhǔn)后裝上即可。2.夾緊：將壓板壓在工件的底板上，旋緊六角螺母將工件夾緊。3.取下：加工完成后，拆卸工件的步驟與安裝時相反。本夾具定位準(zhǔn)確，夾緊機構(gòu)動作靈活、加緊可靠、操作方便4.3 繪制夾具零件圖 （見附圖） 4.4 繪制夾具的裝配圖（見附圖）參考文獻：1張以鵬 實用切削手冊。 沈陽 : 遼寧科學(xué)院技術(shù)出版社: 23262李洪 機械加工工藝手冊。 北京： 北京出版社 1990: 225226 3陳宏鈞 機械加工技師綜