机械制造及自动化毕业设计方案说明指导书减速器箱体基本工艺设计与工装设计.doc

、| !_一种人总要走陌生路，看陌生风景，听陌生歌，然后在某个不经意瞬间，你会发现，原本费尽心机想要忘掉事情真就这样忘掉了. 机械毕业设计QQ：目 录前言1 毕业设计目12 毕业设计基本任务与规定1 2、1、设计任务1 2、2、设计基本规定13 设计阐明书编写1第一章 减速箱体工艺设计与工装设计1 减速箱体工艺设计与工装设计基本任务22 减速箱体工艺设计与工装设计设计规定23 减速箱体工艺设计与工装设计办法和环节23、1生产大纲计算与生产类型拟定23、2零件图审查23、2、1 理解零件图功用及技术规定23、2、2 分析零件构造工艺性23、3毛坯选取23、31毛坯种类23、32铸件制造办法选取23、33铸件尺寸公差与加工余量33、331铸件尺寸公差 33、332铸件加工余量 33、333铸件最小孔径 33、3、4 毛坯零件合图 33、4定位基准选取33、4、1 夹具设计研究原始资料33、4、2 拟定夹具构造方案43、4、2、1拟定夹具类型43、4、2、2拟定工件定位方式及定位元件构造43、4、2、3拟定工件夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置43、4、2、4拟定刀具导向方式或对刀装置43、4、2、5拟定夹详细构造类型43、4、3 夹具总图设计53、4、3、1 绘制总装图注意问题53、4、3、2 绘制总装图环节53、4、3、3 夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术规定标注53、4、3、4 夹具公差与配合选取53、4、3、5 各类机床夹具公差和技术规定拟定63、4、4夹具精度校核73、4、5绘制夹具零件图样73、4、6夹具总体构造分析及夹具使用阐明73、5 拟定工艺路线73、5、1 拟定各表面加工办法73、5、2 加工顺序安排73、5、3 拟定加工余量83、5、4 计算工序尺寸及公差93、6 拟定各工序切削用量103、7 机床及工艺装备选取153、8 工时定额计算与拟定173、9 工艺规程卡填写184、设计小结18参照文献书目 191设计目机械制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力重要实践性教学环节，它规定学生能全面综合地运用所学理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备设计。其基本目是：（1） 培养工程意识。（2） 训练基本技能。（3） 培养质量意识。（4） 培养规范意识。2设计基本任务与规定2、1、设计任务（1） 设计一种中档复杂零件加工工艺规程；（2） 设计一种专用夹具；（3） 编写设计阐明书。2、2、设计基本规定（1） 内容完整，环节齐全。（2） 设计内容与阐明书数据和结论应一致，内容表达清晰，图纸精确规范，简图应简洁明了，对的易懂。（3） 对的解决继承与创新关系。（4） 对的使用原则和规范。（5） 尽量采用先进设计手段。3设计阐明书编写阐明书规定系统性好、条理清晰、语言简洁、文字通顺、笔迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己看法，力求避免抄书。第一章 工艺设计与工装设计1基本任务：（1）绘制零件工件图一张；（2）绘制毛坯零件合图一张；（3）编制机械加工工艺规程卡片一套；（4）编写设计阐明书一份；（5）收集和研究原始资料，为夹具构造设计做好技术准备。（6）初步拟定夹具构造方案，绘制夹具构造草图，进行必要理论计算和分析。选取最佳夹具构造方案，拟定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术规定。（7） 绘制夹具总图和重要非原则件零件图，编写设计阐明书。（8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面阐明或技术规定。2设计规定：（1）应保证零件加工质量，达到设计图纸技术规定；（2）在保证加工质量前提下，尽量提高生产效率；（3）要尽量减轻工人劳动强度，必要考虑生产安全、工业卫生等办法；（4）在立足本公司生产条件基本上，尽量采用国内外新技术、新工艺、新装备；（5）工艺规程应对的、完整、简洁、清晰；（6）工艺规程应满足规范化、原则化规定；（7）夹具设计保证工件加工精度；（8）提高生产效率；（9）工艺性好；（10）使用性好；（11）经济性好。3办法和环节：31生产大纲计算与生产类型拟定生产类型生产大纲（件/年）小批生产 中型零件（430KG）10200 表1-1生产大纲和生产类型关系32零件图审查321理解零件功用及技术规定熟悉用途（机械传动有级调速）、性能及工作条件密封（保证齿轮系中无杂，无灰层进入，机油润滑），在产品中位置（处在电机与执行机构之间）和功用（齿轮间传动比来变化转速），322分析零件构造工艺性零件构造工艺分析重要应考虑如下几种方面：（1）零件尺寸公差、形位公差和表面粗糙度规定应经济合理，重要尺寸精度35，40，47公差在0.025之内，形位公差垂直度规定0.05之内,普通尺寸精度为9-11级；（2）各加工表面几何形状应尽量简朴；（3）有互相位置规定表面应尽量在一次装夹中加工；该箱体在加工时，对35和40二孔加工要保证孔与孔孔距高度方向在330.03及孔与孔轴线垂直度在0.05之内，故对35和40加工时采用一次定位安装来加工。33毛坯选取331毛坯种类铸件HT15-33（合用于形状复杂毛坯，良好耐磨性、抗震性、切削加工性和锻造性能）表1-6HT牌号、性能及重要用途（机械制造基本）332铸件制造办法选取毛坯制造办法应与材料工艺性、零件构造形状及大小、生产类型及特点以及工厂既有条件相适应毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状砂型锻造13级如下大HT15-33各种尺寸复杂表1-2各类毛坯特点及应用范畴333铸件尺寸公差与加工余量3331铸件尺寸公差（GB6414-1986）规定：铸件尺寸代号为CT，分16级造型材料公差级别CT灰铸铁自硬砂1113表1-4小批和单件生产铸件尺寸公差级别表1-5铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计）3332铸件加工余量表1-6用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用铸件机械加工余量级别和表1-7铸件尺寸公差配套使用铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计）3333铸件最小孔径表面类型成批生产通孔1530MM表1-8铸件最小孔径333毛坯零件合图用查表法拟定各表面加工总余量和余量公差。表1-5铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计）表1-6用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用铸件机械加工余量级别和表1-7铸件尺寸公差配套使用铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计）34定位基准选取对的地选取定位基准是设计工艺过程一项重要内容，也是保证加工精度核心。定位基准分为粗基准和精基准。对于无适当定位面零件可在毛坯上此外专门设计或加工出定位表面，称为辅助基准。定位基准选取原则（机械制造基本P254）粗基准选取原则（1） 应选取不加工表面为粗基准。（2） 对于具备较多加工表面工件，粗基准选取，应合理分派各加工表面加工余量，以保证：1） 各加工表面均有足够加工余量；2） 对某些重要表面，尽量使其加工余量均匀；3） 使工件上各加工表面总金属切除量最小；（3） 作为粗基准表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其他表面缺陷，以便定位精确；（4） 同一尺寸方向上粗基准表面只能使用一次；精基准选取原则：（1） 基准重叠原则（2） 基准统一原则（3） 互为基准原则（4） 自为基准原则341夹具设计研究原始资料1、研究加工工件图样理解该工件构造形状尺寸材料热解决规定，重要是表面加工精度表面粗糙度及其她技术规定2、熟悉工艺文献，明确如下内容（1） 毛坯种类形状加工余量及其精度。（2） 工件加工工艺过程，工序图，本工序所处地位，本工序前已加工表面精度及表面粗糙度，基准面状况。（3） 本工序所使用机床刀具及其她辅助工具规格。（4） 本工序所采用切削用量。342拟定夹具构造方案1 拟定夹具类型2 拟定工件定位方式及定位元件构造工件定位方式重要取决于工件加工规定和定位基准形状尺寸。分析加工工序技术条件和定位基准选取合理性，遵循六点定位原则，按定位可靠构造简朴原则，拟定定位方式。常用定位方式有平面定位内孔定位外圆定位和组合表面（一面两销）定位等。在拟定了工件定位方式后，即可依照定位基面形状，选用相应定位元件及构造。（1） 平面定位在夹具设计中惯用平面定位元件有固定支承可调支承自位支承及辅助支承，其中固定支承又可分为支承钉和支承板。3、工件夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧可靠安全不破坏工件定位及夹压表面精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必要合理选取夹紧力方向和作用点，必要时还应进行夹紧力估算。(1)切削力计算(C a吃刀量 f进给量 v切削速度 k修正系数) 0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.811800.24 10 （300/190）0.551.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81940.2 4 10 （300/190）1.31.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81540.2 4 10 （300/190）1.10.7=1092.82N 2 2 2故总切削力F=【Fz_+ Fy + Fx 】开平方根=2618.27N(2)夹紧力计算Fwk=KM/LF（Fwk实际夹紧力,M切削力矩,L压板长度,F进给量）=0.1 2618.2720 /500.2=523.65N在拟定夹紧力大小时，为简化计算，普通将夹具和工件当作一种刚性系统。依照工件所受切削力。夹紧力（大型工件还应考虑重力，惯性力等）作用状况，找出加工过程中对夹紧最不利状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数。用压板夹紧工件端面Fwk=KM/LF（Fwk实际夹紧力，K安全系数）表3-2常用夹紧形式所需夹紧力计算公式(2) 夹紧装置设计夹紧装置设计事实上是一种综合性问题，拟定夹紧力大小方向和作用点时，必要全面考虑工件构造工艺办法定位元件构造与布置等因素。规定夹紧装置动作迅速，操作安全省力，构造简朴易于制造并且体积小刚度好，有足够夹紧行程和装卸工件间隙。常用夹紧机构有斜锲机构螺旋机构偏心机构等。也可采用机动夹紧如液压气动夹紧等。1）螺旋机构螺旋机构由于其构造简朴自锁性好扩力比大且夹紧行程不受限制，广泛应用于夹具夹紧装置。夹紧力基本计算公式为W=QL/tan(+1)0.5d+ rtan2 式中d螺纹中径，r磨擦半径4拟定刀具导向方式或对刀装置表3-49表3-62为惯用对刀元件和导向元件（机械制造技术课程设计），供设计时选用5拟定夹详细构造类型夹具上各种装置和元件通过夹详细连接成一种整体，因而夹详细形状及尺寸取决于夹具各种装置布置及夹具与机床连接。（1）对夹详细规定1） 有恰当精度和尺寸稳定性2） 有足够强度和刚度3） 构造工艺性好4） 排屑以便5） 在机床上安装稳定可靠（2） 夹详细毛坯类型1） 型材夹详细 2） 锻造夹详细3、4、3 夹具总图设计1 绘制总装图注意问题（1）尽量采用1：1比例，以求直观不会产生错觉。（2）被加工工件用双点画线表达，在图中作透明体解决，它不影响夹具元件投影。加工面加工余量可用粗实线表达。（3）视图数量应以能完整清晰地表达出整个构造为原则。为直观起见，普通常以操作者在加工时所面对视图为主观图。（4）工件在夹具中应处在夹紧状态。2 绘制总装图环节（1）布置定位元件（2）布置导向对刀元件（3）设计夹紧装置（4）设计夹详细（5）完毕总装图3 夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术规定标注（1）夹具总图上应标注尺寸和互相位置关系有如下五类 1）定位副自身精度和定位副之间联系尺寸及精度； 2）对刀元件或导向元件与定位元件之间联系尺寸； 3）夹详细与机床连接面以及定位元件与工件表面之间联系尺寸； 4）夹具外形最大轮廓尺寸； 5）配合尺寸。（2）尺寸公差拟定原则为满足加工精度规定，夹具自身应有较高精度。由于当前分析计算办法不够完善，因而夹具备关公差仍按经验来拟定。如果生产规模较大，规定夹具具备一定寿命，夹具备关公差可获得小些；对加工精度较低夹具，则取较大公差。普通可按如下原则选用（下述文中k为工件相应公差）；1）夹具上尺寸和角度公差取（1/21/5）k；2）夹具上位置公差取（1/21/3）k；3）当加工未注公差工件时取0.1mm；4）未注形位公差加工面，按GB/T11-1984中13级精度规定选用。注意夹具备关公差均应在工件公差带中间位置，即不论工件偏差对称与否，都要将其化成双向对称偏差，然后取其值1/21/5，以拟定夹具上关于基本尺寸和公差。4 夹具公差与配合选取夹具公差与配合应符合关于国标，惯用配合种类与公差级别如表3-5所示。详细配合拟定，有原则规定可直接选用，没有规定可按表3-5选用表3-5夹具惯用配合种类和公差级别5 各类机床夹具公差和技术规定拟定由于各类机床加工工艺特点和夹具与机床连接方式不同，对夹具也有不同规定，为了便于阐明问题，依照其各自不同特点，普通分车、磨床夹具，铣、刨床夹具和钻、镗床夹具三大类。（1）铣、刨床夹具公差和技术规定制定表3-14镗套公差与配合配合表面加工办法镗杆与镗套镗套与衬套衬套与支架粗镗H7/h6，H7/g6H7/g6，H7/h6H7/n6，H7/s6精镗H6/h5，H6/g5H6/g5，H6/h5H7/n6，H7/r6 回转镗套与镗杆配合多采用H7/h6或H6/h5。当精度规定较高时，配合间隙应不大于0.01mm。镗套内、外圆同轴度，普通不大于0.0050.01mm。精加工时，镗套内孔圆度公差取工件加工孔圆度公差1/61/5。镗杆直径可按经验公式选用，也可依照镗孔直径直接从表3-15中选用：d=(0.70.8)D式中d为镗杆直径；D为工件被加工孔直径表3-15镗杆直径与镗孔孔径关系 单位mm工件孔径40505170718586100101140141200镗杆直径32405060801003、4、4夹具精度校核1、 夹具精度分析 （D平方+A平方+T平方）开平方根2/3k（定位误差D；安装误差A；调节误差T；加工办法误差G；工件工序尺寸公差k）2、 定位误差分析计算3、 夹具在机床上安装误差A4、 对刀或导向误差T3、4、5绘制夹具零件图样3、4、6夹具总体构造分析及夹具使用阐明35 拟定工艺路线351拟定各表面加工办法工件各加工表面加工办法和加工次数是拟定工艺路线重要内容。重要根据零件各加工表面自身技术规定拟定，同步还要综合考虑生产类型，零件构造形状和加工表面尺寸，工厂既有设备状况，工件材料性质和毛坯状况等。352加工顺序安排在拟定了零件各表面加工办法之后，就要安排加工先后顺序，零件加工顺序与否适当，对加工质量，生产率和经济性有着较大影响。（1） 机械加工顺序安排在安排机械加工顺序时，普通遵循先粗后精先面后孔先主后次基准先行原则。对于工序内容复杂零件则视详细状况采用工序集中与分散原则解决。（2） 加工阶段划分对于精度和表面质量规定较高零件，应将粗精加工分开进行。为此，普通将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，普通划分为粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量合理使用机床设备及时发现毛坯缺陷及合理安排热解决工序等有很大好处 。（3） 热解决工序安排热解决工序重要用来改进材料性能及消除应力。热解决办法次数和在工艺路线中位置，应依照零件材料和热解决目而定。（退火 正火时效）（人工时效） （氮化） 毛坯粗加工半精加工精加工精磨细磨 （调质 退火） （高频淬火 渗碳淬火整体淬火去应力解决）图1-4热解决工序安排图（机械制造技术课程设计）由图可得热解决安排为 毛坯粗加工半精加工精加工 （去应力退火 时效去应力） （表面淬火）（4） 合理安排辅助工序辅助工序种类诸多，重要涉及检查划线，去毛刺清洗平衡退磁防锈包装等，依照工艺需要穿插在工序中。353拟定加工余量合理拟定加工余量对零件加工质量和整个工艺过程经济性均有很大影响。余量过大（材料工时机床刀具）则消耗大；余量过小，不能去掉加工前道工序存在误差和缺陷层，影响加工质量，导致废品。故应在保证加工质量前提下尽量减小加工余量。毛坯余量（总余量）已在画毛坯图时拟定，这里重要是拟定工序余量。（1） 平面加工余量加工工序加工长度加工宽度粗加工后精铣3010010030030010001.0mm1.5mm1.5mm2.0mm表1-38平面加工余量（2） 镗孔加工余量项目加工直径直径余量半精镗20800.71.2mm精镗301300.250.40mm表1-37镗孔加工余量（3） 在实心工件上加工H7孔工序尺寸零件基本尺寸钻粗铰精铰87.87.968H7零件基本尺寸钻扩孔钻粗铰1211.011.9512H9表1-33在实心工件上加工H7孔工序尺寸354计算工序尺寸及公差工序顺序拟定后，就要计算各个工序加工时所应达到工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差拟定与工序余量大小工序尺寸标注办法基准选取中间工序安排等密切有关，是一项细致工作。36拟定各工序切削用量在单件小批生产中，各工序切削用量普通由操作工人依照详细状况自己拟定，以简化工艺文献。在大批大量生产中则应科学地严格地选取切削用量，以充分发挥高效率设备潜力和作用。切削用量选用与下列因素关于：生产率，加工质量（重要是表面粗糙），切削力所收起工艺系统弹性变形，工艺系统振动，刀具耐用度，机床功率等。在综合考虑上述因素基本上，使背吃刀量ap，进给量f ，切削速度v积最大。普通应先尽量取在ap，另一方面尽量取大进给量f，最后取适当切削速度v.37机床及工艺装备选取选取机床：数控铣床卧式镗床。夹具（专用夹具）选取机床和工艺装备总原则是依照生产类型与加工规定使所选取机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。中批生产时，普通采用通用机床加专用工夹具；在大批大量生产条件下，多采用高效率专用机床组合机床流水线自动线与随行夹具。在需要改装设备或设计专用机床时，应依照详细规定提出设计任务书，其中涉及与加工工序内容关于必要参数，所规定生产率保证产品质量技术条件以及机床总体布置形式等。在选取工艺装备时，既工考虑适应性又要注意新技术应用，当需要设计专用刀具量具时，也应提出设计任务书。机械加工工艺过程卡片零件名称减速箱体材料牌号HT15-33毛坯种类灰铸铁工序号工序名称工序内容设备工艺装备010毛坯锻造砂型锻造自硬砂为造型材料020热解决1去应力退火030平面粗/半精加工180，170尺寸加工数控铣床立铣刀，专用夹具1，机械卡尺040面粗/半精加工15尺寸加工卧式镗床面铣刀（高速钢），专用夹具1，机械卡尺050平面粗/半精加工117，130，127尺寸加工卧式镗床面铣刀（高速钢），专用夹具1，机械卡尺060孔粗/半精加工35，40卧式镗床单刃镗刀，专用夹具2，机械卡尺070钻孔12080孔粗/半精加工75，47卧式镗床单刃镗刀，专用夹具3，机械卡尺090面粗/半精加工2，45卧式镗床单刃镗刀，专用夹具3，机械卡尺100钻孔8，9，14，M5-7H卧式镗床钻头，铰刀，丝攻，机械卡尺110热解决2表面淬火120面精加工15，2，45卧式镗床精铣刀，专用夹具2，机械卡尺130孔精加工35，40，47卧式镗床双刃镗刀，专用夹具2与3，机械卡尺编制（日期）审核（日期）共（ ）页 第（）页机械加工工艺卡片零件名称减速箱体材料牌号HT15-33毛坯种类灰铸铁工序装夹工步工序内容背吃刀量切削速度m/s每分钟转数进给量mm/r设备名称工艺装备0301180，1703.50401151.4，1.1，0501117，130，1271.5，0.75，060235，401.45，0.6，1/30.307011212，0.425，0.450.520.64卧式镗床钻头0801752.250802471.45，0.6，09022，450.55，2.310018，9，148，0.08， 9，140.450.360.440.470.570.610.75卧式镗床钻头1001M5-7H4.8，0.450.270.33卧式镗床钻头编制（日期）审核（日期）共（ ）页 第（）页机械加工工艺卡片零件名称减速箱体材料牌号HT15-33毛坯种类灰铸铁工序装夹工步工序内容背吃刀量切削速度m/s每分钟转数进给量mm/r设备名称工艺装备0301180，1703.50401151.4，1.1，0501117，130，1271.5，0.75，060235，401.45，0.6，1/20.207011212，0.425，0.450.520.64卧式镗床钻头0801752.250802471.45，0.6，09022，450.55，2.310018，9，148，0.08， 9，140.450.360.440.470.570.610.75卧式镗床钻头1001M5-7H4.8，0.450.270.33卧式镗床钻头编制（日期）审核（日期）共（ ）页 第（）页机械加工工序卡片零件名称减速箱体材料牌号HT15-33毛坯种类灰铸铁工序工步号工步内容背吃刀量切削速度m/s每分钟转数进给量mm/r设备名称工艺装备030151.0040117，130，1270.505035，400.21/63.0060120.0751.53.0卧式镗床铰刀080470.20802，450.2，0.20908，0.02，1.02.0卧式镗床铰刀100M5-7H0.10.61.2卧式镗床铰刀编制（日期）审核（日期）共（ ）页 第（）页4、设计小结通过减速箱体课程设计（涉及工艺设计和夹具设计），它全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步兴趣，并让我主观上结识了加工过程中如何找定位，从而为保证减速箱体中重要尺寸（涉及尺寸精度和位置精度）来满足实际中与之相配套用途。不但是箱体类，尚有其他类型，在设计时都为加工出更好使用性能。在设计时通过查阅资料使得理解知识面更广、范畴更大，在查阅时理解关于机械方面书，从而切实地感受到机械行业范畴涉及面之广，它能指引实际，理论知识有待实际检查，理论知识与实际操作是相辅相成。参照文献书目1. 机械设计基本 陈立德 主编 高等教诲出版社 2. 机械设计课程设计 陈立德 主编 高等教诲出版社 3. 机械设计与制造工艺简要手册 许毓潮 主编 中华人民共和国电力出版社4. 互换性与测量技术基本 陈于萍 主编 机械工业出版社5. 金属工艺学 顶德全 主编 机械工业出版社6. 机械制造工程 郧建国 主编 机械工业出版社7. 公差与配合手册 任嘉卉 主编 上海工业出版社 8. 机械加工工艺手册 李 洪 主编 北京出版社 1990年9. 机械零部件手册 余梦生 主编 机械工业出版社 1996年10. 机械制造工艺学 李 云 主编 机械工业出版社 1995年11. 机械制造技术 李 华 主编 机械工业出版社 1997年12. 机械制造工程学 庞怀玉 主编 机械工业出版社 1998年13. 机床夹具设计 徐发仁 主编 重庆大学出版社 1996年14. 数控机床加工工艺 华茂华 主编. 机械工业出版社 15. 数控加工及程序编制基本 吴玉华 主编 机械工业出版社 1998年