畢業(yè)設計減速箱體工藝及裝備設計銑四側面工序

1、機電工程學院畢業(yè)設計方案論證報告 設計題目:減速箱體工藝及裝備設計（銑四側面工序） 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 目 錄1課題研究的主要內容和設計意義22對加工零件的分析23組合機床的概況及其發(fā)展33.1組合機床的概述33.2組合機床的發(fā)展34組合機床總體方案設計44.1減速箱體加工工藝路線的擬定44.2制定工藝方案44.3定位基準和夾壓部位的選擇55組合機床加工減速箱體的工藝過程56組合機床的方案論證66.1組合機床的配置型式方案論證66.2動力滑臺論證76.3粗加工和精加工工序安排方案論證76.4工序集中原則76.5工藝基面的論證86.6平面銑削加工工藝的論證86.7經濟性

2、和可靠性論證86.8 工藝切削頭論證87結論9參考文獻10減速箱體工藝及裝備設計方案論證1課題研究的主要內容和設計意義本次畢業(yè)設計是進行減速器箱體加工工藝文件的設計；銑四側面工序的組合機床的總體方案設計及銑削頭和本工序夾具結構設計。具體內容包括：了解現有的工藝和裝備情況，完成減速箱體的工藝路線安排和工藝卡設計一份，銑四側面工序的組合機床的總體方案設計（零號圖1張）；銑削頭結構設計（零號圖1張）；銑四側面工序的夾具結構設計（零號圖1張）及零件圖設計（零號圖1張）；完成設計說明書的編寫。意義：提高減速箱體加工精度和生產效率；降低工人的勞動強度；提供了真正的工程設計訓練。2對加工零件的分析本次要設計

3、的是減速箱體工藝及工裝設計。減速箱體（如圖1所示）屬于箱體類零件，它是機器及其部件的基礎件。箱體類零件將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關系裝配成一個整體，并按預定傳動關系協(xié)調其運動。因此，箱體的加工質量不僅影響其裝配精度及運動精度，而且影響到機器的工作精度、使用性能和壽命。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。圖2-1減速箱體通過對箱體類零件的分析，了解到如若采用通用機床或者其他專用機床，那么在工廠需要大量的立鉆、鏜床、銑床等，占用了很大的廠房面積和很多的工人，而采用組合機床，由于采

4、用多軸多面加工，就能大大縮小占地面積，幾十倍的提高勞動生產率。同時組合機床比通用機床的生產效率高，產品質量穩(wěn)定、工作可靠，勞動強度低。因此對于減速箱體的加工選擇組合機床。3組合機床的概況及其發(fā)展3.1組合機床的概述組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預先確定的工序進行加工的機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 組合機床一般用于加工

5、箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。3.2組合機床的發(fā)展二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達2.50.63微米；鏜孔精度可達IT76級，孔距精度可達O.03O.02微米。 專用機床是隨著汽車工

6、業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。組合機床和組合機床自動線是一種專用高效自動化技術裝備，目前，由于它仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產的關鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中，特

7、別是汽車工業(yè)，是組合機床和自動線最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機工廠，90年代初所采用的金屬切削機床主要是自動線(60%)、組合機床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是組合機床和自動線。因此，組合機床及其自動線的技術性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構，也在很大程度上決定了企業(yè)產品的競爭力。現代組合機床和自動線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監(jiān)控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。近20年來，這些技術有長足進步，同時作為組合機床主要用戶的汽車和內燃機等行業(yè)

8、也有很大的變化，其產品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機床和自動線技術的不斷發(fā)展。1組合機床品種的發(fā)展重點在組合機床這類專用機床中，回轉式多工位組合機床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向對工件的幾個面進行加工，此外，還可以通過轉位夾具(在回轉工作臺機床上)或通過轉位、翻轉裝置(在自動線上)實現工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產效率，被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。根據有關統(tǒng)計資料，德國在19901992年期間，回轉式多工位組合機床和自動線的產量約各占組

9、合機床總數的50%左右。為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。4組合機床總體方案設計4.1減速箱體加工工藝路線的擬定工藝路線的擬定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝路線在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床

10、常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經技術分析后擬定出先進、合理的工藝路線。根據粗精加工分開原則和工序集中原則初步擬定的工藝路線如下 ：10 以兩面孔定位粗銑基準面20 以兩面孔定位鉆基準面孔30 以基準面及基準面孔定位粗銑四側面30 以基準面及基準面孔定位鏜縱，橫向孔40 以兩面孔定位精銑基準面50 以基準面及基準面孔定位精銑四側面50 以基準面及基準面孔定位精鏜縱，橫向孔60 以基準面及基準面孔定位鉆左，右面孔70 以基準面及基準面孔定位進行左，右螺孔攻絲4.2制定工藝方案 工藝方案制定得正確與否，將決定機床能否達到“體積小，重量輕，結構簡單，使用方便，效率高，質量好”的要求。為了使工藝

11、方案制定得合理、先進，必須從認真分析被加工零件圖紙開始，深入現場全面了解被加工零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求，定位、加緊方式，工藝方法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量情況及生產率要求等，分析其優(yōu)缺點，總結設計、制造、使用單位和操作者豐富的實踐經驗，以求理論緊密聯(lián)系生產實際，從而確定零件在組合機床上完成的工藝內容及方法，結構形式、數量及切削用量。4.3定位基準和夾壓部位的選擇銑減速箱體的四側面，對于箱體類零件，其定位通常選用“一面兩孔”，而且將被加工的減速箱體正好符合這些特征要素?！耙幻鎯煽住钡亩ㄎ环椒ê芎啽愕南ぜ牧鶄€自由度，使工件獲得穩(wěn)定的固定位置。這種定

12、位方法使夾緊方便，夾緊結構簡單。容易使夾緊力對準支承，消除夾緊力引起工件變形對加工精度的影響，同時這也使整個工藝過程實現基準統(tǒng)一。減速箱體的夾緊，其夾緊方式采用在基準面上端面用壓板夾緊。這樣有利于刀具的通過和在有足夠的夾緊力下工件產生的變形小。如圖（2）圖4-3-2減速箱體零件的夾緊5組合機床加工減速箱體的工藝過程根據機械加工，先面后孔，先基準再其他的原則，由組合機床加工減速箱箱體的工藝安排是先銑削基準面，后鉆基準面上的八個孔，再銑減速箱底面的四個側面，接著銑削減速箱四側面的凸臺，接著鉆四側面凸臺上的孔，最后鏜孔。這些工藝安排在三臺組合機床上完成，一臺組合機床完成銑基準面和四側面，另一臺完成鉆

13、底面八個孔和四側面凸臺上的十二個螺紋孔，最后利用組合鏜床完成四側面孔的鏜削加工。6組合機床的方案論證6.1組合機床的配置型式方案論證組合機床有大型和小型兩種，大、小型組合機床雖然有共性，但又都有其特殊性。不同的配置型式適應不同的加工工件。對于本次加工的箱體類零件，提出了以下兩個機床的配置方案：方案一：臥式單面組合機床，固定夾具方案二：臥式雙面組合機床，固定夾具如圖（3）所示單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體的加工。根據配置動力部件的數量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。各種配置形式組合機床中的加工精度不同，在組合機床上，影響加工精度的因素很多，但

14、總的來說可分為夾具誤差和加工誤差的影響。這些誤差的大小與所選的組合機床有很大的關系。本次要加工減速箱體的四側面，要求平面的精度達到3.2微米，對精度要求較高。圖6-1-3組合機床方案一和方案二都選擇臥式組合銑床，這樣使得定位工件的夾緊力方向與加工方向垂直。這樣做法的精度自然要比立式組合銑床的高。但是方案一，由于用的是單面組合機床一次就加工一個面，這樣以來加工效率就大大降低；同時單側加工容易產生較大的切削力和振動。切削力大可能導致工件的變形，影響加工工件的精度。方案二，一次加工工件的兩面，這樣不僅提高的工件的加工效率而且雙側面加工可以平衡加工工件的切削力。雖然方案二須兩道加工工序，但是定位基準是

15、統(tǒng)一的，所以可以滿足加工的精度要求。綜合以上的論述，選擇方案二臥式雙面單工位組合機床。6.2動力滑臺論證方案一：HY系列液壓動力滑臺方案二：HJ系列機械動力滑臺液壓滑臺是由滑臺、滑座和油缸三部分組成。油缸固定在滑座上，活塞桿則固定在滑臺下面。當壓力油進入油缸的后腔或前腔時，便可根據滑臺沿滑座的導軌向前或向后移動。液壓滑臺的特點：在相當大的范圍內進給量可以無級變速，可以獲得較大的進給力，零件磨損小，使用壽命長。但是液壓滑臺的調整維修比較麻煩，進給量受溫度影響。機械滑臺由滑臺、滑座及傳動裝置三部分組成。機械滑臺的傳動裝置采用兩個電機及差速器傳動。滑臺的快速運動的制動由裝在快速電機后端的傍磁式鐵實現

16、，工作可靠，轉換精度高。機械滑臺進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，安全可靠，調整維修方便。綜上所論可知：機械滑臺操作方便，經濟成本較低，同時也能滿足加工精度要求，故選擇方案二。6.3粗加工和精加工工序安排方案論證方案一：粗精加工分開加工方式方案二：粗精加工一起加工方式雖然粗精加工分開進行具有很多的優(yōu)點，比如粗精加工分開進行可以使工件得到較好的冷卻，減少熱變形和內應力變形的影響，有利于保證加工精度。還可以避免粗加工產生振動的不利影響，有利于精加工機床的精度持久的保持等等，但是粗、精加工分開進行的結果使機床的臺數增多，而且，由于減速箱體的生產批量較小，一年只有200臺，如果采用粗、精加工分開的方式加工，則會

17、使機床負荷率降低，投資很大，經濟性差，此外，由于生產批量較小，允許有較多的調刀時間，因此采用方案二粗、精加工一起加工的方式加工減速箱體。6.4工序集中原則方案一：工序分散加工，一次只加工一個面方案二：工序集中加工，一次同時加工兩個面 工序集中是近代機械加工主要發(fā)展方向之一。組合機床正是基于這一原則發(fā)展而來，即運用多刀集中在一臺機床上完成一個或幾個工件的不同表面的復雜工藝過程，從而有效地提高生產率。但是，工序過于集中會使機床機構太復雜，增加機床設計和制造難度，機床使用調整不便，甚至影響機床使用性能。合理決定工序集中程度，遵循 以下原則：適當考慮相同類型工序的集中；有相對位置精度要求的工序應集中加

18、工。綜合考慮，選擇方案二。6.5工藝基面的論證工藝基面選擇的正確，將能實現最大限度的工序集中，從而減少機床臺數，也是保證加工精度的重要條件。箱體類零件是機械加工中工序多，精度要求高的零件。這類零件一般都要求有較高精度的面、孔需要加工，又常常要在幾次裝夾下進行。因此，定位基準選擇“一面兩孔”是最常用的方法。它的特點是：可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度?！耙幻鎯煽住笨勺鳛榱慵拇旨庸さ骄庸と抗ば虻亩ㄎ换鶞?，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉換帶來的累計誤差，有利于保證零件加工精度。

19、同時，使機床各工序的許多部件實現通用化，有利于縮短設計，制造周期，降低成本。易于實現自動化定位，夾緊，并有利于防止切屑落于定位及面上。綜合以上特點，加工減速箱體選擇“一面兩孔”的定位方法。6.6平面銑削加工工藝的論證方案一：銑頭進給運動，工件不動方案二：銑頭不作進給運動，由動力滑臺帶動工件進給運動目前，為了提高平面的加工效率，采用組合銑床加工平面日益增多。這種組合銑床是由通用銑頭和動力滑臺等主要部件組成的。加工時一般銑頭不作進給運動。進給運動是由進給動力滑臺帶動工件實現的。如若采用工件不動，由銑頭實現進給的銑削方法，則加工的可靠性差，而且也不經濟。所以選擇方案二，銑頭不作進給運動，由動力滑臺帶動工件進給運動。6.7經濟性和可靠性論證在滿足工件要求的前提下，機床避免復雜刀具，力求簡單和較高的通用化程度。這樣可以降