1、减速器箱盖加工工艺及夹毕业设计摘 要在生产加工过程中，通过一定的手段使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，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，工件的定位方案的采用，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。对应工序的夹具设计，夹具设计所采取的定位方案，方案的可行性分析，以及各个零部件的装配图和多视图。关键词：工序 工艺分析 定位方案 夹具设计Abstr
2、actIn the production process, Through some means to make production object (raw materials, semifinished product, parts or assembly, etc.) state of the quality and quantity of the process is called direct change happened process, such as blank manufacturing process, mechanical processing, heat treatm
3、ent, assembling and are called the process technology. In making process, make sure the process of installation location and the process need work step, processing this process of locomotive and machine tools, cutting depth, the feed spindle speed and cutting speed, this process of fixture, tools an
4、d measuring tools, and go walking knife number and length of the process, Also the positioning scheme adopted. Finally calculated the basic time, Auxiliary time and locate service time. Corresponding process of fixture design, fixture design scheme to the feasibility of the scheme, the position of e
5、ach component analysis, and the assembly and multiple views.Keywords: Process; Process analysis; Positioning scheme; Fixture design;第1章 绪论机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各
6、种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于减速器箱盖加工工艺及夹具设计的主要任务是：（1）完成减速器箱盖零件加工工艺规程的制定；（2）完成其中部分专用夹具的设计。通过对减速器箱盖零件的初步分析，了解其零件
7、的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出拨叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。第2章 减速器箱盖的分析2.1 减速器箱盖的工艺分析减速器箱盖的三维实体图如图2-1所示：图2-1 减速器箱盖减速器箱盖的二维图如图2-2、2-3、2-4所示：图2-2底视图 图2-3正视图 图2-4俯视图 通过上述各图对工件进行工艺分析，可知：要加工孔的孔轴配合度为H7，其中轴的表面粗糙度为Ra小于2.5um,圆柱度为0.010mm ,同轴度为0.025mm。轴的表面粗糙度为Ra小于1
8、.6um，圆柱度为0.008mm，同轴度为0.025mm，两轴孔的平行度为0.025mm。两轴孔的位置精度见图2-3。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。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，机盖机体的结合面的表面粗糙度为Ra小于1.6um，结合处的缝隙不大于0.05mm，未注明的倒角为245，表面粗糙度为Ra小于12.5um。2.2确定毛坯的制造形式图2-3 零件毛坯图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
9、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3050mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量由于铸铁容易成形，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。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本箱盖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，
10、阶梯孔相对较差。箱盖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。为了减少加工中的换刀次数，箱盖上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，本箱盖分别为直径M10和M12。第3章 工艺规程设计3.1 加工工艺过程由以上分析可知，该箱盖零件的主要加工表面是平面和孔系。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，对于箱盖来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及各尺寸精度。3.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是
11、要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计减速器箱盖的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，考虑到成本问题应选择价格较底的机床。3.2.1影响加工方法的因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如柴油机连杆小头孔的加工，在小
12、批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗
13、车半精车淬火粗磨。注意各项因素，对于改善加工质量有很大的帮助。3.3确定定位基准3.3.1粗基准的选择选粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底
14、面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经粗加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从箱盖零件图分析可知，主要是选择加工箱盖底面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2精基准选择的原则（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基
15、准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以
16、选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。本次工艺设计所采用的加工粗基准为上箱体与下箱体的结合面，加工上箱体的下结合面，作为定位的粗基准。3.4工艺路线的拟订对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。箱盖的加工的第一个工序也
17、就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工相应面，后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。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。3.4.1工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则
18、工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090ml的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、
19、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简
20、单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常
21、把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度
22、为Ra101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，要是情况而定，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零
23、件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。按照此次工艺规程设计的要求，根据工序的集中与分散原则及其相应的特点，拟定如下的工艺加工路线，工艺规程设计见下图：3.4.4拟定加工工艺规程 零件加工工艺如表3-1所示：表3-1工艺规程卡工序号工序名称工序内容工艺装备1铸造2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆非加工面涂防锈漆5粗铣以分割
24、面为装夹基面，按线找正，夹紧工件，铣上孔平面，保证尺寸3mm专用铣床6粗铣以已加工上平面及侧面做定位基准，装夹工件，铣结合面，保证尺寸12mm，留有磨削余量0.050.06mm专用铣床7磨磨分割面至图样尺寸12mm专用磨床8钻以分割面及外形定位，钻211mm孔613mm孔，钻攻M10mm专用钻床9检验检查各部尺寸及精度10钳将箱盖，箱体对准和箱，用6M12螺栓，螺母紧固11钻钻，铰26mm的锥销孔，装入锥销专用钻床12钳将箱盖，箱体做标记，编号13粗铣以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后端面，保证尺寸260mm专用铣床14精铣以底面定位，按底面一边找正，装夹工件
25、，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后两端面，保证端面A的垂直度为0.048专用铣床15粗镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗前端面80mm轴承孔，留加工余量0.20.3mm,保证两轴中心线的平行度公差为0.025专用镗床16粗镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗前端面100mm轴承孔，留加工余量0.20.3mm,保证两轴中心线的平行度公差为0.025，专用镗床17检验检查轴承孔尺寸及精度18半精镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗前端面80mm轴承孔，留加工余量0.10.2mm专用镗床19半精镗以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗前端面100mm轴
26、承孔，留加工余量0.10.2mm专用镗床20精镗以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm），加工前端面轴承孔专用镗床21精镗以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm），加工前端面轴承孔专用镗床22钻用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻前端面轴承空端面螺孔专用钻床23钻用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻后端面轴承空端面螺孔专用钻床24锪孔用带有锥度为90度的锪钻锪轴承孔内边缘倒角445度专用钻床25钳撤箱，清理飞边，毛刺26钳合箱，装锥销，紧固27检验检查各部尺寸及精度2
27、8入库入库第4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，采取铸造毛坯件，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：（1）毛坯的结构工艺要求：减速器箱盖为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，不得有尖角。 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。（2）毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致
28、。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。4.1毛坯的外廓尺寸图4-1为毛坯的外廓尺寸图：图4-1 毛坯外廓考虑其加工外廓尺寸为434200142mm，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2.35及表2.3
29、6，按公差等级79级，取7级，加工余量等级取F级确定， 毛坯长：434+23.5=441mm 宽：200+23=206mm 高：142+22.5=147mm4. 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5的铣削深度ap=2.5mm，工序6的铣削深度ap=2.45mm，留磨削余量0.05mm,工序8的磨削深度ap=0.05mm4. 3加工的工序尺寸及加工余量（1）钻2-11mm孔钻孔：10mm，2Z=10 mm，ap=5mm扩孔：11mm，2Z=1mm，ap=0.5mm（2）钻6-13mm孔钻孔：13mm，2Z=13 mm，ap=6.5mm（3）攻钻M
30、10mm孔钻孔：10mm，2Z=10 mm，ap=5mm攻孔：M10mm第5章 确定切削用量及基本工时5.1工序5粗铣上窥视孔面（1）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（2）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2.475,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2.486,取nw=37.5r/min,故实际切削速度为： V=dwnw/1000=26.5(m/min) (5-1)当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为： fm=fzznz=0.22037.5=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 =130150=0.866min=52s辅助时间为：tf=0.15tm=0.1552=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
