機械制造工藝學課程設計-減速箱體工藝編制與工裝設計說明書.doc

目 錄前言1 課程設計的目的12 課程設計的基本任務與要求1 2、1、設計任務1 2、2、設計基本要求13 設計說明書的編寫1第一章 減速箱體工藝設計與工裝設計1 減速箱體工藝設計與工裝設計的基本任務22 減速箱體工藝設計與工裝設計的設計要求23 減速箱體工藝設計與工裝設計的方法和步驟23、1生產綱領的計算與生產類型的確定23、2零件圖審查23、2、1 了解零件圖的功用及技術要求23、2、2 分析零件的結構工藝性23、3毛坯的選擇23、31毛坯的種類23、32鑄件制造方法的選擇23、33鑄件的尺寸公差與加工余量33、331鑄件的尺寸公差 33、332鑄件的加工余量 33、333鑄件最小孔徑 33、3、4 毛坯零件合圖 33、4定位基準的選擇33、4、1 夾具設計研究原始資料33、4、2 擬定夾具的結構方案43、4、2、1確定夾具的類型43、4、2、2確定工件的定位方式及定位元件的結構43、4、2、3確定工件的夾緊方式，計算夾緊力并設計夾緊裝置43、4、2、4確定刀具的導向方式或對刀裝置43、4、2、5確定夾具體的結構類型43、4、3 夾具總圖設計53、4、3、1 繪制總裝圖的注意問題53、4、3、2 繪制總裝圖的步驟53、4、3、3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術要求的標注53、4、3、4 夾具公差與配合的選擇53、4、3、5 各類機床夾具的公差和技術要求的確定63、4、4夾具精度的校核73、4、5繪制夾具零件圖樣73、4、6夾具總體結構分析及夾具的使用說明73、5 擬定工藝路線73、5、1 確定各表面的加工方法73、5、2 加工順序的安排73、5、3 確定加工余量83、5、4 計算工序尺寸及公差93、6 確定各工序切削用量93、7 機床及工藝裝備的選擇103、8 工時定額的計算與確定103、9 工藝規(guī)程卡的填寫114、設計小結13參考文獻書目 131設計目的機械制造工藝學課程設計要求學生綜合運用工藝學及其它課程知識，是畢業(yè)設計前的一次綜合訓練?？墒箤W生得到以下訓練。(1)能熟練運用機械制造工藝學的基本理論，解決零件在加工中的定位、夾緊問題，保證加工質量。通過夾具等工藝裝備的設計，提高結構設計能力；(2)掌握設計的基本技能，具備查閱和運用標準、手冊、圖冊等有關技術資料的能力；(3)基本掌握繪圖和編寫技術文件的能力2設計的基本任務與要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、條件、設計要求等）:(1)零件名稱：減速箱體，見于大國編課程設計教程P85(2)年產量：10000只 3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：(1)用CAD繪制零件圖一張。(2)用CAD繪制毛坯圖一張。(3)編制工藝過程卡和工序卡一套。(4)、設計鉆夾具一套，用CAD繪制夾具裝配圖一張。（工序見于大國編課程設計教程P86）(5)編寫課程設計說明書一份。（A412頁）（選做內容：設計方刀架工藝過程卡，參見P144） 第一章 工藝設計與工裝設計1基本任務：(1)用CAD繪制零件圖一張。(2)用CAD繪制毛坯圖一張。(3)編制工藝過程卡和工序卡一套。(4).設計鉆夾具一套，用CAD繪制夾具裝配圖一張。（工序見于大國編課程設計教程P86）(5)編寫課程設計說明書一份。（A412頁）(6)收集和研究原始資料，為夾具結構設計做好技術準備。(7)初步擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結構方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術要求。（8） 繪制夾具總圖和主要非標準件零件圖，編寫設計說明書。（9）編制夾具特殊使用維護、操作、制造方面的說明或技術要求。2設計要求：（1）應保證零件的加工質量，達到設計圖紙的技術要求；（2）在保證加工質量的前提下，盡可能提高生產效率；（3）要盡量減輕工人勞動強度，必須考慮生產安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施；（4）在立足本企業(yè)的生產條件基礎上，盡可能采用國內外新技術、新工藝、新裝備；（5）工藝規(guī)程應正確、完整、簡潔、清晰；（6）工藝規(guī)程應滿足規(guī)范化、標準化要求；（7）夾具設計保證工件的加工精度；（8）提高生產效率；（9）工藝性好；（10）使用性好；（11）經濟性好。3方法和步驟：31生產綱領的計算與生產類型的確定生產類型生產綱領（件/年）小批生產 中型零件（430KG）10200 表1-1生產綱領和生產類型的關系32零件圖審查321了解零件的功用及技術要求熟悉用途（機械傳動有級調速）、性能及工作條件密封（保證齒輪系中無雜，無灰層進入，機油潤滑），在產品中的位置（處于電機與執(zhí)行機構之間）和功用（齒輪間的傳動比來改變轉速），322分析零件的結構工藝性零件的結構工藝分析主要應考慮以下幾個方面：（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應經濟合理，重要尺寸精度35，40，47公差在0.025之內，形位公差垂直度要求0.05之內,一般尺寸精度為9-11級；（2）各加工表面的幾何形狀應盡量簡單；（3）有相互位置要求的表面應盡量在一次裝夾中加工；該箱體在加工時，對35和40二孔加工要保證孔與孔的孔距高度方向在330.03及孔與孔軸線垂直度在0.05之內，故對35和40加工時采用一次定位安裝來加工。33毛坯選擇331毛坯的種類鑄件HT15-33（適用于形狀復雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）表1-6HT的牌號、性能及主要用途（機械制造基礎）332鑄件制造方法的選擇毛坯制造方法應與材料的工藝性、零件的結構形狀及大小、生產類型及特點以及工廠的現(xiàn)有條件相適應毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀砂型鑄造13級以下大HT15-33各種尺寸復雜表1-2各類毛坯的特點及應用范圍333鑄件的尺寸公差與加工余量3331鑄件的尺寸公差（GB6414-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號為CT，分16級造型材料公差等級CT灰鑄鐵自硬砂1113表1-4小批和單件生產鑄件的尺寸公差等級表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術課程設計）3332鑄件加工余量表1-6用于成批和大量生產與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術課程設計）3333鑄件最小孔徑表面類型成批生產通孔1530MM表1-8鑄件最小孔徑333毛坯零件合圖用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術課程設計）表1-6用于成批和大量生產與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術課程設計）34定位基準的選擇正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容，也是保證加工精度的關鍵。定位基準分為粗基準和精基準。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設計或加工出定位表面，稱為輔助基準。定位基準的選擇原則（機械制造基礎P254）粗基準的選擇原則（1） 應選擇不加工表面為粗基準。（2） 對于具有較多加工表面的工件，粗基準的選擇，應合理分配各加工表面的加工余量，以保證：1） 各加工表面都有足夠的加工余量；2） 對某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻；3） 使工件上各加工表面總的金屬切除量最??；（3） 作為粗基準的表面，應盡量平整，沒有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準確；（4） 同一尺寸方向上的粗基準表面只能使用一次；精基準的選擇原則：（1） 基準重合原則（2） 基準統(tǒng)一原則（3） 互為基準原則（4） 自為基準原則341夾具設計研究原始資料1、研究加工工件圖樣了解該工件的結構形狀尺寸材料熱處理要求，主要是表面的加工精度表面粗糙度及其他技術要求2、熟悉工藝文件，明確以下內容（1） 毛坯的種類形狀加工余量及其精度。（2） 工件的加工工藝過程，工序圖，本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準面的狀況。（3） 本工序所使用的機床刀具及其他輔助工具的規(guī)格。（4） 本工序所采用的切削用量。342擬定夾具的結構方案1 確定夾具的類型2 確定工件的定位方式及定位元件的結構工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準的形狀尺寸。分析加工工序的技術條件和定位基準選擇的合理性，遵循六點定位原則，按定位可靠結構簡單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位內孔定位外圓定位和組合表面（一面兩銷）定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應的定位元件及結構。（1） 平面定位在夾具設計中常用的平面定位元件有固定支承可調支承自位支承及輔助支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。3、工件的夾緊方式，計算夾緊力并設計夾緊裝置夾緊機構應保證工件夾緊可靠安全不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應進行夾緊力的估算。(1)切削力的計算(C a吃刀量 f進給量 v切削速度 k修正系數(shù)) 0.75 0Fz=9.81Cafvk=9.811800.24 10 （300/190）0.551.8=1561.18N0.9 0.75 0Fy=9.81Cafvk=9.81940.2 4 10 （300/190）1.31.63=1795.36N1.2 0.65 0Fx=9.81Cafvk=9.81540.2 4 10 （300/190）1.10.7=1092.82N 2 2 2故總的切削力F=【Fz_+ Fy + Fx 】開平方根=2618.27N(2)夾緊力的計算Fwk=KM/LF（Fwk實際夾緊力,M切削力矩,L壓板長度,F進給量）=0.1 2618.2720 /500.2=523.65N在確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力。夾緊力（大型工件還應考慮重力，慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)。用壓板夾緊工件端面Fwk=KM/LF（Fwk實際夾緊力，K安全系數(shù)）表3-2常見夾緊形式所需的夾緊力計算公式(2) 夾緊裝置的設計夾緊裝置的設計實際上是一個綜合性的問題，確定夾緊力的大小方向和作用點時，必須全面考慮工件的結構工藝方法定位元件的結構與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結構簡單易于制造并且體積小剛度好，有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。常見的夾緊機構有斜鍥機構螺旋機構偏心機構等。也可采用機動夾緊如液壓氣動夾緊等。1）螺旋機構螺旋機構由于其結構簡單自鎖性好擴力比大且夾緊行程不受限制，廣泛應用于夾具的夾緊裝置。夾緊力基本計算公式為W=QL/tan(+1)0.5d+ rtan2 式中d螺紋中徑，r磨擦半徑4確定刀具的導向方式或對刀裝置表3-49表3-62為常用的對刀元件和導向元件（機械制造技術課程設計），供設計時選用5確定夾具體的結構類型夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機床的連接。（1）對夾具體的要求1） 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性2） 有足夠的強度和剛度3） 結構工藝性好4） 排屑方便5） 在機床上安裝穩(wěn)定可靠（2） 夾具體毛坯的類型1） 型材夾具體 2） 鑄造夾具體3、4、3 夾具總圖設計1 繪制總裝圖的注意問題（1）盡可能采用1：1的比例，以求直觀不會產生錯覺。（2）被加工工件用雙點畫線表示，在圖中作透明體處理，它不影響夾具元件的投影。加工面的加工余量可用粗實線表示。（3）視圖的數(shù)量應以能完整清晰地表示出整個結構為原則。為直觀起見，一般常以操作者在加工時所面對的視圖為主觀圖。（4）工件在夾具中應處于夾緊狀態(tài)。2 繪制總裝圖的步驟（1）布置定位元件（2）布置導向對刀元件（3）設計夾緊裝置（4）設計夾具體（5）完成總裝圖3 夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術要求的標注（1）夾具總圖上應標注的尺寸和相互位置關系有如下五類 1）定位副本身的精度和定位副之間的聯(lián)系尺寸及精度； 2）對刀元件或導向元件與定位元件之間的聯(lián)系尺寸； 3）夾具體與機床的連接面以及定位元件與工件表面之間的聯(lián)系尺寸； 4）夾具外形的最大輪廓尺寸； 5）配合尺寸。（2）尺寸公差的確定原則為滿足加工精度要求，夾具本身應有較高的精度。由于目前分析計算方法不夠完善，因此夾具的有關公差仍按經驗來確定。如果生產規(guī)模較大，要求夾具具有一定壽命，夾具的有關公差可取得小些；對加工精度較低的夾具，則取較大的公差。一般可按以下原則選?。ㄏ率鑫闹械膋為工件相應公差）；1）夾具上的尺寸和角度公差取（1/21/5）k；2）夾具上的位置公差?。?/21/3）k；3）當加工未注公差工件時取0.1mm；4）未注形位公差的加工面，按GB/T11-1984中13級精度的規(guī)定選取。注意夾具有關公差均應在工件公差帶的中間位置，即不管工件偏差對稱與否，都要將其化成雙向對稱偏差，然后取其值的1/21/5，以確定夾具上有關的基本尺寸和公差。4 夾具公差與配合的選擇夾具的公差與配合應符合有關國家標準，常用的配合種類與公差等級如表3-5所示。具體的配合確定，有標準規(guī)定的可直接選用，沒有規(guī)定的可按表3-5選用表3-5夾具常用配合種類和公差等級5 各類機床夾具的公差和技術要求的確定由于各類機床的加工工藝特點和夾具與機床的連接方式的不同，對夾具也有不同的要求，為了便于說明問題，根據(jù)其各自不同的特點，通常分車、磨床夾具，銑、刨床夾具和鉆、鏜床夾具三大類。（1）銑、刨床夾具公差和技術要求的制訂表3-14鏜套的公差與配合配合表面加工方法鏜桿與鏜套鏜套與襯套襯套與支架粗鏜H7/h6, H7/g6H7/g6, H7/h6H7/n6, H7/s6精鏜H6/h5, H6/g5H6/g5, H6/h5H7/n6, H7/r6 回轉鏜套與鏜桿的配合多采用H7/h6或H6/h5。當精度要求較高時，配合間隙應小于0.01mm。鏜套內、外圓的同軸度，一般小于0.0050.01mm。精加工時，鏜套內孔圓度公差取工件加工孔圓度公差的1/61/5。鏜桿直徑可按經驗公式選取，也可根據(jù)鏜孔直徑直接從表3-15中選?。篸=(0.70.8)D式中d為鏜桿直徑；D為工件被加工孔的直徑表3-15鏜桿直徑與鏜孔孔徑的關系 單位mm工件孔徑40505170718586100101140141200鏜桿直徑32405060801003、4、4夾具精度的校核1、 夾具精度分析 （D平方+A平方+T平方）開平方根2/3k（定位誤差D；安裝誤差A；調整誤差T；加工方法誤差G；工件工序尺寸公差k）2、 定位誤差的分析計算3、 夾具在機床上的安裝誤差A4、 對刀或導向誤差T3、4、5繪制夾具零件圖樣3、4、6夾具總體結構分析及夾具的使用說明35 擬定工藝路線351確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數(shù)是擬定工藝路線的重要內容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術要求確定，同時還要綜合考慮生產類型，零件的結構形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設備情況，工件材料性質和毛坯情況等。352加工順序的安排在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質量，生產率和經濟性有著較大的影響。（1） 機械加工順序的安排在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基準先行的原則。對于工序內容復雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。（2） 加工階段的劃分對于精度和表面質量要求較高的零件，應將粗精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質和作用不同，一般劃分為粗加工階段半精加工階段精加工階段和光整加工階段。這對于保證零件加工質量合理使用機床設備及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。（3） 熱處理工序的安排熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應力。熱處理的方法次數(shù)和在工藝路線中的位置，應根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。（退火 正火時效）（人工時效） （氮化） 毛坯粗加工半精加工精加工精磨細磨 （調質 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應力處理）圖1-4熱處理工序的安排圖（機械制造技術課程設計）由圖可得熱處理安排為 毛坯粗加工半精加工精加工 （去應力退火 時效去應力） （表面淬火）（4） 合理安排輔助工序輔助工序種類很多，主要包括檢驗劃線，去毛刺清洗平衡退磁防銹包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。353確定加工余量合理確定加工余量對零件的加工質量和整個工藝過程的經濟性都有很大影響。余量過大（材料工時機床刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質量，造成廢品。故應在保證加工質量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時確定，這里主要是確定工序余量。（1） 平面加工余量加工工序加工長度加工寬度粗加工后精銑3010010030030010001.0mm1.5mm1.5mm2.0mm表1-38平面加工余量（2） 鏜孔加工余量項目加工直徑直徑余量半精鏜20800.71.2mm精鏜301300.250.40mm表1-37鏜孔加工余量（3） 在實心工件上加工H7孔的工序尺寸零件基本尺寸鉆粗鉸精鉸87.87.968H7零件基本尺寸鉆擴孔鉆粗鉸1211.011.9512H9表1-33在實心工件上加工H7孔的工序尺寸354計算工序尺寸及公差工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大小工序尺寸的標注方法基準選擇中間工序安排等密切相關，是一項細致的工作。36確定各工序切削用量在單件小批生產中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。在大批大量生產中則應科學地嚴格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關：生產率，加工質量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具耐用度，機床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應先盡量取在的ap，其次盡量取大的進給量f，最后取合適的切削速度v.37機床及工藝裝備的選擇選擇機床：數(shù)控銑床臥式鏜床。夾具（專用夾具）選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質量，又經濟合理。中批生產時，通常采用通用機床加專用工夾具；在大批大量生產條件下，多采用高效率專用機床組合機床流水線自動線與隨行夾具。在需要改裝設備或設計專用機床時，應根據(jù)具體要求提出設計任務書，其中包括與加工工序內容有關的必要參數(shù)，所要求的生產率保證產品質量的技術條件以及機床的總體布置形式等。在選擇工藝裝備時，既工考慮適應性又要注意新技術的應用，當需要設計專用刀具量具時，也應提出設計任務書。機械加工工藝過程卡片零件名稱減速箱體材料牌號HT15-33毛坯種類灰鑄鐵工序號工序名稱工序內容設備工藝裝備010毛坯鑄造砂型鑄造自硬砂為造型材料020熱處理1去應力退火030平面粗/半精加工180，170尺寸加工數(shù)控銑床立銑刀，專用夾具1，機械卡尺040面粗/半精加工15尺寸加工臥式鏜床面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺050平面粗/半精加工117，130，127尺寸加工臥式鏜床面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺060孔粗/半精加工35，40臥式鏜床單刃鏜刀，專用夾具2，機械卡尺070鉆孔12080孔粗/半精加工75，47臥式鏜床單刃鏜刀，專用夾具3，機械卡尺090面粗/半精加工2，45臥式鏜床單刃鏜刀，專用夾具3，機械卡尺100鉆孔8，9，14，M5-7H臥式鏜床鉆頭，鉸刀，絲攻，機械卡尺110熱處理2表面淬火120面精加工15，2，45臥式鏜床精銑刀，專用夾具2，機械卡尺130孔精加工35，40，47臥式鏜床雙刃鏜刀，專用夾具2與3，機械卡尺編制（日期）審核（日期）共（ ）頁 第（）頁機械加工工藝卡片零件名稱減速箱體材料牌號HT15-33毛坯種類灰鑄鐵工序裝夾工步工序內容背吃刀量切削速度m/s每分鐘轉數(shù)進給量mm/r設備名稱工藝裝備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臥式鏜床鉆頭0801752.250802471.45，0.6，09022，450.55，2.310018，9，148，0.08， 9，140.450.360.440.470.570.610.75臥式鏜床鉆頭1001M5