雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設計與UG加工仿真【含CAD圖紙、說明書】

雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設計與UG加工仿真【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,圓柱齒輪,減速器,箱體,專用,夾具,設計,ug,加工,仿真,cad,圖紙,說明書,仿單 本科畢業(yè)設計說明書 雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設計與UG加工仿真 Special fixture design and UG machining simulation for two-stage cylindrical gear reducer box parts 學 院（系）： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械電子工程 學 生 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 評 閱 教 師： 完 成 日 期： I 摘要 設計雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具首先要對箱蓋和箱座的結構、材料、工序等等進行深入研究與分析，然后根據各個工序的精度、復雜程度等各個方面的要求，再結合現(xiàn)代機床專用夾具的設計步驟和要求，對加工過程中的幾個工序進行專用夾具的設計與仿真。 其中，最重要的就是專用夾具的設計與仿真，需要對零件各個工序了如指掌，而且需要對機械制造技術基礎、機械制造工程學、CAD制圖以及其他制圖仿真軟件十分精通。 在零件進行機械加工時，對需要加工的零件進行定位與夾緊讓其在機床中處在一個正確和方便的位置，以此進行工作的裝置叫做夾具。夾具是從古至今機械加工工藝中十分重要而且必不可少的工藝裝備，包括機械加工中的機床夾具、焊接過程中用于拼焊的焊接夾具、裝配過程中用的裝配夾具以及檢驗過程中用的檢驗夾具等。在21世紀的今天，各種科學技術蓬勃發(fā)展，人們的生活水平要求越來越高，對物質的質量要求也越來越高，無論是經濟、國防各個方面都需要更高端的技術，而在機械制造中，機床夾具一直扮演著重要的角色，它可以很大程度的影響產品的精度與質量。所以需要認真的分析零件各個部位的精度要求，正確的選擇定位方式。 關鍵詞：機械制造；機床夾具；UG加工仿真; Special fixture design and UG machining simulation for two-stage cylindrical gear reducer box parts Abstract The task of this graduation design is to study and analyze the structure, material and process of the double cylindrical gear reducer box cover and box seat, and then according to the requirements of various aspects such as the precision and complexity of each process, and the design steps and requirements of the modern machine tool special fixture. The design and Simulation of the special fixture are carried out in the process. In this graduation design, the most important thing is the design and Simulation of the special fixture. It needs to know all the parts of the parts, and it needs to be well versed in the mechanical manufacturing technology foundation, the mechanical manufacturing engineering, the CAD drawing, and other drawing simulation software. When the parts are machined, the parts that need to be machined are positioned and clamped so that they are in a correct and convenient position in the machine tool, and the device for doing the work is called a fixture. Fixture is a very important and indispensable process equipment in the process of mechanical processing from ancient to the present, including the fixture in machine machining, welding jig used in welding process, assembly fixture used in assembly process, and inspection fixture used in inspection process. In the twenty-first Century, all kinds of science and technology flourished, the demands of people's living standards were higher and higher, and the demand for the quality of material is becoming higher and higher. It needs more advanced technology in all aspects of economy and national defense. In the machinery manufacturing, the machine tool jig has been playing an important role. It affects the precision and quality of the product. Therefore, in this design simulation task, we need to carefully analyze the accuracy requirements of various parts of the parts and choose the correct positioning method correctly. Key Words：Mechanical manufacture ；Machine tool jig；UG machining simulation； 目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 國內外零件專用夾具設計現(xiàn)狀 1 1.2 課題來源 2 1.3 研究內容 2 2 機械加工工藝流程分析 3 2.1 箱體零件工藝分析 3 2.2 生產綱領及生產類型 3 2.3 零件的材料、毛坯及制造 4 2.3.1 材料分析 4 2.3.2 毛坯鑄造工藝 5 2.3.3 毛坯的熱處理 8 2.4 機械加工工藝過程分析與定位基準的選擇 8 2.4.1 定位基準的選擇原則 8 2.4.2 箱蓋的機械加工工藝過程 8 2.4.3 箱座的機械加工工藝過程 11 2.4.4 合箱的機械加工工藝過程 13 2.4.5 重要工序的工藝 14 3夾具設計 18 3.1 專用夾具設計概述 18 3.2 銑窺視孔結合面的專用夾具設計 18 3.3 加工軸孔的專用夾具設計 23 4 UG加工仿真 30 結 論 35 參 考 文 獻 36 致 謝 37 附錄 外文翻譯 38 IV 雙級圓柱齒輪減速器箱體的專用夾具設計與UG加工仿真 1 緒論 1.1 國內外零件專用夾具設計現(xiàn)狀 1.零件機械制造工藝 在零件制造方面，經過幾個世紀的技術發(fā)展，經過一代代機械人的不懈努力，現(xiàn)在的機械制造工藝正在朝著安全、高效甚至智能的方向發(fā)展。尤其在世界近現(xiàn)代史上，機械加工工藝不斷發(fā)展，從最初的手工制造到機器制造，再到機床的誕生，機械加工工藝的自我改進不斷改變著世界，現(xiàn)如今，大到汽車、高鐵、航空工業(yè)、造船業(yè)，小至手機、餐具、廚具、醫(yī)療器械，現(xiàn)代人們生活的方方面面都對機械制造充滿了依賴，隨著人們生活水平的不斷提高，對產品的質量要求也與日俱增，這就最機械加工工藝的要求越來越高，制造產品的精度等質量標準不斷攀升，而且新型產品的需求也越來越多，這樣的形勢也刺激了機械行業(yè)的改革，為了滿足人類的未來需求，不斷地有創(chuàng)新人才將機械與其他學科相融合，目前機械制造工業(yè)的一體化、自動化程度已經非常高了，未來還將繼續(xù)向智能化方向發(fā)展。 2.機床夾具設計的發(fā)展現(xiàn)狀 每個零件的機械加工都是在機床、刀具、機床夾具等組成的加工系統(tǒng)中完成的。加工過程中刀具與工件的接觸會產生切削力、切削熱，這些都會造成刀具、工件的受力變形、受熱變形還有加工系統(tǒng)各個單位的精度變化以及加工損耗等，而這些不可避免的會影響產品的精度，零件的精度主要受零件和刀具在切削過程中的相互位置關系，造成表面位置精度誤差的因素主要來源于零件在夾具中安裝產生的定位誤差、夾具相對于刀具和機床上安裝夾具產生的誤差還有加工過程中受力變形、受熱變形、刀具磨損等因素引起的加工誤差。機床夾具與別的單位是有區(qū)別的，在加工系統(tǒng)中有著獨特的地位，夾具的整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產生著巨大的干擾。當夾具的整體剛度比較大時，零件加工的精度誤差基本上只會取決于夾具的制造精度和安裝精度。因此，在設計夾具時，對夾具體的整體剛度應該十分重視。 在科學技術以及機械加工高度發(fā)達的今天，各個行業(yè)不斷要求機械工業(yè)提供先進的技術裝備來研制新型品種，這樣就促使機械加工行業(yè)的生產形勢發(fā)生了顯著的變化，對于專用夾具的需求也達到了新的高度，由于產品的更新?lián)Q代越來越快，使用傳統(tǒng)夾具勢必會造成積壓浪費，為此除了在產品結構設計和產品生產工藝方面進行改革之外，在工藝裝備各方面也必須要進行改革，使之適應新的生產需要。在可預見的未來，現(xiàn)代機床夾具必然會向標準化、精密化、高效化的方向不斷發(fā)展。 3.機械加工方法的發(fā)展 傳統(tǒng)的機械加工方法一般包括車、鉗、銑、刨、磨、鉆、鏜等，隨著世界高新技術的層出不窮以及航空航天、遠洋船舶、資源開發(fā)等方面的需求，機械加工方法一直在不斷地發(fā)展個改革換代，傳統(tǒng)的機械加工技術在機床、效率、質量、精度等各個方面早已無法滿足社會發(fā)展的需要，因此精密加工、超精密加工技術必將取代傳統(tǒng)的機械加工工藝成為機械加工行業(yè)的主流加工方向。在這一方面國外發(fā)展的很早，國內在21世紀業(yè)發(fā)展迅速，通過中西方的技術融合，現(xiàn)代加工技術的鮮明特點便是自動化、智能化。 1.2 課題來源 在機械加工日新月異的今天，對于機床夾具設計的要求更加嚴格，在學習機械加工的時候，一定要對這個方面有一個詳細的了解，而雙級圓柱齒輪減速器一直以來都是加些行業(yè)學習研究的典型范例，而其箱蓋和箱座的專用夾具設計更是十分重要，本次設計著重研究的是雙級圓柱齒輪減速器的箱體加工的工藝規(guī)程還有加工某個特定表面時零件的定位方式以及夾具的設計。 1.3 研究內容 在雙級圓柱齒輪減速器箱體零件的專用夾具設計中，首先要解決的是對于整個零件加工的工藝流程包括工序、所用機床、刀具、定位基準、精度等方面的要求，既要保證精度達到要求，也要盡量簡化工序、提高效率。其次，最重要的是對于專用夾具的設計，應該查閱書籍，學習夾具的定位與夾緊，包括定位基準的選擇，預緊力的計算等，在準備工作完成后便開始夾具的設計，要在保證不影響機械加工質量的前提下盡可能地簡便快捷、方便裝拆。最后要完成的是零件的UG加工仿真。 54 2 機械加工工藝流程分析 2.1 箱體零件工藝分析 箱體零件是減速器中的關鍵零件，雖然大部分部位對精度和表面粗糙度的要求不高，但是必須保證有足夠的強度和剛度，因為箱體時整個減速器工作系統(tǒng)的基座，是支撐三個傳動軸正常工作并且承受較大載荷的重要零件，而且箱體還要兼?zhèn)溆拖涞淖饔?，所以一定要保證有很好的密封性，為了保證減速器的潤滑與傳動齒輪的壽命。為了增強箱體的強度與剛度，箱體的壁厚會根據箱體的尺寸大小有一個標準的范圍，在進行箱體設計師必須參考標準選擇壁厚，既要保證零件的強度和剛度要求，也不能太厚影響浪費材料，除了對壁厚的規(guī)定，箱體零件還要在軸承孔的上下兩端都設置加強肋板，為了不影響油箱的正常運行，所以把肋板設置在箱體外部，肋板的形狀大體上沒有絕對的要求，只要保證能夠完好的起到支撐箱體的作用而且不影響箱體的整體美觀即可。 為了方便減速器系統(tǒng)其他零件主要是軸系零件的安裝和拆卸，箱體零件一般會設計為剖分式，就是把箱體分為箱蓋和箱座，在幾個軸承孔的中心線的截面將整個箱體分開，在裝配的過程中，箱蓋和箱座一般會采用螺栓連接，然后用定位銷進行固定。雙級圓柱齒輪減速器箱體所用材料HT250，這種材料的強度和和剛度都符合減速器系統(tǒng)的要求，而且鑄造容易，可加工性強，成本也比較低。 根據雙級圓柱齒輪減速器箱體的零件圖，圖紙要求箱蓋箱座的機械加工工藝的技術要求如下： ⑴減速器箱蓋和箱體鑄造完成后，鑄件需要進行清砂，不能留有砂眼、疏松、縮孔等明顯鑄造缺陷，然后需要進行時效處理。 ⑵減速器箱蓋與箱座合箱之后邊緣應該平齊，相互錯位每邊不大于2mm。 ⑶用0.05mm塞尺檢查箱蓋與箱座結合面的貼合性，其塞尺塞入深度不大于剖分面寬度的1/3；用涂色法檢查接觸面積，保證每平方厘米不少于一個斑點。 ⑷減速器箱蓋與箱座結合后，應該先打上定位銷，并用螺栓緊固后在進行鏜孔。 ⑸未注明的鑄造圓角半徑R=5～10mm，未注明的拔模斜度為1:20. ⑹軸承孔中心線與剖分面的不重合度應小于0.15mm。 ⑺未注明的倒角為C2. ⑻所有螺孔表面的粗糙度均為Ra12.5. ⑼鑄造精度等級為IT18. ⑽減速器箱座不得漏油。 2.2 生產綱領及生產類型 生產綱領是表示企業(yè)在每個任務期間內需要生產制造的零件數量和進度，零件的年生產綱領其實就是產品的年生產量，這還包括備品、備件在內的產品的年總產量。零件的年生產綱領由下式計算： N=Qn（1+a）(1+b) N:零件的生產綱領（件/年）； Q：產品的年總產量（臺/年）； n：單臺產品所需該零件的數量（件/臺）； a：備品率，以百分數記； b：廢品率，以百分數記。 減速器箱體的質量＜100kg，屬于輕型零件，確定年產量Q=16000件/年，單臺產品所需該零件的數量為1件/臺，備品率a=3%，廢品率b=5%，所以年生產綱領為： N=16000×1×（1+3%）×（1+5%）=17304件/年 生產綱領確定之后，還需要根據生產時的具體狀況，確定在任務期間一次投入或產出的同一產品（或零件）的數量，叫做生產批量。零件生產批量的計算公式如下： n=NA/F n：每批中的零件數量； N：年生產綱領規(guī)定的零件數量； A：零件應該儲備的天數； F：一年中工作日天數。 經過這一系列計算，可以確定減速器屬于小型機械，箱體零件的加工屬于大批生產，所以在生產制造時會廣泛的采用金屬模機器造型、模鍛或其他高效方法，加工余量比較小，而且會采用高效的專用機床、專用夾具，需要有一定技術水平的工作人員，在設計過程中還需要有機械加工工藝過程卡片，關鍵的工序還需要有工序卡。 2.3 零件的材料、毛坯及制造 2.3.1 材料分析 根據零件要求，雙級圓柱齒輪減速器箱體零件的材料為HT250灰鑄鐵?；诣T鐵是一種常用鑄鐵，其中含的碳以片狀石墨的形式存在，其鑄造性能優(yōu)異，可加工性能十分出色，而且耐磨性好，特別適合用作產品中的機體和箱體。灰鑄鐵的力學性能與其中所含碳有很大的關系。首先，灰鑄鐵的力學性能手其中化學成分的影響，主要體現(xiàn)在碳和硅兩種元素的含量，碳和硅的含量太低，會導致鑄鐵容易出現(xiàn)白口組織，進一步影響鑄鐵的機械性能和力學性能，甚至還會影響其鑄造性能，當碳和硅含量太高時，也會導致鑄件的性能變差，影響產品質量，所以灰鑄鐵的碳和硅的含量都需要控制在2%左右。其次，灰鑄鐵的力學性能還會受到鑄件冷卻速度的影響，鑄件的冷卻速度會隨著鑄件壁厚的不斷增加而變慢，這對鑄件的石墨化程度影響很大，從而也會較大程度的影響灰鑄鐵的力學性能。 零件對于灰鑄鐵的熱處理也有基本的要求，灰鑄鐵的熱處理主要是改變鑄鐵的基體組織，但是不會對其中的石墨形態(tài)有太大的變化，所以不會對灰鑄鐵的力學性能有太大的影響，灰鑄鐵的熱處理主要是為了消除鑄件內應力和白口組織，提高鑄件的可加工性能和表面粗糙度等特性?；诣T鐵的熱處理一般應該采用消除內應力退火，用來改善由于鑄件在鑄造冷卻凝固過程中由于各部位冷卻速度不均勻造成的鑄造應力。也可以采用石墨化退火，這種退火方式可以有效地消除白口組織，降低鑄件的硬度，利于切削加工。還可以采用表面淬火加強鑄件的表面機械性能，延長鑄件的壽命。 此次設計的零件會承受較大載荷，尤其是在軸承孔處，箱體要承受傳動齒輪軸的壓力，還會承受減速器正常工作時產生的震動，另外為了保障內部組件工作時的潤滑效果，還要保證有良好的密封性，所以采用適合承受較大載荷并且擁有良好氣密性的HT250珠光體-灰鑄鐵，這類型鑄鐵的基本性能如表2-1所示，在鑄件壁厚10.0mm時，力學性能超過270Mpa，HBS為175～262，滿足雙級圓柱齒輪減速器箱體的性能要求。 表2-1 HT250灰鑄鐵的基本性能 珠光體灰鑄 鐵 HT200 2.5-10 220 157-236 承受較大載荷和要求一定的氣密性或耐蝕性等重要的鑄件。 10-20 195 148-222 20-30 170 134-200 30-50 160 129-192 HT250 4.0-10 270 175-262 10-20 240 164-247 20-30 220 157-236 30-50 200 150-225 2.3.2 毛坯鑄造工藝 將液態(tài)金屬澆注到鑄型中，等液態(tài)金屬冷卻凝固之后獲得既定尺寸和性能的毛坯或者零件的方法叫做鑄造。鑄造是是歷史悠久的金屬成型方法，直到今天仍然是毛坯生產的主要方法。在鑄造生產中，最常使用的工藝便是砂型鑄造，砂型鑄造方法占據著鑄件總產量的九成以上。此外，還有許多種鑄造方法，比如熔模鑄造、特種鑄造等等。鑄造之所以廣泛的應用，是因為它有很大的優(yōu)點，首先，鑄造可以制成許多難以機械加工甚至奇形怪狀特別是空心且內部構造復雜的毛坯，其次鑄造方法的適用范圍廣，日常生活以及工業(yè)生產中常見的金屬零件都可以鑄造，鑄件的大小、形狀等各個方面都沒有限制，而且無論是單件小批量還是大批量的生產，鑄造都可以滿足生產的需要，最后，鑄造可以直接采用低成本的廢屑，而且設備費用也不高，鑄件的毛坯加工余量比較小，為之后的機械加工也節(jié)約了成本，如此一來，鑄造既能夠完美的滿足對毛坯的需求，還可以節(jié)約成本，所以在工業(yè)生產中十分常見。 ⑴鑄造方法的選擇 各種鑄造方法都有優(yōu)點和缺點，表2-2給出了幾種鑄造方法在各個方面的比較，可以看出，對于雙級圓柱齒輪減速器箱體來說，應該使用砂型鑄造的方法來獲得毛坯。 表2-2 常見鑄造方法比較 砂型鑄造 熔模鑄造 金屬型鑄造 壓力鑄造 消失模鑄造 鑄件尺寸公差等級（CT） 8～15 4～9 7～10 4～8 5～10 鑄件表面粗糙度Ra+ 12.5～200 3.2～12.5 3.2～50 鋁合金1.6～12.5 6.3～100 適用鑄造合金 任意 不限制，以鑄鋼為主 不限制，以鐵合金為主 鋁、鎂、鋅低熔點合金 各種合金 適用鑄件大小 不限制 小于45kg，以小鑄件為主 中、小鑄件 一般小于10kg，也可用于中型鑄件 幾乎不限 生產批量 不限制 不限制，以成批大量生產為主 大批、大量 大批、大量 不限制 鑄件內部質量 結晶粗、中 結晶粗 結晶細 表層結晶細，內多有孔洞 結晶粗、中 鑄件加工余量 大 小或不加工 小 小或不加工 小 鑄件最小壁厚/mm 3.0 0.3 孔 φ0.5 鋁合金2～3 灰鑄鐵4.0 鋁合金0.5 鋅合金0.3 3～4 生產率 低、中 低、中 中、高 最高 低、中 注：① 摘自GB/T 6414-1999 ② 摘自GB/T 6060-1997 ⑵造型方法的選擇 由零件要求及減速器工作環(huán)境可知，雙級圓柱齒輪減速器箱體在某些關鍵部位的精度要求很高，表面粗糙度要求也很高，而且還有較高的密封性要求，而手工造型雖然能夠節(jié)約成本，但是鑄件的質量達不到毛坯的要求，會影響之后的機械加工，也不適用于大批生產，而在生產率要求比較高的車間，一般都會采用機器造型。因此，綜合分析，采用機器造型。 ⑶工藝參數的選擇 ①要求的機械加工余量和最小鑄孔 在零件毛坯鑄造之前，設計者就應該根據零件尺寸以及后續(xù)機械加工的加工余量來確定鑄造時在零件尺寸的基礎上應該增加的金屬層厚度。機械加工余量取決于材料的種類、零件的大小、鑄造方法等因素。該零件使用砂型鑄造，加工余量相對較大，灰鑄鐵砂型鑄造要求的機械加工余量如表2-3所示。 表2-3 灰鑄鐵砂型鑄件要求的機械加工余量（RMA）（摘自GB/T 6414-1999） 零件的最大尺寸 手工造型 F～H級 機器造型 E～G級 大于 至 一 40 0.5～0.7 0.4～0.5 40 63 0.5～0.1 0.4～0.7 63 100 1.0～2.0 0.7～1.4 100 160 1.5～3.0 1.1～2.2 160 250 2.0～4.0 1.4～2.8 250 400 2.5～5.0 1.4～3.5 400 630 3.0～6.0 2.2～4.0 630 1000 3.5～7.0 2.5～5.0 1000 1600 4.0～8.0 2.8～3.5 1600 2500 4.5～9.0 3.2～6.0 注：① 對圓柱體及雙側加工的表面，RMA值應加倍。 ② 對同一鑄件所有的加工表面，一般只規(guī)定一個RMA值。 參照表2-2，同時結合零件的尺寸，選擇雙級圓柱齒輪減速器箱體毛坯鑄件要求的機械加工余量為4mm。在鑄孔方面，直徑較小的孔不必鑄出，對于這種大批量生產的零件，灰鑄鐵的最小孔徑應該在12～15mm。 ②起模斜度 根據零件要求，起模斜度標注在圖紙上。 ③收縮率 一般灰鑄鐵的收縮率為0.8%-1%。 ④型芯頭 雙級圓柱齒輪減速器箱體鑄造不使用型芯頭。 2.3.3 毛坯的熱處理 在鑄造之后進行次時效處理，以消除由于壁厚不均勻產生的殘余應力，保證零件的精度。 2.4 機械加工工藝過程分析與定位基準的選擇 2.4.1 定位基準的選擇原則 定位基準的選擇會對零件的精度、表面質量有很大的影響，定位基準如果選擇不恰當，必然會造成機械加工時出現(xiàn)各種各樣的問題，所以在加工之前必須按照定位基準的選擇原則并結合零件的具體要求來進行確定，而且應該先選擇精基準再考慮粗基準。 ⑴精基準的選擇原則 在選擇精基準時，要盡量減少夾具數量，方便零件的安裝、拆卸，保證零件的精度。 ①基準重合原則 ②基準統(tǒng)一原則 ③互為基準原則 ④自為基準原則 ⑤保證工件定位準確、便于裝夾原則 ⑵粗基準的選擇原則 ①重要表面余量均勻原則 ②工件表面間相互位置要求原則 ③余量足夠原則 ④定位可靠性原則 ⑤粗基準不重復使用原則 ⑶輔助基準 在精加工時，如果定位基準面太小，或者基準面與被加工面距離較大，無法精準定位時，常常采用輔助基準，輔助基準是指在正?；鶞薀o法滿足要求時特意設計的定位面，除了有定位作用還能方便零件加工。 2.4.2 箱蓋的機械加工工藝過程 箱蓋的加工工序、 工序內容等信息如表2-4、表2-5所示。 表2-4 箱蓋的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 箱蓋 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 1.0 毛坯鑄造 鑄造 11 清砂 鑄造 20 粗銑 粗銑箱蓋結合面 金工 X53k 21 半精銑 半精銑箱蓋結合面 金工 X53k 22 精銑 精銑箱蓋結合面 金工 X53k 23 精磨 精磨箱蓋結合面 金工 磨床 30 鉆孔 鉆定位銷（定位基準） 金工 鉆床 40 锪孔 锪1-8孔口 金工 41 鉆孔 鉆1-8空口 金工 鉆床 50 锪孔 锪兩個起蓋螺栓孔 金工 51 鉆孔 鉆兩個起蓋螺栓孔 金工 鉆床 52 攻絲 兩個起蓋螺栓沉孔攻絲 金工 車床 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 表2-5 箱蓋的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 60 粗銑 粗銑油孔臺階面 金工 X53k 61 半精銑 半精銑油孔臺階面 金工 X53k 62 鉆孔 鉆油孔 金工 鉆床 63 攻絲 油孔攻絲 金工 車床 70 粗銑 粗銑窺視孔結合面 金工 X53k 71 半精銑 半精銑窺視孔結合面 金工 X53k 80 去毛刺 金工 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 2.4.3 箱座的機械加工工藝過程 箱座的加工工序、工序內容等信息如表2-6、表2-7所示。 表2-6 箱座的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 10 毛坯鑄造 鑄造 11 清砂 鑄造 擺正 底面朝上擺正 金工 20 粗銑 粗銑箱座底面 金工 X53k 22 翻轉 翻轉180° 金工 30 粗銑 粗銑箱座結合面 金工 X53k 31 半精銑 半精銑箱座結合面 金工 X53k 32 精銑 精銑箱座結合面 金工 X53k 33 粗磨 粗磨箱座結合面 金工 磨床 34 精磨 精磨箱座結合面 金工 磨床 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 表2-7 箱座的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 40 鉆孔 鉆三個地腳螺栓孔（基準孔） 金工 鉆床 50 锪孔 锪六個地腳螺栓孔 金工 60 鉆孔 鉆另外三個地腳螺栓孔 金工 鉆床 70 锪端面 锪油標尺孔口端面 金工 71 鉆孔 鉆油標尺孔 金工 鉆床 72 攻絲 油標尺孔攻絲 金工 車床 翻轉 翻轉180° 金工 80 鉆孔 鉆1-8孔 金工 鉆床 90 粗銑 粗銑排油孔口 金工 X53k 91 鉆孔 鉆排油孔 金工 鉆床 92 攻絲 排油口攻絲 金工 車床 100 去毛刺 金工 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 2.4.4 合箱的機械加工工藝過程 合箱的加工工序、工序內容等信息如表2-8、表2-9所示。 表2-8 合箱的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 10 合箱 金工 11 檢查 檢查箱蓋箱座結合面密封性 檢驗 20 粗銑 粗銑軸孔端面 金工 X53k 21 半精銑 半精銑軸孔端面 金工 X53k 22 精銑 精銑軸孔端面 金工 X53k 30 鉆孔 鉆軸孔端面螺紋孔 金工 鉆床 31 攻絲 軸孔端面螺紋孔攻絲 金工 車床 40 粗鏜 粗鏜軸孔 金工 T618 41 半精鏜 半精鏜軸孔 金工 T618 42 倒角 軸孔倒角 金工 車床 43 精鏜 精鏜軸孔 金工 T618 50 鉆孔 配做定位銷孔 金工 鉆床 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 表2-9 合箱的機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 減速器 零件名稱 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 HT250 毛 坯 種 類 灰鑄鐵 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工時/min 準終 單件 60 去毛刺，涂漆 金工 70 清洗 清洗 7J 終檢 檢驗 設計（日期） 校對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 2.4.5 重要工序的工藝 ⑴粗銑、半精銑窺視孔結合面 窺視孔結合面在雙級圓柱齒輪減速器箱體的機械加工制造中屬于精度要求高的表面，在加工過程中，粗銑和半精銑都需要根據銑削切削用量表來選擇合適的機床、機械加工余量、背吃刀量以及進給速度根據零件圖的要求以及標準的規(guī)定，在毛坯鑄造后箱蓋窺視孔端面的加工余量為5.5mm，粗銑的加工余量為3.5mm，半精銑的加工余量為2mm，機床選擇X53K立式銑床，刀具選擇W18Cr4V硬質合金鋼銑刀，窺視孔端面的三維視圖如圖2-1，具體的加工參數如表2-10所示。 表2-10 粗銑、半精銑箱蓋窺視孔端面的機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 箱蓋 零件名稱 共 2 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 1 銑 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 立式銑床 01 01 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 1 開 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 被吃刀量 進給次數 工時/min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗銑 X53K 400 40 0.05 1.5 2 半精銑 X53K 400 27 0.025 0.5 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 圖2-1 零件的俯視圖 ⑵粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔 減速器箱體的軸孔是其加工時非常重要的工序，精度要求非常高，因為箱蓋和箱座時分離的，所以為了保證軸孔的質量，需要合箱后進行鏜孔，鏜孔時的切削要素可由孔的加工余量表以及鏜孔切削用量表進行選擇，鏜孔所用機床為T618鏜床，所選刀具為YG8，合箱之后的箱體三維視圖如圖2-2，具體的工序參數如表2-11. 圖2-2 合箱之后的三維零件圖 表2-11 粗鏜、半精鏜、精鏜軸孔的機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 箱體 零件名稱 共 2 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 2 鏜 HT250 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鑄造 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式鏜床 1 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 1 開 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 被吃刀量 進給次數 工時/min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗鏜軸孔 T618 200 30 0.5 0.3 2 半精鏜軸孔 T618 200 50 0.4 0.2 3 精鏜軸孔 T618 200 70 0.15 0.1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 3 夾具設計 3.1 專用夾具設計概述 機床夾具是用來對被加工零件定位與夾緊的，是為了保證工件在被加工過程中不會因為阻力、震動等原因而發(fā)生移動，夾具設計的不合理或者操作不當，會造成零件定位誤差大進而影響零件的精度。為了設計出定位精準而且夾緊可靠的夾具，首先，我們要了解夾具的組成包括定位元件的組成、夾緊裝置的組成還有對刀和引導元件以及連接元件等等。其次還要詳細了解夾具在機械加工過程中的定位作用、夾緊作用等功能。最重要的一點是要搞清楚零件在夾具中定位的原理、零件以不同方式定位的定位元件以及典型的定位方式及其表示方法。除此之外，設計之前還應該掌握定位誤差的分析計算以及夾緊力的計算。 3.2 銑窺視孔結合面的專用夾具設計 1.設計任務 在加工雙級圓柱齒輪減速器窺視孔端面時，只需要對箱蓋進行加工即可，窺視孔端面的尺寸如圖3-1、圖3-2所示。 圖3-1 窺視孔端面的尺寸 圖3-2 窺視孔端面的尺寸 窺視孔端面的機械加工工藝流程如下： ①粗銑窺視孔端面 X53K立式銑床 ②半精銑窺視孔端面 X53K立式銑床 該工序的工序卡片如表2-9所示。 2.明確設計任務、收集資料、做好設計準備工作 首先分析零件圖以及工序圖，本工序主要保證的精度如下： ①窺視孔上表面的粗糙度為Ra12.5，通過夾具定位以及加工時的切削用量的選擇保證。 ②其他尺寸無精度要求，只要達到尺寸要求即可，通過夾具的定位保證。 在分析了零件圖以及工序圖之后，對零件已經有了一個詳細的了解，然后要了解工藝過程和工序卡片所用到的機床和刀具，收集X53K立式銑床工作臺、W18Cr4V硬質合金鋼銑刀的有關資料，還需要準備設計手冊以及其他要用到的資料。 3.夾具的定位方案分析 ⑴定位表面分析 由加工窺視孔端面的工序簡圖可知，該工序的定位基準面為箱蓋的結合面，箱蓋結合面應該限制零件的三個自由度，軸孔所在的側面應該限制兩個自由度，另外沒有軸孔的側面應該限制一個自由度。 ⑵定位元件的設計或選擇 經過對零件的仔細分析，加工窺視孔端面的專用夾具選擇為支承釘，應該注意在一個平面上的支承釘應該在裝配后跟夾具體一起對其表面進行磨削，保證幾個支承釘的平面度公差。此外，支承釘可查支承釘JB/T 8029.2-1999選擇A型支承釘標準件，基本尺寸d=6mm，D=8mm，H=8mm，材料為45鋼，熱處理60HRC，如圖3-3。 圖3-3 A型支承釘 ⑶定位誤差計算 ①工件以平面定位，一般只計算基準不重合引起的定位誤差，保證窺視孔端面與箱蓋結合面的位置尺寸（132±0.10）mm的精度要求，在精基準平面定位時，定位表面經過加工，其形狀誤差值較小，可忽略不計。所以可以忽略箱蓋結合面的形狀誤差，夾具上的三個支承釘可以在裝配之后進行磨削，保證平面度公差，加工完成后可以認為定位副引起的基準位置誤差為0，零件的工序基準與定位基準均為箱蓋結合面，所以基準不重合誤差為0. ②繞Z軸轉動的定位誤差：設計基準與定位基準重合，所以基準位置誤差和基準不重合誤差都是0。 4.夾具的夾緊方式和夾緊機構 對于上述的定位基面、定位元件以及定位方式的選擇，夾緊力應該作用于箱蓋結合面的定位元件上，壓在夾具體上，夾緊力的大小根據圖3-4、圖3-5結合受力分析進行確定，銑削力Fa會破壞零件的穩(wěn)定性，有可能會使零件旋轉，所以需要夾緊力進行平衡，銑削力的豎直分力會影響零件的定位穩(wěn)定性進而影響加工精度，也需要夾緊力平衡。 圖3-4 銑削窺視孔端面時的銑削力 圖3-5 銑削窺視孔端面時的夾緊力 ⑴銑削力Fa的計算 圖3-3中的銑刀上的切削力的大小是隨著銑削力與被加工表面之間的夾角的變化而變化的，去圖中所示的箭頭位置的點作為計算位置，此位置為接近最危險的極限位置，銑削力與窺視孔端面的水平夾角大約為15°，切削力計算公式如下： Fa=ka×hA×bC=2000×0.15×√3.5/10×60=3118 N 式中：ka表示單位切削力，N/mm2； HA表示切削厚度，mm； bC表示切削寬度，mm。 ⑵夾緊力計算 首先計算夾緊力Fb，由圖3-3與圖3-4得力的平衡方程為： Fb×124.5=Fa×312.5×cos15 即Fb=3118×312.5×cos15÷124.5=7560 N，在水平方向的切削分力Fa×cos15=3012 N。豎直方向產生的夾緊力與切削分力為同一方向在支承釘工作表面與零件的結合表面所產生的摩擦力大概為（7560+3118×sin15）×0.15=1256 N，不足以抵消水平的切削分力，所以在水平方向也需要進行夾緊。夾緊機構選擇利用雙頭螺柱、六角螺母、墊圈、特制壓板等零件進行夾緊，夾緊方案如圖3-6、圖3-7、圖3-8所示。 圖3-6 銑平面夾具方案圖（a） 圖3-7 銑平面夾具方案圖（b） 圖3-8 銑平面夾具方案圖（c） ⑶繪制夾具的裝配圖 3.3 加工軸孔的專用夾具設計 1.設計任務 在加工雙級圓柱齒輪減速器箱體的軸孔時，應該注意要保證軸孔的尺寸精度以及位置精度，從而保持系統(tǒng)在工作時的穩(wěn)定性，軸孔的尺寸以及形位公差如圖3-9所示。 圖3-9 軸孔的尺寸公差以及形位公差 鏜軸孔的機械加工工藝流程如下： ①粗鏜軸孔 T618臥式鏜床 ②半精鏜軸孔 T618臥式鏜床 ③精鏜軸孔 T618臥式鏜床 該工序的工序卡片如表2-10所示。 2.明確設計任務、收集資料、做好設計準備工作 首先分析零件圖以及工序圖，本工序主要保證的精度如下： ①三個軸孔的尺寸公差如圖所示，通過粗鏜、半精鏜、精鏜的工序保證。 ②三個軸孔中心線的距離有公差范圍，由夾具保證。 ③三個軸孔的被加工內表面的粗糙度要求為Ra3.2。 在分析了零件圖以及工序圖之后，對零件已經有了一個詳細的了解，然后要了解工藝過程和工序卡片所用到的機床和刀具，收集T618臥式鏜床工作臺、YG8雙刃鏜刀的有關資料，還需要準備設計手冊以及其他要用到的資料。 3.夾具的定位方案分析 ⑴定位表面分析 由鏜軸孔的工序卡片可知，本工序的定位基準為φ12H7的定位基準孔，為了保證軸孔的加工精度，應該提前把定位基準孔以及箱座底面加工，并且滿足各自的尺寸精度以及位置精度。 ⑵定位元件的設計或選擇 由于此零件為尺寸較大的箱體，并根據定位基準的的選擇，該工序應該選擇一面兩孔組合定位，一個平面限制零件三個自由度，一個圓柱銷會限制兩個自由度，還有一個短菱形銷限制最后一個自由度，由于箱體的底面比較大，為了避免加工時的震動和摩擦損壞底面的尺寸或精度，所以采用三個支承釘來限制三個自由度，此處使用菱形銷的結構