畢業(yè)設(shè)計減速箱體工藝及裝備設(shè)計（銑四側(cè)面工序）

1、機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計方案論證報告 設(shè)計題目:減速箱體工藝及裝備設(shè)計（銑四側(cè)面工序） 學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：目 錄1課題研究的主要內(nèi)容和設(shè)計意義22對加工零件的分析23組合機(jī)床的概況及其發(fā)展33.1組合機(jī)床的概述33.2組合機(jī)床的發(fā)展34組合機(jī)床總體方案設(shè)計44.1減速箱體加工工藝路線的擬定44.2制定工藝方案44.3定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇55組合機(jī)床加工減速箱體的工藝過程56組合機(jī)床的方案論證66.1組合機(jī)床的配置型式方案論證66.2動力滑臺論證76.3粗加工和精加工工序安排方案論證76.4工序集中原則76.5工藝基面的論證86.6平面銑削加工工藝的論證86.7經(jīng)濟(jì)性和可靠性論

2、證86.8 工藝切削頭論證87結(jié)論9參考文獻(xiàn)10減速箱體工藝及裝備設(shè)計方案論證1課題研究的主要內(nèi)容和設(shè)計意義本次畢業(yè)設(shè)計是進(jìn)行減速器箱體加工工藝文件的設(shè)計；銑四側(cè)面工序的組合機(jī)床的總體方案設(shè)計及銑削頭和本工序夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計。具體內(nèi)容包括：了解現(xiàn)有的工藝和裝備情況，完成減速箱體的工藝路線安排和工藝卡設(shè)計一份，銑四側(cè)面工序的組合機(jī)床的總體方案設(shè)計（零號圖1張）；銑削頭結(jié)構(gòu)設(shè)計（零號圖1張）；銑四側(cè)面工序的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計（零號圖1張）及零件圖設(shè)計（零號圖1張）；完成設(shè)計說明書的編寫。意義：提高減速箱體加工精度和生產(chǎn)效率；降低工人的勞動強(qiáng)度；提供了真正的工程設(shè)計訓(xùn)練。2對加工零件的分析本次要設(shè)計的是減速箱

3、體工藝及工裝設(shè)計。減速箱體（如圖1所示）屬于箱體類零件，它是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件。箱體類零件將機(jī)器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個整體，并按預(yù)定傳動關(guān)系協(xié)調(diào)其運動。因此，箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運動精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機(jī)器總裝要求，箱體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定的平面度和表面粗糙度要求。圖2-1減速箱體通過對箱體類零件的分析，了解到如若采用通用機(jī)床或者其他專用機(jī)床，那么在工廠需要大量的立鉆、鏜床、銑床等，占用了很大的廠房面積和很多的工人，而采用組合機(jī)床，由于采用多軸多面

4、加工，就能大大縮小占地面積，幾十倍的提高勞動生產(chǎn)率。同時組合機(jī)床比通用機(jī)床的生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、工作可靠，勞動強(qiáng)度低。因此對于減速箱體的加工選擇組合機(jī)床。3組合機(jī)床的概況及其發(fā)展3.1組合機(jī)床的概述組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特

5、殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。3.2組合機(jī)床的發(fā)展二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.50.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT76級，孔距精度可達(dá)O.03O.02微米。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而

6、發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。組合機(jī)床和組合機(jī)床自動線是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工

7、業(yè)，是組合機(jī)床和自動線最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機(jī)工廠，90年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是自動線(60%)、組合機(jī)床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床和自動線。因此，組合機(jī)床及其自動線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力?，F(xiàn)代組合機(jī)床和自動線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的

8、變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機(jī)床和自動線技術(shù)的不斷發(fā)展。1組合機(jī)床品種的發(fā)展重點在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向?qū)ぜ膸讉€面進(jìn)行加工，此外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)床上)或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動線上)實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機(jī)等工業(yè)部門所采用。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，德國在19901992年期間，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動線的產(chǎn)量約各占組合機(jī)床總數(shù)

9、的50%左右。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。4組合機(jī)床總體方案設(shè)計4.1減速箱體加工工藝路線的擬定工藝路線的擬定是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝路線在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方

10、法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)分析后擬定出先進(jìn)、合理的工藝路線。根據(jù)粗精加工分開原則和工序集中原則初步擬定的工藝路線如下 ：10 以兩面孔定位粗銑基準(zhǔn)面20 以兩面孔定位鉆基準(zhǔn)面孔30 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位粗銑四側(cè)面30 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位鏜縱，橫向孔40 以兩面孔定位精銑基準(zhǔn)面50 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位精銑四側(cè)面50 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位精鏜縱，橫向孔60 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位鉆左，右面孔70 以基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)面孔定位進(jìn)行左，右螺孔攻絲4.2制定工藝方案 工藝方案制定得正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求。為了使工藝方案制定得

11、合理、先進(jìn)，必須從認(rèn)真分析被加工零件圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求，定位、加緊方式，工藝方法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量情況及生產(chǎn)率要求等，分析其優(yōu)缺點，總結(jié)設(shè)計、制造、使用單位和操作者豐富的實踐經(jīng)驗，以求理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，從而確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及方法，結(jié)構(gòu)形式、數(shù)量及切削用量。4.3定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇銑減速箱體的四側(cè)面，對于箱體類零件，其定位通常選用“一面兩孔”，而且將被加工的減速箱體正好符合這些特征要素?！耙幻鎯煽住钡亩ㄎ环椒ê芎啽愕南ぜ牧鶄€自由度，使工件獲得穩(wěn)定的固定位置。這種定位方法使夾

12、緊方便，夾緊結(jié)構(gòu)簡單。容易使夾緊力對準(zhǔn)支承，消除夾緊力引起工件變形對加工精度的影響，同時這也使整個工藝過程實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一。減速箱體的夾緊，其夾緊方式采用在基準(zhǔn)面上端面用壓板夾緊。這樣有利于刀具的通過和在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形小。如圖（2）圖4-3-2減速箱體零件的夾緊5組合機(jī)床加工減速箱體的工藝過程根據(jù)機(jī)械加工，先面后孔，先基準(zhǔn)再其他的原則，由組合機(jī)床加工減速箱箱體的工藝安排是先銑削基準(zhǔn)面，后鉆基準(zhǔn)面上的八個孔，再銑減速箱底面的四個側(cè)面，接著銑削減速箱四側(cè)面的凸臺，接著鉆四側(cè)面凸臺上的孔，最后鏜孔。這些工藝安排在三臺組合機(jī)床上完成，一臺組合機(jī)床完成銑基準(zhǔn)面和四側(cè)面，另一臺完成鉆底面八個孔

13、和四側(cè)面凸臺上的十二個螺紋孔，最后利用組合鏜床完成四側(cè)面孔的鏜削加工。6組合機(jī)床的方案論證6.1組合機(jī)床的配置型式方案論證組合機(jī)床有大型和小型兩種，大、小型組合機(jī)床雖然有共性，但又都有其特殊性。不同的配置型式適應(yīng)不同的加工工件。對于本次加工的箱體類零件，提出了以下兩個機(jī)床的配置方案：方案一：臥式單面組合機(jī)床，固定夾具方案二：臥式雙面組合機(jī)床，固定夾具如圖（3）所示單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體的加工。根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機(jī)床可以從單面或同時從幾個方面對工件進(jìn)行加工。各種配置形式組合機(jī)床中的加工精度不同，在組合機(jī)床上，影響加工精度的因素很多，但總的來說可

14、分為夾具誤差和加工誤差的影響。這些誤差的大小與所選的組合機(jī)床有很大的關(guān)系。本次要加工減速箱體的四側(cè)面，要求平面的精度達(dá)到3.2微米，對精度要求較高。圖6-1-3組合機(jī)床方案一和方案二都選擇臥式組合銑床，這樣使得定位工件的夾緊力方向與加工方向垂直。這樣做法的精度自然要比立式組合銑床的高。但是方案一，由于用的是單面組合機(jī)床一次就加工一個面，這樣以來加工效率就大大降低；同時單側(cè)加工容易產(chǎn)生較大的切削力和振動。切削力大可能導(dǎo)致工件的變形，影響加工工件的精度。方案二，一次加工工件的兩面，這樣不僅提高的工件的加工效率而且雙側(cè)面加工可以平衡加工工件的切削力。雖然方案二須兩道加工工序，但是定位基準(zhǔn)是統(tǒng)一的，所

15、以可以滿足加工的精度要求。綜合以上的論述，選擇方案二臥式雙面單工位組合機(jī)床。6.2動力滑臺論證方案一：HY系列液壓動力滑臺方案二：HJ系列機(jī)械動力滑臺液壓滑臺是由滑臺、滑座和油缸三部分組成。油缸固定在滑座上，活塞桿則固定在滑臺下面。當(dāng)壓力油進(jìn)入油缸的后腔或前腔時，便可根據(jù)滑臺沿滑座的導(dǎo)軌向前或向后移動。液壓滑臺的特點：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級變速，可以獲得較大的進(jìn)給力，零件磨損小，使用壽命長。但是液壓滑臺的調(diào)整維修比較麻煩，進(jìn)給量受溫度影響。機(jī)械滑臺由滑臺、滑座及傳動裝置三部分組成。機(jī)械滑臺的傳動裝置采用兩個電機(jī)及差速器傳動?；_的快速運動的制動由裝在快速電機(jī)后端的傍磁式鐵實現(xiàn)，工作可靠

16、，轉(zhuǎn)換精度高。機(jī)械滑臺進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無爬行，安全可靠，調(diào)整維修方便。綜上所論可知：機(jī)械滑臺操作方便，經(jīng)濟(jì)成本較低，同時也能滿足加工精度要求，故選擇方案二。6.3粗加工和精加工工序安排方案論證方案一：粗精加工分開加工方式方案二：粗精加工一起加工方式雖然粗精加工分開進(jìn)行具有很多的優(yōu)點，比如粗精加工分開進(jìn)行可以使工件得到較好的冷卻，減少熱變形和內(nèi)應(yīng)力變形的影響，有利于保證加工精度。還可以避免粗加工產(chǎn)生振動的不利影響，有利于精加工機(jī)床的精度持久的保持等等，但是粗、精加工分開進(jìn)行的結(jié)果使機(jī)床的臺數(shù)增多，而且，由于減速箱體的生產(chǎn)批量較小，一年只有200臺，如果采用粗、精加工分開的方式加工，則會使機(jī)床負(fù)荷

17、率降低，投資很大，經(jīng)濟(jì)性差，此外，由于生產(chǎn)批量較小，允許有較多的調(diào)刀時間，因此采用方案二粗、精加工一起加工的方式加工減速箱體。6.4工序集中原則方案一：工序分散加工，一次只加工一個面方案二：工序集中加工，一次同時加工兩個面 工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展方向之一。組合機(jī)床正是基于這一原則發(fā)展而來，即運用多刀集中在一臺機(jī)床上完成一個或幾個工件的不同表面的復(fù)雜工藝過程，從而有效地提高生產(chǎn)率。但是，工序過于集中會使機(jī)床機(jī)構(gòu)太復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計和制造難度，機(jī)床使用調(diào)整不便，甚至影響機(jī)床使用性能。合理決定工序集中程度，遵循 以下原則：適當(dāng)考慮相同類型工序的集中；有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工。綜合考

18、慮，選擇方案二。6.5工藝基面的論證工藝基面選擇的正確，將能實現(xiàn)最大限度的工序集中，從而減少機(jī)床臺數(shù)，也是保證加工精度的重要條件。箱體類零件是機(jī)械加工中工序多，精度要求高的零件。這類零件一般都要求有較高精度的面、孔需要加工，又常常要在幾次裝夾下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面兩孔”是最常用的方法。它的特點是：可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度?！耙幻鎯煽住笨勺鳛榱慵拇旨庸さ骄庸と抗ば虻亩ㄎ换鶞?zhǔn)，使零件整個工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累計誤差，有利于保證零件加工精度。同時，使機(jī)

19、床各工序的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計，制造周期，降低成本。易于實現(xiàn)自動化定位，夾緊，并有利于防止切屑落于定位及面上。綜合以上特點，加工減速箱體選擇“一面兩孔”的定位方法。6.6平面銑削加工工藝的論證方案一：銑頭進(jìn)給運動，工件不動方案二：銑頭不作進(jìn)給運動，由動力滑臺帶動工件進(jìn)給運動目前，為了提高平面的加工效率，采用組合銑床加工平面日益增多。這種組合銑床是由通用銑頭和動力滑臺等主要部件組成的。加工時一般銑頭不作進(jìn)給運動。進(jìn)給運動是由進(jìn)給動力滑臺帶動工件實現(xiàn)的。如若采用工件不動，由銑頭實現(xiàn)進(jìn)給的銑削方法，則加工的可靠性差，而且也不經(jīng)濟(jì)。所以選擇方案二，銑頭不作進(jìn)給運動，由動力滑臺帶動工件進(jìn)給運動。6.7經(jīng)濟(jì)性和可靠性論證在滿足工件要求的前提下，機(jī)床避免復(fù)雜刀具，力求簡單和較高的通用化程度。這樣可以