地大 夹具设计课程设计5

1、第一章 产品概述本小组选题是单级圆柱齿轮减速器箱体的的加工工艺及夹具设计。1.1产品介绍 齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。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。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高扭矩输出的需要。 齿轮减速器广泛应用于汽车、大型矿山、钢铁、化工、港口、环保等领域。1.2 零件介绍 1.2.1作用变速器箱体在整个减速器总成

2、中起支撑和连接的作用，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，是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 因此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。1.2.2结构特点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。1.2.3零件装配箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。 灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线

3、水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。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。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。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，箱体底座一般不采用完整的平面。变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。第二章 图纸技术要求分析2.1 箱体零件的结构工艺性 (1)减速器箱盖、箱体主要加工部分是结合面（机盖与机座结合

4、面的平面度误差为0.025mm为6级精度要求）、轴承孔（单机圆柱齿轮减速器两轴承孔轴线的平行度误差为0.025mm为6级精度要求；四轴承孔端面与其轴线的垂直度误差为0.10mm为8级精度要求；圆柱齿轮轴承孔（分上下两半）圆柱度误差为0.10mm为7级精度要求；圆柱齿轮轴承孔（分上下两半）轴线处于结合面内其允许0.60mm为7级精度要求）、通孔和螺孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后应先检查机盖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13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点），然后打上定位销再进行镗孔加工（镗孔时接合面处禁放任何衬垫），以确保两个轴承孔中心线与分割面的

5、位置，以及两个孔中心线的平行度和中心距。 (2)减速器整个箱体壁薄，容易变形，在加工前要进行时效处理，以消除内应力，加工时要注意夹紧位置和夹紧力大小，防止零件变形。 (3)箱盖、箱体结合面，底面上的孔的加工，采用专用钻模，这样可以保证孔的位置精度要求。分析：若以渐开线斜齿圆柱齿轮传动，其传动的精确性、平稳性以及对圆柱齿轮的寿命要求对圆柱齿轮两轴承孔轴线的平行度误差很敏感，因此图纸中要求的6级精度满足要求；渐开线斜齿单级圆柱齿轮减速器工作时输入轴与输出轴会产生较大的轴向力，其轴向力直接作用在轴承上并通过轴承端盖来承受，因此轴承孔端面应取较高的8级精度；机盖和机座的结合面的平面度将直接影响机盖和机

6、座轴承孔的加工精度（同轴度）、轴承孔端面的加工精度（轴承孔端面与其轴线的垂直度误差）并且对结合面的密封性有影响（可能会出现渗油甚至漏油），因此结合面的平面度为6级精度要求符合条件；轴承孔的形状会直接影响减速器的传动性能，由于轴承孔分别位于机盖和机座上，因此在加工时要做较高的精度要求，故取7级精度符合要求并且在加工上较易实现。 2.2 箱体零件图错误及修改零件名称错误及修改机盖机盖左视图标注的86mm重复标注，应去掉。盖左视图中轴承端面的螺纹孔没有画螺纹线，应该用细实线画出螺纹线。机盖主视图中窥视孔中心的高度未标注。 机盖主视图H方向表示有错误，应改成H-H剖视。 H向分割线应斜向上。机盖主视图

7、中G方向中心线（宽方向）到螺纹孔尺寸界线标注错误，应该标注到内壁。机盖仰视图中两轴承孔直径标注错误，应该在尺寸前加Ø。机座机座输出轴承孔相对于A的位置度0.60mm，应该为0.06mm。机座左视图加强筋剖视图标注3.5mm错误，应该标注成宽度3.5mm。机座主视图中油标尺孔凸台尺寸为标注，应该将凸台标注为Ø40mm，或加向视图再标注为Ø40mm。机座左视图中凸台到槽的距离60mm不合理，应该标注槽的宽度为70mm。机座三视图中右侧的L-L剖视图错误，应该是机座的左视图而不是剖视图。第三章 生产纲领假定：年产量Q20000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（

8、件/台），废品率3，备品率5。由公式NQ×n（1）得： N20000×1×（135）=21600查表（机制工艺生产实习及课程设计中表61）生产类型同一零件的年产量重型零件中型零件轻型零件单件生产151101100小批生产51010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上该零件属于中型零件，查表知此零件的生产类型为大量生产。第四章 材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图4.1 材料的选择毛坯材料选择HT200.此材料由石墨构成，因为该减速箱外形与内腔

9、形状都比较复杂，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，而石墨本身有润滑作用且可以吸收振动能量，所以HT200具有耐磨性能好，消振性能好的特点。由于铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流动性、填充性能好，即铸造性能好。由于石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀，切削性能好。缺点是力学性能低，易导致应力集中，因而其强度、塑性及韧性低于碳钢。基于HT200以上优缺点及价格便宜，所以对于承受压力和震动的箱体，采用HT200作为加工材料。若没有HT200，可采用QT400-15或QT400-18代替，球墨铸铁化学成分接近灰铸铁经球化剂处理后得到球磨石墨，球墨铸铁在具有灰铸铁优

10、良性能的基础上，又具有高强性能，而且比钢具有更好的耐磨性、抗氧化性、减振性及小的缺口敏感性。QT400-15或QT400-18特点是焊接性和切削性能好，常温时冲击韧度高，脆性转变文都低，低温韧性好。热处理方法采用消除内应力退火（又称人工时效），这是因铸件采用砂型造型，所以为降低硬度，为了消除铸件在铸造冷却过程中产生的内应力，防止铸件变形或开裂。4.2 毛坯的制造方法砂型铸造机械造型：钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。而金属型铸造目前所能生产的铸件

11、，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。同时金属型铸造还有如下不足之处： (1) 金属型制造成本高； (2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷; (3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。减速箱的箱体结构相对较复杂，根据减速箱箱体零件图可知箱体的壁厚为8mm, 采用金属型造型对壁厚有限制，成本比砂型铸造高，而且箱体外表面的精度要求不高，砂型铸造能满足要求，机械造型生产率

12、较高能满足大批量生产的需要。综合以上因素，因此选用砂型铸造机械造型。砂型铸造机械造型上箱盖以结合面为分型面，采用两箱造型，中注式浇注系统，浇注的时候重要的加工面应该向下，因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔等。为了补缩，上面设几个冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。下箱体采用三箱造型，为了浇注液体充满型腔，在直浇道基础上设有横浇道。同时设置了冒口和拔模斜度。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

13、（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。4-1 机盖铸造工艺图4-2 机座铸造工艺图 4.3毛坯主要尺寸及毛坯图机盖毛坯的外廓尺寸：考虑其外廓尺寸为428×196×140mm，取凸台面加工余量为3mm，机盖结合面的加工余量为3.5mm，窥视孔加工余量为3.5mm，轴承孔两端面的加工余量分别为4mm，轴承孔的加工余量为5mm。故毛坯长：

14、428 mm宽：196+2×4=204 mm高：140+3.5=143.5 mm机座毛坯的外廓尺寸：考虑其外廓尺寸为428×196×170 mm，取机座结合面的加工余量为4mm，基座底面加工余量为4mm，泄油口加工余量为2mm，轴承孔两端面的加工余量分别为4mm，轴承孔的加工余量为5mm。故毛坯长：428 mm宽：196+2×4=204 mm高：170+2×4=178 mm毛坯图如下：4-3 机盖毛坯图4-4 机座毛坯图第五章 定位基面的选择和分析正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。 在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面（即铸造

15、、锻造或轧制等表面）作为定位基准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准称为精基准。另外，为了满足工艺需要在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。5.1粗基准的选择 粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不许加工表面与加工表面之间的位置精度。这两方面要求常常是矛盾的，所以在选择粗基准的时候，必须明确哪一方面是主要的。1、 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应不以加工表面作为粗基准，。如果在工件上有很多不许加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面做粗基准。2、 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面做为粗基准。3、 选择粗基准的表面

16、，应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。4、 粗基准一般只能使用一次，即不应重复使用，以免产生较大的位置误差。5.2精基准的选择 选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便，一般遵循如下原则：1、 用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即“基准重合”原则。2、 当工件以某一组精基准定位时可以较方便的加工其他表面，应尽可能在多数的工序中采用此组精基准定位，即“基准统一”原则。3、 当精加工或光整加工 工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身做为精基准，而加工表面与其他表面之间的位置精度则要求有先行工序保证，遵循“自为基准”原则。4、 为了获得均匀的加工余量或较高的位

17、置精度，在选择精基准时，可遵循“互为基准”原则。5、 精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。5.3各加工工序基准：工件工序定位基准机盖粗铣箱盖连接螺栓凸台箱盖结合面为粗基准粗精铣箱盖结合面箱盖螺栓凸台面为定位基准粗精铣窥视孔端面箱盖的结合面为精基准钻机盖结合面螺钉孔箱盖螺栓凸台面为定位基准钻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准攻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准机座粗铣机座底面机座的结合面为粗基准粗精铣机座结合面机座底面为精基准精铣机座底面机座结合面为精基准粗铣排油口台阶面机座结合面为精基准粗铣游标台阶面机座底面为

18、精基准钻地角螺栓孔机座结合面为精基准钻排油螺栓孔和游标孔机座结合面为精基准合箱粗精镗输出轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精镗输入轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精铣输出轴承孔端面机座底面为精基准，采用一面两销定位钻上机座连接螺栓孔机座底面为精基准，采用一面两销定位锪上机座连接螺栓沉头座孔机座底面为精基准，采用一面两销定位钻输入与输出轴承盖孔机座底面为精基准，采用一面两销定位第六章 加工工作量及工艺手段组合减速箱的主要加工部分有机盖和机座各自结合面、两个轴承孔及其端、机盖的凸台面、机座底面以及机盖的窥视窗还有一些小的螺纹孔定位销等，其工作尺寸及其余量如下图所示：工序余量工序公

19、差工序尺寸机盖凸台面粗铣3mm毛坯±1.0mm粗铣IT12毛坯mm粗铣mm，Ra12.5机盖结合面粗铣2mm半精铣 1mm精铣0.5mm毛坯0.25mm粗铣IT12半精铣IT10精铣IT7毛坯mm粗铣mm，Ra12.5半精铣，Ra6.3精铣mm，Ra1.6窥视孔粗铣 3.5mm毛坯±1.5mm粗铣IT10毛坯mm粗铣 mm，Ra6.3机座结合面粗铣 2.5mm半精铣 1mm精铣 0.5mm毛坯+0.4mm粗铣IT12半精铣IT10精铣IT7毛坯mm粗铣mm，Ra12.5半精铣，Ra6.3精铣mm，Ra1.6机座底面粗铣 3mm精铣 0.25 mm×4毛坯±

20、;1.4mm粗铣IT12精铣IT8毛坯mm粗铣mm，Ra12.5精铣 mm，Ra6.3泄油口粗铣2mm毛坯±0.5mm粗铣IT10毛坯mm粗铣 mm，Ra6.3轴承孔两端面粗铣 3 mm×2精铣 0.5 mm×2×2毛坯±1.4mm粗铣IT10精铣IT8毛坯mm粗铣 mm，Ra12.5精铣mm，Ra1.6轴承孔粗膛 2 mm×2半精膛 0.3 mm×2精膛0.2 mm×2毛坯±1.1mm粗膛IT12半精膛IT10精膛IT7输入轴：毛坯mm粗镗mm，Ra12.5半精镗mm，Ra3.2精镗mm，Ra1.6输出

21、轴：毛坯mm粗镗mm，Ra12.5半精镗mm，Ra3.2精镗mm，Ra1.6第七章 机械加工工艺过程在拟定工艺过程时应考虑先面后孔、粗精分开，工序适当集中等原则。大批量生产的平面和孔的加工顺序，基本上市按粗精加工平面、粗精加工孔的顺序进行的。先粗精加工结合面、端面后加工孔。但是由于顶面质量影响与缸盖的结合，技术要求高，为避免机加工过程中的变形夹紧与运输过程中可能碰伤而将面精加工放在孔精加工之后进行。大批量生产的主要机械加工工艺过程如下：7.1机盖加工工艺工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统、冒口、型砂、飞边、毛刺等3热处理人工时效处理4涂漆5粗铣凸台面凸台的尺寸m

22、m，表面粗糙度为Ra12.5机盖与机座结合面XQ6125粗齿莫氏锥柄立铣刀（826）6粗铣机盖结合面结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra12.5机盖凸台面万能铣床硬质合金盘铣刀7钻机盖工艺孔在结合面上钻两个工艺孔机盖凸台面Z5140A麻花钻8半精铣机盖结合面结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra6.3机盖凸台面X5012硬质合金面铣刀9精铣机盖结合面结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6平面度为0.025机盖凸台面X5012硬质合金面铣刀10粗铣窥视孔凸台面窥视孔凸台面高度尺寸，表面粗糙度为Ra6.3机盖结合面（一面两销）XQ209/2M硬质合金套式面铣刀11钻窥视孔凸台面螺钉孔钻窥视孔凸台面螺钉孔4&

23、#215;ø5mm机盖结合面（一面两销）Z3025×10B麻花钻12攻丝攻起窥视孔台阶面螺钉孔4×M6H7机盖结合面（一面两销）Z3025×10B丝锥13钻启盖螺钉孔和锥销孔在结合面上钻启盖螺钉孔3×ø11mm和机盖锥销孔2×ø7.8mm机盖凸台面Z3025×10B麻花钻14锪孔沉头座孔的直径为24,表面粗糙度为Ra12.5机盖结合面（一面两销）Z3025×10B锪钻15半精铰锥销孔半精铰锥销孔2×ø7.96mm达到Ra 6.3机盖凸台面Z3025×10B圆锥铰刀1

24、6精铰锥销孔精铰锥销孔2×ø8mmH7达到Ra 1.6机盖凸台面Z3025×10B圆锥铰刀7.2机座加工工艺 工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统、冒口、型砂、飞边、毛刺等3热处理人工时效处理4涂漆5铣机座底座底座高度为，底座表面粗糙度为 Ra12.5机座结合面X5012硬质合金套式面铣刀6钻工艺孔在机座底面上钻两个工艺孔机座结合面Z5140A7粗铣机座结合面结合面高度为mm ，表面粗糙度为Ra12.5机座底面立式铣床5030A硬质合金套式面铣刀8半精铣机座结合面结合面尺寸mm 表面粗糙度Ra6.3机座底面X5012硬质合金套式面铣刀

25、9精铣机座结合面结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6，平面度为0.025机座底面X5012硬质合金面铣刀10铣排油孔凸台面铣排油孔凸台面，表面粗糙度为Ra6.3机座结合面X62W高速钢立铣刀W18Cr4V11钻底座底面螺栓孔钻底座底面螺栓孔6×ø17mm机座结合面Z3025×10B麻花钻12精铣机座底面精铣机座底面，机座底面高度为mm，Ra6.3机座结合面X5012硬质合金面铣刀13锪底座底面螺栓孔沉头座孔的直径为30,表面粗糙度为Ra12.5机座底面（一面两销）Z3025×10B锪钻14钻启盖螺钉孔和锥销孔在结合面上钻启盖螺钉孔3×ø11mm和机盖锥销孔2×ø7.8mm机座底面（一面两销）Z3025×10B麻花钻15锪孔沉头座孔的直径为24,表面粗糙度为Ra12.5机座底面（一面两销）Z3025×10B锪钻16半精铰锥销孔半精铰锥销孔2×ø7.96mm达到Ra 6.3机座底面Z3025×10