齿轮箱加工.docx
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齿轮箱加工
内容摘要：
在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。
在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。
关键词：
工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力
Abstract:
Enableproducingthetargetinprocessofproduction（rawmaterials,theblank,stateofqualityandquantityonpartbecomealways）takeplacedirectcourseofchangeaskcraftcourse,iftheblankismade,machining,heattreatment,assembleetc.andcallitthecraftcourse.Inthecourseofmakingthecraft,isitconfirmeveryerectorlocationandworkerstepthatprocessneedthisofprocesstowant,thelocomotiveofprocessing,thisprocess,andtheenteringthegivingamountofthelathe,cutdepth,therotationalspeedofthemainshaftandspeedofcutting,thejigofthisprocess,thecutterandmeasuringtool,aonehundredsheetsofnumberoftimesstillleavesandaonehundredsheetsoflengthleaves,calculatebasictimeofthisprocess,auxiliarytimeandservicetimeofplaceofworkingfinally.
Keyword:
Theprocess,workerone,worker'sstep,thesurplusofprocessing,orientthescheme,clampstrength
摘要
Abstract
第一章绪论----------------------------------------------------------------------------------3
第二章零件的工艺分析-----------------------------------------3
2.1零件的工艺分析----------------------------------------------3
2.2确定毛坯的制造形式-------------------------------------------3
2.3箱体零件的工艺性---------------------------------------------3
第三章拟定箱体加工的工艺路线--------------------------------4
3.1定位基准的选择-----------------------------------------------4
3.2加工路线的拟定-----------------------------------------------5
第四章加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定------------------7
4.1确定毛坯----------------------------------------------------------------------------------7
4.2机体----------------------------------------------------------------------------------------8
4.3箱体----------------------------------------------------------------------------------------8
第五章确定切削用量及基本工时-------------------------------------------------9
5.1机座----------------------------------------------------------------------------------------9
5.2机体---------------------------------------------------------------------------------------18
第五章夹具设计-----------------------------------------------------------------------34
6.1研究原始资料--------------------------------------------------27
6.2定位装置的设计------------------------------------------------------------------------27
6.3夹紧装置的设计------------------------------------------------------------------------29
6.4夹具体的设计---------------------------------------------------------------------------33
参考文献----------------------------------------------------------------------------------------35
结论--------------------------------------------------------------------------------------36
外文资料及译文----------------------------------------------------------------------37
附件零件图和夹具图及加工工艺卡
第一章:
绪论
箱体零件是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作.因此,箱体零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命.因而箱体一般具有较高的技术要求.
由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用,箱体零件具有多种不同的结构型式,其共同特点是:
结构形状复杂,箱壁薄而不均匀,内部呈腔型;有若干精度要求较高的平面和孔系,还有较多的紧固螺纹孔等.
箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜.有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯（如航空发动机上的箱体等）.在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯.
毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸.在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高.箱体上大于30—50mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.
第二章：
零件工艺的分析
2.1零件的工艺分析
2.1.1要加工孔的孔轴配合度为H7，表面粗糙度为Ra小于1.6um,圆度为0.03mm,垂直度为0.1mm,同轴度为0.03mm。
其它孔的表面粗糙度为Ra小于12.5um,锥销孔的表面粗糙度为Ra为1.6um。
箱体上平面表面粗糙度为Ra小于12.5um,端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，机盖机体的结合面的表面粗糙度为Ra小于3.2um，结合处的缝隙不大于0.05mm，机体的端面表面粗糙度为Ra小于12.5um。
（工艺部分只加工机座）
2.1确定毛坯的制造形式
由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，其牌号选用HT20-40，由于零件年生产量2万台，已达到大批生产的水平，通常采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。
2.2箱体零件的结构工艺性
箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意：
本箱体加工的基本孔可分为通孔，通孔加工工艺性好。
箱体的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过
加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。
为了减少加工中的换刀次数，箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致。
该零件的主要加工表面为：
前后端面、左右两侧面、顶端面、底端面和各面分布的孔及各螺纹孔。
前端面、后端面及、孔的精度直接影响到箱体的功用，位置精度和形状精度应严格要求，它们的加工应尽可能放在同一道工序中加工，避免造成基准不重合误差及装夹误差。
螺纹孔的位置精度和形状精度也应严格要求，它们直接影箱体和齿轮的连接。
从而影箱体的功用。
由参考文献[2]，有关面和孔加工的经济精及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到，零件的结构工艺性是可行的。
附图
第三章：
拟定箱体加工的工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准只分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。
3.1.1精基准的选择
根据大批大量生产的减速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准，机盖以下平面和两定位销孔为精基准，平面为350X590mm，两定位销孔以直径6mm,这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。
3.1.2基准的选择
加工的第一个平面是盖或低坐的对和面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同部分上很不规则，因而在加工盖回底座的对和面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而采用凸缘的不加工面为粗基准。
故盖和机座都以凸缘A面为粗基准。
这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形。
3.2加工路线的拟定
3.2.1分离式箱体工艺路线与整体式箱体工艺路线的主要区别在于：
整个加工过程分为两个大的阶段，先对盖和低座分别进行加工，而后再对装配好的整体箱体进行加工。
第一阶段主要完成平面，，紧固孔和定位空的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。
在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度。
表一圆锥式齿轮减速器机座的工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
10
铸造
20
清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等，涂底漆
30
时效处理
40
铣
粗铣底面，顶面B
X52K
50
铣
粗铣D面和两侧面HJ
X62
60
钻扩
钻扩4-Φ22的底孔并锪孔Φ50锪平
Z33
70
铣
半精铣顶面B
X52K
80
铣
半精铣D面和两侧面H面和J面
X62
90
铣
精铣顶面B
X52K
100
铣
精铣D面和两侧面HJ
X62
110
钻铰
钻铰2-Φ10的销孔
Z33
120
钻铰
钻铰8-Φ18和2-Φ13的孔并锪全部孔
Z33
130
镗
粗镗孔123
T617
140
钻
钻铰9-M10-7H深18孔深24的螺纹孔并攻丝
Z33
150
镗
半精镗孔123
T617
160
铣
粗铣K面
X62
170
铣
精铣K面
X62
180
钻
钻45度的孔Φ13
Z33
190
钻铰
钻铰M16-7H的孔并攻丝
Z33
200
镗
分别精镗孔123
T617
210
检验
220
入库
清洗入库
表二圆锥式齿轮减速器合箱后的工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
钳
将箱盖，箱体对准和箱，用M20螺栓，螺母紧固
2
钻
钻，铰2—Φ10mm的锥销孔，装入锥销
专用钻床
3
钳
将箱盖，箱体做标记，编号
4
粗铣
以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前端面，保证尺寸。
专用铣床
5
粗铣
以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣左右端面，保证尺寸。
专用铣床
6
精铣
以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后两端面，保证端面A的垂直度为0.10
专用铣床
7
精铣
以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣左右两端面，保证端面A的垂直度为0.10
专用铣床
8
粗镗
以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗蜗杆面Φ140mm轴承孔，留加工余量0.2—0.3mm,保证两轴中心线的垂直度公差为0.12，与端面B的位置度公差为0.12mm
专用镗床
9
粗镗
以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗蜗轮面Φ140mm轴承孔，留加工余量0.2—0.3mm,保证两轴中心线的垂直度公差为0.10，与端面B的位置度公差为0.2mm
专用镗床
10
检验
检查轴承孔尺寸及精度
11
半精镗
以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗蜗杆面Φ140mm轴承孔，留加工余量0.1—0.2mm
专用镗床
12
半精镗
以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗蜗轮面Φ140mm轴承孔，留加工余量0.1—0.2mm
专用镗床
13
精镗
以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm）.
专用镗床
14
精镗
以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm）.
专用镗床
15
钻
用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻H面螺孔
专用钻床
16
钻
用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻J端面螺孔
专用钻床
17
锪孔
用带有锥度为90度的锪钻锪轴承孔内边缘倒角4—45度
专用钻床
18
钳
撤箱，清理飞边，毛刺
19
钳
合箱，装锥销，紧固
20
检验
检查各部尺寸及精度
21
入库
入库
第四章：
机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：
4.1确定毛坯
根据零件材料确定毛坯为铸件又由题目已知零件的生产纲领为6000台/年。
其生产类型为成批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效处理。
参考文献[1]表2.2-5，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。
故取CT为10级，MA为G级。
由于考虑毛坯在铸造时的收缩，参考文献[3]表11-2灰铸铁的收缩率为3.5%。
铸件的分型面选择通过C基准孔，平行于M面和R面的面。
浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。
参考文献[1]表2.2-4，用查表法确定个表面的总余量如下表所示。
加工表面
基本尺寸
（mm）
加工余量等级
加工余量数值（mm）
说明
上端面
420
G
6
单侧加工
下端面
420
G
2
单侧加工
H面（侧面）
240
G
5.0
单侧加工
J面（侧面）
240
G
5.0
单侧加工
D面（前端面）
420
G
5
单侧加工
K面
G
4.0
单侧加工
主要毛坯尺寸及公差
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
B面
230
8
238
2
H面
350
10
360
2
J面
350
10
360
2
D面
350
5
355
1
Φ22孔
22
11
0.5
Φ10孔
10
5
0.02
Φ18孔
18
9
0.5
2-Φ13孔
13
6.5
0.2
Φ13孔
13
7.5
0.5
M16-7H孔
16
8
0.1
Φ140
140
4
132
0.04
4.2机体
4.2.1毛坯的外廓尺寸：
考虑其加工外廓尺寸为590×230×350mm，表面粗糙度要求Ra为1.6um，根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》），表2.3—5及表2.3—6，按公差等级7—9级，取7级，加工余量等级取F级确定，
毛坯长：
590+2×5=600mm
宽：
350+2×5=360mm
高：
230+2+6=238mm
4.2.2主要平面加工的工序尺寸及加工余量：
为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序5的铣削深度ap=2mm，工序6的铣削深度ap=3mm，留半精加工和精加工余量4mm.
加工的工序尺寸及加工余量：
（1）钻4-Φ22mm孔
钻孔：
Φ21.8mm，2Z=21.8mm，ap=10.9mm
扩孔：
Φ22mm，2Z=0.2mm，ap=0.1mm
（2）钻2-Φ10mm孔
钻孔：
Φ9.8mm，2Z=9.8mm，ap=4.9mm
扩孔：
Φ10mm，2Z=0.2mm，ap=0.1mm
（3）钻8-Φ18mm孔
钻孔：
Φ18mm，2Z=18mm，ap=9mm
（4）钻2—Φ13mm孔
钻孔：
Φ13mm，2Z=13mm，ap=6.5mm
4.3箱体
4.3.1主要平面加工的工序尺寸及加工余量：
为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序4的铣削深度ap=2.5mm，工序5的铣削深度ap=2.5mm
4.3.2加工的工序尺寸及加工余量：
（1）钻绞2-Φ10mm孔
钻孔：
Φ9.8mm，2Z=9.8mm，ap=4.9mm
扩孔：
Φ10mm，2Z=0.2mm，ap=0.1mm
（2）镗2-Φ140mm轴承孔
粗镗：
Φ136mm，2Z=4mm，ap=2mm
半精镗：
Φ138mm，2Z=2mm，ap=1mm
精镗：
Φ140mm,2Z=2mm,ap=1mm
（3）攻钻9-M10mm孔
钻孔：
Φ9.8mm，2Z=9.8mm，ap=4.9mm
扩孔：
Φ10mm，2Z=0.2mm，ap=0.1mm
攻孔：
M10mm
第五章：
确定切削用量及基本工时
5.1机座
5.1.1工序40粗铣箱体下平面
（1）加工条件：
工件材料：
灰铸铁
加工要求：
粗铣箱体下平面，保证顶面尺寸
机床：
卧式铣床X62
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20
量具：
卡板
（2）计算铣削用量
已知毛坯被加工长度为400mm，最大加工余量为Zmax=2mm，可一次铣削
确定进给量f：
根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》），表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z
切削速度：
参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min
根据表2.4—86,取nw=37.5r/min,
故实际切削速度为：
当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：
fm=fzznz=0.2×20×37.5=150（mm/min）
切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为405mm
故机动工时为：
tm=405÷150=2.7min=162s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×162=24.3s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（162+24.3）=11.7s
故工序5的单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx=162+24.3+11.7=197s
5.1.2工序50粗铣箱体分割面
（1）加工条件：
工件材料：
灰铸铁
加工要求：
精铣箱结合面，保证顶面尺寸
机床：
卧式铣床X62
刀具：
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20
量具：
卡板
（2）计算铣削用量
已知毛坯被加工长度为590mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm，可一次铣削
确定进给量f：
根据《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》），表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z
切削速度：
参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min
则ns=1000v/πdw=（1000×27）÷（3.14×225）=38（r/min）
根据表2.4—86,取nw=37.5r/min,
故实际切削速度为：
当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：
fm=fzznz=0.2×20×37.5=150（mm/min）
切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为595mm
故机动工时为：
tm=595÷150=3.96min=238s
辅助时间为：
tf=0.15tm=0.15×238=35.7s
其他时间计算：
tb+tx=6%×（238+35.7）=16.4s
故工序6的单件时间：
tdj=tm+tf+tb+tx=273.7+35.7+16.4=290s
5.1.3工序60钻孔
（1）钻4-Φ22mm孔
工件材料：
灰铸铁
加工要求：
钻4个直径为22mm的孔
机床：
摇臂钻床Z33型
刀具：
采用Φ21.8mm的麻花钻头走刀一次，
扩孔钻Φ22mm走刀一次
Φ21.8mm的麻花钻：
f=0.30mm/r（《工艺手册》2.4--38）
v=0.52m/s=31.2m/min（《工艺手册》2.4--41）
按机床选取nw=400r/min,（按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度
Φ22mm扩孔:
f=0.57mm/r（《工艺手册》2.4--52）
切削深度ap=1.5mm
v=0.48m/s=28.8m/min（《工艺手册》2.4--53）
ns=1000v/πdw=336（r/min）
按机床选取nw=400r/min,（按《工艺手册》3.1--36）
所以实际切削速度
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