机械设计与自动化箱体类零件工艺分析及知识库研究.

1、东莞职业技术学院毕业论文东莞职业技术学院毕业论文东莞职业技术学院毕业设计（论文）箱体类零件工艺分析及知识库研究学生姓名：学 号：年级专业：指导教师：系 部：广东东莞提交日期：2012年5月指导教师评语签名：日期：成 绩（注：成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定）开题报告毕 业 设 计 预 期 目 标 及 工 作 方 案预期目标本次毕业设计主要运用 AutoCAD设计软件。设计中主要是括夹具的设计，其次经过分析零件图，计算得出毛坯的铸造尺寸。经过一系列的计算，包括夹紧力，背吃刀量， 速度，从而设计出夹具。 初步拟定夹具结构方案， 绘制夹具结构草图， 进行必要的理论 计算和分析。选择最佳的

2、夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技 术要求。绘画出夹具总图和非标准零件，最后加工出夹具。工作方案(1) 绘制零件工件图一张；(2) 绘制毛坯一零件合图一张；(3) 收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。(4) 初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。(5) 绘制夹具总图和主要非标准件零件图。(6) 编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。目录摘要：1关键词：机械加工、工艺规程、专用夹具、蜗轮减速箱 1第1章2一、前言21、设计的目的 22、设计的基本任务

3、与要求 22.1、设计任务22.2、设计基本要求 2二、减速箱体工艺设计与工装设计 31、基本任务：32、设计要求：33、方法和步骤：43.1、生产纲领的计算与生产类型的确定 43.2、零件图审查 43.3、毛坯选择63.3.1毛坯的种类一铸件HT15-33 （适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能） （机械制造基础） 63.3.2铸件制造方法的选择 63.3.3铸件的尺寸公差与加工余量 73.3.4毛坯一零件合图 73.4、定位基准的选择 73.4.1夹具设计研究原始资料 83.4.2拟定夹具的结构方案 93.4.2.1确定夹具的类型9342.2、确定工件的定位方式

4、及定位元件的结构 9342.3工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置 103.4.2.4确定夹具体的结构类型 103.4.3夹具总图设计 113.4.3.1绘制总装图的注意问题 113.4.3.2绘制总装图的步骤 11343.3各类机床夹具的公差和技术要求的确定 123.4.4夹具精度的校核 133.4.5绘制夹具零件图样 133.5、拟定工艺路线 133.5.1确定各表面的加工方法 133.5.2加工顺序的安排 133.5.3确定加工余量 153.5.4计算工序尺寸及公差 163.6、确定各工序切削用量 163.7、机床及工艺装备的选择 163.8、工艺规程卡174、设计小结 18致谢19

5、参考文献书目 19东莞职业技术学院毕业论文摘要：本设计的内容可分为机械加工工艺设计和机床专用夹具设计两部分。首先，通过分析蜗轮减速箱体，运 用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决蜗轮减速箱体在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排等方面的 相关问题，确定相关的尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据箱体毛坯件和生产纲领 的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机 床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，设计出高效、省力、 经济合理并且能保证加工质量的夹具，使得加工方便，容易。关键词

6、：机械加工、工艺规程、专用夹具、蜗轮减速箱Abstract: This design can be divided into two parts machining process design and machine special fixtures designed.First of all, through the analysis of worm gear box, use of machinery manufacturing technology and related programs, some of the knowledge to solve the related prob

7、lem of the worm gear reducer box in the processing of positioning, clamping and process route arrangements to determine the size and selection suitable machine and tool, to ensure the quality of parts machining. Secondly, based on the comparison of the box blank parts and production requirements of

8、the program and processing programs, to develop a practical process planning routes. Finally, according to the machining of parts to be processed, the reference machine fixture design manuals and books, the use of the basic principles and methods of fixture design, develop fixture design program, de

9、signed to be efficient, effort, reasonable economy and to ensure processing quality of the fixture , making the processing convenient and easy.Keywords: machining, process planning, special fixtures, worm gear box22第1章一、前言1、设计的目的机械制造技术设计是培养机械制造专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能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

10、程和工艺装备的设计。其基本目的是：(1) 培养工程意识。(2) 训练基本技能。(3) 培养质量意识。(4) 培养规范意识。2、设计的基本任务与要求2.1、设计任务(1) 设计一个减速箱体的加工工艺规程；(2) 设计一个专用夹具；2.2、设计基本要求(1) 内容完整，步骤齐全。(2) 设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简 图应简洁明了，正确易懂(3) 正确处理继承与创新的关系(4) 正确使用标准和规范。二、减速箱体工艺设计与工装设计1、基本任务：(1) 绘制零件工件图一张；(2) 绘制毛坯一零件合图一张；(3) 收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。(4)

11、 初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析 选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技术要求。(5) 绘制夹具总图和主要非标准件零件图。(6) 编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。2、设计要求：(1) 应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求；(2) 在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率；(3) 要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施；(4) 在立足本企业的生产条件基础上，尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装 备；(5) 工艺规程应正确、完整、简洁、清晰；(6) 工艺规程应满足规范化、标准化要求；(7)

12、 夹具设计保证工件的加工精度；(8) 提高生产效率；(9) 工艺性好；(10) 使用性好；(11) 经济性好。3、方法和步骤：3.1、生产纲领的计算与生产类型的确定表1-1生产纲领和生产类型的关系生产类型生产纲领(件/年)小批生产中型零件(430KG)102003.2、零件图审查10,03H/0,03L1E0O9o,oea n (lLO00丄0.03H/0.03C图1-1正视图图1-2左视图3.2.1分析零件的结构工艺性零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面：（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理，重要尺由上述可知，各加工表面以尺寸52， 38内孔较高的尺寸精度和同轴度要

13、求，因此，拟订52，38内孔为主的工艺方案。为了保证各表面的相对位置精度要求，应以上下端面为定位基准，便于实现基准重合和基准统一。以保证其它重要尺寸。（2）各加工表面的几何形状应尽量简单；（3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工；该箱体在加工时，对52, 38二孔加工要保证孔与孔的同轴度在 0.02和孔与孔 轴线垂直度在0.03之内以及孔与下底面平行度为0.03,故对52, 38加工时采用一 次定位安装来加工。3.3、毛坯选择3.3.1毛坯的种类一铸件HT15-33 （适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震 性、切削加工性和铸造性能）2（机械制造基础）3.3.2铸件制造方法的选择毛坯

14、制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及 工厂的现有条件相适应毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状砂型铸造13级以下大HT15-33各种尺寸复杂表1-2各类毛坯的特点及应用范围3.3.3铸件的尺寸公差与加工余量（1）铸件的尺寸公差（GB6414-1986）规定：铸件尺寸代号为 CT,分16级造型材料公差等级CT灰铸铁自硬砂1113表1-1附表3-4铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计指导）（2）铸件加工余量附表3-3用于铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量和 附表3-2铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量余量等级（机械制造技术课程设 计指导）3

15、.3.4毛坯一零件合图用查表法确定各表面的加工总余量和余量公差。表3-4铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计指导）表3-2用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表3-3铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计指导）3.4、定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。定位基准分为粗基准和精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设 计或加工出定位表面，称为辅助基准。定位基准的选择原则（机械制造技术 P253 P254）粗基准的选择原则（1）应选择不加工表面为粗基准。（2）对于具有较多加工表面的工件，粗

16、基准的选择，应合理分配各加工表面 的加工余量，以保证：1）各加工表面都有足够的加工余量；2）对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀；3）使工件上各加工表面总的金属切除量最小；（3）作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其它表面 缺陷，以便定位准确；（4）同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次；3.4.1夹具设计研究原始资料（1）精基准的选择原则：（2）基准重合原则（3）基准统一原则（4）互为基准原则(5) 自为基准原则1、研究加工工件图样了解该工件的结构形状尺寸材料热处理要求，主要是表面的加工精度表 面粗糙度及其他技术要求2、熟悉工艺文件，明确以下内容毛坯的种类形状加工余量及其精

17、度。工件的加工工艺过程，工序图，工序所处的地位，工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。工序所使用的机床刀具及其他辅助工具的规格。工序所采用的切削用量。3.4.2拟定夹具的结构方案3.421确定夹具的类型3.422、确定工件的定位方式及定位元件的结构工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状.尺寸。分析加工工序的技术条件和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则，按定位可靠.结构简单的原则，确定定位方式。常见的定位方式有平面定位、内孔定位等。在确定了工件 的定位方式后，即可根据定位基面的形状，选取相应的定位元件及结构。平面定位在夹具设计中常用的平面定位元件有固定支承. 可调

18、支承自位支承及辅助支承，其中固定支承又可分为支承钉和支承板。3.423工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧可靠.安全.不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗 糙度。在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进行夹紧力的估算。(1) 切削力的计算(C a吃刀量f进给量v切削速度k修正系数)Fz=9.81CafvkFy=9.81CafvkFx=9.81Cafvk故总的切削力F=Fz_+ Fy + Fx 开平方根(2) 夹紧力的计算Fwk=KM/LF ( Fwk实际夹紧力；M切削力矩；L压板长度；F进给量(3) 夹紧装置的设计夹紧装置的设计实际上是一个综合性

19、的问题，确定夹紧力的大小，方向和作用点时，必须全面考虑工件的结构工艺方法定位元件的结构与布置等因素。要求夹紧 装置动作迅速，操作安全省力，结构简单易于制造并且体积小刚度好，有足够的 夹紧行程和装卸工件的间隙。3.424确定夹具体的结构类型采用矩形支撑板，条形支撑板，压板，支撑钉，定位销等定位和支撑元件形成专 业夹具装置，这样做实现夹具结构简单对夹具体的要求:有适当的精度和尺寸稳定性有足够的强度和刚度结构工艺性好排屑方便在机床上安装稳定可靠3.4.3夹具总图设计343.1绘制总装图的注意问题(1) 尽可能采用1： 1的比例，以求直观不会产生错觉。(2) 被加工工件用双点画线表示，在图中作透明体处

20、理，它不影响夹具元件的 投影。(3) 视图的数量应以能完整清晰地表示出整个结构为原则。为直观起见，一 般常以操作者在加工时所面对的视图为主观图。(4) 工件在夹具中应处于夹紧状态。343.2绘制总装图的步骤(1) 布置定位元件(2) 设计夹紧装置(3) 设计夹具体(4) 完成总装图343.3各类机床夹具的公差和技术要求的确定由于各类机床的加工工艺特点和夹具与机床的连接方式的不同，对夹具也有不同的要求，为了便于说明问题，根据其各自不同的特点，通常铣、钻、镗床夹具三大类。(1)铣床夹具公差和技术要求的制订。表3-1镗套的公差与配合配合表面加工方法镗杆与镗套镗套与衬套衬套与支架粗镗H7/h6, H7

21、/g6H7/g6, H7/h6H7/n6, H7/s6精镗H6/h5, H6/g5H6/g5, H6/h5H7/n6, H7/r6回转镗套与镗杆的配合多采用 H7/h6或H6/h5。当精度要求较高时，配合间隙应小于 0.01mm。镗套内、外圆的同轴度，一般小于0.0050.01mm。精加工时，镗套内孔圆度公差取工件加工孔圆度公差的1/61/5镗杆直径可按经验公式选取，也可根据镗孔直径直接从表3-2中选取:d=(0.70.8)D式中d为镗杆直径；D为工件被加工孔的直径表3-2镗杆直径与镗孔孔径的关系单位mm工件孔径40505170718586100101140141200镗杆直径32405060

22、801003.4.4夹具精度的校核1、夹具精度分析（ D平方+ A平方+ T平方）开平方根w 2/3S k（定位误差 D;安装误差厶A;调整误差厶T;加工方法误差 G; 工件工序尺寸公差S k）2、定位误差的分析计算3、夹具在机床上的安装误差 A4、对刀或导向误差厶T3.4.5绘制夹具零件图样3.5、拟定工艺路线3.5.1确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数是拟定工艺路线的重要内容。 主要依据零 件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型，零件的结构形状和 加工表面的尺寸，现有的设备情况，工件材料性质和毛坯情况等。3.5.2加工顺序的安排在确定了零件各表面的加工

23、方法之后，就要安排加工的先后顺序，零件加工顺序是否合适，对加工质量，生产率和经济性有着较大的影响。机械加工顺序的安排在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基准先行的 原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗精加工分开进行。为此，一般将 整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、半精加工 阶段、精加工阶段。这对于保证零件加工质量。合理使用机床设备及时发现毛坯缺 陷及合理安排热处理工序等有很大好处 。热处理工序的安排热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法，次

24、数和在工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。（退火正火时效）（人工时效）（氮化）毛坯一粗加工一半精加工一精加工一精磨一细磨（调质退火）（高频淬火渗碳淬火整体淬火去应力处理）可得热处理安排为毛坯一粗加工一半精加工一精加工（去应力退火 时效去应力）（表面淬火）合理安排辅助工序 辅助工序种类很多，主要包括检验.划线，去毛刺.清洗.平衡退磁防锈包 装等，根据工艺需要穿插在工序中。3.5.3确定加工余量合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大（材料工时机床刀具）则消耗大；余量过小，不能去掉加工前道工序存 在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。故应在保

25、证加工质量的前提下尽量减小加工余量。毛坯余量（总余量）已在画毛坯图时确定，这里主要是确定工序余量。平面加工余量加工工序加工长度加工宽度粗加工后精铣 301003001001601.0mm1.5mm1.5mm2.0mm表1-38平面加工余量镗孔加工余量项目加工直径直径余量粗镗308023mm精镗30800.20.5mm表1-37镗孔加工余量在实心工件上加工H9孔的工序尺寸零件基本尺寸钻粗铰精铰109.8 9.96 10H9零件基本尺寸一钻二钻扩孔钻粗铰精铰47 25.045 46.746.9347H7表1-33在实心工件上加工H9孔的工序尺寸3.5.4计算工序尺寸及公差工序顺序确定后，就要计算各

26、个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。 工序 尺寸及其公差的确定与工序余量大小. 工序尺寸的标注方法.基准选择.中间工序安 排等密切相关，是一项细致的工作。3.6、确定各工序切削用量在单件小批生产中，各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定， 以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地.严格地选择切削用量，以充分发挥高效率设备的 潜力和作用。切削用量的选用与下列因素有关：生产率，加工质量（主要是表面粗糙）， 切削力所收起的工艺系统弹性变形，工艺系统的振动，刀具耐用度，机床功率等。在 综合考虑上述因素的基础上，使背吃刀量 ap,进给量f，切削速度v的积最大。一 般应先尽量取在的ap,

27、其次尽量取大的进给量f，最后取合适的切削速度V。3.7、机床及工艺装备的选择选择机床：数控铣床.立式镗床。夹具（专用夹具）选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工 艺装备既能保证加工质量，又经济合理。中批生产时，通常采用通用机床加专用工.夹 具；在大批大量生产条件下，多采用高效率专用机床.组合机床流水线.自动线与随 行夹具。在需要改装设备或设计专用机床时， 应根据具体要求提出设计任务书，其中包括 与加工工序内容有关的必要参数，所要求的生产率.保证产品质量的技术条件以及机床的总体布置形式等。在选择工艺装备时，既工考虑适应性又要注意新技术的应用， 当需要设计专用刀 具量具时，也应提出设计任务书。38、工艺规程卡机械加工工艺过程卡片零件名称减速箱体材料牌号HT15-33毛坯种类灰铸铁工序号工序名称工序内容设备工艺装备010毛坯铸造砂型铸造自硬砂为造型材料020热处理1去应力退火030平面粗加工基准C、上端面数控铣床立铣刀，专用夹具，机械卡尺0