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I 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 課題名稱：圓柱齒輪減速器下箱體的銑底面夾具設(shè)計 二○一四 年 6 月 I 摘 要 本文是在圓柱齒輪減速器下箱體的圖樣分析后進(jìn)行圓柱齒輪減速器下箱體的機(jī) 械加工工藝路線的設(shè)計，同時按照其中的加工工序的要求設(shè)計夾具。 圓柱齒輪減速器下箱體的主要加工內(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(jī)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。 基準(zhǔn)選擇以底面作為粗基準(zhǔn)，以底面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)，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(shè)計中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)， 進(jìn)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(yīng)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(guān)鍵詞:圓柱齒輪減速器下箱體；加工工藝；工序；專用夾具 II Abstract This paper is on the design of cylindrical gear reducer pattern analysis under the case of cylindrical gear machining technology route under the box, also designed according to the requirements of machining fixture. Cylindrical gear reducer main processing content is lower case is the surface and hole. The processing route is long, processing time, high processing cost, the machining precision 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 processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. Datum selection to the bottom as a rough benchmark, the bottom surface and the two holes as a precision technology base, various process parameters needed to process the machining and processing of the. In the fixture design of parts, mainly according to the requirement of machining process, the number of degrees of freedom analysis should limit, then according to the surface characteristics of components selected location element, then analyze the selected location components can be qualified shall be limited degrees of freedom. Determine the location element also need to select the clamping element, the last is to determine the structure of the special fixture. Keywords: cylindrical gear reducer box; processing technology; process; special fixture 1 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................................I ABSTRACT............................................................................................................................................II 目 錄......................................................................................................................................................1 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(yīng)達(dá)到的要求 ..................................................................................................................3 2 圓柱齒輪減速器下箱體的圖樣分析..................................................................................................4 2.1 圓柱齒輪減速器下箱體的作用 ..................................................................................................4 2.2 圓柱齒輪減速器下箱體的圖樣分析 ..........................................................................................4 2.3 工藝分析 ......................................................................................................................................5 3 工藝規(guī)程設(shè)計......................................................................................................................................7 3.1 確定毛坯的制造形式 ..................................................................................................................7 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ..........................................................................................................................8 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇................................................................................................................8 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇................................................................................................................9 3.3 擬定工藝路線 ............................................................................................................................10 3.3.1 劃分加工階段..............................................................................................................10 3.3.2 安排加工順序..............................................................................................................11 3.3.3 擬定加工工藝路線......................................................................................................12 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ........................................................................15 3.5 切削用量及工時定額的確定 ....................................................................................................17 4 圓柱齒輪減速器下箱體底面夾具設(shè)計............................................................................................30 4.1 指出存在的問題 ........................................................................................................................30 4.2 夾具設(shè)計 ....................................................................................................................................30 4.2.1 夾具設(shè)計.......................................................................................................................30 4.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇..........................................................................................................30 4.2.3 定位方案和元件設(shè)計..................................................................................................30 4.2.4 定位誤差的計算..........................................................................................................31 4.2.5 切削力及夾緊力計算..................................................................................................32 4.2.6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計..........................................................................................................33 4.2.7 對刀裝置設(shè)計..............................................................................................................34 4.2.8 夾具的精度要求..........................................................................................................35 2 4.2.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明......................................................................................36 4.2.10 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及 維護(hù) .............................................................................36 5 結(jié)論與展望........................................................................................................................................37 5.1 結(jié)論.............................................................................................................................................37 5.2 不足之處及未來展望.................................................................................................................37 致 謝....................................................................................................................................................38 參考文獻(xiàn)................................................................................................................................................39 1 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(shè)計是對所學(xué)專業(yè)課知識的一次鞏固，是在進(jìn)行社會實踐 之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。機(jī)床 夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要 工藝措施之一。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)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(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動 力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 機(jī)械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)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(jìn)度計劃和相應(yīng)的調(diào)度計劃，并能做到各工序科學(xué)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(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機(jī)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(jī)械加工工藝過程卡片指導(dǎo)生產(chǎn)，過程卡的各個項目編制較為詳細(xì)。機(jī)械加工工 序卡片是為每個工序詳細(xì)制定的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)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(jī)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(jī)械行業(yè)人員研究的問題，其中在設(shè)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(jì)，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(shù)逐漸滲透到各個行業(yè)，如 何利用這些高科技為人類服務(wù)，如何充分利用這些高科技在機(jī)械行業(yè)中，這還需要 機(jī)械行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設(shè)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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 2 關(guān),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(jī)床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具 不僅具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化等當(dāng)代先進(jìn)設(shè)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(hù)原理。所以是今后夾具技術(shù)的一個重要發(fā)展方向單位 。 機(jī)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(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng) 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(shè)計，對自己所學(xué)的理論知識進(jìn)行一次綜合運用，也是對四年的 學(xué)習(xí)深度的一個檢驗。在這次設(shè)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(shè)計能養(yǎng)成一種嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真的態(tài)度，為以后參加工作打下一個 良好的基礎(chǔ)。 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(jī)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(shè)備和工具外的為 配合生產(chǎn)設(shè)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(jī)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(guān)系。不僅僅是焊裝用，在機(jī)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(zhǔn)確的時候就需要。設(shè)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(zhǔn)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(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)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(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有 著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具 作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)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 3 全等。要想達(dá)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(shè)計中所確定的夾緊方 式進(jìn)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(dá)到夾具小巧而 精用的目的。同時為了減少工人的勞動強(qiáng)度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的 夾緊機(jī)構(gòu)的行程進(jìn)行設(shè)計，以期以最短的夾緊行程，達(dá)到最佳的夾緊效果。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，對圓柱齒輪減速 器下箱體的基本結(jié)構(gòu)及作用有個大致的了解，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過對金屬切削加工、 金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計與理論等相關(guān)知識充分掌握后，分析圓柱齒輪減速器下箱 體的加工工藝，確定圓柱齒輪減速器下箱體各加工表面的加工方法，進(jìn)而形成圓柱 齒輪減速器下箱體的機(jī)械加工工藝路線。并能根據(jù)圓柱齒輪減速器下箱體的加工工 序要求，分析圓柱齒輪減速器下箱體的定位方式、金屬切削加工過程中的機(jī)床工作 臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論知識，完成工 件的有效定位及夾緊，從而使整個圓柱齒輪減速器下箱體的加工工藝路線經(jīng)濟(jì)，工 件定位方案合理，來達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)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(xué)的機(jī)械理論設(shè)計與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實施等方 面的知識，設(shè)計出一套適合于實際的圓柱齒輪減速器下箱體加工工藝路線，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(shè)計。為提高鉆床夾具在機(jī)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(qiáng)度，其 高度和寬度比也應(yīng)恰當(dāng)，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。 4 2 圓柱齒輪減速器下箱體的圖樣分析 2.1 圓柱齒輪減速器下箱體的作用 圓柱齒輪減速器下箱體,如圖 2.1 及圖 2.2 所示，其主要作用是：圓柱齒輪減速 器下箱體類零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，圓柱齒輪減速器下箱體是將主電機(jī)傳來 的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種方向的移動，同時圓 柱齒輪減速器下箱體分出部分動力將運動傳給絲杠。同時它將機(jī)器或部件中的軸、 套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一 定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因而圓柱齒輪減速器下箱體是主傳動系中的 關(guān)鍵零件。因此，圓柱齒輪減速器下箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、 性能和壽命。 圖 2.1 圓柱齒輪減速器下箱體 5 2.2 圓柱齒輪減速器下箱體的圖樣分析 在編制圓柱齒輪減速器下箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，首先應(yīng)研究圓柱齒輪減 速器下箱體的工作圖樣和產(chǎn)品裝備圖樣，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明 確該圓柱齒輪減速器下箱體在產(chǎn)品中的位置和作用；了解并研究各項技術(shù)條件制定 的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采用適當(dāng)?shù)拇胧?加以保證。 圓柱齒輪減速器下箱體的材料為灰口鑄鐵，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu) 良，減震性能良好。傳動圓柱齒輪減速器下箱體需要加工表面以及加工表面的位置 要求?，F(xiàn)分析如下： 1）該零件為機(jī)床圓柱齒輪減速器下箱體，主要加工部位為平面和孔系，其結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，精度要求又高，加工時應(yīng)注意選擇定位基準(zhǔn)及夾緊力。 2）材料灰口鑄鐵。 3）鑄件人工時效處理。 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個： 一是審查零件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱 處理等的技術(shù)要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進(jìn)一步的了解，以便制定出合理的工 藝規(guī)程。 ①鑄件必須進(jìn)行時效處理，以消除應(yīng)力。有條件時應(yīng)在露天存放一年以上再加 工。 ②為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件主要定位基準(zhǔn)，集中在底面和 側(cè)面上。 ③鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性， 提高加工精度。對直徑較小的孔、應(yīng)采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工其 他孔的方法。 6 ④為提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進(jìn)行。 ⑤鑄造時一般 φ30mm 以下孔不鑄出。 ⑥孔的尺寸精度檢驗，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測量。軸內(nèi)孔之間距 離的測量可以通過孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測量。 ⑦同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進(jìn)行檢驗。 ⑧各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度，均應(yīng)通過 檢驗心軸進(jìn)行測量。 圓柱齒輪減速器下箱體作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置 精度，因此，加工此圓柱齒輪減速器下箱體的主要任務(wù)是保證各孔系間的相互位置 精度。在此圓柱齒輪減速器下箱體的加工中保證各孔正確位置是靠 T68 坐標(biāo)鏜床手 動控制坐標(biāo)來完成的，為更好地保證加工質(zhì)量，單件小批量生產(chǎn)也可采用組合夾具、 專用鏜模進(jìn)行加工，批量較大時，應(yīng)采用專用鏜模進(jìn)行加工。 根據(jù)圓柱齒輪減速器下箱體零件圖可知，其主要加工面是進(jìn)行導(dǎo)軌面的加工、 表面加工、孔加工、鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產(chǎn)屬小批量生產(chǎn)， 設(shè)計加工零件所需要的專用夾具是為了提高勞動效率、降低成本。 7 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，而且也與 零件的機(jī)械加工工藝和質(zhì)量密切相關(guān)。故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 毛坯選擇時，應(yīng)全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機(jī)械性能要求； 2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸； 3）生產(chǎn)類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經(jīng)濟(jì)性； 4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術(shù)的可能性。 長期使用經(jīng)驗證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程 度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點，通常圓柱齒輪減速器下箱體 材料采用灰口鑄鐵。最常用的是灰口鑄鐵~400，當(dāng)載荷較大時，采用 HT300~540 高 強(qiáng)鑄鐵。 圓柱齒輪減速器下箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和 重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是 由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅 —焊、煅—焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生 產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù) 荷。 毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實 效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時效處理。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主 要加工面要求更高。重要的圓柱齒輪減速器下箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分 和機(jī)械性能要求。 該零件為圓柱齒輪減速器下箱體類，且外型尺寸較大，材料為灰口鑄鐵，零件 的形狀較復(fù)雜，因此不能用鍛造，只能用鑄件，采用砂型鑄造毛坯，如圖 3.1 圓柱 8 齒輪減速器下箱體毛坯圖所示。采用小批量造型生產(chǎn)。根據(jù)零件主要的加工表面的 粗糙度查參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝簡明手冊》確定各表面加工余量。 毛坯鑄造時，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時產(chǎn)生殘余應(yīng)力， 應(yīng)使圓柱齒輪減速器下箱體壁厚盡量均勻，圓柱齒輪減速器下箱體澆鑄后應(yīng)安排時 效或退火工序。 該圓柱齒輪減速器下箱體的材料是灰口鑄鐵，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 所以毛坯采用鑄件。為了提高圓柱齒輪減速器下箱體加工精度的穩(wěn)定性，采用時效 處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇正確、合理， 可以保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，使 生產(chǎn)無法進(jìn)行。 圓柱齒輪減速器下箱體定位基準(zhǔn)的選擇，直接關(guān)系到圓柱齒輪減速器下箱體上 各個平面與平面之間、孔與平面之間、孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否 能夠保證。在選擇基準(zhǔn)時，首先要遵守“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”的原則，同時 必須考慮生產(chǎn)批量的大小、生產(chǎn)設(shè)備、特別是夾具的選用等因素。 該圓柱齒輪減速器下箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求 又高，故圓柱齒輪減速器下箱體重要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣 可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利 于保證圓柱齒輪減速器下箱體的加工精度。 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合 圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應(yīng)考慮下列原則： ①重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。 ②不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。 9 ③余量最小原則 如果零件上每個表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)， 以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 ④使用一次原則 因為粗基準(zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使 用將產(chǎn)生較大的誤差。 ⑤平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大 量生產(chǎn)時，由于毛坯精度高，可以直接用圓柱齒輪減速器下箱體上的重要孔在專用 夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時，一般毛坯精 度較低，按上述辦法選擇粗基準(zhǔn)，往往會造成圓柱齒輪減速器下箱體外形偏斜，甚 至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進(jìn)行第一道的工序加工，即以 主軸孔及中心線為粗基準(zhǔn)對毛坯進(jìn)行劃線和檢查，必要時予以糾正，糾正后孔的余 量應(yīng)足夠，但不應(yīng)定均勻。 該圓柱齒輪減速器下箱體為單件小批量生產(chǎn)，在單件小批量生產(chǎn)時，由于毛坯 精度低，所以以劃線找正法安裝。劃線時先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn) 找出其他需加工平面的位置。加工該圓柱齒輪減速器下箱體時，按所劃的線找正安 裝工件，則體現(xiàn)的是以主軸孔作為粗基準(zhǔn)。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應(yīng)考慮以下 原則： 1) 基準(zhǔn)重合原則 即選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的基 準(zhǔn)不重合誤差。 2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 3) 自為基準(zhǔn)原則 10 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)， 稱為自為基準(zhǔn)原則。 4) 互為基準(zhǔn)原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計簡單、操作方便。 為了保證圓柱齒輪減速器下箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相 互位置和距離尺寸精度，圓柱齒輪減速器下箱體類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則： 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。小批生產(chǎn)時一般采用基準(zhǔn)重合原則，即以裝配基準(zhǔn) 作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高圓柱齒輪減速器下箱體上各表 面間的相互位置精度。大批生產(chǎn)時常采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即一面兩孔定位，可避免 由于基準(zhǔn)變換而帶來的累積誤差。 該零件以三面定位，圓柱齒輪減速器下箱體上的裝配基準(zhǔn)為平面，而它們又是 圓柱齒輪減速器下箱體上其他要素的設(shè)計基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位 基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高圓柱齒輪減速器下箱體各主要表面的相 互位置精度。有零件圖可知：底面、側(cè)面為精基準(zhǔn)。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術(shù)要求較高時，零件在進(jìn)行加工時都應(yīng)劃分加工階段，按工序性質(zhì)不 同，可劃分如下幾個階段： ①粗加工階段 此階段的主要任務(wù)是提高生產(chǎn)率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯 形狀和尺寸接近與成品，所能達(dá)到的加工精度和表面質(zhì)量都比較低。 ②半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度并留有 一定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工做好準(zhǔn) 備。 ③精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達(dá)到圖紙要求，所得精度與表面質(zhì)量都比 11 較高。所以此階段主要目的是全面保證加工質(zhì)量。 ④光整加工階段 此階段主要針對要進(jìn)一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級以上）的表面。 一般不用于提高形狀、位置精度。 根據(jù)加工階段劃分的要求及零件的批量，該圓柱齒輪減速器下箱體的加工劃分 為 3 個階段：粗加工階段（粗銑各個平面、孔端面及各主軸孔粗鏜） 、半精加工階段 （半精鏜各主軸孔，完成各次要孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各主軸孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將 這些工序安排在一個合理的加工順序中，生產(chǎn)中已總結(jié)出一些指導(dǎo)性的原則，先述 如下。 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進(jìn)行，目的 是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設(shè)計基準(zhǔn)面、主要工作面、裝配基面等）應(yīng)先 加工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度 加工之前進(jìn)行加工。 3）先面后孔原則 對于圓柱齒輪減速器下箱體類、支架類、機(jī)體類等零件，平面輪廓尺寸較大， 用平面定位比較穩(wěn)定可靠，故應(yīng)先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工 有一個穩(wěn)定可靠的平面作為定位基準(zhǔn)面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容 易一些，也有利于提高孔的加工精度。 4）先基準(zhǔn)后其他 作為精基準(zhǔn)的表面要首先加工出來。 該圓柱齒輪減速器下箱體的加工和裝配大多以平面為基準(zhǔn)，按照加工順序安排 的原則，采用先面后孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提 12 供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鑄件不平表 面切除，可減少鉆孔時鉆頭引偏和刀具崩刃等現(xiàn)象的發(fā)生，對刀和調(diào)整也較為方便。 加工孔系時應(yīng)遵循先主后次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工 順序的安排原則。 根據(jù)各面各孔的精度要求，加工順序如下： 平面的加工：查《零件制造工藝與裝備》表 3-9 平面加工方法可知，通過粗銑 —精銑的加工順序可以滿足要求 各孔的加工：查《機(jī)械制造工藝與裝備》表 3-8 可知，通過粗鏜—半精鏜—精 鏜的加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過鉆—擴(kuò)—鉸的加工順序可以滿足要求。 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點：應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。還要考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出圓柱齒輪減速器下箱體的 加工藝路線。 初擬圓柱齒輪減速器下箱體加工工藝路線方案一如表 3-1 所示。 表 3-1 工藝路線方案一 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 粗銑 粗銑箱體結(jié)合面 60 粗銑 粗銑下箱體下底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 70 精銑 精銑結(jié)合面（下箱體以底面為基準(zhǔn)） 80 半精銑 半精銑下箱體底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 90 合箱 按所劃線合箱 100 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2×Φ10 銷孔 110 定位 在錐銷孔中打入定位銷 13 120 鉆 鉆 10×Φ14 孔 130 锪 將 10×Φ14 孔锪平 Φ28 140 去毛刺 150 拆箱 160 清洗 清除機(jī)體結(jié)合面毛刺和切屑，重新裝配打入錐銷，擰緊螺栓 170 粗銑 粗銑軸承孔端面 180 精銑 精銑軸承孔端面 190 粗鏜 粗鏜軸承孔 200 精鏜 精鏜軸承孔 210 鉆 鉆 4×Φ17 地腳螺栓孔 220 锪 將地腳螺栓孔锪平至圖紙要求 230 鉆 鉆油塞、油尺孔 240 攻絲 對油塞、油尺孔攻絲至圖紙要求 250 锪 將油尺孔锪平至圖紙要求 260 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 270 檢驗 檢驗 表 3-1 工藝路線方案二 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 粗銑 粗銑箱體結(jié)合面 60 粗銑 粗銑下箱體下底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 70 精銑 精銑結(jié)合面（下箱體以底面為基準(zhǔn)） 80 半精銑 半精銑下箱體底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 90 粗鏜 粗鏜軸承孔 100 精鏜 精鏜軸承孔 110 合箱 按所劃線合箱 14 120 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2×Φ10 銷孔 130 定位 在錐銷孔中打入定位銷 140 鉆 鉆 10×Φ14 孔 150 锪 將 10×Φ14 孔锪平 Φ28 160 去毛刺 170 拆箱 180 清洗 清除機(jī)體結(jié)合面毛刺和切屑，重新裝配打入錐銷，擰緊螺栓 190 粗銑 粗銑軸承孔端面 200 精銑 精銑軸承孔端面 210 鉆 鉆 4×Φ17 地腳螺栓孔 220 锪 將地腳螺栓孔锪平至圖紙要求 230 鉆 鉆油塞、油尺孔 240 攻絲 對油塞、油尺孔攻絲至圖紙要求 250 锪 將油尺孔锪平至圖紙要求 260 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 270 檢驗 檢驗 方案一在鏜孔時，滿足了粗精分開的原則，可以有效避免因粗精不分給工件帶 來的加工應(yīng)力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工精度。而且四個是孔同時 進(jìn)行加工的，不僅可以保證各主軸孔間的相互位置精度，而且還有效地提高了零件 的加工效率，降低了工人的勞動強(qiáng)度。 考慮到機(jī)械加工順序安排原則及零件的生產(chǎn)成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、 半精鏜、精鏜分開進(jìn)行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各 軸孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進(jìn)行，可以逐步提高零件加工表面的 精度和表面質(zhì)量，可以逐漸提高各個軸孔的質(zhì)量要求，可以提高各軸孔間的相互位 置精度和各自的尺寸精度，保證圓柱齒輪減速器下箱體零件的技術(shù)要求，確定其為 此零件的加工工藝路線。 表 3-1 工藝路線方案一 10 鑄造 以鑄造方式獲得工件毛坯 15 20 時效處理 30 檢驗 檢驗鑄件各部分尺寸 40 油漆底漆 50 粗銑 粗銑箱體結(jié)合面 60 粗銑 粗銑下箱體下底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 70 精銑 精銑結(jié)合面（下箱體以底面為基準(zhǔn)） 80 半精銑 半精銑下箱體底面（以結(jié)合面為基準(zhǔn)） 90 合箱 按所劃線合箱 100 鉆擴(kuò)鉸 鉆擴(kuò)鉸 2×Φ10 銷孔 110 定位 在錐銷孔中打入定位銷 120 鉆 鉆 10×Φ14 孔 130 锪 將 10×Φ14 孔锪平 Φ28 140 去毛刺 150 拆箱 160 清洗 清除機(jī)體結(jié)合面毛刺和切屑，重新裝配打入錐銷，擰緊螺栓 170 粗銑 粗銑軸承孔端面 180 精銑 精銑軸承孔端面 190 粗鏜 粗鏜軸承孔 200 精鏜 精鏜軸承孔 210 鉆 鉆 4×Φ17 地腳螺栓孔 220 锪 將地腳螺栓孔锪平至圖紙要求 230 鉆 鉆油塞、油尺孔 240 攻絲 對油塞、油尺孔攻絲至圖紙要求 250 锪 將油尺孔锪平至圖紙要求 260 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 去毛刺，清晰，打標(biāo)記 270 檢驗 檢驗 16 3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 圓柱齒輪減速器下箱體體的材料是灰口鑄鐵，單件小批生產(chǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 所以毛坯采用鑄件。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺 寸與毛坯尺寸如下： ①頂面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得頂面 B 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1 =5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ②側(cè)面 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得兩側(cè)面 A、C 長度方向的單邊加工余量如 下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm ③平面 D、平面 W 根據(jù)其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡 明手冊》表 2.2-4 鑄件機(jī)械加工余量，可得平面 D、W 長度方向的單邊加工余量如 下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z 2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm ④內(nèi)孔 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 2.3-10，可查得內(nèi)孔的加工余量，并根 17 據(jù)余量得到工序尺寸與毛坯尺寸，如下表 3-3 所示。 表 3-3 工序尺寸及公差表 (mm) 工序名稱 工序雙面余量 Zb 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟(jì)精度 工序尺寸及偏差 精鏜 0.2 120 IT7 120H7 半精鏜 1.8 120-0.2=119.8 IT9 109.8H9 粗鏜 3 119.8-1.8=118 IT11 118H11 鑄造（毛坯） 5 118-3=115 2?115 2? 3.5 切削用量及工時定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內(nèi)容進(jìn)行工藝計算，還請諒解。 工序 20 粗銑精銑箱體結(jié)合面： （1）粗銑箱體結(jié)合面 加工條件： 工件材料： 灰口鑄鐵，鑄造。 機(jī)床：X52K 立式銑床。 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù)15YTmD0? ，此為粗齒銑刀。8?Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊 》表 2.4-75，取 。f Zmaf/10.? 取銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34，取 。V sv2 由式 3-1 得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n1014.36210???dV? 按照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr? 18 實際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30???? 進(jìn)給量 ： 。 fZaff /8. 工作臺每分進(jìn)給量 ： 。 m in/28.4svf ? 銑削寬度 ：根據(jù) 《機(jī)械加工工藝師手冊 》表 2.4-81，取 。? ma60?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長度 ：1 (3.2)210.5()(1~3lDa????2.60m? 刀具切出長度 ：取 。2lm 走刀次數(shù)為 1 （2）精銑箱體結(jié)合面 加工條件： 工件材料： 灰口鑄鐵，鑄造。 機(jī)床： X52K 立式銑床。 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ， ，齒數(shù) 12，此為15YTmD0? 細(xì)齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。f Zmaf/08.? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。v sv32 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.1）有：n100.3261/in14Vrd???? 按照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr? 19 實際銑削速度 ：v smdn/4.061754.30???? 進(jìn)給量 ，由式（2.3）有： 。fV sZnavff /25.612.? 工作臺每分進(jìn)給量 ： 。mf in/35/2.sf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。ll0? 刀具切入長度 ：精銑時 。1Dl1 刀具切出長度 ：取 。2l 走刀次數(shù)為 1 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》： =249/(37.5×3)=2.21min。1t 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.0?ft 精銑寬度為 20mm 的下平臺 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》切削工時： =249/(37.5×3)=2.21min。2t 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表 2.5-45 可查得銑削的輔助時間 。41.02?ft 粗精銑寬度為 30mm 的下平臺的總工時： 2121fftt?? min42.510.. ??? 工序 60 80 粗銑精銑下箱體下底面： （1）粗銑下箱體下底面 加工條件： 工件材料： 灰口鑄鐵，鑄造。 機(jī)床：X52K 立式銑床。 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù)15YTmD0? ，此為粗齒銑刀。8?Z 因其單邊余量：Z=2mm。 所以銑削深度 ： 。pam2? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊 》表 2.4-75，取 。f Zmaf/10.? 20 取銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34，取 。V smv/2.1? 由式 3-1 得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n104.36210???dV? 按照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。30/minr? 實際銑削速度 ：v smdn/73.16014.30???? 進(jìn)給量 ： 。 fZaff /8. 工作臺每分進(jìn)給量 ： 。 m in/28.4svf ? 銑削寬度 ：根據(jù) 《機(jī)械加工工藝師手冊 》表 2.4-81，取 。? ma60?? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。l 60lm 刀具切入長度 ：1 (3.2)210.5()(1~3lDa????2.60m? 刀具切出長度 ：取 。2lm 走刀次數(shù)為 1 （2）精銑下箱體下底面 加工條件： 工件材料： 灰口鑄鐵，鑄造。 機(jī)床： X52K 立式銑床。 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30-34 選擇工藝裝備及確定切削用量。 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）： ， ，齒數(shù) 12，此為15YTmD0? 細(xì)齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 。 銑削深度 ： 。pam0.1? 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。f Zmaf/08.? 21 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 30—31，取 。v smv/32.0? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（3.1）有：n100.3261/in14Vrd???? 按照《機(jī)械加工工藝師手冊》表 3.1-74 可以查得機(jī)床與之接近的轉(zhuǎn)速為 。75/minr? 實際銑削速度 ：v smn/4.06175.30??? 進(jìn)給量 ，由式（2.3）有： 。fV sZnavff /25.612.? 工作臺每分進(jìn)給量 ： 。mf in/35/2.sf 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 。ll0? 刀具切入長度 ：精銑時 。1Dl1