主轴箱体加工工艺规程设计.docx

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主轴箱体加工工艺规程设计

摘要

本设计要求“以质量求发展，以效益求生存”，在保证零件加工质量的前提下，提高了生产率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发展方面方向之一。

通过对车床主轴箱体零件图的分析及结构形式的了解，从而对主轴箱体进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。

然后再对主轴箱体的底孔、轴承孔的加工进行夹具设计与精度和误差分析，该工艺与夹具设计结果能应用于生产要求。

关键词：

主轴箱加工工艺定位夹具设计

AbstractThisPaperrequiresthat，zwithqualitybegdevelopment,withbenefitsseektoliveontostoreundertheprerequisiteofguaranteeingthequalityofelementprocessing,haveraisedproduct!

vityandreducedproductioncost,isoneofmainlydirectionofdomesticandinternationalmodernmachiningtechnologydeveloping・ThroughknowingandanalysistheconfigurationofthecasingpartdrawingforWH212gearreducer,soastoanalysistheprocess,makeprocessexplanationandanalysisthetechnicalrequirementandtheprecisionofgearreducer.Then,carryoutthedesignofclampingapparatusandanalysistheprecisionanderrorfortheprocessingofbearingholeandthebaseholeofthecasingofgearreducer,thistechnologyandthedesignresuItofclampingapparatuscanapplyinproductionrequirement.

Keyphrase:

principalaxis,processingtechnology,Fixedposition,Tongsdesign

摘要1

第一章前育4

1.1课题背景及发展趋势4

1.2夹具的基本结构4

1.3小结5

第二章主轴箱体加工工艺规程设计7

2.1零件的分析7

2.1.1零件的作用7

2.1.2零件的工艺分析7

2.2主轴箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应釆取

的相应措施7

2.2.1确定毛坯的制造形式8

2.2.2基面的选择8

2.2.3确定工艺路线8

2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定••••10

2.2.5确定切削用量11

2.3小结19

第三章专用夹具设计20

3.1对专用夹具的基本要求21

3.2专用夹具设计步骤21

3.3钻前端三孔夹具设计23

3.3.1定位基准的选择23

3.3.2定位元件的设计23

3.3.3定位误差的分析23

3.3.4钻削力与夹紧力的计算23

3.3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计24

3.3.6夹紧装置的设计26

3.3.7夹具设计及操作的简要说明26

3.4小结27

设计体会28

结束语29

参考文献30

第一章前言

加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。

车床夹具已成为机械加工中的重要装备。

车床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。

随着我国机械工业生产的不断发展，车床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。

1.1课题背景及发展趋势

材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。

从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。

技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。

材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。

工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种,对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对车床夹具提出更高的要求。

1.2夹具的基本结构及夹具设计的内容

夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：

第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。

随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为车床一工件一工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。

这是夹具发展的第二阶段。

这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。

在现代化主产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。

随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与车床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。

这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。

可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。

按在夹具中的作用，地位结构特点，组成夹具的元件可以划分为以下儿类：

（1）定位元件及定位装置；

（2）夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构）；

（3）夹具体；

（4）对刀，引导元件及装置（包括刀具导向元件，对刀装置及鼎模装置等）；

（5）动力装置；

（6）分度，对定装置；

（7）其它的元件及装置（包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与车床相连接用的紧固螺钉，销钉，键和各种手柄等）；

每个夹具不一定所有的各类元件都具备，如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。

反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需要设有其它装置及机构，例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。

专用夹具的设计主要是对以下儿项内容进行设讣：

（1）定位装置的设计；

（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设汁。

1.3小结

一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。

尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔义类,杆类工件，儿乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。

LI前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。

生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对车床设备及各类工艺参数的慎重选择。

夹具的设讣，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。

第二章主轴箱体加工工艺规程设计

2.1零件的分析

2.1.1零件的作用

题U给出的零件是主轴箱体，它的主要的作用是用来支承、固定的。

它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。

主轴箱中的主轴是车床的关键零件。

主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则车床的使用价值也将大打折扣。

2.1.2零件的工艺分析

零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。

主轴箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。

现分析如下：

（1）主要加工面：

1）铳上下平面保证尺寸100mm,平行度误差为0.03

2）铳侧面保证尺寸62与20与下平面的平行度误差为0.02

3）镇上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求

4）钻侧面4—M6螺纹孔

5）钻孔攻丝底平面各孔

（2）主要基准面：

1）以下平面为基准的加工表面

这一组加工表面包括：

传动箱上表面各孔、传动箱上表面

2）以下平面为基准的加工表面

这一组加工表面包括：

主要是下平面各孔及螺纹孔

2.2主轴箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施

根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用----低压铸造毛坯公差等级—IT8级

球墨铸铁：

在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（硅，镁）使铸铁中石墨球化，由于碳以球状存在于铸件基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度，屈服强度，塑性，冲击韧性大大提高，并且有耐磨，减震。

工艺性能好，成本低等优点因为零件要求无砂眼，所以在毛坯铸造时要注意气孔的产生气孔原因：

1.空气夾杂在熔汤中

2.气体的来源：

熔解时、在料管中、在模具中、离型剂

改善方法：

1.适当的慢速

2.检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐減

3.检查逃气道面积是否够大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方

4.检查离型剂是否噴太多，模温是否太低

5.使用真空.

2.2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料HT200。

由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。

便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

2.2.2基面的选择

（1）粗基准的选择对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。

再以一面定位消除X、向自由度，达到定位,目的。

（2）精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，釆用已加工结束的上、下平面作为精基准。

2.2.3确定工艺路线

定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。

基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。

在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：

（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行？

（2）为加工上述精基面或统一基准，应釆用哪一个表面作为粗基面？

（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面？

精基面的选择：

根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重

合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。

表2・1工艺路线方案一

工序1

粗精铳上平而

工序2

粗精铳下平而

工序3

粗精铳左右端侧面及保证尺寸665的面

工序4

镣左侧平面各孔

工序5

锂右侧下平而孔

工序6

钳工，攻丝各螺纹孔

工序7

钻前端平而三孔

工序8

钻上平面6-M10螺纹底孔

表2.21艺路线方案二

工序1

粗精铳上平而

工序2

粗精铳下平而

工序3

粗精铳左右端侧面及保证尺寸665的面

工序4

钻前端平而三孔

工序5

钻上平面6-M10螺纹底孔

工序6

钳工，攻丝各螺纹孔

工序7

镇左侧平面各孔

工序8

锂右侧下平而孔

工艺路线的比较与分析：

第二条工艺路线不同于笫一条是将镇工序放到后面。

加工完上下平面各螺纹

孔M10其它的先后顺序均没变化。

通过分析发现这样的变动提高了生产效率。

而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。

采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。

符合先加工面再钻孔的原则。

若选第一条工艺路线,加工不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。

所以发现第一条工艺路线并不可行。

如果选取第二条工艺方案，先锤上、下平面各孔，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证6-M10孔的形位公差要求

从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。

所以我决定以第二个方案进行生产。

具体的工艺过程见工艺卡片所示。

2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

主轴箱体的材料是HT200,生产类型为大批生产。

山于毛坯用釆用金属模铸造，毛坯尺寸的确定如下：

由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。

山于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。

1）加工箱体的上下平面,根据参考文献［8］表4-35和表4-37考虑3mm,粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm,

2）加工两端面时，用铳削的方法加工两侧面。

山于侧面的加工表面有粗糙度的要求心=3.2“加，而铳削的精度可以满足，故采取分二次的铳削的方式，粗铳削的深度是2mm,精铳削的深度是1mm

3）镇上、下平面各传动轴孔时，由于粗糙度要求您=1.6“加，因此考虑加工余量2.5mmo可一次粗加工2mm,一次精加工0.5就可达到要求。

4）加T6-M10底孔,根据参考文献［8］表4・23考虑加工余量1.2mm。

可一次钻削加工余量1.1mm,—次攻螺纹0.1就可达到要求。

2.2.5确定切削用量

工序粗、精铳传动箱体下平面

（1）粗铳下平面

加工条件：

工件材料：

HT200,铸造。

车床：

X52K立式铳床。

查参考文献［7］表30-34

刀具：

硬质合金三面刃圆盘铳刀（面铳刀），材料：

KT15,D=\OOnun，齿数Z=8,此为粗齿铳刀。

因其单边余量：

Z=2mm

所以铳削深度竹：

ap=2mm

每齿进给量竹：

根据参考文献［3］表2.4-75,取af=0A2mm/Z铳削速度V：

参照

参考文献［7］表30—34,取V=1.33m/so

车床主轴转速n：

=-式（2.1）

nd

式中V—铳削速度；

d—刀具直径。

由式2.1车床主轴转速”：

1000V1000x1.33x60“川z・

n==心254,7min

nd3.14x100

按照参考文献［3］表3.1-74n=300/7min

进给量Vf:

Vf=afZn=0.12x8x300/60«4・8ww/s工作台每分进给量九:

fm=Vf=4.8〃m/"=/min

"八根据参考文献［7］表2.4-81,々=40〃"

（2）精铳下平面

加工条件：

工件材料：

HT200,铸造。

车床：

X52K立式铳床。

参考文献［7］表30—31

刀具：

高速钢三面刃圆盘铳刀（面铳刀）：

YT\5,D=100/h/h,齿数12,此为细齿铳刀。

精铳该平面的单边余量：

Z=lmm

铳削深度ap:

ap=\mm

每齿进给量®:

根据参考文献［7］表30—31,取af=0.08wm/Z

铳削速度V：

参照参考文献［7］表30—31,取V=0.32m/s

车床主轴转速“，由式（2.1）有：

1000V1000x0.32x60厶，.

n==«olr/min

7td3」4x100

按照参考文献［7］表3.1-31,7=75/7min

宀卩一比火兀山】3.14x100x75小,,

实际铳削速度卩：

v===0Am/s

10001000x60

进给量匕，由式（1.3）有：

Vf=a,Zn=0.15x12x75/60=2.25mm/5

工作台每分进给量fm:

fm=Vf=2.25mm!

s=135mm/min

粗铳的切削工时

被切削层长度/：

山毛坯尺寸可知l=3\5mm,

刀具切入长度厶：

/,=0.5（£>-y］D2-a；）+（I~3）

=0.5（100-JlOtf-4（）2）+（1〜3）=7加加

刀具切出长度厶：

取?

2=2〃曲

走刀次数为1

机动时间t,}=l+lL+Il=«1.13min

九288

根据参考文献［5］表2.5-45可查得铳削的辅助时间S=1.04

精铳的切削工时

被切削层长度/：

山毛坯尺寸可知/=665〃?

〃？

刀具切入长度厶：

精铳时lx=D=\00mm

刀具切出长度/,：

取〔2=2mm

走刀次数为1

根据参考文献⑸表2.5-45可查得铳削的辅助时间S=1.04

铳下平面的总工时为：

t=/.,+/.2+2=1.13+1.04+1.04+1.09=2.58min

工序2：

加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1执行。

工序3：

粗精两端侧面：

（1）粗铳侧面

加工条件：

工件材料：

HT200,铸造。

车床：

X52K立式铳床。

查参考文献［7］表30-34

刀具：

硬质合金三面刃圆盘铳刀（面铳刀），材料：

KT15,£>=100〃肋，齿数Z=8,此为粗齿铳刀。

因其单边余量：

Z=2mm所以铳削深度勺,：

勺

每齿进给量幻：

根据参考文献［3］表2.4-75,取勺=0.12〃?

〃〃Z铳削速度V：

参照

参考文献［7］表30—34,取V=1.33m/So

由式2.1得车床主轴转速”：

1000V1000x1.33x60小一/.

n==心254/7min

nd3.14x100

按照参考文献［3］表3.1-74/:

=300/7min

rtdn3.14x100x3001“t

实际铳削速度I

v===1・Jimis

10001000x60

进给量Vf=flzZ>i=0.12x8x300/60

工作台每分进给量fm:

九=Vz=4.8〃劝/$=288/WH/ming:

根据参考文献［7］表2481宀=60呦

被切削层长度/：

山毛坯尺寸可知/=60〃曲，

刀具切入长度厶：

/,=O.5（D-y］D2-a；）+仆~3）式（2.2）

=0.5（100->/1002-602）+（1〜3）=11〜13〃"”

刀具切出长度人：

取-=2mm

走刀次数为1

（2）精铳两端

加工条件：

工件材料：

HT200,铸造。

车床：

X52K立式铳床。

由参考文献［7］表30—31

刀具：

高速钢三面刃圆盘铳刀（面铳刀）：

YT\5,D=100/h/h,齿数12,此为细齿铳刀。

精铳该平面的单边余量：

Z=lmm

铳削深度勺,：

q=1.0〃〃"

每齿进给量®:

根据参考文献［7］表30—31,取af=0.08wm/Z

铳削速度V：

参照参考文献［7］表30—31,取V=0.32m/s

车床主轴转速“，由式（2.1）有：

1000V1000x0.32x60厶，.

n==«olr/min

7td3」4x100

按照参考文献［3］表3.1-31,7=75/7min

宀卩阿火兀dn3.14x100x75_..

实际铳削速度卩：

v===0Am/s

10001000x60

进给量Vf,由式（2.3）有:

Vf=afZn=0.15x12x75/60=2.25mm/s

工作台每分进给量fm:

fm=Vf=2.25mm!

s=135mm/min

被切削层长度/：

由毛坯尺寸可知l=2\0mm

刀具切入长度厶:

精铳时lx=D=100〃〃“

刀具切出长度人：

取=2mm

走刀次数为1

根据参考文献［9：

/,=249/（37.5X3）=2.2Imino

根据参考文献［5］表2.5-45可查得铳削的辅助时间S=0.41精铳宽度为20mm的下平台

根据参考文献［9］切削工时：

D=249/（37.5X3）=2.21min

根据参考文献［5］表2.5-45可查得铳削的辅助时间⑺=0.41

粗精铳宽度为30mm的下平台的总工时：

t二人+t2+/门+5=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序4：

粗镇①62H12的孔

车床：

卧式镇床T618

刀具：

硬质合金镇刀，镇刀材料：

YT5

切削深度ap:

ap=2.0mm,毛坯孔径〃（）=57mm。

进给量/：

根据参考文献表2.4-66,刀杆伸出长度取200mm,切削深度为

=2.0mmo因此确定进给量/=0.2〃"”/厂。

切削速度V:

参照参考文献［3］表249取V=2.4/n/5=144/；7/min

车床主轴转速“

1000V

n==

nd

=，OOOX144.804.56,-/min,

3.14x57

按照参考文献［3］表3.1・41取»=1000r/min

实际切削速度八V=—=3-14x^7xl（）（）（）„2.98W/5

10001000x60

工作台每分钟进给量fm:

fm=fn=0.2x1000=200mm/min

被切削层长度/：

l=30mm

刀具切入长度/：

/=丄+（2〜3）=丄1+2q6・33〃皿

吸仗30。

刀具切出长度/八人=3~5nun取人=4m/n

行程次数/:

/=1

LnL|'-t/+/]+/•>30+6.33+4c・

机动时I可5:

tj}=7__=n0.227min

im200

査参考文献［1］,表2.5-37I步辅助时间为:

2.61min

精镇下端孔062H12

车床：

卧式镇床T618

刀具：

硬质合金镇刀，镇刀材料：

YT5

切削深度ap:

ap=O.577?

/?

?

进给量/：

根据参考文献［3］表2.4-66,刀杆伸出长度取200〃〃“，切削深度为

0.5〃〃"o因此确定进给量/=0.15mm/r

切削速度V：

参照参考文献⑶表2.4-9,取V=3.18m/5=190.8m/min

车床主轴转速"：

」00匕

-1000X190,8^1029r/min,取九-1000〃min

3.14x61

TTcln3.14x61x1000

v==

10001000x62

工作台每分钟进给量九:

fm==0.15x1000=150/n/n/min

被切削层长度/：

l=30mm

刀具切入长度厶：

厶=2+（2〜3）=卫丄+2q2.87/7?

//?

吸仗30。

刀具切出长度/八I、=3〜5mm取人=行