K645減速器箱體機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

K645減速器箱體機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì),k645,減速器,箱體,機(jī)械,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì) XX大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 設(shè)計(jì)說明書 XXX 設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)減速箱體的機(jī)械加工工藝 規(guī)程及工藝裝備 設(shè)計(jì)者： XXX 班級： XXXX 學(xué)號： XXXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XX XX大學(xué) 2011年6月27~2011年7月8 XXXX大學(xué) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：設(shè)計(jì)“減速箱體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及指定夾具設(shè)計(jì) 內(nèi)容：零件圖 1張 毛坯圖 1張 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張 夾具裝配圖 1張 機(jī)械加工工序卡片 1套 夾具體零件圖 1張 設(shè)計(jì)說明書 1份 生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批或大批生產(chǎn)（4000件/年） 班 級： 機(jī)械XXXX 學(xué) 號： XXXXXXXXX 學(xué) 生： XXX 2011年6月27~2011年7月8 目錄 序言 4 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 4 1、零件的作用 4 2、零件的工藝分析 4 3、零件的生產(chǎn)類型 5 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 5 1、選擇毛坯 5 2、毛坯尺寸公差與機(jī)械加工余量的確定 5 3、設(shè)計(jì)毛坯圖 6 三、選擇加工方法，制訂零件的機(jī)械加工工藝路線 8 1、定位基準(zhǔn)的選擇 8 2、零件表面加工方法和工藝路線的確定 8 四、工序設(shè)計(jì) 10 1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 10 2、選擇夾具 10 3、選擇刀具 10 4、選擇量具 11 五、確定切削用量及基本時(shí)間 11 1、工序4切削用量及基本時(shí)間的確定 11 2、工序7切削用量及基本時(shí)間的確定 12 六、夾具設(shè)計(jì) 16 1、問題的提出 16 2、定位方式與定位基準(zhǔn)的選擇 16 3、定位銷長度的分析 16 4、定位誤差的分析與計(jì)算 17 5、夾具設(shè)計(jì) 19 設(shè)計(jì)小結(jié) 21 參考書目 22 序言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1、零件的作用 題目所給的零件是減速箱體，箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個(gè)整體，并使之白吃正確的相互位置，以傳遞扭矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，故箱體的加工質(zhì)量，直接影響到機(jī)器的性能、精度和壽命。 2、零件的工藝分析 箱體類零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，薄壁且不均勻，加工表面多，其主要加工表面是平面和孔。通常平面的加工精度比較容易保證，而精度比較高的支承孔以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則比較難保證，往往成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵。所以在制定箱體加工工藝過程時(shí)，應(yīng)該將如何保證孔的位置精度作為重點(diǎn)來考慮。此外，還應(yīng)該特別注意箱體的生產(chǎn)批量和工廠的具體生產(chǎn)條件。 通過對該零件的重新繪制，只原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該箱體需要加工的主要表面是三對支承孔、螺紋孔及底面（裝配基準(zhǔn)面）、頂面和左右外側(cè)平面。三對支承孔是垂直關(guān)系?？椎墓顬镠7，表面粗糟度Ra1.6um、Ra3.2um、Ra6.3um。由零件圖可知，零件的材料HT150，該材料具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性，減震性，切削加工性，鑄造性，價(jià)格便宜，制造方便，但塑性較差，脆性高，適用于承受較大應(yīng)力，耐磨的零件。 3、零件的生產(chǎn)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)題目知：Q=4000臺(tái)/件，；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率和廢品率分別取0.1和0.01，帶入公式（2-1）得生產(chǎn)綱領(lǐng)N=4000*1*（1+0.1）*（1+0.01）=4444件/年。生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 1、選擇毛坯 該箱體零件的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，所以毛坯選擇鑄件，零件材料為HT150。為了消除鑄造應(yīng)力，穩(wěn)定加工精度，鑄造后安排退火處理。 2、毛坯尺寸公差與機(jī)械加工余量的確定 根據(jù)箱體零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長180mm，寬170mm，高127mm,所以零件的最大輪廓尺寸為180mm。 由表5-1得，鑄造方法選擇機(jī)器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得到公差等級CT范圍為8到12級，所以選擇10級。 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件的公差等級CT，由表5-3查得公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 由表5-5，鑄造方法按機(jī)器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得到機(jī)械加工余量等級范圍E到G級，取為F級。 對于所有加工表面的機(jī)械加工余量取同一個(gè)值，由表5-4查得最大輪廓尺寸為180mm、機(jī)械加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為2mm。求毛坯尺寸： R127=127+3.6/2+2=130.8 R130=130+3.6/2+22=135.8 R117=117+3.6/2+22=122.8 R15=15+2.2/2+2=18.1 R40=40-22-2.6/2=34.7 R35=35-22-2.6/2=29.7 R42=42-22-2.8/2=36.6 表1 減速箱體鑄件毛坯尺寸公差與加工余量 公差等級CT 10 10 10 10 10 10 10 加工基本面尺寸 127 130 117 15 40 35 42 尺寸公差 3.6 3.6 3.6 2.2 2.6 26 2.8 機(jī)械加工余量等級 F F F F F F F RMA 2 2 2 2 2 2 2 毛坯基本尺寸 130.8 133.8 120.8 18.1 34.7 29.7 36.4 3、設(shè)計(jì)毛坯圖 三、選擇加工方法，制訂零件的機(jī)械加工工藝路線 1、定位基準(zhǔn)的選擇 由于鑄件沒有預(yù)鑄孔，不能選鑄孔為粗基準(zhǔn)?？紤]到底腳伸展面積大、厚度薄，上下均需要加工，可互為基準(zhǔn)面加工上下兩面，這樣有利余保證上下面的加工質(zhì)量。底板側(cè)面可以用底面和對面作定位，粗銑即可保證加工質(zhì)量。 2、零件表面加工方法和工藝路線的確定 用上述精基準(zhǔn)定位，加工兩錐孔，后續(xù)加工可一面兩銷定位。在鏜模上精鏜兩對支承孔，能滿足圖紙要求的位置精度，且生產(chǎn)率比較高。鏜孔應(yīng)該在左右側(cè)面加工后進(jìn)行，以確保同軸孔系的同軸度。鏜孔前的預(yù)備粗鏜和半精鏜精鏜。 平面的加工應(yīng)該在鏜孔前進(jìn)行。其終加工用半精銑就能達(dá)到要 求。其預(yù)備工序是粗銑。 加工表面 表面粗糙度 公差、精度等級 加工方法 側(cè)面 3.2 IT11 粗銑—半精銑 上平面 3.2 IT11 粗銑—半精銑 下平面 6.3 IT12 粗銑 底板上面 6.3 IT12 粗銑 側(cè)面 3.2 IT11 粗銑—半精銑 錐孔φ8 1.6 IT8 鉆孔—鉸孔 孔φ42 6.3 IT11 粗鏜 孔φ47 1.6 IT8 粗鏜—半精鏜—精鏜 孔φ75 25 IT13 粗鏜 孔φ35 1.6 IT8 粗鏜—半精鏜—精鏜 孔φ40 1.6 IT8 粗鏜—半精鏜—精鏜 沉頭孔 25 IT11 鉆孔—锪孔 螺紋M5-7H —— —— 鉆孔—攻絲 為了消除鑄造應(yīng)力，穩(wěn)定加工精度，鑄造后安排退火處理。 為了保證加工精度，平面和孔隙的粗精加工劃分成不同的工序。 綜合以上個(gè)項(xiàng)，可設(shè)計(jì)以下二種工藝路線： 工藝路線一： 工序一.上下表面互為基準(zhǔn)，進(jìn)行粗銑半精銑加工 工序二.粗銑底座上面，側(cè)面 工序三.鉆φ8錐孔，鉸φ8錐孔 工序四.粗銑半精銑側(cè)面 工序五.粗鏜半精鏜側(cè)面φ40,φ35孔 工序六.精鏜側(cè)面φ40,φ35孔 工序七.粗鏜底面φ42粗鏜φ47粗鏜φ75半精鏜φ47孔 工序八.精鏜底面φ47孔 工序九.鉆M5-H7螺紋孔，鉆底面φ9φ/15孔，锪沉頭孔 工序十.攻鉆M5-H7螺紋 工藝路線二： 工序一.粗銑下平面，保證粗糙度Ra6.3 工序二 粗銑上平面，半精銑上平面 工序三.粗銑底板上表面 工序四. 鉆底板上的孔，絞孔至8，保證粗糙度Ra1.6 工序五. 鉆底板另一側(cè)的孔，絞孔至9，锪沉頭孔14，以后的工序采用底板對角線上的兩個(gè)孔定位 工序六.粗銑半精銑側(cè)面，保證粗糙度Ra3.2 工序七.粗鏜35，40的孔，半精鏜35，40的孔，精鏜35，40的孔，保證粗糙度Ra1.6 工序八.粗鏜φ42，φ47，φ75，半精鏜φ47保證形位要求 工序九.精鏜φ47，保證粗糙度Ra1.6 工序十.鉆上平面4φ4的孔 工序十一.攻4M5-7H深12的螺紋 工序十二.鉆φ35孔周圍φ4的孔 工序十三.攻φ35孔周圍M5-7H的螺紋 工序十四.鉆φ40孔周圍φ4的孔 工序十五.攻φ40孔周圍M5-7H的螺紋 工序十六.鉆底面φ47孔周圍φ4的孔 工序十七.攻底面φ47孔周圍M5-7H深10的螺紋 工序十八.檢驗(yàn) 工序十九.去毛刺 工序二十.內(nèi)壁涂黃漆，非加工面涂底漆 經(jīng)過比較，考慮安全性，精度保持性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和夾具復(fù)雜程度，選擇工藝路線二進(jìn)行加工。 四、工序設(shè)計(jì) 1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 工序一到工序五是粗銑和半精銑，各工序的工步步多，成批生產(chǎn)部要求很高的生產(chǎn)率，加工精度也不是要求很高，所以選用銑床就能滿足要求。本零件的外輪廓尺寸不大，精度要求也不是很高，所以選用X52K銑床。 工序七到工序十三是粗鏜，半精鏜，精鏜2-φ35，2-φ40，φ42，φ47，φ75的孔，應(yīng)在鏜床上進(jìn)行。 其他工序?yàn)殂@孔，應(yīng)該在鉆床上加工。 2、選擇夾具 本箱體零件外形比較復(fù)雜，應(yīng)在專用夾具上進(jìn)行加工。 3、選擇刀具 根據(jù)不同的工序選用補(bǔ)同的刀具。 在粗銑和半精銑的工序中根據(jù)表5-104選用盤銑刀； 在鉆孔和鏜孔的工序中選用麻花鉆和鏜刀。 在絞孔時(shí)用細(xì)柄機(jī)用和手用絲錐。 4、選擇量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。 （1）選擇加工孔用量具 （A）粗鏜孔35,40,42,從表5-108中選取讀數(shù)值0.01mm，測量范圍25~50mm的內(nèi)徑千分尺即可。粗鏜孔75選擇讀書0.01mm，測量范圍50~175的內(nèi)徑千分尺即可。 （B）半精鏜35,40,42,選用讀數(shù)值0.01mm，測量范圍15~35mm，和35~50mm的內(nèi)徑百分尺即可。 （C）精鏜孔，由于精度要求較高，加工時(shí)每個(gè)工件都需要測量，故選用極限量規(guī)。選擇錐柄圓柱塞規(guī)。 （2） 長度測量 選用兩用/雙面游標(biāo)卡尺。 五、確定切削用量及基本時(shí)間 切削用量包括背吃刀量，進(jìn)給量和切削速度，確定順序是先確定、再確定。 1、工序4切削用量及基本時(shí)間的確定 （1）切削用量 本工序?yàn)殂@孔，刀具選用直柄麻花鉆，直徑d=7.5，和硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀。。 確定進(jìn)給量f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動(dòng)進(jìn)給 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。 根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損限度為0.8mm，壽命T=60min。擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度為1.4mm，壽命T=60min。鉸和精鉸孔后刀面最大磨損限度為0.9mm，壽命T=120min。 確定切削速度v 由表5-132，σb=670MPa的45鋼加工性屬5類。根據(jù)表5-134，暫定進(jìn)給量f=0.05mm/r。由表5-134，可查得vc=50m/min，n=400r/min。由表5-136查得鉸孔時(shí)進(jìn)給量為f=0.2mm/r，切削速度vc=50m/min，主軸轉(zhuǎn)速n=68r/min，背吃刀量ap=0.05。根據(jù)Z525立式鉆床選擇主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速。 （2）基本時(shí)間 鉆3個(gè)φ8mm深15mm的通孔，鉸2個(gè)φ8mm深15mm的通孔，锪鉆底面沉頭孔基本時(shí)間約為50s。 2、工序7切削用量及基本時(shí)間的確定 粗鏜、半精鏜、精鏜側(cè)面35，40的孔切削用量 （1） 粗鏜35的孔 選用刀具為YG3X硬質(zhì)合金，直徑為20mm的圓形鏜刀。 A、切削用量 a、確定確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 b、確定背吃刀量 因其單邊余量：Z=2.65mm 所以銑削深度： mm c、確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 查①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 B、基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 （2）半精鏜Φ35的孔 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金，直徑為20 mm的圓形鏜刀。 A、切削用量 ⒈確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 ⒉因其單邊余量：Z=0.65mm 所以銑削深度： mm ⒊確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 差①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 ⑵基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 （3）精鏜Φ35的孔 ⑴切削用量 ⒈確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 ⒉因其單邊余量：Z=0.05mm 所以銑削深度：mm ⒊確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 差①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 ⑵基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 則 （2） 粗鏜40的孔 選用刀具為YT5硬質(zhì)合金，直徑為20mm的圓形鏜刀。 A、切削用量 a、確定確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 b、確定背吃刀量 因其單邊余量：Z=2.65mm 所以銑削深度： mm c、確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 查①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 B、基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 （2）半精鏜Φ35的孔 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金，直徑為20 mm的圓形鏜刀。 A、切削用量 ⒈確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 ⒉因其單邊余量：Z=0.65mm 所以銑削深度： mm ⒊確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 差①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 ⑵基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 （3）精鏜Φ40的孔 ⑴切削用量 ⒈確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25可查出，取。 ⒉因其單邊余量：Z=0.05mm 所以銑削深度：mm ⒊確定切削速度 根據(jù)參考文獻(xiàn)④表15-25，得，取 差①表5-56，選擇，則實(shí)際切削速度為 ⑵基本時(shí)間 由①表2-24，知機(jī)動(dòng)時(shí)間 則 則 3.2 夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，6-M5在圓周上均勻分布, 尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，只能以外圓面作為定位基準(zhǔn)。 為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對6-M5孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。 3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 式中： 轉(zhuǎn)矩 式中: 功率 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) 式中： —基本安全系數(shù)，; —加工性質(zhì)系數(shù)，; —刀具鈍化系數(shù), ; —斷續(xù)切削系數(shù), 則： 氣缸選用。當(dāng)壓縮空氣單位壓力,夾緊拉桿。 鉆削 切向方向所受力: 取 所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 3.3 定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。 3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個(gè)夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有兩個(gè)：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力（由增至）以增加氣缸推力。結(jié)果，本夾具結(jié)構(gòu)比較緊湊。 鉆床夾具的裝配圖及零件圖分別見附圖3及附圖4。 4.方案綜合評價(jià)與結(jié)論 本夾具加工過程穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)方面也大大減少了開支,生產(chǎn)效率也提高了很多，因此本方案適合大批量生產(chǎn)。 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成了一個(gè)箱體零件的一道加工工序的專用夾具。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了也解決了很多平時(shí)在理論課學(xué)習(xí)中未曾遇到的問題，所以感覺學(xué)到了很多東西，受益匪淺。同時(shí)對專用夾具的設(shè)計(jì)過程有了一個(gè)比較深刻的了解，相信通過這次的設(shè)計(jì)，可以為我的以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)以至于再以后的參加工作時(shí)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)比較好的基礎(chǔ)。 當(dāng)然，我設(shè)計(jì)的工序以及夾具都是比較簡單的，所以，個(gè)人能力還需要多在以后的學(xué)習(xí)中再磨練，爭取更大的進(jìn)步。 由于時(shí)間的問題加上個(gè)人能力還很有限，所有可想而知可能該設(shè)計(jì)還存在著許多不盡如人意的地方，相信在以后遇到同樣的問題的時(shí)候可以做的更好。這次的缺陷還請各位老師進(jìn)行批評指正。 參考書目 1、崇凱、李楠. 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》. 第一版.北京：化工工業(yè)出版社，2007 2、劉新佳《材料成型工藝基礎(chǔ)》. 第一版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006 3、黃如林、汪群.《金屬加工工藝工裝設(shè)計(jì)》.第一版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 4、魯屏宇.《工程圖學(xué)》.第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 5、馮辛安.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 6、馮之敬.《機(jī)械制造工程原理》.第一版.北京：清華大學(xué)出版社，2006 7、楊叔子.《機(jī)械加工工藝師手冊》.第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 19 減速箱體