毕业设计（论文）掘进机箱体加工工艺及组合机床设计

1、阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：专业：学号：指导教师：所属系（部）：机电系 二一二年五月阳泉学院毕业设计评阅书题目：掘进机箱体加工工艺及组合机床设计机电系系数控专业 姓名设计时间：2012年3月5日2012年5月20日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：（签字）201 年月日阳泉学院毕业设计答辩记录卡 机电系 系数控 专业 姓名 牛浩胜答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。专业答辩组组长：（签名） 201 年月日32前 言掘进机是用于开凿平直地下巷

2、道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。19 世纪中叶，西方的文明陶醉于铁路的修建。梦想家们在地图上画满弯曲的路线。然而，人类的梦想一次又一次被大山阻隔。诸如阿尔卑斯山脉那样连绵峰峦，不断向人们提出挑战。绕过这些阻碍费时费力。理想的方法是勇往直前，开凿隧道。但这意味着巨大的支出。隧道工程的工作面之小，大部分时间浪费在工序衔接上，时间就是金钱，隧道工程费时费力的表现确实让人心寒。解决方

3、法是明显的：建造一台大机器。加大机器动力，把工业革命带入地先驱者是一个是叫亨利-约瑟. 毛瑟（maus）的比利时工程师。他在 1845 年得到撒丁国王的许可修建一条连接法国和意大利的铁路。毛瑟在国际采矿业具有显赫声名和超强自信。他对爬越山口的方案不以为然，坚持要走直线，尤其是在著名的cenis山口附近，要以隧道穿越frejus山。毛瑟的“片山机(mountain-slicer) ” 1846 年在都灵附近的一个军工厂组装成形。他庞大而复杂，体积超过一节火车头。他有一百多个钻头。整个机器俨然就是凸轮，拉杆，活塞和弹簧的丛林。不论实用与否，它确实是沉思的产物。机器建成后，来自各地的参观者络绎不绝，

4、视其为历史的纪念碑。掘进机需要巨大的推进力。这些能量是在隧道外产生的并通过复杂的机械连接到工作面。隧道越深，连接就越长，而传输过程中的能量损失也就越大。看起来“片山机”早晚会因为动力不足而僵死洞中。自信的毛瑟相信车到山前必有路，但持怀疑态度的人也没有被说服。十年之后，有赖于大为改进的隧道通风技术，一条隧道紧邻毛瑟路线，采用爆破法技术得以修建。毛瑟的“片山机”虽然没有经过实践检验，但却是公认世界上第一台tbm。在以后的30年，设计试制了各式各样的tbm共13台，均有所进步，但都不能算成功。比较成功的是1881年波蒙特开发的压缩空气式tbm，应用于英吉利海峡隧道直径为2.1m的勘探导坑，共掘进了3

5、mile多。从18811926年间，一些国家又先后设计制造了21台掘进机之后，因受当时技术条件的限制，掘进机的开发处于停滞状态。1930 年前后，人们已经要放弃了。隧道掘进技术的专家芭芭拉斯塔克悲观地预言：“未来二十年 .岩石机械的专利会极其有限，甚至没有。也不会再建造类似机械。天然岩石都有程度不等的裂缝。当滚刀（当时称为切割轮）紧压岩面的时候，压力总是集中在岩石最薄弱的部分，使他们最先破碎。当滚刀转动时，小的裂缝会不断扩展，进一步分裂岩石。这就是滚刀破岩原因。 目前，在世界范围内的掘进机生产商有30余家，已生产掘进机约700多台，最具实力的是美国罗宾斯公司、德国维尔特公司、海瑞克公司，加拿大

6、罗威特公司(lovat)等。国外硬岩掘进机技术已经相当成熟，结构上不断完善，有敞开式、单护盾、双护盾等不同类型，以适应不同的地质条件。在国外使用掘进机施工隧洞已很普遍，尤其是3km以上的长隧洞，业主在招标书中明确规定要求投标商必须采用掘进机施工。随着国民经济的发展，技术的进步，掘进机广泛应用于矿山、隧道等行业中。特别是在隧道行业中，掘进机发挥着越来越重要的作用。1851年，美国工程师charles wilson设计设计了世界上第一台连续掘进的隧道掘进机（tunnel boring machine简称tbm)。但由于设计存在难以克服的滚刀问题，tbm难以与当时刚诞生的钻爆法相媲美，无用武之地;1

7、956年，美国的james robbins仿照charles wilson的设计，采用滚刀，解决了第一台tbm的刀其问题，获得了成功。从此，tai得以推广。总的说来，tbm掘进技术是目前世界上最为先进的隧道开挖方法，已成为未来隧道建设总的发展趋势。它综合汇集了计算机、新材料、自动化、信息化、系统科学、管理科学等高新技术，在一定程度上反映了一个国家的综合实力与科技水平。 而掘进机箱体是掘进机的重要零件。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的特点：形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱

8、体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20%。基于以上的情况，这次的设计内容就是掘进机箱体的加工及组合机床的设计。根据零件的技术要求编排出科学实用、方便、经济、合理的加工工艺，并从中选择两道工序进行夹具和组合机床的设计，总的来说就是编排一套科学、方便、经济、合理的加工方案，加工出高质量的掘进机箱体，并使其加工成本尽可能降到最低。目 录摘 要11概 述21.1组合机床及其特点21.2组合机床工艺范围及加工精度31.3采用组合机床的经济分析31.4组合机床的发展趋势31.4.1提高通用部件的水平31.4.2 发展适应中、小批生产的组合机床31.4.4 发展自动监测技术41.4.5 扩大

9、工艺范围42.零件分析及设计任务书52.1箱体零件分析及设计任务书52.1.1箱体零件的功用、分类52.1.2箱体零件分析52.2零件的技术要求52.3主要内容以及设计要求53.工艺规程的制定73.1 掘进机箱体材料及毛坯73.2生产类型及工艺特征73.3定位基准的确定73.3.1粗基准的选择原则73.3.2精基准的选择原则83.4工艺路线的拟定83.4.1工序的合理组合83.4.2工序的集中与分散83.4.3加工阶段的划分93.4.4加工工艺路线方案的比较93.5 毛坯机械加工余量及工序尺寸确定153.5.1 毛坯机械加工余量确定153.5.2工序尺寸确定153.6主要切削用量的确定153.

10、6.1选择切削用量时候的考虑的因素153.6.2粗车ty170外圆及其端面切削用量的定制164.车ty170外圆及其端面组合机床的总体设计184.1组合机床结构方案的确定184.2车外圆及其端面组合机床配置形式的选择184.2.1组合机床配置184.2.2 机床加工精度194.3被加工零件工序图204.4车外圆及其端面组合机床总图的绘制205.组合机床通用部件及其选用215.1通用部件的类型215.1,1通用部件的分类215.1.2通用部件的型号、规格及配套关系215.2常用通用部件215.2.1动力滑台215.2.2主轴部件215.2.3主运动驱动装置225.2.4工作台225.2.5支承部

11、件225.2.6自动线通用部件225.3 通用部件的选用225.3.1通用部件选用的方法和原则225.3.2通用部件的选用226.专用夹具设计266.1工件定位分析266.1.1工件定位的基本原理266.1.2工件定位方案266.1.3工件的具体定位方法及其定位元件的选择266.1.4定位误差分析276.2夹紧机构设计276.2.1夹紧的基本要求276.2.2夹紧元件选择286.2.3夹紧力的确定28结 论30参考文献31致 谢32阳泉学院毕业设计说明书掘进机箱体加工工艺及组合机床设计摘 要近年来 随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤

12、炭工业健康发展的若干意见中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。 掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。 我国煤巷高效掘进方式中最主

13、要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。 我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20 世纪60 年代，以3050kw 的小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于试验阶段。80 年代初期，我国淮南煤机厂（现重组为凯盛重工）引进了奥地利奥钢联公司am50 型掘进机、佳木斯煤机厂（现隶属于国际煤机）引进了日本三井三池制作所s-100 型掘进机，通过对国外先进技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70 年代的水平，设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差，仅适合在条件

14、较好的煤巷中使用，加之国产机制造缺陷，在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30 年的消化吸收和自主研发，目前，我国 已形成年产1000 余台的掘进机加工制造能力，研制生产了20 多种型号的掘进机，其截割功率从30kw 到200kw ，初步形成系列化产品，尤其是近年来，我国相继开发了以ebj-120tp 型掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求，半煤岩掘进机以中型和重型机为主，能截割岩石硬度为f68，截割功率在120kw 以上，机重在35t

15、 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的ebj-120tp 型、ebz160ty 型及佳木斯煤机厂生产的s150j 型三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的80以上关键词：巷道；回采巷道；悬臂式掘进机1概 述在大批量生产中为了提高生产率，必须注意缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位安装多个工件的同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产率比通用机床高几倍至几十倍，可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、

16、车孔端面等工序，随着组合机床的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。1911年，美国为加工汽车零部件研制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为方便用户使用和维修，提高互换性，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973年iso公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机和仪表工业。1978年、1983年又第二次作了增补。目前，我国组合机床的通用部件约占70%90%。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机

17、、阀门缝纫机等制造业。主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。1.1组合机床及其特点组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定,如夹具,

18、主轴箱,刀具和工具等.在批量生产中为了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。一般的组合机床主要有六部分通用部件及两部分专用部件组成。以复合立式三面钻孔组合机床，它由侧底座、力主底座、力主、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件组成。组合机床的专用部件往往也是由大量的通用零件和标准件组成。组合机床按主轴箱和动力箱的安置方式不同可分为以下几种型式：1卧式组合机床（动力箱水平安装）。2立式组合机床（动力箱垂直安装）。3侧斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。4复合式组合

19、机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合钻床。由组合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：1要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。2生产率高。因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。3加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。4研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。5自动化程度高，劳动强度低。6配置灵活。因为结构模块化、组合化、可

20、按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。1.2组合机床工艺范围及加工精度目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大

21、量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。1.3采用组合机床的经济分析组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都能收到良好的经济效益。在确定设计组合机床前，应该进行具体的技术经济分析。 根据设计任务，要在变速箱箱体上双面钻孔，孔的种类较多，总数也较多。若采用普通机床加工需反复进行，加工耗时较多，且不容易保证孔与孔间的位置精度。根据零件的形状及加工要求选取采用卧

22、式双面组合钻床，同时进行双面多孔加工。这样可以保证孔与孔之间的位置精度，且加工所需的时间大大缩短。除此之外采用组合机床对工人的要求很低，节约了劳动成本。综上所述，对于在变速箱箱体上双面钻孔采用组合机床，可以取得良好的经济性。1.4组合机床的发展趋势1.4.1提高通用部件的水平衡量通用部件技术水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。动力部件采用镶钢导轨（英度可达hec5860）、滚珠丝杠、静压导轨、静压

23、轴承、迟形皮带等较新的结构。支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。1.4.2 发展适应中、小批生产的组合机床在机械制造工业中，中小批量生产约占80%。在某些中批量生产的企业中，如机床、阀门行业中、其关键工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产效率高，技术经济效果显著。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。转塔主轴箱式组合机床，可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产，但这类机床结构复杂，成本较高。带转塔式主轴箱的组合机床，由于转塔不能制

24、造的太大，安装的主轴箱数量有限，因此只适应工序不多，形状不太复杂的零件加工。1.4.3 采用新刀具近年来出现了多种新刀具，如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化鹏刀具、金刚石刀具、各种可转位的密赤铣刀，喷吸钻头，镶有可转位刀片的“短钻头”等。一般情况下，采用先进刀具的工时为原工时的 。由于提高了刀具的耐用度，大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间，提高了组合机床的经济效益。1.4.4 发展自动监测技术组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。自动检测包括对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、刀具折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。检查方法分为主动检查与被动检查。主动检查是将不合格的工件剔出，使之不往下个

25、工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。目前主动检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展，集成控制器、微机处理的应用，使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或作为数字显示。自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范围之内。还可以把加工后的工件按公差进行分组，以便按分组的公差带装配。实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。1.4.5 扩大工艺范围组合机床出完成切削加工等工序外，还在逐步设计制造用于焊接、热处理、自动装配、自动打印、性能试验以及清洗和包装等用途的组合机床。 2.零件分析及设

26、计任务书2.1箱体零件分析及设计任务书2.1.1箱体零件的功用、分类箱体类零件是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组成一个整体，使它们之间保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。2.1.2箱体零件分析箱体的结构形式虽然

27、多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且分布不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20% 。2.2零件的技术要求零件简图如图1所示。该零件的加工要求高，加工面的数量很多，并且种类繁多，有车外圆面，车端面，钻孔，攻螺纹，扩孔，车倒角，钻斜油孔等，位置、形状、尺寸、精度都各有要求。2.3主要内容以及设计要求本次毕业设计是掘进机箱体加工工艺及组合机床设计，要对零件进行分析研究，查阅相关设计参考文献，制定零件的加工工艺规程，并选择12道工序进行工艺设计

28、同时还要根据某一道工序图，进行一台组合机床的设计，既要绘制组合机床的联系尺寸图，又要绘制本道工序的工序图。最后根据这道工序在组合机床上的加工进行专用夹具的设计，并绘制出夹具装配图，还要对夹具的主要零件进行设计，并绘制出夹具的主要零件的零件图。本次毕业设计中要遵循科学、端正的设计态度来进行设计，设计的方案要合理，设计的加工装配性要好，还要进行必要的计算和校核。绘制的图纸要图面整洁，视图要齐全，布局要合理，纸条、文字等均要按照有关标准。 图1掘进机箱体零件简图3.工艺规程的制定零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同对同一零件的加工工序综合可能有多种的方案。应当根据

29、具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。生产规模是决定生产类型的主要因素。制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。零件材质性质零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。表面粗糙度 殊限制条件，如：工厂设备和用具材料。 编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与最安全的效果3.1 掘进机箱体材料及毛坯掘进机箱体的材料为铸钢（zg35），该材料所对应的新牌号为zg270-500，故其屈服强度值为为274mpa，抗拉强度值为490mpa。该材料有较好的强度和塑性，良好的铸造性能，可焊接性尚好，可用作承载零件，如轴承座、机架、连杆、

30、箱体等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。铸造毛坯的形状可以复杂，尺寸可以相当的大，且吸振性能好，但铸造的力学性能差。毛坯铸造方法的选择应根据生产量的大小和各厂设备、技术的实际条件，结合各种铸造方法的基本工艺特点，在首先保证零件技术要求的前提下，选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属砂型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低加工成本。本零件的生产类型为大批量，选用的铸造方法为金属模机械砂型铸造。

31、3.2生产类型及工艺特征由于本零件的生产纲领为n1=5000件/年，是大批量生产，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专业刀具、量具，机床按工艺路线排列组成流水生产线。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该箱体在工艺设计上采用了组合机床流水线的加工的方式.。3.3定位基准的确定 工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的这些表面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。3.3.1粗基准的选择原则加工表面为粗基准，尤其应选与加工表面有位置精度要求的不加工表面，这样可保证加工表面与不加工表面间的位置精度。选重要表面为粗基准，这样可保证重要表面的加工余量

32、均匀，加工精度高。选加工余量较小的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量。选平整、无飞边和浇冒口等缺陷的表面为粗基准，可使工件定位可靠、夹紧方便。粗基准只能用一次，应避免重复使用。这样可避免产生较大的定位误差，避免使加工表面间出现较大的位置误差。3.3.2精基准的选择原则尽可能选加工表面的设计基准为精基准，即“基准重合”原则，目的是避免产生基准不重合误差应尽可能在多数工序中采用同一精基准定位，即“基准同一”原则，目的是减少设计和制造费用，并减少基准交换所带来的定位误差。有些精加工工序，可选用加工表面本身为定位基准，即“自为基准”原则，目的是可保证加工表面的加工余量少而均匀。对位置精度

33、要求高的表面，可采用“互为基准”，反复加工，目的是保证高的位置精度。选定定位基准、稳定、夹紧简单的表面为精基准，目的是便于工件的安装和加工。箱体类零件是机器制造业中加工工序多、劳动量大、精度要求高的关键零件，这类零件一般都有精度要求较高的孔需要加工，又常常需要在几台机床上几次安装下进行，大多数箱体零件采用“一面两孔”定位方式，即利用零件上的一个平面和该平面上的两个孔作为定位基准。一个孔插入圆柱销一个孔插入菱形销。本设计选用的定位基准为箱体的大地面为定位平面，控制3个自由度；输出轴孔的120为一个定位孔，插入圆柱销，控制两个自由度；蟹爪孔的110为另一个定位孔，插菱形销，控制1个自由度.3.4工

34、艺路线的拟定3.4.1工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提

35、高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。3.4.2工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1） 工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产

36、可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制

37、机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级

38、为it11it12。粗糙度为ra80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为it9it10。表面粗糙度为ra101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几何精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为it6it7，表面粗糙度为ra101.25m。（4）光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主

39、要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为it5it6,表面粗糙度为ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工

40、的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工3.4.4加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表：表1加工工艺路线方案比较表工序号方案方案工序内容定位基准工序内容定位基准010粗铣大底面输出轴孔轴线和与四周台阶面垂直相交的平面粗铣大底面输出轴孔轴线和与四周台阶面垂直相交的平面020粗铣四周台阶面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精铣大底面输出轴孔轴线和与四周台阶面垂直相交的平面040粗铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面大底面粗铣四周台阶面箱体中

41、间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线050粗铣输入轴支承座两侧面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精铣四周台阶面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线060粗切内环槽箱体中间孔轴线、大底面粗铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面大底面070粗车426外圆端面、孔410内圆面及其内端面、孔170外端面并倒角530箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面大底面080粗车输入轴端面及其ty170外圆箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗铣输入轴支承座两侧面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线090粗镗输入油孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精铣输入轴支承座两侧面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴

42、线110粗镗孔150并倒角220，粗镗孔170、110及160，粗镗孔152及其内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗切内环槽箱体中间孔轴线、大底面120人工时处理130半精铣大底面输出轴孔轴线和与四周台阶面垂直相交的平面半精切内环槽箱体中间孔轴线、大底面140半精铣四周台阶面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗车426外圆端面、孔410内圆面及其内端面、孔170外端面并倒角530箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线150半精铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面大底面粗车输入轴端面及其ty170外圆箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线160半精铣输入轴支承座两侧面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗镗

43、输入油孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线160半精切内环槽箱体中间孔轴线、大底面半精车外圆426端面、孔410内圆面及其内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线170半精车外圆426端面、孔410内圆面及其内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精镗输入轴孔130，120箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线180半精镗输入轴孔130，120箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线精镗输入轴孔130、120箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线190精镗输入轴孔130、120箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精镗孔150及其内端面，半精镗孔170和孔110箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线200半精镗

44、孔150及其内端面，半精镗孔170和孔110箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线精镗孔150、孔170、孔和110箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线210精镗孔150、孔170、孔和110箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗车输入轴内退刀槽箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线220粗车输入轴内退刀槽输入轴内攻m1352螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线230输入轴内攻m1352螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线攻9m12、2m16的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线240钻大底面上1938孔、圆形分布9m12螺纹底孔、2m16底孔及油孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线粗镗孔150并倒

45、角220，粗镗孔170、110及160，粗镗孔152及其内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线250攻9m12、2m16的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线攻4m16、7m12、9m12的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线260钻7m12、大底面上矩形分布的9m12底孔并倒角，钻4m16底孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线钻7m12、大底面上矩形分布的9m12底孔并倒角，钻4m16底孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线270攻4m16、7m12、9m12的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线攻9m12、2m16的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线280锪大底面上两特殊孔40箱

46、体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线锪大底面上两特殊孔40箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线290大底面上一特殊孔上攻m221.5的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线大底面上一特殊孔上攻m221.5的螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线300钻6孔，扩输入轴内孔20箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线钻6孔，扩输入轴内孔20箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线310钻10长油孔箱体中间轴线大底面和蟹爪孔轴线钻10长油孔箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线320钻孔5箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线钻孔5箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线330车9m12倒角1.545箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔

47、轴线车9m12倒角1.545箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线340半精车160孔内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线半精车160孔内端面箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线350车ty-1706-6g螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线车ty-1706-6g螺纹箱体中间孔轴线、大底面和蟹爪孔轴线360焊接焊接370终检、入库终检、入库加工工艺路线方案的论证：（1） 方案在120工序中按排人工时效处理。消除或减小机械加工残余应力，防止变形及开裂。稳定组织以稳定零件形状及尺寸。（2） 方案虽然符合工序集中原则，但它损伤了加工的表面，使加工表面的质量降低。（3） 方案符合粗精加工分开原则。由以

48、上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。拟定工艺路线的出发点是是零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依序工序的集中和分散程度来划分工艺：二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑万能机床、组合机床和专业夹具，并尽量采用工序集中的原则，通过减少工件安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便使生产成本下降。根据以上原则，拟定的工艺路线如下：10 铸坯（铸造） 20 热处理（正火处理179209hb)30 涂底漆（飞边、披缝、型砂

49、清理处理，箱体内表面不加工面涂红色防锈漆。外表面不加工面涂黄色防锈漆）40 粗铣大底面50 粗铣四周台阶面60 粗铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面70 粗铣输入轴支撑座两侧面80 粗切内环槽90 粗车外圆426端面、孔410内圆面及其内端面、孔170外端面并倒角53095 粗车输入端面及其ty170外圆100 粗镗输入轴孔110 粗镗孔150并倒角220，粗镗孔170、110及160，粗镗孔152及其内端面120 热处理（人工时效处理）130 半精铣大底面140 办精铣四周台阶面150 办精铣输出轴孔端面及蟹爪孔端面160 半精铣输入轴支撑座两侧面170 半精切环槽180 半精车外园426端面、孔

50、410内园面和内端面190 半精镗输入轴孔130和120200 精镗输入轴孔130和120210 半精镗孔150及其内端面，半精镗孔170和孔110220 精镗孔150、孔170和孔110230 粗车输入轴内退刀槽240 输入轴内攻m1352螺纹250 钻大底面上1938孔、圆形分布9m12螺纹底孔、钻2m16底孔及油孔260 攻9m12、2m16的螺纹270 钻7m12、大底面上矩形分布的9m12底孔并倒角，钻4m16底孔280 攻4m16、7m12、9m12的螺纹290 锪大底面上两特殊孔40300 大底面上一特殊孔上攻m221.5的螺纹310 钻6孔、扩输入轴内孔20320 钻10长轴孔

51、330 钻5孔340 车9m12倒角1.545度350 半精铣160孔内端面360 车ty1706-6g螺纹370 焊接380 终检3.5 毛坯机械加工余量及工序尺寸确定3.5.1 毛坯机械加工余量确定 因箱体类零件形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件造型方法为金属模机械砂型铸。查金属机械加工工艺人员手册可得：尺寸公差等级ct810，取ct8；加工余量等级ma g表2加工表面总余量加工表面基本尺寸/mm加工余量等级ma加工余量数值/mm备注输入轴端面ty170外圆面329.75170gg5.03.5单侧价格双侧加工3.5.2工序尺寸确定为了保证零件图上某平面的精度和粗糙度值，需要从其毛坯表

52、面上切去全部多余的金属层，这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。工序间加工余量的选择原则如下： 采用最小的加工余量，以缩短加工时间，并降低零件的制造费用。 工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度。 定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。决 加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形。 定零件加工余量时应考虑到被加工零件的大小。零件越大，则加工余量也越大。表3 零件加工工序尺寸表加工表面工序余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/mm粗加工粗加工粗加工输入轴端面ty170外圆面5.0单侧3.5双侧329.75 0.06170ra12.5ra12.53.6主要切削用量的确定切削用量不仅是机床调整与控制的必备参数，而且其大小选择的合理与否，对加工质量、加工效率以及生产成本等均有重要影响。3.6.1选择切削用量时候的考虑的因素 切削加工生产率 在切削加工中，材料切除率于切削用量三要素（切削速度，进给量，背吃刀量）均保持线性关系，其中任意参数增大，都可使生产率提高。但由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其他两参数必须减小。因此在制定切削用量时，是三要素获得最佳组合，此时的生产率才是最合理的。 刀具寿命t 切削用量三要素对刀具寿命t的影响的大小，按顺