雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設(shè)計與UG加工仿真【含CAD圖紙、說明書】

雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設(shè)計與UG加工仿真【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,圓柱齒輪,減速器,箱體,專用,夾具,設(shè)計,ug,加工,仿真,cad,圖紙,說明書,仿單 本科畢業(yè)設(shè)計說明書雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設(shè)計與UG加工仿真Special fixture design and UG machining simulation for two-stage cylindrical gear reducer box parts學(xué) 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： I摘要設(shè)計雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具首先要對箱蓋和箱座的結(jié)構(gòu)、材料、工序等等進(jìn)行深入研究與分析，然后根據(jù)各個工序的精度、復(fù)雜程度等各個方面的要求，再結(jié)合現(xiàn)代機(jī)床專用夾具的設(shè)計步驟和要求，對加工過程中的幾個工序進(jìn)行專用夾具的設(shè)計與仿真。其中，最重要的就是專用夾具的設(shè)計與仿真，需要對零件各個工序了如指掌，而且需要對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造工程學(xué)、CAD制圖以及其他制圖仿真軟件十分精通。在零件進(jìn)行機(jī)械加工時，對需要加工的零件進(jìn)行定位與夾緊讓其在機(jī)床中處在一個正確和方便的位置，以此進(jìn)行工作的裝置叫做夾具。夾具是從古至今機(jī)械加工工藝中十分重要而且必不可少的工藝裝備，包括機(jī)械加工中的機(jī)床夾具、焊接過程中用于拼焊的焊接夾具、裝配過程中用的裝配夾具以及檢驗過程中用的檢驗夾具等。在21世紀(jì)的今天，各種科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，人們的生活水平要求越來越高，對物質(zhì)的質(zhì)量要求也越來越高，無論是經(jīng)濟(jì)、國防各個方面都需要更高端的技術(shù)，而在機(jī)械制造中，機(jī)床夾具一直扮演著重要的角色，它可以很大程度的影響產(chǎn)品的精度與質(zhì)量。所以需要認(rèn)真的分析零件各個部位的精度要求，正確的選擇定位方式。關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；機(jī)床夾具；UG加工仿真; Special fixture design and UG machining simulation for two-stage cylindrical gear reducer box partsAbstractThe task of this graduation design is to study and analyze the structure, material and process of the double cylindrical gear reducer box cover and box seat, and then according to the requirements of various aspects such as the precision and complexity of each process, and the design steps and requirements of the modern machine tool special fixture. The design and Simulation of the special fixture are carried out in the process.In this graduation design, the most important thing is the design and Simulation of the special fixture. It needs to know all the parts of the parts, and it needs to be well versed in the mechanical manufacturing technology foundation, the mechanical manufacturing engineering, the CAD drawing, and other drawing simulation software.When the parts are machined, the parts that need to be machined are positioned and clamped so that they are in a correct and convenient position in the machine tool, and the device for doing the work is called a fixture. Fixture is a very important and indispensable process equipment in the process of mechanical processing from ancient to the present, including the fixture in machine machining, welding jig used in welding process, assembly fixture used in assembly process, and inspection fixture used in inspection process. In the twenty-first Century, all kinds of science and technology flourished, the demands of peoples living standards were higher and higher, and the demand for the quality of material is becoming higher and higher. It needs more advanced technology in all aspects of economy and national defense. In the machinery manufacturing, the machine tool jig has been playing an important role. It affects the precision and quality of the product. Therefore, in this design simulation task, we need to carefully analyze the accuracy requirements of various parts of the parts and choose the correct positioning method correctly.Key Words：Mechanical manufacture ；Machine tool jig；UG machining simulation；目錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 國內(nèi)外零件專用夾具設(shè)計現(xiàn)狀11.2 課題來源21.3 研究內(nèi)容22 機(jī)械加工工藝流程分析32.1 箱體零件工藝分析32.2 生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型32.3 零件的材料、毛坯及制造42.3.1 材料分析42.3.2 毛坯鑄造工藝52.3.3 毛坯的熱處理82.4 機(jī)械加工工藝過程分析與定位基準(zhǔn)的選擇82.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則82.4.2 箱蓋的機(jī)械加工工藝過程82.4.3 箱座的機(jī)械加工工藝過程112.4.4 合箱的機(jī)械加工工藝過程132.4.5 重要工序的工藝143夾具設(shè)計183.1 專用夾具設(shè)計概述183.2 銑窺視孔結(jié)合面的專用夾具設(shè)計183.3 加工軸孔的專用夾具設(shè)計234 UG加工仿真30結(jié) 論35參 考 文 獻(xiàn)36致 謝37附錄 外文翻譯38 IV雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設(shè)計與UG加工仿真1 緒論1.1 國內(nèi)外零件專用夾具設(shè)計現(xiàn)狀1.零件機(jī)械制造工藝在零件制造方面，經(jīng)過幾個世紀(jì)的技術(shù)發(fā)展，經(jīng)過一代代機(jī)械人的不懈努力，現(xiàn)在的機(jī)械制造工藝正在朝著安全、高效甚至智能的方向發(fā)展。尤其在世界近現(xiàn)代史上，機(jī)械加工工藝不斷發(fā)展，從最初的手工制造到機(jī)器制造，再到機(jī)床的誕生，機(jī)械加工工藝的自我改進(jìn)不斷改變著世界，現(xiàn)如今，大到汽車、高鐵、航空工業(yè)、造船業(yè)，小至手機(jī)、餐具、廚具、醫(yī)療器械，現(xiàn)代人們生活的方方面面都對機(jī)械制造充滿了依賴，隨著人們生活水平的不斷提高，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也與日俱增，這就最機(jī)械加工工藝的要求越來越高，制造產(chǎn)品的精度等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷攀升，而且新型產(chǎn)品的需求也越來越多，這樣的形勢也刺激了機(jī)械行業(yè)的改革，為了滿足人類的未來需求，不斷地有創(chuàng)新人才將機(jī)械與其他學(xué)科相融合，目前機(jī)械制造工業(yè)的一體化、自動化程度已經(jīng)非常高了，未來還將繼續(xù)向智能化方向發(fā)展。2.機(jī)床夾具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀每個零件的機(jī)械加工都是在機(jī)床、刀具、機(jī)床夾具等組成的加工系統(tǒng)中完成的。加工過程中刀具與工件的接觸會產(chǎn)生切削力、切削熱，這些都會造成刀具、工件的受力變形、受熱變形還有加工系統(tǒng)各個單位的精度變化以及加工損耗等，而這些不可避免的會影響產(chǎn)品的精度，零件的精度主要受零件和刀具在切削過程中的相互位置關(guān)系，造成表面位置精度誤差的因素主要來源于零件在夾具中安裝產(chǎn)生的定位誤差、夾具相對于刀具和機(jī)床上安裝夾具產(chǎn)生的誤差還有加工過程中受力變形、受熱變形、刀具磨損等因素引起的加工誤差。機(jī)床夾具與別的單位是有區(qū)別的，在加工系統(tǒng)中有著獨特的地位，夾具的整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產(chǎn)生著巨大的干擾。當(dāng)夾具的整體剛度比較大時，零件加工的精度誤差基本上只會取決于夾具的制造精度和安裝精度。因此，在設(shè)計夾具時，對夾具體的整體剛度應(yīng)該十分重視。在科學(xué)技術(shù)以及機(jī)械加工高度發(fā)達(dá)的今天，各個行業(yè)不斷要求機(jī)械工業(yè)提供先進(jìn)的技術(shù)裝備來研制新型品種，這樣就促使機(jī)械加工行業(yè)的生產(chǎn)形勢發(fā)生了顯著的變化，對于專用夾具的需求也達(dá)到了新的高度，由于產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，使用傳統(tǒng)夾具勢必會造成積壓浪費，為此除了在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝方面進(jìn)行改革之外，在工藝裝備各方面也必須要進(jìn)行改革，使之適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。在可預(yù)見的未來，現(xiàn)代機(jī)床夾具必然會向標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化的方向不斷發(fā)展。3.機(jī)械加工方法的發(fā)展傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法一般包括車、鉗、銑、刨、磨、鉆、鏜等，隨著世界高新技術(shù)的層出不窮以及航空航天、遠(yuǎn)洋船舶、資源開發(fā)等方面的需求，機(jī)械加工方法一直在不斷地發(fā)展個改革換代，傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)在機(jī)床、效率、質(zhì)量、精度等各個方面早已無法滿足社會發(fā)展的需要，因此精密加工、超精密加工技術(shù)必將取代傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝成為機(jī)械加工行業(yè)的主流加工方向。在這一方面國外發(fā)展的很早，國內(nèi)在21世紀(jì)業(yè)發(fā)展迅速，通過中西方的技術(shù)融合，現(xiàn)代加工技術(shù)的鮮明特點便是自動化、智能化。1.2 課題來源在機(jī)械加工日新月異的今天，對于機(jī)床夾具設(shè)計的要求更加嚴(yán)格，在學(xué)習(xí)機(jī)械加工的時候，一定要對這個方面有一個詳細(xì)的了解，而雙級圓柱齒輪減速器一直以來都是加些行業(yè)學(xué)習(xí)研究的典型范例，而其箱蓋和箱座的專用夾具設(shè)計更是十分重要，本次設(shè)計著重研究的是雙級圓柱齒輪減速器的箱體加工的工藝規(guī)程還有加工某個特定表面時零件的定位方式以及夾具的設(shè)計。1.3 研究內(nèi)容在雙級圓柱齒輪減速器箱體零件的專用夾具設(shè)計中，首先要解決的是對于整個零件加工的工藝流程包括工序、所用機(jī)床、刀具、定位基準(zhǔn)、精度等方面的要求，既要保證精度達(dá)到要求，也要盡量簡化工序、提高效率。其次，最重要的是對于專用夾具的設(shè)計，應(yīng)該查閱書籍，學(xué)習(xí)夾具的定位與夾緊，包括定位基準(zhǔn)的選擇，預(yù)緊力的計算等，在準(zhǔn)備工作完成后便開始夾具的設(shè)計，要在保證不影響機(jī)械加工質(zhì)量的前提下盡可能地簡便快捷、方便裝拆。最后要完成的是零件的UG加工仿真。542 機(jī)械加工工藝流程分析2.1 箱體零件工藝分析箱體零件是減速器中的關(guān)鍵零件，雖然大部分部位對精度和表面粗糙度的要求不高，但是必須保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，因為箱體時整個減速器工作系統(tǒng)的基座，是支撐三個傳動軸正常工作并且承受較大載荷的重要零件，而且箱體還要兼?zhèn)溆拖涞淖饔?，所以一定要保證有很好的密封性，為了保證減速器的潤滑與傳動齒輪的壽命。為了增強(qiáng)箱體的強(qiáng)度與剛度，箱體的壁厚會根據(jù)箱體的尺寸大小有一個標(biāo)準(zhǔn)的范圍，在進(jìn)行箱體設(shè)計師必須參考標(biāo)準(zhǔn)選擇壁厚，既要保證零件的強(qiáng)度和剛度要求，也不能太厚影響浪費材料，除了對壁厚的規(guī)定，箱體零件還要在軸承孔的上下兩端都設(shè)置加強(qiáng)肋板，為了不影響油箱的正常運行，所以把肋板設(shè)置在箱體外部，肋板的形狀大體上沒有絕對的要求，只要保證能夠完好的起到支撐箱體的作用而且不影響箱體的整體美觀即可。為了方便減速器系統(tǒng)其他零件主要是軸系零件的安裝和拆卸，箱體零件一般會設(shè)計為剖分式，就是把箱體分為箱蓋和箱座，在幾個軸承孔的中心線的截面將整個箱體分開，在裝配的過程中，箱蓋和箱座一般會采用螺栓連接，然后用定位銷進(jìn)行固定。雙級圓柱齒輪減速器箱體所用材料HT250，這種材料的強(qiáng)度和和剛度都符合減速器系統(tǒng)的要求，而且鑄造容易，可加工性強(qiáng)，成本也比較低。根據(jù)雙級圓柱齒輪減速器箱體的零件圖，圖紙要求箱蓋箱座的機(jī)械加工工藝的技術(shù)要求如下：減速器箱蓋和箱體鑄造完成后，鑄件需要進(jìn)行清砂，不能留有砂眼、疏松、縮孔等明顯鑄造缺陷，然后需要進(jìn)行時效處理。減速器箱蓋與箱座合箱之后邊緣應(yīng)該平齊，相互錯位每邊不大于2mm。用0.05mm塞尺檢查箱蓋與箱座結(jié)合面的貼合性，其塞尺塞入深度不大于剖分面寬度的1/3；用涂色法檢查接觸面積，保證每平方厘米不少于一個斑點。減速器箱蓋與箱座結(jié)合后，應(yīng)該先打上定位銷，并用螺栓緊固后在進(jìn)行鏜孔。未注明的鑄造圓角半徑R=510mm，未注明的拔模斜度為1:20.軸承孔中心線與剖分面的不重合度應(yīng)小于0.15mm。未注明的倒角為C2.所有螺孔表面的粗糙度均為Ra12.5.鑄造精度等級為IT18.減速器箱座不得漏油。2.2 生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)是表示企業(yè)在每個任務(wù)期間內(nèi)需要生產(chǎn)制造的零件數(shù)量和進(jìn)度，零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)其實就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量，這還包括備品、備件在內(nèi)的產(chǎn)品的年總產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)由下式計算：N=Qn（1+a）(1+b)N:零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；Q：產(chǎn)品的年總產(chǎn)量（臺/年）；n：單臺產(chǎn)品所需該零件的數(shù)量（件/臺）；a：備品率，以百分?jǐn)?shù)記；b：廢品率，以百分?jǐn)?shù)記。減速器箱體的質(zhì)量100kg，屬于輕型零件，確定年產(chǎn)量Q=16000件/年，單臺產(chǎn)品所需該零件的數(shù)量為1件/臺，備品率a=3%，廢品率b=5%，所以年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=160001（1+3%）（1+5%）=17304件/年生產(chǎn)綱領(lǐng)確定之后，還需要根據(jù)生產(chǎn)時的具體狀況，確定在任務(wù)期間一次投入或產(chǎn)出的同一產(chǎn)品（或零件）的數(shù)量，叫做生產(chǎn)批量。零件生產(chǎn)批量的計算公式如下：n=NA/Fn：每批中的零件數(shù)量；N：年生產(chǎn)綱領(lǐng)規(guī)定的零件數(shù)量；A：零件應(yīng)該儲備的天數(shù)；F：一年中工作日天數(shù)。經(jīng)過這一系列計算，可以確定減速器屬于小型機(jī)械，箱體零件的加工屬于大批生產(chǎn)，所以在生產(chǎn)制造時會廣泛的采用金屬模機(jī)器造型、模鍛或其他高效方法，加工余量比較小，而且會采用高效的專用機(jī)床、專用夾具，需要有一定技術(shù)水平的工作人員，在設(shè)計過程中還需要有機(jī)械加工工藝過程卡片，關(guān)鍵的工序還需要有工序卡。2.3 零件的材料、毛坯及制造2.3.1 材料分析根據(jù)零件要求，雙級圓柱齒輪減速器箱體零件的材料為HT250灰鑄鐵?；诣T鐵是一種常用鑄鐵，其中含的碳以片狀石墨的形式存在，其鑄造性能優(yōu)異，可加工性能十分出色，而且耐磨性好，特別適合用作產(chǎn)品中的機(jī)體和箱體?；诣T鐵的力學(xué)性能與其中所含碳有很大的關(guān)系。首先，灰鑄鐵的力學(xué)性能手其中化學(xué)成分的影響，主要體現(xiàn)在碳和硅兩種元素的含量，碳和硅的含量太低，會導(dǎo)致鑄鐵容易出現(xiàn)白口組織，進(jìn)一步影響鑄鐵的機(jī)械性能和力學(xué)性能，甚至還會影響其鑄造性能，當(dāng)碳和硅含量太高時，也會導(dǎo)致鑄件的性能變差，影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以灰鑄鐵的碳和硅的含量都需要控制在2%左右。其次，灰鑄鐵的力學(xué)性能還會受到鑄件冷卻速度的影響，鑄件的冷卻速度會隨著鑄件壁厚的不斷增加而變慢，這對鑄件的石墨化程度影響很大，從而也會較大程度的影響灰鑄鐵的力學(xué)性能。零件對于灰鑄鐵的熱處理也有基本的要求，灰鑄鐵的熱處理主要是改變鑄鐵的基體組織，但是不會對其中的石墨形態(tài)有太大的變化，所以不會對灰鑄鐵的力學(xué)性能有太大的影響，灰鑄鐵的熱處理主要是為了消除鑄件內(nèi)應(yīng)力和白口組織，提高鑄件的可加工性能和表面粗糙度等特性?；诣T鐵的熱處理一般應(yīng)該采用消除內(nèi)應(yīng)力退火，用來改善由于鑄件在鑄造冷卻凝固過程中由于各部位冷卻速度不均勻造成的鑄造應(yīng)力。也可以采用石墨化退火，這種退火方式可以有效地消除白口組織，降低鑄件的硬度，利于切削加工。還可以采用表面淬火加強(qiáng)鑄件的表面機(jī)械性能，延長鑄件的壽命。此次設(shè)計的零件會承受較大載荷，尤其是在軸承孔處，箱體要承受傳動齒輪軸的壓力，還會承受減速器正常工作時產(chǎn)生的震動，另外為了保障內(nèi)部組件工作時的潤滑效果，還要保證有良好的密封性，所以采用適合承受較大載荷并且擁有良好氣密性的HT250珠光體-灰鑄鐵，這類型鑄鐵的基本性能如表2-1所示，在鑄件壁厚10.0mm時，力學(xué)性能超過270Mpa，HBS為175262，滿足雙級圓柱齒輪減速器箱體的性能要求。表2-1 HT250灰鑄鐵的基本性能珠光體灰鑄 鐵HT2002.5-10220157-236承受較大載荷和要求一定的氣密性或耐蝕性等重要的鑄件。10-20195148-22220-30170134-20030-50160129-192HT2504.0-10270175-26210-20240164-24720-30220157-23630-50200150-2252.3.2 毛坯鑄造工藝將液態(tài)金屬澆注到鑄型中，等液態(tài)金屬冷卻凝固之后獲得既定尺寸和性能的毛坯或者零件的方法叫做鑄造。鑄造是是歷史悠久的金屬成型方法，直到今天仍然是毛坯生產(chǎn)的主要方法。在鑄造生產(chǎn)中，最常使用的工藝便是砂型鑄造，砂型鑄造方法占據(jù)著鑄件總產(chǎn)量的九成以上。此外，還有許多種鑄造方法，比如熔模鑄造、特種鑄造等等。鑄造之所以廣泛的應(yīng)用，是因為它有很大的優(yōu)點，首先，鑄造可以制成許多難以機(jī)械加工甚至奇形怪狀特別是空心且內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜的毛坯，其次鑄造方法的適用范圍廣，日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中常見的金屬零件都可以鑄造，鑄件的大小、形狀等各個方面都沒有限制，而且無論是單件小批量還是大批量的生產(chǎn)，鑄造都可以滿足生產(chǎn)的需要，最后，鑄造可以直接采用低成本的廢屑，而且設(shè)備費用也不高，鑄件的毛坯加工余量比較小，為之后的機(jī)械加工也節(jié)約了成本，如此一來，鑄造既能夠完美的滿足對毛坯的需求，還可以節(jié)約成本，所以在工業(yè)生產(chǎn)中十分常見。鑄造方法的選擇各種鑄造方法都有優(yōu)點和缺點，表2-2給出了幾種鑄造方法在各個方面的比較，可以看出，對于雙級圓柱齒輪減速器箱體來說，應(yīng)該使用砂型鑄造的方法來獲得毛坯。表2-2 常見鑄造方法比較砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造壓力鑄造消失模鑄造鑄件尺寸公差等級（CT）8154971048510鑄件表面粗糙度Ra+12.52003.212.53.250鋁合金1.612.56.3100適用鑄造合金任意不限制，以鑄鋼為主不限制，以鐵合金為主鋁、鎂、鋅低熔點合金各種合金適用鑄件大小不限制小于45kg，以小鑄件為主中、小鑄件一般小于10kg，也可用于中型鑄件幾乎不限生產(chǎn)批量不限制不限制，以成批大量生產(chǎn)為主大批、大量大批、大量不限制鑄件內(nèi)部質(zhì)量結(jié)晶粗、中結(jié)晶粗結(jié)晶細(xì)表層結(jié)晶細(xì)，內(nèi)多有孔洞結(jié)晶粗、中鑄件加工余量大小或不加工小小或不加工小鑄件最小壁厚/mm3.00.3孔 0.5鋁合金23灰鑄鐵4.0鋁合金0.5鋅合金0.334生產(chǎn)率低、中低、中中、高最高低、中注： 摘自GB/T 6414-1999 摘自GB/T 6060-1997造型方法的選擇由零件要求及減速器工作環(huán)境可知，雙級圓柱齒輪減速器箱體在某些關(guān)鍵部位的精度要求很高，表面粗糙度要求也很高，而且還有較高的密封性要求，而手工造型雖然能夠節(jié)約成本，但是鑄件的質(zhì)量達(dá)不到毛坯的要求，會影響之后的機(jī)械加工，也不適用于大批生產(chǎn)，而在生產(chǎn)率要求比較高的車間，一般都會采用機(jī)器造型。因此，綜合分析，采用機(jī)器造型。工藝參數(shù)的選擇要求的機(jī)械加工余量和最小鑄孔在零件毛坯鑄造之前，設(shè)計者就應(yīng)該根據(jù)零件尺寸以及后續(xù)機(jī)械加工的加工余量來確定鑄造時在零件尺寸的基礎(chǔ)上應(yīng)該增加的金屬層厚度。機(jī)械加工余量取決于材料的種類、零件的大小、鑄造方法等因素。該零件使用砂型鑄造，加工余量相對較大，灰鑄鐵砂型鑄造要求的機(jī)械加工余量如表2-3所示。表2-3 灰鑄鐵砂型鑄件要求的機(jī)械加工余量（RMA）（摘自GB/T 6414-1999）零件的最大尺寸手工造型FH級機(jī)器造型EG級大于至一400.50.70.40.540630.50.10.40.7631001.02.00.71.41001601.53.01.12.21602502.04.01.42.82504002.55.01.43.54006303.06.02.24.063010003.57.02.55.0100016004.08.02.83.5160025004.59.03.26.0注： 對圓柱體及雙側(cè)加工的表面，RMA值應(yīng)加倍。 對同一鑄件所有的加工表面，一般只規(guī)定一個RMA值。 參照表2-2，同時結(jié)合零件的尺寸，選擇雙級圓柱齒輪減速器箱體毛坯鑄件要求的機(jī)械加工余量為4mm。在鑄孔方面，直徑較小的孔不必鑄出，對于這種大批量生產(chǎn)的零件，灰鑄鐵的最小孔徑應(yīng)該在1215mm。起模斜度根據(jù)零件要求，起模斜度標(biāo)注在圖紙上。收縮率一般灰鑄鐵的收縮率為0.8%-1%。型芯頭雙級圓柱齒輪減速器箱體鑄造不使用型芯頭。2.3.3 毛坯的熱處理在鑄造之后進(jìn)行次時效處理，以消除由于壁厚不均勻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，保證零件的精度。2.4 機(jī)械加工工藝過程分析與定位基準(zhǔn)的選擇2.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則定位基準(zhǔn)的選擇會對零件的精度、表面質(zhì)量有很大的影響，定位基準(zhǔn)如果選擇不恰當(dāng)，必然會造成機(jī)械加工時出現(xiàn)各種各樣的問題，所以在加工之前必須按照定位基準(zhǔn)的選擇原則并結(jié)合零件的具體要求來進(jìn)行確定，而且應(yīng)該先選擇精基準(zhǔn)再考慮粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇原則在選擇精基準(zhǔn)時，要盡量減少夾具數(shù)量，方便零件的安裝、拆卸，保證零件的精度?；鶞?zhǔn)重合原則基準(zhǔn)統(tǒng)一原則互為基準(zhǔn)原則自為基準(zhǔn)原則保證工件定位準(zhǔn)確、便于裝夾原則粗基準(zhǔn)的選擇原則重要表面余量均勻原則工件表面間相互位置要求原則余量足夠原則定位可靠性原則粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用原則輔助基準(zhǔn)在精加工時，如果定位基準(zhǔn)面太小，或者基準(zhǔn)面與被加工面距離較大，無法精準(zhǔn)定位時，常常采用輔助基準(zhǔn)，輔助基準(zhǔn)是指在正?；鶞?zhǔn)無法滿足要求時特意設(shè)計的定位面，除了有定位作用還能方便零件加工。2.4.2 箱蓋的機(jī)械加工工藝過程箱蓋的加工工序、 工序內(nèi)容等信息如表2-4、表2-5所示。表2-4 箱蓋的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱箱蓋共2頁第1頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè) 備工 藝 裝 備工時/min準(zhǔn)終單件1.0毛坯鑄造鑄造11清砂鑄造20粗銑粗銑箱蓋結(jié)合面金工X53k21半精銑半精銑箱蓋結(jié)合面金工X53k22精銑精銑箱蓋結(jié)合面金工X53k23精磨精磨箱蓋結(jié)合面金工磨床30鉆孔鉆定位銷（定位基準(zhǔn)）金工鉆床40锪孔锪1-8孔口金工41鉆孔鉆1-8空口金工鉆床50锪孔锪兩個起蓋螺栓孔金工51鉆孔鉆兩個起蓋螺栓孔金工鉆床52攻絲兩個起蓋螺栓沉孔攻絲金工車床設(shè)計（日期）校對（日期）審 核（日期）標(biāo)準(zhǔn)化（日期）會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期表2-5 箱蓋的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱共2頁第2頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容 車間 工段設(shè) 備工 藝 裝 備 工時/min 準(zhǔn)終單件60粗銑粗銑油孔臺階面金工X53k61半精銑半精銑油孔臺階面金工X53k62鉆孔鉆油孔金工鉆床63攻絲油孔攻絲金工車床70粗銑粗銑窺視孔結(jié)合面金工X53k71半精銑半精銑窺視孔結(jié)合面金工X53k80去毛刺金工 設(shè)計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期2.4.3 箱座的機(jī)械加工工藝過程箱座的加工工序、工序內(nèi)容等信息如表2-6、表2-7所示。表2-6 箱座的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱共2頁第1頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容車間 工段設(shè) 備工 藝 裝 備 工時/min 準(zhǔn)終單件10毛坯鑄造鑄造11清砂鑄造擺正底面朝上擺正金工20粗銑粗銑箱座底面金工X53k22翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)180金工30粗銑粗銑箱座結(jié)合面金工X53k31半精銑半精銑箱座結(jié)合面金工X53k32精銑精銑箱座結(jié)合面金工X53k33粗磨粗磨箱座結(jié)合面金工磨床34精磨精磨箱座結(jié)合面金工磨床 設(shè)計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期表2-7 箱座的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱共2頁第2頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容 車間 工段設(shè) 備工 藝 裝 備 工時/min 準(zhǔn)終單件40鉆孔鉆三個地腳螺栓孔（基準(zhǔn)孔）金工鉆床50锪孔锪六個地腳螺栓孔金工60鉆孔鉆另外三個地腳螺栓孔金工鉆床70锪端面锪油標(biāo)尺孔口端面金工71鉆孔鉆油標(biāo)尺孔金工鉆床72攻絲油標(biāo)尺孔攻絲金工車床翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)180金工80鉆孔鉆1-8孔金工鉆床90粗銑粗銑排油孔口金工X53k91鉆孔鉆排油孔金工鉆床92攻絲排油口攻絲金工車床100去毛刺金工 設(shè)計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期2.4.4 合箱的機(jī)械加工工藝過程合箱的加工工序、工序內(nèi)容等信息如表2-8、表2-9所示。表2-8 合箱的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱共2頁第1頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容 車間 工段設(shè) 備工 藝 裝 備 工時/min 準(zhǔn)終單件10合箱金工11檢查檢查箱蓋箱座結(jié)合面密封性檢驗20粗銑粗銑軸孔端面金工X53k21半精銑半精銑軸孔端面金工X53k22精銑精銑軸孔端面金工X53k30鉆孔鉆軸孔端面螺紋孔金工鉆床31攻絲軸孔端面螺紋孔攻絲金工車床40粗鏜粗鏜軸孔金工T61841半精鏜半精鏜軸孔金工T61842倒角軸孔倒角金工車床43精鏜精鏜軸孔金工T61850鉆孔配做定位銷孔金工鉆床 設(shè)計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期表2-9 合箱的機(jī)械加工工藝過程卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱共2頁第2頁材 料 牌 號HT250毛 坯 種 類灰鑄鐵毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注工序號工序名稱工序內(nèi)容 車間 工段設(shè) 備工 藝 裝 備 工時/min 準(zhǔn)終單件60去毛刺，涂漆金工70清洗清洗7J終檢檢驗 設(shè)計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽字 日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期2.4.5 重要工序的工藝粗銑、半精銑窺視孔結(jié)合面窺視孔結(jié)合面在雙級圓柱齒輪減速器箱體的機(jī)械加工制造中屬于精度要求高的表面，在加工過程中，粗銑和半精銑都需要根據(jù)銑削切削用量表來選擇合適的機(jī)床、機(jī)械加工余量、背吃刀量以及進(jìn)給速度根據(jù)零件圖的要求以及標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在毛坯鑄造后箱蓋窺視孔端面的加工余量為5.5mm，粗銑的加工余量為3.5mm，半精銑的加工余量為2mm，機(jī)床選擇X53K立式銑床，刀具選擇W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼銑刀，窺視孔端面的三維視圖如圖2-1，具體的加工參數(shù)如表2-10所示。表2-10 粗銑、半精銑箱蓋窺視孔端面的機(jī)械加工工序卡片機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱箱蓋零件名稱共2頁第1頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號金工1銑HT250毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造11設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)立式銑床01011夾具編號夾具名稱切削液11開工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準(zhǔn)終單件工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量被吃刀量進(jìn)給次數(shù)工時/minr/minm/minmm/rmm機(jī)動輔助1粗銑X53K400400.051.52半精銑X53K400270.0250.5 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期圖2-1 零件的俯視圖粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔減速器箱體的軸孔是其加工時非常重要的工序，精度要求非常高，因為箱蓋和箱座時分離的，所以為了保證軸孔的質(zhì)量，需要合箱后進(jìn)行鏜孔，鏜孔時的切削要素可由孔的加工余量表以及鏜孔切削用量表進(jìn)行選擇，鏜孔所用機(jī)床為T618鏜床，所選刀具為YG8，合箱之后的箱體三維視圖如圖2-2，具體的工序參數(shù)如表2-11.圖2-2 合箱之后的三維零件圖表2-11 粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔的機(jī)械加工工序卡片機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱箱體零件名稱共2頁第2頁車間工序號工序名稱材 料 牌 號金工2鏜HT250毛 坯 種 類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每 臺 件 數(shù)鑄造11設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)臥式鏜床111夾具編號夾具名稱切削液11開工位器具編號工位器具名稱工序工時 (分)準(zhǔn)終單件工步號工 步 內(nèi) 容工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量被吃刀量進(jìn)給次數(shù)工時/minr/minm/minmm/rmm機(jī)動輔助1粗鏜軸孔T618200300.50.32半精鏜軸孔T618200500.40.23精鏜軸孔T618200700.150.1 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期3 夾具設(shè)計3.1 專用夾具設(shè)計概述機(jī)床夾具是用來對被加工零件定位與夾緊的，是為了保證工件在被加工過程中不會因為阻力、震動等原因而發(fā)生移動，夾具設(shè)計的不合理或者操作不當(dāng)，會造成零件定位誤差大進(jìn)而影響零件的精度。為了設(shè)計出定位精準(zhǔn)而且夾緊可靠的夾具，首先，我們要了解夾具的組成包括定位元件的組成、夾緊裝置的組成還有對刀和引導(dǎo)元件以及連接元件等等。其次還要詳細(xì)了解夾具在機(jī)械加工過程中的定位作用、夾緊作用等功能。最重要的一點是要搞清楚零件在夾具中定位的原理、零件以不同方式定位的定位元件以及典型的定位方式及其表示方法。除此之外，設(shè)計之前還應(yīng)該掌握定位誤差的分析計算以及夾緊力的計算。3.2 銑窺視孔結(jié)合面的專用夾具設(shè)計1.設(shè)計任務(wù)在加工雙級圓柱齒輪減速器窺視孔端面時，只需要對箱蓋進(jìn)行加工即可，窺視孔端面的尺寸如圖3-1、圖3-2所示。圖3-1 窺視孔端面的尺寸圖3-2 窺視孔端面的尺寸窺視孔端面的機(jī)械加工工藝流程如下：粗銑窺視孔端面 X53K立式銑床半精銑窺視孔端面 X53K立式銑床該工序的工序卡片如表2-9所示。2.明確設(shè)計任務(wù)、收集資料、做好設(shè)計準(zhǔn)備工作首先分析零件圖以及工序圖，本工序主要保證的精度如下：窺視孔上表面的粗糙度為Ra12.5，通過夾具定位以及加工時的切削用量的選擇保證。 其他尺寸無精度要求，只要達(dá)到尺寸要求即可，通過夾具的定位保證。在分析了零件圖以及工序圖之后，對零件已經(jīng)有了一個詳細(xì)的了解，然后要了解工藝過程和工序卡片所用到的機(jī)床和刀具，收集X53K立式銑床工作臺、W18Cr4V硬質(zhì)合金鋼銑刀的有關(guān)資料，還需要準(zhǔn)備設(shè)計手冊以及其他要用到的資料。3.夾具的定位方案分析定位表面分析由加工窺視孔端面的工序簡圖可知，該工序的定位基準(zhǔn)面為箱蓋的結(jié)合面，箱蓋結(jié)合面應(yīng)該限制零件的三個自由度，軸孔所在的側(cè)面應(yīng)該限制兩個自由度，另外沒有軸孔的側(cè)面應(yīng)該限制一個自由度。定位元件的設(shè)計或選擇經(jīng)過對零件的仔細(xì)分析，加工窺視孔端面的專用夾具選擇為支承釘，應(yīng)該注意在一個平面上的支承釘應(yīng)該在裝配后跟夾具體一起對其表面進(jìn)行磨削，保證幾個支承釘?shù)钠矫娑裙?。此外，支承釘可查支承釘JB/T 8029.2-1999選擇A型支承釘標(biāo)準(zhǔn)件，基本尺寸d=6mm，D=8mm，H=8mm，材料為45鋼，熱處理60HRC，如圖3-3。圖3-3 A型支承釘定位誤差計算工件以平面定位，一般只計算基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差，保證窺視孔端面與箱蓋結(jié)合面的位置尺寸（1320.10）mm的精度要求，在精基準(zhǔn)平面定位時，定位表面經(jīng)過加工，其形狀誤差值較小，可忽略不計。所以可以忽略箱蓋結(jié)合面的形狀誤差，夾具上的三個支承釘可以在裝配之后進(jìn)行磨削，保證平面度公差，加工完成后可以認(rèn)為定位副引起的基準(zhǔn)位置誤差為0，零件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)均為箱蓋結(jié)合面，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0.繞Z軸轉(zhuǎn)動的定位誤差：設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差都是0。4.夾具的夾緊方式和夾緊機(jī)構(gòu)對于上述的定位基面、定位元件以及定位方式的選擇，夾緊力應(yīng)該作用于箱蓋結(jié)合面的定位元件上，壓在夾具體上，夾緊力的大小根據(jù)圖3-4、圖3-5結(jié)合受力分析進(jìn)行確定，銑削力Fa會破壞零件的穩(wěn)定性，有可能會使零件旋轉(zhuǎn)，所以需要夾緊力進(jìn)行平衡，銑削力的豎直分力會影響零件的定位穩(wěn)定性進(jìn)而影響加工精度，也需要夾緊力平衡。圖3-4 銑削窺視孔端面時的銑削力圖3-5 銑削窺視孔端面時的夾緊力銑削力Fa的計算圖3-3中的銑刀上的切削力的大小是隨著銑削力與被加工表面之間的夾角的變化而變化的，去圖中所示的箭頭位置的點作為計算位置，此位置為接近最危險的極限位置，銑削力與窺視孔端面的水平夾角大約為15，切削力計算公式如下：Fa=kahAbC=20000.153.5/1060=3118 N式中：ka表示單位切削力，N/mm；HA表示切削厚度，mm；bC表示切削寬度，mm。夾緊力計算首先計算夾緊力Fb，由圖3-3與圖3-4得力的平衡方程為：Fb124.5=Fa312.5cos15即Fb=3118312.5cos15124.5=7560 N，在水平方向的切削分力Facos15=3012 N。豎直方向產(chǎn)生的夾緊力與切削分力為同一方向在支承釘工作表面與零件的結(jié)合表面所產(chǎn)生的摩擦力大概為（7560+3118sin15）0.15=1256 N，不足以抵消水平的切削分力，所以在水平方向也需要進(jìn)行夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)選擇利用雙頭螺柱、六角螺母、墊圈、特制壓板等零件進(jìn)行夾緊，夾緊方案如圖3-6、圖3-7、圖3-8所示。圖3-6 銑平面夾具方案圖（a）圖3-7 銑平面夾具方案圖（b）圖3-8 銑平面夾具方案圖（c）繪制夾具的裝配圖3.3 加工軸孔的專用夾具設(shè)計1.設(shè)計任務(wù)在加工雙級圓柱齒輪減速器箱體的軸孔時，應(yīng)該注意要保證軸孔的尺寸精度以及位置精度，從而保持系統(tǒng)在工作時的穩(wěn)定性，軸孔的尺寸以及形位公差如圖3-9所示。圖3-9 軸孔的尺寸公差以及形位公差鏜軸孔的機(jī)械加工工藝流程如下：粗鏜軸孔 T618臥式鏜床半精鏜軸孔 T618臥式鏜床精鏜軸孔 T618臥式鏜床該工序的工序卡片如表2-10所示。2.明確設(shè)計任務(wù)、收集資料、做好設(shè)計準(zhǔn)備工作首先分析零件圖以及工序圖，本工序主要保證的精度如下：三個軸孔的尺寸公差如圖所示，通過粗鏜、半精鏜、精鏜的工序保證。三個軸孔中心線的距離有公差范圍，由夾具保證。三個軸孔的被加工內(nèi)表面的粗糙度要求為Ra3.2。在分析了零件圖以及工序圖之后，對零件已經(jīng)有了一個詳細(xì)的了解，然后要了解工藝過程和工序卡片所用到的機(jī)床和刀具，收集T618臥式鏜床工作臺、YG8雙刃鏜刀的有關(guān)資料，還需要準(zhǔn)備設(shè)計手冊以及其他要用到的資料。3.夾具的定位方案分析定位表面分析由鏜軸孔的工序卡片可知，本工序的定位基準(zhǔn)為12H7的定位基準(zhǔn)孔，為了保證軸孔的加工精度，應(yīng)該提前把定位基準(zhǔn)孔以及箱座底面加工，并且滿足各自的尺寸精度以及位置精度。定位元件的設(shè)計或選擇由于此零件為尺寸較大的箱體，并根據(jù)定位基準(zhǔn)的的選擇，該工序應(yīng)該選擇一面兩孔組合定位，一個平面限制零件三個自由度，一個圓柱銷會限制兩個自由度，還有一個短菱形銷限制最后一個自由度，由于箱體的底面比較大，為了避免加工時的震動和摩擦損壞底面的尺寸或精度，所以采用三個支承釘來限制三個自由度，此處使用菱形銷的結(jié)構(gòu)