机械制造工艺课程设计减速机箱体机械加工工艺设计.doc

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1、机械制造工艺课程设计圆锥齿轮减速机加工工艺机械制造工艺生产实习课程设计设 计 者： 王 翔学 号： 072044-22指导老师： 吴老师 曾老师设计内容： 减速机箱体机械加工工艺设计目 录1. 减速箱体的功能及机构特点 32. 图纸技术要求分析 3 3. 生产纲领确定 44. 材料、毛坯制造方法的选择以及毛坯图 55. 定位基面的选择及分析 86. 加工工作量及工艺手段组合 97. 加工工艺过程108. 重要工序的工序卡片 109. 轴承支撑孔端面加工夹具的计算与设计 1110.气缸与液压缸的选择 1311.实习总结 14附：表1加工工艺卡表2铣孔工序卡图1机盖、机座毛坯图图2夹具装配图实习目

2、的和要求机械制造生产实习是在学完全部基础理论和进行金工实习之后的一个重要的实践性教学环节。通过课程设计可以对过去所学知识加以综合应用，对生产实习加以总结。地点：东风汽车有限公司 1、本次课程设计是在学完了机械制造工艺学和机械制造生产实习后进行的，它是一个重要的实践性环节。2、熟悉机械制造工艺的基本理论和工艺规程设计的基本原则、步骤和方法。3、对过去所学知识的综合应用，加深基础知识在实践中的应用。增强分析问题，解决问题的能力。4、学会使用金属机械加工工艺人员手册和机床夹具设计手册及其他有关机械加工的图表资料。工艺设计说明书一、减速箱体的功能及机构特点 减速器是靠输出和输入的齿轮的啮合来确定输出的

3、速度的，传动轴之间的中心距及平行度直接影响了减速器的质量好坏。支承各传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证减速器部件与发动机的正确安装是减速器组装的首要要求。减速器体加工质量的优劣，将直接影响到轴与齿轮等零件相互位置的准确性及减速器总成的使用寿命和可靠性。那么对减速器的输出输入轴承支撑孔的精度要求关键。减速器箱体是典型的箱体类零件，其结构形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多强筋。有精度要求较高的多个平面、轴承孔系、螺孔等需要加工。因为刚度较差，切削中受力受热大，易产生振动和变形。圆锥齿轮减速器的主要作用是进行速度的减速作用，在各种加工车床上还是机动工件上都必须要用到的，特别是在

4、车辆行业中是必不可少的备件，可以说减速器是当代发展的机械行业中关键的部分之一。该圆锥齿轮减速器箱体，结构复杂，壁薄，设有加强筋、凸台、凸边、内腔。尺寸较大，约为590350440。其中结合面的尺寸精度要求高，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命。有许多紧固螺钉孔和定位孔。圆锥齿轮减速器是在垂直方向上传递运动，对齿轮的润滑要求很高，而且运动的传递的精确度很高。这些方面对箱体的加工面有特别的要求，轴承孔和结合面的加工精度必需达到要求。二、图纸技术要求分析机盖和机座的主要加工部位有：轴承支撑孔、对合面、轴承端面和底面等，对这些加工部位的

5、主要技术要求有：（1）机盖铸成后，应清理并进行时效处理。（2）机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于2mm。（3）应检查与机座结合面的密封性，用0.05mm塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的三分之一，用涂色法检查接触面积达每平方厘米一个斑点。（4）与机座联接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时结合面处禁放任何衬垫。（5）机械加工未注偏差尺寸处精度为IT12。（6）铸造尺寸精度为IT18。（7）未注明的倒角为2450，其粗糙度为Ra12.5。（8）未注明的铸造圆角半径3-5mm。三、生产纲领确定查表1（划分类型的参考数据）可知：表1生产类型同一种零件的年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产小批

6、量生产中批量生产大批量生产大量生产15510010030030010001000以上1101020020050050050005000以上1100100500500500050005000050000以上1、确定生产类型：按计算公式N=Qn(1+%+%) 其中零件在每台产品中的数量n=1（件/台），年产量Q=10000（件/年），废品率%=2%，备品率%=3%所以N=Qn(1+%+%) =10001（1+2%+3%）=10500由于属于中型零件，确定箱体的生产属于大批量生产。2、检查主要技术要求：（1）首先检查图纸，检查公差制定、形位公差、表面粗糙度是否合理。（2）分离式箱体的主要加工部位有：

7、轴承支撑孔、结合面、端面和底面（装配面）等。对这些主要加工面加工的主要技术要求有：a. 底座的底面与结合面必须平行，其误差不超过0.55mm/1000mm；b. 结合面的表面粗糙度Ra值小于1.6m，两结合面的接合间隙不超过0.03mm：c. 轴承支承孔的轴线必须在结合面上，其误差不超过0.2mmd. 轴承支承孔的尺寸公差一般为H7，表面粗糙度Ra值小于1.6m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许为0.030.05 mm；e. 两个或两个以上箱体夹壁上的轴承支承孔的同轴度误差不超过最小孔径的公差一半。（3）圆锥齿轮减数器箱体的主要技术要求：a. 安装滚动轴承的孔系孔径公差等级为IT7

8、，粗糙度为Ra1.6；b. 各轴承孔中心距偏差为0.05；c. 各轴承孔中心线的平行度公差67级；d. 箱体前端面是变数箱的安装基准，变数箱主轴与发动机输出轴连接，因此图纸要求端面跳动为0.08，后端面仅为安装轴承盖，端面圆跳动为0.1。装配基面、定位基面及其余各面的粗糙度为Ra3.2；e. 箱体安装螺孔的位置公差为0.16；f. 机座铸成后应清理并进行时效处理；g. 机座和上盖和箱后，边缘应平齐，相互交错为每边不大于2mm；h. 检查与机盖结合面的密封性，用0.05mm塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1/3，用涂色发检查接触面积达1mm一个斑点；i. 与机盖连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时

9、结合面处禁放任何的衬垫。j. 机械加工为标注偏差尺寸精度为IT/2；k. 铸造尺寸精度IT/8；l. 未标注的铸造圆角半径R=35mm；m. 未标注的倒角尺寸为2450，粗糙度为Ra12.5。n. 机座不漏油。四、材料、毛坯制造方法的选择以及毛坯图由于该减速器外形和内腔比较复杂，有加强筋、凸台、凸边、凹槽，壁厚较薄，故选用流动性好，减振性好，加工工艺性强和成本低的灰口铸铁，材料牌号为HT200。优点： 由于有石墨存在，有利于润滑及储油，故耐磨性能好，且消震性由于钢； 工艺性能好。由于灰铸铁含碳量高，接近与共晶成分，故熔点比钢低，因而铸造流动性好，切削、加工性好。 经济效率高；缺点：力学性能低，

10、抗拉强度远低于钢。若无灰铸铁，可选蠕墨铸铁，它的抗拉强度、屈服强度、弯曲强度、伸长率、弹性模量、断面收缩率均优于灰铸铁。热处理方法：退火，高频感应加热表面淬火。箱体属于大批量生产，采用铸造的方法，金属模造模，必须采用自动线机器造型，两箱造型。这样减速箱的主要轴承孔在铸造成直接铸出，只有注油孔，油塞孔和加油孔等到直径小于25mm的不铸出，留待机械加工时钻出。因为该箱体属于大批量生产，必须采用金属模机器造型，分为上下两箱。上、下箱的分型面分别选在机盖、机座的中心面上。由于采用这种方式，起模方便，且有利于型芯的定位、固定、排气与清理，以及便于检查铸件壁厚与不易错箱。浇注口的选择有以下原则：铸件的重要

11、加工面或主要工作面应在下面，因为在浇注位置的上面部位，缺陷（砂眼、气孔、）出现的机会较下部多；铸件的大平面应放在下面；铸件的厚实部分容易形成缩孔，这些部分的浇注位置应放在分型面附近的上部或侧面；上、下两箱采用中注式浇注系统，浇铸位置设在机盖、机座中心面的左侧，由于上、下箱关于中心面对称，产生的毛刺也更容易清除，并且对轴承孔有更高的性能要求。 箱盖的分型面如下图:箱座的分型面如下图:分型选择的理由：使铸型的分型面最少，以减少铸型的误差，提高铸件的精度；使铸件的全部或大部分应尽量可能放在一个砂箱内，便于保证铸件的精度；机盖加工余量示意图：机座加工余量示意图:结合箱体加工余量示意图：根据毛坯加工方法

12、查出各加工面的加工余量: 单位:mm毛坯尺寸设计尺寸加工余量上偏差下偏差机座的结合面234.52304.5+1.5-1.5机座底平面236.52306.5+1.5-1.5机盖的结合面19.5154.5+1.2-1.2机盖的斜方孔面1257.0+1.5-1.5圆锥齿轮轴承孔端面3603509+2.0-2.0圆柱齿轮轴承孔端面5955905.0+2.5-2.5轴承孔6.5+1.2-1.2五、定位基面的选择及分析1、 以边缘不加工面为粗基准，夹具夹紧中间轴承孔来粗铣和精铣结合面，边缘不加工面限制了Z，X，Y自由度，满足加工要求。2、 以结合面为定位基准，箱体两侧通过支承点作为第二类定位基准，以一侧不

13、加工端为粗基准。定位基准限制了X自由度，通过模孔钻箱体上所有孔，先通过锪平刀锪平，再换刀钻孔。3、 以结合面为精基准，以两侧和一端不加工的侧端为粗基准，为第二类定位基准，加工窥视孔端面，粗铣，再精铣。4、 以3步骤的定位基准，攻丝注油孔和吊耳孔，以及攻丝窥视孔端面螺孔。5、 下箱体以结合面为粗基准加工（粗、精铣）下底面，再以下底面为精基准加工结合面，夹具夹紧两侧，作为第二类定位基准。6、 下箱体以结合面为精基准，以两侧定位作为第二次定位基准，以一侧端面加工的边缘面为粗基准，限制X自由度，加工各个轴端通孔（首先锪平再钻孔）。以下底面为定位基准锪平底座6个孔，再钻孔。7、 上、下箱结合，拧紧各个螺

14、栓，以下底面为定位基准，以输出轴为粗基准，加工两个锥销孔。8、 以底座四孔为定位基准，夹具夹紧两侧，同时粗铣、精铣输出端两端面和一端输入轴的端面。底座四孔定位限制自由度X、Y、X、Y、Z。9、 以底座四孔为定位基准，钻孔和攻丝输出轴两端面和输入轴端面。10、 以底面与两锥销孔为定位基准，精加工轴承孔，夹具夹紧机座底面的不加工面，以输入轴端面为精基准，精加工输出轴承孔，以底面与两定位孔为定位基准，定位夹紧方式见工序卡图。六、加工工作量及工艺手段组合根据圆锥齿轮减速器机盖和机座零件结构简图，分析可知，有以下一些加工表面：1、主要平面：机座底面和对合面，机盖的对合面和顶部方形孔、各凸台面，轴承支撑孔

15、的端面。2、主要孔：主轴承支撑孔140 Ra1.6与轴承支撑孔140 Ra2.5。3、其他加工部分主要有8个凹槽联接孔、2个凸缘联接孔、4个地角螺钉孔（其中两个先加工成定位工艺孔）、2个销钉孔、顶部方形面上6个螺纹孔，轴承端面共18个螺纹孔以及斜油标孔、油孔、油塞孔、2个起吊螺纹孔、起盖螺钉孔。机盖结合面：平面度要求为0.025，表面粗糙度Ra1.6，毛坯加工余量为4.5。以机盖凸缘的不加工面为基准工序名称加工余量（mm）经济精度工序尺寸公 差（um）精 铣1IT80.0215150.0135Ra1.6粗 铣3.5IT130.135160.135Ra6.3毛 坯4.51.219.51.21.2

16、机座结合面：平面度要求为0.025，表面粗糙度Ra1.6，毛坯加工余量为4.5。以机座底面为基准进行粗精加工工序名称加工余量（mm）经济精度工序尺寸公 差（um）精 铣1IT80.0362300.036Ra1.6粗 铣3.5IT130.362310.36Ra6.3毛 坯4.51.5234.51.51.5机座底面安装面：表面粗糙度Ra6.3，毛坯加工余量为6.5。以机座结合面毛坯为基准工序名称加工余量（mm）经济精度工序尺寸公 差（um）粗 铣6.5IT130.36234.50.36Ra6.3毛 坯6.51.52411.51.5轴承支撑孔140 Ra1.6 镗削 工序名称加工余量（mm）经济精度

17、工序尺寸公 差（um）精 镗0.5H7 140 Ra1.6半精镗2H10 139.5 Ra3.2粗 镗4H13 137.5 Ra6.3毛 坯6.51.5133.51.51.5输入轴轴承端面加工：表面粗糙度Ra3.2，两相对端面同时加工工序名称加工余量（mm）经济精度工序尺寸公 差（um）精 铣2IT90.143500.14Ra3.2粗 铣8IT130.893520.89Ra6.3毛 坯102.03602.02.0输出轴轴承端面加工：两对轴承端面A与B垂直度要求为0.10mm，表面粗糙度要求为Ra1.6工序名称加工余量（mm）经济精度工序尺寸公 差（um）精 铣1IT80.0365910.036

18、Ra1.6粗 铣3.5IT130.55594.50.55Ra6.3毛 坯4.52.5595.52.02.5七、加工工艺过程（见附表）八、重要工序的工序卡片 （附CAD工序卡）九、轴承支撑孔端面加工夹具的计算与设计设计夹具要满足轴承孔端面的加工精度要求，采用一面两销来定位。 一面是机座的底面，两销是采用圆柱销和削边销在机座地脚螺钉孔上定位。1、铣床的选择轴承孔端面采用粗、精加工方案。查金属机械加工工艺人员手册，使用卧式铣床铣端面，卧式铣床型号为X62，工作面积250320mm，工作台最大行程700255360mm，主轴转速301500转/分，功率7.5kw。2、铣刀的选择轴承孔的孔径直径大小是1

19、60mm，为了满足每个工步的加工精度要求，选用双刃铣刀，刀具材料为硬质合金，牌号为YG6，齿数Z=12。3、切削力的计算查阅铣工技术，铣刀主切削力计算公式为 （公斤），单位切削力 (公斤/平方毫米)其中： t：铣刀切削深度（mm） f：切削用量，即进给量（mm/r） B：铣削宽度 （mm）查手册取值，粗铣，精铣两种工步情况如下表：工步主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给量（mm/r）切削深度（mm）进给次数精铣2601300.612粗铣140703.63.52由于前后轴承孔端面同时进行铣削，代入公式计算总切削力得：精铣 P1=130/ =87.83（公斤） 粗铣 P2=130/ =

20、130（公斤） 精铣 =10.12（公斤） 粗铣 =157.25（公斤） 4、机动时间的计算先计算切削速度，由公式 ，其中，D为孔径大小，n为主轴转速精铣： = （m/min）粗铣： = （m/min）机动时间 ，其中L表示刀具与工件在进给方向上相对移动的距离，i表示进给次数。所以机动时间为，精铣： = （分）粗铣： = （分）切削功率：精铣 Pm=PzV=10.12130.6210/60=220.31 (w) 粗铣 Pm=PzV=157.2570.3410/60=1843.49 （w）5、夹紧力的计算由于夹紧力方向与工件重力方向及切削力方向相同，所有根据夹具设计原则，夹紧力可忽略计算，故可以

21、不作计算。6、一面两销的设计计算孔径D=22mm， =3000.1，而已经知道定位销孔孔径为22，取圆柱销直径为d1=22mm，查表得H=22mm，配合精度为H7/g6。削边销可由公式 求得，其中，D=22mm，查表得b=7， =0.1， =0.25 =0.025所以 = mm，取d2=22mm,H=18mm，配合精度为H7/h6。7、计算孔与销的极限偏差查表：IT7=21um，IT6=13um(a) 圆柱销偏差计算es=-7um,则ei=-7-13=-20um基准孔的下偏差EI=0，则上偏差ES=EI+IT7=21um,所以孔偏差为22H7=22 ，圆柱销偏差22g6=22 定位误差：Iw1

22、=X1max=TD1+Td1+Xmin=0.021+0.013+0.007=0.041（b）削边销偏差计算配合精度h6的上偏差es=0，下偏差ei=es-IT6=0-13=-13um基准孔的下偏差EI=0，则上偏差ES=EI-IT6=21um,则孔偏差为22H7=22 ，削边销偏差22g6=22 定位误差：Jw2(x)=2(Tlg+Tlx)=2(0.1+0.025)=0.25Jw2(y)=X2max=TD2+Td2+X2min=0.021+0.013+0=0.034圆柱销与削边销角度误差：IJ(z)= Jw1(y)+Jw2(y)/2l = (0.041+0.034)/2416.38 =0.01

23、00mm十、气缸与液压缸的选择1、由于定位销行程要求较短，所以选择气缸装置为单作用气缸。定位销的推动所需要的力较小，故选择气缸内径最小40mm，行程为40mm，重量为1.045+0.0045s kg，输出推力为57公斤，拉力为48公斤。2、压紧装置要要求的力比较大，粗加工夹紧力达到1200多公斤，故夹紧处用液压缸提供夹紧力，传送动力。并且油缸尺寸比气缸小得多，液压夹紧装置的夹紧刚度比气动夹紧装置要大得多，工作平稳无噪音。选择缸径为50mm，行程为50mm，活塞杆直径为25mm，输出推力为1240公斤，拉力为930公斤，同时由于四个点进行夹紧，考虑到用一个油缸机构复杂，所以用两个相同规格的油缸提

24、供压力。十一、实习总结利用今年暑期的时间，作为机械设计专业的学生，我们进行了机械工艺生产实习和相关的课程设计，通过实习和设计，是我们对先前所学的金属材料及热处理、金属工艺学、互换性与技术测量、机械制造工艺学等课程的良好实践，也是对在校办工厂进行过的金工实习所学知识的再一次巩固，收获颇丰。这次机械制造工艺学生产实习与相关课程设计是我们专业教学计划中安排的一个重要实践性教学环节，是一次大练兵，它对完整我们的专业知识体系，强化工艺方面知识，有着非常重要的作用。通过进行机械制造工艺生产实习与相关课程设计，使我们了解和掌握了机器中常见典型零件的机械制造工艺过程理论知识，是对过去所学知识进行综合运用和训练

25、，培养学生理论联系实际，在生产中进行调查研究、观察问题、分析问题、解决问题的方法和能力。从而，为后续专业课程的学习，今后从事机械设备的设计与制造、使用与维护、组织与管理打下必要的工艺基础。同时通过向工人和技术人员学习，提高了自己的思想觉悟与组织纪律性。在这次实习中，我们着重了解了减速机产品的结构、功用及其动作原理；产品中典型零件的机加工工艺过程及工艺装备（包括机床、夹具、刀具、量具）；热处理工艺；装配工艺过程及其工艺夹具；工厂的车间布置，生产的组织远管理等。实习过程通过现场参观阅读资料深入实习重点分析小组讨论及小结，实现了我们对加工工艺知识掌握由感性到理性的转变和升华。在实习期间，我坚持做好笔

26、记，将实习内容的观察，思考与分析，阅读实习教材及有关资料的摘录都总结到自己的笔记内容中，方便回学校后做进一步的整理和总结，也便于设计时查阅。在实习中，对于重要零件我还坚持记录下机加工工艺过程，绘出工序简图和夹具简图，进行定位分析，对专用刀具量具，机床型号，加工范围，调整方法都加以留意和思考。 机械制造工艺学生产实习为期2周，加上课程设计共5周，在这段时间里，我们分别进入铸造热处理厂、发动机厂、变速箱厂、总装配厂、标准件厂进行参观，了解了生产一线的制造工艺流程。本次实习为我们提供参观学习的平台。机械设计是实用技术型专业，在兼顾理论知识学习的同时，还要重视动手操作。在完成部分专业基础课后，尤其是学

27、习完制造工艺学课程之后，利用这次生产实习机会，到现场参观，理论结合实践，使自己的认识得到了提升，能力有所提高。在实习过程中，我们重点在于了解各种加工工艺流程，比如产品的加工，分析毛坯图（拔模，避免分型面），分析产品的工艺要求（加工余量），确定加工方法。进入车间观察实习，通过参观学习了解了各生产装配自动线，记录各种工件的加工流程及加工过程的控制，夹具的设计与运用，以及加工过程粗基准、精基准的转换等机械加工方法。实习过程中现场绘制了夹具示意图，着重了解了夹具的设计制造，包括夹具的定位，夹紧，导向等元件。了解了一面两销的典型定位方式，V形块定位夹紧方式等。课程设计是对生产实习的补充和检验。让我们初步接触了工艺设计和结构设计，进一步从实践环节熟悉了机械制造工艺的基本理论和工艺规程设计的基本原则、步骤和方法。综合应用过去所学知识，加深了基础知识在实践中的应用，同时也增强了我们分析问题，解决问题的能力，并且学会了正确使用手册，学习了编写加工工艺卡和重要工序的加工工序卡，为以后步入工作岗位打下了良好的基础。