機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)41東南大學(xué)設(shè)計(jì)“減速箱體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件）

東南大學(xué)成賢學(xué)院 機(jī)械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“減速箱體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件） 班 別 機(jī)械 2班 設(shè) 計(jì) 者 周博展 指導(dǎo)老師 程序 ，張衛(wèi)芬 評(píng)定成績(jī) 設(shè)計(jì)日期 2007.8.20.- 8.30 - 1 - 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 課程設(shè)計(jì)說明書正文 3 序言 3 一、 零件的分析 3 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 （一）、確定 毛坯的制造形式 4 （二）、基面的選擇 4 （三）、制定工藝路線 4 （四）、機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 （五）、確定切削用量及基本工時(shí) 7 三、 專用夾具設(shè)計(jì) 8 （一）、設(shè)計(jì) 主旨 8 （二）、夾具設(shè)計(jì) 8 四、 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 9 參考文獻(xiàn) 10 - 2 - 東南大學(xué)成賢學(xué)院 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 設(shè) 計(jì)題目 設(shè)計(jì)“減速箱體” 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及該零件鏜加工工序中所用的鏜夾具。 二 、 課程設(shè)計(jì)的目的 1、通過機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它有關(guān)選修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步地鞏固、深化和發(fā)展。 2、學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法。通過設(shè)計(jì)培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力。 3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 三、 已知條件 產(chǎn)品年產(chǎn)量 4000 臺(tái)，每臺(tái) 1件，備品率： 5%，廢品率： 1%。 四、 完成任務(wù) 1、 設(shè)計(jì)說明書一份。 （含毛坯 圖、 12 個(gè)工序的工序 卡 、機(jī)械加工工藝 卡 、設(shè)計(jì)計(jì)算書） 。 2、 電子 稿 夾具裝配圖 1 張（ A1）。 五、 完成時(shí)間 共 2周（ 2007.8.20 2007.8.30） 班 級(jí) 機(jī)械 2 班 設(shè) 計(jì) 者 周博展 指導(dǎo)老師 程序 ， 張衛(wèi)芬 2007 年 8 月 30 日 - 3 - 課程設(shè)計(jì)說明書正文 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力， 為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇 請(qǐng)各位老師給予指教。 一、零件分析 （一） 、零件的作用 題目給定的零件是減速箱體， 它是支撐和固定減速器零件及保證轉(zhuǎn)動(dòng)件配合精度的重要機(jī)件。箱體一般用灰鑄鐵 HT150 或 HT200 制造。 對(duì)重型減速器，為提高其承受震動(dòng)和沖擊的能力，也可用球磨鑄鐵或鑄鋼 ZG270 500,ZG310570 制造，鑄造箱體適合批量生產(chǎn)，其剛性好，易獲合理和復(fù)雜的外形，易切削，但較重，在單件生產(chǎn)中，特別是大型減速器為減輕重量或縮短周期，箱體可用 Q213 或 Q235 鋼板焊接而成 ，其軸承座部分可用圓鋼、鍛鋼或鑄鋼制造。綜上所述，箱體應(yīng)選用鑄 鐵制造，以達(dá)到減振性能，從而使箱體內(nèi)零件不因外力遭到損壞或致工作效率下降。 （二） 、零件的工藝分析 減速箱體共有四組加工面，它們之間有一定的位置關(guān)系，現(xiàn)分析如下： 1.內(nèi) 徑 為 0.027047中心的加工表面 這一組加工表面包括內(nèi)徑的孔， 75 的孔，尺寸為 110mm， 97mm 于孔徑 0.027047垂直的內(nèi)平面 2.外徑 60 內(nèi) 徑 0.027040孔為中心的加工平面 這一組加工的平面有 2 個(gè)內(nèi)徑 0.027040的孔，外徑 60 的孔，以及孔所在的兩內(nèi) 平面，尺寸寬為 110mm 和所在孔上的兩螺紋孔（ 6 M5 7H） 3.內(nèi)徑孔 0.027035為中心的加工平面 這一組加工的平面有 2 個(gè) 0.027035，以及兩個(gè)孔所在平面，尺寸為 97mm 和所在孔上的螺紋孔（ 6 M5 7H） 4.兩個(gè) 8 的錐孔 由以上分析可知，對(duì)于這組加工表面而言，可先加工某一組表面 ，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們 之間的位置精度要求。 - 4 - 二 .工藝過程設(shè)計(jì) (一 )確定 毛坯 的制造形式 零件材料為 HT150 灰鑄鐵 ,雖然其機(jī)械性能不如鋼 ,但其內(nèi)因有石墨存在而帶走一些優(yōu)點(diǎn) ,如吸震性 ,石墨又能潤(rùn)滑作用 ,于是大大提高了耐磨性 .有良好的制造性能 .固此選擇鑄鐵 ,保證零件工作可靠性 . (二 )基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一 .基面的選擇得正確 ,合理 ,可以保證加工質(zhì)量 ,提高生產(chǎn)效率 .否則 ,就會(huì)使加工過程問題百出 ,嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢 ,使生產(chǎn)無法進(jìn)行 . 1. 粗基準(zhǔn)的選擇 按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則 .現(xiàn)取兩個(gè) 52 的孔 ,不加工表面輪廓作為粗基準(zhǔn) .利用一組共兩個(gè)短 V 形塊支撐這兩個(gè) 52 的外表面作為主要定位面 ,消除 X,Y,X,Y 四個(gè)自由度 .再用用一對(duì)有自動(dòng)定心的窄口卡爪夾持在其外表面上 ,消除 Z,Z 兩個(gè)自由度 ,達(dá)到完全定位 . 2. 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題 ,當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí) ,應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算 . (三 )制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及 位置精度等技術(shù)要求能得到合理保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)條件下，可采用萬能機(jī)床，佩用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便降低經(jīng)濟(jì)成本。 1 工藝路線方案一： 工序 1：劃出 30， 40， 47 孔的中心線，劃出上表面，下表面，尺寸 15 的臺(tái)階面及各軸孔搭面的加工線和校正線。 工序 2：底平面做基準(zhǔn)面，校正，壓緊，找校正線。粗 銑上平面， 15 尺寸臺(tái)階面各放 2mm余量，頂平面做基準(zhǔn)面，粗銑下平面放 2mm 余量。 工序 3：粗銑 35， 40 孔搭子面，各放 2mm 尺寸 170 上平面， 180 左面光出，兩平面垂直度 0.02mm。 工序 4：劃出各軸孔的十字線及校正線。 工序 5：底面為基準(zhǔn)面，放平。 180 尺寸光出面為導(dǎo)向面，校正，粗鏜 35 孔至 31， 40 孔至 36；頂平面為基準(zhǔn)，粗鏜 47 至 43 工序 6：時(shí)效，刷銹，涂底漆。 工序 7：劃各軸孔十字線，搭面線，底平面，上平面， 15 尺寸搭面及校正線。 工序 8：底平面為基準(zhǔn)面，精銑上平面放 0.5mm；上平面為基準(zhǔn)面，精銑底平面到放 0.5mm余量。 工序 9：底平面為基準(zhǔn)面，精銑 35 孔和 40 孔的兩端面搭子面放余量 0.5mm.。 工序 10：底平面為基準(zhǔn)面，磨上平面至尺寸；上平面為基準(zhǔn)面，磨下平面至尺寸。 工序 11：底平面為基準(zhǔn)面，精銑 15 尺寸搭子面控制 15 0.1 。 工序 12：上平面為基準(zhǔn)面，精鏜 0.027047孔至尺寸， 42 至尺寸，刮 75*2 至尺寸。搖坐標(biāo) 65 0.01 , 66.5 0.01 ,鉆，擴(kuò)鉸 8H7 至尺寸，鉆 6*M5 定位孔為尖鉆孔 6 均布。鉆 6 鉆孔 9 沉孔 14 深 8 的定位 孔為尖鉆孔 6 及另一推銷孔預(yù)鉆 8。 - 5 - 工序 13：鉆 6 鉆孔 9 沉 14 深 8 工序 14：鏜模上活，找正定位套中心，搖坐標(biāo) 3 0.03 ,5 控制它 +22=55 尺寸。精鏜 0.027047 至尺寸。刮 40 孔兩端搭面至尺寸。精鏜至 0.027040 尺寸，刮 40 孔兩端搭面至尺寸。 精鏜至 0.027035尺寸，刮 35 孔兩端搭面至尺寸。 工序 15：劃 35， 40 孔兩端搭子面的 3*M5 螺孔線，共 12 個(gè)，劃上平面 4*M5 螺孔線。 工序 16：鉆孔，功螺紋 24 M5。 工序 17：各部分去倒鈍。打印件號(hào)，流水號(hào)。 2 工藝路線方案二： 工序 1：打塞。劃出 30， 40， 47 孔的中心線及上，下平面。臺(tái)階面中心軸線及校正線。 工序 2：粗銑并精銑上，下平面，臺(tái)階面。 工序 3：粗鏜并精鏜 35， 40， 47， 42 孔并刮 35， 40 端面。 工序 4 鉆，擴(kuò)，鉸 75， 9 底孔。蔥沉頭孔 14。 工序 5：攻羅紋 M8。 工序 6：去毛刺 。 工序 7：終檢。 3 工藝方案比較與分析 上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于，方案一適合工廠大批量生產(chǎn)，工序 比較多， 反復(fù)劃線，放 3 次 余量才達(dá)到尺寸要求。同時(shí)工件由于多次裝夾，易引起誤差；方案二 工序較簡(jiǎn)單，為經(jīng)過時(shí)效來消除應(yīng)力， 同時(shí)其達(dá)不到任務(wù)要求的精度。 故綜合方案一，二。最后的加工路線確定如下： 工序 1：時(shí)效，刷銹 。 工序 2：劃 40， 35， 47 孔的中心線，劃上下平面輪廓 。 工序 3：粗銑車精銑下平面 。 工序 4：粗銑，半精銑上平面達(dá)圖紙要求 。 工序 5：粗銑，半精銑 35， 40 孔兩端面 。 工序 6：以頂平面為基準(zhǔn)面，粗鏜，半精鏜，精鏜 0.027047，刮 75 至尺寸，粗鏜，半精 。 鏜 8 至尺寸 粗鏜，半精鏜，精鏜 。 工序 7：劃出 8， 6*M5， 6* 9 中心線。 工序 8：鉆 8， 6*M5 至尺寸， 6* 9 沉孔 14 深 8。 工序 9：以底面為基準(zhǔn)面，粗鏜，半精鏜 35， 40 孔 。 工序 10：精鏜 35， 40 至尺寸 35 0.0270， 40 0.0270。 工序 11：劃 35， 40 兩端面的 M5 螺孔線共 12 個(gè)，劃上平面 4*M5 螺孔線。 工序 12：鉆孔，攻絲 24-M5。 工序 13：去毛刺，打印件號(hào)，流水號(hào)。 以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片的機(jī)械加工工序卡 。 - 6 - （四）機(jī) 械加工余量 ， 工序尺寸及毛坯 尺寸的確定 “減速箱體”零件材料為 HT150 灰鑄鐵， 硬度為 200250HBW， 可采用鑄造 毛坯 。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)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 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)鑄件復(fù)雜形狀系數(shù)為 S，鑄件輪廓尺寸（長(zhǎng)度方向） 180315mm,故長(zhǎng)度方向偏差為 1.50.7mm. 長(zhǎng)度方向的余量查工藝手冊(cè) ,其余量值規(guī)定為 1.52.5mm,現(xiàn)取 1.5mm。 2. 0.027047 的臺(tái)階孔 鉆孔 46.6mm 半 精鏜 46.9mm 2Z=0.3mm 精鏜 47 2Z=0.1mm 3. 兩內(nèi)孔 0.027040毛坯 為實(shí)心 .沖 孔 .兩內(nèi)孔精度要求介于 IT7-IT8 之間 .參照工藝手冊(cè)確定工序 寸及余量為 : 粗鏜 38mm 2Z=2mm 半精鏜 39.7mm 2Z=1.7mm 精鏜 40mm 2Z=0.3mm 4. 兩內(nèi)孔 0.027035毛坯 為實(shí)心 .沖孔 .兩內(nèi)孔精度要求介于 IT7-IT8 之間 .參照工藝手冊(cè)確定工序 寸及余量為 : 粗鏜 33mm 2Z=2mm 半精鏜 34.7mm 2Z=1.7mm 精鏜 35mm 2Z=0.3mm 5. 0.027040孔外端面的加工余量 (計(jì)算長(zhǎng)度為 112mm) (1) 按照工藝手冊(cè)取加工精度 F2,鍛件復(fù)雜系數(shù) S3,則 =孔外端面的單邊加工余量為 2.0-3.0mm.取 Z=2mm.鍛件公差按工藝手冊(cè)材質(zhì)系數(shù)取 M,復(fù)雜系數(shù)取 S3則鍛件的偏差為 +1.3 和 -0.7mm (2) 磨削余量 ,單邊 0.2mm,磨削公式即零件公式 -0.07mm （ 3）銑削余量 Z 2.0mm-0.2mm=1.8mm 銑削公差為 -0.22mm。 由于毛坯及以后各道 工序的加工都有加工公差。因些所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量最大最小之分 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的總件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該 采用 調(diào)整法 加工 ，因 此 在計(jì)算最大，最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式以確定 。 40 二孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見下表。 - 7 - 加工余量計(jì)算表 工序 加工尺寸及公差 鍛件毛坯 （ 40 二端面 ， 零件尺寸112） 粗銑二端面 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（單邊） 2 最大 3.1 最小 1.21 0.2 0.125 加工公差（單邊） +1.3 0.7 0.22 0.07 （五）確定切削用量及 基本 工時(shí) 工序 7：鉆 8mm, 9mm 及锪 14mm，選用機(jī)床； Z525 型立式鉆床 切削用量計(jì)算如下 （ 1） 鉆孔 8mm f=0.1mm/r v=15m/min ns=1000 158 r/min=597r/min 按機(jī)床選取 nw=680r/min 所以實(shí)際切削速度 v=1000wwd n= 8 6801000 m/min=17.08m/min 切削工時(shí) 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)鉆孔 9mm f=0.1mm/r, v=15m/min ns= 1 0 0 0 1 5 5 3 0 . 7 9 / m i n9 r 按機(jī)床選取 nw=545r/min 所以實(shí)際速度 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)锪沉頭孔 14mm f=12f 鉆 0.05mm v=12f 鉆 =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 按機(jī)床選取 nw=195r/min=8.57m/min 切削工時(shí)：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 、 專用 夾具設(shè)計(jì) 為了 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通 常需要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過與 指導(dǎo) 老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第 9 道工序 鏜 0.027040 孔的 鏜床 夾具。本夾具將用于T740臥式鏜床 。刀具為 24 鏜刀 。 （一 ）設(shè)計(jì)主旨 在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位 提出 了 具體的要求， 由零件圖紙可知 , 40 孔有平行度要求及對(duì)稱度要求 ,其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為孔的中心線 .為 減小 工件定位誤差 ,應(yīng)采用兩端 鏜模 的鏜床夾具 ,以保證孔的中心線位置 的 水平度 ,以及精度要求 . （二）夾具設(shè)計(jì) 1. 定位基準(zhǔn)的選擇 出于對(duì)定位精度要求的 考慮，選擇 工件下底面為 基準(zhǔn)（自由度限制數(shù)： 3）， 以 0.027047孔（自由度限制數(shù)： 2） 和 8 錐孔 （自由度限制數(shù)： 1） 定位 ,使工件完全定位。再使用 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 進(jìn)行夾緊。 2. 切削力 及 夾緊力 的 計(jì)算 本步加工可按 鏜 削估算夾緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的夾緊。 切削刀具：鏜刀， 24 mm，則 F F FX Y ZF p FF C a f v K式中 FC=650， pa=2.0mm，F(xiàn)X=1.0， f =0.4mm/r， FY =0.72， v =30m/min， FZ =0.85，F(xiàn)K=1.0。 - 9 - 所以 F 12105N。 在計(jì)算切削力時(shí) ，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)1 2 3 4K K K K K。 式中 1K-基本安全系數(shù)，1K=1.5； 2K-加工性質(zhì)系數(shù)，2K=1.1; 3K-刀具鈍化系數(shù)，3K=1.1; 4K-斷續(xù)切削系數(shù)，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 則 實(shí)際 夾緊力1224168 483360 . 2 5 0 . 2 5KFNNff 式中，1f和2f為夾具定位面及夾具面上的摩擦系數(shù)，都取 0.25。 使用快速螺旋 夾緊 機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 3. 定位誤差分析 本工序采用 一面兩銷定位 ，工件始終靠近定位銷的一面， 表面配合度高 ，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 4. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了