設計減速箱箱體零件的機械加工工藝規(guī)程機械畢業(yè)論文

設計題目:設計減速箱箱體零件的機械加工工藝規(guī)程設計內(nèi)容：讀畫零件工作圖； 填寫機械加工工藝過程卡片 填寫機械加工工序卡片 繪制鑄件毛坯圖一張、零件圖一張 編寫設計說明書原始資料：減速機箱體零件圖（見圖1），產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領為2000臺/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為2個，備品率為5%，廢品率為1%，零件質(zhì)量20kg。一、 計算零件年生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型。零件的年生產(chǎn)綱領N按下式計算： N=Qn(1+a%)(1+b%)根據(jù)原始數(shù)據(jù)Q=2000臺/年，n=2，a=5,b=1代入上式計算可得： N=20002（1+5%）（1+1%）=4242故零件的年生產(chǎn)綱領為4242件/年。根據(jù)機械制造技術表2-1生產(chǎn)類型與年生產(chǎn)領的關系可知零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。故初步確定工藝安排的基本傾向為：工序適當集中，加工設備以通用設備為主；大量采用專用工裝設備。這樣生產(chǎn)準備工作及投資較少、投產(chǎn)快、生產(chǎn)效率較高，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易。二、 分析零件圖。（一） 零件的作用減速機箱體類零件是機器及其部件的基礎件，它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪及蝸輪等零件按一定的相互位置關系裝配成一個整體，并按預定傳動關系協(xié)調(diào)其運動。（二） 零件的結構特點減速機箱體是減速機的一個主要零件，按照變速、換向等傳動要求，箱體內(nèi)裝有軸、軸承、齒輪、離合器、手柄和蓋板等零件和組件。這些零件和組件的裝配精度，在很大程度上決定于箱體本身的加工精度。箱體還要以其底面和導向面（安裝基面）裝配到機器上去，與其他部件保持一定的相互位置要求，滿足機器的運動要求。因此箱體的加工質(zhì)量直接影響到機器的精度。減速機箱體零件結構復雜、箱壁較薄、加工面多，其加工表面主要為平面和孔。箱壁和中間壁上有許多孔，多是軸承的支撐孔，因此，對這些孔的尺寸、形狀精度和表面粗糙度以及孔與孔之間的同軸度、平行度、垂直度等，都有較高要求。若軸承與箱體支撐孔配合不當，則將引起機器工作時的振動、噪聲，影響主軸旋轉(zhuǎn)精度。若同一中心線的孔不同心，則軸的裝配困難，軸的運轉(zhuǎn)情況惡劣，加劇軸承磨損，產(chǎn)生溫升及導致熱變形振動，從而喪失了軸承精度。若相鄰軸承孔中心距偏差太大或兩中心線不平行，將影響裝配在軸上的齒輪嚙合精度，工作時產(chǎn)生噪聲、沖擊振動以及齒輪壽命下降，嚴重影響機器精度。箱體上的平面與箱體支撐孔軸線有一定的平行度及垂直度要求。由此可見，減速箱體是一個結構較復雜、精度要求較高的零件?？偨Y起來，箱體具有以下特點：1、箱體的外形由封閉式多面體構成，這些多面體一般為6個或5個平面，這些多面體又進一步分成整體式和組合式兩種2、箱體內(nèi)部常為空腔，且箱壁厚薄不均。3、箱壁上空系眾多，位置通常在平行或者垂直方向上。4、箱體上有大量的平面需要加工，此外許多需要加工的軸承支撐孔精度要求都很高，只有一些緊固用孔精度要求較低。（三）零件的技術要求重要的技術要求一般指表面的形狀精度和位置精度、熱處理、表面處理、無損探傷及其他特種檢驗等。重要的技術要求是影響工藝路線設計的重要因素之一，特別是位置精度要求較高時，會有很大的影響。由零件圖知，減速箱體的主要技術要求如下：1、主要孔的尺寸精度為H7，孔35mm、40mm、47mm，表面粗糙度Ra1.6m，互相垂直度為0.05mm。2、主要平面：頂、底面的表面粗糙度值Ra3.2m，底座兩側(cè)上平面的表面粗糙度值Ra1.6m，四側(cè)凸緣面表面粗糙度值Ra3.2m。（四）零件的工藝分析減速箱體圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求齊全、正確；零件選用材料為HT200。該材料鑄造性能優(yōu)良，減摩性好，減振性強，切削加工性良好，缺口敏感性較低，價格便宜，制造方便。該零件的主要加工表面及技術要求分析如下：（1） 平面包括底面、頂面、底座的四個側(cè)面、四側(cè)凸緣的端面、底座兩側(cè)上平面。刨削和銑削常用于平面的粗加工和半精加工，這里采用銑削的方法加工平面。1、粗銑，精銑底面，表面粗糙度Ra3.2m。2、粗銑，精銑頂面，注意保證箱體高127mm，表面粗糙度Ra3.2m。3、銑底座四個側(cè)面，保證尺寸180mm170mm，表面粗糙度Ra12.5m。4、粗銑，精銑四側(cè)凸緣端面，表面粗糙度Ra3.2m。5、粗銑，精銑底座兩側(cè)上的平面，保證尺寸15mm，表面粗糙度值Ra1.6m。（2）重要孔系同軸孔35mm、40mm的同軸度和垂直度公差等級為89級，表面粗糙度值為Ra1.6m。加工時最好在一次裝夾下將兩孔同時加工?？?7mm的表面粗糙度值Ra1.6m。保證孔系加工精度是箱體加工的關鍵。一般應根據(jù)不同生產(chǎn)規(guī)模的孔系精度要求采用不同的加工方法：1、 按照劃線找正、試切鏜孔。2、 鏜模法鏜孔。3、 坐標法加工孔系。這里采用鏜模法鏜孔。（3）其余孔1、鉆28mm孔、69mm孔，锪614孔。2、鉆各面M5小徑孔。3、攻各面螺紋。由以上分析可知，對于這三組加工表面，可以先加工平面，然后借助于專用夾具進行孔加工，并且保證孔系之間的位置精度。此外，在加工過程中應注意到該零件屬于薄壁殼零件，剛性較差的特點。（四） 確定毛坯的制造形式1、毛坯制造方式及類型箱體材料常用HT100HT350灰鑄鐵，這是由于鑄鐵容易成形，具有較好的耐磨性、可切削性和阻尼特性，吸振性好而且成本低。由零件圖可知，減速箱選用HT200灰鑄鐵。由于該減速箱為大批生產(chǎn)，查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-3，選用金屬模機器造型。2、毛坯尺寸公差等級查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-5成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸和公差等級采用CT9級。根據(jù)機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-7，則鑄件加工余量等級MA為G，標注CT9MAH/G（底、側(cè)MA為G，頂MA為H）。3、確定毛坯技術要求1、鑄件無明顯鑄造缺陷。2、根據(jù)機械制造工藝及設備設計指導手冊表5-11，表5-12確定未注明圓角R=24mm。3、查機械制造工藝及設備設計指導手冊表5-10可知拔模斜度為30。4、機加工時需要時效處理。4、確定鑄件余量及形狀查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-8確定各表面加工余量。鑄件的分型面選擇及各加工表面機械加工余量見表16-1。5、畫毛坯圖五、 機械加工工藝規(guī)程設計設計工藝過程時，首先要設計工藝路線，然后再詳細地進行工序設計。這是兩個相互聯(lián)系的過程，應進行綜合分析。根據(jù)箱體零件在構造上的特點與零件圖上的要求，工藝上常用下列措施來保證零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求。1、 合理的選擇加工方法，以保證獲得精度高、構形復雜的表面。2、 為適應零件剛性差、精度要求高的特點，將工藝過程劃分成幾個階段進行加工，以逐步保證技術要求。3、 根據(jù)集中和分散的原則，合理地將各表面的加工組合成若干工序，以利于保證位置精度并提高生產(chǎn)率。4、 合理的選擇基準，以利于保證位置精度的要求。5、 正確地安排熱處理工序，以保證獲得規(guī)定的力學性能，同時有利于改善材料的加工性能并減少變形對精度的影響。（一） 選擇定位基準基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基準選擇正確、合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，不但使加工工藝過程中問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1） 精基準的選擇為了加工出符合質(zhì)量要求的零件，首先要根據(jù)零件圖紙上提出的要求，結合具體生產(chǎn)條件，選擇合適的定位基準，并在最初幾道工序中將其加工出來，為以后的工序準備好精基準。所選擇的精基準最好是裝配基準（或設計基準），也就是要遵守基準重合原則，并能盡可能多的表面加工工序中作定位基準，也就是遵守基準統(tǒng)一的原則。此外，精基準還應保證主要加工表面的加工余量均稱，具有較大的支撐面積，使定位和夾緊可靠，滿足表面形狀簡單、加工方便、易于獲得較高的表面質(zhì)量等要求。由零件圖可知，35H7，40H7，兩孔的精度要求較高，又有相互垂直度的要求和同軸度的要求，為提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量，使用專用的夾具安裝。加工這兩孔時以底面為精基準，底面表面粗糙度值Ra1.6m。這樣基準統(tǒng)一，定位穩(wěn)定。（2） 粗基準的選擇箱體的精基準確定以后，就可以考慮加工第一個面所使用的粗基準。因為箱體結構復雜，加工面多，粗基準選擇是否得當，對各加工面能否分配合理的加工余量及加工面與非加工面的相對位置關系影響很大，必須全面考慮。粗基準的選擇標準是能在保證重要表面均有加工余量的前提下，是重要孔的加工余量均勻，裝入箱體的齒輪、軸等零件與箱體內(nèi)壁各表面間有足夠的間隙，注意保證箱體必要的外形尺寸，此外，還能保證定位、夾緊的可靠。由零件圖可知，該零件為精密鏜床的減速箱體，綜合考慮，確定以頂面和兩個主要孔為基準，應使各加工面有足夠的加工余量，并保證零件的加工表面與非加工表面的勻稱性。（二） 擬定工藝過程擬定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何尺寸、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。此外還應考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1、擬定減速箱體加工工藝需要考慮的因素1、先面后孔的加工順序 箱體加工一般按照平面孔平面的順序進行。因為箱體的孔比平面加工困難，先以孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔，不僅為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準，使孔的加工余量均勻，而且由于箱體上的孔大部分分布在箱體的平面上，先加工平面，切除了鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷，對孔的加工有利，易于切削，對保護刀具不蹦刃和對刀調(diào)整都有好處。2、粗、精加工分開 因為箱體的結構形狀復雜，主要表面的精度高，粗、精加工分開進行，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。根據(jù)粗、精加工的不同要求合理地選用設備、有利于提高生產(chǎn)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，可以避免因為搬運安裝而被破壞。3、妥善安排熱處理 一般情況下，鑄造后進行時效處理（加熱至530560，保溫68h，冷卻速度小于等于30/h，出爐溫度小于或等于200），以便減小鑄造內(nèi)應力，改變金相組織，軟化表面金屬，改變材料的加工性能，減小變形，保證加工精度的穩(wěn)定性。對于精度要求較高或薄壁而結構復雜的箱體，在粗加工后進行一次人工時效處理，以避免粗加工后鑄件殘余內(nèi)應力再次增加或重新分布。4、工序集中與分散的選擇 在設計工藝路線時，當選定了各表面的加工方法并確定了階段劃分后，就可將同一階段中的各加工表面組合成若干工序。組織時可采用集中或分散的原則。工序集中原則，是使每個工序包括盡可能多的內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少。工序分散原則，則與此相反，即是每個工序盡可能簡單，而總的工序數(shù)因此增加。因此，工序的集中與分散，會影響工序的數(shù)目和工序內(nèi)容的繁簡程度，選擇時應綜合考慮以下因素。 生產(chǎn)量的大小。在通常情況下，產(chǎn)量較?。▎渭∨a(chǎn)）時，為簡化計劃與調(diào)度等工作，選取工序集中的原則比較便于組織生產(chǎn)。當產(chǎn)量很大（大批大量生產(chǎn)）時，可選取分散的原則，以利于組織流水線生產(chǎn)。 工件的尺寸和重量。對于尺寸和重量較大的工件，由于安裝和運輸困難，一般采用集中原則組織生產(chǎn)。 工藝設備條件。工序集中，則工序內(nèi)容復雜，需要用高效和先進的設備，才能獲得較高的生產(chǎn)率。另外，還需要指出：若采用工序集中原則，則有很多表面在一個工序中加工，在一次安裝的條件下，可以獲得較高的位置精度。目前。國內(nèi)外都在發(fā)展高效和先進的設備，在生產(chǎn)自動化基礎上的工序集中，是機械加工的發(fā)展方向之一。根據(jù)以上的論述，減速箱體為大批生產(chǎn)，體積和質(zhì)量較大，綜合考慮選取工序適當分散原則組織生產(chǎn)，以利于組織流水線生產(chǎn)。2、選擇表面加工方法根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-32表15-34選擇零件主要表面的加工方法與方案如下：35H7內(nèi)孔：粗鏜（IT12）半精鏜（IT9）精鏜（IT7）。40H7內(nèi)孔：粗鏜（IT12）半精鏜（IT9）精鏜（IT7）。47H7內(nèi)孔：粗鏜（IT12）半精鏜（IT9）精鏜（IT7）。42內(nèi)孔：粗鏜（IT11）。75內(nèi)孔：粗鏜（IT11）。頂面：粗銑頂面（IT12）精銑頂面（IT9）。底面：粗銑底面（IT12）精銑底面（IT8）。四側(cè)凸緣端面：粗銑(IT12) 精銑（IT9）。底座兩側(cè)上平面：粗銑(IT12) 精銑（IT8）。四側(cè)面：粗銑(IT12)。28錐孔：鉆（IT12）鉸（IT9）。69連接孔只需鉆孔就能達到要求。3、確定工藝過程方案（1）擬定方案 由于各表面加工方法及粗精基準已基本確定，現(xiàn)按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基準先行”的原則，初步擬定兩種工藝過程方案，見下表：方案1工序號工序內(nèi)容定位基準010鑄造020清理，消除澆冒口、型砂、飛邊、毛刺等030時效熱處理040油漆，內(nèi)壁涂黃漆，非加工外表面涂底漆050鉗工劃各外表面加工線以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位060粗銑底面以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位070精銑底面以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位080粗銑頂面底面090精銑頂面底面100銑底座四個側(cè)面頂面110粗銑四側(cè)凸緣端面底面及一個側(cè)面120精銑四側(cè)凸緣端面底面及一個側(cè)面130粗銑底座兩側(cè)上平面底面及一個側(cè)面140精銑底座兩側(cè)上平面底面及一個側(cè)面150粗鏜42、47、75三個孔以高15的臺面及兩個側(cè)面160半精鏜47孔以高15的臺面及兩個側(cè)面170精鏜47孔以高15的臺面及兩個側(cè)面180鉆、絞孔9底面、一側(cè)面及47孔定位190粗鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位200半精鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位210精鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位220粗鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位230半精鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位240精鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位250鉆69孔，锪614孔頂面260鉆、絞28錐孔頂面270鉆頂面四個螺紋孔底面及兩個側(cè)面280鉆四側(cè)凸緣端面12個螺紋孔底面及一個側(cè)面290攻各面M5螺紋底面、頂面、側(cè)面300鉗工修底面四個銳角及去毛刺310檢驗320入庫 方案2工序號工序內(nèi)容定位基準010鑄造020清理，消除澆冒口、型砂、飛邊、毛刺等030時效熱處理040油漆，內(nèi)壁涂黃漆，非加工外表面涂底漆050鉗工劃各外表面加工線以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位060粗銑底面以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位070精銑底面以頂面及頂面兩個主要孔35、40定位080粗銑頂面底面090精銑頂面底面100銑底座四個側(cè)面頂面110粗銑四側(cè)凸緣端面底面及一個側(cè)面120精銑四側(cè)凸緣端面底面及一個側(cè)面130粗銑底座兩側(cè)上平面底面及一個側(cè)面140精銑底座兩側(cè)上平面底面及一個側(cè)面150鉆、絞孔9底面、一側(cè)面及47孔定位160粗鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位170半精鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位180精鏜35兩孔底面、47孔及一底面孔9定位190粗鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位200半精鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位210精鏜40兩孔底面、47孔及一底面孔9定位220粗鏜42、47、75三個孔以高15的臺面及兩個側(cè)面230半精鏜47孔以高15的臺面及兩個側(cè)面240精鏜47孔以高15的臺面及兩個側(cè)面250鉆69孔，锪614孔頂面260鉆、絞28錐孔頂面270鉆頂面四個螺紋孔底面及兩個側(cè)面280鉆四側(cè)凸緣端面12個螺紋孔底面及一個側(cè)面290攻各面M5螺紋底面、頂面、側(cè)面300鉗工修底面四個銳角及去毛刺310檢驗320入庫（2）方案論證兩種方案的主要區(qū)別在工序140以后。方案1的優(yōu)點：粗精加工分開進行，有利于消除由粗加工所造成的內(nèi)應力、切削力、夾緊力和切削熱對精加工的影響，有利于保證箱體的加工精度。遵循先面后孔的加工順序，并且大部分工序工藝基準與設計基準重合。方案1的缺點：工序150170工藝基準與設計基準不重合。方案2的優(yōu)點和方案1的優(yōu)點基本相同，但是方案2將鏜35孔和40孔置于鏜47孔之前，這樣會造成35孔和40孔兩孔的加工精度難以保證，若不采用47孔定位，則造成專用夾具制造復雜，增加成本。綜合以上分析采用方案1的工藝路線。六、選擇加工設備與工藝裝備（一） 選擇機床考慮到大批大量生產(chǎn)，并結合車間實際情況機床的選擇如下： 工序60、70、80、90均為平面加工，根據(jù)實際情況選擇XA5032型銑床即可。 工序100、110、120、130、140為側(cè)面的加工，為提高效率選用XA6132型臥式銑床。 工序150、160、170、190、200、210、220、230選用T68鏜床加工。 其余連接孔選用Z525型立式鉆床加工。（二）選擇夾具考慮到為大批生產(chǎn)，全部采用專用夾具。（三）選擇刀具（1）銑加工上的工序均選用YG6硬質(zhì)合金刀片的端銑刀。（2）鏜加工上的工序均選用YG6硬質(zhì)合金鏜刀。（3）鉆加工上的工序均選用高速鋼直柄麻花鉆。（四）選擇量具現(xiàn)按計量器具的不確定度以及車間的具體情況選擇量具：（五）選擇工位器具為保證質(zhì)量，防止工件碰傷、污損，實施文明生產(chǎn)，應專門制作減速箱體的專用周轉(zhuǎn)車，要求每個工序加工完畢后將工件放入專用車中，排列整齊，避免磕碰。七、確定工序尺寸八、確定切削用量及時間定額（一）工序060（粗銑底面）切削用量及時間定額加工條件 工件材料：HT200鑄件。加工要求：粗銑平面加工后表面粗糙度值Ra12.5m。本工序選用XA5032，專用夾具裝夾，一個工步完成。計算切削用量（1）選擇刀具。 根據(jù)機械制造技術知識可知選擇YG6牌號硬質(zhì)合金刀片。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.1，銑削寬度ae =176mm時，端銑刀直徑選擇d=200mm。由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀，查切削用量簡明手冊表3.16可知，齒數(shù)Z=16。根據(jù)金屬工藝學的知識可知HT200的灰鑄鐵硬度為190240HBS。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.2銑刀幾何形狀確定：主刃偏角 =60，過渡刃=30，副刃偏角=5，后角=8，端銑刀副后角=9，刀齒斜角s =20，端銑刀前角 = 0。（2）確定背吃刀量 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則p=3mm。（3）確定每齒進給量z。采用不對稱端銑以提高進給量。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.5當使用YG6硬質(zhì)合金刀片時，在根據(jù)切削用量簡明手冊表3.30查XA5032機床功率為7.5KW時，z=0.140.24mm/z，但因采用不對稱端銑，故取z=0.20 mm/z。（4）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.8，由于銑刀直徑d=200mm，故刀具壽命T=240min。（5）確定切削速度c和每分鐘進給量f。切削速度c可根據(jù)切削用量簡明手冊表3.16直接查出，也可以根據(jù)公式計算出，這里采用公式計算：396d0.2 = =105.12(m/min) t0.32p0.15 z0.35 e0.2 1000 n= =167.39(r/min) d 根據(jù)切削用量簡明手冊表3.30XA5032型立銑床說明書，選擇nc=150r/min，f =118m/min。因此，實際切削速度為： dnc c = =94.2（m/min） 1000（6）校驗機床功率查切削用量簡明手冊表3.30XA5032型立銑床說明書，機床主軸允許的功率為：Pcm=7.50.75=5.63（kW）根據(jù)切削用量簡明手冊表3.24，b=174207MPa，e =176mm，p=3mm，z=0.20mm/z，f =118m/min，近似Pcc=3.1kW。故PccPcm，因此所選擇的切削用量可以采用，即?。簆=3mm，z=0.20mm/z，f =118m/min，n=150r/min，c =94.2m/min。（7）計算基本工時根據(jù)機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-76可知： l+l1+l2Tm= f式中，l=186mm，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.26，不對稱要安裝銑刀，入切量及超切量為60mm，則：l+l1+l2=246mm，故 l+l1+l2Tm= =2.08min f輔助時間 查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-88表15-91，裝卸工件時間共計0.3min，各種操作時間時間為0.08min，測量工件時間為0.18min。所以本工序輔助時間為： Tm=（0.3+0.08+0.18）min=0.56min布置工作地，休息和生理需要時間 查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-100，取該項時間占操作時間15.9%，即： T=（2.08+0.56）15.9%=0.42min準備終結時間 查機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-104可知固定部分需要30min，另外部分裝卸夾具并找正6min，即 Tz=30+6=36min本工序單件時間定額為： Td= Tm+ Tm+ T/N=2.08+0.56+0.42+36/4000=3.07min式中N為投料批量（二）工序070（精銑底面）切削用量及時間定額加工條件 工件材料：HT200鑄件。加工要求：精銑平面加工后表面粗糙度值Ra3.2m。本工序選用XA5032，專用夾具裝夾，一個工步完成。（1）選擇刀具。 根據(jù)機械制造技術知識可知選擇YG6牌號硬質(zhì)合金刀片。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.1，銑削寬度ae =176mm時，端銑刀直徑選擇d=200mm。由于采用標準硬質(zhì)合金端銑刀，查切削用量簡明手冊表3.16可知，齒數(shù)Z=16。根據(jù)金屬工藝學的知識可知HT200的灰鑄鐵硬度為190240HBS。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.2銑刀幾何形狀確定：主刃偏角 =60，過渡刃=30，副刃偏角=5，后角=8，端銑刀副后角=9，刀齒斜角s =20，端銑刀前角 = 0。（2）確定背吃刀量 由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則p=1mm。（3）確定每齒進給量z。精銑時，表面粗糙度要達到Ra3.2m根據(jù)切削用量簡明手冊表3.5，每轉(zhuǎn)進給量為=1.0mm/r，則z=1/16=0.063mm/z。（4）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5mm。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.8，由于銑刀直徑d=200mm，故刀具壽命T=240min。（5）確定切削速度c和每分鐘進給量f。切削速度c可根據(jù)切削用量簡明手冊表3.16直接查出，也可以根據(jù)公式計算出，這里采用公式計算：396d0.2 = =152.3(m/min) t0.32p0.15 z0.35 e0.2 1000 n= =242.52(r/min) d 根據(jù)切削用量簡明手冊表3.30XA5032型立銑床說明書，選擇nc=235r/min，f =190m/min。因此，實際切削速度為： dnc c = =147.58（m/min） 1000（6）校驗機床功率查切削用量簡明手冊表3.30XA5032型立銑床說明書，機床主軸允許的功率為：Pcm=7.50.75=5.63（kW）根據(jù)切削用量簡明手冊表3.24，b=174207MPa，e =172mm，p=1mm，z=0.063mm/z，f =190m/min，近似Pcc=1.6kW。故PccPcm，因此所選擇的切削用量可以采用，即取：p=1mm，z=0.063mm/z，f =190m/min，n=235r/min，c =147.58m/min。（7）計算基本工時根據(jù)機械制造工藝及設備設計指導手冊表15-76可知： l+l1+l2Tm= f式中，l=186mm，根據(jù)切削用量簡明手冊表3.26，不對稱要安裝銑刀，入切量及超切量為60mm，則：l+l1+l2=246mm，故 l+l1+l2Tm= =1.29min f（三）工序150（鏜42、47、75三個孔）切削用量及時間定額鏜床夾具設計（一）明確設計任務、收集分析原始資料（1）加工工件零件圖（2）箱體零件的主要加工工藝過程（3）設計任務書（表2-1）表2-1工件名稱減速箱體機床型號T68材料HT200生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)夾具類型鏜床夾具同時裝夾工件數(shù)1（4）工序簡圖本。本夾具設計第230道工序精鏜35兩個孔的夾具，要求在鏜床上一次加工出來，但圖中要求35兩孔的軸線與40兩孔的軸線要保證0.03的公差要求，并且四孔還有同軸度和相互垂直度的要求，所以35兩孔與40兩孔需要在一次裝夾中加工出來。本工序的加工要求如下： 兩孔軸線需要保持圖上所標注的坐標尺寸。 兩孔的同軸度要求0.04mm，并且與40孔軸線的垂直度要求為0.05mm。 兩孔的表面粗糙度要求Ra1.6 m。（5）分析原始資料 從加工工件的零件圖可以看出，工件的結構形狀比較復雜，且壁較薄，所以受力后容易發(fā)生變形，設計時要注意夾緊力作用點、方向與大小的合理確定。 本道工序加工時，所需要的定位基面已經(jīng)加工好從而工件的定位以有了合適的基準面。 本道工序的加工要求主要是保證孔系距離尺寸精度及位置精度。至于孔本身的尺寸精度要求則可由加工方法保證。 由于是大批生產(chǎn)，工件的加工精度要求比較高，所以在本工序加工時，除了考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度外，主要考慮精度問題。（二）確定夾具的結構方案（1）根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方式 由工序簡圖可知，該工序限制了工件6個自由度?，F(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目的正確性。坐標系見其工序簡圖。為保證40孔距底面的尺寸72應限制Z軸方向的移動和Y軸方向的轉(zhuǎn)動兩個自由度。為了保證40孔的端面到35孔中心的距離30應限制X軸方向的移動和Z軸方向的轉(zhuǎn)動。為了保證與底面的平行度要求應限制X方向的轉(zhuǎn)動和Y軸方向的轉(zhuǎn)動。根據(jù)工件的加工要求應該限制工件的六個自由度，根據(jù)工件工序圖可知正好限制了工件的六個自由度，屬于完全定位。對于基準的選擇，由于本工序要加工的兩個孔都與底面和47孔的位置有關，底面和47孔軸線時是這兩個孔的設計基準，采用底面和47孔定位符合基準重合的原則，是典型的一面兩孔定位。（2）選擇定位元件，設計定位裝置，根據(jù)已經(jīng)確定的定位基面的結構形狀，確定定位元件的類型、結構尺寸。選擇定位元件的類型。根據(jù)零件圖可知，本夾具采用一面兩孔定位。一面兩孔定位是平面與內(nèi)孔的組合定位，工件以一個平面及與該平面垂直的兩個定位基準孔（可以是工件上實際的孔，也可以是為定位而專門加工的工藝孔）定位。定位元件則為支承板和與支承板平面垂直的兩定位銷，通常其中一個為短圓柱銷，另一個為菱形銷。本工序以底面、47孔和與47孔距離最遠的一個工藝孔9定位。因采用短定位銷，故工件底面為第一定位基準，限制3個自由度，圓柱銷限制2個自由度，菱形銷限制1個自由度。菱形銷作為防轉(zhuǎn)支承，其長軸方向應與兩銷中心連線相垂直，并應正確的選擇菱形銷直徑的基本尺寸和經(jīng)銷邊后圓柱部分的寬度。確定定位元件的尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸和極限偏差。底面的定位元件選擇支承板。根據(jù)夾具零件及部件GB/T2236-91選擇HL=840。短圓柱銷的基本尺寸是該基準定位孔47H7的最小極限尺寸，所以其基本尺寸為47mm。考慮取小間隙配合及定位銷的制造經(jīng)濟精度，取圓柱定位銷定位部分的直徑為47g6。圓柱定位銷的結構尺寸參照夾具零件及部件國標GB/T2203-91D18mm，A型來確定。兩定位銷的銷心距的基本尺寸應等于孔心距的平均尺寸133.3mm，其公差為兩孔中心距公差的1/31/5即Ld=(1/31/5)LD 。兩孔的中心距LgLD=（133.30.03）mm，故兩銷的中心距及公差為LgLD=（133.30.01）mm。選擇菱形銷的寬度 b 查機床夾具設計附表2固定式定位銷國標代號GB/T2203-91取b=4mm。確定菱形銷直徑 補償量按機床夾具設計（2-17）式計算：=（Ld+LD）/2=（0.03+0.01）/2=0.02mm按機床夾具設計（2-16）計算最小間隙為：X2min=2ab/D2=20.024/9=0.018mm所以按照機床夾具設計（2-18）菱形銷的直徑為： d2=D2X2min=90.018=8.982mm菱形銷的直徑公差一般取h6，故d2=8.982h6，即菱形銷的標準代號為B8.982h624 GB/T2203。（3）分析計算定位誤差 通過對定位誤差的分析計算，判斷所設計的定位裝置是否合理可行。35H7和孔40孔H7孔本身的直徑尺寸的定位誤差均直接由鏜孔方法保證，不存在定位誤差。35孔與底面的尺寸1050.1定位誤差 由于定位基準與設計基準重合所以B=0；又因為以大平面定位Y=0，但圓柱銷的定位誤差中Y0，根據(jù)公式計算： Y=D+d0+Xmin式中 D 工件定位基準孔的直徑公差 d0 圓柱定位銷的直徑公差 Xmin 定位所需的最小間隙 所以位移誤差為: Y=D+d0+Xmin=0.016+0.027+0.009=0.0520.067垂直度公差0.05mm， D=0同軸度公差0.04mm，由于兩孔在一次裝夾中加工出來，所以同軸誤差非常小，能夠滿足同軸度要求。平行度公差0.05mm當工件歪斜時會影響平行度公差，根據(jù)機床夾具設計（2-19）工件的轉(zhuǎn)角誤差公式： tan=（D1 +d1+X1min+D2+d2+X2min）/2L式中 D1 ，D2 工件定位孔的直徑公差； d1 圓柱定位銷的直徑公差； d2 菱形銷的直徑公差； X1min 圓柱定位銷與孔間的最小間隙； X2min 菱形定位銷與孔間的最小間隙； L 兩定位孔中心距則 tan=（0.016+0.027+0.009+0.016+0.027+0.018）/2133.3=0.00042，所以產(chǎn)生的導向誤差為：2140.000042=0.0012因B=0，得定位誤差為D=Y=0.00120.02。因此該定位方案能滿足尺寸精度和位置精度要求。由以上計算分析可知，該定位方案是合理可行的。（4）夾具設計 定位元件的設計 由于本夾具采用一面兩孔定位元件主要是四塊支承板，圓柱銷、菱形銷的尺寸上面已經(jīng)確定。 導向元件的設計 鏜模是依靠導向元件鏜套來引導鏜桿，從而保證被加工孔的位置精度。機床精度（鏜桿和機床主軸采用浮動連接）不影響鏜孔的位置精度，要保證鏜孔的位置精度主要通過鏜套的位置精度和結構的合理性來實現(xiàn)，同時鏜套的結構對于被鏜孔的形狀精度、尺寸精度以及表面粗糙度都有影響，因此需要合理的選擇鏜套。a. 導向方案選擇。由于零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，考慮鏜套磨損后可以更換，選擇標準結構的固定式鏜套，其與襯套配合固定在鏜模支架上。這種鏜套的外形尺寸小、結構緊湊、制造簡單、易獲得高的位置精度，所以一般在擴孔、鏜孔或鉸孔中應用較多。由于鏜套是固定在鏜模架上的，不隨鏜桿轉(zhuǎn)動和移動，而鏜桿在鏜套中既有相對轉(zhuǎn)動由于相對移動，鏜套易磨損，故只宜于低速的情況下工作，且應采取有效的潤滑措施。b. 導向件設計。 鏜套與鏜桿、襯套的配合必須選擇恰當，過緊易研壞或咬死，過松則不能保證工序加工精度。35H7的孔對應的鏜套根據(jù)夾具零件及部件GB/T2266為32，其與襯套配合為32H7/h6，襯套與夾具支架配合為37H7/n6。40H7孔對應35模套，其與配套配合為35H7/h6 ，襯套與夾具支架配合為42H7/n6。（5）確定工件的夾緊裝置 夾緊裝置對整個夾具影響很大，設計時一定要慎重考慮。 鏜床夾具對夾具裝置的要求 設計鏜夾具上的夾緊裝置時，除了要考慮一般夾具設計應滿足的要求外，還需注意鏜削加工的特點。鏜削時鏜刀的轉(zhuǎn)速雖然不大，但是產(chǎn)生的切削力較大，所以要保證夾緊絕對可靠，應采取夾緊力較大且自鎖性能較好的夾緊裝置。 選擇夾緊力的方向和作用點 夾緊力的方向，應指向定位支承面，使定位可靠。夾緊力的作用點不應施加在頂面上，否則夾緊裝置容易碰刀，限制了鏜刀的活動空間，又妨礙視線。此外還會使夾具的懸伸長度加大，影響加工穩(wěn)定性。所以夾緊力的作用點應選在工件上距定位面較近的地方。初步選為底面上平面的兩個凸緣上。這樣既可以避免上述缺點，又能保證安全生產(chǎn)。 夾緊裝置型式的選擇 為了使工件能快速套上或卸脫定位銷，保證夾緊可靠安全，采用兩個移動式螺旋壓板，此結構夾緊可靠，操作方便。初步選用M16100 的螺桿。 估算夾緊的可靠性 工件受力分析見圖，工件在加工時，受到自身重力和鏜削切削力作用。在主切削力Fx的作用下所產(chǎn)生的切削扭力矩，有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢；軸向分力Fz將使工件產(chǎn)生移動趨勢，徑向分力Fy和重力及夾緊力同向有助于工件定位可靠，減小夾緊力。夾緊力F垂直于工件的定位面，使工件與定位元件的工作面接觸壓緊。從工件受力情況和夾緊方式的分析可知，保證工件可靠夾緊的主要條件是：在夾緊力作用下所產(chǎn)生的摩擦阻力鉅應大于在主切削力Fz作用下所產(chǎn)生切削力矩。若忽略壓板與工件夾緊表面之間的壓緊摩擦阻力矩，則所需夾緊力可用下式估算： F=KFzR/2fr式中 F每個壓板實際輸出的夾緊力（N）； K安全系數(shù)，K=2.5； Fz主切削力（N）； R圓周切削力Fz作用點至工件旋轉(zhuǎn)中心的最大距離R2=852+1052=18250，所以R=135.1mm=0.1351m； f摩擦系數(shù)，f=0.15； r當量摩擦半徑，取夾緊力作用點至工件中心的距離，近似取170/2=85mm；根據(jù)金屬切削原理的知識，用硬質(zhì)合金鏜刀鏜削鑄鐵工件孔時的主切削力Fz可按下式計算： Fz=C Fzpf0.75現(xiàn)取p=1.0mm，f=0.16mm/r，根據(jù)金屬切削用量手冊查知：當主偏角K=60時，C Fz=848所以： Fz=8481.00.160.75N=214.53N將上面確定的K、R、f、r、Fz的值代入F=KFzR/2fr得 F=2.5214.53135.1/20.1585=2841.5N由杠桿比可知，螺母的夾緊力應為2841.52N=5683N。由機床夾具設計表3-8查得，用扳手的六角螺母當手柄長為190mm，手柄作用力FQ為100N時，M16螺母的夾緊力Fw=8000N。由于F=5683Fw=8000N，因而M16螺栓能滿足夾緊要求。根據(jù)強度校核可知M16螺桿的強度足夠。（6）確定其他裝置結構為了鏜模在鏜床上安裝方便，底座上加工出找正基面D。鏜模底座下部采用多條十字加強肋，以增加剛度。支架的具體尺寸結構見圖。（7）確定夾具體的結構 作為基礎件的夾具體強度和剛度應足夠，并要根據(jù)被加工工件的尺寸，前面已經(jīng)確定了各元件布置情況，夾具在機床上的安裝以及夾具體毛坯制造方法等因素來確定其結構和尺寸。本夾具選用鑄造夾具體。其基本厚度選為20mm，并要在夾具底部兩端設計出供T型槽用螺栓緊固夾具用的U型槽耳座。其耳座的結構尺寸由機械制造工藝及設備設計指導手冊表19-23確定。（三）擬定夾具總裝圖的尺寸、公差與配合和技術要求此項內(nèi)容參閱機械制造工藝及設備設計指導手冊第十九章所介紹的內(nèi)容進行。這里包括夾具總圖的主要尺寸及技術要求。主要尺寸指決定夾具精度和使用的那些尺寸；主要技術條件通常是指夾具上某些表面的形位公差要求和其他一些特殊技術說明。（1）夾具外形的最大輪廓尺寸 長寬高=540mm408mm207mm。（2）工件與定位元件之間的聯(lián)系尺寸 工件上兩定位銷中心距及公差為133.30.03mm，夾具上兩定位銷中心距及公差為133. 30.01 mm。 定位銷的配合公差 圓柱定位銷與工件定位孔的配合取為47H7 /g6，菱形定位銷與工件銷孔9的配合，經(jīng)過計算，取菱形銷的圓柱部分的配合取為9H7/r6。（3）對刀或?qū)蛟c定位元件之間的聯(lián)系尺寸 主要有鏜套25H6，鏜套孔距尺寸為282mm，鏜套至支承板之間尺寸為1050.02，與圓柱銷中心的尺寸為40mm。（4）與夾具位置有關的尺寸 這類尺寸用以確定夾具體的安裝基面相對于定位元件的正確位置。定位鍵與T形槽的配合尺寸為20H7/h6。（5）其它裝配尺寸 主要有圓柱定位銷與夾具體的配合尺寸為22H7/r6，鏜套與襯套的配合尺寸為32H7/h6,、35H7/h6，襯套與夾具支架的配合尺寸為37H7/n6、42H7/n6。.（四）夾具精度分析計算由工序簡圖可知，所設計的夾具需保證的加工要求有：兩35H7尺寸精度，兩孔中心線到底面1050.1的尺寸精度，與40孔的軸線距離330.03的尺寸精度，此外本工序還需滿足35H7兩孔同軸度公差0.04，與底面的平行度公差0.02。（1）由以上計算可知：D=0.0012（2）鏜套和鏜桿的配合為25H6/h5，其最大間隙為Xmax=(0.013+0.009)mm=0.022mm兩鏜套間最大距離為282mm，故 tan=0.022/282mm=0.000078mm被加工孔的長度為14mm，這樣，由于鏜套與鏜桿的配合間隙所產(chǎn)生的導向誤差為 T1=(2140.000078)mm=0.002mm又因為前后兩鏜套孔軸線的同軸度公差為0.005mm，故由于兩鏜套位置誤差所產(chǎn)生的導向誤差為 T2=0.005mm總的導向誤差為 T=T1+T2=(0.002+0.005)mm=0.007mm（3）因為孔同時鏜削，且鏜桿由兩鏜套支承，則兩孔同軸度與夾具位置誤差無關，故 A=0（4）使用該夾具時容易產(chǎn)生變形的環(huán)節(jié)在鏜桿，但由于采用了雙支承結構，且加工面離鏜套較近，故可認為 G=0綜合以上，總誤差D+T+A+G=0.0012+0.007+0+0=0.00820.01mm，工件該項精度要求能保證，所以設計的夾具精度可以滿足工序加工要求。（五） 繪制夾具總裝圖（六） 繪制夾具零件圖（七） 編寫說明書20