最终传动壳体设计论文.doc

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最终传动壳体设计

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

1绪论 1

1.1课题背景 1

1.2机械工业的发展史 1

2.1批量分析 4

2.2技术要求 4

2.3工艺路线的拟定 5

2.3.1加工方法初拟订原则 5

2.3.1机械加工工序的安排原则 6

2.3.2切削工序的安排原则 6

2.4热处理工序的安排 8

2.4.1预备热处理 8

2.4.2最终热处理 8

2．5辅助工序的安排 8

2．6提高生产率的工艺路径 9

2.6.1时间定额 10

2.6.2提高机械加工生产率的工艺措施 11

2．7加工余量的确定 13

2.8确定切削用量及时间定额 14

3夹具设计 21

3.1指定工序工序定位方案 21

3.2夹具设计 21

3.3问题的提出 22

4组合机床设计 24

4.1被加工零件工序图 24

4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 24

4.1.2绘制被加工零件工序图的规定及注意事项 24

4.2加工示意图 25

4.2.1加工示意图的作用和内容 25

4.2.2绘制加工示意图的注意事项 25

4.2.3选择刀具、相关计算 26

4.3机床联系尺寸总图 28

4.3.1机床联系尺寸总图的作用与内容 28

4.3.2机床生产率计算卡 28

4.3.3机床负荷率η负 30

5组合机床多轴箱设计 32

5.1大型通用多轴箱的组成及表达方法 32

5.1.1多轴箱的组成 32

5.1.2多轴箱总图绘制方法及特点 32

5.2多轴箱的用途 32

5.2.1多轴箱的种类 33

5.2.2绘制多轴箱设计原始依据图 33

5.3主轴、齿轮的确定及动力计算 33

5.3.1主轴形式和直径、齿轮模数的确定 33

5.3.2多轴箱所需动力的计算 34

5.4多轴箱的传动设计 34

5.4.1对多轴箱传动系统的一般要求 34

5.4.2拟定多轴箱传动系统的基本方法 35

5.5多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 40

5.5.1选择加工基准坐标系，计算主轴驱动轴坐标 40

5.5.2计算传动轴的坐标 41

5.5.3绘制坐标检测图 41

5.6绘制多轴箱总图 41

5.6.1多轴箱总图设计 42

结论 43

致谢 44

参考文献 45

1绪论

1.1课题背景

机械是伴随人类社会的不断进步逐渐发展与完善的为了提高加工效率，降低劳动强度，以及减少成本投入。

本次课设着重设计专用夹具以及组合机床。

1.2机械工业的发展史

机械是机器和机构的总称。

各种机械都是用来传递与变换运动和力的可动装置。

至于，机器则是根据某种使用要求而设计的执行机械运动装置，可用来传递和变换能量，物料和信息，机械是人类生活和生产的基本要素之一，是人类物质文明最重要的组成部分。

从原始社会早期人类使用的诸如石斧、石刀等最简单的工具，到杠杆、辘轳、人力脚踏车、兽力汲水车等简单工具，发展到较复杂的水力驱动、风力驱动的水碾和风车等较为复杂的机械。

18世纪英国的工业革命以后，以蒸汽机、内燃机、电动机作为动力源的机械促进了制造业、运输业的快速发展，人类开始进入现代化的文明社会。

20世纪电子计算机的发明、自动控制技术、信息技术、传感技术的有机结合，使机械进入完全现代化的阶段。

机器人、数控机床、高速运载工具、重型机械及其大量先进机械设备加速了人类社会的繁荣与进步，人类可以遨游太空、登陆月球，可以探索辽阔的大海深处，可以在地面以下居住和通行，所有这一切都离不开机械，机械的发展已进入智能化阶段。

机械已经成为现代社会生产和服务的五大要素（人、资金、能量、材料、机械）之一。

回顾建国以来来中国机械工业技术引进的四个发展阶段：

50年代主要从前苏联和东欧国家大量引进成套设备和技术，建设了一批机械工业基地，奠定了中国机械工业与机械科技发展的基础；60年代技术引进转向日本、西欧等资本主义国家，由于受国内外政治气候的影响，技术引进规模较小，进展迟缓；70年代技术引进扩大到整个西方国家，出现了两次进口成套设备的高潮，带有一定程度的盲目性；改革开放以来，机械工业技术引进进入了全方位、多形式、多层次的新的历史发展时期.

一、50年代从前苏联和东欧国家成套引进先进技术，装解放初期的中国是一个“一穷二白”的农业大国，工业基础脆弱，以修配为主的机械工业尚未形成独立的制造业，且技术十分落后。

根据国民经济恢复和“一五”建设的需要，国家确立了大力引进国外先进技术提高本国技术水平的方针。

通过156项重点工程的建设和成套技术装备的引进，中国在短短几年内便恢复和建立了钢铁、机械、电力、煤炭、石油、化工等工业，形成了中国工业体系的总体布局，奠定了中国现代化工业建设的初步基础。

二、60年代从日本和西欧引进先进设备与技术，中苏关系破裂，前苏联单方面撕毁合同、撤走专家，中断了与中国的经济技术合作，迫使我国将引进技术的对象转向资本主义国家。

在国民经济调整时期，为解决经济发展中“吃、穿、用”等的薄弱环节，国内有关部门先后从日、英等10个资本主义国家引进化纤、冶金、石化等方面的成套设备和技术计84项，用汇总额达3亿美元。

三、70年代从整个西方国家引进先进设备与技术，中国先后同美国、加拿大、澳大利亚等一系列西方国家建立了外交关系，西方国家一向奉行孤立和封锁中国的政策而向中国长期关闭的官方经济技术合作的闸门终于被打开了，技术引进工作也出现了新的高潮，中国开始扩大从美国、前联邦德国、日本、英国、法国等国引进设备与技术的规模。

成套设备的进口和大型工程项目的建设对促进石油、化工等新兴工业部门的建立与发展起到了一定促进作用。

四、改革开放以来全方位、多形式引进消化国外先进制造技术，改革开放以来特别是市场经济体制建立以来，中国利用外资、合资经营步伐加快，机械行业采取的其它引进方式还有：

技贸结合、“三来一补”（来料加工、来件装配、来图制造、补偿贸易）、合作研究、购买技术资料或软件、人才培训、引进国外智力、购买二手设备以及联合引进等。

机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

经过多年的发展，机械工业引进了大量的国外先进技术，目前这些技术大部分已投入批量生产，加上国内自行研究开发的成果，使机械产品的结构正向着合理化方向发展，对市场的适应能力也明显增强，已经成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。

世界各国机械工业发展很不平衡，以美国、日本、德国为首的发达国家机械工业十分发达，占领着全球大部分的市场。

随着新技术革命时代的到来，美国的机械工业产品结构，从传统产品为主导向高技术机械产品为主导转变。

电子技术的应用，使计算机控制为特点的自动化产品得到长足发展，从而使机器化大生产实现自动化，计算机网络系统在管理中的广泛应用使企业的管理效率和劳动生产率得到提高。

德国在战后确立的注重经济和社会稳定的有限干预市场体系，对机械工业的发展起到重要的促进作用。

首先，德国机械工业在发展过程中十分注重各产业间的融合与均衡发展。

其次，广泛应用新技术，信息、微电子等技术不仅广泛应用于产品研制，还应用于生产技术和组织管理中。

此外，德国机械技术的发展始终以需求为取向，注意保持产品和市场的平衡，并以用户需求设计功能齐全、符合用户需要的产品，同时还提供一种“量体裁衣”的服务。

从而德国的机械工业始终能够不断实现技术创新并适应市场需求变化。

日本机械工业的发展随着新技术革命的进程，日本不断调整制定科技和产业发展政策。

通过对机械工业体制及其产品结构的调整，突破了机械、电子工业中的薄弱环节和关键技术，缩小了日本机械工业与国际水平的差距。

70年代后期，日本以技术立国为方针，进入机械产品高技术化阶段。

到了90年代，汽车和家电逐渐成为日本机械工业的拳头产品和出口骨干，办工机械、纺织机械、光学仪器、轴承等产品。

今后世界机械工业的技术发展趋势是：

高度融合化，即机械技术与电子、光学和生物技术进一步融合；在精度化和智能化方面进一步发展，智能材料、机器人以及智能机械将被更为广泛的应用；人与环境的调和化，即朝着减少环境污染、节约能源和资源的方向发展，在为人们创造更加舒适安全的工作环境和生活空间的同时，还为人们提供兼顾适用与美观的产品。

2零件分析

2.1批量分析

1.经核实，此最终传动壳体（右）零件属于大批量生产，下面我们进行设备与工艺设备的选择。

2.设备的选择

3.确定了工序集中或工序分散的原则后，基本上也就是设备的类型。

如采用机械集中，则选用高效自动加工的设备，多刀，多轴机床；若采用组织集中，则选用通用设备；若采用工序分散，则加工设备可较简单。

此外，选择设备时还应考虑：

1.机床精度与工件精度相适应。

2.机床规格与工件外型尺寸相适应。

3.与现有加工条件相适应，如设备符合的平衡状况等。

如果没有现成设备供选用，经过方案的技术经济分析后，也可以提出专用设备的设计任务书或改装旧设备。

此零件应当工序集中，则它在加工中的设备应当采用机械集中，选用高效自动加工的设备多刀，多轴机床。

4.工艺装备的选择

5.工艺装备的选择合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济效率。

所以在选择工艺装备时，应尽量减少工艺繁多，选择精度比较高的组合机床，组合机床是根据待定工件规定的加工工艺要求而设计制造的专用机床，常采用多刀，多轴，多面，多工位同时加工等工序高度集中的高效加工方法，因而与一般机床一样，可获得很高的生产效率，且自动化程度高，加工精度稳定；但在机床的组合结构上，组合机床却不同于一般专用机床，它是以已经系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量按待定的工件的形状和工艺要求而设计的专用部件组合而成的。

2.2技术要求

1、铸件应清楚内应力。

2、非加工表面允许直径不大于5毫米、不深于2毫米，总数不超过10个的孔眼两孔之间的距离不得小于50毫米，孔眼边缘距离铸件加工的边缘不小于10毫米。

3、除图上标注倒角尺寸的螺孔外，其余螺孔均应锪90度锥孔至螺纹径。

4、未注名的铸造圆角半径3-5毫米。

5、铸件表面光洁，彻底清除飞边毛刺，粘砂及其他杂物。

6、不允许有毛刺和锐棱。

7、铸件壳体内腔非加工表面涂耐油油漆。

8、在同一加工表面上允许直径不大于3毫米，不深于1.5毫米，总数不超过3个的孔眼，两孔之间的距离不小于30毫米，孔眼边缘距离加工表面边缘不小于3毫米。

9、所有倒角即螺孔的光洁度均为12.5。

2.3工艺路线的拟定

工艺路线拟定是制定工艺规程的关键步骤，其主要内容包括个表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定工序集中于分散程度。

工艺设计者一般应提出几种方案，通过分析对比，从中选择最佳方案。

但是，目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件分析。

2.3.1加工方法初拟订原则

表面加工方法的选择：

表面加工的选择，就是为零件上每一个质量要求的表面选择一套合理的加工方法。

在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。

由于获得同一精度和粗糙度的加工方法往往有几种，在选择时除要考虑生产率要求和经济效益外，还要考虑下列因素：

料的性质例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工应采用精细车或精细镗等加工方法。

1、工件的结构尺寸例如，对于IT7级精度的孔采用拉削、铰削、镗削和磨削加工方法都可以。

但是箱体上的孔一般不宜采用拉或磨，而常常采用铰孔（孔小时）和拉削（孔大时）。

2、生产类型选择加工方法要与生产内型相适应。

大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。

平面和孔采用拉削加工。

单件小批量生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。

又如为保证质量可靠和稳定，保证有过的成品率，在大批大量生产中采用研磨和超精加工工艺加工较精密零件。

3、具体生产条件应充分利用现有设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖掘企业的潜力。

还要重视新工艺和新技术，提高工艺水平。

有时，因设备负荷的原因，需改用其他加工方法。

4、特殊要求如表面纹路方向的要求等。

需要注意的是，任何一种加工方法，可以获得飞表面精度和粗糙度值均有一个较大的范围，例如，精细地操作，选择低的切削用量，获得的精度较高。

但是又会降低生产率，提高成本。

反之，如增加切削用量，提高生产率，虽然成本降低了。

但是精度也比较低。

所以只有在一定的范围内才是经济的，这一定范围的精度就是指在正常加工条件下（如不采用特别的工艺方法，不延长精度时间）所能达到的精度，这种精度称为经济精度。

相对应的粗糙度称为经济粗糙度。

2.3.1机械加工工序的安排原则

加工工序的安排：

复杂零件的机械加工要经过切削加工、热处理和辅助工序。

因此在拟定工艺路线时工艺人员要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑，现分别阐述如下。

2.3.2切削工序的安排原则

切削工序总的安排原则时：

前面工序为后面工序创造条件，做好基础准备，具体原则如下：

1、先粗后精

在一个零件的所有表面加工中，一般应包括粗加工、半精加工和精加工。

在安排加工顺序时应将各表面的粗加工集中在一起首先进行，再依次集中进行半精加工和精加工，这样就使整个加工过程明显地先粗后精的若干加工阶段。

这些加工阶段包括：

粗加工阶段——主要是切除个表面上的大部分余量。

半精加工阶段——完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备。

精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求。

光整加工阶段——对于表面粗糙度要求很细和尺寸要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。

这个阶段一般不能用于提高形状精度和位置精度。

应该指出：

加工阶段的划分是指零件加工的整个过程而言，不能以某一表面件的加工或以工序的性质来判断。

同时在具体应用时，也不可以绝对化，对于有些重型零件或余量小、精度不高的零件，则可以在一次安装中完成表面的粗加工和精加工。

零件加工要划分加工阶段的原因如下：

（1）保证加工质量工件在粗加工时，由于加工余量大，所受的切削力、夹紧力也大，将引起较大的变形，如不分阶段连续加工，上述变形将来不及恢复，将影响加工精度。

所以需要划分加工阶段，逐步恢复和修整变形，逐步提高加工质量。

（2）便于合理使用设备粗加工要求采用刚性好、效率高而精度低机床，精加工则要求机床精度高。

划分加工阶段，可以避免以精干粗，可以充分发挥机床的性能，延长使用寿命。

（3）便于安排热处理工序和检验工序如粗加工阶段之后，一般要安排去应力的热处理和检验，以消除内应力。

精加工前要安排淬火等热处理，其变形可以通过精加工予以消除。

（4）便于及时发现毛坯缺陷，以及避免损伤已加工表面，毛坯经粗加工阶段后，缺陷即以暴露，可以及时发现和处理。

同时，精加工工序安排在最后，可以避免加工好的表面在搬运和加紧中受到损伤。

2、先主后此

零件的加工应先安排加工主要表面，后加工次要表面。

因为主要表面往往要求精度较高，加工面积较大，容易出废品，应放在前阶段进行加工，以减少工时浪费，次要表面加工面积较小，精度也一般低，又与主要表面位置要求，应在主要表面加工之后进行加工。

3、先面后孔

零件上的平面必须先行加工，然后再加工孔。

因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证孔和平面的位置精度。

此外，也给平面上的孔加工带来方便，能改善孔加工刀具初始加工条件。

4、基面先行

用于精基准的表面，首先要加工出来，所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），首先再以精基准面定位加工其它表面。

2.4热处理工序的安排

热处理可以提高材料的力学性能，改善金属的切削性能以及消除残余应力。

在制订工艺路线时，应根据零件的技术要求和材料的性质，合理地安排热处理工序。

热处理工序在工艺路线中安排得是否恰当，对零件的加工质量和材料的使用性能影响很大，因此应当根据零件的材料处理的妥善安排。

按照热处理的目的，可以分为预备热处理和最终热处理。

2.4.1预备热处理

1.正火、退火目的是消除内应力改善加工性能，为最终热处理做准备。

一般安排在粗加工之前，有时也安排在粗加工之后。

2.时效处理以消除内应力、减少工件变形为目的。

一般安排在粗加工阶段之后，对于精密零件，要进行多次时效处理。

3.调质对零件淬火后高温回火，能消除内应力、改善加工性能并能获得较好的力学性能。

一般安排在粗加工阶段之后进行。

对一些性能要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。

2.4.2最终热处理

常用的有：

淬火、渗碳淬火、渗氮等。

他们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，常安排在精加工（磨削）之前进行，其中渗氮由于热处理温度比较低，零件变形很小，也可以安排在精加工之后。

2．5辅助工序的安排

检验工序是主要的辅助工序，除每道工序由操作者自行检验外，在粗加工前：

零件转换车间时以及重要工序之后和完全加工完毕。

进库之前，一般都要安排检验工序。

除检验外，其他辅助工序有：

表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等均不能遗漏，要同等的重视。

经过以上所述，零件加工的工步、顺序已经安排，如何将这些工步组成工序，就需要考虑用工序集中还是工序分散的方法。

工序集中就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。

其主要特点是：

1、可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；

2、减少了设备数量以及操工人和占地面积，节省人力、物力；

3、减少了工件安装次数，利用保证表面间的位置精度；

4、采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。

工序分散就是指每道工序加工内容很多，工艺路线短。

其主要特点是：

1、设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；

2、工人的技术要求较低；

3、可以采用最合理切削用量，减少机动时间；

4、所需设备和工艺装备的数量较多，操作工人多，占地面积大。

在拟订工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍是一致性。

一般情况下小批量生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散组织流水生产。

批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中。

对于重型零件，为了减少工件运输和装卸的工作量，工序应适当集中；对于刚性差却精度高的精密工件，则工序应适当分散。

从发展趋势来看，倾向于采用工序集中的方法来组织生产。

2．6提高生产率的工艺路径

在制订机械加工工艺规程时，必须在保证零件质量要求的前提下，提高劳动生产率和降低成本。

也就是说，必须做到优质、高产、低消耗。

在保证产品质量的前提下，尽可能的降低成本，就是提高金属切削加工技术经济效益。

生产中技术与经济联系紧密、互相制约和互相促进。

经济的要求是技术进步的动力和方向，而技术进步又是推动经济发展的重要条件和手段。

因此评估某个工艺方案的效果时要从技术和经济两方面来考虑。

技术经济效果是在实现技术方案时，输出的使用价值（或效益）与输入的劳动耗费之间的比例。

使用价值是指生产劳动创造出来的劳动成果，包括质量与数量两个方面：

劳动耗费是指生产过程中消耗与占有的劳动量，材料，劳力，工具和设备等，这些一般以货币形式表示，称为费用消耗。

在技术发展和生产活动中，要尽量做到使用价值一定，劳动耗费最小，或劳动耗费一定，使用价值最大，即力争取得最好的技术经济效果。

影响切削加工技术经济效益的因素很多，也很复杂，但主要因素是加工质量、生产率和生产成本。

劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所消耗的劳动时间。

劳动生产率一般通过时间定额来衡量。

2.6.1时间定额

时间定额是在一定的生产条件下制定出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工件（如一个工序）所必须消耗的时间。

时间定额不仅是衡量劳动生产率的指标，是安排生产计划、计算生产成本的重要依据，还是新建或扩建工厂（或车间）时计算设备个工人数量的依据。

制订合格的时间定额是调动工人积极性的重要手段，它一般是由技术人员通过计算或类比的方法，或通过对实际操作时间的测定和分析的方法而确定的。

使用中，时间定额还应定期修订，以使其平均先进水平。

完成零件一个工序的时间定额，称为单件时间定额。

它包括下列组成部分。

1、基本时间（）—指直接改变生产对象的形状、尺寸、

相对位置与表面质量等消耗的时间。

对于机械加工来说，则为切除金属层所耗费的时间（包括刀具的切入和切出时间），又称为机动时间。

可通过计算求出，以车外圆为例

（2-1）

式中—零件加工表面的长度（mm）；

、—刀具的切入和切出长度（mm）；

—工件每分钟转速（r/min）；

—进给量（mm/r）；

—进给次数（决定于加工量和切削深度）；

—切削速度（m/min）；

—基本时间（min）。

2、辅助时间（）—指在每个工序中，为保证完成基本工

序工作所用于辅助动作而耗费的时间。

辅助动作主要有：

装卸工件、开停机床、改变切削用量、试切和测量零件尺寸等所耗费的时间。

基本时间（）和辅助时间（）的总和称为操作时间（）。

3、工作地点服务时间（）—指工人在工作地点及保持正

常工作状态所消耗的时间。

例如，在加工过程中调整、更换和刃磨刀具、润滑和擦拭机床、清楚切削等所耗费的时间。

工作地点服务时间（）可取操作时间的2%到7%。

4、休息和自然需要时间（）—指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。

一般可取操作时间的2%。

上述时间的总和称为单位时间。

即=+++（2-2）

5、准备终结时间（）—指当加工一批工件的开始和终了

时，所准备工作和结束工作而耗费的时间。

准备工作有：

熟悉工艺文件，领料，领取工艺装备，调整机床等，结束工作有：

拆卸和归还工艺装备，送交成品等。

因该时间对一批零件（批量为N）只消耗一次，故分摊到每个零件上的时间为T准终/N。

所以，大量生产时单件时间定额为上述时间之和。

即

=++++/N。

（2-3）

在大量计算时，每个工作地点完成固定的一道工序，一般不需要考虑准备终结时间，如果要计算，因 N值大，/N≈0，也可以忽略不计，所以，其单件时间定额为==+++（2-4）

2.6.2提高机械加工生产率的工艺措施

劳动生产率是衡量生产率的综合技术经济指标，它不是一个单纯的工艺技术问题，而与产品设计、生产组织和管理有关，所以，改进产品结构设计，改善生产组织和管理工作，都是提高劳动生产率的有力途径。

下面仅讨论与机械加工有关的一些工艺措施。

1、缩减时间定额

在时间定额的五个组成部分中，缩减每一项都使时间定额降低，减少对刀次数

从