减速箱体加工工艺及夹具设计

摘 要

箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成形。在加工过程中，采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确。为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗、精两个阶段。通过被加工零件的分析完成了机械加工工艺的设计与各加工工序机动时间的计算。根据箱体零件的结构与其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。

关键词： 箱体，工艺，夹具

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减速箱体加工工艺与夹具设计

ABSTRACT

This box machine element is typical, the manufacturing process and tooling design of it is typical.The structure of this box machine element is complicated, the machine element’s blank adopt casting shape. In the process of manufacture, in order to ensure th -e location datum accurate and unity, I adopt the manufacturing line from face to hole.In order to clear away the influence for machining accurate of internal stress, cutting force, clamping force, heat in cutting from coarse manufacturing, the whole manufacturing pro -cess is made of coarse and accurate manufacturing. Parts were processed through the a -nalysis of the complete machining process design and the manufacturing processes for mobile time calculations. According to the box components and the function and structu -re, the use of the knowledge positioning clamp completed the fixture design.

Key words Box machine，Processing，Jig

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目 录

摘 要 ..................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................ II

1 绪论 .................................................................................................. 1

1.1 课题背景 .................................................................................... 1 1.2 制订工艺规程的意义与作用与其基本要求 ................................... 1 1.3 夹具的设计 ................................................................................ 1 2 ZQ减速器机壳体加工工艺 ................................................................ 2

2.1 箱体工艺分析 ............................................................................. 2

2.1.1零件分析 ............................................................................................ 2 2.1.2箱体的结构特点 ................................................................................ 2 2.1.3 箱体的材料、毛坯与热处理 .......................................................... 3 2.2减速器箱体加工工艺过程 ............................................................ 5

2.2.1减速器箱体的机械加工工艺过程 .................................................. 5 2.2.2减速器加工的工艺路线方案拟订 ................................................... 5 2.3 主要表面的加工 ....................................................................... 14 2.3.1箱体的平面加工 ................................................................................ 14 2.3.2住轴孔的加工 .................................................................................... 14 2.3.3 孔系的加工 ....................................................................................... 15 2.4 定位基准的选择 ....................................................................... 16 2.4.1粗基准的选择 ................................................................................... 16 2.4.2精基准的选择 .................................................................................. 17 2.5工艺尺寸的计算 ........................................................................ 18

2.5.1 加工余量与其毛坯尺寸的确定 .......................................... 18 2.5.2切削用量的选择 ................................................................ 19 2.5.3切削工时的额定 ................................................................ 23

3.夹具的设计 ........................................................................................ 29 3.1设计减速器底孔夹具的 ................................................................ 29

3.1.1 设计任务分析 ................................................................... 29 3.1.2设计方案论证 .................................................................... 29 3.1.3 切削力与夹紧力的计算 ..................................................... 30

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3.1.4夹具设计与操作的简要说明 ............................................... 30 3.1.5结构分析 .......................................................................... 31 3.1.6夹具的公差 ....................................................................... 31

3.2镗床夹具设计 ................................................................................ 32

3.2.1结构分析 ........................................................................... 32 3.2.2夹具的结构类型 ................................................................ 32 3.2.3夹紧力大小的确定原则 ...................................................... 33 3.2.4 定位销尺寸与高度的确定 ................................................. 34

结 论 .................................................................................................. 39 参 考 文 献 ......................................................................................... 40 致 谢 .................................................................................................. 41

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1 绪 论

1.1 课题背景

毕业设计是我们在学校学习的最后的一门课程，也是对自己在大学中所学知识的一个全面的总结和运用。做本毕业设计可以很好的锻炼自己，为以后走向实际工作做好准备。

本课题是典型零件——ZQ型减速箱体机械加工工艺与其夹具设计。同时针对部分工序进行夹具的设计。在设计中要求运用所学的知识，以培养的思考能力，以与创新精神。

1.2 指定工艺规程的意义与作用与其基本要求

机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。它是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达到要求的形状、尺寸和表面粗糙度。

因此机械制造加工工艺主要是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质，成为具有所需的一定精度、粗糙度等的零件。对于加工工艺的编制主要是对其加工工序的确定。对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、生产率和经济性三个方面。这三者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下，尽可能的降低成本。因此，好的工艺规程应该是质量、生产率和经济性的统一表现。

1.3 夹具的设计

制造业中广泛应用的夹具，是产品制造个工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率与夹具的使用的可靠性，都对产品加工质量与生产效率有着决定性的影响。机床夹具一般都由定位装置、夹紧装置与其他元件组装在一个基础元件（夹具体）上而形成的。由于各类机床的加工工艺特点、夹具和机床的连接方式等不尽相同，因此每一类机床夹具在总体结构和所需元件等方面都有自己的特点，但设计的步骤和方法则基本相同。

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2 ZQ减速器机壳体加工工艺

2.1箱体工艺分析 2.1.1零件分析

0.030.0351. 620和720两轴孔的圆度公差0.01mm，圆柱度公差为0.01mm;

2.上箱体结合面对E面的位置度公差为0.2mm;

0.030.0353. 620和720的轴心线对C、D端面的垂直度公差为0.08mm，对另

一轴心线的垂直度为0.046mm;

0.030.03. 620和720的轴心线对A、B的垂直度公差为0.08mm;

5.下箱体结合面对C面的位置度公差为 0.2mm; 6.铸件人工时效处理； 7.零件材料HT-40; 8.箱体做煤油参漏试验。

分离的减速器箱体的主要加工部位有：轴承支承孔、结合面、端面、底座（装配基面），上平面、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术要求有：

1、减速器箱体、机盖的上平面与结合面与机体的底面与结合面必须平行，其误差一超过0.06/1000mmκ

2、减速器箱体结合面的表面粗糙度Ra值不超过两结合面间隙不超过0.03mm,取0.02mm。

3、轴承支承孔的轴线必须在结合面上，其误差不超过±0.2mm。 4、轴承支承孔的尺寸公差一般为HT，表面粗糙度Ra小于1.6μm，圆柱

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度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为±0.03mm~±0.05mm.

5、减速器箱体的底面是安装基准，保证精度为0.2mm.

6、减速器箱体各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差为0.15mm 2.1.2箱体的结构特点

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,如大型减速箱体长达5-6m,宽3-4m,重50-60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与在空间的相互位置,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。

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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，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。

2.1.3箱体的材料、毛坯与热处理 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）依据零件的材料与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。大批大量生产中，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。

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本减速器是大批量的生产，材料为HT20~40用铸造成型。 2．毛坯的形状与尺寸的确定：

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，毛坯的种类形状与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。

在毛坯的种类形状与尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。 3．毛坯的材料热处理

长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT20~40，HT25~47，当载荷较大时，

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采用HT30~，HT35~61高强铸铁。

箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸—焊、铸—煅—焊、煅—焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。

毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。

毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。

2.2减速机箱体加工工艺过程分析

冶金矿山机械中应用最多的减速机是平行轴孔圆柱齿轮卧式的，箱体是分离式结构。毛坯常用HT15或HT20~40灰口铸铁制作，但在一些轻载荷的机器中所用的减速器体积小、结构简单。如蜗杆、蜗轮减速机。其毛坯的材料常用HT20~40灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承采用铸件，结构简单，制造方便。 2.2.1减速器箱体的机械加工工艺过程

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1、主要孔

0.030.035装轴承支承孔620和720

2、主要平面

底座的底面和结合面，箱盖的结合面和顶部为孔面，支承孔的端面等。其他加工。

其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以与一些特别的凸台面等。

轴承支承孔通常在镗床上镗削；加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行，主要平面通常在龙门铣削，支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。

减速器箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。 由图可知，减速器箱体整个加工工艺过程分为两大阶段，先对箱盖和机体分别进行加工，而后合箱对整体箱进行加工。第一阶段主要完成平面、紧固孔、油塞孔和油标的加工，为整体合箱做准备。第二阶段为合装好的箱体上加工轴承孔与其端面，第二阶段加工完成后，还应拆箱，为了保证轴承孔加工精度和拆装后的重复精度，应在两阶段之间安排钳工工序，钻铰二定位销孔，并打入定位销。 2.2.2减速器加工的工艺路线方案拟订

拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提出几个方案，加以分析比较确定一个最合理的方案。

拟订工艺路线要考虑解决以下几个问题：

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参照文献[3]表6-22得：

采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以与需留的加工余加工表加工方法 表面粗糙表面光公差等形状加工余说 面 度 洁度 级 公差 量 明 量(参考参数)

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外 粗 车 半精车 精 车 细 车 粗 磨 精 磨 研 磨 25 6.3 1.6 0.8 1.0 0.4 0.1 1~3 IT12~I4~5 T11 11~1~5 10 指尺寸0.50~1.在直径180以圆 6~7 IT10~I7~8 T9 10~60 8 0.2~0.5 下,长在6~7 IT8~IT8~9 10~14 7 IT6~IT5 IT8~IT7 IT6~IT5 IT6~IT5 8~7 0.1~0.2度7~6 5 500以7 0.25~0.下,铸6 85 4~5 0.06 0.10~0.03 件的直径余量 内 钻 孔 扩 孔 粗 镗 半精镗 25 6.3 6.3 1.6 0.8 0.2 3.2 1~3 4~5 2~4 5~6 6~7 IT13~IT11 IT10~IT9 IT10~I10 8 9~8 8 7 6 8~7 0.3~0.5 >1.8 指孔径 1.0~1.8 在1800.5~0.8 以下,0.1~0.3 铸件直0.1~0.5径的余5 量.L/d孔 精 镗 细 镗 粗 铰 9~10 T9 5~6 IT9~IT9 / 59

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精 铰 粗 磨 精 磨 研 磨 1.6 1.6 0.2 0.1 6~7 6~7 910 8 IT8~IT7 7~6 7 6 5~4 0.04~0.<2 2 L/d=20.2~0.3 ~100.2~0.5 时,加0.1~0.2 工误差10~14 IT7~IT6 IT8 IT7 IT8 IT7~IT6 IT7~IT6 0.01~0.增02 加1.2~2倍 粗刨,粗平 铣 精刨,精面 铣 细刨,细铣 粗 磨 半精磨 精 磨 研 磨 25 6.3 0.8 1.6 0.8 0.8 0.1 1~3 4~6 7~8 6~7 7~9 IT14~I T11 IT10 IT9~IT9 6 IT9 IT7~IT6 IT7~IT6 8~6 8~6 7~5 0.9~2.3 指平面11~9 0.2~50.最大尺10~3 0.16 0.05 0.03 0.03 寸500以下的铸件的平面余量 7~5 0.01~0.5~2 03 10 / 59

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7~9 10~14 １加工方法的选择

在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素

（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法与分几次加工。（选择时见表1-1）

（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。

（3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。

（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。

此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法（参考表1-1）。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63μm，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车——半精车——淬火——粗

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磨。

2．加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：

(1) 粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能与早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra80~100μm。

(2)半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25μm

(3)精加工阶段

精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度与表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.

精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为IT6~IT7，表面粗糙度为

Ra10~1.25μm.

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(4)光整加工阶段

对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。

此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。

但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以与运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。

３．工序的集中与分散

制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。

(1)工序集中的特点

工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增

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高，调整维修费事，生产准备工作量大。

(2)工序分散的特点

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。

一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。

由于近代计算机控制机床与加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。 4．加工顺序的安排

零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以与辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：

(1)机械加工工序安排

1)先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工。 2）先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，

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其上的平面较大，用平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后孔”原则。

3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。这样可以保护主要表面的光洁。

此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进行。用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。

(2)热处理工序的安排

热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况：

1)退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。

2)调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和 氮化减少变形作预备处理。

3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件精度。

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4)淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间进行。表面淬火之前常要进行调质与正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。

5）氮化。安排在精细磨之前。氮化前还需要安排调质处理，氮化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。

6）发兰。表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。

(3)辅助工序的安排

检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。 1)粗加工阶段结束之后； 2)重要的工序的前后；

3)工件从一个车间转到另一个车间时； 4)工件全部加工完毕后。

辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。

现制定两套工艺路线，具体如下： 1工艺路线方案一： ZQ减速器机盖的工艺过程 工序1：人工时效热处理。

工序2：涂漆。非加工面涂防锈漆。

工序3：粗铣。以结合面、主轴孔为定位基准，夹紧工件，铣顶部平面与

凸台，保证尺寸3mm。工具为专用铣床。

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工序4：粗铣。铣结合面。工具为专用铣床。

工序5：半精铣。以结合面、主轴孔为定位基准，夹紧工件，铣顶部平面

与凸台，保证尺寸3mm。工具为专用铣床。

工序6：半精铣结合面。工具为专用铣床

工序7：钻结合面孔4×φ11和6×φ13螺栓孔，并刮平。并钻、攻起盖螺

纹孔M10-6H。工具为专用钻床。

工序8：钻、攻顶盖四个螺纹孔4×M5-6H。工具为专用钻床。 工序9：检查各部尺寸与精度。 ZQ减速器机座的工艺过程 工序1：人工时效热处理。 工序2：非加工面涂防锈漆。

工序3：粗铣、半精铣。以底面，装夹工件。铣结合面。工具为专用铣床。 工序4：钻结合面孔4×φ11和6×φ13螺栓孔，并刮平。工具为专用钻床。 工序5：粗铣、半精铣。以结合面与轴承孔定位，装夹工件铣底面。保证

高度尺寸170±0.036mm(工艺尺寸)。工具为专用铣床。

工序6：。钻底面4-φ21。工具为专用钻床。

工序7：钻、铰φ25mm测油孔，锪φ40mm深2mm。钻M15×1.5-16

底空,刮平φ28深2mm,以两个工艺孔与底面定位，夹紧工件，。工具为专用钻床。

工序8：钳工。箱体底部用煤油做渗漏试验。 工序9：检查各部尺寸与精度。 ZQ减速器箱体的工艺过程

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工序1：合箱。将箱盖，箱体对准合箱，用螺栓、螺母紧固。

工序2：钻。铰2- 6mm，1：50锥孔，装入锥销。工具为专用钻床。 工序3：做标记编号。

工序4：粗铣。以底面与两孔定位，按底面一边找正。夹紧工件，兼顾一

面的加工尺寸，铣另一端面。工具为专用铣床。

0.030.035工序5：粗镗。以底面与两孔定位,装夹工件，粗镗620和720轴承孔，

留加工余量0.3~0.4mm。保证两轴中心线的平行度公差0.3mm保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm。工具为专用镗床。

工序6：半精铣，加工端面。

0.03工序7：半精镗。以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗6200.035和720轴承孔，留加工余量0.1~0.2mm。保证两轴中心线的平

行度公差0.3mm保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm。工具为专用镗床。

工序8：钻。用底面与两销钉定位用钻摸板钻、攻两轴承孔四个端面24×

M8-6H的螺孔。工具为专用钻床。

工序9：精镗。以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，按结合面

精确对刀（保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm）精镗

0.030.035620和720。倒1×x45角。工具为专用钻床。工具为专用镗床。

工序10：钻。钻、括2×φ20。工具为专用钻床。 工序11：钳。拆箱、清理飞边、毛刺。 工序12：钳。合箱、装锥销紧固。 工序13：检验。检查个部尺寸与精度。

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工序14：入库。 2工艺路线方案二： ZQ减速器机盖的工艺过程 工序1：人工时效热处理。

工序2：涂漆。非加工面涂防锈漆。

工序3：粗铣。以结合面、主轴孔为定位基准，夹紧工件，铣顶部平面与

凸台，保证尺寸3mm。工具为专用铣床。

工序4：粗铣。铣结合面。工具为专用铣床。

工序5：半精铣。以结合面、主轴孔为定位基准，夹紧工件，铣顶部平面

与凸台，保证尺寸3mm。工具为专用铣床。

工序6：半精铣结合面。工具为专用铣床

工序7：钻结合面孔4×φ11和6×φ13螺栓孔，并刮平。并钻、攻起盖螺

纹孔M10-6H。工具为专用钻床。

工序8：钻、攻顶盖四个螺纹孔4×M5-6H。工具为专用钻床。 工序9：检查各部尺寸与精度。 ZQ减速器机座的工艺过程 工序1：人工时效热处理。 工序2：非加工面涂防锈漆。

工序3：粗铣、半精铣。以底面，装夹工件。铣结合面。工具为专用铣床。 工序4：钻结合面孔4×φ11和6×φ13螺栓孔，并刮平。工具为专用钻床。 工序5：粗铣、半精铣。以结合面与轴承孔定位，装夹工件铣底面。保证

高度尺寸170±0.036mm(工艺尺寸)。工具为专用铣床。

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工序6：。钻底面4-φ21。工具为专用钻床。

工序7：钻、铰φ25mm测油孔，锪φ40mm深2mm。钻M15×1.5-16

底空,刮平φ28深2mm,以两个工艺孔与底面定位，夹紧工件，。工具为专用钻床。

工序8：钳工。箱体底部用煤油做渗漏试验。 工序9：检查各部尺寸与精度。 ZQ减速器箱体的工艺过程

工序1：钳。将箱盖，箱体对准合箱，用螺栓、螺母紧固。

工序2：钻。铰2- 6mm，1：50锥孔，装入锥销。工具为专用钻床。 工序3：钳。将箱盖，箱体做标记编号。

工序4：粗铣。以底面与两孔定位，按底面一边找正。夹紧工件，兼顾一

面的加工尺寸，铣另一端面。工具为专用铣床。

0.030.035工序5：粗镗。以底面与两孔定位,装夹工件，粗镗620和720轴承孔，

留加工余量0.3~0.4mm。保证两轴中心线的平行度公差0.3mm保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm。工具为专用镗床。

工序6：半精铣，加工端面。

0.03工序7：半精镗。以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗6200.035和720轴承孔，留加工余量0.1~0.2mm。保证两轴中心线的平

行度公差0.3mm保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm。工具为专用镗床。

工序8：精镗。以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，按结合面

精确对刀（保证结合面与轴承孔的位置度公差为0.2mm）精镗

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0.030.035620和720。倒1×x45角。工具为专用钻床。工具为专用镗床。

工序9：钻。用底面与两销钉定位用钻摸板钻、攻两轴承孔四个端面24×

M8-6H的螺孔。工具为专用钻床。

工序10：钻。钻、括2×φ20。工具为专用钻床。 工序11：钳。拆箱、清理飞边、毛刺。 工序12：钳。合箱、装锥销紧固。 工序13：检验。检查个部尺寸与精度。 工序14：入库。

通过以上的两套方案比较。我们可以看出，方案二中，铣顶盖必须以结合面、主轴孔为定位基准，而这里只用了结合面为定位基准是不妥当的；箱体轴承孔在精镗前就必须对其端面上的螺纹孔进行加工，而在第二套方案里这两个步骤是相反的。所以第一套方案比较合理，选用第一套方案。

2.3 主要表面的加工 2.3.1箱体的平面加工

箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。

刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。

箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，

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即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。 2.3.2主轴孔的加工

由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。

目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗—浮动镗；金刚镗—珩磨；金刚镗—滚压。

上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。

从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正。 2.3.3孔系加工

车床箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系两类。

平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以与孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工。

单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。

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坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。

必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。

成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下两种方法进行加工： 1.从箱体一端进行加工

加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：

当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。

对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用镗床后立柱导套支承镗杆。 2.从箱体两端进行镗孔

一般是采用“调头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗

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床工作台回转1800，再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退出主轴，使工作台回转1800，用百（千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即可加工另一孔。

“调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。

2.4 定位基准的选择

在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。 2.4.1粗基准的选择

选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择的原则是：

1.选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。

2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

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3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。

4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。

箱体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够间隙；此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速箱体加工的第一个面是盖或底座的结合面，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的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准。而是用顶面与底面作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度叫均匀。

2.4.2精基准的选择

选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。 精基准选择的原则是：

基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各

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表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度与端面与轴心线的垂直度。

互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。

自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。

箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而 带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。例如车床主轴箱可以选用装配基面的底面做定位基准，在大批量生产中，则选用主轴箱顶面和 两定位销为定位基准。分离式减速箱体的结合面与装配基面底面有一定的尺寸精度和位

置精度，轴承孔轴线应对结合面上，与底面也有尺寸精度和相互位置精度

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要求，故加工底座结合面时，选底面为精基准，箱体和箱后的轴承孔加工仍以底面为主要定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时，可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则，又符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度与与装配基面的尺寸精度和平行度。

2.5工艺尺寸的计算 2.5.1加工余量的确定 参照文献[1]表5-12得： 平面粗加工余量：

加工性质 被加工表面的宽度 ≤100 余量a 公差（+） 0.3 0.5 0.7 1.0 - ＞100-300 余量a 1.5 2.0 2.5 3.0 - 公差（+） 0.5 0.7 1.2 1.5 - ×40002000 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 ＞300-1000 余量a 公差（+） 0.7 1.0 1.2 1.6 2.0 ×被加工表面的长度 ≤300 ＞300-1000 ＞1000-2000 ＞2000-4000 ＞4000-6000 1.0 1.5 2.0 2.5 - 粗加工后精铣 长度与宽度 L ×B 500×500 10001000 ×20001500 ×40002000 27 / 59

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以上 每边留量a 有人工时效每边留量a

3 4 4 5 5 7 6 10 8 12 孔加工余量的确定：

加工孔的直径 第一次 直径 粗镗 第二次 精镗 镗后的直径 按照H11公差 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 - - - - 45 51 56 61 66 71 75 28.0 33.0 38.0 43.0 48.0 53.0 58.0 63.0 68.0 73.0 78.0 29.8 34.7 39.7 44.7 49.7 .5 59.5 .5 69.5 74.5 79.5 +0.13 +0.16 +0.16 +0.16 +0.16 +0.19 +0.19 +0.19 +0.19 +0.19 +0.19 28 / 59

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85 90 95 100 80 85 90 95 83.0 88.0 93.0 98.0 84.3 .3 94.3 93.3 +022. +0.22 +0.22 +0.22 注：如铸出的孔有最大加工余量，则第一次粗镗可以分成两次或更多次进行．

根据生产纲领和零件的结构选择毛坯。

零件毛坯的材料为HT-40。生产类型为中量生产，采取的毛坯尺寸如下： 顶盖厚度尺寸（8+5）+3+1.3=17.3 上下结合面厚度尺寸12+3+2.7=17.7 机座地面厚度尺寸20+3+2.7=25.7 四个轴承孔端面厚度尺寸50+3+1.3=.3 两个轴承通孔直径尺寸

0.03轴承孔φ620 62-4-3.69=.31 0.035轴承孔φ720 72-4-3.69=.31

2.5.2切削用量的选择 参照文献[3]表7-2得：

切削进给量走速度(mm/r(m/s) ) 刀长 加工对加工方加工刀 象 法 步骤 具 切削深度(mm) 29 / 59

备注 (mm/z度减速箱体加工工艺与夹具设计

) （mm） 粗铣 1 圆柱1.5 铣刀YG6 0.24 0.4 280 机盖上平面 半精铣 2 2.4-84 0.41 0.08 280 圆柱0.5 铣刀YG6 粗铣 1 圆柱1.5 铣刀YG6 0.24 0.4 335 机盖结合面 半精铣 2 2.4-84 0.41 0.08 335 圆柱0.5 铣刀YG6 磨 3 砂轮 0．02 0．75 0．02335 2．87 4-163 机盖结钻削加1 合面平工 麻花30 钻 0.36 0.45 32 2.4-30 / 59

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面孔 钻削加2 工 麻花14 钻 0.38 0.38 16 38 2.4-41 机盖上钻削加1 平面孔 工 麻花20 钻 0.38 0.36 22 2.4-38 2.4-41 功丝 2 丝锥 20 0.163 1.0 22 2.4-105 圆柱 铣刀YG6 1.5 粗铣 1 0.24 0.4 335 2.4-84 机座结合面 圆柱0.5 铣刀YG6 0.41 0.08 335 2.4-84 半精铣 2 磨 3 砂轮 0．02 0．75 0．02335 2．87 4-163 31 / 59

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粗铣 1 圆柱1.5 铣刀YG6 0.24 0.4 280 机座底面 半精铣 2 2.4-84 0.41 0.08 280 圆柱0.5 铣刀YG6 机座底钻削加1 面孔 工 2.4-38 2.4-41 麻花25 钻 0.37 0.43 28 铰孔2 2.4-58 2.4-59 （两工艺用） 铰刀 25 0．15 1．5 28 钻削加1 工 钻削加2 工 麻花30 钻 麻花14 钻 0.36 0.45 32 机座结合面孔 2.4-0.38 0.38 16 38 2.4-41 32 / 59

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钻削加1 工 麻花22 钻 0.20 0.4 25 2.4-38 2.4-41 加工测油孔 铰孔 2 铰刀 22 0.35 0.35 25 2.4-58 2.4-59 锪孔 3 锪刀 8 0.40 0.21 8 2.4-67 钻削加4 工 麻花10 钻 0.44 0.1 12 2.4-38 2.4-41 功丝 5 丝锥 10 0.095 1.0 12 2.4-105 钻削加1 工 麻花30 钻 0.35 0.61 30 2.4-38 2.4-41 放油孔 33 / 59

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功丝 2 丝锥 22 0.2 2 22 2.4-105 轴承端粗铣 面 半精铣 2 1 端面1.5 铣刀 端面0.5 铣刀 半精铣 2 端面0.5 铣刀 0.27 0.3 180 2.4-0.45 0.08 180 73 2.4-0.45 0.08 180 82 粗镗 1 镗刀 镗刀 镗刀 1.5 0.5 0.2 0.3 0.4 0.25 0.1 0.24 25 镗轴承孔 半精镗 2 精镗 3 2.4-66 2.4-38 2.4-41 0.25 0.4 0.081 端面螺钻削加1 纹（孔工 蜗麻花25 钻 杆） 功丝 2 丝锥 25 0.148 1.25 25 2.4-105 34 / 59

减速箱体加工工艺与夹具设计

端面螺钻削加1 纹（孔工 蜗麻花25 钻 0.081 0.24 25 2.4-38 2.4-41 功丝 2 丝锥 25 0.148 轴承孔锪孔 倒角 2.5.3切削的工时定额 参照文献[3]得：

ti——机动时间 l——被切削层的长度 l1——刀具的切入

轮） 1.25 25 2.4-105 1 锪刀 1 0.41 0.2 1 2.4-67 长度 l2——刀具的切出长度 V——切削速度 n——机床的每分钟转数 f——工件每转刀具的进给量 ap——切削深度

i——进给次数或行程数 d0——工件或刀具直径

粗铣

取53

ftimzfznzw0.42053

4249081.524240.409min

半精铣

ll1l2908.3020.237min tif424mz结合面的基本时间

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粗铣till1l2fmz40581.521.152min

4244058.3020.979min

424半精铣till1l2fmz磨结合面（见[1]表6.2-8）

t2405711.1100042200.028763261 241082.62min当加工两个面时tm2t5.24min 钻13孔 L=30mm

l13mml21mm

n

w960r/min

当加工两组孔时t=tm24.25min 钻孔11 L=14mm

当加工两组孔时t=tm21.50min 钻17.5孔 L=25

4=min

l13mm

l21mm

nw960r/min

l13

l21

nw960r/min

钻攻4-M5 钻L=18mm

4=

l =3mm l12 =0

nw =960r/min

18340.875min

9600.1攻 L=15

l13mm

l20

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nw195r/min v=4.9r/min

4

=

(153)240.0.375min

1951钻攻M10 钻L=20

2=

l13mm

l21mm

nw960r/min

203120.25min

9600.1攻

n

w195 v=4.9r/min

L=20mm

l13mm

l21mm

=

(2033)20.27min

1951钻铰2x20 f=0.41mm/r v=4.9m/min(见[1]表2.4-38;2.4-41)

ns100012.25100012.253.14dw3.1420

195r/minnw180r/nin

3.14dwnw3.1420180实切削速度v=1000 100011.304m/min=

----------------------------------------------------------- 锪沉头孔f=0.21mm/r

nw44r/min

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L=8 = 钻攻M6 L=10mm =

L=10mm

l12mm

l20

l13

l13

n=

w195r/min v=4.9m/min

(103)20.133min

1951钻攻M16 L=25mm

l13mm

l11mm

nw960r/min

= L=22 =

l13

l22

nw960r/min

(2232)20.116min

1951.5---------------------------------------------------- 铣端面 v=0.45m/r

dw225 Z=20

ns1000238r/min

3.14dw查[4]表4.2-39取nw53r/min v=

3.14dwnw100037.4m/min3.1422553 1000fm0.3205360mm/min

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=

110320.3616min

318因为有两面，所以t=0.733min 半精铣t=1.4465min

因为有四面，所以t=5.76min 镗孔62、72

ap2mm f =0.4mm/r

相关手册r=100m/min

1000v10001003.14D3.1450637r/mm取 630r/minnwL=53 =

l13

l22

两个孔加工的机动时间 t=0.23x2=0.46min 半精镗

ap1 f=0.5mm/r v=100

1000v1000100513r/mm取 3.14D3.1452510r/minnwL=53 =

l13

l22

两个孔的机动时间 t=0.284x2=0.568min

ap0.1 f=0.1mm/r

nw816r/min v=100m/min

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t=0.568min 镗72轴承孔同上 钻攻M8 钻 L=28 l13

l20 n =960r/min

=

2839600.240.135min

t=24tm=3.24min 攻L=25 l13

l22 =

(2532)2195230.77min

t=24tm=1.848min

n=195r/min 40 / 59

v=4.9m/min

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3 夹具设计

3.1设计减速器φ21底孔夹具 设计任务

设计在成批生产条件下,在专用立式钻床上减速器底孔φ21的钻床夹具.

3.1.1设计任务分析

1、φ21为自由尺寸,可一次钻削保证.该孔在轴线方向的设计基准是以钻套的中心线.径线的设计基准是以轴承孔与另一端面.

2、面铣结合面是前一工序已完成的尺寸,本工序的后续工序是以孔φ21为底孔钻结合面孔,4-φ11,6-φ13.

3、专用钻床的最大钻孔直径为φ25mm.主轴端面到工作台面的最大距离H=700mm,工作台面尺寸为375x500mm2, 其空间尺寸完全满足夹具的布置和加工范围的要求。

4、本工序是对四个孔进行加工，采取移动的夹具，钻模板选用旋 式；使用快换钻套。 3.1.2设计方案论证 1、定位基准的选择

工序结合面是已加工过的平面，且又是本工序要加工的孔φ21mm的设计基准，按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。若定位元件采用φ62和φ72的轴承孔，则基准不重合。因此，选择结合面与轴承

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端面作为定位比较合理。 2、夹紧结构的确定

当定位心轴水平放置时，在专用钻床上钻φ21 mm孔的钻前力和扭矩力均由重力与外力来承担，这时工件的夹紧可以有两种方案：

（1） 在箱体的底面上，采用压板压紧，夹紧力与切削力处于平行状态。

这种结构复杂，装卸工件比较麻烦。

（2） 在箱体的底面上采用螺纹夹紧装置，加紧力与切削力平行，这种结

构简单。装卸工件比较容易。 3.1.3切削力与夹紧力的计算 刀具：麻花钻，dw=21mm,

则F=9.81×.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz ([3]96页)

查表得：d0=21mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以： F=(9.81×.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷19=79401N 查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值： FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53 故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N FV=0.6 FE=0.6×79401=470N FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4

式中：K1 —基本安全系数，2.5 K2—加工性质系数，1.1

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K3—刀具钝化系数，1.1 K2—断续切削系数，1.1

则F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521 =211366N

选用螺旋—板夹紧机构，故夹紧力 fN=1/2 F/

f

为夹具定位面与夹紧面上的摩擦系数，f=0.25

则 N=0.5×211366÷0.25=52841N 3.1.4夹具设计与操作的简要说明

在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的铣床夹具就是选择了手动螺旋—板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。

夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用） 3.1.5结构分析

按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，夹紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，加工时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。

1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件

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壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。 2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度，保证工件底面与夹具底面的平行度。

3、为了便于装卸零件，夹具采用了铰链式的钻模板结构。以保证钻套的位置精度，用琐紧螺钉锁紧。 3.1.6夹具的公差分析

1、制订夹具公差的基本原则和方法

（1）满足误差不等式并有精度储备的的原则

零件加工中受工艺系统各种误差因素的影响而使加工尺寸产生一定的误差，设除夹具本身之外工艺系统其他各误差环节所造成的总和，同时考虑到要维持夹具的使用精度，在寿命期内应留出允许的磨损公差为△m.因此，夹具的制造误差jz应当保证被加工工件的尺寸误差在考虑上述两项误差之后。仍在允许的尺寸公差Tg范围之内于是就有不等式

Tjzg(im)

（2）、基本尺寸按工件相应尺寸的平均值标注并采用双向对称偏差的原则。

为了便于尺寸计算和误差分析，并尽可能避免计算中的错误，凡是夹具上与被加工主件尺寸相应的尺寸，其基本尺寸均应按工件尺寸的平均尺寸标注，其公差取工件尺寸公差的1/2~1/5标注。底面与结合面的尺寸为160，选用尺寸偏差时为160±0.36mm.

2.与加工要求没有直接关系的加具尺寸公差的制订

与加工要求无直接关系的尺寸是指不直接与零件加工尺寸相对应的夹

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具尺寸。他们的尺寸公差无法从工件上相对应的尺寸来确定。但他们的公差也并非对加工精度没有影响。

属于这种夹具公差的多为夹具内部结构配合尺寸公差，如定位元件与夹具体、可换钻套与衬套、导向套与刀具、铰链连接的轴与孔、夹具机构上各零件的配合尺寸公差等。这类尺寸公差主要是根据零件的功用和装配要求，直接根据国家标准规定的公差配合来选用的。如夹具中起导向作用并相对滑动的连接副一般选用般选用

H7;有相对活动而无导向作用的连接副一g6H7H9G7F8、；铰链连接则按基轴制选用、等间隙配合。

f9h8h6h6从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

3.2 镗床夹具设计

镗床夹具又称镗模它主要用于加工箱体，支架等工件上的单孔或孔系。镗模不仅广泛用于一般镗床和镗孔组合机床上也可以用在一般车床、铣床和摇臂钻床上，加工有较高精度要求的孔或孔系。镗床夹具，除具有定位元件、加紧机构和夹具体等基本部分外，还有引导刀具的镗套。而且还像钻套布置在钻模板上一样，镗套也按照被加工孔或孔系的坐标位置，布置在一个或几个专用的镗孔的位置精度和孔的几何形状精度。因此，镗套、镗模支架和镗杆是镗床夹具的特有元件。 3.2.1结构分析

加工工件为减速器箱体工件，要求加工两直径均为φ62和φ72的轴承孔。

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工件的装配基准为底面和两工艺孔，本工序所加工的孔为7级精度，各孔均有一定的平行度、同轴度要求，装配基面与定位孔已精加工过。使用专用机床、粗、半精、精镗φ62和φ72孔。由于采用专用机床同时加工出各孔，所以中心与底面的距离要求为280mm，因此，底面和工艺孔是φ62和φ72孔的工序基准。

根据基准面重合的原则，选定底面定位基准，三个自由度，工序孔三个自由度，实现定位。由于定位基准是经过加工过的光平面，故定位元件等用夹具体把两个定位元件做成一体，工件放在上面，使重力与加紧方向一致。

3.2.2夹具的结构类型

镗床夹具按其结构特点，使用机床和镗套位置的不同，有以下分类方法。

（一） 按使用机床类别分，可分为万能镗床夹具、多轴组合机床镗床夹具、

精密镗床夹具，以与一般通用机床镗床夹具。

（二） 按夹具的结构特点分，可分为卧式镗床夹具和立式镗床夹具等。 （三） 按镗套的位置分布，可分为单支承前引导的镗床夹具，即镗套为于

被加工孔的前方；单支承后引导的镗床夹具。

本夹具属于单支承后引导的镗床夹具，本就加以说明介绍。

单支承后引导的镗床夹具，既镗套位于被加工孔的后方，介于工件与机床主轴之间，主要用于加工D<90mm。但根据1、镗削

L有两种类型： DL<1的通孔或小型箱体的不通孔时，刀具采用悬臂式，而导柱直D径大于镗孔经这种型式的特点为：

（1） 因为所镗孔的长度很短，既刀具的悬伸长度很短，而导柱直径又大

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于镗孔径、所以刀具的刚性很好，加工精度也高。

（2） 这种布置型式可用同一尺寸的后镗套而进行多工步加工。 （3） 因无前导柱，故装卸工件更换刀具均叫方便。 （4） 用于立镗时，无切削落入镗套之虑。

2、当镗削的通孔或不通孔时，刀具虽然仍是悬挂式，但导柱直径d则应小于所镗孔经D.

如果这时仍采用上述d>D的方式，则在加工这种较长的孔时，刀具的悬伸长度h必然很大，起码应大于L.由于刀具悬伸长度大，所以刀具易引偏，严重时会使镗杆与镗套蹩住，否则须增加镗套长度，以保证足够的导引刚度。但这样将导致整个镗套部分的结构庞大。

上述两种的单支承引导的镗杆与机床主轴作刚性联接，这样，要使镗套中心对准机床主轴中心，不容易做到很准确，而且还需要技术水平较高的工人能胜任。

3.2.3夹紧力大小的确定原则

夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。

计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数K。

WkW`

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式中W`——计算出的理论夹紧力；

W——实际夹紧力；

K——安全系数，通常k=1.5~3.当用于粗加工时，k=2.5~3,用于精加工时k=1.5~2. 这里应注意三个问题：

（一）切削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。如图2-1所示切削方向进行静力平衡，求出理论夹紧力，再乘以安全系数即为实际夹紧力，图中W为夹紧力，N1、N1`…为镗孔各方向镗削力，可按切削原理中求切削力。而N1切削力将使夹紧力变大，在列静平衡方程式时，我们应按不利的加工条件下，即N1时求夹紧力。既WKN11.5KN

图2-1 （二）在分析受力时，往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹紧力最大的一个方程，然后求出所需的夹紧力。如图所示垂直方向平衡式为 W=1.5KN;水平方向可以列出：W1.5KN/f,f 为工件与定位件间的摩擦系数，一般0.15,即W=10KN；对o点取矩可得下式

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WKN2ll220.5ll2l20.5l 2l3.2KN比较上面三种情况，选最大值，既W=10KN。

（三）上述仅是粗略计算的应用注意点，可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。

表2-1，削边销尺寸参考表（mm）

d >3~6 >6~8 >8~20 B b b1

>20~25 d-3 3 5 >25~32 d-4 3 5 >32~40 d-5 4 6 >40~50 d-5 5 8 >50 d-0.5 d-1 1 2 2 3 d-2 3 4 -- -- 14

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图2-2

图2-3 3.2.4定位销尺寸与高度确定 1、定位销尺寸的确定

以一面两销（一圆柱销和一削边销与一平面支承）实现定位。这是增加两孔连心线方向上的间隙并减小转角误差的有效措施，如图2-2，为使工作在极端情况下能装到定位销上，可把碰到工件孔壁的部分削去，只留下一部分圆柱面。这样在连心线方向上，仍有减小第二销直径的作用。但在垂直于连心线的方向上，由于定位销直径减小，故工件的转角误差没有

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增大，有利于保证加工精度。

(1)确定定位销中心距与尺寸公差（如图2-3） 取

故销间距为197±0.01mm （2）确定圆柱销尺寸与公差

取

（3） 按表2-1选削边销的b与B之值

取

b4mm；B=d-2=21-2=19mm

1（4）确定削边销的直径尺寸与公差

d2max=D2minD2ab12min2(0.03+0.01)×4=21-

21=20.985mm公差配合取为0.017,其下偏差为0.017mm 故削边销直径为

φ2100.017=φ210.009mm

+0.012定位销高度的确定

确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时，不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。这时，如定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进去。避免产生卡住。

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图2-4

定位装置为一面两销。

查[1]得：

第一个定位销的最大工作高度为

Hmax=6.8mm

第二个定位销的最大高度为

Hmax=6.8mm

为了装卸工件方便，可以使削边销低于圆柱销1~2mm。

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结 论

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、钻床和镗床夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

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参考资料

[1] 赵如福，金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，2006 [2] 张耀宸，机械加工设计手册，航空工业出版社，1987 [3] 王先逵，机械制造工艺学，机械工业出版社，2006 [4] 李庆余，机械制造技术装备设计，机械工业出版社，2006 [5] 肖继德，机床夹具设计，机械工业出版社，2005 [6] 机床夹具图册（上、下册），贵州人民出版社1983 [7] 机床夹具图册（上、下册），贵州人民出版社1983 [8] 路甬祥，液压气动技术手册，机械工业出版社，2002

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致 谢

本毕业设计是在杨光春老师的指导下顺利完成的，在此我真心感谢杨老师在做毕业设计过程中的认真指导和帮助。杨老师为人真诚谦虚、学识渊博、教学严谨负责、实际工作经验丰富。通过做毕业设计，杨老师使我在学习和专业知识方面受益匪浅；而且他言传身教，以其高尚的道德品质使我在做人、学习和工作态度、人生观方面受到了很好的熏陶。在此毕业设计完成之际，我向杨老师表示最衷心的感谢！

在做毕业设计的程中，还得到了我们机电工程学院有关领导、老师以与各位同学的帮助、指导和关心，在此向他们也表示真心的感谢。

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