机械制造及自动化毕业设计说明书减速器箱体工艺设计与工装设计.docx

浙江纺织服装学院机械毕业设计QQ：609881953目 录前言1 毕业设计的目的12 毕业设计的基本任务与要求1 2、1、设计任务1 2、2、设计基本要求13 设计说明书的编写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的基本任务22 减速箱体工艺设计与工装设计的设计要求23 减速箱体工艺设计与工装设计的方法和步骤23、1生产纲领的计算与生产类型的确定23、2零件图审查23、2、1 了解零件图的功用及技术要求23、2、2 分析零件的结构工艺性23、3毛坯的选择23、31毛坯的种类23、32铸件制造方法的选择23、33铸件的尺寸公差与加工余量33、331铸件的尺寸公差 33、332铸件的加工余量 33、333铸件最小孔径 33、3、4 毛坯零件合图 33、4定位基准的选择33、4、1 夹具设计研究原始资料33、4、2 拟定夹具的结构方案43、4、2、1确定夹具的类型43、4、2、2确定工件的定位方式及定位元件的结构43、4、2、3确定工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置43、4、2、4确定刀具的导向方式或对刀装置43、4、2、5确定夹具体的结构类型43、4、3 夹具总图设计53、4、3、1 绘制总装图的注意问题53、4、3、2 绘制总装图的步骤53、4、3、3 夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术要求的标注53、4、3、4 夹具公差与配合的选择53、4、3、5 各类机床夹具的公差和技术要求的确定63、4、4夹具精度的校核73、4、5绘制夹具零件图样73、4、6夹具总体结构分析及夹具的使用说明73、5 拟定工艺路线73、5、1 确定各表面的加工方法73、5、2 加工顺序的安排73、5、3 确定加工余量83、5、4 计算工序尺寸及公差93、6 确定各工序切削用量103、7 机床及工艺装备的选择153、8 工时定额的计算与确定173、9 工艺规程卡的填写184、设计小结18参考文献书目 191设计的目的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的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：（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设计的基本任务与要求2、1、设计任务（1） 设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程；（2） 设计一个专用夹具；（3） 编写设计说明书。2、2、设计基本要求（1） 内容完整，步骤齐全。（2） 设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。（3） 正确处理继承与创新的关系。（4） 正确使用标准和规范。（5） 尽量采用先进设计手段。3设计说明书的编写说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，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）编写设计说明书一份；（5）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。（6）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。（7） 绘制夹具总图和主要非标准件零件图，编写设计说明书。（8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。2设计要求：（1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求；（2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率；（3）要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施；（4）在立足本企业的生产条件基础上，尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装备；（5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰；（6）工艺规程应满足规范化、标准化要求；（7）夹具设计保证工件的加工精度；（8）提高生产效率；（9）工艺性好；（10）使用性好；（11）经济性好。3方法和步骤：31生产纲领的计算与生产类型的确定生产类型生产纲领（件/年）小批生产 中型零件（430KG）10200 表1-1生产纲领和生产类型的关系32零件图审查321了解零件的功用及技术要求熟悉用途（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），在产品中的位置（处于电机与执行机构之间）和功用（齿轮间的传动比来改变转速），322分析零件的结构工艺性零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面：（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理，重要尺寸精度35，40，47公差在0.025之内，形位公差垂直度要求0.05之内,一般尺寸精度为9-11级；（2）各加工表面的几何形状应尽量简单；（3）有相互位置要求的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的孔距高度方向在33±0.03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毛坯选择331毛坯的种类铸件HT15-33（适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能）表1-6HT的牌号、性能及主要用途（机械制造基础）332铸件制造方法的选择毛坯制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及工厂的现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铸造13级以下大HT15-33各种尺寸复杂表1-2各类毛坯的特点及应用范围333铸件的尺寸公差与加工余量3331铸件的尺寸公差（GB6414-1986）规定：铸件尺寸代号为CT，分16级造型材料公差等级CT灰铸铁自硬砂1113表1-4小批和单件生产铸件的尺寸公差等级表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的铸件机械加工余量等级和表1-7铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（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确定各表面的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的铸件机械加工余量等级和表1-7铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计）34定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。定位基准分为粗基准和精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面，称为辅助基准。定位基准的选择原则（机械制造基础P254）粗基准的选择原则（1） 应选择不加工表面为粗基准。（2） 对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量，以保证：1） 各加工表面都有足够的加工余量；2） 对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀；3） 使工件上各加工表面总的金属切除量最小；（3） 作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其它表面缺陷，以便定位准确；（4） 同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次；精基准的选择原则：（1） 基准重合原则（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、研究加工工件图样了解该工件的结构形状尺寸材料热处理要求，主要是表面的加工精度表面粗糙度及其他技术要求2、熟悉工艺文件，明确以下内容（1） 毛坯的种类形状加工余量及其精度。（2） 工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。（3） 本工序所使用的机床刀具及其他辅助工具的规格。（4） 本工序所采用的切削用量。342拟定夹具的结构方案1 确定夹具的类型2 确定工件的定位方式及定位元件的结构工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状尺寸。分析加工工序的技术条件和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则，按定位可靠结构简单的原则，确定定位方式。常见的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。在确定了工件的定位方式后，即可根据定位基面的形状，选取相应的定位元件及结构。（1） 平面定位在夹具设计中常用的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、工件的夹紧方式，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的定位及夹压表面的精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进行夹紧力的估算。(1)切削力的计算(C a吃刀量 f进给量 v切削速度 k修正系数) 0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.81×180×0.2×4 ×10 ×（300/190）×0.55×1.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81×94×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.3×1.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81×54×0.2 ×4 ×10 ×（300/190）×1.1×0.7=1092.82N 2 2 2故总的切削力F=【Fz_+ Fy + Fx 】开平方根=2618.27N(2)夹紧力的计算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 × 2618.27×20 /50×0.2=523.65N在确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力。夹紧力（大型工件还应考虑重力，惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，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常见夹紧形式所需的夹紧力计算公式(2) 夹紧装置的设计夹紧装置的设计实际上是一个综合性的问题，确定夹紧力的大小方向和作用点时，必须全面考虑工件的结构工艺方法定位元件的结构与布置等因素。要求夹紧装置动作迅速，操作安全省力，结构简单易于制造并且体积小刚度好，有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。常见的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结构简单自锁性好扩力比大且夹紧行程不受限制，广泛应用于夹具的夹紧装置。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确定刀具的导向方式或对刀装置表3-49表3-62为常用的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确定夹具体的结构类型夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体，因此夹具体的形状及尺寸取决于夹具各种装置的布置及夹具与机床的连接。（1）对夹具体的要求1） 有适当的精度和尺寸稳定性2） 有足够的强度和刚度3） 结构工艺性好4） 排屑方便5） 在机床上安装稳定可靠（2） 夹具体毛坯的类型1） 型材夹具体 2） 铸造夹具体3、4、3 夹具总图设计1 绘制总装图的注意问题（1）尽可能采用1：1的比例，以求直观不会产生错觉。（2）被加工工件用双点画线表示，在图中作透明体处理，它不影响夹具元件的投影。加工面的加工余量可用粗实线表示。（3）视图的数量应以能完整清晰地表示出整个结构为原则。为直观起见，一般常以操作者在加工时所面对的视图为主观图。（4）工件在夹具中应处于夹紧状态。2 绘制总装图的步骤（1）布置定位元件（2）布置导向对刀元件（3）设计夹紧装置（4）设计夹具体（5）完成总装图3 夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术要求的标注（1）夹具总图上应标注的尺寸和相互位置关系有如下五类 1）定位副本身的精度和定位副之间的联系尺寸及精度； 2）对刀元件或导向元件与定位元件之间的联系尺寸； 3）夹具体与机床的连接面以及定位元件与工件表面之间的联系尺寸； 4）夹具外形的最大轮廓尺寸； 5）配合尺寸。（2）尺寸公差的确定原则为满足加工精度要求，夹具本身应有较高的精度。由于目前分析计算方法不够完善，因此夹具的有关公差仍按经验来确定。如果生产规模较大，要求夹具具有一定寿命，夹具的有关公差可取得小些；对加工精度较低的夹具，则取较大的公差。一般可按以下原则选取（下述文中的k为工件相应公差）；1）夹具上的尺寸和角度公差取（1/21/5）k；2）夹具上的位置公差取（1/21/3）k；3）当加工未注公差工件时取±0.1mm；4）未注形位公差的加工面，按GB/T11-1984中13级精度的规定选取。注意夹具有关公差均应在工件公差带的中间位置，即不管工件偏差对称与否，都要将其化成双向对称偏差，然后取其值的1/21/5，以确定夹具上有关的基本尺寸和公差。4 夹具公差与配合的选择夹具的公差与配合应符合有关国家标准，常用的配合种类与公差等级如表3-5所示。具体的配合确定，有标准规定的可直接选用，没有规定的可按表3-5选用表3-5夹具常用配合种类和公差等级5 各类机床夹具的公差和技术要求的确定由于各类机床的加工工艺特点和夹具与机床的连接方式的不同，对夹具也有不同的要求，为了便于说明问题，根据其各自不同的特点，通常分车、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要求的制订表3-14镗套的公差与配合配合表面加工方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 回转镗套与镗杆的配合多采用H7/h6或H6/h5。当精度要求较高时，配合间隙应小于0.01mm。镗套内、外圆的同轴度，一般小于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的1/61/5。镗杆直径可按经验公式选取，也可根据镗孔直径直接从表3-15中选取：d=(0.70.8)D式中d为镗杆直径；D为工件被加工孔的直径表3-15镗杆直径与镗孔孔径的关系 单位mm工件孔径40505170718586100101140141200镗杆直径32405060801003、4、4夹具精度的校核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；调整误差T；加工方法误差G；工件工序尺寸公差k）2、 定位误差的分析计算3、 夹具在机床上的安装误差A4、 对刀或导向误差T3、4、5绘制夹具零件图样3、4、6夹具总体结构分析及夹具的使用说明35 拟定工艺路线351确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型，零件的结构形状和加工表面的尺寸，工厂现有的设备情况，工件材料性质和毛坯情况等。352加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后顺序，零件加工顺序是否合适，对加工质量，生产率和经济性有着较大的影响。（1） 机械加工顺序的安排在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。（2） 加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般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处理工序等有很大好处 。（3） 热处理工序的安排热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法次数和在工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。（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处理）图1-4热处理工序的安排图（机械制造技术课程设计）由图可得热处理安排为 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很多，主要包括检验划线，去毛刺清洗平衡退磁防锈包装等，根据工艺需要穿插在工序中。353确定加工余量合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。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的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。故应在保证加工质量的前提下尽量减小加工余量。毛坯余量（总余量）已在画毛坯图时确定，这里主要是确定工序余量。（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孔的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孔的工序尺寸354计算工序尺寸及公差工序顺序确定后，就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的确定与工序余量大小工序尺寸的标注方法基准选择中间工序安排等密切相关，是一项细致的工作。36确定各工序切削用量在单件小批生产中，各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定，以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地严格地选择切削用量，以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切削用量的选用与下列因素有关：生产率，加工质量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工艺系统弹性变形，工艺系统的振动，刀具耐用度，机床功率等。在综合考虑上述因素的基础上，使背吃刀量ap，进给量f ，切削速度v的积最大。一般应先尽量取在的ap，其次尽量取大的进给量f，最后取合适的切削速度v.37机床及工艺装备的选择选择机床：数控铣床卧式镗床。夹具（专用夹具）选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的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，通常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，应根据具体要求提出设计任务书，其中包括与加工工序内容有关的必要参数，所要求的生产率保证产品质量的技术条件以及机床的总体布置形式等。在选择工艺装备时，既工考虑适应性又要注意新技术的应用，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毛坯铸造砂型铸造自硬砂为造型材料020热处理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热处理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（包括工艺设计和夹具设计），它的全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步的兴趣，并让我主观上认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（包括尺寸精度和位置精度）来满足实际中与之相配套的用途。不仅是箱体类的，还有其它类型，在设计时都为加工出更好使用的性能。在设计时通过查阅资料使得了解的知识面更广、范围更大，在查阅时了解有关机械方面的书，从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验，理论知识与实际操作是相辅相成。参考文献书目1. 机械设计基础 陈立德 主编 高等教育出版社 2000年2. 机械设计课程设计 陈立德 主编 高等教育出版社 2000年3. 机械设计与制造工艺简明手册 许毓潮 主编 中国电力出版社4. 互换性与测量技术基础 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 2000年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 2002年15. 数控加工及程序编制基础 吴玉华 主编 机械工业出版社 1998年19