机械毕业设计41东南大学设计“减速箱体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领：4000件）

东南大学成贤学院 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 设计“减速箱体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领：4000件） 班 别 机械 2班 设 计 者 周博展 指导老师 程序 ，张卫芬 评定成绩 设计日期 2007.8.20.- 8.30 - 1 - 目录 设计任务书 2 课程设计说明书正文 3 序言 3 一、 零件的分析 3 二、 工艺规程设计 4 （一）、确定 毛坯的制造形式 4 （二）、基面的选择 4 （三）、制定工艺路线 4 （四）、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 （五）、确定切削用量及基本工时 7 三、 专用夹具设计 8 （一）、设计 主旨 8 （二）、夹具设计 8 四、 课程设计心得体会 9 参考文献 10 - 2 - 东南大学成贤学院 机械制造工艺学课程设计任务书 一、 设 计题目 设计“减速箱体” 零件的机械加工工艺规程及该零件镗加工工序中所用的镗夹具。 二 、 课程设计的目的 1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。 2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。 3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。 三、 已知条件 产品年产量 4000 台，每台 1件，备品率： 5%，废品率： 1%。 四、 完成任务 1、 设计说明书一份。 （含毛坯 图、 12 个工序的工序 卡 、机械加工工艺 卡 、设计计算书） 。 2、 电子 稿 夹具装配图 1 张（ A1）。 五、 完成时间 共 2周（ 2007.8.20 2007.8.30） 班 级 机械 2 班 设 计 者 周博展 指导老师 程序 ， 张卫芬 2007 年 8 月 30 日 - 3 - 课程设计说明书正文 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们完成了大学的全部基础课、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未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力， 为今后参加工作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、零件分析 （一） 、零件的作用 题目给定的零件是减速箱体， 它是支撑和固定减速器零件及保证转动件配合精度的重要机件。箱体一般用灰铸铁 HT150 或 HT200 制造。 对重型减速器，为提高其承受震动和冲击的能力，也可用球磨铸铁或铸钢 ZG270 500,ZG310570 制造，铸造箱体适合批量生产，其刚性好，易获合理和复杂的外形，易切削，但较重，在单件生产中，特别是大型减速器为减轻重量或缩短周期，箱体可用 Q213 或 Q235 钢板焊接而成 ，其轴承座部分可用圆钢、锻钢或铸钢制造。综上所述，箱体应选用铸 铁制造，以达到减振性能，从而使箱体内零件不因外力遭到损坏或致工作效率下降。 （二） 、零件的工艺分析 减速箱体共有四组加工面，它们之间有一定的位置关系，现分析如下： 1.内 径 为 0.027047中心的加工表面 这一组加工表面包括内径的孔， 75 的孔，尺寸为 110mm， 97mm 于孔径 0.027047垂直的内平面 2.外径 60 内 径 0.027040孔为中心的加工平面 这一组加工的平面有 2 个内径 0.027040的孔，外径 60 的孔，以及孔所在的两内 平面，尺寸宽为 110mm 和所在孔上的两螺纹孔（ 6 M5 7H） 3.内径孔 0.027035为中心的加工平面 这一组加工的平面有 2 个 0.027035，以及两个孔所在平面，尺寸为 97mm 和所在孔上的螺纹孔（ 6 M5 7H） 4.两个 8 的锥孔 由以上分析可知，对于这组加工表面而言，可先加工某一组表面 ，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们 之间的位置精度要求。 - 4 - 二 .工艺过程设计 (一 )确定 毛坯 的制造形式 零件材料为 HT150 灰铸铁 ,虽然其机械性能不如钢 ,但其内因有石墨存在而带走一些优点 ,如吸震性 ,石墨又能润滑作用 ,于是大大提高了耐磨性 .有良好的制造性能 .固此选择铸铁 ,保证零件工作可靠性 . (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 .基面的选择得正确 ,合理 ,可以保证加工质量 ,提高生产效率 .否则 ,就会使加工过程问题百出 ,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 按照有关粗基准的选择原则 .现取两个 52 的孔 ,不加工表面轮廓作为粗基准 .利用一组共两个短 V 形块支撑这两个 52 的外表面作为主要定位面 ,消除 X,Y,X,Y 四个自由度 .再用用一对有自动定心的窄口卡爪夹持在其外表面上 ,消除 Z,Z 两个自由度 ,达到完全定位 . 2. 精基准的选择 精基准的选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，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及 位置精度等技术要求能得到合理保证，在生产纲领已确定为大批量生产条件下，可采用万能机床，佩用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应考虑经济效率，以便降低经济成本。 1 工艺路线方案一： 工序 1：划出 30， 40， 47 孔的中心线，划出上表面，下表面，尺寸 15 的台阶面及各轴孔搭面的加工线和校正线。 工序 2：底平面做基准面，校正，压紧，找校正线。粗 铣上平面， 15 尺寸台阶面各放 2mm余量，顶平面做基准面，粗铣下平面放 2mm 余量。 工序 3：粗铣 35， 40 孔搭子面，各放 2mm 尺寸 170 上平面， 180 左面光出，两平面垂直度 0.02mm。 工序 4：划出各轴孔的十字线及校正线。 工序 5：底面为基准面，放平。 180 尺寸光出面为导向面，校正，粗镗 35 孔至 31， 40 孔至 36；顶平面为基准，粗镗 47 至 43 工序 6：时效，刷锈，涂底漆。 工序 7：划各轴孔十字线，搭面线，底平面，上平面， 15 尺寸搭面及校正线。 工序 8：底平面为基准面，精铣上平面放 0.5mm；上平面为基准面，精铣底平面到放 0.5mm余量。 工序 9：底平面为基准面，精铣 35 孔和 40 孔的两端面搭子面放余量 0.5mm.。 工序 10：底平面为基准面，磨上平面至尺寸；上平面为基准面，磨下平面至尺寸。 工序 11：底平面为基准面，精铣 15 尺寸搭子面控制 15 0.1 。 工序 12：上平面为基准面，精镗 0.027047孔至尺寸， 42 至尺寸，刮 75*2 至尺寸。摇坐标 65 0.01 , 66.5 0.01 ,钻，扩铰 8H7 至尺寸，钻 6*M5 定位孔为尖钻孔 6 均布。钻 6 钻孔 9 沉孔 14 深 8 的定位 孔为尖钻孔 6 及另一推销孔预钻 8。 - 5 - 工序 13：钻 6 钻孔 9 沉 14 深 8 工序 14：镗模上活，找正定位套中心，摇坐标 3 0.03 ,5 控制它 +22=55 尺寸。精镗 0.027047 至尺寸。刮 40 孔两端搭面至尺寸。精镗至 0.027040 尺寸，刮 40 孔两端搭面至尺寸。 精镗至 0.027035尺寸，刮 35 孔两端搭面至尺寸。 工序 15：划 35， 40 孔两端搭子面的 3*M5 螺孔线，共 12 个，划上平面 4*M5 螺孔线。 工序 16：钻孔，功螺纹 24 M5。 工序 17：各部分去倒钝。打印件号，流水号。 2 工艺路线方案二： 工序 1：打塞。划出 30， 40， 47 孔的中心线及上，下平面。台阶面中心轴线及校正线。 工序 2：粗铣并精铣上，下平面，台阶面。 工序 3：粗镗并精镗 35， 40， 47， 42 孔并刮 35， 40 端面。 工序 4 钻，扩，铰 75， 9 底孔。葱沉头孔 14。 工序 5：攻罗纹 M8。 工序 6：去毛刺 。 工序 7：终检。 3 工艺方案比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于，方案一适合工厂大批量生产，工序 比较多， 反复划线，放 3 次 余量才达到尺寸要求。同时工件由于多次装夹，易引起误差；方案二 工序较简单，为经过时效来消除应力， 同时其达不到任务要求的精度。 故综合方案一，二。最后的加工路线确定如下： 工序 1：时效，刷锈 。 工序 2：划 40， 35， 47 孔的中心线，划上下平面轮廓 。 工序 3：粗铣车精铣下平面 。 工序 4：粗铣，半精铣上平面达图纸要求 。 工序 5：粗铣，半精铣 35， 40 孔两端面 。 工序 6：以顶平面为基准面，粗镗，半精镗，精镗 0.027047，刮 75 至尺寸，粗镗，半精 。 镗 8 至尺寸 粗镗，半精镗，精镗 。 工序 7：划出 8， 6*M5， 6* 9 中心线。 工序 8：钻 8， 6*M5 至尺寸， 6* 9 沉孔 14 深 8。 工序 9：以底面为基准面，粗镗，半精镗 35， 40 孔 。 工序 10：精镗 35， 40 至尺寸 35 0.0270， 40 0.0270。 工序 11：划 35， 40 两端面的 M5 螺孔线共 12 个，划上平面 4*M5 螺孔线。 工序 12：钻孔，攻丝 24-M5。 工序 13：去毛刺，打印件号，流水号。 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片的机械加工工序卡 。 - 6 - （四）机 械加工余量 ， 工序尺寸及毛坯 尺寸的确定 “减速箱体”零件材料为 HT150 灰铸铁， 硬度为 200250HBW， 可采用铸造 毛坯 。 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 尺寸如下： 1 外表面的加工 余量 及公差 查机械制造工艺设计简明手册铸件复杂形状系数为 S，铸件轮廓尺寸（长度方向） 180315mm,故长度方向偏差为 1.50.7mm. 长度方向的余量查工艺手册 ,其余量值规定为 1.52.5mm,现取 1.5mm。 2. 0.027047 的台阶孔 钻孔 46.6mm 半 精镗 46.9mm 2Z=0.3mm 精镗 47 2Z=0.1mm 3. 两内孔 0.027040毛坯 为实心 .冲 孔 .两内孔精度要求介于 IT7-IT8 之间 .参照工艺手册确定工序 寸及余量为 : 粗镗 38mm 2Z=2mm 半精镗 39.7mm 2Z=1.7mm 精镗 40mm 2Z=0.3mm 4. 两内孔 0.027035毛坯 为实心 .冲孔 .两内孔精度要求介于 IT7-IT8 之间 .参照工艺手册确定工序 寸及余量为 : 粗镗 33mm 2Z=2mm 半精镗 34.7mm 2Z=1.7mm 精镗 35mm 2Z=0.3mm 5. 0.027040孔外端面的加工余量 (计算长度为 112mm) (1) 按照工艺手册取加工精度 F2,锻件复杂系数 S3,则 =孔外端面的单边加工余量为 2.0-3.0mm.取 Z=2mm.锻件公差按工艺手册材质系数取 M,复杂系数取 S3则锻件的偏差为 +1.3 和 -0.7mm (2) 磨削余量 ,单边 0.2mm,磨削公式即零件公式 -0.07mm （ 3）铣削余量 Z 2.0mm-0.2mm=1.8mm 铣削公差为 -0.22mm。 由于毛坯及以后各道 工序的加工都有加工公差。因些所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量最大最小之分 由于本设计规定的总件为大批量生产，应该 采用 调整法 加工 ，因 此 在计算最大，最小加工余量时，应按调整法加工方式以确定 。 40 二孔外端面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见下表。 - 7 - 加工余量计算表 工序 加工尺寸及公差 锻件毛坯 （ 40 二端面 ， 零件尺寸112） 粗铣二端面 磨二端面 加工前尺寸 最大 最小 123.6 119.6 117.4 117.18 加工后尺寸 最大 最小 123.6 119.6 117.4 117.18 117 116.93 加工余量（单边） 2 最大 3.1 最小 1.21 0.2 0.125 加工公差（单边） +1.3 0.7 0.22 0.07 （五）确定切削用量及 基本 工时 工序 7：钻 8mm, 9mm 及锪 14mm，选用机床； Z525 型立式钻床 切削用量计算如下 （ 1） 钻孔 8mm f=0.1mm/r v=15m/min ns=1000 158 r/min=597r/min 按机床选取 nw=680r/min 所以实际切削速度 v=1000wwd n= 8 6801000 m/min=17.08m/min 切削工时 t= 12 1 5 3 . 8 16 8 0 0 . 1l l lwfn =0.29mm=17.5s 式中：切入 l= 7 . 8c o t (1 2 ) c o t 5 4 1 3 822D k r m m m m o,切出 l2=1mm,l=15mm (2)钻孔 9mm f=0.1mm/r, v=15m/min ns= 1 0 0 0 1 5 5 3 0 . 7 9 / m i n9 r 按机床选取 nw=545r/min 所以实际速度 v=1000wwd n= 9 5 4 5 / m i n 1 5 . 4 / m i n1000 mm - 8 - t= 12 1 5 3 . 8 25 4 5 0 . 1l l lwfn min=0.38min=22.9s 式中：切入 l1 3.8mm 切出 l2 2mm, l=15mm (3)锪沉头孔 14mm f=12f 钻 0.05mm v=12f 钻 =7.5mm ns= 1 0 0 0 1 0 0 0 1 9 5 / m i n 1 7 0 . 6 / m i n14 rrD 按机床选取 nw=195r/min=8.57m/min 切削工时：切入 l1 1mm, l=8mm,因而 t= 1 81 m i n 0 . 9 2 m i n 5 5 . 40 . 0 5 1 9 5ll sfn 三 、 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。 经过与 指导 老师协商，决定设计第 9 道工序 镗 0.027040 孔的 镗床 夹具。本夹具将用于T740卧式镗床 。刀具为 24 镗刀 。 （一 ）设计主旨 在给定的零件中，对本步加工的定位 提出 了 具体的要求， 由零件图纸可知 , 40 孔有平行度要求及对称度要求 ,其设计基准为孔的中心线 .为 减小 工件定位误差 ,应采用两端 镗模 的镗床夹具 ,以保证孔的中心线位置 的 水平度 ,以及精度要求 . （二）夹具设计 1. 定位基准的选择 出于对定位精度要求的 考虑，选择 工件下底面为 基准（自由度限制数： 3）， 以 0.027047孔（自由度限制数： 2） 和 8 锥孔 （自由度限制数： 1） 定位 ,使工件完全定位。再使用 螺旋夹紧机构 进行夹紧。 2. 切削力 及 夹紧力 的 计算 本步加工可按 镗 削估算夹紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。 切削刀具：镗刀， 24 mm，则 F F FX Y ZF p FF C a f v K式中 FC=650， pa=2.0mm，FX=1.0， f =0.4mm/r， FY =0.72， v =30m/min， FZ =0.85，FK=1.0。 - 9 - 所以 F 12105N。 在计算切削力时 ，必须考虑安全系数，安全系数1 2 3 4K K K K K。 式中 1K-基本安全系数，1K=1.5； 2K-加工性质系数，2K=1.1; 3K-刀具钝化系数，3K=1.1; 4K-断续切削系数，4K=1.1。 于是， 1 . 5 1 . 1 1 . 1 1 . 1 1 2 1 0 5 2 4 1 6 8F K F N 则 实际 夹紧力1224168 483360 . 2 5 0 . 2 5KFNNff 式中，1f和2f为夹具定位面及夹具面上的摩擦系数，都取 0.25。 使用快速螺旋 夹紧 机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。 3. 定位误差分析 本工序采用 一面两销定位 ，工件始终靠近定位销的一面， 表面配合度高 ，故应当能满足定位要求。 4. 夹具设计及操作的简要说明 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了