减速器箱体加工工艺及钻2-Φ8孔的夹具设计

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减速器箱体加工工艺及钻2-Φ8孔的夹具设计
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摘要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

减速器箱体加工工艺规程及其钻2-Φ8孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。

在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords:The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目录
前言 (Ⅰ)
第一章零件作用 (1)
1.1零件的作用 (1)
1.2零件的分析 (2)
第二章工艺规程设计 (4)
1.2 毛坯的选择与设计 (4)
2.2定位基准的确定 (4)
2.3制定工艺路线 (5)
2.4切削用量与时间定额 (7)
第三章专用夹具的设计 (9)
3.1问题的提出 (9)
3.2定位基准的选择 (9)
3.3切削力和夹紧力的计算 (9)
3.4定位误差分析 (10)
3.5导向装置的设计 (11)
3.6：夹具设计简要操作说明 (13)
第四章总结 (15)
参考文献 (17)
致谢 (18)
前言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。

机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。

我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。

从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

箱体的加工工艺规程及钻2-Φ8孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

第一章零件分析
1.1 零件的作用
有图可以看出，所给的箱体是蜗轮蜗杆减速箱箱体，减速器是靠输出和输入的蜗轮和蜗杆的啮合来确定输出的速度的，传动轴之间的中心距及平行度直接影响了减速器的质量好坏。

支承各传动轴，保证各传动轴之间的中心距及平行度，并保证减速器部件与发动机的正确安装是减速器组装的首要要求。

减速器体加工质量的优劣，将直接影响到轴与蜗杆蜗轮等零件相互位置的准确性及减速器总成的使用寿命和可靠性。

那么对减速器的输出输入轴承支撑孔的精度要求关键。

减速器箱体是典型的箱体类零件，其结构形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多强筋。

有精度要求较高的多个平面、轴承孔系、螺孔等需要加工。

因为刚度较差，切削中受力受热大，易产生振动和变形。

减速器箱体的主要作用是进行速度的减速作用，在各种加工车床上还是机动工件上都必须要用到的，特别是在车辆行业中是必不可少的备件，可以说减速器是当代发展的机械行业中关键的部分之一。

零件图如下
1. 2 零件的工艺分析
零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面：
（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理，重要尺寸精度φ35，φ40，φ47公差在0.025之内，形位公差垂直度要求0.05之内,一般尺寸精度为9-11级；
（2）各加工表面的几何形状应尽量简单；
（3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工；
该箱体在加工时，对φ35和φ40二孔加工要保证孔与孔的孔距高度方向在33±0.03及孔与孔轴线垂直度在0.05之内，故对φ35和φ40加工时采用一次定位安装来加工。

第二章工艺规程设计
2.1确定毛坯制造形式
工件生产类型为大批量生产。

减速箱体零件材料为HT200。

查《机械加工工艺设计实用手册》P498表6-68，考虑到零件形状复杂、有腔形、制造精度、机械性能、寿命及批量；可选择砂型铸造以提高毛坯精度、减少加工余量。

再确定毛坯制造形状时应考虑各加工表面的余量还应考虑○1是否需要制出工艺凸台以利于工件的装夹；○2是一个零件制成一个毛坯还是多个零件合成一个毛坯；○3那些表面不需要制出；○4铸件分型面、拔模斜度及铸造圆角；最后绘制出毛坯图，并要决定毛坯的结构特征及各项技术条件。

2.2 基准的选择
正确选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。

定位基准分为精基准、粗基准、辅助基准。

在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面为定位基准（粗基准），在后续加工工序中，用也加工表面作为定位基准（精基准）。

在制定工艺规程时，应先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各加工加工出来，另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，在工件上某部位做一辅助基准，用以定位。

○1粗基准的选择。

粗基准的选择应遵循以下原则：1）以不需要加工表面作为粗基准。

2）以工件上要求余量均匀的重要表面作为粗基准。

3）以平整且面积较大的表面作为粗基准。

4）粗基准一般只能使用一次。

对于箱体类零件应先加工面后加工孔再以面为基准加工孔。

根据有关粗基准的选择原则（当零件有不加相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准。

）○2精基准的选择。

精基准的选择应遵循以下原则：1）：“基准重合”原则，用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差。

2）“基准统一”原则，当定位以某一组精基准定位可以较方便的加工其它表面，尽可能在多数工序中采用这组精基准定位。

3）：“自为基准”
原则，当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。

4）“互为基准”原则，。

当两个加工表面相互位置精度要求较高时，以两个需加工表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。

2.3 制定工艺路线
零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。

设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。

根据减速箱体零件为大批生厂，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。

经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。

先确定工艺路线如下：
工艺方案一
工序I：铸造
工序II：时效处理
工序III：铣180x170端面
工序IV：铣高15mm台阶面
工序V：钻6-Φ9沉孔Φ14深8个
工序VI：钻2-Φ8销孔
工序VII：铣顶面
工序VIII镗Φ40所在的孔系和端面
工序IX 镗Φ35所在的孔系及其端面
工序X 镗Φ42，Φ47，,75孔
工序XI：钻底面6-M5孔
工序XII：钻Φ52所在的圆周上的6-M5孔
工序XIII：钻Φ47所在的圆周上的6-M5孔
工序XIV：钻顶面4-M5孔
工序XV：检验，入库
方案二
工序I：铸造
工序II：时效处理
工序III：铣180x170端面
工序IV：铣高15mm台阶面
工序V：钻2-Φ8销孔
工序VI：钻6-Φ9沉孔Φ14深8个
工序VII：铣顶面
工序VIII镗Φ40所在的孔系和端面
工序IX 镗Φ35所在的孔系及其端面
工序X 镗Φ42，Φ47，,75孔
工序XI：钻底面6-M5孔
工序XII：钻Φ52所在的圆周上的6-M5孔
工序XIII：钻Φ47所在的圆周上的6-M5孔
工序XIV：钻顶面4-M5孔
工序XV：检验，入库
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工完15mm台阶面后，开始加工6-Φ9孔沉孔Φ14深8个，而方案二则是，加工完15mm台阶后开始加工2-Φ8孔，因为2-Φ8孔属于精加工，需要钻，扩，铰三步完成，因此我们需要用精基准来加工，所以方案二不是很合适，综合考虑我们采用方案一：
工艺方案一
工序I：铸造
工序II：时效处理
工序III：铣180x170端面
工序IV：铣高15mm台阶面
工序V：钻6-Φ9沉孔Φ14深8个
工序VI：钻2-Φ8销孔
工序VII ：铣顶面
工序VIII 镗Φ40所在的孔系和端面 工序IX 镗Φ35所在的孔系及其端面 工序X 镗Φ42，Φ47，,75孔 工序XI ：钻底面6-M5孔
工序XII ：钻Φ52所在的圆周上的6-M5孔 工序XIII ：钻Φ47所在的圆周上的6-M5孔 工序XIV ：钻顶面4-M5孔 工序XV ：检验，入库
2.4 确定切削用量及时间定额
工序VI ：钻，扩，绞φ8孔 工步一钻孔至φ7
确定进给量f ：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的MPa b 800<σ，mm d 70φ=时，r m f /47.0~39.0=。

由于本零件在加工Φ7孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则
()r mm f /35.0~29.075.047.0~39.0=⨯=
根据Z525机床说明书，现取r mm f /25.0=
切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度min /12m v =所以
min /5457
12
10001000r d v n w s =⨯⨯==
ππ 根据机床说明书，取min /575r n w =，故实际切削速度为
min /638.121000
575
71000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
切削工时：mm l 15=，mm l 91=，mm l 32=，则机动工时为
min 1878.025
.05753
91521=⨯++=++=
f n l l l t w m
工步二：扩孔mm 85.7φ
利用钻头将mm 7φ孔扩大至mm 85.7φ，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取
()()r
mm f f /87.0~585.075.065.08.1~2.18.1~2.1=⨯⨯==钻
根据机床说明书，选取r mm f /57.0=
min /4~61231~2131~21m v v =⨯⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=钻
则主轴转速为min /34~6.51r n =，并按车床说明书取min /68r n w =，实际切削速度为
min /67.11000
68
85.71000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
切削工时：mm l 15=，mm l 61=，mm l 32=，则机动工时为
min 6192.057
.0683
61521=⨯++=++=
f n l l l t w m 工步3：铰mm 8φ孔
根据参考文献Ⅳ表2-25，r mm f /4.0~2.0=，min /12~8m v =，得
min /65.254~8.169r n s =
查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取r mm f /35.0=，
min /198r n w =，实际切削速度min /33.9m v =。

切削工时：mm l 15=，mm l 91=，mm l 32=，则机动工时为
min 3896.035
.01983
91521=⨯++=++=
f n l l l t w m
第三章 夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

由指导老师的分配，决定设计钻，扩铰2-Φ8孔的夹具设计
3.1 问题的提出
本夹具主要加工2-Φ8销孔，精度要求较高，为此，我们要在保证加工精度的同时，还要考虑如何提高生产效率上，我们采用底面和已经加工好的2-Φ9孔及其端面作为定位基准，
3.2 定位基准的选择
我们采用已经加工好的2-Φ9孔及其端面作为定位基准，采用一面2销定位，底面限制3个自由度，一个圆柱销限制2个自由度，削边销限制剩下的旋转方向的自由度，这样空间6个自由度都已经完全限制完了，我们既可以开始加工工件。

3.3 切削力及夹紧力计算
由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。

由《切削手册》得： 钻削力 6.08.026HB Df F = 式（5-2） 钻削力矩 6.08.09.110HB f D T = 式（5-3） 式中：10.5D mm = ()()max max min 11
18718714917433
HB HB HB HB =-
-=--= 10.20f mm r -=⋅代入公式（5-2）和（5-3）得
∴0.80.62610.50.201741664F N =⨯⨯⨯= 1.90.80.61010.50.2017446379
T N mm =⨯⨯⨯=⋅ 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。

因此进行夹紧立计算
无太大意义。

只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

3.4 定位误差分析
2 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差y j ⋅∆
y j ⋅∆min 111X D d +∆+∆= （式5-5） 式中： 1d ∆ ———— 圆柱销孔的最大偏差 1D ∆ ———— 圆柱销孔的最小偏差
1min ∆ ————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 代入（式5-5）得： y j ⋅∆min 111X D d +∆+∆==0.00900.016++ =0.025mm (2) 转角误差 L
X D d X D d tg 2min
222min 111+∆+∆++∆+∆=
∆θ （式5-6）
式中： 1d ∆ ———— 圆柱销孔的最大偏差 1D ∆ ———— 圆柱销孔的最小偏差
1min ∆ ———— 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 2d ∆ ———— 削边销孔的最大偏差 2D ∆ ———— 削边销孔的最小偏差
2min X ———— 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 其中：)2
(2min
1min 2X X Lg Lx -
+=δδ 则代入（式5-6）得：
0.00900.0160.00900.004
0.00006222305.29
tg θ+++++∆=
=⨯
则： 0.00006219θ=︒
3.5导向装置的设计
因为我们加工的2-Φ8销孔，粗糙度要求为1.6，需要钻，扩，铰3个工步加工来完成，因此我们采用快换钻套，查机床夹具标准件可知Φ7孔相配的快换钻套的结构如下
具体的尺寸如下
因为我们钻完底孔后，需要取下钻套，扩孔和铰孔，因此快换钻套和夹具体要求间隙配合，为了防止我们加工的时间快换钻套转动，我们需要用压紧螺钉压紧，有上图可知，和Φ7孔快换钻套相配的钻套螺钉为M6，查机床夹具标准件可知，快换钻套螺钉的结构如下
具体的尺寸如下
3.6夹具设计简要操作说明
我们采用一面2销定位，采用移动压板组成的铰链压板压紧，因为我们加工的孔是2-Φ8销孔，加工后为了方便的装卸工件，我们采用铰链钻模，铰链钻模板靠支撑钉来保证钻模板和工作台的平行度，我们加工完工件后，旋转钻模板，然后松开螺母，向后拉出移动压板，即可向上取出工件，同时我们装上工件后，我们向前移动移动压板，通过旋转螺母带动2边的压板压紧工件，然后旋转钻模板使之落在支撑钉上，这样我们就可以开始加工工件，我们采用铰链压板夹紧迅速可靠，同时采用铰链钻模解决了取工件困难的问题，同时我们采用一面2销定位，实现了定位准确，综上所述，感觉此套夹具设计还是比较美满的。

详情请见夹具装配图
夹具装配图附图如下
第四章总结
设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。

同时也培养了自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。

在这设计中培养了自己自学的能力，学会了翻阅资料、查找国家标准。

从资料书中了解了许多工艺设计知识。

回想起这学期的经历，用一句话就是忙碌并快乐着。

遇到困难的做不出来的时候真的是很痛苦，而当做了很久终于做出来的时候又有一种快乐的感觉。

其中的艰辛和满足只有亲自经历了才能体验到，从刚拿到题目的迷茫，到设计过程中一点点的明了，再到迷茫，再到最终的结果，确实让自己学到了许多东西，不光是对专业知识的复习和巩固，更重要的是在这个设计过程中让自己学会了面对困难时不要退缩的精神，很多问题只要再坚持一点点就可以解决的。

设计中体会到了我们学机械的思维必须缜密，考虑问题必须周全。

当然在本次设计中也找到了自己的不足，很多以前学过的专业知识都感到很陌生了，不得不再去补习，重新复习一遍。

设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。

这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次毕业设计有了很深的体会。

这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。

比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。

回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程
中得到应用。

在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。

这次毕设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。

同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！
参考文献
[1] 张耀宸主编.机械加工工艺设计实用手册.北京：航空工业出版社，1993年
[2] 王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1984年
[3] 马贤智主编.机械加工余量与公差手册.北京：中国标准出版社，1993年
[4] 李洪主编.机械加工工艺手册.北京：北京出版社，1990年
[5] 哈尔滨工业大学、上海工业大学主编.机床夹具设计.上海：上海科学技术出版
社，1980年
[6] 张捷主编.机械制造技术基础.成都：西南交通大学出版社，2006.2
[7] 东南大学章宏甲，上海工业大学黄谊主编.液压传动.北京：机械工业出版社2000.9
[8] 徐发仁主编.机床夹具设计.重庆：重庆大学出版社，1980
[9] 张进生主编.机械制造工艺与夹具设计指导. 北京：机械工业出版社，1995.9
[10]沈学勤主编.公差配合与技术测量.北京：高等教育出版社，1998
[11]李云主编.机械制造工艺及设备设计指导手册.北京：机械工业出版社，1997.8
[12]吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册. 第二版.北京：高等教育出版社，1999
[13]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7
致谢
在本次毕业论文完成的过程中得到了机制教研室的各位老师的指导与帮助，尤其是指导老师在设计过程中的细心讲解和耐心辅导，在此表示忠心的感谢。

本次设计中指导老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从我开始选择课题到毕业设计的最终完成，指导老师都始终给予我细心的指导与不懈的支持，在此谨指导老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意。