機械設(shè)計與自動化箱體類零件工藝分析及知識庫研究

1、東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)箱體類零件工藝分析及知識庫研究學(xué)生姓名：學(xué)號：年級專業(yè)：指導(dǎo)教師：系部：廣東·東莞提交日期：2012年5月指導(dǎo)教師評語簽 名：日 期：成績（注：成績評定請按優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評定）開題報告畢業(yè)設(shè)計預(yù)期目標(biāo)及工作方案預(yù)期目標(biāo)本次畢業(yè)設(shè)計主要運用AutoCAD設(shè)計軟件。設(shè)計中主要是括夾具的設(shè)計，其次經(jīng)過分析零件圖，計算得出毛坯的鑄造尺寸。經(jīng)過一系列的計算，包括夾緊力，背吃刀量，速度，從而設(shè)計出夾具。初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。繪畫出夾具總

2、圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件，最后加工出夾具。工作方案(1)繪制零件工件圖一張；(2)繪制毛坯零件合圖一張；(3)收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計做好技術(shù)準(zhǔn)備。(4)初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。(5)繪制夾具總圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。(6)編制夾具特殊使用維護、操作、制造方面的說明或技術(shù)要求。目錄摘要：1關(guān)鍵詞：機械加工、工藝規(guī)程、專用夾具、蝸輪減速箱1第1章2一、 前言21、 設(shè)計的目的22、 設(shè)計的基本任務(wù)與要求22.1、 設(shè)計任務(wù)22.2、 設(shè)計基本要求2二、 減速箱體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計31

3、、 基本任務(wù)：32、 設(shè)計要求：33、 方法和步驟：43.1、 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定43.2、 零件圖審查43.3、 毛坯選擇6 毛坯的種類鑄件HT15-33（適用于形狀復(fù)雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）（機械制造基礎(chǔ)）6 鑄件制造方法的選擇6 鑄件的尺寸公差與加工余量7 毛坯零件合圖73.4、 定位基準(zhǔn)的選擇7 夾具設(shè)計研究原始資料8 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案9 確定夾具的類型9 、確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)9 工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置10 確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型10 夾具總圖設(shè)計11 繪制總裝圖的注意問題11 繪制總裝圖的步驟11 各類機床夾

4、具的公差和技術(shù)要求的確定12 夾具精度的校核12 繪制夾具零件圖樣133.5、 擬定工藝路線13 確定各表面的加工方法13 加工順序的安排13 確定加工余量14 計算工序尺寸及公差153.6、 確定各工序切削用量163.7、 機床及工藝裝備的選擇163.8、 工藝規(guī)程卡164、 設(shè)計小結(jié)18致謝18參考文獻書目19摘要：本設(shè)計的內(nèi)容可分為機械加工工藝設(shè)計和機床專用夾具設(shè)計兩部分。首先，通過分析蝸輪減速箱體，運用機械制造技術(shù)及相關(guān)課程的一些知識，解決蝸輪減速箱體在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排等方面的相關(guān)問題，確定相關(guān)的尺寸及選擇合適的機床和刀具，保證零件的加工質(zhì)量。其次，依據(jù)箱體毛坯件和

5、生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求及各加工方案的比較，制定出切實可行的加工工藝規(guī)程路線。最后，根據(jù)被加工零件的加工要求，參考機床夾具設(shè)計手冊及相關(guān)方面的書籍，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案，設(shè)計出高效、省力、 經(jīng)濟合理并且能保證加工質(zhì)量的夾具，使得加工方便，容易。關(guān)鍵詞：機械加工、工藝規(guī)程、專用夾具、蝸輪減速箱Abstract: This design can be divided into two parts machining process design and machine special fixtures designed. First of all, through the anal

6、ysis of worm gear box, use of machinery manufacturing technology and related programs, some of the knowledge to solve the related problem 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 to

7、ol, to ensure the quality of parts machining. Secondly, based on the comparison of the box blank parts and production requirements of the program and processing programs, to develop a practical process planning routes. Finally, according to the machining of parts to be processed, the reference machi

8、ne fixture design manuals and books, the use of the basic principles and methods of fixture design, develop fixture design program, designed to be efficient, effort, reasonable economy and to ensure processing quality of the fixture , making the processing convenient and easy.Keywords: machining, pr

9、ocess planning, special fixtures, worm gear box第1章一、 前言1、 設(shè)計的目的機械制造技術(shù)設(shè)計是培養(yǎng)機械制造專業(yè)學(xué)生應(yīng)職應(yīng)崗能力的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生能全面綜合地運用所學(xué)的理論和實踐知識，進行零件機械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設(shè)計。其基本目的是：(1) 培養(yǎng)工程意識。(2) 訓(xùn)練基本技能。(3) 培養(yǎng)質(zhì)量意識。(4) 培養(yǎng)規(guī)范意識。2、 設(shè)計的基本任務(wù)與要求2.1、 設(shè)計任務(wù)(1) 設(shè)計一個減速箱體的加工工藝規(guī)程；(2) 設(shè)計一個專用夾具；2.2、 設(shè)計基本要求(1) 內(nèi)容完整，步驟齊全。(2) 設(shè)計內(nèi)容與說明書的數(shù)據(jù)和結(jié)論應(yīng)一致，內(nèi)容表

10、達清楚，圖紙準(zhǔn)確規(guī)范，簡圖應(yīng)簡潔明了，正確易懂。(3) 正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系。(4) 正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。二、 減速箱體工藝設(shè)計與工裝設(shè)計1、 基本任務(wù)：(1) 繪制零件工件圖一張；(2) 繪制毛坯零件合圖一張；(3) 收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計做好技術(shù)準(zhǔn)備。(4) 初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。(5) 繪制夾具總圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。(6) 編制夾具特殊使用維護、操作、制造方面的說明或技術(shù)要求。2、 設(shè)計要求：(1) 應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，達到設(shè)計圖紙的技術(shù)要求；(2)

11、在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率；(3) 要盡量減輕工人勞動強度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施；(4) 在立足本企業(yè)的生產(chǎn)條件基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新裝備；(5) 工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、簡潔、清晰；(6) 工藝規(guī)程應(yīng)滿足規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化要求；(7) 夾具設(shè)計保證工件的加工精度；(8) 提高生產(chǎn)效率；(9) 工藝性好；(10) 使用性好；(11) 經(jīng)濟性好。3、 方法和步驟：3.1、 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定表1-1生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）小批生產(chǎn) 中型零件（430KG）102003.2、 零件圖審查圖1-1正視圖圖1-2左視圖3.2

12、.1 分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個方面：（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟合理，重要尺由上述可知，各加工表面以尺寸52，38內(nèi)孔較高的尺寸精度和同軸度要求，因此，擬訂52，38內(nèi)孔為主的工藝方案。為了保證各表面的相對位置精度要求，應(yīng)以上下端面為定位基準(zhǔn)，便于實現(xiàn)基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一。以保證其它重要尺寸。（2）各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單；（3）有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工；該箱體在加工時，對52，38二孔加工要保證孔與孔的同軸度在0.02和孔與孔軸線垂直度在0.03之內(nèi)以及孔與下底面平行度為0.03，故對52，38加工時采用一次定位

13、安裝來加工。3.3、 毛坯選擇3.3.1 毛坯的種類鑄件HT15-33（適用于形狀復(fù)雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）2（機械制造基礎(chǔ)）3.3.2 鑄件制造方法的選擇毛坯制造方法應(yīng)與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)形狀及大小、生產(chǎn)類型及特點以及工廠的現(xiàn)有條件相適應(yīng)毛坯種類制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形狀砂型鑄造13級以下大HT15-33各種尺寸復(fù)雜表1-2各類毛坯的特點及應(yīng)用范圍3.3.3 鑄件的尺寸公差與加工余量（1）鑄件的尺寸公差（GB6414-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號為CT，分16級造型材料公差等級CT灰鑄鐵自硬砂1113表1-1附表3-4鑄件尺寸公差數(shù)值（

14、機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)）（2）鑄件加工余量附表3-3用于鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量和附表3-2鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量余量等級（機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)）3.3.4 毛坯零件合圖用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。表3-4鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)）表3-2用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表3-3鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)）3.4、 定位基準(zhǔn)的選擇正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。對于無合適定位面的零件可在毛坯

15、上另外專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇原則（機械制造技術(shù)P253、P254）粗基準(zhǔn)的選擇原則(1)應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。(2)對于具有較多加工表面的工件，粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量，以保證：1）各加工表面都有足夠的加工余量；2）對某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻；3）使工件上各加工表面總的金屬切除量最??；（3）作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整，沒有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準(zhǔn)確；（4）同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)表面只能使用一次；3.4.1 夾具設(shè)計研究原始資料（1） 精基準(zhǔn)的選擇原則：（2） 基準(zhǔn)重合原則（3） 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（4） 互為基準(zhǔn)

16、原則（5） 自為基準(zhǔn)原則1、研究加工工件圖樣了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀尺寸材料熱處理要求，主要是表面的加工精度表面粗糙度及其他技術(shù)要求2、熟悉工藝文件，明確以下內(nèi)容毛坯的種類形狀加工余量及其精度。工件的加工工藝過程，工序圖，工序所處的地位，工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準(zhǔn)面的狀況。工序所使用的機床刀具及其他輔助工具的規(guī)格。工序所采用的切削用量。3.4.2 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案3.4.2.1 確定夾具的類型3.4.2.2 、確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀尺寸。分析加工工序的技術(shù)條件和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點定位原則，按定位可靠結(jié)構(gòu)簡

17、單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位、內(nèi)孔定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。平面定位在夾具設(shè)計中常用的平面定位元件有固定支承可調(diào)支承自位支承及輔助支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。3.4.2.3 工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置夾緊機構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠安全不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必須合理選擇夾緊力的方向和作用點，必要時還應(yīng)進行夾緊力的估算。(1)切削力的計算(C a吃刀量 f進給量 v切削速度 k修正系數(shù))Fz=9.81CafvkFy=9.81CafvkFx=9.81Cafvk故總

18、的切削力F=【Fz_+ Fy + Fx 】開平方根(2)夾緊力的計算Fwk=KM/LF（Fwk實際夾緊力；M切削力矩；L壓板長度；F進給量(3)夾緊裝置的設(shè)計夾緊裝置的設(shè)計實際上是一個綜合性的問題，確定夾緊力的大小，方向和作用點時，必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)工藝方法定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)簡單易于制造并且體積小剛度好，有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。3.4.2.4 確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型采用矩形支撐板，條形支撐板，壓板，支撐釘，定位銷等定位和支撐元件形成專業(yè)夾具裝置，這樣做實現(xiàn)夾具結(jié)構(gòu)簡單。對夾具體的要求：有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性有足夠的強度和剛度結(jié)構(gòu)工

19、藝性好排屑方便在機床上安裝穩(wěn)定可靠3.4.3 夾具總圖設(shè)計3.4.3.1 繪制總裝圖的注意問題（1）盡可能采用1：1的比例，以求直觀不會產(chǎn)生錯覺。（2）被加工工件用雙點畫線表示，在圖中作透明體處理，它不影響夾具元件的投影。（3）視圖的數(shù)量應(yīng)以能完整清晰地表示出整個結(jié)構(gòu)為原則。為直觀起見，一般常以操作者在加工時所面對的視圖為主觀圖。（4）工件在夾具中應(yīng)處于夾緊狀態(tài)。3.4.3.2 繪制總裝圖的步驟（1）布置定位元件（2）設(shè)計夾緊裝置（3）設(shè)計夾具體（4）完成總裝圖3.4.3.3 各類機床夾具的公差和技術(shù)要求的確定由于各類機床的加工工藝特點和夾具與機床的連接方式的不同，對夾具也有不同的要求，為了便

20、于說明問題，根據(jù)其各自不同的特點，通常銑、鉆、鏜床夾具三大類。（1）銑床夾具公差和技術(shù)要求的制訂。表3-1鏜套的公差與配合配合表面加工方法鏜桿與鏜套鏜套與襯套襯套與支架粗鏜H7/h6, H7/g6H7/g6, H7/h6H7/n6, H7/s6精鏜H6/h5, H6/g5H6/g5, H6/h5H7/n6, H7/r6回轉(zhuǎn)鏜套與鏜桿的配合多采用H7/h6或H6/h5。當(dāng)精度要求較高時，配合間隙應(yīng)小于0.01mm。鏜套內(nèi)、外圓的同軸度，一般小于0.0050.01mm。精加工時，鏜套內(nèi)孔圓度公差取工件加工孔圓度公差的1/61/5。鏜桿直徑可按經(jīng)驗公式選取，也可根據(jù)鏜孔直徑直接從表3-2中選?。篸=

21、(0.70.8)D式中d為鏜桿直徑；D為工件被加工孔的直徑表3-2鏜桿直徑與鏜孔孔徑的關(guān)系 單位mm工件孔徑40505170718586100101140141200鏜桿直徑32405060801003.4.4 夾具精度的校核1、 夾具精度分析 （D平方+A平方+T平方）開平方根2/3k（定位誤差D；安裝誤差A(yù)；調(diào)整誤差T；加工方法誤差G；工件工序尺寸公差k）2、 定位誤差的分析計算3、 夾具在機床上的安裝誤差A(yù)4、 對刀或?qū)蛘`差T3.4.5 繪制夾具零件圖樣3.5、 擬定工藝路線3.5.1 確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數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表

22、面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。3.5.2 加工順序的安排在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著較大的影響。機械加工順序的安排在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基準(zhǔn)先行的原則。對于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。加工階段的劃分對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。這對

23、于保證零件加工質(zhì)量。合理使用機床設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。熱處理工序的安排熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法，次數(shù)和在工藝路線中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。（退火 正火時效）（人工時效） （氮化） 毛坯粗加工半精加工精加工精磨細磨 （調(diào)質(zhì) 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應(yīng)力處理）可得熱處理安排為 毛坯粗加工半精加工精加工 （去應(yīng)力退火 時效去應(yīng)力） （表面淬火）合理安排輔助工序輔助工序種類很多，主要包括檢驗劃線，去毛刺清洗平衡退磁防銹包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。3.5.3 確定加工余量合理確定加工余量對零件的加工質(zhì)

24、量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大（材料工時機床刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。故應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時確定，這里主要是確定工序余量。平面加工余量加工工序加工長度加工寬度粗加工后精銑301001003001001601.0mm1.5mm1.5mm2.0mm表1-38平面加工余量鏜孔加工余量項目加工直徑直徑余量粗鏜308023mm精鏜30800.20.5mm表1-37鏜孔加工余量在實心工件上加工H9孔的工序尺寸零件基本尺寸鉆粗鉸精鉸109.89.9610H9零件基本尺寸一鉆二

25、鉆擴孔鉆粗鉸精鉸4725.04546.746.9347H7表1-33在實心工件上加工H9孔的工序尺寸3.5.4 計算工序尺寸及公差工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應(yīng)達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大小工序尺寸的標(biāo)注方法基準(zhǔn)選擇中間工序安排等密切相關(guān)，是一項細致的工作。3.6、 確定各工序切削用量在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地嚴格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)

26、的振動，刀具耐用度，機床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應(yīng)先盡量取在的ap，其次盡量取大的進給量f，最后取合適的切削速度v。3.7、 機床及工藝裝備的選擇選擇機床：數(shù)控銑床立式鏜床。夾具（專用夾具）選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理。中批生產(chǎn)時，通常采用通用機床加專用工夾具；在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專用機床組合機床流水線自動線與隨行夾具。在需要改裝設(shè)備或設(shè)計專用機床時，應(yīng)根據(jù)具體要求提出設(shè)計任務(wù)書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)條件以及機床的總體布置形式等。在選擇工藝裝備時，既工考慮適應(yīng)性又要注意新技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)需要設(shè)計專用刀具量具時，也應(yīng)提出設(shè)計任務(wù)書。3.8、 工藝規(guī)程卡機械加工工藝過程卡片零件名稱減速箱體材料牌號HT15-33毛坯種類灰鑄鐵工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備010毛坯鑄造砂型鑄造自硬砂為造型材料020熱處理1去應(yīng)力退火030平面粗加工基準(zhǔn)C、上端面數(shù)控銑床立銑刀，專用夾具，機械卡尺040平面半精加工、凸臺粗/半精加工基準(zhǔn)C、上端面