减速箱体课程设计说明书讲解

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1、 机械制造技术基础 课程设计说明书设计题目：设计减速箱体的机械加工工艺规程及工艺装备设计者： XXX 班级： XXXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXX大学 2011年6月272011年7月8江南大学大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“减速箱体”零件的机械加工工艺规程及指定夹具设计内容：零件图 1张 毛坯图 1张 机械加工工艺过程综合卡片 1张 夹具装配图 1张 机械加工工序卡片 1套 夹具体零件图 1张 课程设计说明书 1份生产纲领：中批或大批生产（4000件/年）班 级： 机械XXXX学 号： XXXXXXXXX学 生： XXX2011年6月272011年7月8目

2、录序言4一、零件的工艺分析及生产类型的确定41、零件的作用42、零件的工艺分析43、零件的生产类型5二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图51、选择毛坯52、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定53、设计毛坯图6三、选择加工方法，制订零件的机械加工工艺路线81、定位基准的选择82、零件表面加工方法和工艺路线的确定8四、工序设计101、选择加工设备与工艺设备102、选择夹具103、选择刀具104、选择量具11五、确定切削用量及基本时间111、工序4切削用量及基本时间的确定112、工序7切削用量及基本时间的确定12六、夹具设计161、问题的提出162、定位方式与定位基准的选择163、定位销长度的分析1

3、64、定位误差的分析与计算175、夹具设计19设计小结21参考书目22序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1、零件的作用题目所给的零件是减速箱体，箱体是机器的基础零件，它将机器

4、中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使之白吃正确的相互位置，以传递扭矩或改变转速来完成规定的运动，故箱体的加工质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。2、零件的工艺分析箱体类零件的结构比较复杂，薄壁且不均匀，加工表面多，其主要加工表面是平面和孔。通常平面的加工精度比较容易保证，而精度比较高的支承孔以及孔与孔之间、孔与平面之间的相互位置精度则比较难保证，往往成为生产中的关键。所以在制定箱体加工工艺过程时，应该将如何保证孔的位置精度作为重点来考虑。此外，还应该特别注意箱体的生产批量和工厂的具体生产条件。通过对该零件的重新绘制，只原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该箱

5、体需要加工的主要表面是三对支承孔、螺纹孔及底面（装配基准面）、顶面和左右外侧平面。三对支承孔是垂直关系。孔的公差为H7，表面粗糟度Ra1.6um、Ra3.2um、Ra6.3um。由零件图可知，零件的材料HT150，该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性，减震性，切削加工性，铸造性，价格便宜，制造方便，但塑性较差，脆性高，适用于承受较大应力，耐磨的零件。3、零件的生产类型 根据设计题目知：Q=4000台/件，；结合生产实际，备品率和废品率分别取0.1和0.01，带入公式（2-1）得生产纲领N=4000*1*（1+0.1）*（1+0.01）=4444件/年。生产批量为大批量生产。二、选择毛坯，确定毛

6、坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯该箱体零件的结构形状比较复杂，生产批量大，所以毛坯选择铸件，零件材料为HT150。为了消除铸造应力，稳定加工精度，铸造后安排退火处理。 2、毛坯尺寸公差与机械加工余量的确定根据箱体零件图计算轮廓尺寸，长180mm，宽170mm，高127mm,所以零件的最大轮廓尺寸为180mm。由表5-1得，铸造方法选择机器造型、铸件材料按灰铸铁，得到公差等级CT范围为8到12级，所以选择10级。 根据加工面的基本尺寸和铸件的公差等级CT，由表5-3查得公差带相对于基本尺寸对称分布。由表5-5，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得到机械加工余量等级范围E到G级，取为F级。 对于

7、所有加工表面的机械加工余量取同一个值，由表5-4查得最大轮廓尺寸为180mm、机械加工余量等级为F级，得RMA数值为2mm。求毛坯尺寸：R127=127+3.6/2+2=130.8 R130=130+3.6/2+22=135.8 R117=117+3.6/2+22=122.8R15=15+2.2/2+2=18.1R40=40-22-2.6/2=34.7R35=35-22-2.6/2=29.7R42=42-22-2.8/2=36.6表1 减速箱体铸件毛坯尺寸公差与加工余量公差等级CT10101010101010加工基本面尺寸12713011715403542尺寸公差3.63.63.62.22.6

8、262.8机械加工余量等级FFFFFFFRMA2222222毛坯基本尺寸130.8133.8120.818.134.729.736.43、设计毛坯图三、选择加工方法，制订零件的机械加工工艺路线1、定位基准的选择由于铸件没有预铸孔，不能选铸孔为粗基准。考虑到底脚伸展面积大、厚度薄，上下均需要加工，可互为基准面加工上下两面，这样有利余保证上下面的加工质量。底板侧面可以用底面和对面作定位，粗铣即可保证加工质量。2、零件表面加工方法和工艺路线的确定用上述精基准定位，加工两锥孔，后续加工可一面两销定位。在镗模上精镗两对支承孔，能满足图纸要求的位置精度，且生产率比较高。镗孔应该在左右侧面加工后进行，以确保

9、同轴孔系的同轴度。镗孔前的预备粗镗和半精镗精镗。 平面的加工应该在镗孔前进行。其终加工用半精铣就能达到要 求。其预备工序是粗铣。 加工表面表面粗糙度公差、精度等级加工方法侧面3.2IT11粗铣半精铣上平面3.2IT11粗铣半精铣下平面6.3IT12粗铣底板上面6.3IT12粗铣侧面3.2IT11粗铣半精铣锥孔81.6IT8钻孔铰孔孔426.3IT11粗镗孔471.6IT8粗镗半精镗精镗孔7525IT13粗镗孔351.6IT8粗镗半精镗精镗孔401.6IT8粗镗半精镗精镗沉头孔25IT11钻孔锪孔螺纹M5-7H钻孔攻丝为了消除铸造应力，稳定加工精度，铸造后安排退火处理。为了保证加工精度，平面和孔

10、隙的粗精加工划分成不同的工序。综合以上个项，可设计以下二种工艺路线：工艺路线一：工序一.上下表面互为基准，进行粗铣半精铣加工工序二.粗铣底座上面，侧面工序三.钻8锥孔，铰8锥孔工序四.粗铣半精铣侧面工序五.粗镗半精镗侧面40,35孔工序六.精镗侧面40,35孔工序七.粗镗底面42粗镗47粗镗75半精镗47孔工序八.精镗底面47孔工序九.钻M5-H7螺纹孔，钻底面9/15孔，锪沉头孔工序十.攻钻M5-H7螺纹 工艺路线二：工序一.粗铣下平面，保证粗糙度Ra6.3 工序二 粗铣上平面，半精铣上平面工序三.粗铣底板上表面工序四. 钻底板上的孔，绞孔至8，保证粗糙度Ra1.6工序五. 钻底板另一侧的孔

11、，绞孔至9，锪沉头孔14，以后的工序采用底板对角线上的两个孔定位工序六.粗铣半精铣侧面，保证粗糙度Ra3.2工序七.粗镗35，40的孔，半精镗35，40的孔，精镗35，40的孔，保证粗糙度Ra1.6工序八.粗镗42，47，75，半精镗47保证形位要求工序九.精镗47，保证粗糙度Ra1.6工序十.钻上平面44的孔工序十一.攻4M5-7H深12的螺纹工序十二.钻35孔周围4的孔工序十三.攻35孔周围M5-7H的螺纹工序十四.钻40孔周围4的孔工序十五.攻40孔周围M5-7H的螺纹工序十六.钻底面47孔周围4的孔工序十七.攻底面47孔周围M5-7H深10的螺纹工序十八.检验工序十九.去毛刺工序二十.

12、内壁涂黄漆，非加工面涂底漆经过比较，考虑安全性，精度保持性，技术经济性和夹具复杂程度，选择工艺路线二进行加工。四、工序设计1、选择加工设备与工艺设备 工序一到工序五是粗铣和半精铣，各工序的工步步多，成批生产部要求很高的生产率，加工精度也不是要求很高，所以选用铣床就能满足要求。本零件的外轮廓尺寸不大，精度要求也不是很高，所以选用X52K铣床。工序七到工序十三是粗镗，半精镗，精镗2-35，2-40，42，47，75的孔，应在镗床上进行。 其他工序为钻孔，应该在钻床上加工。2、选择夹具 本箱体零件外形比较复杂，应在专用夹具上进行加工。3、选择刀具 根据不同的工序选用补同的刀具。 在粗铣和半精铣的工序

13、中根据表5-104选用盘铣刀；在钻孔和镗孔的工序中选用麻花钻和镗刀。在绞孔时用细柄机用和手用丝锥。4、选择量具本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。（1）选择加工孔用量具（A）粗镗孔35,40,42,从表5-108中选取读数值0.01mm，测量范围2550mm的内径千分尺即可。粗镗孔75选择读书0.01mm，测量范围50175的内径千分尺即可。（B）半精镗35,40,42,选用读数值0.01mm，测量范围1535mm，和3550mm的内径百分尺即可。（C）精镗孔，由于精度要求较高，加工时每个工件都需要测量，故选用极限量规。选择锥柄圆柱塞规。（2） 长度测量 选用两用/双面游标卡尺。五

14、、确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量，进给量和切削速度，确定顺序是先确定、再确定。1、工序4切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为钻孔，刀具选用直柄麻花钻，直径d=7.5，和硬质合金直柄机用铰刀。确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给选择钻头磨钝标准及耐用度。 根据表5-130，钻头后刀面最大磨损限度为0.8mm，寿命T=60min。扩孔后刀面最大磨损限度为1.4mm，寿命T=60min。铰和精铰孔后刀面最大磨损限度为0.9mm，寿命T=120min。确定切削速度v 由表5-132，b=670MPa的45钢加工性属5类。根据表5-134，暂定进给量f=0.05mm

15、/r。由表5-134，可查得vc=50m/min，n=400r/min。由表5-136查得铰孔时进给量为f=0.2mm/r，切削速度vc=50m/min，主轴转速n=68r/min，背吃刀量ap=0.05。根据Z525立式钻床选择主轴实际转速。（2）基本时间 钻3个8mm深15mm的通孔，铰2个8mm深15mm的通孔，锪钻底面沉头孔基本时间约为50s。2、工序7切削用量及基本时间的确定 粗镗、半精镗、精镗侧面35，40的孔切削用量（1） 粗镗35的孔 选用刀具为YG3X硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。b、确定背吃刀量 因其

16、单边余量：Z=2.65mm所以铣削深度： mmc、确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为B、基本时间由表2-24，知机动时间则（2）半精镗35的孔 所选刀具为YT15硬质合金，直径为20 mm的圆形镗刀。A、切削用量确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量：Z=0.65mm所以铣削深度： mm确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为基本时间由表2-24，知机动时间则（3）精镗35的孔切削用量 确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量：Z=0.05mm所以铣削深度：mm确

17、定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为基本时间由表2-24，知机动时间则则（2） 粗镗40的孔 选用刀具为YT5硬质合金，直径为20mm的圆形镗刀。A、切削用量a、确定确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。b、确定背吃刀量 因其单边余量：Z=2.65mm所以铣削深度： mmc、确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取查表5-56，选择，则实际切削速度为B、基本时间由表2-24，知机动时间则（2）半精镗35的孔 所选刀具为YT15硬质合金，直径为20 mm的圆形镗刀。A、切削用量确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量

18、：Z=0.65mm所以铣削深度： mm确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为基本时间由表2-24，知机动时间则（3）精镗40的孔切削用量 确定进给量 根据参考文献表15-25可查出，取。因其单边余量：Z=0.05mm所以铣削深度：mm确定切削速度 根据参考文献表15-25，得，取差表5-56，选择，则实际切削速度为基本时间由表2-24，知机动时间则则六、夹具设计1、问题的提出本夹具主要用于工序七镗孔。在本工序加工时，除了考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度外，主要考虑精度问题。2、定位方式与定位基准的选择工件在夹具中或在机床上的定位，是通过工件的定位

19、基准面与夹具定位元件接触（支撑定位）或相配合（定心定位）来实现的，因此工件定位方式及夹具定位元件的选择完全取决于工件定位基准面的形状。而工件基本上是由平面、内外圆柱面、圆锥面、成形面或工件之间的组合表面作为定位基准。根据零件图可知，本夹具采用一面两销定位。一面两销定位是平面与内孔的组合定位，工件以一个平面及该平面垂直的两个定位基准孔（可以是工件上实际的孔，也可以是为定位而专门加工的两个工艺孔）定位。定位元件则为支撑板和与支撑板平面垂直的两定位销，通常其中一为短圆柱销，另一则为短销边销（菱形销）。本工序以底面、其中一个底面孔8和与8距离最远的一个沉头孔定位。因此用短定位销，故工件底面为第一定位标

20、准，限制3个自由度，圆柱销限制两个自由度，菱形销限制1个自由度。菱形销作为防转支承，其长轴方向应与两销中心连线相垂直，并应正确地选择菱形销直径的基本尺寸和经销边后圆柱部分的宽度。3、定位销长度的分析在机床夹具中，当工件以圆柱孔内表面作为定位基准时，常常使用圆柱销作为定位元件，其中短圆柱销限制2个自由度，而长圆柱销限制4个自由度。因此，在设计时要正确选择定位销的长度，如果选择定位销长度不正确会出现欠定位，或者出现过定位，无论欠定位还是过定位均会对夹具的定位精度产生影响，从而影响到工件的加工质量。这里所指的定位圆柱销的长度，指的是定位销和孔的有效接触长度。从理论上来讲，限制工件x和y2个自由度的限

21、制基面不应是圆柱面而应是一条圆周线，但是由于工件的内孔有一定的深度，因此，控制工件限位基面2个自由度的就是一条不确定的圆周线。同时，又由于限位基面工件内孔的频繁装卸所产生的摩擦及切削力、夹紧力的影响，圆周线的限位基面极易磨损，造成定位误差。因此，将限位基面作成圆柱面就可避免这一问题，从理论上来讲，圆柱孔与圆柱销的配合，其有效长度再短，也将限制4个自由度。而生产实践中，因工件的圆柱孔和圆柱销属间隙配合且工件的定位基面存在加工误差，因此，只要圆柱销的长度足够短，便可达到限制2个自由度的目的。4、定位误差的分析与计算工件在夹具中因定位比准确而产生的工件加工误差称为定位误差，它是一批工件采用调整法加工

22、，由于定位所造成的误工件加工面相对其工序基准的位置误差。产生定位误差的原因有基准不重合误差BC和定位基准位移误差JW，及定位误差DW=BC+JW。确定两销中心距及公差 两销中心距的基本尺寸应等于两孔中心距的平均尺寸，其公差为两孔中心距公差的，即Ld=（）LD。两孔中心距Lg故两销中心距及公差为Lg。确定圆柱销直径和公差 圆柱销基本尺寸等于孔的最小尺寸，公差一般取g6或h7，本工序取g6。故本工序底面孔直径和公差为。确定菱形销直径和公差a. 选择菱形销宽度b=4mm。b. 补偿量为a=0.02（mm）最小间隙为X2min=0.018(mm)菱形销的直径为d2=D2-X2min=8-0.018=7

23、.982(mm)菱形销直径一般取h6，故d2= (=mm。定位误差的计算与分析a. 移动定位误差。根据误差公式可得dw1=d+D+1式中 1定位1的最小间隙； d菱形销的直径公差； D孔直径公差。所以，移动定位误差为dw1=d1+D1+1=0.016+0.027+0.009=0.052（mm）b转角定位误差。按菱形定位销圆柱部分定位直径尺寸为mm来计算，可求得=)=1,3,式中 2定位副2的最小间隙； L两定位孔中心距。另外，若改用圆柱定位销来定位，则根据公式可求得其转角误差，为 = 1.33 式中 K工件上两定位孔间的偏差； L夹具上两定位销间的偏差。由此可说明，采用一圆柱定位销和一菱形定位

24、销作两销定位，其转角误差比采用两圆柱定位销两销定位时的转角误差要小。故本设计采用一圆柱定位销和一菱形定位销做两销定位是合理的。计算菱形定位销的结构尺寸时，主要满足以下关系，即2K+2J-1=5、夹具设计定位元件设计 由于本夹具采用一面两销定位元件主要是四块支承板，圆柱销、削边销（菱形销）的尺寸上面已经分析了，具体形状如下：导向元件设计 镗磨是依靠导向元件镗套来引导镗杆，从而保证被加工孔的位置精度。机床精度（镗杆和机床主轴采用浮动连接）不影响镗孔的位置精度，要保证镗孔的位置精度主要通过镗套的位置精度和结构的合理性来实现，同时镗套结构对于被镗孔的形状精度、尺寸精度以及表面粗糙度都有影响，因此需要合

25、理地选择镗套。a 导向方案选择。由于零件生产类型为中批生产，考虑镗套磨损后可以更换，选择标准结构的固定式镗套，其与衬套配合固定在镗模支架上。这种镗套的外形尺寸小、 结构紧凑、制造简单、易获得高的位置精度，所以一般在扩孔、镗孔或铰孔中应用较多。由于镗套是固定在镗模支架上，不随镗杆转动和移动，而镗杆在镗套中既有相对转动又有相对移动镗套易磨损，故只宜于低速的情况下工作，且应采取有效的润滑措施。b 导向元件设计。镗套与镗杆、衬套的配合必须选择恰当，过紧易研坏或咬死，过松则不能保证工序加工精度。 mm孔对应32镗套，其与衬套配合为32H7/h6，衬套与夹具支架配合为37H7/n6。40mm孔对应35镗套

26、，其与衬套配合为35H7/h6，衬套与夹具支架配合为42H7/n6。压紧装置设计 用两移动压板压紧减速箱盖凸缘上表面，双头螺栓A型、调节支承将其与底座连接。其它装置设计 除上述装置以外该夹具还需要底座、支架等各种夹具配件。绘制夹具装配图设计小结通过这次历时两个星期的机械制造技术基础的课程设计，设计完成了一个箱体零件的一道加工工序的专用夹具。在设计的过程中遇到了也解决了很多平时在理论课学习中未曾遇到的问题，所以感觉学到了很多东西，受益匪浅。同时对专用夹具的设计过程有了一个比较深刻的了解，相信通过这次的设计，可以为我的以后的毕业设计以至于再以后的参加工作时的各项设计打下了一个比较好的基础。当然，我

27、设计的工序以及夹具都是比较简单的，所以，个人能力还需要多在以后的学习中再磨练，争取更大的进步。由于时间的问题加上个人能力还很有限，所有可想而知可能该设计还存在着许多不尽如人意的地方，相信在以后遇到同样的问题的时候可以做的更好。这次的缺陷还请各位老师进行批评指正。参考书目1、崇凯、李楠. 机械制造技术基础课程设计指南. 第一版.北京：化工工业出版社，20072、刘新佳材料成型工艺基础. 第一版.北京：化学工业出版社.20063、黄如林、汪群.金属加工工艺工装设计.第一版.北京：化学工业出版社，20064、鲁屏宇.工程图学.第一版.北京：机械工业出版社，20055、冯辛安.机械制造装备设计.第二版.北京：机械工业出版社，20076、冯之敬.机械制造工程原理.第一版.北京：清华大学出版社，2006 7、杨叔子.机械加工工艺师手册.第一版.北京：机械工业出版社，2001