1、1第 1 章 绪论箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。国内的箱体普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。而且材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。国外的箱体特别是涡轮，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，其工作可靠性好，使用寿命长。但
2、其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的箱体是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。由于加工中心以及夹具本身的误差会使得箱体的加工质量受到影响，在国内外的箱体加工中，各生产厂家根据箱体的结构以及生产类型和加工精度的不同，合理选择不同的工艺装备和加工工艺过程，尽量减少误差，得到优秀的加工质量。加工工艺过程，加工中心和夹具本身的误差都会使箱体的加工质量受到影响，在加工该类零件的过程中，只有改进加工工艺方案，选择合适的定位夹紧方案，有效利用各种设备和加工刀具，设定最佳切削用量，才能切实有效地保证加工质量、提高生产效率。因此题箱体类零件的工艺规程设
3、计，对其加工质量及实用效率具有十分重要的意义。通过比较，选择更加合理的加工方案，选择合适的工艺装备以及专用夹具，在设计夹具过程中应要选择合理的夹紧方案。根据箱体零件图的技术要求，分析各种对孔和平面的精度及表面粗糙度要求，选择箱体的材料和毛坯，根据加工顺序为先面后孔，加工阶段粗、精加工要分开的原则，并且合理的安排热处理工序，制定较为合理的工艺路线，设计工艺规程选择粗基准，选择定位基准，选择加工设备和工艺设备。确定机械加工余量、确定工序尺寸及公差，确定切削用量及基本工时。填写工艺及工序卡。在设计夹具时，选择合理的定位夹紧方式，设计出较为合理可用的夹具机构。2第 2 章 零件的分析2.1 零件的作用
4、该箱体是用于专机的机壳，该机壳的主要作用是利用液压马达通过齿轮传递带动两轴的旋转，箱体通过导轨进行移动，两个传动轴输出，对外动作。该箱体保证各轴之间的中心距及平行度，并保证箱体部件与液压马达的正确安装。因此该专机箱体零件的加工质量，不但直接影响机壳的装配精度和运动精度，而且还会影响专机的工作精度、使用性能和寿命。该箱体的底面与导轨配合，前后端面支承孔 、 用以安装传动轴，实现其输出功能。2.2 零件的工艺分析由该专机箱体零件图可知。该箱体是一个簿壁壳体零件，由于受到专机空间的影响，该箱体的结构十分紧凑，两个传动轴的中心距很小，它有九个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工
5、一系列螺纹孔。E 面的平行度要求，F 面对 E 面的垂直度要求，I、II孔对 E 面的平行度要求，I、II 之间的同轴度要求，M面对轴孔的垂直度要求，根据专机的要求，E、F 以及 M是主要的加工表面，表面粗糙度为 3.2。各个表面上的螺纹孔均有位置度要求。2.3 生产纲领和生产类型的确定生产纲领是指某种产品的年产量生产纲领的计算公式为)1(0QnN其中 N生产纲领，Q产品的年产量，N每台产品中该零件的数量，0备品率，废品率0取 5； 0去 1)(QnN= )15(*0=1060（件/每年） ，查表属于中批量生产。3第 3 章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT2040。此零
6、件的形状复杂、其材料为灰铸铁，故可用铸造方法。此零件可采用砂型铸造法，由于零件生产纲领为 1060 件，达到中批量生产的水平，可以采用金属模机器造型，以保证生产率高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好的要求。3.2 基面的选择1、粗基准的选择。选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。在该箱体零件的加工过程中，选择该箱体的底面为粗基准，再用精基准定位加工轴孔，这样的加工余量一定就是均匀的。2、精基准的选择。选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工
7、精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。从该箱体的零件零件图可以知道，E、F 面可以作为加工过程的精基准，所以在工艺工程中必须保证这两个面的粗糙度以及位置精度。3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一工序 铸造工序 热处理工序 粗铣 A 面工序 粗刨半精刨 E、F 面工序 粗铣 G、H 面工序 粗铣半精铣 L、K 面工序 粗铣 A 至如图工序 粗镗半精镗精镗轴孔工
8、序 粗镗半精镗精镗轴孔工序 粗镗半精镗轴孔工序 反刮 M 面工序 反刮 M面工序 钻 L 面工艺孔，钻攻 L、P 面 M12 螺纹孔4工序 钻攻 L、K 面 M8 螺纹孔工序 钻攻 E 面上 M12,M6 螺纹孔工序 钻攻 O、G、P 面上 M6 的螺纹孔工序 钻攻 A 面上 M6 的螺纹孔工序 去毛刺、修锐边工序 清洗、检验方案二工序 铸造工序 热处理工序 粗铣 E 面工序 粗刨半精刨 E、F 面工序 粗铣 G、H 面工序 粗铣 A 面至如图工序 粗铣 L 面工序 粗铣 K 面工序 粗铣 O 面工序 粗铣 P 面工序 刮 M 与 M面工序 粗镗 I、轴孔工序 半精镗 I、轴孔工序 精镗 I、
9、轴孔工序 钻 L 面工艺孔，钻攻 L、P 面 M12 螺纹孔工序 钻攻 L、K 面 M8 螺纹孔工序 钻攻 E 面上 M12,M6 螺纹孔工序 钻攻 O、G、P 面上 M6 的螺纹孔工序 去毛刺、修锐边工序 清洗、检验工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的区别在于：方案一是把三个轴孔分开加工，在加工过程中粗镗、半精镗、精镗是在同一道工序里，而方案二是镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工,而且三个孔是同时进行加工的。方案二比较与方案一，其优越性在于在中批量生产中把粗镗、半精镗、精镗分开进行加工，可以逐步提高各个轴孔的质量要求，可以提高各孔间的相互位置精度及各自的尺寸精度，保证箱体零件的技术要
10、求。所以，方案二比较优越，确定为此零件的加工工艺路线。3.4 机械加工余量及毛坯尺寸的确定3.4.1 加工余量的确定在此项中，不必每道工序的加工余量都写出来，只需查出部分重要的、得计算的加工余量即可。1、粗铣上表面的加工余量：5由机械制造技术基础课程设计指导教程表 235 平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，上表面会产生气泡等部分，因此，加工余量得留大点。从而得出粗铣上表面的加工余量为 3mm。2、粗刨、半精刨 E、F 面的加工余量：由金属机械加工工艺设计手册表 428 查出粗刨 E、F 面的加工余量取 4mm，半精刨 E、F 面的加工余量取 2mm。3、镗孔的加工余量：由机械制造技术基础课程
11、设计指导教程表 229 查出粗镗 半精镗 精镗I 轴孔 75H7 2 1.5 0.5II 轴孔 75H7 2 1.5 0.5III 轴孔 75H7 3 1.55 4、加工 M12 的加工余量：由机械制造技术基础课程设计指导教程表 229 查出先钻孔 10.2，它的加工余量为 5.1mm，攻螺纹 M12 的加工余量为 1.8mm.。5、加工孔 M8 的加工余量：由机械制造技术基础课程设计指导教程表 229 查出先钻孔 6.7，钻孔的加工余量为 3.35mm，攻螺纹 M8 的加工余量为 1.3mm。6、加工孔 M6 的加工余量：由机械制造技术基础课程设计指导教程表 229 查出先钻孔 5，钻孔的加
12、工余量为 2.5mm，攻螺纹 M8 的加工余量为 1.5mm。3.4.2 毛坯尺寸的确定1、平面加工工序余量 铣 A 面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm 刨 E 面：粗加工余量：Z1=4mm半精加工余量：Z2=2mm毛坯余量：Z=6mm 铣侧面 G：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm 刨 F 面：粗加工余量：Z1=4mm半精加工余量：Z2=2mm毛坯余量：Z=6mm 铣 L 面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm 铣 K 面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm 铣 O 面：粗加工余量：Z1=3mm6毛坯余量：Z=3mm 铣 P 面：粗加工余量：Z1=
13、3mm毛坯余量：Z=3mm 刮 M 面：粗加工余量：Z1=1.5mm毛坯余量：Z=1.5mm 刮 M面：粗加工余量：Z1=1.5mm半精加工余量：Z2=0.5mm毛坯余量：Z=2mm2、轴孔加工工序余量 粗镗、半精镗、精镗轴孔 71mm粗镗至 73mm半精镗至 74.5mm精镗至 75mm 粗镗、半精镗轴孔 79mm粗镗至 81mm半精镗至 82.55mm由上述加工余量的确定，从而可以得出毛坯外形尺寸为：302mmX 182mmX198.2mm。（备注：在此项中所涉及但没有提及的查表资料，皆为机械制造技术基础课程设计指导教程 ）第 4 章 光滑极限量规的设计4.1 量规尺寸的计算由于此零件的孔
14、加工比较多，在此设计 75H7 孔用塞规。由互换性与技术测量表 52 查出工作量规的制造公差 T 和位置要素 Z，并确定量规的形状公差和校对量规的制造公差：塞规制造公差：T=0.0036mm塞规位置要素：Z=0.0046mm塞规形状公差：T/2=0.0018mm参照量规公差带图计算量规的极限偏差：“通规” （T）：上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0046+0.0018=-0.0064mm下偏差=EI+Z-T/2=0+0.0046-0.0018=0.0028um磨损极限=EI=0mm7由此得出通规的尺寸为： 064.2875mm。“止规” （Z）：上偏差=ES=+0.032mm下偏差=ES-T
15、=0.032-0.0036=0.0294um由此得出通规的尺寸为： 032.947mm。公差带如图 41 所示图 41 量具公差带图4.2 量规的技术要求：量规测量面的材料，可用淬硬钢（合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢）和硬质合金等材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。量规的测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等缺陷。其他表面不应有锈蚀和裂纹。量规的测头和手柄联结应牢固可靠，在使用过程中不应松动。量规测量面的硬度，对量规的使用寿命有一定影响，通常用淬硬钢制造的量规，其测量面的8硬度应为 5865HRC。量规测量面的表面粗糙度，取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和粗
16、糙度以及量规的制造工艺水平。量规表面粗糙度的大小，随上述因素及量规结构型式的变化而异。一般不低于光滑极限量规国家标准推荐的表面粗糙度数值，见表 53。设计量具如图 42 所示：图 42 量具外形尺寸第 5 章 数控镗床的选择与镗刀的设计5.1 数控镗床由于单刃镗刀的角度设计可参照车刀的角度设计来设计，所以在此设计单刃镗刀的角度时，以车刀设计过程及要求来设计。在此，刀具材料选为 45 钢。先进的刀具结构能有效地减少换刀和重磨时间，大大提高切削效率和加工质量，为此，需根据不同的类型选用合适的结构。在此，采用可高速钢焊接单刃镗刀。刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。它们对切削时金属的
17、变形、切削力、切削温度、刀具磨损、已加工表面质量等都有显著的影响。刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而达到切削效率或降低生产成本目的的几何参数。刀具合理几何参数的选择主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件，如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等。前角 0的选择： 根据合理前角的选择原则，取为 0=-6；后角 的选择： 根据合理后角的选择原则，在 f0.25mm/r 时，时，后角 0=58，在此取为 06；9主偏角 rk和副偏角 rk/的选择：根据合理主偏角的选择原则，在此可取 rk= 05；根据合理副偏角的选择原则，在不引起振动的情况下可
18、选取较小的数值，可取为 r/= 01，在此取为 01；刃倾角 s的选择： 根据合理刃倾角的选择原则，加工一般钢料和灰铸铁，精镗取 s= 05，在此取为 0。其设计刀具如图 51 所示：图 51 刀具角度图第 6 章 夹具设计6.1 工件在本道工序的工艺分析该工序是进行 I，II 的精镗加工，由于两轴孔的对底面都有平行度要求，而且两孔分布在两侧，可以用回转工作台进行调头镗削加工，分布在两侧的两孔对各自中心线都有同轴度要求，I轴孔与 E 面的距离是 7 级精度要求，而 II 轴孔与 I 轴孔的距离是 6 级精度要求，所以，在设计夹具过程中必须考虑到这些。106.2 确定夹具的结构方案 6.2.1
19、确定定位方案，设计定位元件该夹具设计的是一个孔的精镗的夹具，夹具定位中应该限制 5 个自由度。该到工序的设计基准是 E 面，E 面可以考虑作为零件的主要定位平面，可以限制三个自由度，在 F 面上加一个导向定位块，总共限制了 5 个自由度。在夹具设计过程中，考虑到如果夹具体直接和工件接触会造成夹具体的磨损，避免夹具体与零件间磨损后，更换夹具体的麻烦，所以在夹具体上设计支承板，当磨损过渡后，可以直接更换支承板。支承板的选择，根据工件尺寸要求及夹具设计结构要求，查机床夹具设计手册 ，选用支承板（GB223680）中 H=16mm、L=160mm 的支承板两块。6.2.2 夹紧方案的选择该零件的生产纲
20、领是中批量生产，生产量不是太大，并且夹紧面是平面， ，因此，可以直接考虑手动夹紧装置，可以使用夹紧螺杆。根据机床夹具设计手册中移动压板（GB217580） ，选择螺纹公称直径为 M8 的移动宽头压板。6.2.3 定位精度分析与计算夹具在以 E 面定位，I 轴孔的工序基准也为 E 面，工件以面定位时,由于定位副很容易制造的很精确，可视 位 置=0，由于 E 面是已加工过的精基准， 定 位= 位 置 =0。而加工 II 轴孔的加工尺寸76.20.1mm 的基准是 I 轴孔，两者不重合，所以存在基准不重合误差。工序基准和定位基准之间的联系尺寸是 135.20.02mm,所以基准不重合度误差 不 重 合 =0.04mm。因为是以平面定位，不考虑定位副的制造误差， 位 置=0，所以 定 位= 不 重 合 =0.04(13) 20.1=0.07mm所以定位精度能达到要求。6.2.4 夹紧力与切削力的计算分析根据机床夹具设计手册表 1-2-3 可得，在精镗时切削力pppkfaF75.09.126f .= 查表 1-2-4 在 中为PKMPkroyPKrMPKpppkfaF75.09.1263.1)50/9(在 中为ppf kfaF65.02.171.)50/9(查表 1-2-6 并计算的
