箱体零件加工的工艺设计与工艺装备设计-机械制造与自动化专业论文.pdf

目录前 言1第一章设计任务概述21.1设计的主要内容21.2设计的指导思想2第二章零件的结构工艺性分析 32.1零件的作用32.2零件的结构分析32.3零件材料及热处理32.4生产纲领与生产类型 42.5 零件的工艺分析72.6 孔和平面的加工顺序72.7 孔系加工方案选择8第三章毛坯的确定93.1确定毛坯类型93.2毛坯的制造方法93.3毛坯形状和尺寸103.4毛坯图11第四章工艺路线的拟定124.1 定位基准的选择124.2 加工方法的确定144.3 工序的安排144.4 工序划分及工序内容的确定 154.5 拟定加工工艺路线164.6 整理工艺文件（见附录）18第五章零件加工工序设计195.1 工序 01 工序195.2 工序 02 工序195.3 工序 03 工序195.3.1 加工设备的选择 195.3.2 工艺装备选择205.3.3 工步顺序的确定 205.3.4 加工余量的确定 205.3.5 工序（工步）20图表 52 工序（工步）尺寸及上下偏差尺寸及上下偏差205.3.6 切削用量的选择与确定 205.4 工序 04 设计215.4.1 加工设备的选择 215.4.2 工艺装备选择215.4.3 工步顺序的确定 225.4.4 加工余量的确定 225.4.5 切削用量的选择与确定 225.5 工序 05 设计235.5.1 加工设备的选择 235.5.2 工艺装备选择245.5.3 工步顺序的确定 245.5.4 加工余量的确定 245.5.5 切削用量的选择与确定 255.6 工序 06 设计265.6.1 加工设备的选择 265.6.2 工艺装备选择265.6.3 工步顺序的确定 275.6.4 加工余量的确定 275.6.5 切削用量的选择与确定 275.7 工序 07 设计285.7.1 加工设备的选择 285.7.2 工艺装备选择285.7.3 工步顺序的确定 285.7.4 加工余量的确定 285.7.5 切削用量的选择与确定 285.8 工序 08 设计295.8.1 加工设备的选择 295.8.2 工艺装备选择295.8.3 工步顺序的确定 305.8.4 加工余量的确定 305.8.6 切削用量的选择与确定 305.9 工序 09 设计315.9.1 加工设备的选择 315.9.2 工艺装备的选择325.9.3 工步顺序的确定 325.9.4 切削用量的选择与确定 325.10 工序 10 设计335.10.1 加工设备的选择 335.10.2 工艺装备选择335.10.3 工步顺序的确定 335.10.4 切削用量的选择与确定 335.11 工序 11 设计335.11.1 加工设备的选择335.11.2 工艺装备选择335.11.3 工步顺序的确定345.11.4 切削用量的选择与确定345.12 工序 12 设计345.12.1 加工设备的选择 345.12.2 工艺装备选择345.12.3 工步顺序的确定 355.12.4 切削用量的选择与确定 355.13 工序 13 设计355.14 工序 14 设计35第六章铣床夹具366.1 机床夹具概述366.1.1 机床夹具的组成 366.1.2 机床的分类366.1.3 工件的装夹方法 376.2 工件的定位及定位元件 386.2.1 工件在夹具中的定位 386.2.2 定位误差的分析 396.3 工件的夹紧和夹紧装置 406.3.1 夹紧装置的组成 406.3.2 夹紧装置类型426.4 夹具体436.5 箱体零件的铣床夹具设计 436.5.1 铣床夹具的主要类型 446.5.2 铣床夹具的设计要点 446.5.3 箱体零件的铣床专用夹具的总体设计466.5.4 安装（与机床连接）466.5.5 精度分析46结论48致谢49参考文献50第 1 页前 言毕业设计是学生毕业前最后一个学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。它对培养有关机械工艺方面的应用型人才起到直接的和重要的作用。机械制造毕业设计是我们对大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课的运用。这是我们在毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训。因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限，尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。第 2 页第一章设计任务概述1.1设计的主要内容设计的主要内容机械加工毕业设计是在学院机械制造工艺学(含机床夹具设计)和所有专业课之后进行的,是对所学课程的一次深入的综合性复习,也是理论联系实际的训练。设计的任务是根据所给定的零件图，确定合适的加工机床、刀具、切削用量，合理的进给路线，制定经济高效的工艺方案；绘制零件图一张、编制工艺过程卡，撰写设计说明书。要求我们能综合运用机械制造工艺学中基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件的工艺程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定加工方案。同时也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后从事的工作打下良好基础。以零件图为依据对零件进行工艺分析，绘制出零件图。根据零件图确定加工余量，设计并绘制出毛坯图。通过对零件的整体把握设计相应的工艺方案，以利于生产效率的提高，依据所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡，工序卡，刀具卡）选择合理的刃量具和切削用量，编写出零件的加工程序，并对加工程序进行相应的调试，检查，修改，以利于工件的顺利加工，从而编写出一内容精简，说服力强的设计说明书。零件名称：箱体。技术要求：未注圆角R2；未注倒角C1。毛坯：铸造件。1.2设计的指导思想设计的指导思想1保证零件加工质量2适当采用数控加工条件能显著提高生产效率和精度。3降低生产成本，适应性强。4工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。5结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，便于提高精度和生产效率。第 3 页第二章零件的结构工艺性分析2.1零件的作用零件的作用题目给出的零件是箱体。箱体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证箱体各部件的正确安装。因此箱体零件的加工质量，不但直接影响箱体内各个部件的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.22.2零件的结构分析零件的结构分析主要加工表面：外圆表面70、58、55，螺纹孔 4M4 和 4M6，内通孔35H7 和55H7 和16H7 和10H7，9 和 47 的沉孔，长方体为 4565。技术要求：表面粗糙度分别为 Ra12.5、Ra6.3、Ra3.2 和 Ra1.6；未注圆角为 R2，未注倒角为 C1。2.3零件材料及热处理零件材料及热处理2.3.12.3.1 箱体通常用灰铸铁制造，灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。铸铁：含碳量大于 2.11%的铁碳合金，力学性能比钢差，不能锻造。但具有优良的铸造性、减震性、耐磨性等特点，加之价格低廉，生产设备和工艺简单，占机器总重量的 4590；。铸铁与钢的主要区别在于铸铁比钢还有较高的碳和硅，并且硫磷杂质含量较高。常用铸铁的化学成分范围是C=2.54.0，Si=1.03.0，Mn=0.41.4，P=0.10.5，S=0.020.20。2.3.22.3.2 HT200是灰铸铁的牌号,灰铸铁 HT200表30试样的最低抗拉强度200MPa。1、灰铸铁的组织和性能(1)组织：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体第 4 页组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。（2）力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易 造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。（3）其他性能：良好的铸造性能良、好的减振性良、好的耐磨性良、好的切削加工性能、低的缺口敏感性。2 2、热处理分为两大类：预备热处理：目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理做好组织准备。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、时效和调质等。最终热处理：目的是提高材料的强度和硬度。常用的方法有：淬火、渗碳淬火、渗氮淬火等。热处理的退火种类：常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。HT200的特点是强度、耐磨性、耐热性均较好，铸造性能好，需要进行人工时效处理。HT200铸件厚度在2.5与10之间，其抗拉强度220MPa。据以上分析对毛坯进行时效热处理。2.4生产纲领与生产类型生产纲领与生产类型1、生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度成为生产纲领。零件的生产纲领还包括一定的次品和废品率。生产类型的划分主要由生产纲领决定，不同生产类型采用的制造工艺，工装设备、技术措施及经济效果不同。此零件是大批量生产，其表面质量要求不高，因此在普通车床、磨床、铣床和钻床上加工即可满足要求。零件的生产纲领应按下式计算：NQn（1+a）（1+b）（21）N零件的年产量（件/年）；第 5 页Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a该零件的备品率（备品百分率）；b该零件的废品率（废品百分率）。2 2、生产类型：企业生产专业化程度。一般分为大量生产、成批生产、单件生产三种类型。（1）单件生产：产品品种很多，同一产品的产量少，而且很少重复生产（2）大量生产：产品的产量很大，大多数工作地按照一定的节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。（3）成批生产：一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品都有一定的数量，工作地加工数量周期性地重复。生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数，参照表 2-2 确定。表 21生产类型和生产纲领等的关系生产类型生产纲领/（台/年、或件/年）工作地每月担负的工序数小型机械或轻型零件中型机械或中型零件重型机械或重型零件工序数/月单件生产100105不作规定小批生产100001015051002040中批生产50050001505001003001020大批生产50005000050050003001000110大量生产500005000100013 3、工艺特征：生产类型不同，零件和产品的制造工艺、所用设备及工艺装备对工人的技术要求、采用的技术措施和达到的技术经济效果也会不同。各种生产的工艺特征归纳在表 2-3 中，在制订零件机械加工工艺规程时，先确定生产类型，再参考表 2-3 确定该生产类型下的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合第 6 页理。大批量生产基于产品或零件的互换性，标准化和系列化的应用，刚性生产线大大提高了生产效率，降低了生产成本，其特点是产品结构稳定、自动化程度高。表 2-2各种生产类型的工艺特征工艺特征工艺特征生产类型生产类型单件小批单件小批中批中批大批大量大批大量零件的互换性零件的互换性用修配法，钳工修配，缺乏互换性大部分具有互换性，装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留某些修配法具 有 广 泛 的 互 换性。少数装备精度较高处，采用分组装配和调整法毛坯的制造方法与毛坯的制造方法与加工余量加工余量木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大部分采用金属模制造或模锻。毛坯精度和加工余量中等广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备及其公布机床设备及其公布形式形式通用机床。按机床类别采用集群式布置部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排类设备广泛采用专用高效夹具及自动机床。按流水线和自动线排列设备工艺装备工艺装备大多数采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精度要求广泛采用专用夹具，部分靠找正装夹达到精度要求。较多采用专用刀具和量具广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具和自动检验装置。考调整法达到精度要求对工人的技术要求对工人的技术要求需技术水平较高的工人需一定技术水平的工人对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低工艺文件工艺文件有工艺过程有工艺过程卡，有工艺过程卡和工第 7 页卡，关键工序要有工序卡关键零件要有工序卡序卡，关键工序要调整卡和检验卡成本成本较高中等较低2.5 零件的工艺分析零件的工艺分析由箱体零件图可知：这是一个簿壁壳体零件，它的外表面上有三个平面需要进行加工，支承孔系在分别在前后和左右端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以顶面为主要加工表面，这一组加工表面包括：顶面的铣削加工；4-M6螺纹孔的钻和攻丝。其中顶面有表面粗糙度要求为3.2，螺纹孔因为是安装吊环的，精度要求不是很高。（2）以底面为主要加工表面，这一组加工表面包括：底面的铣削加工；35H7 和55H7 孔的镗削加工。（3）以35H7和55H7孔为主要加工表面。这一组加工表面包括：其余的各个端面和孔。由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。2.6 孔和平面的加工顺序孔和平面的加工顺序箱体零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。箱体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。箱体零件的加工工艺应遵循粗先加工基准面的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。这样处理还有一个好处就是在粗加工以后零件表面有应力集中的现象，粗精分开可以在粗加工以后进行热处理以消除应力。第 8 页2.7 孔系加工方案选择孔系加工方案选择箱体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择最合适的机床。根据箱体零件图所示的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，箱体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用卧式镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而卧式镗孔却能适应这种要求。综合以上的特点，本零件孔的加工采用钻床钻孔。第 9 页第三章毛坯的确定3.1确定毛坯类型确定毛坯类型该零件的毛坯为模铸件毛坯的形状和尺寸越接近成品零件(毛坯精度越高)，机械加工劳动量越少，材料消耗越少，因而机械加工的生产率提高，成本降低。但是，毛坯的制造费用却提高了。因此，确定毛坯要在机械加工和毛坯制造两方面综合考虑。确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。根据以上该零件选择铸铁，所以选用铸造毛坯。3.2毛坯的制造方法毛坯的制造方法零件材料给定 HT200 零件产量是大批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法为沙漠及其造型，零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件尽量接近，内孔铸出。砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料，制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具，以前第 10 页多用木材制作，通称木模。此外，砂型比金属型耐火度更高，因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是，砂型铸造也有一些不足之处：因为每个砂质砂型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，所以砂型铸造的生产效率较低；又因为砂的整体性质软而多孔，所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低，表面也较粗糙。不过，精密铸件厂集多年的技术积累，已大大改善了砂型铸件的表面状况。锻造后的毛坯，能改善金属的内部组织，提高其抗拉、抗弯等机械性能。采用砂型铸造机铸造毛坯，精度可达 812 级。注：根据（机械加工工艺手册表3.1-20和表3.1-24）3.3毛坯形状和尺寸毛坯形状和尺寸毛坯的形状及尺寸，毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。该零件主要由平面，该零件材料为HT200 铸铁，切削加工性能较好该零件需要加工上下端面、左侧面、中心孔及螺纹孔，对于上下端面、左侧面及中心孔留有足够的加工余量。铸件的精度为 IT10TI12,每个所需加工的面的加工余量为 2mm。材料为 HT200，大批量生产，确定各加工表面的尺寸公差与加工余量。1 1、求最大轮廓尺寸根据零件图可知，最大直径为70高为 54,长方体为 4565。2 2、选取公差等级 CT查书机械加工工艺手册表3.124(大批量生产铸件的尺寸公差等级），由已知可查铸造方法按及其造型、铸件材料按灰铸铁，得公差带等级 CT 范围 812级，取为10级。3 3、求铸件尺寸公差查书机械加工工艺手册表 3.121（铸件尺寸公差数值），查铸件尺寸公差等级 CT10，表 3-1 铸件尺寸公差（mm)第 11 页4 4、求机械加工余量等级查书机械加工工艺手册表 3.126，铸造方法按砂型机器造型及壳型，铸件材料按灰铸铁，加工余量等级为 E-G，对所有的加工表面取同一数值，由书表 3.127，机械加工余量等级为 G 级，我们选择 G 级.5 5、求要求的机械加工余量 RAM表 32 机械加工余量基本尺寸0-4040-6363-100100-160160-250余量0.50.71.42.22.86 6、求毛坯基本尺寸4M4、4M6、47 和9.5 的孔较小，铸成实心。其他毛坯加工尺寸查书 机械加工工艺手册表 3.121,表 3.1-24 表 3.126,表 3.127 由以下式来计算：双侧、外圆加工：R=F+2 RAM+CT/2内孔加工：R=F 2RAM-CT/2单侧加工：R=F+RAM+CT/2各毛坯基本尺寸计算结果如下表：查 机械加工工艺手册 表 3.121,表 3.1-24 表 3.126,表 3.12735H7 的孔铸成31，55H7 的孔铸成51；上下端面各留 2 的余量把高度铸成 60；零件最长尺寸为 80，则毛坯铸造成 90；零件宽度为 65，则毛坯铸造成是 70。3.4毛坯图毛坯图1、因零件为箱体，则铸造壁厚为410mm。2、确定铸造方法由于批量生产，且零件较大，选为砂型机器造型及壳型。3、确定毛坯的热处理方式为消除铸造时产生的残余应力采用人工时效处理，改善加工条件。4、零件 4M4、4M6、47、9.5、10H7 和16H7 的孔较小，铸成基本尺寸0-1010-1616-2525-4040-6363-100100-160公差数值22.22.42.62.83.23.6第 12 页实心如图(附件）。第四章工艺路线的拟定4.1 定位基准的选择定位基准的选择制定机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工顺序都有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。用未加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准，则称为精加工基准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。1.精基准的选择原则1）基准重合原则2）基准统一原则3）自为基准原则4）互为基准原则第 13 页5）保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则从保证箱体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。零件图分析可知，它的底平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后和左右端面，虽然它是箱体的装配基准，但因为它与箱体的主要支承孔系垂直和平行。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。加工轴向内孔均为经济准原则、基准重合原则、基准统一原则，加工高 54的上下端面时互为基准原则。加工55H7 的内孔时为自为基准原则。35H7 的孔、铣削平面为精基准原则。该工件在装夹时均符合保证定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。2.粗基准的选择原则为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工表面为粗基准；合理分配各加工表面的余量；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向，通常只允许使用一次；选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面毛刺等缺陷，以保证定位基准、夹紧可靠；为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。但是从箱的零件结构上看，两个主轴孔作为主要基准是不行的，为了能实现要求，在加工两个孔的时候都选用底面作为基准，以减少定位基准不重合所带来的精度误差。也就是以底面和底面两个孔限制6 个自由度。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。第 14 页4.2 加工方法的确定加工方法的确定在市场经济的前提下，一切都是为能够创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和人工的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。1.上、下表面和左侧面的粗糙度要求为Ra 1.6、Ra 3.2，可选择粗铣精铣方案。2.孔加工方案的选择：内孔表面工方案，很大程度上取决于内孔本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高、粗糙度Ra 值较小的表面，一般不能加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行加工。该零件孔系加工方案选择如下：a.35H7、55H7 孔表面粗糙度为Ra 1.6，选择“粗车精车”方案。b.9.5的孔的表面粗糙度为Ra 12.5，选择“钻”方案。c.27沉孔14 深6 孔，表面粗糙度为Ra 12.5，选择“钻锪孔”方案。d4-M10 的螺纹孔，选择“钻”方案。e4-M8 的螺纹孔，选择“钻”方案。4.3 工序的安排工序的安排（1）机加工工序安排的原则：基准先行：为后续加工提供精基准。先加工上、下端面，以上下端面为基准，为后工序提供了精基准。先主后次：即以主要表面的加工方案为框架，适当穿插次要表面的加工。先加工端面及中心孔，最后再加工螺纹。先粗后精：有利于保证加工精度。先面后孔：用平面定位加工孔，有利于安装稳定。先加工完上下端面，最后再加工孔。（2）辅助工序的安排包括：检验、去毛刺、清洗等。零件加工完成以后，会有毛刺以及铁屑，要去掉毛刺在清洗干净，再检测，这有利于保证测量的准确性。第 15 页4.4 工序划分及工序内容的确定工序划分及工序内容的确定一般工序划分有以下几种方式：l、按所用刀具划分工序。即以同一把刀具完成的哪一部分工艺过程为一道工具。目的：减少安装次数，提高加工精度；减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长（如在一个工作班内不能完成），加工程序的编制和检查难度较大等情况。2、按安装次数划分工序即以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序.适合于加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。3、以粗、精加工划分工序即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工变形大，需要粗、精加工分开的零件，如薄壁件或毛坯为铸件和锻件，也适用于需要穿插热处理的零件。4、以加工部位划分工序。即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工表面多而复杂的零件，此时，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面）将加工划为分几个部分。工序分类工序是完成产品加工的基本单元，在生产过程中按其性质和特点，可分为：1、工艺工序，即使劳动对象直接发生物理或化学变化的加工工序。2、检验工序，指对原料、材料、毛坯、半成品、在制品、成品等进行技术质量检查的工序。3、运输工序，指劳动对象在上述工序之间流动的工序。按照工序的性质，可把工序分为基本工序和辅助工序：1、基本工序，直接使劳动对象发生物理或化学变化的工序。2、辅助工序，为基本工序的生产活动创造条件的工序。工序按工艺加工特点还可细分为若干工步(在金属切削加工中工步可再细分若干走刀或工遍)；按其劳动活动特点可细分为若干操作(或操作组)、动作。合理划分工序，有利于建立生产劳动组织，加强劳动分工与协作，制定劳动定额。该零件加工完成要通过铣、车、钻、锪以及攻丝，为了减少劳动力，增加生产效率和减少加工成本，采用集中加工。上下端面及左端面，都采用端铣刀，采用同一工序。车中心孔一个工序即可完成，钻孔及攻丝都可在钻床上完成。这样需要换到次数少，工件装夹次数也少，有利于加工。第 16 页4.5 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。蜗轮箱加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以70 外圆表面定位粗、精加工底平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于底平面加工完成后一直到蜗轮箱加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，底面上的两工艺孔的需要铰。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹顶孔在万能数控铣床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于蜗轮箱体需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在80-90的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。根据以上分析过程，现将蜗轮箱加工工艺路线确定如下：方案一：1下料：铸造2时效：时效处理3铣：粗铣-半精铣70下端面4铣：粗铣-精铣55上端面5镗：粗车-精车35H7 和55H7的孔6镗：粗车-精车10H7 和16H7的孔7铣：粗铣-精铣16H7孔端面8铣：粗铣-精铣左端面9钻：钻，扩，铰9.5孔10 钻：钻47 孔，锪孔9.511 钻：钻4M6，攻螺纹孔12 钻：钻4M4，攻螺纹孔13 检验14 入库方案二：1 下料：铸造第 17 页2 时效：时效处理3 铣：铣55 上端面，铣70 下端面4 铣：铣16H7孔端面5 铣：铣左端面6 镗：车35H7 和55H7 的孔7 镗：车10H7 和16H7 的孔8 钻：钻，扩，铰9.5孔9 钻：钻47 孔，锪孔9.510 钻：钻4M6，攻螺纹孔11 钻：钻4M4，攻螺纹孔12 检验13 入库工艺路线方案的分析与比较方案一是首先铣底面，这样为后序的加工提供了基准，方案一种有粗加工和精加工之分，保证了加工精度，并且按工序分散原则组织工序，可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，即可通用夹具，调整，对刀也比较容易，对操作人员的技术水平要求较低，同时有利于保证工件的加工精度，适用于大批量生产。方案二：主要是按工序集中原则组织工序，虽然有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，节省装夹时间，但对工人技术水平要求高，且需要用到专用夹具，不利于降低生产成本，故不适合批量生产。根据分析我们选用方案一具体的工艺路线如下：第 18 页4.6 整理工艺文件（见附录）整理工艺文件（见附录）4.6.1 填写工艺过程卡序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容1 1备料毛坯铸造件2 2热处理时效处理3 3铣粗铣-精铣70 下端面4 4铣粗铣-精铣55 上端面5 5车粗车-精车35H7 和55H7 的孔6 6车粗车-精车10H7 和16H7 的孔7 7铣粗铣-精铣16H7孔端面8 8铣粗铣-精铣左端面9 9钳钻，扩，铰9.5孔1010钳钻 47 孔，锪孔9.51111钳钻4M6，攻螺纹孔1212钳钻 4M4，攻螺纹孔1313检验1414入库第 19 页第五章零件加工工序设计5.1 工序工序 01 工序工序设计内容：备料、铸造毛坯5.2 工序工序 02 工序工序时效处理5.3 工序工序 03 工序工序设计内容：粗精铣70的下端面。5.3.1 加工设备的选择加工设备的选择因为本工序铣上平面且加工精度不高，为节约生产成本，所以选择普通铣床X51，该铣床的参数如下：表 51X51 铣床参数主轴孔锥度7：24主轴孔径25主轴转速65-1800工作台面积1000250工 作 台最大行程:(mm)（纵向）手动/机动620/620工作台进给量（mm/min）纵向35-980（横向）手动/机动190/170横向25-765（升降）手动/机动370/350升降12-380工 作 台快 速 移 动速度(mm/min)纵向2900工作台T型槽槽数3横向2300宽度14升降1150槽距50主电动机功率（kw）4.5主 轴 转 速65、80、100、125、160、210、255、300、380、490、590、725、945、1225、第 20 页（r/min）1500、1800工作台进给量（mm/min）纵向35、40、50、65、85、105、125、165、205、250、300、390、510、620、755、980横向25、30、40、50、65、80、100、130、150、190、230、320、400、480、585、765升降2、15、30、25、33、40、50、65、80、95、115、160、200、290、3805.3.2 工艺装备选择工艺装备选择1）工装夹具：V 型块和定位块2）刀具端铣刀刀具材料：YG8硬质合金刀3）量具游标卡尺（0150mm）规格（0.02）5.3.3 工步顺序的确定工步顺序的确定铣70下端面5.3.4 加工余量的确定加工余量的确定粗铣70下端面Z=1.5精铣70下端面Z=0.55.3.5 工序（工步）工序（工步）图表图表 5 52 2 工序（工步）尺寸及上下偏差工序（工步）尺寸及上下偏差尺寸及上下偏差尺寸及上下偏差序号序号工序名称工序名称工序基本余量工序基本余量公差等级公差等级公差公差1粗铣70 下端面1.0IT7IT102精铣70 下端面0.7IT7IT85.3.6 切削用量的选择与确定切削用量的选择与确定机床：普通铣床X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）1、粗铣70 下端面第 21 页.确定切削深度pa,pa=2mm确定每齿的进给量zf：查机械加工工艺设计手册表 9-66，每齿的进给量zf=0.120.24mm/齿，取zf=0.22切削速度的选择，查机械加工工艺设计手册表 9-70，得到cV=1.001.833m/s,根据 HB=190,所以取cV=1.3m/sn=dc1000=364r/min（5-1）按机床选取 n=380r/min所以实际切削速度为c=1000dn=83.5m/min2、精铣70 下端面.确定切削深度pa,pa=0.5mm确定每齿的进给量zf：查机械加工工艺设计手册表 9-66，每齿的进给量zf=0.20.29mm/齿，取zf=0.25 切削速度的选择，查机械加工工艺设计手册表 9-70，得到cV=1.001.833m/s,根据 HB=190,所以取cV=1.6m/sn=dc1000=485.3r/min按机床选取 n=490r/min所以实际切削速度为c=1000dn=107.7m/min5.4 工序工序 04 设计设计设计内容：以下端面为基准粗精铣55 上端面5.4.1 加工设备的选择加工设备的选择因为本工序铣上端面且加工精度不高，为节约生产成本，所以选择立式铣床 X51，该铣床的参数如表 5-1 所示：5.4.2 工艺装备选择工艺装备选择1）工装夹具：V 型块和定位块2）刀具:端铣刀刀具材料：硬质合金刀第 22 页3）量具游标卡尺（0150mm）5.4.3 工步顺序的确定工步顺序的确定粗铣55 上端面半精铣55 上端面5.4.4 加工余量的确定加工余量的确定图表 53 工序（工步）尺寸及上下偏差尺寸及上下偏差序号序号工序名称工序名称工序基本余量工序基本余量公差等级公差等级公差公差1粗铣55 下端面1.0IT7IT102精铣55 下端面0.7IT7IT85.4.5 切削用量的选择与确定切削用量的选择与确定机床：普通铣床X51刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）1、粗铣55 上端面.确定切削深度pa,pa=2mm确定每齿的进给量zf：查机械加工工艺设计手册表 9-66，每齿的进给量zf=0.120.24mm/齿，取zf=0.18切削速度的选择，查机械加工工