机械制造技术课程设计-减速器箱盖加工工艺及钻4-M6螺纹孔夹具设计

减速器箱盖加工工艺及钻4-M6螺纹孔夹具设计说明书目录摘要 IABSTRACT II第1章绪论 21.1课题目的及意义 21.2国内外发展动态 21.3主要研究内容 3第2章零件工艺规程的设计 52.1零件的作用及工艺分析 52.2确定零件毛坯制造方式并绘制毛坯图 52.3定位基准的选择 62.4拟订机械加工工艺过程 82.5刀具、夹具及量具的选取 12第3章各工序切削参数的计算 14计算各工序切削参数 14第4章钻床夹具的设计 264.1工件定位方案的分析 264.2定位元件的设计 264.3刀具对定装置设计 284.4夹紧装置设计 284.5夹具精度分析 294.6夹紧力计算 314.7夹具的内部结构及使用说明 32第5章总结与展望 355.1总结 355.2展望 35参考文献 36致谢 37第1章绪论1.1课题目的及意义零件在进行机械加工的过程中，对零件的尺寸、位置以及形状所给予的加工须按照一定的技术标准和该零件的正确的技术参数来进行，以上所进行的过程我们称之为机械加工工艺。产品在生产过程中一个重要的环节就是机械加工工艺，机械加工工艺可以影响产品的质量以及整个的加工过程，所以说机械加工工艺过程很重要。1.2国内外发展动态来自美国的数据，第二次世界大战以后，美国对于机械制造行业的投入大幅度提升。上世纪50年代以来，美国大学就增加了机械行业各个专业，目的是培养机械行业的专业技术人才，目标定在了世界范围内，企图霸占整个国际市场。众所周知50年代以来，第一台数控机床在美国麻省理工大学诞生，从此美国在机械制造行业走的是计算机和数控路线，同时实现了在中小批量生产中的生产自动化，目的是提高生产效率，但是时间证明这一策略没有奏效，日本和德国在此行业走在了世界的前列。图1-1车床夹具图1-2铣床夹具1.3主要研究内容1、研究内容本次设计详细分析了减速器箱盖零件的工艺性，制定了一套低成本的机械加工工艺规程，包括工艺过程卡和工艺卡片的制定，计算了各道工序的工序尺寸以及加工定时，设计了主要工序的专用夹具并绘制了夹具装配图和零件图。对于这次的毕业设计，我从以下这几点做了准备：调研和查阅资料调研和查阅资料确定减速器箱盖零件的加工工艺和夹具设计方案确定减速器箱盖零件的结构特点和工艺性分析确定夹具设计的要求规范减速器箱盖零件的工艺过程卡片编写定位方案的确定和夹紧方案的确定设计夹具图的草图完成设计图纸，说明书夹具零件图绘制第2章零件工艺规程的设计2.1零件的作用及工艺分析图2-1减速器箱盖零件详图减速器箱盖零件形状不是规则零件，毛坯采用铸造成型，主要加工面为减速器箱盖结合面、斜面、左右端面，另外需要加工的重要表面有、、、内孔，零件的整体表面的粗糙度不是很高的。零件半成品是具有热处理要求的铸件。为了确保装配的可靠性跟操作的准确性，零件的精度有很高的要求。2.2确定零件毛坯制造方式并绘制毛坯图一般零件的毛坯主要有三种形式，包括毛坯铸件、毛坯锻件以及毛坯棒料等。各种毛坯具有各自不同的特点，其中铸造毛坯具有高强度的特点，适合用于形状比较简单的零件制造毛坯。锻造毛坯适合用于钢制零件，在这三种毛坯当中锻造毛坯的力学性能是最好的，特别注意的一点是尺寸特别大的零件受到尺寸的限制一般采用自由锻，另外中小型零件可以选择模锻，具有复杂形状的零件不可采用自由锻；对于形状比较复杂的零件可以采用铸造毛坯；具有回转外圆柱面的零件一般采用成型棒料作为毛坯。减速器箱盖的材料采用HT200，并且减速器箱盖零件的形状比较复杂，主体存在内孔和表面需要加工，不适合采用型材毛坯和锻造毛坯，根据上述毛坯制造方法分析，决定采用HT200铸造毛坯作为减速器箱盖零件的毛坯制造方法。根据以上分析绘制毛坯图，毛坯图见图2-2。图2-2减速器箱盖零件毛坯图2.3定位基准的选择零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，我们叫做粗基准。在加工中，我们一般都会先使用粗基准。下面我们就来具体的介绍一下零件加工粗基准选择遵循哪些原则。选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：1、为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2、为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。3、为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。4、为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。5、粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。精基准的选择主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，其选择原则如下：1、基准重合原则2、基准统一原则3、自为基准原则4、互为基准原则5、便于装夹原则按照上述基准选择的原则，本课题的减速器箱盖基准选择分析如下：为了满足上述要求，基准选择以汽车减速器箱盖大外圆端面作为粗基准，先以汽车减速器箱盖大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。具体基准选择如下图所示图2-3粗、精基准示意图2.4拟订机械加工工艺过程1．选择表格面的加工方式加工表面加工方法经济加工精度结合面粗铣-精铣8~10级斜面粗铣-精铣8~10级左端面粗铣-精铣8~10级右端面粗铣-精铣8~10级内孔粗镗-半精镗-精镗6~7级内孔粗镗-半精镗-精镗6~7级钻8~10级钻8~10级钻8~10级螺纹孔钻-攻8~10级螺纹孔钻-攻8~10级2．把工艺的过程方案进行确认工艺规程拟定原则达到最好的效益的同时要保证零件的加工精度，即工艺规程制定的原则：优质、高产、低成本。工序号工序名称工序内容10铸铸造毛坯428×202×14320热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣结合面定位，粗铣斜面50铣斜面定位，粗铣结合面60铣结合面定位，精铣斜面70铣斜面定位，精铣结合面80钻钻结合面孔：钻孔2-φ11，锪平φ24钻M10螺纹底孔φ8钻孔2-φ10（对角）钻孔4-φ13，锪平φ30扩孔2-φ12.8（对角）铰孔2-φ13（对角）90铣粗铣前、后端面100铣精铣前、后端面110钻钻孔2-φ18120钻、攻钻前后端面6-M8螺纹底孔6-φ6.8攻前后端面6-M8螺纹130钻、攻钻斜面4-M6螺纹底孔4-φ4.8攻斜面4-M6螺纹140合箱减速器箱体和箱盖合箱150镗粗镗内孔φ98半精镗内孔φ99精镗内孔φ100160镗粗镗内孔φ78半精镗内孔φ79精镗内孔φ80170清理去毛刺180检验检验关键尺寸190入库成品入库表格2-1工艺的流程方案一工序号工序名称工序内容10铸铸造毛坯428×202×14320热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣结合面定位，粗铣斜面50铣斜面定位，粗铣结合面60铣结合面定位，精铣斜面70铣斜面定位，精铣结合面80钻钻结合面孔：钻孔2-φ11，锪平φ24钻M10螺纹底孔φ8钻孔2-φ10（对角）钻孔4-φ13，锪平φ30扩孔2-φ12.8（对角）铰孔2-φ13（对角）90铣粗铣前端面100铣粗铣后端面110铣精铣前端面120铣精铣后端面130钻钻孔2-φ18140钻、攻钻前后端面6-M8螺纹底孔6-φ6.8攻前后端面6-M8螺纹150钻、攻钻斜面4-M6螺纹底孔4-φ4.8攻斜面4-M6螺纹160合箱减速器箱体和箱盖合箱170镗粗镗内孔φ98半精镗内孔φ99精镗内孔φ100180镗粗镗内孔φ78半精镗内孔φ79精镗内孔φ80190清理去毛刺200检验检验关键尺寸210入库成品入库表格2-1工艺的流程方案二分析以上两道工艺路线，均是优先加工出零件的上下端面以及底面上的安装孔，其中底面上的安装孔有两个对角孔需要进行铰孔，作为后续定位基准孔使用，后续加工均采用一面两孔的定位方法，另外两道工序均是先加工各个表面，最后加工内孔，符合“先面后孔”的要求；不同之处，工艺路线二将各个表面均分开加工，工序相对分散，而工艺路线一将左右端面合并为一个工序加工，工序相对集中，由任务书可知，该零件的生产纲领是大批量生产，工序编制应采用工序集中更为合理，需要的加工设备智能化程度有比较高的要求，经济性相对较高，综上选择工艺路线一较为合理。2.5刀具、夹具及量具的选取工序号工序名称工序内容车间设备工艺装备10铸铸造毛坯428×202×14320热处理人工时效处理30清砂清理工件表面40铣结合面定位，粗铣斜面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺50铣斜面定位，粗铣结合面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺60铣结合面定位，精铣斜面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺70铣斜面定位，精铣结合面机加X52K立式铣床镶齿面铣刀、游标卡尺80钻钻结合面孔：钻孔2-φ11，锪平φ24机加Z550立式钻床麻花钻丝攻锪孔钻扩孔钻铰刀钻M10螺纹底孔φ8钻孔2-φ10（对角）钻孔4-φ13，锪平φ30扩孔2-φ12.8（对角）铰孔2-φ13（对角）90铣粗铣前、后端面机加组合铣床镶齿面铣刀、游标卡尺100铣精铣前、后端面机加组合铣床镶齿面铣刀、游标卡尺110钻钻孔2-φ18机加Z550立式钻床麻花钻120钻、攻钻前后端面6-M8螺纹底孔6-φ6.8机加Z550立式钻床麻花钻、丝锥攻前后端面6-M8螺纹130钻、攻钻斜面4-M6螺纹底孔4-φ4.8机加Z550立式钻床麻花钻丝锥攻斜面4-M6螺纹Z550立式钻床140合箱减速器箱体和箱盖合箱组装150镗粗镗内孔φ98机加T611卧式躺床内孔镗刀游标卡尺内径百分表半精镗内孔φ99精镗内孔φ100160镗粗镗内孔φ78机加T611卧式躺床内孔镗刀游标卡尺内径百分表半精镗内孔φ79精镗内孔φ80170清理去毛刺180检验检验关键尺寸190入库成品入库第3章各工序切削参数的计算计算各工序切削参数工序010：铸造工序020：热处理工序030：清砂工序040：结合面定位，粗铣斜面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序050：斜面定位，粗铣结合面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序060：结合面定位，精铣斜面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序070：斜面定位，精铣结合面使用机床：X52K立式铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序080：钻结合面孔：钻孔2-φ11，锪平φ24、钻攻M10螺纹、钻孔2-φ10（对角）、钻孔4-φ13，锪平φ30、扩孔2-φ12.8（对角）、铰孔2-φ13（对角）1.钻孔2-φ11：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：2.钻M10螺纹底孔φ8：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：3.钻孔2-φ10：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：4.钻孔4-φ13：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：5.扩孔2-φ12.8：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：6.铰孔2-φ13：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序090：粗铣左右端面使用机床：组合铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序100：精铣前、后端面使用机床：组合铣床：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序110：钻孔2-φ18：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序120：钻前后端面6-M8螺纹底孔6-φ6.8：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序130：钻斜面4-M6螺纹底孔4-φ4.8：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：取1：工序140：减速器箱体和箱盖合箱，打锥销孔，装入锥销工序150：加工Φ100内孔1、粗镗Φ98孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2、半精镗Φ99.8孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：3、精镗Φ100孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工序160：加工Φ80内孔1、粗镗Φ78孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：2、半精镗Φ79.8孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：3、精镗Φ80孔：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：第4章钻床夹具的设计本次夹具设计是针对减速器箱盖斜面上4-M6螺纹底孔的钻加工。应该考虑到该4个螺纹孔的位置度要求，加工将达到8级精度，夹具设计需考虑操作的简便性和定位的可行性，提高劳动效率。4.1工件定位方案的分析涉及工序130：钻斜面4-M6螺纹底孔4-φ4.8详细的工序图见图5-1图5-1工序简图定位基准的选择：钻减速器箱盖斜面4-M6螺纹底孔这道工序中，选择定位基准要确保定位精度以及操作的方便性，综合以上因素选择“一面两孔”定位方式进行定位，其中一面为箱盖的结合面，两孔为箱盖成对角分布的2-φ13安装孔。4.2定位元件的设计本夹具为钻削专用夹具，采用“一面两孔”原理进行定位，其中支承板、圆柱销和菱形销结构如下图所示图5-2条形支承板结构简图图5-3圆柱销结构简图图5-4菱形销结构简图4.3刀具对定装置设计钻床加工所采用的刀具是麻花钻，其中麻花钻需要设计引导装置，该装置目前已经标准化，选择可换钻套为麻花钻的引导装置装置，其结构简图如下图所示图5-4可换钻套结构简图4.4夹紧装置设计图5-5螺旋夹紧机构中压板的简图本夹具采用的夹紧机构为螺旋夹紧机构，该机构直接由压板作用在减速器箱盖端面上，夹紧力为螺母提供。工件定位之后，工件夹紧时利用扳手顺时针旋转螺母，使得工件的一个端面与压板的一个端面贴合。加工完成后逆时针旋转螺母，使压板端面与工件表面分离，工件拆卸；需要加工另外工件，重复以上操作。4.5夹具精度分析工件以两孔一面在两销一面上定位，两孔常用定位元件为圆柱销和削边销，工件在平面上的运动方式有：平移、转动、平移与转动图5-6基准相对位置变化分析1）在两销连线方向上的平移因削边销间隙的增大，平移由圆柱销所在定位副决定2）垂直两销连线方向上的转动图5-7定位误差分析图5-8两孔定位时垂直两孔连线方向尺寸定位误差分析已知：工件以两个孔和零件底面为定位基准。已知零件上两孔中心距为，试设计两定位销尺寸并计算定位误差。①首先确定定位销的中心距和尺寸公差。夹具体中两个定位销的间距基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，两销中心距可取为，在此则两销中心距为②确定圆柱销尺寸及公差圆柱销直径的基本尺寸（最大尺寸）是该定位孔的最小极限尺寸，配合一般按g6或者f7选取。则圆柱销直径为③按相关表格选取削边销的尺寸则、④求出削边销与其配合孔的最小配合间隙其中：：工件上两孔中心距的公差：夹具上两销中心距的公差：圆柱销和与之配合孔的最小间隙：工件上与菱形销配合孔的最小直径削边销与孔的配合取h6，取其公差差为-0.011mm，因此削边销直径为⑤计算定位误差基准移位误差为孔轴配合的最大间隙转角误差为双向转动误差为0.02°4.6夹紧力计算轴向力计算公式：其中——系数——指数——指数——修正系数乘积取压板与工件之间的摩擦系数为0.4，则所需夹紧力为计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力即：取k=2这样才能保证这个夹具能够安全的工作。4.7夹具的内部结构及使用说明通过指导老师的认证指导跟翻阅相关的夹具设计的其他案例，设计出了图5-9看到的机床钻削的专用夹具：图4-9钻夹具的总装图本夹具为钻减速箱盖斜面4-M6螺纹底孔专用夹具，该夹具主要由夹具体、条形支撑板、圆柱销、菱形销以及移动压板等组成，其中定位原件是条形支撑板、圆柱销和菱形销，工件采用一面两孔定位方式进行定位，箱体6个自由度都被限制，为完全定位满足加工要求；另外夹具采用螺旋夹紧机构来对工件进行夹紧，利用2个移动压板将工件夹紧在夹具中，操作简单、方便，在提供工件正确的加工位置同时可以减少工人劳动，提高加工效率。图4-10钻夹具三维示意图第5章总结与展望5.1总结本次毕业设计的过程可以说对我的影响是非常大的，从开始拿到设计题目时的一筹莫展，到毕业设计结束后的运筹帷幄，一路走过来的艰辛真是很难忘记。在这里，我要感谢设计过程中我的指导教师，从最开始的课题下发，到过程中的修改、指导、学习，再到最后的答辩指导，我的指导老师给了我很大的帮助。再次感谢我的指导老师，要是没有你的悉心指导，发现我的问题并指导我改正，也不会有后来我的顺利完成毕业设计。我的这次毕业论文设计时关于零件加工工艺及夹具的设计，通过这个设计，我比较全面完整地综合运用了机械加工工艺及加工夹具的设计方面相关的知识，真正做到了理论联系实际，通过这次设计我能够通过零件的加工要求来设计零件的机械加工工艺规程和加工过程中的夹具设计，同时我还学会了相关专业书籍和工具书的查找，这个过程也对我的机械相关知识做了一个巩固，提高了我的分析问题、解决问题的能力。通过本次机械加工工工艺及夹具的设计我可以比较准确的设计出一个零件的加工工艺规程和指定工艺的加工夹具的设计。这个是我专业知识方面的提升，在态度方面我也得到了一定的提升：学会了一宗独立分析问题和解决问题的态度，一种在遇到困难不言放弃的从容不迫的态度，这些都增强了我以后工作当中的工作信心。5.2展望机械制造工艺夹具的设计涉及到的方面比较多，涵盖的范围比较广，涉及到机械制造、机械设计、机械加工工艺设计以及加工自动化等方面，我这次选择的设计课题是零件的机械加工工工艺设计以及专用夹具的设计，课题所涉及到的内容比较多，主要有零件机械加工工工艺规程的设计、加工参数确定、夹具的设计等等，对学生的要求比较高。虽然我们课堂上是学习了这些知识，但是运用到实践当中这还是第一次，所以在以后的工作当中，对于这些知识的运用肯定会涉及到很多，而本次毕业设计只是这些知识的最简单的应用。放眼未来的工作和学习，我们所要学会的不仅仅是这些简单的知识，更重要的是要学会如何去学习，以及学习哪些方面的知识。参考文献[1]董玉红．数控技术[M]．北京：高等教育出版社，2017．[2]覃岭．数控加工工艺基础[M]．重庆：重庆大学出版社，2016．[3]戴向国，等．Mastercam9．0数控加工基础教程[M]．北京：人民邮电出版社，2016．[4]范俊广．数控机床及应用[M]．北京：机械工业出版社，2018．[5]杨毅．数控加工的工艺设计[J]．机械工程师，2018，2(2)：24—26．[6]惠延坡，沙杰等．加工中心的数控编程与操作技术[M]．北京：机械工业出版社，2019.[7]全国数控培训网络天津分中心编．数控编程．北京：机械工业出版社，2017.[8]东北重型机械学院，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，2017。[9]贺光谊等，画法几何及机械制图，重庆：重庆大学出版社，2019。[10]丁骏一，典型零件制造工艺，北京：机械工业出版社,2015。[11]孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2018。[12]东北重型机械学院等，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，2015。[13]孟少龙，机械加工工艺手册第1卷，北京：机械工业出版社，2016。[14]《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社，2019。[16]马贤智，机械加工余