主轴箱箱体零件的机械加工工艺规程的设计.doc

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1、目录1概述12零件的分析22.1箱体类零件的结构特点22.2箱体类零件的技术要求32.3箱体类零件的材料和毛坯33工艺规程设计43.1基面的选择43.2制订工艺路线53.3加工余量的确定63.4毛坯尺寸的确定15小结17参考文献181概述机械加工工艺课程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。机床已成为机械加工中的重要装备。机床箱体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,机床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。图1 箱体的结构2零件的分析 题目给出的

2、零件是车床主轴箱体，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，则机床的使用价值也将大打折扣。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。传动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）铣上下平面保证尺寸100mm，平行度误差为0.032）铣侧面保证尺寸62与20与下平面的平行度误差为0.023）镗上、下面平面

3、各孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻侧面4M6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2.1箱体类零件的结构特点箱体是机器和部件的基础零件,由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动.常见的箱体零件有:各种形式的机床主轴箱.减速箱和变速箱等.各种箱体类零件由于功用不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点 :1.尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体

4、长达56m,宽34m,重5060吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件.2.形状复杂 其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求.3.精度要求有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。4有许多紧固螺钉定位箱孔这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点，

5、故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。2.2箱体类零件的技术要求通过图纸获知，此图为箱体类零件，而且主要的加工方向为孔的形位公差以及表面粗糙度的保证。内腔为此零件主要加工部位。2.3箱体类零件的材料和毛坯1、毛坯种类的确定。常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸

6、件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。中批生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本主轴箱体是中批量的生产，材料为HT2040用铸造成型。2毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：（1）为

7、了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3工

8、艺规程设计3.1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，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。3.2制订工艺路线表2.1工艺路线方案一工序1钻箱体直径18孔工序2钻前端面各孔工序3镗左平面各孔工序4镗右平面各孔工序5粗,精铣上平面至尺寸工序6粗,精铣下平面工序7粗,精铣左端平面工序8粗,精铣右端平面工序9粗,精铣前端平面工序10粗,精铣后端平面工

9、序11钳工,去除锐边毛剌工序12检验表2.2工艺路线方案二工序1粗,精铣上平面至尺寸工序2粗,精铣下平面工序3粗,精铣左端平面工序4粗,精铣右端平面工序5粗,精铣前端平面工序6粗,精铣后端平面工序7钻箱体直径18孔工序8钻前端面各孔工序9镗左平面各孔工序10镗右平面各孔工序11钳工,去除锐边毛剌工序12检验工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将铣各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔与,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

10、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，先加工上、下平面，然后以这些已加工的面为精基准，加工其它各孔便能保证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。3.3加工余量的确定工序1：粗、精铣传动箱体下平面（1）粗铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机

11、床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精

12、铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知,刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间: 根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为：t=+=2.06+1.04+1.04+5.0

13、9=9.23min工序2：加工其它平面，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：粗精铣左右端的侧面：（1）粗铣左右端的侧面加工条件：铸造工件材料： HT200机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取。由式2.1得机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度

14、： 式（2.2）刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣左右端侧平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。由参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1根据参考文献9：=249/(37.53)=2.21min。

15、根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣宽度为20mm的下平台根据参考文献9切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时：t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序4：粗镗90K6的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度

16、：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔到80H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序5：粗镗62J7的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径

17、。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗下端孔62HJ7的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切

18、削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min工序6：钻下平在2-30工件材料为HT200铁，孔的直径为30mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为选用30的麻花钻头。进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间工序7：加工610底孔工件材料为HT20

19、0铁，孔的直径为10mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为选用10的麻花钻头。进给量：根据参考文献5表2.4-39，取切削速度：参照参考文献5表2.4-41，取由式（2.1）机床主轴转速：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间工序8：钻24孔工件材料为HT200铁，孔的直径为40mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：钻孔40mm小直径钻。 1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8

20、，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地， 工序9：校验（5）钻20孔加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头20，被切削层长度：刀具切入长度：

21、刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间锪钻20阶梯的工时锪钻孔进给量，机床主轴转速，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：由参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间t=+t=0.27+1.77=2.04min该工序的总工时为： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min所以该方案满足生产要求。3.4毛坯尺寸的确定主轴箱体的材料是HT200，生产类型为中批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 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，

22、实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为中批量生产，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）加工的侧面时，用铣削的方法加工两侧面。由于侧面的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的铣削的方式，粗铣削的深度是2mm，精铣削的深度是1mm3）镗上、下平面各孔时，由于粗糙度要求，因此考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。6）加工610孔，根据参

23、考文献8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量5mm，就可达到要求。7）加工230底孔时，根据参考文献8表4-23考虑加工余量15mm。可一次钻削加工余量5mm，第二次扩孔就可达到要求。8）加工上平面2-18孔，粗加工10mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工4mm，可达到要求。由上述加工余量的确定，从而可以得出毛坯外形尺寸为：毛坯尺寸665310210mm小结通过本次对箱体类零件的工艺设计，我深深的体会到了做一个工艺设计是需要很多的知识积累的。使我对金属的零件工艺设计有了一定的了解。在设计过程中还遇到了很多的困难；在自己的不懈努力和老师的帮助下并对一些书籍的查阅使问题轻

24、松的解决了。使我学会了解决工艺问题的一些方法，并且通过这些大量的翻阅参考资料和手册使我学会了不少的东西。虽然完成了设计但是在知识方面还有很多欠缺，我会继续努力再接再厉。由于自己的能力有限，在设计中可能存在很多的缺陷，希望老师能给于指正。通过这次工艺设计使我更加巩固了对机械制造工艺学的认识和理解。对以后的设计或工作提供了很大的宝贵经验。在此我深深的感谢蔡老师和同学对我的帮助。 参考文献1 王启平 机械制造工艺学 哈尔滨工业大学出版社 20072 彭林中 简明金属机械加工工艺手册 化学工业出版社 20123 陈宏钧 机械加工工艺设计员手册 机械工业出版社 20094 刘友才机床夹具设计 机械工业出版社19925 孟少龙机械加工工艺手册第1卷M机械工业出版社1991 6 金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社1979 7 李洪机械加工工艺师手册M北京机械工业出版社1990 8 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社1994 9 上海金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社1984 10 余光国马俊张兴发机床夹具设计M重庆大学出版社1995 11 李庆寿机械制造工艺装备设计适用手册M宁夏人民出版社1991 12 廖念钊互换性与技术测量M中国计量出版社200018