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中文摘要及關鍵詞
摘 要：本文是在減速器箱體的圖樣分析后進行減速器箱體的機械加工工藝路線的設計，同時按照其中的加工工序的要求設計夾具。
減速器箱體的主要加工內(nèi)容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞蔬x擇以底面作為粗基準，以底面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數(shù)。
在零件的夾具設計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應限的自由度數(shù)，進而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。
關鍵詞：減速器箱體；加工工藝；工序；專用夾具
英文摘要及關鍵詞
Abstract：This paper is the design of mechanical line processing of the gearbox in the pattern analysis of the gearbox after, at the same time according to the design process of the fixture requirements.
The main content is the processing of the gearbox surface and the hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision requirement is high. In accordance with the requirements of the machining process, follow the principle of the surface after the first hole, and the hole and the plane processingclearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. The basis choice to the bottom as a rough benchmark, the bottom with two hole as abenchmark, various parameters needed to process its processing and processing of.
In parts of fixture design, mainly according to the requirements of machining process, analysis of the number of degrees of freedom should be restricted, and then according to the surface features of parts of the selected positioning element, then analysis the selected components can be defined positioning should be limited degrees of freedom. Determine the location components also need to select the clamping element, finally is to determine the structure of special fixture.
Keywords: reducer; processing technology; process; special fixture
目 錄
中文摘要及關鍵詞 I
英文摘要及關鍵詞 VI
目 錄 VI
1 緒論 1
1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 2
1.3 本課題應達到的要求 3
2 工藝設計 4
2.1 零件的分析 4
2.1.1 零件的作用 4
2.1.2 零件的工藝分析 7
2.2 毛坯的選擇與設計及基準的確定 7
2.2.1 確定毛坯制造形式 7
2.2.2 基準的選擇 7
2.3 加工順序的安排 8
2.4 工藝規(guī)程的設計 9
2.4.1 制定工藝路線 9
2.4.2 工藝方案的比較與分析 10
3 工序設計 11
3.1 工序尺寸與毛坯尺寸加工余量的確定 11
3.2 設備和工藝裝備的選擇 12
3.3 確定切削用量及時間定額 14
4 機蓋機體兩端面銑床夾具設計 23
4.1 設計要求 23
4.2 夾具設計 23
4.2.1 定位基準的選擇 23
4.2.2 切削力及夾緊力的計算 23
4.3 定位誤差的分析 26
4.4 夾具設計及操作的簡要說明 27
5 減速器殼體零件中機體上平面6-?13鉆床夾具夾具設計 28
5.1 設計分析 28
5.2 設計方案論證 28
5.3 切削力及夾緊力的計算 28
5.4 設計及操作的簡要說明 29
5.5 結(jié)構(gòu)分析 29
5.6 夾具的公差 31
5.7 工序精度分析 32
總 結(jié) 33
參考文獻 35
致謝 36
5
單級減速機箱體和箱蓋工藝工裝設計
1 緒論
1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義
工裝工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。
機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原材料和毛坯的供應，進行機床調(diào)整，專用工藝裝備的設計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動力，以及進行生產(chǎn)成本核算等。
機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定生產(chǎn)產(chǎn)品的進度計劃和相應的調(diào)度計劃，并能做到各工序科學地銜接，使生產(chǎn)均衡、順利，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。
機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產(chǎn)中，以機械加工工藝過程卡片指導生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。
在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質(zhì)性問題，一直是從事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經(jīng)濟，這是行業(yè)人急需要解決的。
隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)，如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。
隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng)方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產(chǎn)品息息相關,產(chǎn)品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質(zhì)的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。
機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內(nèi)。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通過這次畢業(yè)設計，對自己所學的理論知識進行一次綜合運用，也是對四年的學習深度的一個檢驗。在這次設計過程中，充分挖掘自己分析問題，解決問題的潛力。并希望通過畢業(yè)設計能養(yǎng)成一種嚴謹，認真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個良好的基礎。
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況
工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質(zhì)量的工藝裝備，是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內(nèi)除生產(chǎn)設備和工具外的為配合生產(chǎn)設備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產(chǎn)品特點的。機械加工過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定，定位，防止變形。
夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設計工裝夾具要緊扣產(chǎn)品，因為工裝夾具是專門為某些產(chǎn)品特定的，要保證生產(chǎn)時無干涉現(xiàn)象、定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。
由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。要想達到這樣的生產(chǎn)要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、重力、慣性力等所產(chǎn)生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的夾緊方式進行夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力矩、正壓力及由此而產(chǎn)生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構(gòu)的行程進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。
1.3 本課題應達到的要求
通過實際調(diào)研和采集相應的設計數(shù)據(jù)、閱讀相關資料相結(jié)合，對減速器箱體的基本結(jié)構(gòu)及作用有個大致的了解，在此基礎上，經(jīng)過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設計與理論等相關知識充分掌握后，分析減速器箱體的加工工藝，確定減速器箱體各加工表面的加工方法，進而形成減速器箱體的機械加工工藝路線。并能根據(jù)減速器箱體的加工工序要求，分析減速器箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關數(shù)據(jù)，結(jié)合機械機構(gòu)設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個減速器箱體的加工工藝路線經(jīng)濟，工件定位方案合理，來達到產(chǎn)品的最優(yōu)化設計。
針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設計出一套適合于實際的減速器箱體加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝置的優(yōu)化設計。為提高鉆床夾具在機床上安裝的穩(wěn)固性，減輕其斷續(xù)切削可能引起的振動，夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度比也應恰當，一般有H/B≤1～1.25，以降低夾具重心，使工件加工表面盡量靠近工作臺面。
2 工藝設計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
減速器是靠輸出和輸入的齒輪的嚙合來確定輸出的速度的，傳動軸之間的中心距及平行度直接影響了減速器的質(zhì)量好壞。支承各傳動軸，保證各傳動軸之間的中心距及平行度，并保證減速器部件與發(fā)動機的正確安裝是減速器組裝的首要要求。減速器體加工質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到軸與齒輪等零件相互位置的準確性及減速器總成的使用壽命和可靠性。那么對減速器的輸出輸入軸承支撐孔的精度要求關鍵。
減速器箱體是典型的箱體類零件，其結(jié)構(gòu)形狀復雜，壁薄，外部為了增加其強度加有很多強筋。有精度要求較高的多個平面、軸承孔系、螺孔等需要加工。因為剛度較差，切削中受力受熱大，易產(chǎn)生振動和變形。
減速器箱體的主要作用是進行速度的減速作用，在各種加工車床上還是機動工件上都必須要用到的，特別是在車輛行業(yè)中是必不可少的備件，可以說減速器是當代發(fā)展的機械行業(yè)中關鍵的部分之一。
箱蓋零件圖如圖2.1所示。
箱座零件圖如圖2-2所示：
圖2.2箱體零件
2.1.2 零件的工藝分析
該減速器箱體，結(jié)構(gòu)復雜，壁薄，設有加強筋、凸臺、凸邊、內(nèi)腔。尺寸較大，約為428×197×170。其中結(jié)合面的尺寸精度要求高，軸承孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，這些孔和面的加工精度直接影響機器的裝配精度、使用性能和使用壽命。有許多緊固螺釘孔和定位孔。
圓柱齒輪減速器是在平行方向上傳遞運動，對齒輪的潤滑要求很高，而且運動的傳遞的精確度很高。這些方面對箱體的加工面有特別的要求，軸承孔和結(jié)合面的加工精度必需達到要求。
(1）首先檢查圖紙，檢查公差制定、形位公差、表面粗糙度是否合理。
(2）分離式箱體的主要加工部位有：軸承支撐孔、結(jié)合面、端面和底面（裝配面）等。對這些主要加工面加工的主要技術要求有：
a. 底座的底面與結(jié)合面必須平行，其誤差不超過0.55mm/1000mm；
b. 結(jié)合面的表面粗糙度Ra值小于1.6μm，兩結(jié)合面的接合間隙不超過0.03；
c. 軸承支承孔的軸線必須在結(jié)合面上，其誤差不超過±0.2mm；
d. 軸承支承孔的尺寸公差一般為H7，表面粗糙度Ra值小于1.6μm，圓柱度誤差不超過孔徑公差的一半，孔距精度允許為±0.03～±0.05 mm；
e. 兩個或兩個以上箱體夾壁上的軸承支承孔的同軸度誤差不超過最小孔徑的公差一半。
2.2 毛坯的選擇與設計及基準的確定
2.2.1 確定毛坯制造形式
工件生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
減速箱體零件材料為HT200。查參考文獻[1]P498表6-68，考慮到零件形狀復雜、有腔形、制造精度、機械性能、壽命及批量 ；可選擇砂型鑄造以提高毛坯精度、減少加工余量[1]。
再確定毛坯制造形狀時應考慮各加工表面的余量還應考慮：①是否需要制出工藝凸臺以利于工件的裝夾；②是一個零件制成一個毛坯還是多個零件合成一個毛坯；③那些表面不需要制出；④鑄件分型面、拔模斜度及鑄造圓角；最后繪制出毛坯圖，并要決定毛坯的結(jié)構(gòu)特征及各項技術條件。
2.2.2 基準的選擇
正確選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關鍵。定位基準分為精基準、粗基準、輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面為定位基準（粗基準），在后續(xù)加工工序中，用也加工表面作為定位基準（精基準）。在制定工藝規(guī)程時，應先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各加工加工出來，另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，在工件上某部位做一輔助基準，用以定位。
①粗基準的選擇。
粗基準的選擇應遵循以下原則：1）以不需要加工表面作為粗基準。2）以工件上要求余量均勻的重要表面作為粗基準。3）以平整且面積較大的表面作為粗基準。4）粗基準一般只能使用一次。
對于箱體類零件應先加工面后加工孔再以面為基準加工孔。根據(jù)有關粗基準的選擇原則（當零件有不加相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準。）
②精基準的選擇。
精基準的選擇應遵循以下原則：
1）：“基準重合”原則，用設計基準作為精基準，以便消除基準不重合誤差。
2):“基準統(tǒng)一”原則，當定位以某一組精基準定位可以較方便的加工其它表面，盡可能在多數(shù)工序中采用這組精基準定位。
3）:“自為基準”原則，當精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準。
4）“互為基準”原則，。當兩個加工表面相互位置精度要求較高時，以兩個需加工表面相互作為基準反復加工以獲得均勻的加工余量和較高的位置精度。
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確可靠、方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的罩蓋下端面為主要的定位精基準，這樣也滿足“基準重合”原則。
2.3 加工順序的安排
先粗后精 先粗加工后精加工有利于加工誤差和表面缺陷層的逐步消除，重而逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量；
先主后次 零件的主要表面（設計基準面、工作面）應先加工，次要面（鍵槽、螺孔）可在主要表面加工到一定精度后、最終加工前加工。
先面后孔 用平面定位比較穩(wěn)定可靠，加工過的平面上孔比在毛坯面上鉆孔不易產(chǎn)生孔軸線的偏斜和較容易保證孔距尺寸[3]；
依據(jù)以上的原則設計加工工序
1、以邊緣不加工面為粗基準，夾具夾緊中間軸承孔來粗銑和精銑結(jié)合面，邊緣不加工面限制了Z，X，Y自由度，滿足加工要求。
2、以結(jié)合面為定位基準，箱體兩側(cè)通過支承點作為第二類定位基準，以一側(cè)不加工端為粗基準。定位基準限制了X自由度，通過?？足@箱體上所有孔，先通過锪平刀锪平，再換刀鉆孔。
3、以結(jié)合面為精基準，以兩側(cè)和一端不加工的側(cè)端為粗基準，為第二類定位基準，加工窺視孔端面，粗銑，再精銑。
4、以3步驟的定位基準，攻絲注油孔和吊耳孔，以及攻絲窺視孔端面螺孔。
5、下箱體以結(jié)合面為粗基準加工（粗、精銑）下底面，再以下底面為精基準加工結(jié)合面，夾具夾緊兩側(cè)，作為第二類定位基準。
6、下箱體以結(jié)合面為精基準，以兩側(cè)定位作為第二次定位基準，以一側(cè)端面加工的邊緣面為粗基準，限制X自由度，加工各個軸端通孔（首先锪平再鉆孔）。以下底面為定位基準锪平底座6個孔，再鉆孔。
7、上、下箱結(jié)合，擰緊各個螺栓，以下底面為定位基準，以輸出軸為粗基準，加工兩個錐銷孔。
8、以底座四孔為定位基準，夾具夾緊兩側(cè)，同時粗銑、精銑輸出端兩端面和一端輸入軸的端面。底座四孔定位限制自由度X、Y、X、Y、Z。
9、以底座四孔為定位基準，鉆孔和攻絲輸出軸兩端面和輸入軸端面。
10、以底面與兩錐銷孔為定位基準，精加工軸承孔，夾具夾緊機座底面的不加工面，以輸入軸端面為精基準，精加工輸出軸承孔，以底面與兩定位孔為定位基準，定位夾緊方式見工序卡圖。
2.4 工藝規(guī)程的設計
2.4.1 制定工藝路線
零件機械加工工藝過程是工藝規(guī)程的中心問題，其內(nèi)容包括確定定位基準、選擇各加工表面的加工方法、安排加工順序及組織整個加工工藝過程中各個工序的內(nèi)容、確定各個工序所采用機床設備和工藝裝備等[4]。
設計時應同時考慮幾個方案，經(jīng)過分析比較，選擇出比較合理的方案。
根據(jù)減速箱體零件為大批生廠，所以采用通用機床，并配以專用的夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率，減少機床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。經(jīng)零件工藝分析，零件毛坯為砂型機械造型，并經(jīng)人工時效處理消除鑄件內(nèi)應力，改善工件的可切削性[2]。
先確定工藝路線如下：
工藝方案一
工序Ⅰ 鑄造
工序Ⅱ 去應力退火
工序Ⅲ 粗銑對合面
工序Ⅳ 粗精銑側(cè)面
工序Ⅴ 鉆孔并攻絲注油孔M12.
工序Ⅵ 粗精銑下底面和精銑對合面
工序Ⅶ 加工結(jié)合面處兩銷錐孔Φ10和底座四個定位孔Φ22以及輸出軸旁四個連接孔Φ17
工序Ⅷ 粗精銑輸出和輸入軸端面
工序Ⅸ 鉆孔和攻絲輸出軸和輸入軸端面孔M8
工序Ⅹ 精加工輸出入軸承孔φ100
工序Ⅺ 精加工輸入軸承孔φ80
工序Ⅻ 檢查
方案二
工序Ⅰ 鑄造
工序Ⅱ 去應力退火
工序Ⅲ 粗精銑對合面
工序Ⅳ 粗精銑側(cè)面和下底面
工序Ⅴ 粗精銑輸出軸和輸入軸端面
工序Ⅵ 攻絲注油孔.
工序VII 加工結(jié)合面處面?zhèn)€銷錐孔和底座四個定位孔及輸出軸旁四個連接孔
工序Ⅷ 精加工輸出入軸軸承孔
工序Ⅸ 檢查
2.4.2 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案二以端面為基面加工其它面，面和孔加工順序比較混亂；方案一則與二有所不同，兩端面分開加工，先加工面再以面為基準加工孔；兩者比較可以看出，第一方案比第二方案合理，位置精度也較易保證，定位及夾緊等都比較方便；所以采用方案一：
工序I 鑄造
工序II 去應力退火
工序III 粗銑對合面
工序IV 粗精銑側(cè)面
工序V 鉆孔并攻絲注油孔M12 ，吊耳孔M12，孔端面螺孔M8
工序VI 粗精銑下底面和精銑對合面
工序VII 加工結(jié)合面處兩銷錐孔φ10和底面四個定位孔φ22以及輸出軸旁四個連接孔φ17
工序VIII 粗精銑輸出軸和輸入軸φ140端面
工序X 鉆孔和攻絲輸出軸和輸入軸端面孔M10
工序XI 精加工輸出入軸承孔Φ160
工序XII 檢查
37
3 工序設計
3.1 工序尺寸與毛坯尺寸加工余量的確定
“減速器箱體”零件材料HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，查參考文獻[1]P498表6-68，因為箱體有腔孔等、形狀復雜所以采用砂型鑄造毛坯；查參考文獻[1]P516表6-90，根據(jù)為砂型機械造型材料為灰鑄鐵選取鑄造公差等級為CT8，；查參考文獻[1]P510常用斜度值砂型一般選為鑄造斜度為3°，查參考文獻[1]P511對于砂型鑄造一般圓角半徑為R3[1]。
查參考文獻[3]P78表3-1，為砂型機械造型選取鑄件加工余量等級為F；查參考文獻[3]表3-3，P80根據(jù)毛坯加工面的基本尺寸選取鑄件機械加工余量； 查參考文獻[3]表3-6，P84根據(jù)鑄件的基本尺寸選取鑄件尺寸公差值[3]。
根據(jù)圓柱齒輪減速器機蓋和機座零件結(jié)構(gòu)簡圖，分析可知，有以下一些加工表面：
1、主要平面：機座底面和對合面，機蓋的對合面和頂部方形孔、各凸臺面，軸承支撐孔的端面。
2、主要孔：主軸承支撐孔φ100 Ra2.5與軸承支撐孔φ80 Ra1.6。
3、其他加工部分主要有8個凹槽聯(lián)接孔、2個凸緣聯(lián)接孔、4個地角螺釘孔（其中兩個先加工成定位工藝孔）、2個銷釘孔、頂部方形面上6個螺紋孔，軸承端面共18個螺紋孔以及斜油標孔、油孔、油塞孔、2個起吊螺紋孔、起蓋螺釘孔。
圖3.1毛胚加工余量圖
機座結(jié)合面：平面度要求為0.025，表面粗糙度Ra1.6，毛坯加工余量為5。以機座底面為基準進行粗精加工。
表2-1粗精銑毛胚
工序名稱
加工余量（mm）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
公 差（um）
精 銑
1
IT8±0.036
170±0.036
Ra1.6
粗 銑
3.5
IT13±0.36
171.5±0.36
Ra6.3
毛 胚
5
±1.5
175±1.5
±1.5
底面安裝面：表面粗糙度Ra6.3，毛胚加工余量為5。以機座結(jié)合面毛坯為基準。
表2-2粗銑毛胚
工序名稱
加工余量（mm）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
公 差（um）
粗 銑
65
IT13±0.36
175±0.36
Ra6.3
毛 胚
5
±1.5
180±1.5
±1.5
軸承支撐孔φ100 Ra2.5 鏜削。
表2-3 鏜孔
工序名稱
加工余量（mm）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
公 差（um）
精 鏜
0.5
H7
φ100
Ra1.6
半精鏜
1.5
H10
φ99.5
Ra3.2
粗 鏜
3
H13
φ98
Ra6.3
毛 胚
5
±1.5
φ95±1.5
±1.5
輸入軸軸承端面加工：表面粗糙度Ra3.2，兩相對端面同時加工。
表2-4粗精銑軸承端面
工序名稱
加工余量（mm）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
公 差（um）
精 銑
2
IT9±0.14
170±0.14
Ra3.2
粗 銑
8
IT13±0.89
174±0.89
Ra6.3
毛 胚
10
±2.0
190±2.0
±2.0
輸出軸軸承端面加工：兩對軸承端面A與B垂直度要求為0.10mm，表面粗糙度要求為Ra1.6。
表2-5粗精銑軸承端面
工序名稱
加工余量（mm）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
公 差（um）
精 銑
1
IT8±0.036
170±0.14
Ra1.6
粗 銑
3.5
IT13±0.55
174±0.89
Ra6.3
毛 胚
4.5
±2.5
5190±2.0
±2.5
3.2 設備和工藝裝備的選擇
在設計工序時，需要具體選定所用的機床、夾具、切削工具和量具。先具體各個工序裝備選擇如下：
工序Ⅰ： 銑機蓋機座結(jié)合面，以邊緣不加工面為粗基準。查參考文獻[2]P224表4-16，根據(jù)桿直刀徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺面距離選擇X53K立式銑床；查參考文獻[2]P270表5-42，根據(jù)加工表面為大面積平面選擇套式面銑刀D=160mm,d=50mm,Z=16；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)工加面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；使用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅱ：銑底座側(cè)面。同工序Ⅰ一樣查參考文獻[2]P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺面距離選擇X53K立式銑床；查參考文獻[2]P270表5-42，根據(jù)加工表面為小面積平面選擇套式面銑刀D=40mm,d=20mm,Z=8；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅲ：鉆孔并攻絲注油孔，吊耳孔，窺視孔端面螺孔，以結(jié)合面為精基準。查參考文獻[2]P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面選擇臥式車床；查參考文獻[2]P271表5-44，根據(jù)加工要求選擇，D=12mm,d=10mm,L=63mm鉆頭；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅳ：粗精銑下底面和精銑對合面，以結(jié)合面為粗基準，底面為精基準。查參考文獻[2]P224表4-16，根據(jù)刀桿直徑、主軸孔徑及主軸端面與工作臺面距離選擇X52K立式銑床；查參考文獻[2]P271表5-44，根據(jù)加工表面為頂面選取套式面銑刀，D=80mm,d=27mm,L=36mm；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面先選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-500mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅴ：加工結(jié)合面處兩銷錐孔和底面四個定位孔，以底面為定位基準，以輸出軸為粗基準。查參考文獻[2]P221表4-7，根據(jù)平旋盤最大加工外端面為400mm選擇T616立式鏜床；查參考文獻[4]P1064表4.3-63，根據(jù)加工表面的情況頂選取硬質(zhì)合金鏜刀，B=12，H=12,d=12；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅵ：粗精銑輸出軸和輸入軸端面，以底座四孔為定位基準。查參考文獻[2]P221表4-7，選擇X52K臥式銑床；查參考文獻[4]P1064表4.3-63，根據(jù)加工孔的大小情況頂選取硬質(zhì)合金鏜刀，B=12，H=12,d=12；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-400mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅶ：鉆孔和攻絲輸出軸和輸入軸端面孔，以底座四孔為定位基準。查參考文獻[2]P214表4-8，根據(jù)最大加工孔徑及工作臺寬度，選擇C4163車床；；查參考文獻[4]P1064表4.3-63，根據(jù)加工孔的大小情況頂選取硬質(zhì)合金鉆頭；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
工序Ⅷ：精加工輸出和輸入軸承孔，以底面和兩個錐銷孔為定位基準。查參考文獻[2]P221表4-7，根據(jù)最大加工孔徑及工作臺寬度，選擇T616臥式鏜床；查參考文獻[4]P1064表4.3-63，根據(jù)加工孔的大小情況頂選取硬質(zhì)合金鏜刀，B=12，H=12,d=12；查參考文獻[2]P287表6-7，根據(jù)加工面為平面現(xiàn)選取量具為多用游標卡尺，測量范圍為0-200mm讀數(shù)值為0.05mm；采用專用夾具夾緊加工。
3.3 確定切削用量及時間定額
工序30：粗銑結(jié)合面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
因為加工余量不大，一次加工完成
2) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
（3.1）
按機床標準選取
（3.2）
當時
（3.3）
按機床標準選取
3) 計算工時
4) 切削工時：，，，則機動工時為
（3.4）
工序40：銑側(cè)底面端面
工步一：粗銑側(cè)底面端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
因為加工余量大，故分兩次走刀內(nèi)銑完，則
2) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
（3.5）
按機床標準選取＝1450
（3.6）
當＝1450r/min時
（3.7）
按機床標準選取
3) 計算工時
切削工時：l=75 ，，則機動工時為
（3.8）
工步二：精銑側(cè)底面端面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用 YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
此次是精加工，一次銑完，則
2) 決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
（3.9）
按機床標準選取
（3.10）
當＝1450r/min時
（3.11）
按機床標準選取
1) 計算工時
2) 切削工時：l=75 ，，則機動工時為
（3.12)
工序50：鉆孔并攻絲注油孔M12
鉆M12螺紋孔底孔；
根據(jù)參考文獻[4]表查得：進給量,切削速度 ，切削深度
機床主軸轉(zhuǎn)速，
取 實際切削速度
被切削層長度：
刀具切入長度： （3.13）
刀具切出長度： 取
根據(jù)參考文獻[13]表可得：
（3.14）
攻絲M12
選擇M12mm高速鋼機用絲錐
f等于工件螺紋的螺距p，即
按機床選取
基本工時： （3.15）
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min；
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min；
由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min；
所以輔助時間是T1=1.34 min T2=0.09×4=0.36min
則T總=T1+T2=1.80min
工序60：粗銑再精銑下底面和精銑結(jié)合面
工步一：粗銑下底面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
決定銑削深度
因為加工余量大，分粗精兩次加工完成
決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
（3.16）
按機床標準選取＝750
（3.17）
當＝750r/min時
按機床標準選取
計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
（3.18）
工步三：精銑結(jié)合面
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1) 決定銑削深度
因為粗加工加工完畢后加工余量不大，一次加工完成
2）決定每次進給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
（3.19）
按機床標準選?。?50
（3.20）
當＝750r/min時
（3.21）
按機床標準選取
3） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
（3.22）
工序70：鉆結(jié)合面處兩錐銷孔Φ10
機床：Z525立式鉆床
刀具：根據(jù)參考文獻[4]表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10
1) 進給量 取f=0.13mm/r
2) 切削速度 V=24~34m/min. 取V=30m/min
3) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 955r/min （3.23）
與955r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1000r/min?，F(xiàn)選取=1000r/min。
所以實際切削速度 == （3.24）
4) 切削工時，按參考文獻[4]表6.2-1。
t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm;
t= ==0.355min （3.25)
式（3.25）說明了切削所需工時
工序80：粗銑在精銑輸出軸和輸入軸Φ100端面
查參考文獻[14]表2.4-73
刀具：硬質(zhì)合金銑刀（面銑刀），材料：，D=68mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=1.75mm，所以銑削深度：=1.75mm。每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-75，取，銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取V=1.33m/s。
機床主軸轉(zhuǎn)速： （3.26）
式中：V—銑削速度；
d—刀具直徑。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度： （3.27）
進給量：
工作臺每分進給量：6.7mm/s×60=402mm/min
：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
銑刀切入時?。? ，
銑刀切出時取：
根據(jù)參考文獻[2]表可得：
=0.22min （3.28）
由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min；
由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min；
T1=0.97min；
則T總=T1+T2 =1.19min。
工序90：鉆孔并攻絲輸出軸端面孔M10
鉆M10螺紋孔底孔Φ8；
根據(jù)參考文獻[4]表查得：進給量,切削速度，切削深度。
機床主軸轉(zhuǎn)速 （3.29）
取 實際切削速度 （3.30）
被切削層長度：；
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
根據(jù)參考文獻[13]表可得：
=0.1min （3.31）
攻絲M10
選擇M10mm高速鋼機用絲錐
f等于工件螺紋的螺距p，即
（3.32）
按機床選取
基本工時：
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.12min；
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.18min；
由表3.3-12得：測量工件時間為：0.06min；
所以輔助時間是T1=1.36 min T2=0.09×4=0.36min；
則T總=T1+T2=1.72min。
工序100：精鏜輸出軸承孔孔φ100
工件材料：HT200、金屬型鑄造
加工要求：粗、半精鏜孔φ100H8，表面粗糙度為3.2um
機 床：T4163坐標鏜床
刀 具：刀具材料為硬質(zhì)合金、YG8、刀桿尺寸為12mm×12mm，長度為500mm。
(一)計算切削用量：
① 粗鏜孔至φ98mm，單邊余量Z=1.5mm，=1mm,一次加工
確定進給量
查表3-13，P93參考文獻[13]，加工鑄鐵，f=0.03-0.16mm/r.根據(jù)T4163鏜床主軸進給量。取f=0.15mm/r
根據(jù)有關手冊，取V=100m/min則
（3.33）
查表4-7-1，P213參考文獻[2]。T4163坐標鏜床主軸轉(zhuǎn)速取
鏜削工時：查P299表7-1參考文獻[2]。
(3.34)
② 精鏜孔至φ100mm
一次加工
確定進給量
查表3-22，P101參考文獻[2]
根據(jù)鏜床主軸進給量取f=0.10mm/r
查表3-19，P98參考文獻[2]。V=1.333-1.83m/min,取V=1.8m/s。
則
(3.35)
根據(jù)T4163主軸轉(zhuǎn)速
工時定額 P299，表7-1參考文獻[2]。
4 機蓋機體兩端面銑床夾具設計
4.1 設計要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于X6132銑床。成批生產(chǎn)，任務為設計一機蓋機體兩端面銑床夾具
本夾具無嚴格的技術要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。
4.2 夾具設計
4.2.1 定位基準的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。
由零件圖可知：進行加工前，左右端面進行了粗、精銑加工，進行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選下平面、和側(cè)面和支撐釘定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。
為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
4.2.2 切削力及夾緊力的計算
刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點的選擇
a. 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實際需要的夾緊力FJ需，應考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。
夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。
螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴力比大；
（3）自瑣性能好；
（X）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
4.3 定位誤差的分析
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.4 夾具設計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。
夾具體是夾具的基礎件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎件連接成一個有機整體。為了滿足加工要求，夾具體應有足夠的剛度和強度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應力。
5 減速器殼體零件中機體上平面6-?13鉆床夾具夾具設計
設計任務
設計在成批生產(chǎn)條件下,在專用立式鉆床上減速器殼體零件中機體上平面6-?13鉆床夾具
5.1 設計分析
1、φ13為自由尺寸,可一次鉆削保證.該孔在軸線方向的設計基準是以鉆套的中心線.徑線的設計基準是以軸承孔與另一端面.
2、面銑結(jié)合面是前一工序已完成的尺寸
3、專用鉆床的最大鉆孔直徑為φ13mm.
4、本工序是對孔進行加工，采取移動的夾具，鉆模板選用旋式；使用快換鉆套。
5.2 設計方案論證
1、定位基準的選擇
工序結(jié)合面是已加工過的平面，因此，選擇結(jié)合面與軸承端面作為定位比較合理。
2、夾緊結(jié)構(gòu)的確定
當定位心軸水平放置時，在專用鉆床上鉆φ13 mm孔的鉆前力和扭矩力均由重力與外力來承擔，這時工件的夾緊可以有兩種方案：
（1） 在箱體的底面上，采用壓板壓緊，夾緊力與切削力處于平行狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)復雜，裝卸工