铣削二级圆锥齿轮减速器机盖结合面的夹具设计.doc

机械制造工艺学 课程设计设计对象：铣削二级圆锥齿轮减速器机盖结合面的夹具设计班 级：072125学 号：20121000222姓 名：杜刚指导老师：陈琪、康红梅 目录第一章 设计目的及要求31.1 设计目的31.2 设计要求3第二章 产品概述42.1 减速器箱体零件概述42.2 减速器箱体零件功用及技术要求42.3 减速器箱体的铸造工艺及机械加工5第三章 箱体图纸的技术要求分析63.1机盖部分图纸分析63.2机座部分图纸分析7第四章 生产纲领8第五章 材料、毛坯制造方法的选择95.1 材料选择95.2 制造方法9第六章 毛坯图及加工工作量分析116.2 毛坯图136.2.1 机盖毛坯图136.2.2 机座毛坯图15第七章 变速器箱体加工工艺过程分析177.1 定位基准的选择及分析177.1.1 粗基准的选择177.1.2 精基准的选择187.2 加工路线的拟定187.3 箱体加工总工艺过程19第八章 工序具体划分及铣削结合面加工工序卡208.1 机盖加工工艺过程卡208.2 机座加工工艺过程卡218.3 合箱加工工艺过程卡22第九章 铣削机盖结合面工序的夹具设计269.1 夹紧装置的设计要求269.2 刀具的选择269.2.1 刀具的选择要求269.2.2 刀具的选择269.3 机床的选择279.3.1 机床的选择原则27机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应27机床精度等级与本工序加工要求应相适应27机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应27机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应279.3.2 机床型号的选择279.4 铣削参数的计算279.4.1 加工工序、加工余量及公差279.4.2 铣削圆周力的计算289.4.3 铣削速度的计算299.4.4 机动时间的计算及工序时间定额的确定299.4.5 铣削力的计算319.4.6 夹紧力的校核329.5 定位方式的确定339.6 夹紧机构的确定349.8 气动控制回路的设计389.9 定位误差的计算39第十章 三维效果图.40参考文献4243第一章 设计目的及要求1.1 设计目的机械制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节。它要求学生全面综合地运用所学的理论和实践知识进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：1. 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。2. 初步掌握机械加工中致差原因的分析方法，对工艺问题具有一定的分析问题、解决问题的能力。3. 掌握机床夹具设计原理，具有针对不同对象进行夹具设计的初步能力。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。1.2 设计要求1. 写出工艺设计说明书；2. 绘制零件图、毛坯图、重要工序图、重要工序夹具图及特殊刀具图；3. 编写机械加工供需卡。第二章 产品概述2.1 减速器箱体零件概述减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，可做如下分类：按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。作为变速器的重要部件，变速器箱体在整个减速器总成中起着支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。另外，在减速器结构方面，为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式；上箱盖和下箱体用螺栓连接成一体，用螺栓联结；轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。而为了保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应该加支撑筋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底一般不采用完整的平面。2.2 减速器箱体零件功用及技术要求 减速器箱体起着固定和支撑轴系零件的作用，并保证轴系运转精度、良好润滑及可靠密封。由于箱体保证了轴系运转精良，这使机械传动实现良好的有机调速；其可靠密封也保证减速器轮系中无杂质、无灰尘进入，确保箱内的清洁。箱体零件是机器或部件的基础零件，它将有关零件联结成一个整体，是各零件彼此协调工作。因此，箱体的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量和加工质量，进而影响减速器的使用寿命和性能。故箱体一般具有较高的技术要求。1 输入轴、中间轴和输出轴承孔端面与其轴线的垂直度误差为0.10mm，输入轴、中间轴为8级要求，输出轴为7级要求；2 机盖、基座结合面的平面度误差为0.06mm，为7级要求；3 中间轴承孔轴线、输出轴承孔轴线的圆柱度分别为0.02mm和0.023mm，都是7级精度，位置度分别为0.02mm和0.023mm；4 中间轴承孔和输出轴承孔的平行度为0.080mm，为7级精度要求；5 中间轴和输出轴轴承孔中心距偏差为0.095，9级精度；6 安装滚动轴承的孔系其孔径公差等级为7级精度，粗糙度为Ra1.6；7 箱体前端面是变速箱的安装基准，变速箱输入轴与发动机输出轴连接，后端面仅为安装轴承盖，装配基面、定位基面及其余各平面的粗糙度为Ra3.2。圆柱圆锥齿轮传动，其对两锥齿轮轴线垂直度的误差不敏感，故选用8级精度要求满足；作为会产生较大轴向力的锥齿轮传动，其轴向力直接作用于轴承上并通过轴承端盖承受，故轴承孔两端面应提高到7级精度要求；结合面的密封性将影响减速器的润滑状况，即是否会发生渗漏，7级精度要求满足要求；两孔尺寸精度IT7-8满足了使用性能要求，在加工上较易实现，可以选择。2.3 减速器箱体的铸造工艺及机械加工由于变速箱外形和内腔形状比较复杂，壁厚较薄，故选用流动性好，吸振性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁。但有时为了减轻重量，用有色金属合金铸造箱体毛坯（如航空发动机上的箱体）。在单件小批生产时，为了缩短生产周期也采用焊接毛坯。变速箱的主要支撑孔在铸造时直接铸出，只有倒挡轴孔、油塞孔和加油孔等直径小于30mm的不铸出，留待机械加工时钻出。因为箱体一般属于大批量生产，必须采用自动线机械造型，因此分型面造在轴承孔的连线上，分为上下两半采用两箱造型。采用中注式浇注系统，为了补缩，上面设有冒口。型芯也做成两半，下芯时粘在一起。为了使型芯易于安放，设置了型芯头。变速箱的大批量生产的机加工过程中，变速箱的主要加工面有轴承孔系及其端面、平面、螺纹空、销孔等。因此加工的主要问题是保证孔的形状精度和位置精度。 第三章 箱体图纸的技术要求分析 箱体的形状比较复杂，加工的表面多、要求高、机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几个方面值得注意：1. 箱体的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。2. 为保证减速器箱体内轴承的正确装配，应确保轴承孔的圆柱度、位置度以及平行度的精度要求。同时，还需确保各轴承孔端面也有较高的垂直度要求。3. 箱体机盖和机座的结合面是加工的重要表面，其加工精度直接影响箱体的密封性。因此，结合面的精度要求较高。3.1机盖部分图纸分析零件名称设计说明机盖1 机盖左视图标注的368mm重复标注，应去掉；机盖主视图尺寸1290mm应改成1190mm；其螺栓孔的分布尺寸多余（DD视图已标注）且标注错误，应去掉；机盖主视图输入轴承孔端面斜度1:20标注错误，其值应该是连接螺栓凸台斜度；俯视图连接螺栓孔的尺寸不应该分开标注，应标注为一个（Eg：将两个110改为一个220，将两个220改为一个440），其他关于某对称轴对称的结构也只应该标注一个尺寸（两个90改为一个180，两个210改为一个420）；俯视图右缘对称轴上的螺纹孔、DD视图正中的螺纹孔，线条多余，应去掉。2 输入轴承孔端面相对于A的垂直度为0.10mm；传动轴承孔端面相对于B的垂直度为0.10mm；输出轴承孔端面相对于C的垂直度为0.10mm。各孔端面的表面粗糙度为Ra3.2。（保证轴承的良好装配）3 应检查与机座结合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1/3，用涂色法去检查接触面积达每平方厘米面积一个斑点。4 与机座连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫。5 未注明的铸造圆角的半径R=5-10mm未注明的倒角为C3，粗糙度为Ra12.5。6 机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12。7 机盖铸成后，用清砂机清理铸件，并进行时效处理。3.2机座部分图纸分析零件名称设计说明机座1 输入轴承孔端面相对于A的垂直度为0.10mm；传动轴承孔端面相对于B的垂直度为0.10mm；输出轴承孔端面相对于C的垂直度为0.10mm。各孔端面的表面粗糙度为Ra3.2。（保证轴承的良好装配）。2 两轴承孔轴线的平行度为0.08mm，等级为7级，距离为3500.095mm，9级。3 输入轴承孔的圆柱度、位置度公差值为0.020mm，等级为7级；传动轴承孔的的圆柱度、位置度公差值为0.020mm，等级为7级；输出传动轴的圆柱度、位置度公差为0.023，等级为7级。4 锥销孔的表面粗糙度为Ra1.6，凸台面的表面粗糙度为Ra3.2。5 螺栓孔、通油孔、机座面的表面粗糙度均为12.5um。6 保证各轴承孔的同轴度为0.03mm。（轴承孔配合为基轴制，公差等级选择7级）。7 与机盖连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫。8 应检查与机盖接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点。9 未注明的铸造圆角的半径R=5-10mm未注明的倒角为C3，粗糙度为Ra12.5。10 机座不得漏油。11 机盖铸成后，用清砂机清理铸件，并进行时效处理。第四章 生产纲领 年产量Q=20000（件/年），该零件在每台产品中的数量n =1（件/台），废品率 =3%，备品率 =5%。由公式N=Qn（1）得：N=100001（13%5%）=21600查表机制工艺生产实习及课程设计确定的生产类型为大量生产。因此，可以确定为Y流水线的生产方式，又因为在加工箱盖和底座的时候有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的流水线作业方式。该箱体的大批量生产，可采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。第五章 材料、毛坯制造方法的选择5.1 材料选择 图纸给出的材料为HT200，HT200的主要力学性能如下表5-1：HT200抗弯强度Mpa抗剪强度Mpa弹性模量Gpa疲劳极限Mpa5887852437810888108 表5-1由于此减速器为两级减速器，其中第一级为锥齿轮啮合，外形和内腔较复杂。特别是外部有较多的凸边、凸台等，而且壁厚较薄。因此选择的材料应该是流动性好的，减震性好的材料。HT200为较高强度铸铁，基体为珠光体，其中的碳度部分以自由状态的片状石墨存在，强度、耐热性均较好，减振性也良好，铸造性能较好，并且由于含有石墨，其本身具有润滑作用脱落的石墨还可以存储润滑油，使铸件具有良好的耐磨性，因此机盖和机座材料选为HT200。5.2 制造方法由于是大批大量生产，采用铸造的方法为金属模铸造，又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次），而且能够实现自动化，对于大批大量制造有利。根据零件图，减速器箱体上直径小于30mm的孔都是机械加工出来的，其他的如轴承座孔则是铸造出来的。根据上下箱体外形，上箱体采用两箱造型铸造。采用中注式浇注系统，在直浇道下面设置横浇道，在铸件上面设置冒口以此消减铸件上表面产生的沙眼、气孔等缺陷。示意图如下图5-1和图5-2.下箱体相对于上箱体来说较为复杂。在下箱体上有较多的凸起，结合面和底座在边缘突出，因此采用三箱造型铸造，在凸出部位加活块，这样一来就能够铸造出下箱体来。示意图如下图5-1至图5-4。 图5-1 机盖浇铸主视图 图5-2 机盖浇铸俯视图图5-3机座浇铸主视图图5-4机座浇铸俯视图第六章 毛坯图及加工工作量分析6.1 重要工序加工余量分析1、机座底面加工工序铣工序余量5工序公差毛坯1.0 铣IT12工序尺寸铣 Ra12.5 毛坯2、机座与机盖结合面加工工序粗铣-半精铣-精铣工序余量毛坯5.0 粗铣3.0 半精铣1.5 精铣0.5工序公差毛坯0.8 粗铣IT11 半精铣IT8 精铣IT7工序尺寸精铣 Ra1.6 半精铣 Ra6.3 粗铣 Ra12.5 毛坯3、窥视孔台阶面加工工序铣工序余量5.0工序公差毛坯0.5 铣IT12工序尺寸铣 Ra12.5 毛坯4、排油孔凸台面加工工序粗铣精铣工序余量毛坯5.0 ,粗铣4.0，精铣1.0工序公差 毛坯0.5 粗铣IT12, 精铣IT7工序尺寸精铣,粗铣， 毛坯5、输入轴承座端面加工工序粗铣-精铣工序余量毛坯5.0 粗铣4.0 精铣1.0工序公差毛坯1.2 粗铣IT11 精铣IT9工序尺寸精铣 Ra3.2 粗铣 Ra12.5 毛坯6、中间、输出轴承座端面加工工序粗铣-精铣工序余量 毛坯5.0 粗铣4.0 精铣1.0工序公差毛坯1.5 粗铣IT11 精铣IT9工序尺寸精铣 Ra3.2 粗铣 Ra12.5 毛坯7、输入轴承孔和中间轴承孔加工工序粗镗-半精镗-精镗-金刚镗工序余量毛坯5.95 粗镗3.2 半精镗2.0 精镗0.5 金刚镗0.25工序公差毛坯1.0 粗镗IT12 半精镗IT10 精镗IT9 精细镗IT7工序尺寸精细镗 Ra1.6 精镗 Ra3.2 半精镗 Ra6.3 粗镗 Ra12.5 毛坯8、输出轴承孔加工工序粗镗-半精镗-精镗-金刚镗工序余量毛坯5.95 粗镗3.2 半精镗2.0 精镗0.5 金刚镗0.25工序公差毛坯1.0 粗镗IT12 半精镗IT10 精镗IT9 精细镗IT8公差尺寸精细镗 Ra1.6 精镗 Ra3.2 半精镗 Ra6.3 粗镗 Ra12.5 6.2 毛坯图6.2.1 机盖毛坯图原始毛坯图如图6-1和6-2所示，再根据设计图所给出的尺寸查询手册，得到各加工面加工余量，获得毛坯尺寸如图6-3和6-4所示，机盖三维效果图如图6-5所示。余量的毛坯尺寸如下表6-1：尺寸名称设计尺寸加工余量毛坯尺寸窥视孔凸台面5510输入轴承座端面4205425结合面80585输出轴承座端面5205530表61 单位（mm）图6-1 机盖毛胚主视图 图6-2 机盖毛胚左视图图6-3 机盖三维效果图6.2.2 机座毛坯图 原始机座毛坯图如下图6-6和6-7所示，加工余量与毛坯尺寸见表6-2，毛坯图尺寸如图6-8和6-9所示，机座三维效果图如图6-10所示.，变速箱整体效果图如图6-11所示：尺寸名称设计尺寸加工余量毛坯尺寸结合面80585输入轴承座端面4205425底面403.543.5油口63.59.5轴承座端面5205530表62 单位（mm）图6-4 机座毛胚主视图 图6-5 机盖毛胚左视图图6-6 机座三维效果图图6-7 合箱三维效果图 第七章 变速器箱体加工工艺过程分析7.1 定位基准的选择及分析 基准：基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。 在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。 工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。7.1.1 粗基准的选择粗基准选择原则选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。选择粗基准的的出发点是：一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：1)若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准。2)若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准。3)若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。4)选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。粗基准具体选择加工的第一个平面是箱盖和箱座的接合面，由于分离式箱体的轴承孔的毛胚孔分布在箱盖和想做的两个不同部分上很不规则，因而在就加工箱盖和箱座的接合面时，无法以轴承孔的毛胚孔作为粗基准。故综合考虑，可以选择轴承孔凸台面为粗基准。7.1.2 精基准的选择精基准选择原则 选择精基准时，过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般应按下列原则来选择：1)基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准。2)基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造。3) 自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准。4) 互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。5) 可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准。精基准具体选择根据大批大量生产的减速器箱体通常以底面和两定位销孔作为精基准，机盖则以结合面作为精基准。在一次安装下，可以一次加工除定位面以的外所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位基准的选择夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。在这样精基准和粗基准“互为基准”的原则下统一，可以保证接合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。7.2 加工路线的拟定变速器箱体的主要是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度比孔容易，因此，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。变速器箱体的加工顺序一般有以下两种方案：1. 先粗精加工平面，再粗精加工孔，这样做可以减少工件安装次数，减少加工余量；生产率高，经济效益好。2. 粗精加工分段进行，即先粗加工平面粗加工孔精加工平面精加工孔。 3.该变速器箱体工件结构刚性较好，可考虑采用如下方案1。 7.3 箱体加工总工艺过程工件工序内容定位基准拟定加工顺序机盖铣连接螺栓凸台面机盖结合面1粗精铣结合面机盖凸台面2铣机盖窥视孔台阶面机盖结合面3机盖窥视孔台阶面螺钉孔钻孔攻丝机盖结合面4锪起吊螺栓孔并攻丝机盖结合面5铣连接螺栓凸台面机盖结合面6锪螺栓孔机盖结合面7机座铣机座底面机座结合面1粗精铣机座结合面机座底面2铣箱机连接螺栓凸台面机座结合面3铣游标口台阶面机座结合面4锪游标孔攻丝机座底面5锪连接螺栓孔机座结合面6铣排油口台阶面机座结合面7排油口螺栓孔钻孔攻丝机座结合面8锪地角螺栓孔机座结合面9合箱后钻扩铰销锥孔机座底面1粗精铣轴承孔端面机座底面2粗精铣输入轴承孔（端面）机座底面3粗精镗输入轴承孔（内孔）机座底面4粗精铣中间、输出轴承孔（端面）机座底面5粗精镗中间、输出轴承孔（内孔）机座底面6钻轴承盖螺钉孔，攻丝机座底面7清洗，去毛刺，打标记，送检验机座底面8第八章 工序具体划分及铣削结合面加工工序卡按照以上拟定的工艺过程方案，可以将整个加工过程分为三个阶段。第一阶段是对箱盖进行加工，完成上接合面以及与合箱无关部分的加工；第二阶段是对机座进行加工，完成下接合面以及与合箱无关部分的加工；第三部分是合箱后对轴承孔系等部分的加工。8.1 机盖加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容定位基准刀具设备机床设备1毛坯铸造铸造毛坯2清沙清理杂质3热处理（人工时效处理）4粗铣结合面保证：凸台面到结合面的尺寸为，Ra12.5凸台面粗齿莫氏锥柄立铣刀（粗铣及半精铣平面用立铣刀）（YG8）X6142半精铣结合面保证：凸台面到结合面尺寸为 ,Ra6.3凸台面粗齿莫氏锥柄立铣刀（YG8）X6142精铣结合面保证：凸台面到结合面尺寸，Ra1.6凸台面硬质合金镶齿套式面铣刀（YG6）X61425粗铣窥视孔台阶面保证：台阶面尺寸，Ra12.5结合面定位硬质合金镶齿套式面铣刀XQ209/2M6窥视孔上的螺栓孔钻孔和攻丝 保证：孔的直径，Ra12.5结合面定位麻花钻和丝锥Z302510B7起吊螺栓孔锪孔攻丝保证：右侧起吊螺栓距离输出轴中心线为300mm，直径M20，Ra12.5；左侧起吊螺栓距离传动轴中心线为175mm，直径 M20，Ra12.5；右侧沉头座直径为 30结合面定位锪钻和丝锥Z302510B8锪12个螺栓连接孔保证：螺栓孔直径，沉头座直径50（12级）结合面定位锪钻Z302510B9锪6个螺栓连接孔保证：螺栓孔直径，沉头座直径40 （12级）结合面定位锪钻Z302510B10清洗11检验12入库8.2 机座加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容定位基准刀具设备机床设备1毛坯铸造铸造毛坯2清沙清理杂质3热处理4粗铣机座底面保证：底面尺寸厚度，Ra12.5机座结合面定位粗齿莫氏锥柄立铣刀刀（YG8）立式铣床5030A精铣机座底面保证：底面尺寸厚为，Ra3.2硬质合金镶齿套式面铣刀（YG6）立式铣床5030A5粗铣排油口台阶面保证：台阶面厚度为，Ra12.5机座结合面定位硬质合金镶齿套式面铣刀刀（YG8）X62W精铣排油口台阶面保证：台阶面厚度为，Ra3.2（7级） 硬质合金镶齿套式面铣刀（YG6）X62W6排油口螺栓孔钻孔保证：排油口直径为机座结合面定位麻花钻和丝锥Z302510B排油口螺栓孔攻丝7锪地脚螺栓孔保证：螺栓孔直径 22，沉头座直径为 55机座结合面定位锪钻Z302510B8粗铣结合面保证：结合面厚度尺寸,Ra12.5一面两销定位（两个地脚螺栓和机座底面)粗齿莫氏锥柄立铣刀X6142半精铣结合面保证：凸台面到结合面尺寸为,Ra6.3粗齿莫氏锥柄立铣刀X6142精铣结合面保证：结合面尺寸：，Ra1.6硬质合金镶齿套式面铣刀X61429铣油标口台阶面保证：，Ra12.5（IT12）一面两销定位硬质合金镶齿套式面铣刀X62W10锪油标孔攻丝保证:游标孔直径 ，沉头孔直径为M27一面两销定位丝锥Z302510B11锪钻12个连接螺栓孔保证:螺栓孔直径 22，沉头孔直径为 50一面两销定位锪钻Z302510B12锪钻6个地脚螺栓孔保证:螺栓孔直径 17，沉头孔直径为 40一面两销定位锪钻Z302510B13清洗14检验15入库8.3 合箱加工工艺过程卡工序 号工序名称工序内容定位基准刀具设备机床设备1对准（机座底面）将机箱盖，箱体和箱对准，并用连接螺栓孔连接箱盖和机座2钻2个锥销孔保证：销孔直径为 ，Ra3.2圆锥铰刀Z302510B扩孔铰孔3装销打入销孔，将箱盖与箱体做标记，标号4粗铣输入轴的轴承端面保证：端面到传动轴轴线的距离，Ra12.5（合箱后，以箱体右端面为基准)箱体右端面机座地面硬质合金镶齿套式面铣刀X6142精铣输入轴的轴承端面保证：端面到传动轴轴线的距离，Ra3.2硬质合金面镶齿套式面铣刀（YG8）X61425粗铣传动轴和输出轴的轴承端盖保证：两端面间的距离为，Ra12.5 机座底面硬质合金面镶齿套式面铣刀X6142精铣传动轴和输出轴的轴承端盖保证：两端面间的距离为，Ra3.26钻轴承端盖孔（30个）保证：端盖孔直径 ，Ra12.5机座底面硬质合金面镶齿套式面铣刀Z302510B攻丝7粗镗输入轴承孔及中间保证： ，Ra12.5机座底面硬质合金双刃镗刀和硬质合金镗刀TX617T618T618T618半精镗保证 ，Ra6.3精镗，Ra3.2精细镗保证： ，Ra1.68粗镗输出轴承孔保 证： ，Ra12.5。机座底面硬质合金双刃镗刀TX617半精镗保 证： ，Ra6.3。硬质合金镗刀T618精镗保证：，Ra3.2硬质合金镗刀T618精细镗保证：，Ra1.6硬质合金镗刀T618 8.4 铣机盖结合面工序卡片1机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称双级锥齿轮减速器零件名称箱体机盖共 页 第 页车间工序号工序名称材料牌号减速器车间40铣机盖结合面HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件119052077011设备名称设备型号设备编号同时加工件数龙门铣床XQ209/2M1夹具编号夹具名称切削液铣机盖结合面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 准终单件0.156.40工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minmm/minmm/rmm机动辅助1粗铣机盖结合面镶齿套式面铣刀 X345172105.290.283.520.060.212半精铣机盖结合面镶齿套式面铣刀 X345216134.500.21.520.090.303 精铣铣机盖结合面镶齿套式面铣刀 X345246158.600.20.520.130.67标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期设计（日 期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）2015-9-12第九章 铣削机盖结合面工序的夹具设计9.1 夹紧装置的设计要求夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量、提高生产率和减轻工人的劳动强度，经查资料，夹紧装置一般有以下基本要求：1） 工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时获得的正确位置；2） 夹紧力的大小应可靠适当，既要保证工件在加工过程中不产生移位或振动，同时又必须防止工件产生不适当的变形和表面损伤；3） 夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率；4） 操作方便、省力、安全，以改善工人的劳动条件，减轻劳动强度；5） 结构简单，易于制造。结合以上的设计要求，以下设计过程从机床、刀具的选取入手进行设计，通过正确的分析计算切削力、夹紧力等参数，选取合适的机构并加以分析以完成设计。9.2 刀具的选择9.2.1 刀具的选择要求根据机械工艺人员手册中的要求，铣刀的选择应考虑一下几个因素：1） 铣刀的类型：铣刀的类型的选择决定于加工的性质、加工表面的分布位置及形状、加工表面的尺寸、所要求的加工表面粗糙度、工件材料及其他因素；2） 铣刀的尺寸：铣刀尺寸的选择决定于加工表面的尺寸及铣切深度，同时铣刀的夹持方法也影响铣刀构造的选择；3） 铣刀的材料：铣刀的材料选择决定于工件的材料、加工方法、加工精度和表面粗糙度的要求，以及机床的情况。9.2.2 刀具的选择1）由于机盖接合面的加工对象为一个较大的平面，一般的圆柱形铣刀完全无法满足加工要求，所以选用镶齿套式面铣刀；2）根据套式面铣刀的参数表可得：铣刀直径为200250mm的铣切宽度为180mm，铣刀直径为300350mm的铣切宽度为260mm，铣刀直径为400500mm的铣切宽度为350mm；根据机盖的图纸中的标注尺寸可知：机盖的总长度为590mm，总宽度为350mm；一般平面加工期望能一次走刀完成铣削加工，以减小加工成本，提高经济效益，但铣削宽度为350mm的铣刀过大，会对加工造成加多的影响，所以最好采用两次走到完成加工；则选取铣刀直径为200250mm的刀具。根据GR 1129-73标准的镶齿套式面铣刀参数，选取铣刀的具体参数如下： 铣刀的内径（含刀齿）为：； 铣刀轴孔外径：； 铣刀的总宽度（含刀齿）为：； 铣削宽度： 铣刀的齿数：。3） 机盖的铣削加工分为粗铣、半精铣和精铣，综合分析应选用硬质合金刀具，根据不能材料的性能，粗铣刀具选用YG8硬质合金刀，半精铣和精铣选用YG6硬质合金刀。9.3 机床的选择9.3.1 机床的选择原则机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应机床精度等级与本工序加工要求应相适应机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应9.3.2 机床型号的选择由机盖的设计图纸可得，待加工的结合面的毛坯尺寸为，因此机床的工作台尺寸需要在横向和纵向上均大于工件尺寸；其次，机床的刀具行程也必须能满足加工尺寸的要求，本设计中机盖在加工时铣刀为纵向走刀，因而机床的纵向行程应大于，而横向刀具行程基本符合要求即可；另外，机床对于刀盘最大直径有规格要求，根据前面的刀具选择可知，刀具的最大直径为，因此机床的该参数要求也必须满足的尺寸。综上所述，根据机械加工工艺师手册查得，选用型号为X345双柱平面铣床。其具体参数如下表所示：型号工作台尺寸/mm（宽长）主轴转速/(r/min)刀盘最大直径/mm电动机功率/kWX345500200031.51000400112行程/mm（纵向横向垂向）外形尺寸/mm（长宽高）16001605002940305021509.4 铣削参数的计算9.4.1 加工工序、加工余量及公差工序加工面长度加工余量精铣598mm（含毛坯）0.6mm半精铣1.4mm粗铣3.0mm毛坯5.0mm9.4.2 铣削圆周力的计算 铣削圆周力的计算公式为： 其中：加工余量 铣削宽度 铣刀齿数 铣刀每齿进给量 铣刀外径根据机械加工工艺师手册以及机床的功率查得，粗铣的YG8硬质合金刀每齿进给量为，取；半精铣和精铣的YG6硬质合刀每齿进给量为，取。根据前面的刀具选择所得到的参数可知：，。1）粗铣 2）半精铣 3）精铣 按最不利条件计算，所以取9.4.3 铣削速度的计算铣削速度的计算公式为： 根据前面的刀具选择所得到的参数可知：，；粗铣的YG8硬质合金刀每齿进给量为；半精铣和精铣的YG6硬质合金刀每齿进给量为；经查表取。1） 粗铣 2） 半精铣 3） 精铣 9.4.4 机动时间的计算及工序时间定额的确定本道工序中待加工的对象仅有一个平面，理论上最好能一次走刀完成铣削；但是由于平面的宽度较大，如果一次走刀完成铣削，需要使用很大的铣刀，会使得加工高精度受到影响，加工成本也相对提高；所以，设计本工序进行两次走刀完成铣削加工。根据机械工艺人员手册查得：机动时间计算公式为： 其中：铣削轮廓的实际长度 切入长度 超出长度 行程次数 工作台的进给量由前面数据可算得：；根据机械工艺人员手册查得： ，；因为要走两次刀，即来回铣削一次，则。1） 粗铣因为：，其中，则：，则：所以：基本时间又因为：辅助时间 组织服务时间 休息时间 技术服务时间 准备终结则：2） 半精铣同理可得： 3） 精铣同理可得： 9.4.5 铣削力的计算本道工序在加工过程中，铣刀的铣削方向都在水平方向上，因而铣削力也主要集中在铣削方向上，铣削力的大小直接影响着夹具的结构和各项参数，所以铣削力必需要精确、合适的计算修正；另外，由于粗铣加工的铣削力最大，所以箱体夹具的作用只要能满足粗铣时的铣削力的要求，就能完全符合半精铣和精铣加工的夹紧要求。查得铣削力的计算公式为： 由前面的计算得：，则： 则：根据作用力系数，铣削力在x、y、z三个方向上的作用力分别为： 所以：x方向最大铣削力为 y方向最大铣削力为 z方向最大铣削力为9.4.6 夹紧力的校核夹紧力的校核即是通过对夹紧力、铣削力在力的平衡作用下校核夹紧力能否满足夹紧的要求，因而对各个方向的铣削力都应该加以考虑。后期设计的夹具的加紧方案为：1、将机盖的突台面作为加工的定位基准面，机盖倒置定位；2、夹紧装置从轴承孔的上端将轴承孔内壁压紧，从而达到夹紧的目的。首先在x方向上，由于x方向为主铣削力的方向，当主铣削力作用时，存在夹紧力产生的摩擦力、机盖重力和铣削力的共同作用，因而需要满足受力平衡条件，需要详细校核；其次在y方向上，因为夹紧装置是从上端夹紧，因而只要实际y方向夹紧力和重力产生的摩擦力大于或等于y方向的最大铣削力即可；最后在z方向，存在夹紧力、机盖重力和铣削力的共同作用，因而只要满足向下的作用力大于向上的作用力即可；可见，主要从x方向进行校核更可靠。实际夹紧力的计算公式为： ，（） 其中：实际夹紧力 理论夹紧力 总安全系数 不同因素的安全系数 根据机床夹具设计手册查表得： 基本安全系数； 加工性质系数； 刀具钝化程度系数； 切削特点系数； 夹紧力稳定性系数； 力矩作用下工件与支撑面接触情况系数则：，取。根据施加夹紧力和铣削力后z方向的作用力平衡得： 其中：机盖的重力 夹紧机构与机盖之间的滑动摩擦系数 支承钉与机盖之间的滑动摩擦系数因为机盖的材料为灰铸铁，通过SolidWorks中的质量评估模块对机盖的质量进行分析得出机盖的质量为39.027千克，则；另外，机盖的两端轴承孔为未加工面，查表取。则理论夹紧力为： 则实际总夹紧力为： 则单个夹紧机构的夹紧力为： 所以在z方向上有：，y方向可不做考虑，则夹紧力满足夹紧条件。9.5 定位方式的确定因为该工序加工对象为一个平面，因此理论上保证z轴方向的自由度即可，所以可以采用3个支承钉进行平面定位，定位的基准面为机盖的凸台面；但是，该工序是以已经经过加工的凸台面作为基准，需要加工精度很高的结合面；另外，机盖上同一水平面的凸台面呈两侧对称分布；所以，综合考虑，此处最好采用重复定位方式定位，即采用4个支承钉进行平面定位其次，为了防止工件加工时发生扭转，则在其侧边和前端外加支承钉，形成完全定位。其定位示意图如下所示：因为定位基准面凸台面为以加工过的表面，所以应该采用平头支承钉支承；而机盖的侧边和前端为未加工面，因此对这些面定位需要用球头支承钉根据现代夹具设计手册查表得，平头支承钉和球头支承钉的结构平面图如下所示：根据机盖凸台面的实际尺寸，选取的支承钉的尺寸参数如下表所示：型号D/mmd/mmH/mmL/mmJB/T 8029.2-1999，A型25161232型号D/mmd/mmH1/