機(jī)械制造工藝 課程設(shè)計(jì)說明書

一、零件的分析（1） 、零件的作用 題目所給的零件是二級(jí)減速器箱體（見附圖1），它的作用是減速增矩，其底面凸緣上面有六個(gè)螺栓孔，用來將減速器固定在機(jī)器上，結(jié)合面凸緣上有四個(gè)螺栓孔用來連接上箱和下箱，在結(jié)合面處有三對(duì)軸承座，用來安裝軸承，軸承座端面上有六個(gè)螺栓孔用來連接軸承座端蓋。軸承座旁邊有凸臺(tái)，凸臺(tái)上有螺栓孔用來緊固軸承座。（2） 、零件的工藝分析該零件要加工的表面有箱體底面和結(jié)合面，要保證的尺寸為，表面粗糙度要求為1.6。三對(duì)軸承座孔，配合尺寸為H7，其要保證的尺寸分別為，這幾個(gè)尺寸有同軸度要求，其對(duì)各自設(shè)計(jì)軸線的同軸度要求為0.025，且這些孔在結(jié)合面上的輪廓線有平行度要求，分別為0.002，0.003，0.004（主要是因?yàn)橐ＷC齒輪軸和結(jié)合面的重合度）。3對(duì)軸承座端面，由于使用時(shí)端面處要加墊片，所以端面的要求不高，其尺寸精度為IT11,即保證尺寸。箱體有4個(gè)12通孔，8個(gè)16通孔，6個(gè)21沉孔。合箱之后要加工36個(gè)10丅42螺紋孔，2個(gè)12銷孔，其表面粗糙度為1.2。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（1） 、確定毛坯的制造形式零件的材料為HT200。由于是大批量生產(chǎn)，參考金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔绲?35、336頁，鑄造時(shí)選擇1級(jí)精度，其軸承座端面方向偏差為mm，底面和結(jié)合面方向的偏差為mm。軸承座孔直徑方向的偏差為mm。（2） 、基準(zhǔn)的選擇1、粗基準(zhǔn)的選擇 以結(jié)合面凸緣下表面作為粗基準(zhǔn)加工結(jié)合面。 2、精基準(zhǔn)的選擇 以加工完的結(jié)合面作為精基準(zhǔn)加工底面，鉆螺栓孔并精鉸其中兩個(gè)對(duì)角底座螺栓孔，然后再以底面和精鉸之后的兩螺栓孔為精基準(zhǔn)磨結(jié)合面，并打結(jié)合面上的螺栓孔，合箱之后打結(jié)合面上的銷孔，銑軸承座端面，鏜軸承座孔，打軸承座端面螺栓孔。（3） 、制定工藝路線 1、工藝路線方案一 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效處理 工序3 涂底漆 工序4 刨對(duì)合面，包括粗刨和精刨，粗刨保證尺寸，精刨保證尺寸 工序5 刨底面，保證尺寸 工序6 鉆底面螺栓孔21 工序7 銑沉孔40 工序8 精鉸兩對(duì)角21孔 工序9 以下底面為基準(zhǔn)一面兩銷定位鉆14放油螺塞孔 工序10 以下底面為基準(zhǔn)一面兩銷定位鉆16油標(biāo)孔 工序11 給14放油螺栓孔和16油標(biāo)孔攻絲 工序12 磨對(duì)和面 工序13 檢驗(yàn) 工序14 鉆結(jié)合面處連接螺栓孔16，12 工序15 合箱連上螺栓，鉆并且鉸兩12銷孔 工序16 插入銷，鏜軸承座孔保證尺寸， 工序17 擴(kuò)軸承座孔，保證尺寸， 工序18 鉸軸承座孔，分粗鉸和精鉸，保證最終尺寸， ， 工序19 銑軸承座兩端面,保證尺寸 工序20 鉆軸承座孔9 工序21 給軸承座孔攻絲10 工序22 分開箱體，清除毛刺，打標(biāo)記 工序23 檢驗(yàn) 2、工藝路線方案二 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效處理 工序3 涂底漆 工序4 刨對(duì)合面，包括粗刨和精刨，粗刨保證尺寸，精刨保證尺寸 工序5 刨底面，保證尺寸 工序6 鉆底面螺栓孔21 工序7 銑沉孔40 工序8 以下底面和側(cè)面銷釘定位鉆14放油螺栓孔 工序9 給14放油螺栓孔攻絲 工序10 以下底面和側(cè)面銷釘定位鉆16油標(biāo)孔 工序11 給16油標(biāo)孔攻絲 工序12 以下底面和側(cè)面銷釘定位磨對(duì)合面 工序13 檢驗(yàn) 工序14 合箱鉆12孔和16連接螺栓孔 工序15 鉸兩12銷孔 工序16 連接螺栓，以兩銷孔和箱座底面為定位基準(zhǔn)銑軸承座端面 工序17 鏜軸承座孔， 工序18 擴(kuò)軸承座孔，保證尺寸， 工序19 鉸軸承座孔，分粗鉸和精鉸，保證最終尺寸， ， 工序20 銑軸承座兩端面,保證尺寸 工序21 鉆軸承座孔9 工序22 給軸承座孔攻絲10 工序23 分開箱體，清除毛刺，打標(biāo)記 工序24 檢驗(yàn) 3、工藝路線的比較分析 上述兩個(gè)方案的最大區(qū)別有以下三點(diǎn)。 （1）加工軸承座端面、軸承座端面螺栓孔、軸承座孔時(shí)的定位基準(zhǔn)不同，方案一中用到的定位基準(zhǔn)是箱座底面及地面上兩精鉸螺栓孔，而方案二則是底面和兩銷孔。顯然，兩種方案都能實(shí)現(xiàn)一面兩銷定位。但是方案二由于銷孔距離底面比較遠(yuǎn)，這就要求定位銷的長(zhǎng)度比較大，而其基本尺寸僅為12mm，這勢(shì)必增加了定位銷的制造要求，增加了成本，方案一則不存在這樣的問題。 （2）方案一在工序8時(shí)就加工好了底座上兩螺栓孔作為定位基準(zhǔn)，后面的所有的加工都可以此兩孔和底面為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，后面工序的夾具設(shè)計(jì)比較方便（因?yàn)槎ㄎ环桨敢恢?，基本上可以用統(tǒng)一的夾具）。方案二的定位基準(zhǔn)顯然不統(tǒng)一，該方案在工序9合箱之后鉆12孔，16孔時(shí)所用的基準(zhǔn)是地面和結(jié)合面凸緣側(cè)面，而在銷孔加工好之后基準(zhǔn)又變?yōu)榈酌婧弯N孔，這樣夾具就得換，增加了設(shè)計(jì)成本。 （3）方案一中結(jié)合面凸緣上的連接螺栓孔是箱蓋和箱座分開加工的，銷孔是合起來之后才加工的，這樣一來加工這些孔就需要4道工序，而方案二中這些孔是合起來之后加工的，因此2道工序就可完成（加工銷孔需要鉆、鉸兩道工序），經(jīng)濟(jì)性和時(shí)間性好。 綜上所述，兩種加工路線各有利弊，我們可以各取其長(zhǎng)，將加工路線最終確定如下： 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效處理 工序3 涂底漆 工序4 以結(jié)合面處凸緣下表面為定位基準(zhǔn)刨對(duì)合面，包括粗刨和精刨，粗刨保證尺寸，精刨保證尺寸 工序5 以精刨之后的結(jié)合面為基準(zhǔn)刨底面，保證尺寸 工序6 以精刨之后的結(jié)合面和結(jié)合面凸緣側(cè)面為基準(zhǔn)，鉆孔21 工序7 銑沉孔40 工序8 以精刨之后的結(jié)合面和結(jié)合面凸緣側(cè)面為基準(zhǔn)精鉸兩21對(duì) 角孔 工序9 以下底面為基準(zhǔn)鉆14放油螺栓孔 工序10 以下底面為基準(zhǔn)鉆16油標(biāo)孔 工序11 給14放油螺栓和16油標(biāo)孔攻絲 工序12 以底座和精鉸之后的螺栓孔為定位基準(zhǔn)磨對(duì)和面 工序13 檢驗(yàn) 工序14 合箱鉆結(jié)合面處連接螺栓孔16，12 工序15 連上螺栓，鉸兩12銷孔 工序16 插入銷， 鏜軸承座孔， 工序17 擴(kuò)軸承座孔，保證尺寸， 工序18 鉸軸承座孔，分粗鉸和精鉸，保證最終尺寸， ， 工序19 銑軸承座兩端面,保證尺寸 工序20 鉆軸承座孔9 工序21 給軸承座孔攻絲10 工序22 分開箱體，清除毛刺，打標(biāo)記 工序23 檢驗(yàn)（4） 、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 減速器零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用1級(jí)精度鑄造。 根據(jù)上述原始材料及加工工藝，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、軸承座端面方向由于鑄造時(shí)是一級(jí)精度，查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔?36頁，可得端面方向的單邊余量最少為4.5，鑄件在此方向上的雙邊偏差為。因其最終要求的尺寸為，所以確定其毛坯尺寸為。2、 軸承座孔的加工由于鑄造時(shí)是一級(jí)精度，查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔?36頁，可得軸承座孔的雙邊余量最少為3.5，鑄件在此方向上的雙邊偏差為。根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)航空工業(yè)出版社396、397頁中推薦的H7孔的獲得方法，確定軸承座孔各工序基本尺寸；金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔?72頁表4-1，確定各工序的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)，并參考191頁表3-2確定其公差數(shù)值，然后按“入體原則”標(biāo)注各工序的尺寸確定工序經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)基本尺寸各工序雙邊余量按入體原則標(biāo)注極限尺寸鑄造 51鏜孔H12 54.6 3.6擴(kuò)孔鉆H10 54.63 0.03粗鉸孔H9 54.92 0.29精鉸孔H7 55 0.08 同理可得 ， 的各工序尺寸為 精鉸 粗鉸 擴(kuò)孔鉆 鏜孔 鑄孔 3、結(jié)合面底面方向尺寸加工 這個(gè)方向尺寸的加工涉及到粗刨結(jié)合面，精刨結(jié)合面，刨底面，磨結(jié)合面三個(gè)工序，每道工序的加工余量根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔?74頁表5-72確定如下： 精刨結(jié)合面 余量為2 公差為0.7 磨結(jié)合面 余量為0.5 公差為0.15由336頁可知：（鑄造選1級(jí)精度，且鑄造時(shí)結(jié)合面在下放） 結(jié)合面處的加工總余量最小應(yīng)為4.5 底面處的加工總余量最小應(yīng)為5.5 參考機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)航空工業(yè)出版社275頁，可知，精刨底面后可達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT10，由191頁可知，該等級(jí)對(duì)應(yīng)的公差為0.185。 要保證尺寸，磨削余量，所以由入體原則確定精刨底面之后要保證的尺寸其中,求。 基本尺寸 Es Ex増環(huán) A2184.5 0 -0.185減環(huán)A1-0.50-0.105封閉環(huán)A01840-0.29 由此可知磨削用量為0.5+0.105=0.605,其在范圍內(nèi)。 所以，精刨底面之后應(yīng)該保證的尺寸為，該尺寸精度精刨完全可以保證。又因?yàn)榈酌嫣幍呐傧饔昧孔钌賾?yīng)為5.5。 所以，精刨底面之前底面到結(jié)合面得尺寸應(yīng)為。 刨結(jié)合面分粗刨和精刨，15這個(gè)尺寸要求不高我們確定其為，精刨的切削用量為。 以結(jié)合面凸緣下表面為基準(zhǔn)精刨結(jié)合面之后凸緣下表面到結(jié)合面的的尺寸確定如下：其中,求。基本尺寸Es Ex増環(huán)A215.5 +0.5-0.395減環(huán)A1-0.50-0.105封閉環(huán)A015+0.5-0.5 所以該尺寸為 粗刨之后凸緣下表面到結(jié)合面的尺寸確定如下：其中，,求。 基本尺寸 Es Ex増環(huán)A217.5+0.5+0.305減環(huán)A1-20-0.7封閉環(huán)A015.5+0.5-0.395 所以粗刨結(jié)合面之后凸緣下表面到結(jié)合面的尺寸應(yīng)為。 最后，由于結(jié)合面處刨掉的余量最少應(yīng)為4.5，考慮到鑄造時(shí)有的誤差，確定該余量為5.5，所以結(jié)合面處的尺寸應(yīng)為 毛坯的總高度為 所以毛坯的尺寸確定如下：（5） 、磨結(jié)合面工藝分析 1、材料與加工要求 材料：HT200 保證尺寸： 加工前的尺寸： 零件總長(zhǎng)：647 總寬：309 總高：184 2、機(jī)床選擇 參考機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)航空工業(yè)出版社570頁，表10-28 機(jī)床：M7130K,矩形工作臺(tái)面 具體參數(shù)如下表所示砂輪中心至臺(tái)面距離H最大575最小135磨頭最大移動(dòng)量橫向350縱向440砂輪尺寸外徑350內(nèi)徑127寬度40工作臺(tái)縱向移動(dòng)量最大1650最小200臺(tái)面尺寸L1600B300b18T80槽數(shù)33、 刀具選擇（參考金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上海科技出版社957頁） 刀具：平行砂輪代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)D dHPJB1193-7135012440 磨料：黑色碳化硅 粒度36-46，取46 硬度：ZR-Z 組織：5-6 結(jié)合劑：陶瓷4、 切削速度（參考金屬切削手冊(cè)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社12.41表12-25） 采用圓周面磨削，砂輪圓周速度取22米/秒（精磨） 主軸轉(zhuǎn)速為 工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度20米/分5、 切削液（參考金屬切削手冊(cè)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社12.45表12-28）選用69-1型乳化液，配方如下：化學(xué)成分（%）石油磺酸鋇10磺化油10三乙醇胺10油酸2.4氫氧化鉀0.6水35-7#高速機(jī)油余量6、 磨面切削用量計(jì)算（參考金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)上?？萍汲霭嫔?57頁） 矩形臺(tái)面用砂輪圓周面精磨進(jìn)給量 毫米/行程 其中：為單行程進(jìn)給量 為工件移動(dòng)速度，即工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度20米/分 根據(jù)959頁表10-234，因尺寸精度為0.29 ，取0.3，加工余量為0.5 。 所以 材料鑄鐵，磨輪直徑350，查表10-234，在320和400之間差值，得： 由于 (其中為工件磨削表面總面積；B為磨削表面寬度，L為工作在T形臺(tái)上所占得長(zhǎng)度毫米）958頁所以 由插值法可得： 由于砂輪寬度為40，所以取 所以 （六）夾具設(shè)計(jì) 1. 問題的指出為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。對(duì)于下箱體加工工序8磨下箱體的對(duì)合面，由于對(duì)加工尺寸精度要求不是很高，所以在本道工序加工時(shí)，主要考慮如何降低生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本夾具將用于M7130k平面磨床。2. 夾具設(shè)計(jì)（1） 定位基準(zhǔn)的選擇：由零件圖可知，箱體對(duì)合面與下底面間的尺寸應(yīng)保證為184mm，故應(yīng)以下底面為定位基準(zhǔn)。為了提高加工效率并保證所需精度決定采用磨削加工，同時(shí)夾具采用液壓夾緊，既提高夾緊效率又保證夾緊精度。（2） 定位方案和元件設(shè)計(jì) 根據(jù)工序圖及對(duì)零件結(jié)構(gòu)的分析，此夾具定位以一個(gè)定位平面和兩個(gè)定位銷對(duì)箱體進(jìn)行定位。所選用的兩個(gè)定位銷尺寸為21，定位銷結(jié)構(gòu)見夾具設(shè)計(jì)剖面圖。（3） 夾緊方案和夾緊元件設(shè)計(jì) 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和夾緊方向，采用杠桿壓頭夾緊機(jī)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)，保證：1） 夾緊動(dòng)作準(zhǔn)確可靠 采用杠桿壓緊，以保證工件高低不一而傾斜時(shí)準(zhǔn)確夾緊。壓頭和工件的接觸面應(yīng)做成弧面，以防止接觸不良或改變著力點(diǎn)而破壞定位。2） 操作效率高采用液壓缸夾緊方式可使夾緊迅速準(zhǔn)確，并能保證各夾緊點(diǎn)獲得相同的夾緊力，以使箱體夾緊平衡。壓桿下面設(shè)置彈簧，這樣液壓缸卸荷取工件時(shí)，彈簧迅速將壓桿緊隨滑動(dòng)觸點(diǎn)拉回，提高裝夾效率。液壓夾緊機(jī)構(gòu)各元件均已標(biāo)準(zhǔn)化，其材料，熱處理要求和結(jié)構(gòu)尺寸都可以查表求得。（4） 磨削力及夾緊力的計(jì)算磨具：平行砂輪， 磨料：黑色碳化硅， 粒度：36-46，取46， 硬度：ZR-Z組織：5-6 結(jié)合劑：陶瓷工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度S=20米/分每一行程橫向進(jìn)給量S橫=15mm磨削進(jìn)給量t=0.17mm 由金屬切削手冊(cè)圖12-13查得 ： 單位磨削功率Ng=0.35（千瓦/厘米3分-1）金屬切除率z=tS橫S/60=0.17x15x20/60=0.85(毫米3/秒)平面縱磨磨削功率 N=60Ng.z/1000=60x0.35x0.85/1000=0.01785千瓦（5） 夾具定位誤差的計(jì)算 夾具尺寸的確定確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差 銷距的基本尺寸（Lx=562±0.03）與孔距的基本尺寸（Lg）相同，其偏差為： ±Lx=±(1/51/3) Lg。 ?。篖±Lx=562±（1/3 X 0.03）=562±0.01確定圓柱銷直徑尺寸（D1）及偏差以銷孔基本尺寸為圓柱銷的基本尺寸（D1），配合偏差選擇g6。故：D1=21g6=選定削邊銷基本尺寸（D2）及偏差查表得削邊銷寬度（b）及其它結(jié)構(gòu)尺寸當(dāng)D2=21時(shí)，得b=7,B=D2-1=20。D2max= D2-2= D2-=21-=20.973一般以D2max作為削邊銷的基本尺寸，與該孔的配合可選取h6。所以?。篋2=20.973 h6=夾具定位誤差的計(jì)算 位置（O1）= D- D1min=21-(21-0.007)=0.007 位置（O2）=位置（O1）+ Lx=0.007 + 0.01=0.017 ，位置（O2）= D- D2min=21-(21-0.031)=0.031 角度（O1 O2）=±arctg(位置（O1） + ，位置（O2）)/2L=±arctg(0.007+ 0.031)/1124=0.002。而對(duì)于本道工序采用一面兩銷定位磨削箱體對(duì)合面，對(duì)合面的工序尺寸與定位元件的定位誤差敏感方向垂直，故定位元件的定位誤差不會(huì)影響垂直方向上的定位誤差而只會(huì)影響水平敏感方向上的定位誤差，既兩定位銷的位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差不會(huì)影響磨削工序尺寸。但定位平面垂直方向的尺寸公差會(huì)導(dǎo)致磨削的加工誤差，所以夾具的定位誤差 夾具= 定位尺寸公差= 0 。（6） 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高夾緊效率，可選用液壓自動(dòng)夾緊，本道工序的磨床夾具就是選擇了液壓缸杠桿夾緊機(jī)構(gòu)。由于本工序是磨削加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢(shì)必要求采用較大的夾緊力夾緊工件以保證夾緊精度，故采用液壓缸夾緊并利用杠桿原理使夾緊力進(jìn)一步增大。三、參考文獻(xiàn)1金屬切削手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上海科技出版社3機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 航空工業(yè)出版社4機(jī)械制造工藝學(xué) 王啟平主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 16