16 17 检验 入库 7.3 合箱加工工艺过程卡
工序工序名称 号 1 工序内容 定位基准 刀具设备 机床设备 2 将机箱盖，箱体和对准（机座底箱对准，并用连接 面） 螺栓孔连接箱盖和机座 钻2个锥销孔、 钻孔 扩孔、铰孔，保证：一面两扩孔 销孔直径为 销 铰孔 ?0.035，Ra3.2 ?160装销打入销孔，将一面两装销、做标记 箱盖与箱体做标销 记，标号 粗铣输入轴的轴承端面，保证：端面到传动轴轴线的距粗铣 离204.40，?0.29一面两Ra12.5 销 精铣输入轴的轴承端面，保证：端面精铣 到传动轴轴线的距离2040?0.115，Ra3.2 粗铣传动轴和输出轴的轴承端盖，保证：两端面间的距离为520.40?0.44，一面两销 麻花钻 铰刀 Z3025 3 硬质合金面X62W 铣刀YG8 4 硬质合金面X6142 铣刀YG6 粗铣 硬质合金面X62W 铣刀YG8 5 精铣 Ra12.5 精铣传动轴和输出轴的轴承端盖，保证：两端面间的距离为5200?0.175，Ra3.2 硬质合金面X6142 铣刀YG6 26
6 钻孔、攻丝 钻轴承端盖孔（16个）、攻丝，保证：一面两端盖孔直径 销 ?0.24，Ra12.5 ?160粗镗输入轴承孔， 麻花钻 丝锥 硬质合金四刀镗片 硬质合金四刀镗片 Z3025 7 粗镗输入轴?0.25保证： ?1480，承孔 Ra12.5 半精镗输入轴承孔，保证： 半精镗 ?0.063，Ra6.3 ?149.60精镗输入轴承孔，精镗 ?0.040保证：?1500， 卧式镗床T68 卧式镗床T68 硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 Ra1.6 粗镗传动轴承孔，粗镗 ?0.25保证： ?1480，硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 一面两销 8 半精镗 Ra12.5 半精镗传动轴承孔，保 证： ?0.063，Ra6.3 ?149.60硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 精镗传动轴承孔，精镗 ?0.040保证：?1500，硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 粗镗 Ra1.6 粗镗输出轴承孔，保证： ?0.290，Ra12.5。 ?1980硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 9 半精镗 半精镗输出轴承一面两孔，保 证： 销 ?0.072Ra6.3。 ?199.60， 精镗输出轴承孔，硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 精镗 ?0.046保证：?2000，硬质合金四卧式镗床T68 刀镗片 10 钳工 Ra1.6 拆箱，去毛刺，清 洗 27
11 钳工 12 终检查 13 入库
合箱，装锥销，紧 固 检查各部尺寸及精 度 第八章 箱盖结合面加工
图8.1 箱盖毛胚三维模型
8.1技术要求
平面度要求0.06（IT7），粗糙度要求Ra 1.6 ，接合面与凸缘距离250 ?0.021。
8.2基准选择
以轴承支座凸台面、轴承支座端面，箱盖一侧端面为定位基准面，以凸缘面为测量基准。
28
8.3工艺要求分析
对于结合面有平面度为0.025的形状精度要求、粗糙度Ra1.6。查《机械加工工艺手册》知该形状精度要求为IT7，再由此精度要求查《机械加工余量手册》——孙本绪、熊万武表 3-19（平面度的经济精度），知细铣能达到的粗糙度值为Ra0.4~Ra1.6。综合以上两方面资料，这里选用细铣加工方法作为最后的加工工序，以保证平面的形状精度要求和粗糙度要求。
8.4机床的选择
机床的选择原则：
1、机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应； 2、机床精度等级与本工序加工要求应相适应；
3、机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应； 4、机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应。
由于箱盖结合面加工方法为铣削，查《金属机械加工工艺人员手册》表6-39选择立式铣床X53T。该机床图片如下：
图8-2 X53T立式铣床
29
其各项参数如下：
总功率：11KW；
工作台的最大回转角度为?45°； T型槽数：3；
T型槽宽度：18mm； T型槽间距：90mm；
手动1260工作台的最大移动距离： 纵向：机动=1250（mm） 手动410横向：机动=400（mm） 手动410垂直：机动=400（mm）
8.5 刀具选择
铣刀类型的选择决定于加工的性质、加工表面的分布位置及形状、加工表面的尺寸所要求加工表面的粗糙度、工件材料及其他因素。
而减速器为大量生产，故选用面铣刀；材料为铸铁HT200，此道工序为粗加工，故选用粗齿铣刀；故本道工序选择硬质合金镶齿套式面铣刀（JB/T7954-1999）。
表1-1硬质合金镶齿套式面铣刀参数表 直径D 齿数 耐用度T前角 后角 主偏角 副偏角 （mm） （分） 100 10 200 0 7 60 5
8.6 量具的选择
采用三用游标卡尺 量具名称 三用游标卡尺 公称规格 125x0.02 测量范围 125 精确度 0.02 30
机制工艺课程设计
——减速器箱体加工工艺与夹具设计
学 院： 机电学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级：
指导老师：
2013年9月11日
1
目录
第一章 产品概述 ............................................................................................................................. 4
1.1 箱体的结构 ........................................................................................................................ 4 1.2 箱体的作用 ........................................................................................................................ 5 1.3 箱体的加工部位及相关技术要求 .................................................................................... 5 第二章 图纸技术要求分析 ............................................................................................................. 6 第三章 生产纲领 ............................................................................................................................. 7 第四章 材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图 ............................................................................. 8
4.1 材料选择 ............................................................................................................................ 8 4.2 毛坯热处理 ........................................................................................................................ 8 4.3铸造方法及模具设计 ......................................................................................................... 9 4.4 箱体的分型分析 ................................................................................................................ 9 4.5毛坯图 ............................................................................................................................... 12 4.6 毛坯余量 .......................................................................................................................... 13 第五章 定位基面的选择及分析 ................................................................................................... 14
5.1定位基准的选择 ............................................................................................................... 14 5.2各加工面基准表 ............................................................................................................... 14 第六章 加工工作量及加工手段组合 ........................................................................................... 18 第七章 大致工艺过程 ................................................................................................................... 22
7.1 机盖加工工艺过程卡 ...................................................................................................... 22 7.2 机座加工工艺过程卡 ...................................................................................................... 24 7.3 合箱加工工艺过程卡 ...................................................................................................... 26 第八章 箱盖结合面加工 ............................................................................................................. 28
8.1技术要求 ........................................................................................................................... 28 8.2基准选择 ........................................................................................................................... 28 8.3工艺要求分析 ................................................................................................................... 29 8.4机床的选择 ....................................................................................................................... 29 8.5 刀具选择 .......................................................................................................................... 30 8.6 量具的选择 ...................................................................................................................... 30 8.7切削用量 ........................................................................................................................... 31 8.8圆周切削力 ....................................................................................................................... 31 8.9 机动时间计算及单位时间定额 ...................................................................................... 31 第九章 箱盖结合面加工夹具设计 ............................................................................................... 32
9.1装夹方案设计 ................................................................................................................... 32 9.2夹紧机构设计 ................................................................................................................... 34 9.3计算机构运动自由度 ...................................................................................................... 34 9.4 计算汽缸行程 .................................................................................................................. 35 9.5 夹紧力的计算 .................................................................................................................. 35
9.5.1工件加工要求夹紧力 ............................................................................................ 35 9.5.2压板受力分析 ........................................................................................................ 36 9.5.3斜楔受力分析 ........................................................................................................ 37 9.6汽缸内径验算与汽缸的选择 ........................................................................................... 37 9.7 气压控制回路设计 .......................................................................................................... 40
2
9.8 三维效果图展示 .............................................................................................................. 41 第十章 关键部位校核 ................................................................................................................... 43 第十一章 东风公司实习与课程设计感想 ................................................................................. 45
3
第一章 产品概述
1.1 箱体的结构
减速器箱体的结构及加工特点： 1) 要求有足够的强度和刚度；
2) 外形为六面体的多孔多加强筋的薄壁结构； 3) 加工内容多，尺寸多； 4) 部分尺寸精度要求高。
为了便于安装内部部件，同时为了铸造方便、节约成本，一般将减速箱的箱体做成剖分式的（小型单级蜗轮蜗杆减速器也有将箱体做成整体式的情况）。由机座和机盖组成，取各传动轴的中心线所在平面为剖分面。为了便于分模，在箱体上设置有拔模斜度。
减速箱的箱体因其承受的力不大，所以做成薄壁结构，以节省材料。为了增加薄壁结构的强度，在箱体上的薄弱位置还设置了加强筋，以增加箱体抗冲击的能力。箱体上还设有多处圆角，和加强筋一样具有改善箱体受力状况的作用。箱体内部是空腔结构用于放置传动轴、相互啮合的齿轮和一定量的润滑油。此外，其轴承座上安装了与轴相配合的轴承和密封元件，分别用于改善旋转轴的工作条件和对工作环境进行密封。由于这个减速器是双极圆锥齿轮减速器，因而有三个轴承孔。为了便于搬运，在下箱体的两侧设计有用于起吊的吊耳。下箱体上设计有用于将减速器安装在地面上的地脚螺栓孔。为了能够将上下箱体安装在一起，在上下箱体上分别设计了10个螺栓孔，用于安装螺栓，将上下箱体牢固地联接在一起，联接在一起之后既能以上下箱体为整体对轴承孔进行加工，又能对箱体的联接进行预紧。并用定位销定位。
1.2 箱体的作用
箱体的主要作用可以概括为： 1).传动机构的载体 2).润滑机构的载体 3).冷却机构的载体 4).密封原件的载体
箱体一般对各种运动部件起支撑作用，并且在机器工作的过程中具有保证各个运动副处于正确的相对位置，同时有吸收冲击、缓和振动的作用。对于在内部开设有油槽或是水道的箱体，还能对其内部的各个运动副提供润滑或冷却作用。此外，箱体还能为其内部的运动部件提供一个密封环境，进而隔绝外界的污染，保持内部工作环境的想对稳定。对于本设计对象其作用还包括将输入轴的传动方向旋转90°，以利于在有限空间将输入轴的动力传输到输出轴。
4
1.3 箱体的加工部位及相关技术要求
减速箱箱体的主要加工部位包括上下箱体的结合面、三个轴承孔（合箱之后加工）、螺栓孔、定位销孔、窥视孔上平面及螺栓孔、三个轴承座端面及端面上的螺栓孔、下箱体的地脚螺栓孔和底平面，油孔端面及其螺纹孔。
箱体零件是机器或部件的基础零件，它将有关零件联结成一个整体，是各零件彼此协调工作。因此，箱体的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量和加工质量，进而影响减速器的使用寿命和性能。故箱体一般具有较高的技术要求。
①安装滚动轴承的孔系其孔径公差等级为IT7—8，粗糙度为Ra1.6. ②各轴承孔中心距偏差为±0.05。
③各轴承孔中心线的平行度公差为6—7级。
④箱体前端面是变速箱的安装基准，变速箱输入轴与发动机输出轴连接，因此图纸要求端面全跳动为0.08，后端面仅为安装轴承盖，端面圆跳动为0.1。装配基面、定位基面及其余各平面的粗糙度为Ra3.2。
第二章 图纸技术要求分析
箱体类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。零件的材料是HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、减震性、切削加工性、铸造性，价格便宜，制造方便，但塑性较差、脆性高，适用于承受较大应力、要求耐磨的场合。
由图纸可知，机盖、机座生产工艺的基本技术要求（见表2-1至2-2）：
表2-1 机盖部分图纸分析 零件名称 机
设计说明 1机盖左视图标注的368mm重复标注，应去掉。机盖上视图尺寸○1290mm应改成1190mm；其螺栓孔的分布尺寸φ116mm应改为φ120mm。 ②机盖图中粗糙度、基准符号的标注均为老标准，应改为新标准。 ③机盖的剖视图D—D方向的平行度0.080>0.046，不符合《互换性与测量技术》中的T>t>Ra的要求，查表将平行度改为0.040mm。 ④机盖主视图的350的偏差±0.095不符合标准公差数值，改为±0.070mm。 ⑤输入轴承孔端面相对于A的垂直度为0.10mm；传动轴承孔端面相对于B的垂直度为0.10mm；输出轴承孔端面相对于C的垂直度为0.10mm。各孔端面的表面粗糙度为Ra3.2。（保证轴承的良好装配） ⑥两轴承孔轴线的平行度为0.040mm，等级为6级，距离为350±5
11、 机座底边缘凸台面
加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯1.4（CT8） 粗铣 0.16(IT11) 工序尺寸 粗铣40?0.16Ra12.5 毛坯45?0.7 0?0.7
合箱后
12、输入轴轴承座端面 加工工序 粗铣——精铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 4.6 精铣0.4 工序公差 毛坯2.0（CT8） 粗铣0.29(IT11) 精铣0.115(IT9) 工序尺寸 精铣 2040 .40?0.115Ra3.2 粗铣204?0.29Ra12.5 毛坯209?1.0?1.0
13、中间轴、输出轴轴承座端面一 加工工序 粗铣——精铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 4.6 精铣0.4 工序公差 毛坯2.6（CT8） 粗铣0.44(IT11) 精铣0.175(IT9) 工序尺寸 精铣525?0.175Ra3.2 粗铣525.4?0.44Ra12.5 毛坯530?1.3 00?1.3
14、中间轴、输出轴轴承座端面二 加工工序 粗铣——精铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 4.6 精铣0.4 工序公差 毛坯2.6（CT8） 粗铣0.44(IT11) 精铣0.175(IT9) 工序尺寸 精铣520?0.175Ra3.2 粗铣520.4?0.44Ra12.5 毛坯525?1.3 00?1.3
21
15、输入轴承孔和中间轴承孔 加工工序 粗镗——半精镗——精镗 工序余量 毛坯8.0 粗铣 6.0 半精镗1.6 精镗0.4 工序公差 毛坯1.8（CT8） 粗镗0.25(IT11) 半精镗0.063(IT8) 精镗0.040(IT7) 工序尺寸 精镗1500?0.040?0.063Ra1.6 半精镗149 Ra6.3 粗镗1480.60?0.9?0.25 Ra12.5 毛坯142?0.9
16、输出轴承孔 加工工序 粗镗——半精镗——精镗 工序余量 毛坯8.0 粗铣 6.0 半精镗1.6 精镗0.4 工序公差 毛坯2.0（CT8） 粗镗0.290(IT11) 半精镗0.072(IT8) 精镗0.046(IT7) 工序尺寸 ?0.046?0.072精镗2000 Ra1.6 半精镗199.60 Ra6.3 粗镗 1980?0.290 Ra12.5 毛坯192?1.0 ?1.0
第七章 大致工艺过程
7.1 机盖加工工艺过程卡
工序工序名称 号 1 毛坯铸造 2 3
工序内容 铸造毛坯 清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 人工时效处理 22
定位基准 刀具设备 机床设备 清沙 热处理 4 粗铣 粗铣中间轴和输出轴轴承座凸台面850?0.19,Ra12.5 粗铣结合面，保证：凸台面到结合面的尺寸为一面两销（箱盖结合面） 高速钢立铣刀W9Cr4V2 X62W 粗铣 凸台面 26.40?0.13，Ra12.5 硬质合金镶齿面铣刀 X6142 5 半精铣 半精铣结合面，保证：凸台面到结合面尺寸为凸台面 25.40?0.033 ,Ra6.3 精铣结合面，保证：凸台精铣 面到结合面尺寸250?0.021，Ra1.6 粗铣窥视孔台阶面，保6 粗铣 证：台阶面尺寸50，?0.075Ra12.5（11级） 粗铣吊环台阶面 7 粗铣 0?0.29硬质合金镶齿面铣刀 X6142 凸台面 硬质合金 X6142 一面两销 硬质合金镶齿面铣刀 X52K 250,Ra12.5（11级） 一面两销 硬质合金镶齿面铣刀 硬质合金镶齿面铣刀 硬质合金镶齿面铣刀 X52K 8 粗铣 粗铣输入轴轴承座凸台面 粗铣启盖台阶面 一面两销 X52K 9 粗铣 一面两销 X52K 窥视孔上的螺栓孔钻孔钻孔、攻和攻丝，保证：孔的直径10 一面两销 麻花钻、丝锥 丝 ?0.08，Ra12.5（12级） ?60起吊螺栓孔锪孔攻丝，保证：右侧起吊螺栓距离输出轴中心线为300mm，直径M20，Ra12.5；左侧起一面两销 吊螺栓距离传动轴中心线为175mm，直径 M20，Ra12.5；右侧沉头座直径为 φ30 Z3025 11 锪孔、攻丝 锪钻、丝锥 Z3025、Z3040 23
锪12个螺栓连接孔，保12 锪孔 ?0.28证：螺栓孔直径?220，一面两销 锪钻 Z3040 13 锪孔 沉头座直径φ50 锪6个螺栓连接孔，保证：螺栓孔直径φ一面两销 锪钻 Z3040 ?1714 15 16
?0.240，沉头座直径φ40 清洗 检验 入库
7.2 机座加工工艺过程卡
工序工序名称 号 1 毛坯铸造 2 3 4 清沙 热处理 粗铣 工序内容 铸造毛坯 清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 人工时效处理 粗铣机座底面，保证：底面尺寸厚度4050-0.04，Ra12.5 粗铣结合面，保证：结合面厚度尺寸为定位基准 一面两销（机座结合面） 刀具设备 硬质合金面铣刀YG8 机床设备 X62W 粗铣 5 半精铣 精铣 401.40 ?0.4，Ra12.5 半精铣结合面，保证： 凸台面到结合面尺寸一面两销定0为400.4?0.097,Ra6.3 位（两个地脚螺栓和机座精铣结合面，保证：结底面) 合面尺寸：4000，?0.05724
硬质合金面铣刀YG8 X62W 硬质合金面铣刀YG6 硬质合金面铣刀YG6 X6142 X6142
Ra1.6 铣油标口台阶面，保6 粗铣 证：200，Ra12.5 ?0.13粗铣排油口台阶面，保证：台阶面厚度为一面两销 硬质合金面铣刀YG8 硬质合金面铣刀YG8 X62W 粗铣 7 精铣 X62W 6.40-0.09，Ra12.5 一面两销 精铣排油口台阶面，保证：台阶面厚度为60?0.036，Ra3.2 粗铣地脚螺栓凸台面，保证：台阶面厚度为硬质合金面铣刀YG6 X6142 8 粗铣 一面两销 250?0.13，Ra12.5 粗铣输出、中间轴承凸台面，保证：台阶面厚度为800?0.19，Ra12.5 粗铣输入轴承凸台面，保证：台阶面厚度为硬质合金面铣刀YG8 X62W 9 粗铣 一面两销 硬质合金面铣刀YG8 X62W 10 粗铣 一面两销 650?0.19，Ra12.5 硬质合金面铣刀YG8 X62W 11 锪孔 12 锪孔、 ?0.24径?160，沉头孔直径攻丝 锪地脚螺栓孔，保证：螺栓孔直径 φ22，沉头座直径为 φ55 锪油标孔 攻丝，保证:游标孔直一面两销 锪钻 Z3040 一面两销 定位 锪钻、丝锥 Z3025、Z3040 13 锪孔 14 15
锪孔 清洗 为M27 锪钻12个连接螺栓孔，保证:螺栓孔直径φ22，沉头孔直径为 φ50 锪钻6个连接螺栓孔，保证:螺栓孔直径 φ17，沉头孔直径为 φ40 25
一面两销 锪钻 Z3040 一面两销 锪钻 Z3040
图4-4
11
4.5毛坯图
图4-5
图4-6
12
图4-7
图4-8
4.6 毛坯余量
查《金属机械加工工艺设计手册》—赵如福，表12-6知材料为灰铸铁，砂型铸造的毛坯铸件典型的机械加工余量等级为E-G，这里我们选择其机械加工余量等级为E级。再由表12-2查得要求的铸件机械加工余量为2.8mm，即该产品毛坯的机械加工余量RMA=2.8mm。
要求的RMA适用于整个毛坯铸件，根据最终成品的最大轮廓尺寸来选取。 查表12-4得大批量生产时的毛坯铸件的公差等级为CT8-12，选CT8，再由表12-3查得CT8对应的铸件尺寸公差为3.2mm。 F——最终机械加工后的尺寸； RMA——机械加工余量；
CT——毛坯铸件的公差等级； R——铸件的基本尺寸；
加工平面、或是箱体的每一部分： R=F+RMA+1/2CT （1） 加工圆柱（孔、外圆）： R=F-2RMA-1/2CT （2）
由以上两个公式计算毛坯铸件的基本尺寸： 上箱体： 结合面余量=2.8mm+1.6mm=4.4mm 窥视孔平面余量=4.4mm
下箱体： 结合面余量=4.4mm 底面余量=4.4mm
油孔及游标孔平面余量=4.4mm 合箱： 轴承端面余量=4.4mm
轴承孔余量=2RMA+CT/2=5.6mm+1.6mm=7.2mm
13
在工序余量计算中均进行合理的取整处理，如4.4mm取整5mm，7.2mm取整8mm。
第五章 定位基面的选择及分析
5.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。 精基准的选择
根据大批大量生产的减速器箱体通常以底面和两定位销孔为精基准，机盖则以结合面作为精基准。 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，这种定位基准的选择夹紧方便，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。 粗基准的选择
加工的第一个平面是箱盖和箱座的接和面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和箱座两个不同部分上很不规则，因而在加工箱盖和箱座的接和面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而采用箱体上的接合面作为粗基准。 这样粗基准和精基准“互为基准”的原则下统一，可以保证结合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。
5.2各加工面基准表
工件 工序内容 定位基准 限制自由度 挡块1限制y，支撑钉2粗铣中间轴和输出轴轴承座凸台面 箱盖结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z简图 ?????箱盖 粗精铣结合面 凸台面 挡块1限制y，支撑钉2限制x、z；支撑钉3限制x、y、z?????? 14
挡块1限制y，支撑钉2粗铣窥视孔台阶面 结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z????? 挡块1限制y，支撑钉2粗铣吊环台阶面 结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z?????? 挡块1限制y，支撑钉2粗铣输入轴轴承座凸台面 结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z????? 挡块1限制y，支撑钉2粗铣启盖台阶面 结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z????? 挡块1限制y，支撑钉2 窥视孔上的螺栓孔钻孔和攻丝 结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z????? 挡块1限制y，支撑钉2粗铣机座底面 机座结合面 限制x、z；支撑钉3限制x、y、z?????? 机座 粗精铣结合面 底面、两定位销定位 两块支撑板限制x、y、????z；挡销限制y 两块支撑板限制x、y、??精铣机座底面 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 15
两块支撑板限制x、y、铣油标口台阶面 底面、两定位销定位 ????z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??粗精铣排油口台阶面 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??粗铣地脚螺栓凸台面 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??粗铣输出、中间轴凸台面 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??粗铣输入轴凸台面 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??锪地脚螺栓孔 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??锪油标孔 攻丝 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 16
两块支撑板限制x、y、 锪钻连接螺栓孔 底面、两定位销定位 ????z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、??锪钻连接螺栓孔 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??钻锥销孔、扩孔、铰孔 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??装销打入销孔，做标记，标号 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??合 粗精铣输入轴的轴承端面 箱 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??粗精铣传动轴和输出轴的轴承端盖 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??钻轴承端盖孔、攻丝 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 17
两块支撑板限制x、y、粗精镗输入轴承孔 底面、两定位销定位 ????z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??粗精镗传动轴承孔 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z 两块支撑板限制x、y、 ??粗精镗输出轴承孔 底面、两定位销定位 ??z；两定位销限制x、??y、z
第六章 加工工作量及加工手段组合
减速器箱体要加工共有十个面，上箱结合面、窥视孔台阶面、下箱结合面、下箱底面、下箱油塞孔台阶面、油表面、输入输出轴承孔端面、中间轴承孔端面、螺栓连接凸台面、地脚螺栓凸台面。此外，还要加工六个孔，镗轴承孔、螺栓孔、上箱吊环孔、排油孔、油表孔、定位销孔。
下面查工序确定各工序的尺寸和偏差
1、箱盖轴承座凸台面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯1.6（CT8） 粗铣 0.22(IT11) 工序尺寸 粗铣 85?0.22 Ra12.5 毛坯 90?0.8 0?0.8 18
2、箱盖结合面
加工工序 粗铣——半精铣——精铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 3.6 半精铣1.0 精铣0.4 工序公差 毛坯1.3（CT8） 粗铣 0.13(IT11) 半精铣0.033(IT8) 精铣0.021(IT7) 工序尺寸 精铣25?0.021Ra1.6 半精铣25.40?0.033Ra6.3 粗铣?0.6526.40?0.13Ra12.5 毛坯30?0.65 0
3、箱盖边缘台阶面
加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯1.3（CT8） 粗铣 0.13(IT11) 工序尺寸 粗铣 25?0.13Ra12.5 毛坯30?0.615 0?0.615 4、吊环台阶面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯2.2（CT8） 粗铣 0.29(IT11) 工序尺寸 粗铣250?0.29Ra12.5 毛坯 255?1.1 0?1.1 5、窥视孔台阶面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯2.2（CT8） 粗铣 0.075(IT11) 工序尺寸 粗铣50Ra12.5 毛坯10?1.1 ?0.075?1.1 6、机座底面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯2.6（CT8） 粗铣 0.4(IT11) 工序尺寸 粗铣405?0.4Rz50 毛坯410?1.3 0?1.3 19
7、机座结合面 加工工序 粗铣——半精铣——精铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣3.6 半精铣1.0 精铣0.4 工序公差 毛坯2.6（CT8） 粗铣0.4(IT11) 半精铣0.097(IT8) 精铣0.057(IT7) 工序尺寸 精铣400?0.057Ra1.6 半精铣400.4?0.097Ra6.3 粗铣?1.3 401.40?0.4Ra12.5 毛坯 405?1.300
8、机座地脚螺栓凸台面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯1.3（CT8） 粗铣 0.13(IT11) 工序尺寸 粗铣25?0.13Ra12.5 毛坯 30?0.65 0?0.65
9、机座中间轴承座凸台面 加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯2.2（CT8） 粗铣 0.19(IT11) 工序尺寸 粗铣80?0.19Ra12.5 毛坯 85?0.8 0?0.8 10、 机座输入轴凸台面
加工工序 粗铣 工序余量 毛坯5.0 粗铣 5.0 工序公差 毛坯1.6（CT8） 粗铣 0.9(IT11) 工序尺寸 粗铣 65?0.19Ra12.5 毛坯70?0.8 0?0.8
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8.7切削用量
查表可得粗铣的切削深度t=3.6mm，进给量s=0.3mm/z，由切削速度计算公式
368D0.2V?0.320.150.350.2 TtSzB其中，T=200 B=90,可得切削速度V=89m/min。
功率计算公式
P?2.6610?5t0.9fz0.75BZn
其中n=V/(piD)?283r/min。 可得P=8.9kw
8.8圆周切削力
铣削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算中应按最不利的加工条件下求得的铣削力或铣削合力计算。
已知t = 3.6mm，s = 0.3mm / z ，Z =10，B = 90mm，D = 100mm
带入圆周切削力公式
P?50t1.14vB0.9ZS0.72D?1.14k?p
可得 P=2725.8N.
其中三个方向的切削分力分别为
Px=0.15-0.3Pc=408.9-817.7N Py=0.9-1Pc=2453.2-2725.8N Pz=0.5-0.55Pc=1362.9-1499.2N
8.9 机动时间计算及单位时间定额
本道工序为铣上箱盖结合面，采用纵向铣削，走刀一次，加工过程时间计算如下：
带入公式：
T基本=L?L1?L2i Sm
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进给量 Sm=n2Sz2Z=28330.3310mm/min=849mm/min, 铣削轮廓实际长度L=2380mm 自由度 i=1 查表得：
切入长度L1=（D-D2?B2）/2=5mm 超出长度L2=2mm 所以T基本=2.81min。
辅助时间为： T辅助=0.22T基本=0.562min 准备终结时间为： T准备=0.052T基本=0.141min 单位时间为： T单位=1.52T基本=4.22min
第九章 箱盖结合面加工夹具设计
9.1装夹方案设计
本工序为粗铣上箱盖结合面（A 面），使工件达到完全定位。以B 面平面定位限制3 个自由度，此为第一基准；C 面与夹具上处于同一直线上的两个支承钉接触，限制2 个自由度，此为第二基准；D 面与夹具生的支承钉接触，限制了1 个自由度，此为第三基准，这时夹紧力自上而下施加于工件4 个轴承孔上。考虑到工件为大批量生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度，宜采用气动夹紧。装夹方案如图9-1、图9-2、图9-3。利用气缸活塞推动楔形块，压紧工件并且自锁。夹紧装置工作原理图如图9-4。
32
图9-1 装夹方案
图9-2 装夹方案
图9-3 装夹方案
33
9.2夹紧机构设计
夹紧机构对夹具的整体结构起决定性的影响。在选择或设计夹紧机构时，灵活性很大，在满足产品质量的前提下，应注意使夹具的复杂程序与生产批量相适应，夹紧机构的结构要便于制造、调整、使用和维修。考虑到是流水线作业，工件进出工作台的方向为沿输入轴轴线的方向，因此夹具不能与工件进出方向干涉，所以将夹具布置在输出轴承孔端面的两侧，并且夹具打开后不会碰到轴承孔端面，同时要求夹具最高点不能高于要加工凸台的高度（60mm），以防止夹具与立铣刀干涉。根据以上原则，设计了如下图所示的夹具。
图9-4 夹紧方案
9.3计算机构运动自由度
以图9.4右半部分为例计算，图中含有一个原动机，4 个构件，3 个转动副，2 个移动副，1 个平面高副，因此图中共有自由度：
F= 3 ?(2 pl+ph ) = 33 4 ?(235 +1) =1
34
9.4 计算汽缸行程
根据夹具设计要求以及斜楔的特性，设计好斜楔的形状尺寸如下图所示
图9-5 斜楔形状尺寸
由斜楔形状尺寸可得汽缸行程为170mm。
9.5 夹紧力的计算
9.5.1工件加工要求夹紧力
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。受力分析知：
P 夹2f1+（P 夹+G）2f2=K2P
其中工件与压板的摩擦系数取f1=0.9
35
工件与定位板的摩擦系数也取f2=0.3 切削力P=2725.8N
箱盖的重力G=1549.6Kg （ 由solidworks2010 自动测量得） 总安全系数K?K1K2K3K4 基本安全系数K1?1.2 加工状态系数K2?1.2 刀具钝化系数K3?1.2 切削特性系数K4?1.2
则K?1.24?2.07?2.5 故取K=2.5
代入上式，得P 夹=5291.35N
由于设计了4 个压板， 所以平均每个压板上的力为F压=1322.8N 。
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。
9.5.2压板受力分析
对压板进行受力分析，如下图所示：
图9-6 压板受力分析
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根据杠杆原理可得
已知F压=1322.8N,可得F1=2447N。
9.5.3斜楔受力分析
对斜楔进行受力分析，参照《机械制造工艺学》P49，带滚子的斜楔夹紧机构的夹紧力计算公式
Q?Wtg(???'1)?Wtg?2
式中 ?'1——滚子滚轮的当量摩擦角； tg?'1?2???(d1)?tg?(d1) d2d2d2 d1——滚子销轴直径； d2——滚子直径；
?——滚子与销轴的摩擦角； ?2——斜楔对夹具体的摩擦角。
将数据代入公式中可得 Q=1474N 9.6
汽缸内径验算与汽缸的选择
根据气缸推力计算公式 P??D2p? 4工作压力p选择0.4，负载率取0.4，推力P=2Q=2948N。 将计算出的缸筒内径D根据《液压与气压传动》第三版，表13-3圆整，取 缸筒内径D=160mm。 查机械设计手册，选择普通双活塞汽缸QGEW-3系列10A-2，其基本参数如下所示：
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图9-7 汽缸参数
图9-8 汽缸
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图9-9 汽缸尺寸
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9.7 气压控制回路设计
1-气源 2-气动三联件 3-二位四通手动换向阀 4-双活塞汽缸 5-溢流阀
图9-10 气动控制回路
工件在夹具体定位完成后，扳动二位四通手动换向阀3到上图工作位置，活塞杆伸出，夹紧机构夹紧，加工完成后，扳动二位四通手动换向阀，夹紧机构松开。
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9.8 三维效果图展示
图9-11 三维效果图
9-12 三维效果图
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9-13 三维效果图
9-14 三维效果图
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第十章 关键部位校核
在夹具中，最容易失效的是铰链连接处的销轴，因此对夹具中的销轴进行校核，铰链连接处一般均采用销轴与开口销配合。
对夹具中销轴进行受力分析如下图所示：
图10-1 销轴受力分析
F1=F2=1223.5N，最大弯矩M=18.35N.m，最大剪力Q=1223.5N
10.1销轴抗弯强度校核
? ?W?M????W?W式中 M——销轴承受的最大弯矩； W??d332——销轴抗弯截面系数；
??W?——许用弯曲应力，对于45号钢??W?=360MPa 销轴直径d=10，最大弯矩M=18.35N.m，则
?W?M?187MPa?360MPa W
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10.2 销轴抗剪强度校核
?d3?Q???12?QSQ??
?max?????16????243?dlb??d???d?64???式中 Q——把销轴当作简支梁分析求的的最大剪力； ???——销轴许用剪应力，45号刚???=124MPa。 销轴直径d=10mm,最大剪力Q=1223.5N，则
?3??????????max???4????????
QS??16Q2=62MPa?125MPa
3?dlb?dd64Qd12
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第十一章 东风公司实习与课程设计感想
2013年的暑假，我们来到了位于湖北十堰的东风发动机厂进行实习，这次实习是建立在我们将专业课程已经基本学习完成的情况下进行的，是对于我们综合实力的一次检验与提升，这次实习最重要的任务和收获就是对于机械加工工艺方面有了一个概念上更深入的认识，在二汽实习期间我们首先要面对的问题就是安全，安全第一，在实习之前我并没有怎么在意，可是经过参加二汽实习的动员大会，通过东风公司老师的讲解才深刻的认识到安全生产的重要意义。安全是我们切身利益之所在，是与我们息息相关的大事，我们要积极行动起来，自觉地参与安全管理，要进行广泛的安全知识学习，使安全生产的思想深入人心，唤起我们强烈的事业心和责任感，从而把安全工作树立在每个同学的之中，确保安全生产，杜绝事故的发生。这就要求我们不但要提高安全意识，还要提高我们的安全知识水平；
在实习的各个阶段，要注意实习内容的记录和整理，收集，尤其是零部件加工工艺方面的资料与信息，比如不同工序的装夹与定位等等，要学会画草图，为编写实习报告作准备；讲文明、讲礼貌、谦逊好学，时时处处体现大学生的良好品德和精神风貌。
其次，在二汽实习的这段时间，通过老师的讲解和自己的观摩，对于汽车整体的结构与工艺要求难点有了一定的认识，对于机械加工工艺的认识有了很大程度的提高，同时也增强了自己动手操作水平，更加增强了自己独立思考和判断问 题的能力。短短十二天的二汽实习，我不仅向工厂师傅学到了一定的机械零件加工的方法，也体会到跟和同学协同合作的重要性。这不仅为我今后的理论学习打下了良好的基础，也为我今后从事相关的制造业有了一个良好的开端。
在进行减速器箱体机械加工夹具设计的过程中，我们几乎用到了本专业所有的知识，所以这是将所学科学文化知识与实际工作相结合的一次训练,不仅可以使我们在实践中了解知识、在实践中巩固知识，更重要的是使我们有更多的机会尝试不同的工作，扮演不同的社会角色，逐步完成职业化角色的转化，发现自己 真实的潜力和兴趣，以奠定良好的事业基础，也为自我成长丰富了阅历，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。作为一名学生，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。
在夹具的设计过程中还是出现了很多问题，理论与现实永远是有差距的，在绘制夹具设计图时，很多地方我都认为是理所当然，结果都是自己异想天开，设计上原来许多地方都是有据可查的，老师说，如果设计有小小的错误，制造出来的夹具就没有任何作用，那是我忽然发现原来设计不仅是在纸上算一算画一画，我们做的是更加重要的事情，那就是可以说我们在为自己甚至社会创造设备和便利，我们要对设计的每一步负责，因为其实我们要设计的就是要用于与许多人息息相关的现实生活中的。
这次课程设计让我对机械制造工艺学有了更加深刻的认识，实习是去了解现实的加工工艺，而课程设计更是等去自己亲自去工厂设计夹具。课程设计不仅让我们巩固了在课堂上与实习期间的机械制造工艺学学习，还让我们同事复习了好几门专业课，机械制图、互换性、金属工艺学、机械原理、机械设计等，这些都是相互串接在一起的，大一的时候感觉的我们学习的都是好零散的，这时候发现机械专业就被这些课程紧密的联系在一起，我们需要融会贯通，举一反三，这样
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才会继续在机械方面发展的更好。
总之，通过二汽实践，使我开阔了眼界、拓宽了知识面。同时巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力，为即将走上新的工作岗位奠定良好基础。
最后，感谢各位老师在实习与课程设计过程中对我的指导，使我开心顺利的完成实习与课程设计任务。
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参考文献
【1】唐增宝，何永然，刘安俊.《机械设计课程设计》（第二版），华中科技大学出版社，1999.
【2】孙本绪，熊万武.《机械加工余量手册》，国防工业出版社，1991.11. 【3】王伯平.《互换性与测量技术基础》（第二版），机械工业出版社，2007.2. 【4】王先逵.《机械加工工艺手册》，机械工业出版社，2007.2. 【5】孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984. 【6】李洪.《机械加工工艺手册》，北京教育出版社，1990.12.
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【10】杨叔子.《机械加工工艺师》，机械工业出版社，2002.
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