减速器箱体盖加工工艺及夹具设计小批量生产

第一篇：减速器箱体盖加工工艺及夹具设计小批量生产

机械设计说明书

《机械制造工程原理》

课程设计说明书 设计题目: 减速器箱体盖设计加工工艺及夹具设计

设 计 者

学

号

指导教师

汪洪峰

信息工程学院 2013 年月日

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摘 要

初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成了一项工程基本训练。运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决减速器箱体盖零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法。对减速器箱体盖零件工序进行了夹具设计，学会了工艺装备设计的一般方法，提高了结构设计的能力。

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前 言

《机械制造工程原理课程设计》是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。

对于我本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器制造业相对落后的局面探索可能的途径。

由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。

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目 录

摘 要..............................................................2 第一章: 概 述......................................................5 第二章：零件工艺的分析..............................................6 2.1 零件的工艺分析.........................................6 2.2

确定毛坯的制造形式.........................................6 2.3 箱体零件的结构工艺性........................................6 第三章：拟定箱体加工的工艺路线......................................7 3.1 定位基准的选择...........................................7 3.2 加工路线的拟定.........................................7 第四章：机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定......................8 4.1．毛坯的外廓尺寸.............................................8 4.2．加工的工序尺寸及加工余量...................................8 第五章： 确定切削用量及基本工时....................................9 5.1.粗铣上窥视孔面.............................................9 5.2.粗铣结合面................................................10 5.3.磨分割面..................................................11 5.4.钻孔......................................................12 第六章：专用夹具的设计 6．1 粗铣下平面夹具............................................14 6.2 粗铣前后端面夹具设计......................................15 参考文献...........................................................18 结 论...........................................................19

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第一章: 概 述

箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求.由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等).在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯.毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.机械设计说明书

第二章：零件工艺的分析

2.1 零件的工艺分析

2.1.1 要加工孔的孔轴配合度为H7，2.1.2 表面粗糙度为Ra小于1.6um,圆度为0.0175mm,垂直度为0.08mm,同2.1.3 轴度为0.02mm。其它孔的表面粗糙度为Ra小于12.5um,锥销孔的表面粗糙度为Ra小于1.6um。

2.1.3 盖体上平面表面粗糙度为Ra小于12.5um,端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，2.1.4 机盖机体的结合面的表面粗糙度为Ra小于3.2um，2.1.5 结合处的缝隙不2.1.6 大于0.05mm，机体的端面表面粗糙度为Ra小于12.5um。

2.2 确定毛坯的制造形式

由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，其牌号选用HT20-40，由于零件年生产量2万台，已达到大批生产的水平，通常采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。

2.3 箱体零件的结构工艺性

箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意：

2.3.1 本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。

2.3.2 箱体的内端面加工比较困难,结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。2.3.3 为了减少加工中的换刀次数,箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，机械设计说明书

第三章：拟定箱体加工的工艺路线

3.1 定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准只分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。3.1.1

精基准的选择

根据大批大量生产的减速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准，机盖以下平面和两定位销孔为精基准，平面为330X20mm，两定位销孔以直径6mm,这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。3.1.2基准的选择

加工的第一个平面是盖或低坐的对和面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同部分上很不规则，因而在加工盖回底座的对和面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而采用凸缘的不加工面为粗基准。故盖和机座都以凸缘A面为粗基准。这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形。

3.2 加工路线的拟定

分离式箱体工艺路线与整体式箱体工艺路线的主要区别在于：

整个加工过程分为两个大的阶段，先对盖和低座分别进行加工，而后再对装配好的整体箱体进行加工。第一阶段主要完成平面，紧固孔和定位空的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度。

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第四章：机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：

4.1．毛坯的外廓尺寸

见图纸《箱体零件毛坯图》 考虑其加工外廓尺寸为485×176×155mm，表面粗糙度要求RZ为3.2um，根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》），表2.3—5及表2.3—6，按公差等级7—9级，取7级，加工余量等级取F级确定，毛坯长：485+2×3.5=492mm

宽：176+2×3=182mm 高：155+2×2.5=160mm

4.2．加工的工序尺寸及加工余量

① 钻4-Φ6mm孔

钻孔：Φ5mm，2Z=5 mm，ap=2.5mm 扩孔：Φ6mm，2Z=1mm，ap=0.5mm ② 钻6-Φ10mm孔

钻孔：Φ10mm，2Z=10 mm，ap=5mm ③ 攻钻M10mm孔

钻孔：Φ10mm，2Z=10 mm，ap=5mm 攻孔：M10mm

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第五章： 确定切削用量及基本工时

5.1.粗铣上窥视孔面

⑴ 加工条件： 工件材料：灰铸铁

加工要求：粗铣箱盖上顶面，保证顶面尺寸3 mm 机床：卧式铣床X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

⑵ 计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为125 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,可一次铣削，切削深度ap=2.5mm 确定进给量f：

根据《工艺手册》），表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z 切削速度：参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min, 故实际切削速度为：

V=πdwnw /1000=26.5(m/min)当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min)(5-2)切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=125+3+2=130mm 故机动工时为：

tm =130÷150=0.866min=52s 辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×52=7.8s 其他时间计算：

6%×（tb+tx)=6%×(52+7.8)=3.58s 故工序5的单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =52+7.8+3.58=63.4s 9

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5.2.粗铣结合面

⑴ 加工条件： 工件材料：灰铸铁

加工要求：精铣箱结合面，保证顶面尺寸3 mm 机床：卧式铣床X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板

⑵ 计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为330 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,留磨削量0.05mm，可一次铣削，切削深度ap=2.45mm 确定进给量f：根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》），表2.4—75,确定

fz=0.2mm/Z 切削速度：

参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min;由公式（5-1）得 故实际切削速度为：

V=πdwnw /1000=26.5(m/min)当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：

fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min)切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为

l+l1+l2=330+3+2=335mm 故机动工时为：

tm =335÷150=2.23min=134s 辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×134=20.1s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(134+20.1)=9.2s 故工序6的单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =134+20.1+9.2=163.3s 10

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5.3.磨分割面

工件材料：灰铸铁

加工要求：以底面及侧面定位，装夹工件，磨分割面，加工余量为0.05mm机床：平面磨床M7130 刀具：砂轮 量具：卡板 ⑴ 选择砂轮

见《工艺手册》表4.8—2到表4.8—8，则结果为

WA46KV6P350×40×127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127（D×B×d）⑵ 切削用量的选择

砂轮转速为N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s 轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程)工件速度Vw =10m/min 径向进给量fr =0.015mm/双行程 ⑶ 切削工时

根据《工艺手册》可知 式中L—加工长度，L=330mm b—加工宽度，230mm Zb——单面加工余量，Zb =0.0 5mm K—系数，1.10 V—工作台移动速度（m/min）

fa——工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）fr——工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×162=24.3s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(162+24.3)=11.2s 故该工序的单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =162+24.3+11.2=197.5s

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5.4.钻孔

⑴ 钻4-Φ6mm孔 工件材料：灰铸铁

加工要求：钻4个直径为6mm的孔 机床：立式钻床Z535型

刀具：采用Φ5mm的麻花钻头走刀一次，扩孔钻Φ6mm走刀一次 Φ5mm的麻花钻：f=0.25mm/r（《工艺手册》2.4--38)

v=0.53m/s=31.8m/min（《工艺手册》2.4--41)ns=1000v/πdw=405(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按《工艺手册》3.1--36）所以实际切削速度

Φ6mm扩孔：f=0.57mm/r（《工艺手册》2.4--52）

v=0.44m/s=26.4m/min（《工艺手册》2.4--53）ns=1000v/πdw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按《工艺手册》3.1--36）所以实际切削速度

由于是加工2个相同的孔，故总时间为

T=2×(t1 +t2)=2×(10.8+10.8)=86.4s 辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×86.4=12.96s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(86.4+12.96)=5.96s 故单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =86.4+12.96+5.96=105.3s ⑵ 钻6-Φ10mm孔 工件材料：灰铸铁

加工要求：钻6个直径为10mm的孔 机床：立式钻床Z535型

刀具：采用Φ10mm的麻花钻头走刀一次，f=0.25mm/r v=0.44m/s=26.4m/min ns =1000v/πdw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按《工艺手册》3.1--36）所以实际切削速度

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由于是加工6个相同的孔，故总时间为

T=6×t=6×20.4=102.4 s 辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×81.6=12.2s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(81.6+12.2)=5.6s 故单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =81.6+12.2+5.6=99.5s ⑶ 钻M10mm孔 工件材料：灰铸铁

加工要求：攻钻4个公制螺纹M10mm的孔 机床：立式钻床Z535型 刀具：Φ10mm的麻花钻10丝锥 钻M10的孔

f=0.15mm/r v=0.61m/s=36.6m/min ns=1000v/πdw=466(r/min)按机床选取nw=400r/min, 作为实际切削速度

辅助时间为：

tf=0.15tm=0.15×90=13.5s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(90+13.5)=6.2s 故单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =90+13.5+6.2=109.7s 攻M10mm孔

v=0.1m/s=6m/min ns=238(r/min)按机床选取nw=195r/min, 则实际切削速度

V=4.9(m/min)故机动加工时间：

l=19mm, l1 =3mm,l2 =3mm, t=(l+l1+l2)×2/nf×4=1.02(min)=61.2s 辅助时间为：

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tf=0.15tm=0.15×61.2=9.2s 其他时间计算：

tb+tx=6%×(61.2+9.2)=4.2s 故单件时间：

tdj=tm+tf+tb+tx =61.2+9.2+4.2=74.6s 故该工序的总时间：

T=105.3+99.5+109.7+74.6=389.1s

第六章：专用夹具的设计

6．1 粗铣下平面夹具

6.1.1 问题的指出

为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

对于机体加工工序5粗铣机体的下平面，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。6.1.2 夹具设计

（1）定位基准的选择：

由零件图可知，机体下平面与分割面的尺寸应保证为240mm，故应以蜗轮轴承孔及分割面为定位基准。为了提高加工效率，决定采用两把镶齿三面刃铣刀对两个面同时进行加工。同时，为了降低生产成本，此夹具采用手动夹紧。（2）定位方案和元件设计

根据工序图及对零件的结构的分析，此夹具定位以V形块上四个支承钉对蜗杆轴承孔与两个支承钉及一个双头浮动支承钉对磨合面同时进行定位。所选用的四个支承钉尺寸为，两个支承钉的尺寸为，浮动支承钉见夹具设计剖面图。（3）夹紧方案和夹紧元件设计

根据零件的结构和夹紧方向，采用螺钉压板夹紧机构，在设计时，保证： 1）紧动作准确可靠

采用球面垫圈，以保证工件高低不一而倾斜时，不使螺钉压弯。压板和工件的接触面应做成弧面，以防止接触不良或改变着力点而破坏定位。

一般采用高螺母，以求扳手拧紧可靠，六角螺母头也不易打滑损坏。支柱的高低

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应能调节，以便适应工件受压面高低不一时仍能正确夹紧。2）操作效率高

压板上供螺钉穿过的孔应作成长圆孔，以便松开工件时，压板可迅速后撤，易于装卸。压板下面设置弹簧，这样压板松开工件取走后，仍受弹力托住而不致下落。螺旋夹紧机构各元件均已标准化，其材料，热处理要求和结构尺寸都可以查表求得。

（4）切削力及夹紧力的计算

刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 则F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz(《切削手册》)查表得：d0=225mm,Z=20，ae=192, af =0.2, ap =2.5mm, δFz =1.06所以： F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06)÷225=6705N 查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值： FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53 故 : FL=0.8 FE =0.8×6705=5364N FV=0.6 FE=0.6×6705=4023N FX =0.53 FE=0.53×6705=3554N 当用两把铣刀同时加工铣削水平分力时： FL/ =2FL=2×5364=10728N 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4 式中：K1 —基本安全系数，2.5 K2—加工性质系数，1.1 K3—刀具钝化系数，1.1 K2—断续切削系数，1.1 则F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×10728 =35697N 选用螺旋—板夹紧机构，故夹紧力 fN=1/2 F/ f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25 则 N=0.5×35697÷0.25=71394N（5）具设计及操作的简要说明

在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋—板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）。

6.2 粗铣前后端面夹具设计

本夹具主要用来粗铣减速箱箱体前后端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣前后端面时，前后端面有尺寸要求，前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸要求。以及前后端面均有表面粗糙度要求Rz3.2。本道工序仅是对前后端面

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进行粗加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。6.2.1 定位基准的选择

在进行前后端面粗铣加工工序时，顶面已经精铣，两工艺孔已经加工出。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一短圆柱销和一削边销。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对汽车变速箱箱体的前后端面同时进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用气动夹紧 6.2.2 定位元件的设计

本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距。由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为: 所以两工艺孔的中心距为，而两工艺孔尺寸为。

根据《机床夹具设计手册》削边销与圆柱销的设计计算过程如下（1）、确定两定位销中心距尺寸 及其偏差（2）、确定圆柱销直径 及其公差（—基准孔最小直径）取f7 所以圆柱销尺寸为（3）、削边销的宽度b和B（由《机床夹具设计手册》）（4）、削边销与基准孔的最小配合间隙

其中： —基准孔最小直径 —圆柱销与基准孔的配合间隙（5）、削边销直径 及其公差

按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为。（6）、补偿值

6.2.3 定位误差分析

本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：（1）、移动时基准位移误差 =0.009+0.027+0.016 =0.052mm(2)、转角误差

6.2.4 铣削力与夹紧力计算

根据《机械加工工艺手册》可查得：

当用两把铣刀同时加工时铣削水平分力

铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。

即：（u=0.25）

计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力

即： 取k=3.3275 F/=3.3275Χ42054.4=139936N

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6.2.5 夹紧装置及夹具体设计

为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气动夹紧装置。工件在夹具上安装好后，气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件。

根据所需要的夹紧力F/=139936N，来计算气缸缸筒内径。

气缸活塞杆推力

其中：P—压缩空气单位压力（取P=6公斤力/）

—效率（取）

Q=F/=13993.6公斤力

夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图3所示。

6.2.6 夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于减速器箱体前后端面的粗铣。夹具的定位采用一面两销，定位可靠，定位误差较小。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。由于本夹具用于变速箱体端面的粗加工，对其进行精度分析无太大意义。所以就略去对其的精度分析。

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参 考 文 献

邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，2 孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，12 邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 2000 黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，7 丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 1997 储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，12 廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，1 10，乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，12 11，李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，4 12，陶济贤 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1986，4 13，机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，7 14，龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出版社，1981,7 15，李益民 主编 机械制造工艺学习题集 黑龙江： 哈儿滨工业大学出版社 1984, 7 16, 周永强等 主编 设计指导北京： 中国建材工业出版社 2002,12

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结 论

在本次毕业设计中，我们将设计主要分为两大部分进行：工艺编制部分和夹具设计部分。

在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。

在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在对工件夹紧的选择上，我用了两种不同的夹紧方法，即：粗铣下平面用的是螺钉压板夹紧机构，粗铣前后端面时用的是气动夹紧机构，两种方法在生产中都有各自的优点和不足，但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。

通过这次毕业设计，使我对大学里所学的知识有了一次全面的综合运用，也学到了许多上课时没涉及到的知识，尤其在利用手册等方面，对今后毕业出去工作都有很大的帮助。另外，在这次设计当中，指导老师刘麦荣老师在大多数时间牺牲自己的宝贵休息时间，对我们进行细心的指导，我对他们表示衷心的感谢！在这次毕业设计中，我基本完成了毕业设计的任务，达到了毕业设计的目的，但是，我知道自己的设计还有许多不足甚至错误，希望老师们能够谅解，谢谢！

第二篇：减速器箱体加工工艺规程和工装设计论文

毕业设计说明书

题目：减速器箱体加工工艺规程和工装设计

专 业： 班 级： 学 号： 姓 名：

指导教师：

毕业设计（论文）任务书

一 设计内容和要求

1、按给定图绘出零件工作图 2张

2、选择毛坯，绘制毛坯图，制定毛坯技术条件 1张

3、对零件进行工艺分析，拟定工艺方案

4、合理选择定位基准

5、填写“机械加工工艺卡” 2张

6、编写设计说明书：按设计作业指导书内容认真编写。要求“立论鲜明，论证严密，计算准确，文理通顺” 二 课题来源 老师自主命题

目录

一 毕业设计的目的··········································1 二 零件的分析··············································1

1、零件的作用············································1

2、零件的图样分析········································1

3、工艺分析··············································1 三 工艺规程设计············································2

1、毛坯的确定············································2

2、基面的选择············································2

3、制定工艺路线··········································2

4、机械加工余量工序尺寸的确定····························4

5、确定切削用量··········································5 四 钻模设计················································9 五 设计小结················································9 六 主要参考资料············································10

一 毕业设计的目的

毕业设计是工科院校的最后一个重要教学环节。它对毕业生走上新的工作岗位能否适应技术工作需要有着直接的影响，同时也是对学生的一次综合训练。机械设计制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。通过本期设计，应达到以下学习目的

1.掌握编制机械加工工艺规程的方法和机械设计的基本计算；学会查阅有关手册、资料，能够正确应用公式和工艺参数的有关数据。2.学会拟定夹具设计方案并完成规定的工装设计。3.培养分析和解决工艺问题的能力。

4.把所学的机械制造有关课程的知识应用于生产实际。二零件的分析 1.零件的作用

题目所给定的零件为箱体机盖与机座。箱体零件是机器及部件的基础件，它将机器及部件的轴，轴承和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。2.零件图样分析 1）Ф100 0 2）Ф100 0+0.035 mm和Ф80 0

+0.030

mm轴心线的平行度公差值为0.07mm。

+0.035 mm和Ф80 0

+0.030

mm两孔端面对基面B、A的位置度，公差为0.10mm。

3）分割面（箱盖，箱体的结合面）的平面度公差为0.03mm.4）铸件人工时效处理。5）零件材料HT200-400.6）箱体做煤油渗漏试验。3.工艺分析

1）减速器箱体、箱座主要加工部分是分割面，轴承孔、通过孔和螺孔其中轴承孔要在箱盖、箱体合箱后再进行孔加工，以确保两个轴承孔中心线与分割面的位置，以及两孔中心线的平行度和中心距。

2）减速器整个箱体壁薄，容易变形，在加工前要进行人工时效处理，以消除铸件内应力，加工时要注意夹紧位置和夹紧力的大小，防止零件变形。3）如果磨削加工分割面不到平面度要求时，可采用箱盖与箱体对研的手法。最终安装使用时，一般加密封胶密封。

4）减速器箱盖与箱体不具有互换性，所以以每装配一套必须钻铰定位销，做标记和编号。

5）减速器若批量生产可采用专锺模或专用锺床。以保证加工精度及提高生产效率。

6）两孔平行度的精度主要有设备精度来保证。工件一次装夹，主轴不移动，靠移动工作台来保证两孔中心距。

7）两孔平行度检查，可用两根心轴分别装入两个轴承孔中，测量两根心轴两端的距离差，即可得出平行度误差。

8）两孔轴心线的位置度也通过两根心轴进行测量。

9）箱盖、箱体的平面度检查，可将工件放在平台上，用百分表测量。10）一般孔的位置，靠钻模和划线来保证。三 工艺规程设计

1.箱体零件的材料为HT20-40即是灰口铸铁。由于箱体零件的结构形状比较复杂，内部常为空腔型，某些部位有“隔墙,”箱体壁薄且厚薄不均，而且零件的生产要求为小批量生产，为了提高生产效率，节约生产成本，保证加工质量，则选择采用砂型铸造的方式进行加工。为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性。毛坯铸造后要安排人工时效处理。2.基面的选择

箱体基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准重合和基准统一“的原则，同时必须考虑生产批量的大小，生产设备，特别是夹具的选用等因素。1）粗基准的选择

粗脊准的作用主要是决定不加工面与加工面的位置关系，以及保证加工面的余量均匀。箱体零件上一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔的加工余量均匀，应以该毛坯孔为粗基准。箱体零件上的不加工面主要考虑内腔表面，它和加工面之间的距离尺寸有一定的要求，因为箱体中往往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间的间隙较小，如果加工出的轴承端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，就有可能使齿轮安装时与箱体内壁相碰。从这一要求出发，应选内壁为粗基准。但这将使夹具结构十分复杂，甚至不能实现。考虑到铸造时内壁与主要轴承孔都是同一个泥心浇注的，因此实际生产中常以孔为主要粗基准限制四个自由度，而辅之以内腔或其它毛坯孔为次要基准面，以达到完全定位的目的。2）精基准的选择

根据批量生产的减速器箱体通常以顶面和定位销孔为基准，机盖以下平面和两定位销孔为精基准，平面和两定位销孔这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一；”此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，但不存在基准重合误差。3.制订工艺路线

整个加工过程分为两个大的阶段，先对盖和底座分别进行加工，而后再对装配好的整体进行加工。第一个阶段主要完成平面，紧固孔和定位孔的加工，为箱体的装合作准备，第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔 及其端面。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度。1）箱体机盖工艺路线方案: 工序Ⅰ 铸造 铸造成形

工序Ⅱ 清砂 清除浇注系统、冒口、型砂、飞边、毛刺等

工序Ⅲ 热处理 人工时效处理

工序Ⅳ 涂底漆 非加工面涂防锈漆

工序Ⅴ 划线 划分割面加工线，划Ф100 0

+0.035

mm、Ф80 0

+0.030

mm两个轴承

孔端面加工线，划顶部斜面加工线（检查孔）

工序Ⅵ 铣 以分割面为装夹基面，按线找正，夹紧工件，铣顶部斜

面，保证尺寸5mm 工序Ⅶ 铣 以已加工的顶部斜面做定位基准，装加工件（专用工装），铣分割面，保证尺寸12毫米（注意周边尺寸均匀）

工序Ⅷ 钻 以分割面及外形定位，钻6xФ13mm和2xФ11mm孔，锪

以6xФ30mm和2xФ24mm孔深2mm，钻攻M10螺纹。

工序Ⅸ 钻 以分割面定位钻攻顶斜面上4xM6螺纹。工序Ⅹ 检验 检查各部尺寸及精度。2）箱体机座工艺路线方案

工序Ⅰ 铸造 铸造成型。

工序Ⅱ 清砂 清除浇口、冒口、型砂、飞边、毛刺等。

工序Ⅲ 热处理 人工时效处理。

工序Ⅳ 涂漆 非加工面涂防锈漆。

工序Ⅴ 划线 划分割面加工线，划两个轴孔端面加工线，底面线照顾

壁厚均匀。

工序Ⅵ 铣 以分割面定位，按线找正，装夹工件。铣底面保证高度

尺寸170mm（工艺尺寸）。

工序Ⅶ 铣 以底面定位，按线找正，装夹工件，铣分割面保证尺寸

12mm.工序Ⅷ 铣 定位夹紧，铣两处宽8mm，深5mm,距内壁8mm油槽。

工序Ⅸ 钻 钻底面6xФ17mm孔，其中两个铰至Ф17.5 0

锪6xФ30mm孔，深2mm。

+0.01

(工艺用)，工序Ⅹ 钻 钻6xФ13mm和2xФ11孔，锪6xФ30mm和2xФ24mm孔，深2mm。

工序Ⅺ 钻 钻攻M12测油孔，深16MM,锪Ф20mm，深1mm。

工序Ⅻ钻 以两个Ф17.5 0

+0.01

mm孔及在底面定位，装夹工件，钻M16x1.5底

孔，攻M16x1.5螺纹，锪Ф30mm平。

工序ⅩⅢ 钳 箱体底部用煤油做渗漏试验。

工序ⅩⅣ 检验 检查各部尺寸及精度。3）箱体整体的工艺过程

工序Ⅰ 钳 将箱盖、箱底对准合箱。用6xM12螺栓，螺母紧固。

工序Ⅱ 钻 钻铰2xФ18mm,1:50锥度销孔，装入锥销。

工序Ⅲ 钳 将箱盖、箱体做标记、编号。

工序Ⅳ 划线 已合箱后的分割面为基准，划Ф100 0

两轴承孔加工线。

工序Ⅴ 镗 以底面定位，按线找正，装夹工件，粗镗Ф100 0

Ф80 0

+0.030

+0.035

+0.035

mm，Ф80 0

+0.030

mm

mm，mm两轴承孔，留加工余量1～2mm,保证中心距

150±0.07mm,保证分割面与轴承孔的位置度公差0.1mm。

工序Ⅵ 镗 定位夹紧，同工序Ⅴ按分割面精确对刀。精镗两轴承孔

至图样尺寸，保证中心距150±0.07mm,并倒角两处2x45º。

工序Ⅶ 镗 定位夹紧同工序Ⅴ，镗轴承孔两端面（兼顾尺寸均匀）

保证尺寸196mm。工序Ⅷ 钻 以底面，一端面定位，找正装夹，钻轴承孔两面12XM8

底孔，深20mm，攻12xM8螺纹深15，倒角0.5x45º。

工序Ⅸ 钳 折箱，清理飞边、边刺。工序Ⅹ 钳 合箱装锥销，紧固。工序Ⅺ 检验 检查各部分尺寸及精度。工序Ⅻ 入库。4.机械加工余量、工序尺寸的确定 1）箱盖

①毛坯的外廓尺寸

考虑其加工外廓尺寸为428x196x140mm，表面粗糙度要求为3.2um。根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》表2.3-5及表2.3-6按公差等级7-9级，取9级，加工余量等级取F级）确定毛坯长：因为零件两端为非加工面，故不留加工余量，其外廓尺寸长428mm 宽：196+2x6=208mm 高: 140+2x6=152mm ②主要平面加工的工序尺寸及加工余量

为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时工序Ⅵ的铣削深度=3mm,工序Ⅶ的铣削深度=3mm。

③加工的工序尺寸及加工余量

⑴钻6xФ13孔

钻孔Ф13mm·2z=13mm·=6.5mm ⑵钻2xФ11mm孔

钻孔：Ф10mm·2z=10mm·=5mm 扩孔：Ф11mm·2z=1mm·=0.5mm ⑶攻钻4xM6孔

钻孔：Ф6mm·2z=6mm·=3mm 攻孔：M6mm 2）箱底

①毛坯的外廓尺寸

考虑其加工尺寸为428x196x170mm，表面粗糙度要求为为3.2um。根据《工艺手册表》表2.3-5及表2.3-6，按公差等级7-9级，取9级，加工余量等级取F级确定毛坯长：428mm 宽：196+2x6=208mm 高：170+2x6=182mm ②主要平面加工的工序尺寸及加工余量

为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序Ⅵ的铣削深度=3mm。

③加工的工序尺寸及加工余量

⑴钻6xФ17孔

钻孔：Ф14mm·2z=14mm·=7mm 扩孔：Ф17mm·2z=3mm·=1.5mm ⑵钻6xФ13孔

钻孔：Ф13mm·2z=13mm·=6.5mm ⑶钻2xФ11孔

钻孔：Ф10mm·2z=10mm·=5mm 扩孔：Ф11mm·2z=1mm·=0.5mm ⑷攻钻M12孔

钻孔：Ф12mm·2z=12mm·=6mm 攻孔：M12mm ⑸攻钻M16孔

钻孔：Ф16mm·2z=16mm·=8mm 攻孔：M16mm 3）箱体

①主要平面加工的工序尺寸及加工余量

为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序Ⅴ的镗削深度=2.6mm,工序Ⅵ的镗削深度=0.4mm，工序Ⅶ的镗削深度=2.6mm留0.8精镗余量，连续完成。

②加工的工序尺寸及加工余量

攻钻：24XM8孔

钻孔：Ф8mm·2z=8mm·=4mm 攻孔：M16mm 5.确定切削用量 1）箱盖

⑴工序Ⅵ铣顶部余面 ①加工条件：

工件材料：灰铸铁

加工要求：粗精铣箱盖，顶部斜面，保证尺寸5mm 机床：卧式铣床X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm 齿数z=20.量具：卡板 ②计算铣削用量

已知被加工长度为100mm，最大加工余量为=6mm，分两次铣削，切削深度=3mm,确定进给量f.根据《工艺手册》表2.4-75确定=0.2mm/min.切削速度：参考有关手册确定v=0.45m/s,即27m/min.=1000x27/3.14x225=38r/min 根据表2.4-86，取=37.5r/min,故实际切削速度为： V=/1000=26.5m/min ⑵工序Ⅶ

①加工条件：

工作材料：灰铸铁

加工要求：粗精铣分割面，保证尺寸12mm 机床：卧式铣床 X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀ｄun=225mm，齿数Z=20。

量具：卡尺 ②计算铣削用量

已知毛坯被加工长度为428mm，最大加工余量Emax=6mm。留精铣余量0.8mm。分两次铣削，切削深度ａp=2.6mm。

确定进给量ｆ：根据《工艺手册》表2.4-75确定ｆz=0.2mm/Z 切削速度：参考有关手册确定V=0.45m/s。即27m/min Ｎs=1000v/πdw=1000×27/（3.14×225）=38r/min 根据表2.4-86取Nw=37.5r/min 故实际切削速度为V=πdwｎw/1000=26.5m/min ⑶工序Ⅷ

①钻6×φ13mm孔

工作材料：灰铸铁

加工要求：钻6个直径为13mm的孔

机床：立式机床2535 刀具：采用φ13的麻花钻头走刀一次； f=0.25mm/r（《工艺手册》表2.4-

38、3.1-36）r=0.44m/s=26.4m/min（《工艺手册》表2.4-41）

Ｎs=1000r/πdw=336r/min 按机床先取Nw=400r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度V=πdwNw/1000=3.14×225×400/1000=31.42m/min ②钻2×φ11mm孔

工作材料：灰铸铁 加工要求：钻2个直径为11mm的孔

机床：立式钻床2535 刀具：采用φ10mm的麻花钻钻头走刀一次，扩孔钻φ11mm一次

Φ10mm的麻花钻：

f=0.2mm/r（《工艺手册》表2.4-38）

v=0.53m/s=31.8m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=405r/min 按机床选取Nw=400r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度v=πdwNw/1000=31.42m/min ⑷工序Ⅸ

攻钻4×M6孔

钻φ6孔：f=0.15mm/r（《工艺手册》表2.4-

38、表3.1-36）v=0.61m/s=36.6m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=466r/min 按机床选取Nw=400r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度V=πdwNw/1000=31.42m/min 攻钻4×M6mm孔

V=0.1m/s=6m/min Ns=238r/min 按机床选取Nw=195r/min 则实际切削速度V=4.9m/min。2）箱底

⑴工序Ⅵ 粗铣底面

由于加工条件与加工箱盖工序Ⅶ相同，所以计算过程也相同，在此不再陈述。

⑵工序Ⅶ 粗精铣分割面 同上

⑶工序9 钻6×φ17孔

工作材料：灰铸铁

工作要求：钻6个直径为17mm孔

机床：立式钻床2535 刀具：采用φ14mm的麻花钻头走刀一次，扩孔钻φ17mm走刀一次。

Φ14mm的麻花钻：

f= 0.3mm/s（《工艺手册》表2.4-38）

V=0.52m/s=31.2m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=397r/min 按机床选取Nw=400r/min|（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度v=πdwNw/1000=31.42m/min ⑷工序Ⅹ

①钻6×φ13孔 ②钻2×φ11孔

由于加工条件与加工箱盖工序Ⅷ（①②）相同，所以计算过程在此不再陈述。

⑸工序Ⅺ 攻钻M12mm、深16mm孔

机床：立式钻床2535 刀具：φ12mm的麻花钻 M12丝锥

钻φ12mm的孔；

f=0.25mm/r（《工艺手册》表2.4-38表3.1-36）v=0.51m/s=30m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=402r/min 按机床选取Nw=400r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度v=πdwNw/1000=31.42m/min 攻钻M12mm孔

V=0.1m/s=6m/min Ns=238r/min 按机床选取Nw=195r/min 则实际切削速度v=4.9m/min ⑹工序Ⅻ 攻钻M16×1.5mm孔

机床：立式钻床2535 刀具：φ16mm的麻花钻 M16丝锥

钻φ16mm的孔

f=0.32mm/r（《工艺手册》表2.4-

38、表3.1-36）v=0.57m/s=34.2m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=435r/min 按机床选取Nw=400r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度v=πdwNw/1000= 31.42m/min 攻M16mm孔

v=0.1m/s=6m/min Ns=238r/min 按机床选取Nw=195r/min 则实际切削速度v=4.9m/min 3）箱体

⑴工序Ⅱ 钻铰两个直径为8mm的孔

①钻孔工步

机床：立式钻床2535 刀具：采用φ6mm的麻花钻头走刀一次 f=0.11m/r（《工艺手册》表2.4-38）

v=0.76m/s=45.6m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=580r/min 按机床选取Nw=530r/min（《工艺手册》表3.1-36）所以实际切削速度v=πdwNw/1000=41.6m/min ②粗铰工步

机床：立式钻床2535 刀具：采用φ6-φ8mm的铰刀走刀一次 f=0.4mm/r（《工艺手册》表2.4-38）

v=0.36m/s=21.6m/min（《工艺手册》表2.4-41）Ns=1000v/πdw=275r/min 按机床选取Nw=275r/min（《工艺手册》表3.1-36）

所以实际切削速度v=πdwNw/1000=21.6m/min ⑵工序Ⅴ

粗镗

①加工条件

工件材料：灰铸铁

加工要求：粗镗φ100、φ80轴承孔，留加工余量0.3mm加工11.4mm 机床：768镗床

刀具：YT30镗刀

量具：塞规

②计算镗削用量

粗镗孔至φ99.4mm、φ79.4mm。单力余量z=0.3mm，切削深度ａp=5.7mm走刀长度为L=196mm 确定进给量f：根据《工艺手册》表2.4-60确定ｆz=0.37mm/z 切削速度：参考有关手册确定v=200mm/min Ns=1000v/πdw=1000×200/（3.14×260）=368r/min 根据表3.1-41取Nw=380r/min ⑶工序Ⅵ 精镗

①加工条件

加工要求：精镗φ100、φ80轴承孔加工0.3mm 机床：T68镗床

刀具：YT30镗刀

②计算镗削用量

精镗孔至φ100，φ80切削深度ａp=0.3mm，走刀长度为L=196mm 确定进给量f：根据《工艺手册》表2.4-60确定ｆz=0.17mm/z 切削速度：参考有关手册确定v=300mm/min Ns=1000v/πdw=1000×300/（3.14×260）=868r/min 根据表3.1-41取Nw=800r/min ⑷工序7 钻24×M8mm孔

①加工条件

加工要求：钻φ8底孔深20mm，攻M8螺纹深15mm 机床：立式铣床2535 刀具：φ8mm的麻花钻 M8丝锥 ②计算钻削用量

钻φ8mm的孔确定进给量f根据《切削用量手册》表2-7，do=8mm时f=（0.2～0.32）m/r。由于本零件在加工φ8孔时属于低钢度零件，故进给量应乘系数0.75.则f=（0.2～0.32）×0.75=（0.15～0.24）mm/r 切削速度：根据《工艺手册》表3-42 v===2.21 查得切削速度v=20m/min.所以=100v/dw==796r/min 按机床选取=750v/min 所以实际切削速度v=/1000=18.84m/min 攻M8mm孔 V==0.1m/s=6m/min =1000v/=205r/min 按机床选取=180r/min 所以实际切削速度v=πdwNw/1000==4.5m/min 四 钻模设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。需要设计专用夹具。但因为产量少，只有50件。经与指导老师协商，可用钻模。钻模是摇臂钻、台钻等钻孔设备在生产批量（50件可用）产品时的必备夹具，又称靠模，北方人称“钻胚”是靠在零件钻孔面上进行钻孔的工具，让被钻零件的孔位置达到图纸要求，以满足产品的装配需要，“模”属于模具，就是要求其模具与被钻零件的孔位置统一。因此每个零件则需要一个模具。减速器的钻模可用盖板式，这样可以节省费用，经与老师协商，本零件要求精度不高。所以只有3个钻模即可，即分割面和两个轴承孔。这样就减少了困难度。使设计更加容易的完成。

经过讨论和协商做出了如图所示样板，这样的样板既方便找正，又方便操作，使工作更容易。如前所述，这样设计的钻模提高了劳动生产率，又保证了生产成本，做工作更得于进行。

对于其他夹具则可用常用夹具，也能保证精度，故不做设计。五 设计小结

毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学三年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问题树立为生产服务，扎实肯干，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。为了综合训练我们的综合设计能力，进一步培养和提高科学的思维方式和正确的设计思想以及发现，分析，解决解决实际问题的能力，在老师的指导下解决一定的工程问题，完成专科教育中非常重要的实践教学环节。我的毕业设计课题是前机体的机械加工工艺以及钻模的设计，对其加工过程的工艺，工装夹具进行设计。本次设计是要求解决实际的非虚拟的机械工程问题，前提要求是我们掌握相当的专业知识，而通过本次设计提高自己综合运用所掌握知识，查阅相关设力，熟悉相关的国家标准和国际标准，进一步熟练手工绘图和操作绘图软件绘制工程图，锻炼我们独立解决一定的实际工程问题的能力，使我们的设计更具实用性。本次设计还能让我们更多的接触社会，了解社会的发展态势和国内外的现状，作 岗位作一个铺垫，增加自己的就业信心，明确今后的发展方向。由于本人的能力有限，在设计过程中会有很多不足之处，望各位老师给与批评和指教。我将努见。我基本上完成了前机体机械加工工艺以及夹具设计。在这整个设计的过程中我遇到了许多的问题，但是通过查找资料、和同组的同学一起探讨、请教指导老师来解决了这些问题。从这次设计当中我不但把以前学习到的知识运用上来了，还学习了一些我们以前没有学到的，可以说是即学即用。这对于即将走上工作岗位的我来说是一个很好的锻炼，因为参加工作之后还有很多的东西要学，我们就应该具有这种即学即用的能力。总的来说，通过毕业设计，我学到了很多知识，也深刻体会到毕业设计这一课在整个大学学习当中的重要性

六 主要参考资料

1、机械零件设计手册

2、机械加工工艺手册

3、金属切割手册

4、夹具设计手册

第三篇：铣床传动箱体加工工艺及铣床夹具毕业设计论文

X225铣床传动箱体加工工艺及铣床夹具设计

摘要

本设计是铣床传动后箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。铣床传动后箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度基准的选择分为粗基准和精基准，粗基准选择首先保证工件某重要表面的余量均匀，表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，而且只能用一次，以免产生较大的的位置误差。应选择该表面作粗基准。精基准的选择应尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。

机械夹具在我国的发展前景是十分广泛，有着很大的发展空间。机械夹具的要求结构简单，使用方便，制造精度高。就本次设计而言，整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。关键词 工艺路线；夹具设计；工序

-I

operate and has a high production efficiency.Mechanical fixture in the structure should be toward the direction of the simple, easy-to-use, high-precision.Keywords Process route；Fixture designing；Operation

-III

4.2.4 确定切削用量及基本工时................................................................14 4.2.5 切削力的计算....................................................................................16 4.3 本章小结..................................................................................................16 第5章 夹具设计...............................................................................................17 5.1 设计方法和步骤.....................................................错误！未定义书签。5.2 方案设计.................................................................错误！未定义书签。5.3 定位机构的设计及误差分析.................................错误！未定义书签。5.3.1 确定定位元件，计算定位误差........................................................18 5.3.2 定位销的选择....................................................................................21 5.3.3 定位误差的分析与计算....................................................................21 5.4 夹紧机构的设计及夹紧力的计算..........................................................22 5.5 加紧元件的强度校核..............................................................................24 5.6 夹具设计技术的发展.............................................错误！未定义书签。5.6.1 柔性夹具的研究和发展...................................................................25 5.6.2 计算机辅助夹具设计(CAFD)..........................................................26 5.6.3 自动化夹具（AFD）...........................................................................26 5.7本章小结...................................................................................................27 结论.....................................................................................................................28 致谢.....................................................................................................................29 参考文献.............................................................................................................29 附 录...................................................................................................................30

-V

-VII

程中有朝着下列方向发展的趋势

1.功能柔性化。2.传动高效化。3.自动化。

4.制造的精密化。5.旋转夹具的高速化。6.机构标准化 7.模块化。

8.设计自动化。

1.3 机床夹具的组成

1.定位装置。2.夹紧装置。

3.导向、对刀元件。4.连接元件。

5.其它装置或元件。6.夹具体。

本设计说明书的设计题目是 所给的题目是X225铣床传动箱体加工工艺及钻床夹具设计。本说明书分为以下几部分 第一部分 零件的分析，第二部分 零件的工艺规程设计，第三部分 机械加工余量及工序尺寸，第四部分 夹具设计，绘制工程图，第五部分 夹具体受力分析。树种详尽列列出了各个加工工序，在每个加工工序中，又详细的列出了每切削工时，都进行了精密的计算，对每个加工工序所需的机床进行合理的选择，且编写了《机械加工工艺规程卡片》单独装订成册。

本设计属于工艺设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在本设计中为了适应大批量生产情况以提高产品的生产效率[2]。在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。

就个人而言，毕业设计是在学完大学全部基础课程和专业课程后进行的，是对思念的大学学习的一种综合检验。是大学学习中不可缺少的重要部分，也可是说将学校生活和工作联系起来的一座桥梁，为我们提供了很好的实践机会。我希望通过毕业设计能对自己将来所从事的工作进行一次

第2章 零件的设计

2.1 零件的作用

所给的题目是铣床传动后箱体钻削卡具及加工工艺设计，其主要作用是箱体两侧的190、90、85、80安装轴承的孔，以便于变速箱体中的齿轮配合变速，使铣床获得前进后退的各级速度。[3]各孔周围均匀分布螺纹孔，用来连接一些轴承盖，而且箱体顶部和上下端都有螺纹孔，可使箱体直接连接到机床上。

2.2 零件的工艺分析

由零件图可知，此铣床传动前箱体的加工可以分为两部分

1.平面加工 其中包括箱体的顶面、底面，和顶、底面上安装操纵杆的190、90、85、80的孔的平面，以及锁定箱盖的加工表面。还有箱体的上下外侧面，以及以及锁定箱盖的加工表面，总的来说，零件所需加工的平面并不多，位置精度要求不太高，用半精加工就可以实现其设计要求。

2.孔加工 该零件的孔加工较多，而且要求较高，对于大于50的孔只需铸出，比如190、90、80系列孔铸出后再对其进行一次半精加工就可以。对于其他小于50的孔其中大部分是以顶、采用一面两孔定位方式，这些孔包括垂直于箱体表面的四个阶梯孔，以及其他定位孔，剩余的螺纹孔按同样的加工方法加工[4]。

以上分析可知，对这两部分的加工而言，我们可以先进行平面加工，然后进行孔的加工，加工孔时使用一面两孔的定位方式，采用专用夹具，并且保证他们的尺寸精度要求。

零件如图2-1零件仰视图所示

第3章 工艺规程的设计

3.1 确定毛坯制造形式

3.1.1 零件材料的选择

考虑到铣床箱体在工作过程中并不承受夹大的交变及冲击性载荷，选用灰口铸铁铸造毛坯件。

3.1.2 确定生产类型的依据

生产纲领公式查看公式（3-1）

Np =N * n *(1+2%+b%)（3-1）

其中 Np——零件的生产纲领，件/年

N——产品的年生产量，台/年 A%——备用品率 B%——废品率

N——每台机械生产中该零件的数量 所以 Np =2000*1*(1+4%+1%)=2010件/年

由于零件结构不是很复杂，毛坯质量小于100公斤，年产量在500到5000件内，零件属于轻型，中批量生产，考虑到现有条件和技术水平，采用砂型铸造是较合适的。[5]

3.2 基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，选择定位基准必须从零件整个工艺过程的全局出发，具体情况具体分析，使先行工序为后续工序创造条件，使每个工序都有合适的基准和定位 夹紧方式。基面选择的正确与合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。

（2）主要表面的粗精加工要分开，以消除切削力带来的变形；

（3）次要表面的加工，经可能在同一次装夹中加工，以减少装夹次 数，节省辅助时间，提高个表面的相对位置精度。

2.热处理工序的安排 退火安排在机械加工之前。

3.辅助工序的安排

（1）划线工序安排在机械加工之前；

（2）清洗工序紧接在光整加工之后；

（3）油漆工序安排在机械加工之前，热处理之后。

4.检验工序的安排

（1）粗加工全部结束后，精加工之前；

（2）零件从一车间到另一个车之前；

（3）重要工序之前后；

（4）零件全部加工结束之后。

3.2.5 工艺路线的拟定

此零件为成批生产，可采用专用夹具使工序集中，以提高生产效率，由于该零件平面的位置精度要求较高，所以在制定工艺路线先考虑加工平面，然后再采用专用夹具进行孔加工。工艺路线方案如下。

工艺方案 1.毛胚铸造 2.时效处理 3.粗铣顶面 4.粗铣底面 5.精铣顶面 6.精铣顶面

7.粗镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 8.半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 9.在箱体顶面钻、攻16-M8，钻深18攻深15的螺纹孔 10.钻、扩孔21 工艺方案的分析

所给的零件的孔和孔周围的面加工精度要求较高，属于箱体类零件，平面加工应用铣削，孔加工主要是钻削和扩削，而一些特殊的孔应用镗削。

第4章 确定加工余量，工序及毛坯尺寸

4.1 毛坯余量余与工序的确定

加工余量是指加工过程中所切除的金属厚度，加工余量可分为加工总余量（毛坯余量）和工序余量。加工余量等于各工序余量之和。

影响工序余量的因素有

1.上工序的各种表面缺陷和误差因素，包括表面粗糙度和缺陷层、尺寸公差和行为误差

2.本工序的装夹误差 确定加工余量的方法(1)经验估计法(2)查表法

(3)分析计算法 这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数量上稍大一些。

此零件材料为灰铸铁,硬度为HB190,生产类型为成批生产，采用砂型铸造，2级精度。

根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下

4.1.1平面加工

1.顶面 最大加工尺寸 195mm 半精加工余量 Z2=1.5mm 粗加工余量 Z1=2.5mm 毛坯余量 Z=1.5+2.5=4.0mm 粗铣后尺寸H1=195+1.5=196.5mm 毛坯尺寸 H2=195+4.0=199.0mm 2.底面 最大加工尺寸195mm 半精加工余量 Z2=1.5mm 粗加工余量 Z1=2.5mm 毛坯余量 Z=1.5+2.5=4.0mm 粗铣后尺寸 H1=195+1.5=196.5mm

0

铰孔至21 先钻孔至6，深度5mm 铰孔至8,深度5mm 3.粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 粗镗至187 半精镗至190 粗镗至83 半精镗至85 粗镗至88 半精镗至90 粗镗至78 半精镗至80 4.2 切削用量的选择

正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。

4.2.1 粗加工切削用量的选择原则

粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度αp）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。切削深度影响最小。[8]所以，粗加工切削用量的选择原则是 首先考虑选择一个尽可能大的切削深度αp，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。

4.2.2 精加工时切削用量的选择原则

精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度αp和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。

度。[9]4.2.4 确定切削用量及基本工时

用查表法确定余用计算方法相结合而得到的切削用量，并计算切削力，作为以后核算夹具之用。

1.钻8孔

加工条件 Z35立式钻床，高速钢麻花钻头 其直径d08mm。钻头几何形状 双锥修磨横刃，β=30°，2=118°，21=70°,b3.5 mm，a012，55，b=2 mm,l=4 mm。

决定进给量f 按加工要求决定进给量 根据[6]表2.7，灰铸铁的硬度位于168～218HBS之间，f=0.52～0.64 mm/r。由于l/d=47/12=4,d08 mm时，故应乘孔深修正系数kt0.95，则进给量

f0.52~0.640.95 mm/r0.50~0.61 mm/r 按钻头强度决定进给量，当灰铸铁硬度为190HBS ,d08 mm，钻头强度允许的进给量f=0.55mm/r

根据Z35钻床说明书f=0.43mm/r

当f=0.43，d012 mm时，Ff2900N

Fmax15969mm FfFmax，故f=0.43 mm/r可用。

决定钻头磨钝标准及寿命 根据文献[6]表2.12，当d08mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命T=60min。

切削速度如公式（4-4）所示

4.2.5 切削力的计算

1.轴向力

轴向力的计算公式如（4-8）所示

FfgFd0zffyFkF

（4-8）

跟据文献[1]kf1.0，yF0.8，zf1.0

F42010.71.00.430.81 2287.7N

2.切削扭矩

切削扭矩的计算公式如（4-9）所示

Mcmd0zmfymkm

（4-9）

根据文献[1]km1.0，ym0.8，zm1.0

M0.20610.720.430.8km

12.0 N·m 3.切削功率

切削功率的计算公式如（4-10）所示

PM2Md0

212.09.57521.47Km10.7

（4-10）

4.3 本章小结

本章介绍了零件加工的毛坯余量，定位基准的选择，时间定额的计算，重点是切削用量的计算以及切削力的计算。

位元件不能由来承受力和力矩，所以要选辅助支撑，辅助支撑用来提高共建的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。[10]

上述特点在夹具设计中应给予足够的重视。夹具体设计的好坏关系到加工精度、加工效率、加工成本及工人的劳动强度。

5.3 定位机构的设计及误差分析

工件在夹具中的定位是指在夹具中，工件的定位基准与定位元件相接触或配合，从而使同一批 工件在夹具中都能获得一致的正确位置。加工零件的位置精度取决于工件在机床或夹具中定位的准确性，所以夹具定为基准的选择，既要保证本身的定位精度。[11]又要保证被加工零件的各种精度要求。定位机构的设计是非常重要的。

5.3.1 确定定位元件，计算定位误差

由于定位方案为一面两销定位，一两个圆柱销作为定位元件，则会产生重复定位现象，即一销套上工件孔以后，另一个销很难同时套上。为了避免这种定位干涉，补偿工件两定位孔直径和中心距误差及夹距两定位销直径和中心距误差。夹具两定位销采用一圆柱销，另一销在连心线的垂直方向削去两边，即削边销。

1.确定定位销中心距及尺寸公差

销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，1尺寸公差一般取为L销~3孔间距的计算

1L1 5L销L1

2L1y215sin45398）218.028mm

L1x(215cos4555)2120.028mm

22L1L1.665mm xL1y430L1L1xcosL1ysin

L销LIX1min（5-1）

0.033由于零件圆柱孔销的尺寸为12H80

X1min0(0.020)0.020mm

10.0650.0200.070.021mm

24.确定削边销圆弧部分与其相配合得工件定位孔的最小间隙

2b20.0713X2min0.020mm

D221式中D2为与削边销相配合的工件定位孔的最小直径。

5.销边销的最大直径d2

公差配合取h7，其下偏差为ei=0.025mm

d2D2X2min

0.0200.020 d2420.025000.020420.045

6.确定转角误差

由于定位孔和定位销作上下销移接触，造成工件两定位孔连心线相对夹具上量定位销连心线发生偏移，产生最大转角误差，其式可按下面公式（5-2）计算

tg'(X1maxX2max)/2L（5-2）

其中 X1max为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。

X2max为夹具体削边销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。

X1max0.0330.0200.052mm X2max0.0390.0450.084mm

tg(0.0520.084)/2591.6650.000115

0.0077.确定基准定位误差1

这一误差取决于定位孔和圆柱销之间的最大间隙，工件在平面内任何方向上的基准位移误差如（5-3）式

1△1TD1Td1（5-3）

式中 TD1为工件孔直径的公差

0

1315

产生定位误差的原因有以下两个方面 一是定位基准与工序基准不重合，产生基准不重合误差，用符号B表示;另一主要误差是由工件的定位基面与定位元件的工作表面的制造误差及配合的最小间隙的存在，引起定位基准产生位移，即基准位移误差，用符号w来表示，公式如（5-4）

对工序尺寸 120.2

w△1TD1Td1（5-4）

其中式中 TD1—工件孔直径的公差 TD10.033mm

Td1—圆柱销直径公差 Td10.021mm △1—圆柱销与工件孔最小间隙 由以上计算可知 △10.020mm w0.0330.0210.0200.074mm 根据图中计算可知

cos550.0280.843591.665sin218.0280.539591.625x0.074cos0.0610.8430.051

y0.074sin0.0610.5390.0331水平方向：x0.051Tg0.673合格，所以对钻孔为制度误差要求，可根据定位误差小于其零件公差1的而确定。35.4 夹紧机构的设计及夹紧力的计算

设计和选用夹紧装置时必须满足以下基本要求

1.夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置 2.夹紧应可靠和适当

3.夹紧装置应操作方便、省力、安全

4.夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与生产批量和生产条件相适应

ri—第I个螺栓的轴线到螺栓组对称中心的距离（这里

[15]ri相等，均为r94mm）

ks—防滑系数，取KS=1.2 QP1.224.0589N

0.13494103实际预紧力Q实Q理K KK1K2K3K4 K为安全系数 其中 K1 一般安全系数，考虑到增加夹紧的可靠性和因工件材料性质及余量不均匀等引起的切削力的变化。一般取K11.5~2

K2 加工性质系数，粗加工取K21.2。精加工取K21.5

K3 刀具钝化系数，考虑刀具磨损钝化后，切削力增加。一般取K31~1.3 取K31.2

K4 断续切削系数，断续切削时取K41.2。连续切削时，取K41

KK1K2K3K41.51.21.21.22.592

.69N

Q5892.59215265.5 加紧元件的强度校核

分析夹具体中各零件的受力情况，可知连接上下压板的螺栓畏罪薄弱环节。

受力分析 当压紧工件时，螺栓除受夹紧力Q作用产生拉应力外，还受转矩T的扭转而产生扭转剪应力的作用。[15]

拉伸应力 Q4d21536.6913.5Mpa

3.142124扭转剪应力 0.56.75Mpa

由第四强度理论，可知螺栓预紧状态下的计算应力公式如（5-5）

C23

2（5-5）

5.6.2 计算机辅助夹具设计(CAFD)

在过去的十几年中, 制造研究团体将研究的重点放在了发展和改善诸如计算机辅助设计计算机辅助制造（CAD/CAM）和计算机辅助工艺规划(CAPP)等方面只是在最近20年来,CAFD才发展成为(CAD/CAM)集成技术的一个重要组成部分 , 并且成为CAPP的一个重要方面。它是CIMS环境下设计和制造之间的连接纽带.随着CAD/CAM系统在工业中的建立, CAFD很自然地应用到了夹具设计当中。

CAFD领域的主要研究方面有：(1)夹具设计时基于成组技术的分类方法及基于案例的推理；(2)通过运动学分析确定定位点和夹紧点；(3)利用基于知识的专家系统选择定位面和夹紧面；(4)基于几何分析的夹具规划；（5）用于定位基准选择的精度关系分析；（6）组合夹具的构形设计。

5.6.3 自动化夹具（AFD）

近年来组合夹具系统的设计受到了夹具行业的普遍关注, 并且在一些文献中对该领域的最新发展成果进行了回顾，通过几何计算的方法验证了夹具构形中力的锁合问题, 在确定优化的夹紧点和夹紧顺序中提出了几何推理的方法, 这种方法在考虑到力的锁合后, 从候选的夹紧点布局中确定最优化的夹紧点, 是非常简单并行之有效的。通过变形一种是由于装夹所产生的接触变形, 另一种是由于切割力所引起的工件的弯曲变形分析, 对支撑和夹紧位置进行所需的重新布置, 以在给定的工件上设计出最好的支撑、定位和夹紧位置, 完成加工过程中牢固精确地夹紧工件的功能，并在自动夹具设计原型系统中贯彻了这样的推理机制该系统提供了一种智能化的自动夹具设计环境系统由个主要模块构成完全信息化的产品模型知识库推理机制最终的夹具构型。按照自动化程度区分, 夹具设计系统分为交互式, 半自动化式和自动化式交互式的夹具。设计系统是计算机为使用者提供一种信息化的用户界面, 基于设计者的知识, 辅助用户选择合适夹具元件的一种系统系统由于要由用户根据工件的几何形状及加工要求来选择装夹表面、装夹点及夹具元件, 所以是非常耗时的, 而且并未完全开发出计算机的功能半自动化式的夹具设计系统是在交互式的基础上加以改进而来的, 它降低了对设计者专业知识的要求而自动化式的夹具设计系统用以进一步提高夹具设计过程的效率和质量, 可以自动确定夹紧点, 自动从一系列候选点

结论

为期四个月的工艺、夹具毕业设计基本结束，回顾整个过程，虽然我深深体会到了工作的艰辛，但面对着独立完成的毕业设计，我觉得受益匪浅，成功的喜悦油然而生。毕业设计使我对四年中所学的知识有了进一步的理解，也巩固和补充了所学到的东西，使理论与实践更加接近，强化了生产实习中的感性认识，是对大学四年学习知识的综合运用，这也是走上工作岗位前的一次有益的锻炼。

本次毕业设计主要分两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段本人认真复习了有关书本知识学会了如何分析零件的工艺性，学会如何查有关手册，选择加工余量、确定毛坯的类型、形状、大小等，绘制出了毛坯图。有根据毛坯图和零件图构想出工艺方案，确定了合理的方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算，时间定额计算等方面的知识。还结合了我们生产实习中所看到的实际情况选定设备，填写了工艺文件。运用工件定位、夹紧及零件结构设计等方面的知识。

通过这次设计，我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步入等。学会查阅手册，选择使用工艺装备等。

总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题、解决问题创新设计的能力，为以后设计工作打下了较好的基础。

由于自己水平有限，缺少设计经验，在设计中存在错误之处在所难免，请各位老师给予批评指正。

最后，衷心的感谢各位老师的精心指导，使我顺利的完成此次设计。谢谢！！

参考文献 王绍俊．机械制造工艺设计手册．哈尔滨工业大学出版社，1995 35～50 2 龚定安，蔡建国．机床夹具设计原理．陕西科技大学出版社，1981 84～90 3 黄克孚，王光逵．机械制造工程学．机械工业出版社，1992 25～36 4 邱宣怀．机械设计．高等教育出版社，2002 33～65 5 李哲． 夹具设计手册．机械工业出版社，1993 40～55 6 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学．机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1979 103～121 7 陈露． AutoCAD2006基础及应用教程．电子工业出版社，2006 56～74 8 王启平．机械制造工艺学．哈尔滨工业大学出版社，1998 15～35 9 刘品．机械加工工艺编制手册．机械工业出版社，1993 45～63 10 浦林祥．机械零件设计手册．机械工业出版社，1997 46～63 11 赵家齐．机械制造工艺学课程设计指导书．机械工业出版社，1994 47～62 12 上海柴油机厂工艺设备研究所．金属切削机床夹具设计手册.机械工艺出版社，1982 65～78 13 石光源．机械制图.高等教育出版社，1997 56～6 14 张耀辰．机械加工工艺设计实用手册．航空工业出版社，1999 120～146 15 李益民．机械制造工艺设计简明手册．机械工业出版社，1993 36～58 16 Naki, D.Wagen.Rubber crumb toughened polystyrene prepared by Reinforcing reaction molding.American Syvthellc Rubber Industry，2003, 5(4)78～91 17 Liao Jianmin.Fixturing analysis for stability consideration in an automated fixture design system[J]．Journal of Manufacturing Science and Engineering,2002,124(2)98～104 18 Subramani can V ,Kumar Senthil A agent approach to fixture design [J] Journal of I ntelligent manufaturing,2001,12(1)31～42

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environment．Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable，and a simple visual examination can easily identify the cause．

Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing．Then，understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem.Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly.It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock loading－such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly.Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel)．It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races．Raceway dents also produce noise，vibration，and increased torque.A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning．This problem is called false brinelling.It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation.In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing.Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant.False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated.Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration.Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact.Preloading also helps prevent false brinelling during transit.Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading.Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel.Overheated bearings often change color，usually to blue-black or straw colored．Friction also causes stress in the retainer，which can break and hasten bearing failure．

Avoiding failures The best way to handle bearing failures is to avoid them．This can be done in the selection process

by

recognizing

critical

performance characteristics．These include noise，starting and running torque，stiffness，nonrepetitive runout，and radial and axial play．In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient．

Torque requirements are determined by the lubricant，retainer，raceway quality(roundness cross curvature and surface finish)，and whether seals or shields are used．Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant，especially in miniature bearings，causes excessive torque．Also，different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application.For example，greases produce more noise than oil．

Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races，much like a cam action．NRR can be caused by retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls．Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR.NRR is reflected in the cost of the bearing．It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications．For example，a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed，such as in disk—drive spindle motors．Similarly，machine—tool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts．Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications．

Contamination is unavoidable in many industrial products，and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt．However，a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races．Consequently，lubrication migration and contamination are always problems．

per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities.Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers.ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout.As the ABEC class number increase(from 3 to 9), tolerances are tightened.ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics such as raceway quality, finish, or noise.Hence, a noise classification helps improve on the industry standard.6 的麻花钻如复合麻花钻（又称阶梯麻花钻）更合理，而在一般加工条件下选用标准麻还钻被认为是唯一合理的选择。

2.麻花钻尺寸 一般是根据被加工孔直径选择麻花钻直径，同时，还虑经验加工数据，如 用麻花钻钻孔结果，实际孔直径比麻花钻直径大0.1mm甚至更大，另外，有时还考虑钻孔后续加工需要的最少余量。

麻花钻的夹持 麻花钻夹持方法选用应考虑经济、合理，并满足加工精度要求。

麻花钻材料 高速钢麻花钻韧性好，易重磨，但允许使用的切削速度比较低；硬质合金麻花钻硬度高，耐磨性好，允许使用的切削速度比较高，重磨比较困难。选择材料既考虑生产需要同时考虑工艺条件可能。

先进涂层的出现，使一些工具厂家开发出了几何形状更加合理的钻头，如干式加工用钻头。正确确定钻头的合理几何形状取决于所用钻头的尺寸和特定用途。在先进的CNC加工设备上进行大批量加工，一般要求有较高的切削速度和进给量，所以要求钻头具有更为合理的切削刃几何形状。

要想获得满意的加工效果，夹持钻头的夹具性能至关重要。如果钻夹具达不到所要求的刚性，即使获得了驱动钻头的功率，也不能进行有效的切削。先进的钻夹具可获得很小的钻孔公差，尽管多数钻削加工不需要太高精度，但仍有些钻削加工的精度要求仍较高。最近，Bilz/RMT Tool公司和TM Smith Tool International公司引入了一个用于精密钻削加工的新型的刀夹具系统——Thermo-Grip刀夹具，这是一种新型的热装夹紧工具系统，Thermo-Grip刀夹具不用紧固螺钉装夹刀柄，也不用螺母和垫片固定刀具，由于在夹具的一侧无紧固螺钉，因此不会引起振动，所以刀具和夹具从一开始就具有良好的动态平衡，使钻削可在平衡状态下更好地进行高速加工。Thermo-Grip夹具的孔比切削刀具稍小，用一个感应线圈加热夹具前端，热膨胀使夹具孔胀开，将切削刀具插入，当夹具冷却后，刀柄四周在冷却压缩效应下即可产生足够的刀具夹持力。

TM Smith Tool公司开发了两种新型钻削工具系统 HSK和近心钻削系统。据该公司预测，这两种系统承受冷却液压力指标是6895kPa(实际可达8274kPa)。

钻削加工的三大要素

在钻孔过程中，要提高生产率，似乎不是最复杂的加工问题，但如下三个最重要的因素将直接影响钻削速度、公差和刀具寿命。尽管有多种不同的旋转切削刀具能够加工孔，但钻削仍是主要的孔加工方式。当今正不

粒硬质合金材料开发领域。一种新型工艺使制造商能够获得小于微米级的硬质合金晶粒，这种毫微晶粒硬质合金兼具硬质合金的高硬度的高速钢的高拉伸强度。在钻削加工中，无论钻头转速多快，钻头尖端的切削速度几乎为零，当加工硬材料时，钻头有被压碎的可能，采用微晶硬质合金钻头则可避免这种危险。

Iscar公司在硬质合金烧结前，通过在硬质合金中加入不同的添加剂，生产出亚微晶粒硬质合金，通常在加热和烧结硬质合金到形成最终形态的冶金工艺过程中，晶粒尺寸是趋于长大的，这种亚微晶粒硬质合金是一种刚性类同于高速钢、硬度又与硬质合金相似的材料，它可采用非常高的切削速度，其刀具寿命是原来刀具寿命的8～10倍。

先进涂层的出现，使一些工具厂家开发出了几何形状更加合理的钻头，如干式加工用钻头。正确确定钻头的合理几何形状取决于所用钻头的尺寸和特定用途。在先进的CNC加工设备上进行大批量加工，一般要求有较高的切削速度和进给量，所以要求钻头具有更为合理的切削刃几何形状。

先进的钻头夹具系统

要想获得满意的加工效果，夹持钻头的夹具性能至关重要。如果钻夹具达不到所要求的刚性，即使获得了驱动钻头的功率，也不能进行有效的切削。先进的钻夹具可获得很小的钻孔公差，尽管多数钻削加工不需要太高精度，但仍有些钻削加工的精度要求仍较高。最近，Bilz/RMT Tool公司和TM Smith Tool International公司引入了一个用于精密钻削加工的新型的刀夹具系统——Thermo-Grip刀夹具，这是一种新型的热装夹紧工具系统，Thermo-Grip刀夹具不用紧固螺钉装夹刀柄，也不用螺母和垫片固定刀具，由于在夹具的一侧无紧固螺钉，因此不会引起振动，所以刀具和夹具从一开始就具有良好的动态平衡，使钻削可在平衡状态下更好地进行高速加工。Thermo-Grip夹具的孔比切削刀具稍小，用一个感应线圈加热夹具前端，热膨胀使夹具孔胀开，将切削刀具插入，当夹具冷却后，刀柄四周在冷却压缩效应下即可产生足够的刀具夹持力。

TM Smith Tool公司开发了两种新型钻削工具系统 HSK和近心钻削系统。据该公司预测，这两种系统承受冷却液压力指标是6895kPa(实际可达8274kPa)。

为了提高切削速度和延长刀具寿命，许多用户已将HSK短锥柄、高速

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第四篇：分离式减速箱箱体机械加工工艺规程设计

分离式减速箱箱体机械加工工艺

规程设计

内容提要：本文主要是分析了箱体的结构特点，箱体零件加工工艺等内容，叙述了该箱体毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法，主要平面的形状精度和表面粗糙度，孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度等。

关键词：箱体；主要技术要求；工艺分析。

目 录

引 言................................................................1 第一章 箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯...........................2 1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度............................................2 1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度....................................2 1.3主要孔和平面相互位置精度..................................................3 1.4箱体的材料及毛坯..........................................................3 第二章

箱体零件加工....................................................4 第三章 箱体孔系加工及常用工艺装备......................................8 结 论................................................................10 致 谢...............................................................11

引 言

箱体要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。本文主要是分析了分离式减速箱的结构特点，叙述了该箱体的毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法，主要平面的形状精度和表面粗糙度，孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度等。

第 1 页

第一章 箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯

箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。以某车床主轴箱，如图2-1所示为例，箱体零件的技术要求主要可归纳如下：

图1-1 车床主轴箱

1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

一般箱体主要平面的平面度在0.1-0.03mm，表面粗糙度Ra2.5-0.63um，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。

1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将

第 2 页 影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔精度为IT7-IT6，表面粗糙度值为Ra2.5-0.63um。1.3主要孔和平面相互位置精度

同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支承孔之间的孔距公差为0.12-0.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.1-0.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.04-0.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.1-0.05mm。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1-0.04mm。1.4箱体的材料及毛坯

箱体材料一般选用HT200-400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单位生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负载大的主轴箱也可以采用铸钢件。

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第二章

箱体零件加工

工艺箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。因此，箱体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度，而且影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。

2.1箱体类零件功用、结构特点和技术要求(一)箱体零件的功用

箱体零件是机器及部件的基础件，它将机器及部件中的轴、轴承和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。

(二)箱体类零件的结构特点

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。

(三)箱体类零件的技术要求

1．轴承支承孔的尺寸精度和、形状精度、表面粗糙度要求。

2．位置精度 包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。

3．此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。

(四)箱体类零件的材料和毛坯

箱体类零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有HT100～HT400。

毛坯为铸铁件，其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。

2.2箱体零件加工工艺分析 2.2.1工艺路线的安排

车床主轴箱要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔（主要孔）的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题：

第 4 页 1．工件的时效处理

对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。

2．安排加工工艺的顺序时应先面后孔

由于平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。

3．粗、精加工阶段要分开

箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。

2.2.2定位基准的选择

箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准时，首先要遵守“基准重合”和“基准统一”的原则，同时必须考虑生产批量的大小，生产设备、特别是夹具的选用等因素。

工艺过程的拟订

(1)箱体的时效处理 为了消除铸造内应力，防止加工后的变形，使加工精度保持长期稳定，要进行时效处理。粗加工之后，精加工之前应有一段存放时间，以消除加工内应力。对于精密机床的主轴箱体，应为粗加工后甚至半精加工之后再安排一次时效处理。

人工时效处理的工艺规范为加热到530~560℃，保温6~8h，冷却速度≤300℃/h，出炉温度≤200℃。

(2)箱体加工工艺的原则 拟订箱体类零件工艺过程时一般应遵循以下原则： ① “先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔，是箱体零件加工的一般规律。这是因为作为精基面的平面在最初的工序中应该首先加工出来。而且，平面加工出来以后，由于切除了毛坯表面的凸凹不平和表面夹砂等缺陷，使平面上的支承孔的加工更方便，钻孔时可减少钻头的偏斜，扩孔和铰孔时可防止刀具崩刃。

② “粗精分开，先粗后精”的原则。由于箱体结构复杂，主要表面的精度要求高，为

第 5 页 减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，一般应尽可能把粗精加工分开，并分别在不同机床上进行。至于要求不高的平面，则可将粗精两次走刀安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，提高工效。

(3)主要表面加工方法的选择 箱体的主要加工表面为平面和轴承支孔。箱体平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削，也可采用车削。铣削的生产率一般比刨削高，在成批和大量生产中，多采用铣削。箱体平面的精加工，在单件小批生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研以外，一般多以精刨代刮；当生产批量大而精度要求又高时，多采用磨削。为了提高生产效率和平面间的相互位置精度，还可采用专用磨床进行组合磨削。

箱体上精度为IT7的轴承支承孔，一般采用钻—扩—粗铰—精铰或镗—半精镗—精镗的工艺方案进行加工。前者用于加工直径较小的孔，后者用于加工直径较大的孔。当孔的精度超过IT7、表面粗糙度小于0.63μm时，还应增加一道最后的精加工或精密加工工序，如精细镗、珩磨、滚压等。

2.2.3主要表面的加工 1．箱体的平面加工

箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。

刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。

箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。

2．主轴孔的加工

由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。

目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有： 精镗—浮动镗；金刚镗—珩磨；金刚镗—滚压。

上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔 的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。

从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精

第 6 页 镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。

3．孔系加工

车床箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。

平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。

坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。

第 7 页 第三章 箱体孔系加工及常用工艺装备

箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合，称为孔系。孔系可分为平行孔系，如图5-1a所示、同轴孔系，如图5-1b所示和交叉孔系，如图5-1c所示。

图4-1 孔系的分类

孔系加工不仅孔本身的精度要求较高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也高，因此是箱体加工的关键。

孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要求的不同而不同，现分别予以讨论。平行孔系的加工

平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。生产中采用以下几种方法。

1.找正法

2）心轴和块规找正法 3）样板找正法 4）定心套找正法

2.镗模法

镗模法即利用镗模夹具加工孔系。镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。

3.坐标法

坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或者数控镗铣床等设备上，借助于测量装置，第 8 页 调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。

同轴孔系的加工

成批生产中，一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证。单位小批生产，其同轴度用以下几种方法来保证。

1.利用已加工孔作支承导向

2.利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆

这种方法其镗杆系两端支承，刚性好，但此法调整麻烦，镗杆要长，很笨重，故只适于大型箱体的加工。

3.采用调头镗

当箱体箱壁相距较远时，可采用调头镗，如图5-7所示。交叉孔系的加工

交叉孔系的主要技术要求是控制有关孔的垂直度误差。在普通镗床上主要靠机床工作台上的90度对准装置。因为它是挡块装置，结构简单，但对准精度低。

第 9 页

结 论

此次毕业设计所设计的题目是“分离式减速箱箱体机械加工工艺规程设计”通过这次设计，我对箱体的发展现状有了一个全面地了解，了解了箱体技术在现在以及以后机械工业中所起的作用，为自己今后更好的学习数控技术指明了方向。

通过这次毕业设计，使我对大学期间所学的知识，进行了融会贯通，有了一个全新的认识，对以前许多不太清楚的地方，通过问老师和查资料的方法，已经明白了很多，知道了自己以前学习的不足，并对自己不足的地方进行了复习，所以以后应该更加努力。

第 10 页

致 谢

时间总是过的很快，转眼间大学生活即将在这次艰辛又充满乐趣的毕业设计中结束。对所有帮助我完成毕业设计的老师和同学表示感谢。

这次设计，不仅使我学到了箱体技术方面的知识，端正了我的学习态度，对我以后工作起到了至关重要的作用。

通过这次设计，我对大学所学的知识进行了一次全面的总结和应用。初步了解了整个机械设计的过程，学会了怎样利用有关资料和手册去获得所需的数据，更重要的是，在这次设计中，我明白了，无论做什么事情都必须严谨，认真，不能有丝毫马虎，要有吃苦耐劳的精神。

第 11 页

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1993.[2] 申永胜.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社，2003.[3] 陈宏钧.典型零件机械加工生产实例.北京：机械工业出版社，1996。[4] 王茂元.机械制造技术.北京：机械工业出版社，2000.[5] 祁红志.机械制造基础.西安：电子工业出版社，1976.[6] 王林玉.机修手册.北京：机械工业出版社，2001.[7] 吴宗泽.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2005.[8] 吴宗泽机械设机师手册.北京：机械工业出版社，1999.[9] 姚振浦.实用机械传动设计手册.北京：科学技术出版社，1996 [10] 唐锡杰.公差与配合技术手册.北京：机械工业出版社，1986.第 12 页

第五篇：液压泵盖夹具设计说明书

成都纺织高等专科学校

机械制造说明书

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目设计液压泵盖零件的机械加工工艺规程及工艺装置（生

产纲领：4000件）

班级机设081 设计者杨淇茂 指导教师宋老师 评定成绩

设计日期2010年6月2日

目录

设计任务书

课程设计说明书正文 序言

一、零件的工艺分析

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

（二）基面的选择

（三）制定工艺路线

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

（五）确定切削用量及基本工时

三、专用夹具设计

（一）设计主旨

（二）夹具设计

四、课程设计心得体会 参考文献

成都纺织高等专科学校 机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目设计液压泵盖零件的机械加工工艺

规程及工艺装置（生产纲领：4000件）

设计内容：

1、产品零件图1张

2、产品毛坯图1张

3、机械加工工艺过程卡片1份

4、机械加工工序卡片1套

5、家具设计零件图1~2张

6、课程设计说明书1份

班级机械设计081 设计者杨淇茂 指导教师宋老师 教研室主任

2010年6月2日

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们大学的全部基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力。为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

一、零件的分析

（一）零件的作用

题目所给定的零件是液压泵盖，他的作用有密封作用。

（二）零件的工业分析

1、以25.5孔位中心的加工表面

这组表面的包括32H8、26H8、66f9及其倒角，还有与25.5孔轴线垂直的液压泵盖左端面，其中，其轴线与左端面有垂直度公差为0.03mm，左端面平面度为0.01/№00

2、液压泵盖右端面上的3个24孔和7个8.5和15的阶梯孔，其中孔与A-A轴有对称关系和角度关系。

3、斜孔4 由以上分析可知，其中加工难度主要集中在1过程中，由于该零件材料是铝合金，在铣床上加工达不到精度要求，因此只能在车床上加工，在加工时必须使用专用夹具，保证它们之间的位置精度和尺寸精度要求。.二、工艺规程设计

（一）、确定毛坯的制造形式

零件材料为ZL106，对于图纸的要求使用硬模铸造，并之前使用热处理，采用铸造。

（二）、基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率看。否则，就会使用加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

1、粗基准的选择

根据该零件的结构特点、重量轻，比钢硬度要低，加工难度要增加，但是该材料易于加工磨合低碳钢较类似，因此，对零件要以R39两湖面做四点定位加工液压泵盖右端面，以3个24凸圆做3点定位加工液压泵盖左端面，及钻孔。

2、精基准的选择

精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

（三）、制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线：

工序1：硬膜铸造

工序2：热处理后硬度为90~150HBS 工序3：车液压泵盖左右两端面 工序4：钻两孔Φ25.5至Φ24

工序5：半精车液压泵盖左端面 工序6：粗车Φ66外圆

工序7：精车Φ66外圆和尺寸14右端面 工序8：扩孔、镗孔Φ26

工序9：钻3个孔Φ11钻6个通孔Φ8.5 钻孔6个Φ15

工序10：扩3个孔Φ11扩6个通孔Φ8.5 扩孔6个Φ15倒角C0.5 工序11：扩孔、精镗Φ

32、Φ25.5和Φ26 倒角C1工序2 工序12：超精车液压泵盖左端面 工序13：钻孔Φ4 工序14：送检

以上工艺过程详见以上附表机械加工工艺过程卡片。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“液压泵盖”零件材料为ZL106，硬度为90~140HBS，毛坯重量约为kg，生产类型为大批量生产，采用硬模铸造。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸如下：

1、液压泵盖两端面轴线长度48mm 查《机械加工工艺手册》，其余量值规定为1~2mm,现取2mm，双边4mm。

2、两内孔25.5mmH8 毛坯为实心，不冲孔，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及2.3-12（以下简称《工艺手册》）确定工序尺寸及余量为 钻孔

24mm 扩孔

25.2mm

2Z=1.2mm 精铰

25.5mm

2Z=0.3mm

3、外圆表面66f9mm

66f9mm为一凸台，为简化铸造毛坯的外形，限制级铸造成一平面，粗车

f=4mm

余量为20mm 粗车

f=4mm

余量为3mm 精车

f=0.5mm余量为1mm

4、孔324 钻孔23mm 扩孔1mm

5、孔78.5mm和715mm 钻孔的要求不高，经过钻孔和扩孔就可以达到要求。钻孔8mm 钻孔14 mm 扩孔8.5mm

2Z=1.5mm

扩孔15mm

2Z=1mm

6、孔26H8mm 此孔是轴线是基准轴线，要垂直度公差要求。因此要以液压泵盖左端面作为基准。钻孔24mm

扩孔25.8mm

2Z=1.8mm 铰孔26H8mm

2Z=0.2mm

7、孔32H8mm 钻24mm

车300.2mm

2Z=6mm 扩31.80_0.1mm

2Z=1.8mm 精镗32H8mm

2Z=0.2mm

8、钻4mm

由于没有精准的公差要求，用万能钻床一次性加工完成

五、确定切削用量及基本工时

工序三

1、车削液压泵盖左右端面 机床CM6125卧式车床 刀具

YG8N 2计算切削用量 1）、确定最大加工余量

已知毛坯长度方向加工余量为4mm，左右两端面格2mm，粗车两端面的最大加工余量为3mm，ap1.5mm

2)、确定进给量f 根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》）表1.4

当刀杆尺寸为16mm25mm，ap3mm以及工件直径为110mm，f=0.6~0.9mm/r 按CM6125车床说明书f=0.81mm/r（参见表3-9）3）、计算切削速度

按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min）

Vc CvTmapfxvyvKv式中Cv=262

yv0.5Xv0.1m=0.28

即KMv=0.8 KMFe=1.0 Vc2620.81.051.4m/min 0.280.120.5601.50.814）、确定主轴转速ns1000Vc100051.4m/min149m/min dw110按机床说明书先选取160r/min，实际切削速度V=55.3m/min 5)、计算切削工时

按《工艺手册》6.2-1，取

L=26.5mmL12mmL20 L30

tmL1L2L3L426.520min0.22min

nwf0.81160工序四

1、钻孔24mm加工条件：加工要求机床Z515刀具

查《切削手册》表2.18 f=0.18~0.25mm/r 综合考虑f=0.2mm/r

V=120~140m/min ns1000Vc10001201592r/min =24dwr/min 按机床选取nw1540所以实际切削速度V=

2、切削工时 dwnw1000=116m/min tLL1L2211.54min0.09min式中L14mmL21.5 mmL21mm

nwf15400.2工序五 半精车液压泵盖左端面

1）、最大加工余量1.3mm，切削进给量为f=0.5mm/r，ap3mm（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2），查得V=200~400m/min n=868r/min 查CM6125车床n=1000r/min实际切削速度V=345.4m/min 2)、切削工时 t=LL1L255230.131min

fn0.5900工序六粗车66mm外圆

最大加工余量为44mm，切削进给量f=1mm/r，ap7mm，切削速度V=150~300m/min（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2）

速度取V=160m/min n=720r/min

查CM6125车床n=800r/min 实际切削速度V=165.8m/min 切削工时：t=LL1L25230.013min

fn1800工序七 精车Φ66外圆和尺寸14右端面

最大加工余量为1mm，切削进给量f=0.2mm/r，ap0.5mm，切削速度V=300~600m/min（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2）

速度取V=300m/min n=1447r/min

查CM6125车床n=2000r/min 实际切削速度V=414.5m/min 切削工时：t=LL1L25230.025min

fn0.22000工序八 扩孔Φ26 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24

切削进给量f=0.9mm/r，ap1.5mm，切削速度V=47.3m/min 则n=579r/min 查CM6125车床n=630r/min 实际切削速度V=51.4m/min 切削工时： t=LL1L29.530.022min

fn0.9630工序九 铰孔Φ26 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24

切削进给量f=0.9mm/r，ap1.5mm，切削速度V=5m/min 则n=61.2r/min 查CM6125车床n=63r/min 实际切削速度V=5.1m/min 切削工时： t=LL1L29.530.992min

fn0.263工序十 钻3个孔Φ11钻6个通孔Φ8.5 钻孔6个Φ15

1、钻孔11mm加工条件：加工要求机床

C3366K-1 刀具

查《切削手册》表2.18 f=0.1~0.18mm/r 综合考虑f=0.15mm/r

V=100~130m/min

ns1000Vc10001002895r/min =11dwr/min 按机床选取nw2000所以实际切削速度V=切削工时： dwnw1000=108.9m/min tLL1L2141.54min0.09min式中L14mmL21.5 mmL14mm

nwf20000.2r/min所以实际切削速度V=

2、钻孔8.5mm按机床选取nw2000tLL1L2481.52min0.128min

nwf20000.2dwnw1000=54m/min，t=

r/min所以实际切削速度V=

3、钻孔8.5mm按机床选取nw2000t=tdwnw1000=94.2m/min，LL1L2401.52min0.109min

nwf20000.2工序十一 铰6个通孔Φ8.5，倒角C0.5 查《切削手册》表2.25 进给量f=0.2mm/rap0.03mm，V=20m/min ns1000Vc=dw100020749r/min

8.5按机床选取800r/min 所以实际切削速度V=dwnw1000=22m/min tLL1L2401.52min0.306min

nwf7100.2工序十二 粗镗Φ32mm、Φ25.5mm 查《机械制造技术课程设计指导教程》表5-2 有f=0.35~0.65mm/r ap2.5~6mm

V=200~400m/min ap3.5mm

f=0.4mm/r

V=250m/min

1）、Φ32mm 计算实际转速ns1000Vc10002502488r/min选n=2500r/min

=dw32实际切削速度V=251.2m/min 切削时间：tLL1L2n31.5.5min0.01min

wf250032）、Φ25.5mm 计算实际转速n1000Vc1000250sd=

2488w25.5r/min选n=2500r/min 实际切削速度V=251.2m/min 切削时间：tLL1L2n11.51.5.5min0.01min

wf25003工序十三 精镗Φ32mm、Φ25.5mm和26mm

查《机械制造技术课程设计指导教程》表5-2 有f=0.1~0.3mm/r V=300~600m/min ap0.5mm

f=0.1mm/r

V=300m/min

1）、精镗Φ32mm 计算实际转速nc1000300s1000Vd=

2985r/minw32选n=3150r/min 实际切削速度V=316.5m/min 切削时间：tLL1L2n31.531500.1min0.02min

wf2）、精镗Φ25.5mm 计算实际转速n1000Vcd=

1000300sw25.53746r/min选n=3150r/min 实际切削速度V=253m/min 切削时间：tLL1L2n11.51.50.1min0.04min

wf31503）、精镗26mm 计算实际转速n300s1000Vc1000d=

2985r/min选n=3150r/min w32实际切削速度V=316.5m/min

ap0.3~2mm

切削时间：tLL1L29.51.5min0.04min

nwf31500.1工序十四

超精车液压泵盖左端面

查《切削手册》表1.15 f=0.075~0.15mm/r 综合考虑f=0.1mm/r

V=915m/min ns1000Vc10009152650r/min =110dwr/min 按机床选取nw2500所以实际切削速度V=切削工时： dwnw=863.5m/min 1000tLL1L20.51.5min0.004min式中L11.5mmL0.5mm

nwf25000.2工序十五

钻孔Φ4 摇臂钻床Z3025B10

f=0.13~0.56mm/r

主轴转速n=500r/min 时间大约t=0.05min

使用刀具YG640

二、专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。决定设计第四道工序——钻24mm。

（一）、设计主旨

该零件因为是不规则零件，又是大批量生产，两孔之见没有公差要求，只需找准定位中心，粗钻孔，考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

（二）、夹具设计

1、定位基准的选择

32mm两孔，由零件图可知，有位置度要求3302、切削力及夹紧力的计算

切削刀具：钻刀E226 该钻床传递扭矩T=95490.1其主要基准选择液压泵盖右端面。mm。

0.6P3.72103Nmm =95491540N0.7kF钻孔时的轴向力F9.8161.2d0f扭矩M9.810.081d0f20.8kM9.8161.2240.020.71.25.39105N

9.810.0812420.020.81.01.832104Nmm

2M21.832104切向力Fa=470N

d78实际切向力Fa1KFa=4701.4N=658N 由手动夹紧满足要求

在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=K1K2K3K4 式中K1——基本安全系数，K1=1.4 K2——加工安全系数，K2=1.1 K3——刀具钝化安全系数，K3=1.1 K4——断续切削安全系数，K4=1.1 于是F1=KF=1.41.11.11.15.3910N=110N

3、定位误差分析

（1）、已知两圆的240.0.5mm，由于M的作用有转动趋势，因此，零件安装在夹具中的最大间隙为bmax0.05(0.05)0.1mm，因而引起的转角误差为

56=arctan(0.1)0.18由此可知，最大侧系满足零件的精度要求。33（2）、两圆的纵向误差max=0.05-（-0.05）=0.1mm满足两孔位置公差要求。

4、夹具设计及操作的简要说明

如其所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，首先着眼于机动夹紧，本道工序是钻削，需要的水平力不大，选择了手动夹紧。本工序是粗加工，精度要求不是太高，因此只需保证两孔公差。

四、课程设计心得体会

设计，两个字，笔画很简单。但是，在这本该用两个周而用了三周的日子里，我深深的对设计两个字有了重新的感受——不容易，不是一两天功夫就能办好的，它是一个长期积累加总结不断进步的过程，要想是抱佛脚那样三天打渔两天晒网，那么对于这个设计，你根本无法下手，因为这，让我吃尽了苦头。

一开始，拿到一个铝合金材料的，资料找不到，图一开始也没有看清楚，就盲目的在那里胡编乱造，结果是事倍功半，徒劳无功。

搞这个课程设计，涉及的知识面比较广，花费经历多，确实让人累了，但是，却让我从中学到了不少东西，不仅是学习上的，态度上的更是有所提高。对于这次设计，我们只是初步的了解设计过程，真真正正的我们做出的在实际中是

根本不行的，所以，我应该更多的去关注怎样与实践拉近距离，让我更多的接触更多现实的东西，那么相信会做的好的，我还是对自己有信心的。

最后，我衷心的感谢老师，是你严格的要求让我学到了更多的东西。非常感谢！

五、参考文献

1、切削用量简明手册

2、机械制造工艺设计简明手册

3、机械加工工艺手册

4、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导

5、机械制造基础课程设计指导教程