设计减速箱箱体零件的机械加工工艺规程 机械加工课程设计 毕业设计Word下载.docx

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由此可见，减速箱体是一个结构较复杂、精度要求较高的零件。

总结起来，箱体具有以下特点：

1、箱体的外形由封闭式多面体构成，这些多面体一般为6个或5个平面，这些多面体又进一步分成整体式和组合式两种

2、箱体内部常为空腔，且箱壁厚薄不均。

3、箱壁上空系众多，位置通常在平行或者垂直方向上。

4、箱体上有大量的平面需要加工，此外许多需要加工的轴承支撑孔精度要求都很高，只有一些紧固用孔精度要求较低。

（三）零件的技术要求

重要的技术要求一般指表面的形状精度和位置精度、热处理、表面处理、无损探伤及其他特种检验等。

重要的技术要求是影响工艺路线设计的重要因素之一，特别是位置精度要求较高时，会有很大的影响。

由零件图知，减速箱体的主要技术要求如下：

1、主要孔的尺寸精度为H7，孔Ø

35mm、Ø

40mm、Ø

47mm，表面粗糙度Ra≤1.6µ

m，互相垂直度为0.05mm。

2、主要平面：

顶、底面的表面粗糙度值Ra≤3.2µ

m，底座两侧上平面的表面粗糙度值Ra≤1.6µ

m，四侧凸缘面表面粗糙度值Ra≤3.2µ

m。

（四）零件的工艺分析

减速箱体图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；

零件选用材料为HT200。

该材料铸造性能优良，减摩性好，减振性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低，价格便宜，制造方便。

该零件的主要加工表面及技术要求分析如下：

（1）平面

包括底面、顶面、底座的四个侧面、四侧凸缘的端面、底座两侧上平面。

刨削和铣削常用于平面的粗加工和半精加工，这里采用铣削的方法加工平面。

1、粗铣，精铣底面，表面粗糙度Ra≤3.2µ

2、粗铣，精铣顶面，注意保证箱体高127mm，表面粗糙度Ra≤3.2µ

3、铣底座四个侧面，保证尺寸180mm×

170mm，表面粗糙度Ra≤12.5µ

4、粗铣，精铣四侧凸缘端面，表面粗糙度Ra≤3.2µ

5、粗铣，精铣底座两侧上的平面，保证尺寸15mm，表面粗糙度值Ra≤1.6µ

（2）重要孔系

同轴孔Ø

40mm的同轴度和垂直度公差等级为8~9级，表面粗糙度值为Ra≤1.6µ

加工时最好在一次装夹下将两孔同时加工。

孔Ø

47mm的表面粗糙度值Ra≤1.6µ

保证孔系加工精度是箱体加工的关键。

一般应根据不同生产规模的孔系精度要求采用不同的加工方法：

1、按照划线找正、试切镗孔。

2、镗模法镗孔。

3、坐标法加工孔系。

这里采用镗模法镗孔。

（3）其余孔

1、钻2×

Ø

8mm孔、6×

9mm孔，锪6×

14孔。

2、钻各面M5小径孔。

3、攻各面螺纹。

由以上分析可知，对于这三组加工表面，可以先加工平面，然后借助于专用夹具进行孔加工，并且保证孔系之间的位置精度。

此外，在加工过程中应注意到该零件属于薄壁壳零件，刚性较差的特点。

（四）确定毛坯的制造形式

1、毛坯制造方式及类型

箱体材料常用HT100~HT350灰铸铁，这是由于铸铁容易成形，具有较好的耐磨性、可切削性和阻尼特性，吸振性好而且成本低。

由零件图可知，减速箱选用HT200灰铸铁。

由于该减速箱为大批生产，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-3，选用金属模机器造型。

2、毛坯尺寸公差等级

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-5成批和大量生产铸件的尺寸和公差等级采用CT9级。

根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-7，则铸件加工余量等级MA为G，标注CT9MAH/G（底、侧MA为G，顶MA为H）。

3、确定毛坯技术要求

1、铸件无明显铸造缺陷。

2、根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-11，表5-12确定未注明圆角R=2~4mm。

3、查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-10可知拔模斜度为30ˊ。

4、机加工时需要时效处理。

4、确定铸件余量及形状

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-8确定各表面加工余量。

铸件的分型面选择及各加工表面机械加工余量见表16-1。

5、画毛坯图

五、机械加工工艺规程设计

设计工艺过程时，首先要设计工艺路线，然后再详细地进行工序设计。

这是两个相互联系的过程，应进行综合分析。

根据箱体零件在构造上的特点与零件图上的要求，工艺上常用下列措施来保证零件生产率和经济性的要求。

1、合理的选择加工方法，以保证获得精度高、构形复杂的表面。

2、为适应零件刚性差、精度要求高的特点，将工艺过程划分成几个阶段进行加工，以逐步保证技术要求。

3、根据集中和分散的原则，合理地将各表面的加工组合成若干工序，以利于保证位置精度并提高生产率。

4、合理的选择基准，以利于保证位置精度的要求。

5、正确地安排热处理工序，以保证获得规定的力学性能，同时有利于改善材料的加工性能并减少变形对精度的影响。

（一）选择定位基准

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择正确、合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

（1）精基准的选择

为了加工出符合质量要求的零件，首先要根据零件图纸上提出的要求，结合具体生产条件，选择合适的定位基准，并在最初几道工序中将其加工出来，为以后的工序准备好精基准。

所选择的精基准最好是装配基准（或设计基准），也就是要遵守基准重合原则，并能尽可能多的表面加工工序中作定位基准，也就是遵守基准统一的原则。

此外，精基准还应保证主要加工表面的加工余量均称，具有较大的支撑面积，使定位和夹紧可靠，满足表面形状简单、加工方便、易于获得较高的表面质量等要求。

由零件图可知，Ø

35H7，Ø

40H7，两孔的精度要求较高，又有相互垂直度的要求和同轴度的要求，为提高生产率和保证质量，使用专用的夹具安装。

加工这两孔时以底面为精基准，底面表面粗糙度值Ra≤1.6µ

这样基准统一，定位稳定。

（2）粗基准的选择

箱体的精基准确定以后，就可以考虑加工第一个面所使用的粗基准。

因为箱体结构复杂，加工面多，粗基准选择是否得当，对各加工面能否分配合理的加工余量及加工面与非加工面的相对位置关系影响很大，必须全面考虑。

粗基准的选择标准是能在保证重要表面均有加工余量的前提下，是重要孔的加工余量均匀，装入箱体的齿轮、轴等零件与箱体内壁各表面间有足够的间隙，注意保证箱体必要的外形尺寸，此外，还能保证定位、夹紧的可靠。

由零件图可知，该零件为精密镗床的减速箱体，综合考虑，确定以顶面和两个主要孔为基准，应使各加工面有足够的加工余量，并保证零件的加工表面与非加工表面的匀称性。

（二）拟定工艺过程

拟定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

此外还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1、拟定减速箱体加工工艺需要考虑的因素

1、先面后孔的加工顺序箱体加工一般按照平面→孔→平面的顺序进行。

因为箱体的孔比平面加工困难，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，不仅为孔的加工提供稳定可靠的精基准，使孔的加工余量均匀，而且由于箱体上的孔大部分分布在箱体的平面上，先加工平面，切除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工有利，易于切削，对保护刀具不蹦刃和对刀调整都有好处。

2、粗、精加工分开因为箱体的结构形状复杂，主要表面的精度高，粗、精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。

根据粗、精加工的不同要求合理地选用设备、有利于提高生产率。

需要注意的是：

精度高和表面粗糙度要求高的主要表面，精加工工序放在最后，可以避免因为搬运安装而被破坏。

3、妥善安排热处理一般情况下，铸造后进行时效处理（加热至530~560℃，保温6~8h，冷却速度小于等于30℃/h，出炉温度小于或等于200℃），以便减小铸造内应力，改变金相组织，软化表面金属，改变材料的加工性能，减小变形，保证加工精度的稳定性。

对于精度要求较高或薄壁而结构复杂的箱体，在粗加工后进行一次人工时效处理，以避免粗加工后铸件残余内应力再次增加或重新分布。

4、工序集中与分散的选择在设计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法并确定了阶段划分后，就可将同一阶段中的各加工表面组合成若干工序。

组织时可采用集中或分散的原则。

工序集中原则，是使每个工序包括尽可能多的内容，因而使总的工序数目减少。

工序分散原则，则与此相反，即是每个工序尽可能简单，而总的工序数因此增加。

因此，工序的集中与分散，会影响工序的数目和工序内容的繁简程度，选择时应综合考虑以下因素。

①生产量的大小。

在通常情况下，产量较小（单件小批生产）时，为简化计划与调度等工作，选取工序集中的原则比较便于组织生产。

当产量很大（大批大量生产）时，可选取分散的原则，以利于组织流水线生产。

②工件的尺寸和重量。

对于尺寸和重量较大的工件，由于安装和运输困难，一般采用集中原则组织生产。

③工艺设备条件。

工序集中，则工序内容复杂，需要用高效和先进的设备，才能获得较高的生产率。

另外，还需要指出：

若采用工序集中原则，则有很多表面在一个工序中加工，在一次安装的条件下，可以获得较高的位置精度。

目前。

国内外都在发展高效和先进的设备，在生产自动化基础上的工序集中，是机械加工的发展方向之一。

根据以上的论述，减速箱体为大批生产，体积和质量较大，综合考虑选取工序适当分散原则组织生产，以利于组织流水线生产。

2、选择表面加工方法

根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-32~表15-34选择零件主要表面的加工方法与方案如下：

35H7内孔：

粗镗（IT12）—半精镗（IT9）—精镗（IT7）。

40H7内孔：

47H7内孔：

42内孔：

粗镗（IT11）。

75内孔：

顶面：

粗铣顶面（IT12）—精铣顶面（IT9）。

底面：

粗铣底面（IT12）—精铣底面（IT8）。

四侧凸缘端面：

粗铣（IT12）—精铣（IT9）。

底座两侧上平面：

粗铣（IT12）—精铣（IT8）。

四侧面：

粗铣（IT12）。

2×

8锥孔：

钻（IT12）—铰（IT9）。

6×

9连接孔只需钻孔就能达到要求。

3、确定工艺过程方案

（1）拟定方案

由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟定两种工艺过程方案，见下表：

方案1

工序号

工序内容

定位基准

010

铸造

020

清理，消除浇冒口、型砂、飞边、毛刺等

030

时效热处理

040

油漆，内壁涂黄漆，非加工外表面涂底漆

050

钳工划各外表面加工线

以顶面及顶面两个主要孔Ø

35、Ø

40定位

060

粗铣底面

070

精铣底面

080

粗铣顶面

底面

090

精铣顶面

100

铣底座四个侧面

顶面

110

粗铣四侧凸缘端面

底面及一个侧面

120

精铣四侧凸缘端面

130

粗铣底座两侧上平面

140

精铣底座两侧上平面

150

粗镗Ø

42、Ø

47、Ø

75三个孔

以高15的台面及两个侧面

160

半精镗Ø

47孔

170

精镗Ø

180

钻、绞孔Ø

9

底面、一侧面及Ø

47孔定位

190

35两孔

底面、Ø

47孔及一底面孔Ø

9定位

200

210

220

40两孔

230

240

250

钻6×

9孔，锪6×

14孔

260

钻、绞2×

8锥孔

270

钻顶面四个螺纹孔

底面及两个侧面

280

钻四侧凸缘端面12个螺纹孔

290

攻各面M5螺纹

底面、顶面、侧面

300

钳工修底面四个锐角及去毛刺

310

检验

320

入库

方案2

（2）方案论证

两种方案的主要区别在工序140以后。

方案1的优点：

粗精加工分开进行，有利于消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对精加工的影响，有利于保证箱体的加工精度。

遵循先面后孔的加工顺序，并且大部分工序工艺基准与设计基准重合。

方案1的缺点：

工序150—170工艺基准与设计基准不重合。

方案2的优点和方案1的优点基本相同，但是方案2将镗Ø

35孔和Ø

40孔置于镗Ø

47孔之前，这样会造成Ø

40孔两孔的加工精度难以保证，若不采用Ø

47孔定位，则造成专用夹具制造复杂，增加成本。

综合以上分析采用方案1的工艺路线。

六、选择加工设备与工艺装备

（一）选择机床

考虑到大批大量生产，并结合车间实际情况机床的选择如下：

①工序60、70、80、90均为平面加工，根据实际情况选择XA5032型铣床即可。

2工序100、110、120、130、140为侧面的加工，为提高效率选用XA6132型卧式铣床。

3工序150、160、170、190、200、210、220、230选用T68镗床加工。

4其余连接孔选用Z525型立式钻床加工。

（二）选择夹具

考虑到为大批生产，全部采用专用夹具。

（三）选择刀具

（1）铣加工上的工序均选用YG6硬质合金刀片的端铣刀。

（2）镗加工上的工序均选用YG6硬质合金镗刀。

（3）钻加工上的工序均选用高速钢直柄麻花钻。

（四）选择量具

现按计量器具的不确定度以及车间的具体情况选择量具：

（五）选择工位器具

为保证质量，防止工件碰伤、污损，实施文明生产，应专门制作减速箱体的专用周转车，要求每个工序加工完毕后将工件放入专用车中，排列整齐，避免磕碰。

七、确定工序尺寸

八、确定切削用量及时间定额

（一）工序060（粗铣底面）切削用量及时间定额

加工条件工件材料：

HT200铸件。

加工要求：

粗铣平面加工后表面粗糙度值Ra≤12.5µ

本工序选用XA5032，专用夹具装夹，一个工步完成。

计算切削用量

（1）选择刀具。

根据《机械制造技术》知识可知选择YG6牌号硬质合金刀片。

根据《切削用量简明手册》表3.1，铣削宽度ae=176mm时，端铣刀直径选择d=200mm。

由于采用标准硬质合金端铣刀，查《切削用量简明手册》表3.16可知，齿数Z=16。

根据《金属工艺学》的知识可知HT200的灰铸铁硬度为190~240HBS。

根据《切削用量简明手册》表3.2铣刀几何形状确定：

主刃偏角Κγ=60°

，过渡刃Κγε=30°

，副刃偏角Κγ′=5°

，后角αΟ=8°

，端铣刀副后角αΟ′=9°

，刀齿斜角λs=﹣20°

，端铣刀前角γο=0°

。

（2）确定背吃刀量

由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则αp=3mm。

（3）确定每齿进给量ƒz。

采用不对称端铣以提高进给量。

根据《切削用量简明手册》表3.5当使用YG6硬质合金刀片时，在根据《切削用量简明手册》表3.30查XA5032机床功率为7.5KW时，ƒz=0.14~0.24mm/z，但因采用不对称端铣，故取ƒz=0.20mm/z。

（4）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命。

根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm。

根据《切削用量简明手册》表3.8，由于铣刀直径d=200mm，故刀具寿命T=240min。

（5）确定切削速度νc和每分钟进给量νf。

切削速度νc可根据《切削用量简明手册》表3.16直接查出，也可以根据公式计算出，这里采用公式计算：

396d0.2

ν==105.12（m/min）

t0.32αp0.15ƒz0.35αe0.2

1000ν

n=─────=167.39（r/min）

πd

根据《切削用量简明手册》表3.30XA5032型立铣床说明书，选择nc=150r/min，νf=118m/min。

因此，实际切削速度为：

πdnc

νc=─────=94.2（m/min）

1000

（6）校验机床功率

查《切削用量简明手册》表3.30XA5032型立铣床说明书，机床主轴允许的功率为：

Pcm=7.5×

0.75=5.63（kW）

根据《切削用量简明手册》表3.24，σb=174~207MPa，αe=176mm，αp=3mm，ƒz=0.20mm/z，νf=118m/min，近似Pcc=3.1kW。

故Pcc＜Pcm，因此所选择的切削用量可以采用，即取：

αp=3mm，ƒz=0.20mm/z，νf=118m/min，n=150r/min，νc=94.2m/min。

（7）计算基本工时

根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-76可知：

l+l1+l2

Tm=─────

νf

式中，l=186mm，根据《切削用量简明手册》表3.26，不对称要安装铣刀，入切量及超切量为60mm，则：

l+l1+l2=246mm，故

Tm=─────=2.08min

辅助时间查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-88~表15-91，装卸工件时间共计0.3min，各种操作时间时间为0.08min，测量工件时间为0.18min。

所以本工序辅助时间为：

Tm′=（0.3+0.08+0.18）min=0.56min

布置工作地，休息和生理需要时间查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-100，取该项时间占操作时间15.9%，即：

T=（2.08+0.56）×

15.9%=0.42min

准备终结时间查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-104可知固定部分需要30min，另外部分装卸夹具并找正6min，即

Tz=30+6=36min

本工序单件时间定额为：

Td=Tm+Tm′+T/N=2.08+0.56+0.42+36/4000=3.07min

式中N为投料批量

（二）工序070（精铣底面）切削用量及时间定额

精铣平面加工后表面粗糙度值Ra≤3.2µ

根据《切削用量简明手册》表3.2铣刀