机械制造专业毕业设计

1、第一章 绪论 第一节 简介 在国民经济的各条战线上广泛使用着大量的机械、机床、工具、 仪器、仪表等工艺装备。这些工艺装备的制造过程总称为机械制造， 生产这些工艺装备的工业即是机械制造业。 机械制造业的主要任务就 是围绕各种工程材料的加工技术， 研究其工艺， 并设计和制造各种工 艺装备。机械制造业师国民经济的基础和支柱，是向其他部门提供工具、 仪器和各种机械设备的技术装备部。 据西方工业国家统计， 机械制造 业创造了 60%的社会财富，完成了 45%的国民经济收入。如果没有机 械制造业提供质量优良、技术先进的技术装备，那么信息技术、新材 料技术、海洋工程技术、 生物工程技术以及空间技术等新技术群

2、的发 展将会受到严重的制约。 因此，一个国家的经济竞争归根到底是机械 制造业的竞争，机械制造业的发展水平是衡量一个国家经济实力和科 学技术水平的重要标志之一。21 世纪是科学技术和综合国力竞争的年代，必须大力发展机械 制造业及机械制造技术。机械制造工艺是各种机械制造方法和制造过程的总称。 机械制造 工艺过程的基本问题主要包括生产过程与工艺过程、 生产纲领与生产 类型、工件的定位于基准、 机器的装配等内容，阐述机械制造工艺过 程中最基本的概念和内涵。第二节 箱体零件的特点(1) 支承并包容各种传动零件，如齿轮、轴、轴承等，使它们能 够保持正常的运动关系和运动精度。 箱体还可以储存润滑剂， 实现各

3、 种运动零件的润滑。(2) 安全保护和密封作用， 使箱体内的零件不受外界环境的影响， 又保护机器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔热和隔音作用。(3) 使机器各部分分别由独立的箱体组成， 各成单元， 便于加工、 装配、调整和修理。(4) 改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。 第三节 设计的目的：设计任务的目的1、培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(金属材料及热处理、 机械设计基础、公差与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀 具、机械制造工艺与夹具、数控机床及其维修、数控特种加工技术、 UG训练教程等课程)的知识。结合生产实践中学到的知识，独立的 分析和解决工艺问题，初步具

4、备设计一个中等复杂的工艺规程的能 力。2、能根据被加工零件的技术要求，运用机械制造工艺与夹具的基本 原理和方法，学会拟订工艺与夹具设计方案，完成夹具结构设计。掌 握机械制造工艺的基本理论和夹具设计方法及典型结构， 注重建立基 本概念和理论的具体应用， 学会对复杂零件进行工艺分析和夹具设计 的方法。3、培养学生熟练运用相关手册、制作规范图表、查阅技术资料的能4、进一步培养学生识图，制图，运用和编写技术文件等基本技能。5、能够让学生更好的学习UG、autoCAD、Mastercam8.0等软 件第四节 设计的要求与内容零件年产量 100000件/ 年，根据零件图纸要求制定机械加工工艺。1、确定生产

5、类型，对零件进行工艺分析。2、拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备及工艺装备（刀具，夹具，量具，辅具） ，确定各工序切削用量及尺寸。3、填写工艺文件：工艺过程卡，工序卡。4、三维建模。第二章零件的分析第一节零件的分析变速箱壳体制造工艺I丄Id此I战黍件團2.1.1零件的材料2.1.1.1生产类型生产类型的划分，主要取决于零件的复杂程度和生产纲领的大小。冋类零件的年产量/件生产类型重型（零件重量大干2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重小于100kg）单件生产v 5v 20v 100小批生产5 10020 200100500中批生产1003002005005005

6、000大批生产30010005005000500050000大量生产> 1000> 5000>50000该零件重小于100kg，年产量50000,所以选择大量生产2.1.1.2零件材料如图纸所示，该零件材料为 HT2002.1.2零件工艺性的分析零件结构的工艺性就是其制造的难易程度， 在满足使用要求的前 提下制造的可行性和经济性。 内容包括毛坯制造工艺性、 机械加工工 艺性、热处理工艺性、装配工艺性。零件的结构工艺要求必须满足使 用要求、具体生产条件，还要综合考虑各工艺要求，分清主次。分析零件切削加工工艺性时，零件结构应遵循的三个基本原则：(1) 有利于提高切削效率(2) 便

7、于加工(3) 应有较少的切削加工量该零件2.1.1.1 零件的作用每一个零件在产品中或在产品的部件中都是有其特定的作用的， 零件的加工结果必须满足其所在部件或产品的工作要求。该零件是变速箱壳体，主要起承载压力的作用，同时起到一个密 封的作用。2.1.1.2 零件图上的结构特点及技术要求1、零件各加工面的切削加工工艺性(1) 零件各加工面加工要求应有利于切削(2) 切削工艺性随生产条件(指设备、批量等)而异2、考虑零件结构的工艺性(1) 零件整体结构应便于装夹(2) 零件整体结构应便于加工(3) 零件整体结构应便于测量(4) 零件整体结构应尽量采用标准化参数(5) 零件整体结构应有利于保证加工质

8、量(6) 零件整体结构应有利于提高生产率(7) 零件整体结构应便于装配、维修(8) 零件整体结构应有正确的装配面1、变速箱壳体在结构上薄壁而多孔， 整个容腔为三组平行孔系所 占据。2、为提高传动精度， 应保证装在三组平行孔系中的轴承获得良好 的配合精度，故48、80及146三孔有较高的尺寸精度要求；除 此而外，为保证传动平稳和减少噪声， 三组平行孔系之间还有较高的 孔距公差。3、因总体结构和部件位置的限制， 在变速箱壳体的中间部位， 有 两块面积不大的外伸安装面。为整个变速箱的安装基面，且与 146 孔中心有较高的尺寸要求，其数值为 124.1 ± 0.05mm保证了传动位 置和传动

9、精度的准确性。第二节 毛坯的选择 正确地选择毛坯有重大的经济意义，选择毛坯需要毛坯制造和机 械加工两方面的知识，并兼顾冷、热加工两方面的要求。主要根据零 件的力学性能要求、零件的结构形状和外廓尺寸、生产纲领和批量、 现场生产条件和发展等条件来选择毛坯。2.2.1 选择毛坯的种类机械加工中常见的毛坯种类有：(1) 铸件：用于材料有可铸性，结构比较复杂的零件(2) 锻件：零件的机械性能要求高(3) 型材：适用于小批量零件的毛坯(4) 组合焊接件：用于结构复杂的零件由于该零件已确定材料为 HT20Q所以选择砂型铸造毛坯。灰铸 铁有一定的强度， 但塑性和韧性很低， 这种性能特点与石墨本身的性 能及其在

10、铸铁组织中的存在形态有关。 有良好的减震性， 用灰铸铁制 作机器设备上的底座或机架等零件时，能有效地吸收机器震动的能 量；有良好的润滑性能；还有良好的导热性能，这是因石墨是热的良 好导体；此外其熔炼也比较方便，并且还有良好的铸造性能。其流动 性能良好，线收缩率和体收缩率较小，铸件不易产生开裂，因此适宜 于铸造结构复杂的铸件和薄壁铸件，如汽车的汽缸体、汽缸盖等。2.2.2 毛坯的机械加工余量 毛坯的机械加工余量(或毛坯余量)是零件的总加工余量。加工 余量代号用“ MA表示。加工余量等级由精到粗共分为 A, B, C, D, E, F，C, H和J九个等级。经查找机械加工工艺手册,确定最终确定总的

11、加工余量为 3mm。毛坯图如下:零件毛坯图第三节零件各表面的最终加工方法三个孔的尺寸要求分别是：146+0.04 ,80+0.03 ,48+0.025其他形位公差要求：两边的垂直度为0.01，前面的垂直度为0.02，孔内面的垂直度为0.02，三个孔的圆度为0.012。所以变速箱壳体的三个孔最终加工方法为精镗，其余各表面的最终加工方法为精铣。第三章 工艺规程设计按一定的格式， 用文件的方式规定零件制造工艺过程和操作方法 等的工艺文件， 称为机械加工工艺规程。 工艺规程是知道施工的技术 文件。一般包括零件加工工艺路线、工序内容、检验。工艺规程的设计原则：满足生产纲领的需要、满足图纸要求、现 有条件

12、下切实可行、保证技术先进性，良好的工作条件，高的经济效、人益。工艺规程的设计步骤： 零件图纸分析选择毛坯定位基准 的选择确定各表面及路线加工方法拟定零件加工路线 尺寸计算和确定设备、工装选择填写工艺文件。第一节 定位基准的分析定位基准是加工时， 使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的 基准。定位基准的选择要分别按照粗、精基准的选择原则进行，并具 体确定每道工序的定位和夹紧。3.1.1 粗基准的选择重点考虑： 加工表面与不加工表面的相对位置精度、 各加工表面 有足够的余量。 非加工表面原则：选非加工表面作为粗基准 加工余量最小原则： 没有不加工面的， 选择加工余量最小的表面作为粗基准 重要表面原

13、则：选择重要加工表面为粗基准 便于工件装夹原则：选方便夹紧的表面作粗基准 不重复使用原则：粗基准在同一尺寸方向只能用一次由于该变速箱壳体的安装基面“ B”面积较小，在镗削加工过程 中无法作为定位基准，由于 A面与三组平行孔系有0.02mm的垂直度 要求，B面对A面有0.01mm的垂直度要求，所以从粗加工开始就必 须注意保证该零件孔与面及面与面的垂直度要求。 粗加工时， 可选该 壳体不加工的毛坯侧面作粗基准，校正后对A面及其相对的另一侧面 进行粗加工， 再分别以该两面作为基准面对三孔进行依次粗镗； 在对 A面及其对应面进行半精铣时，还应充分注意其两面的平行度要求。3.1.2 精基准的选择重点考虑

14、：减少定位误差、保证加工精度。 基准统一原则 同一工件进行不同内容的多道工序加工中， 前后工序应尽量采用同一定位基准系统，即各加工工序之间的定位基准尽量统一。 基准重合原则 工件定位基准的选择应尽量选在工序基准上， 也就是要使工件的定位基准与本工序的工序基准尽量重合。在进入半精加工及精加工时，应充分考虑以A面作为基准来精铣 相对应的另一面及镗削三组平行孔系。在镗削 146孔时，找正A面 或采用心轴与端面垂直的检具进行找正，以保证三组平行孔系对 A面 的垂直度要求。在最后精加工时，仍以 A面作定位基准，并以B安装 面作辅助基准，以减少最后刮削 B安装面时的铲刮工作量。第二节零件各表面加工方法的选

15、择选择表面加工方法时，先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终 加工方法（按经济精度），然后再确定精加工前准备工序的加工方法。选择加工方法的依据： 被加工表面的加工精度、粗糙度 被加工表面的性质 生产类型 工厂的生产条件 零件的形状、尺寸与重量三个孔加工方法：粗镗一一半精镗一一精镗其余各表面：粗铣一一半精铣一一精铣第三节工艺路线的制定工艺路线的拟定是指制定零件加工所经过的有关部门和工序的 先后顺序，是工艺规程制定的总体设计。其主要任务包括加工方法的 确定、加工顺序的安排、工序集中与分散等内容。工艺路线不但影响 加工质量和生产效率，而且影响工人的劳动强度，影响设备投资、车 间面积、生产成本等，是制订

16、工艺规程的关键一步。工序第一种第二种1粗加工前面粗加工前面2粗加工后面半精加工前面3粗加工侧面粗加工后面4粗加工三个孔半精加工后面5半精加工前面粗加工侧面6半精加工后面半精加工侧面7半精加工侧面粗加工三个孔8半精加工三个孔半精加工三个孔9精加工前面精加工前面10精加工后面精加工后面11精加工侧面精加工侧面12精加工三个孔精加工三个孔加工时应遵循基准（面）先行、先粗后精的原则。首先对平面和 孔进行粗加工，再进行半精加工基准面、孑L,消除粗加工时所产生的 变形，以确保壳体的高精度要求。按照传动路线和齿轮的传动关系， 应先镗146孑L,其次镗48孑L,最后镗80孑L,保证三组平行孔 系孔距间获得较高

17、的尺寸精度，并注意必须换算坐标尺寸。孔146与孔48的坐标关系如下：水平方向位移量 X仁18mm垂直方向位移量 Y1= V 142.5x142.5-18x18=141.36mm孔48与80的坐标位置关系如下:水平方向位移量 X2=68mm垂直方向位移量 Y2二 V87x87-68x68=54.27mm1、工艺过程卡第四节 填写工艺规程文件机械加工工艺过程卡产品型号零件图号共7页产品名称变速箱壳体零件名称壳体第1页材料牌号ZL107毛坯种类铸件毛坯尺寸重量5.62Kg序号名称工序内容车间设备工艺装备工时1备料铸造成型车间铸造机2铳粗铳各个外表面数控车间专用夹具铳刀3镗粗镗三个孔数控车间专用夹具镗

18、刀4铳半精铳各个外表面数控车间专用夹具铳刀5镗半精镗三个孔数控车间专用夹具镗刀6铳精铳各个外表面数控车间专用夹具铳刀7镗精镗三个孔数控车间专用夹具镗刀891011标记处数更改牵2、工序卡匸工序卡片产品型号零件图号机械加一产品名称变速箱零件名称变速箱壳体共 7页第1页车间工序号工序名称材料牌号rJ1粗铳各面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铳床X52K1夫具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件工步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/minm/minmm/rmm机动辅

19、助1粗铳前面面铳刀3003021.512粗铳后面面铳刀3003021.513粗铳侧面立铳刀3003021.51设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签 字日期工步变速箱车间零件图号零件名称变速箱壳体共 7 页第 2页毛坯种类铸件设备名称立式加工中心夹具编号工序号2毛坯外形尺寸设备型号工序名称粗镗三个孔每毛坯可制件数1设备编号材料牌号HT200每台件数1同时加工件数1工位器具编号夹具名称专用夹具工位器具名称切削液工序工时（分）准终 单件1 粗镗146的孔2 粗镗48的孔3 粗镗80的孔工 艺 装 备专用夹具专用夹具专用夹具主轴转

20、速切削速度r/min800800800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m/min606060进给量mm/r111切削深度mm1.51.51.5进给次数工步工时机动丨辅助匚工序卡片产品型号零件图号机械加产品名称变速箱零件名称变速箱壳体共 7页第 3页车间工序号工序名称材料牌号13半精铳各面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铳床1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件工步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/minm/minmm/rmm机动辅

21、助1半精铳前面专用夹具500202112半精铳后面专用夹具500202113半精铳侧面专用夹具50020211设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标R记处数更改文件号签 字日期零件图号变速箱零件名称变速箱壳体共 7页第 4 页车间工序号工序名称材料牌号4半精镗三个孔HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式加工中心1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件工步主轴转速切削速度进给量切削深度半精镗146的孔半精镗48的孔半精镗80的孔专用夹具 专用夹具 专用夹具标记处数更改文