设计减速箱箱体零件的机械加工工艺规程 机械加工课程设计 毕业设计

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设计题目：设计减速箱箱体零件的机械加工工艺规程

设计内容：读画零件工作图；

填写机械加工工艺过程卡片

填写机械加工工序卡片

绘制铸件毛坯图一张、零件图一张

编写设计说明书

原始资料：减速机箱体零件图（见图1），产品的年生产纲领为2000台/年，每台产品中该零件的数量为2个，备品率为5%，废品率为1%

，零件质量20kg。

一、 计算零件年生产纲领，确定生产类型。

零件的年生产纲领N按下式计算：

N=Qn(1+a%)(1+b%)

根据原始数据Q=2000台/年，n=2，a=5,b=1代入上式计算可得：

N=2000×2（1+5%）（1+1%）=4242

故零件的年生产纲领为4242件/年。

根据《机械制造技术》表2-1生产类型与年生产领的关系可知零件的生产类型为大批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：工序适当集中，加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装设备。这样生产准备工作及投资较少、投产快、生产效率较高，转产容易。

二、 分析零件图。

（一） 零件的作用

减速机箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮及蜗轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。

（二） 零件的结构特点

减速机箱体是减速机的一个主要零件，按照变速、换向等传动要求，箱体内装有轴、轴承、齿轮、离合器、手柄和盖板等零件和组件。这些零件和组件的装配精度，在很大程度上决定于箱体本身的加工精度。箱体还要以其底面和导向面（安装基面）装配到机器上去，与其他部件保持一定的相互位置要求，满足机器的运动要求。因此箱体的加工质量直接影响到机器的精度。

减速机箱体零件结构复杂、箱壁较薄、加工面多，其加工表面主要为平面和孔。箱壁和中间壁上有许多孔，多是轴承的支撑孔，因此，对这些孔的尺寸、形状精度和表面粗糙度以及孔与孔之间的同轴度、平行度、垂直度等，都有较高要 2 求。若轴承与箱体支撑孔配合不当，则将引起机器工作时的振动、噪声，影响主轴旋转精度。若同一中心线的孔不同心，则轴的装配困难，轴的运转情况恶劣，加剧轴承磨损，产生温升及导致热变形振动，从而丧失了轴承精度。若相邻轴承孔中心距偏差太大或两中心线不平行，将影响装配在轴上的齿轮啮合精度，工作时产生噪声、冲击振动以及齿轮寿命下降，严重影响机器精度。箱体上的平面与箱体支撑孔轴线有一定的平行度及垂直度要求。由此可见，减速箱体是一个结构较复杂、精度要求较高的零件。总结起来，箱体具有以下特点：

1、箱体的外形由封闭式多面体构成，这些多面体一般为6个或5个平面，这些多面体又进一步分成整体式和组合式两种

2、箱体内部常为空腔，且箱壁厚薄不均。

3、箱壁上空系众多，位置通常在平行或者垂直方向上。

4、箱体上有大量的平面需要加工，此外许多需要加工的轴承支撑孔精度要求都很高，只有一些紧固用孔精度要求较低。

（三）零件的技术要求

重要的技术要求一般指表面的形状精度和位置精度、热处理、表面处理、无损探伤及其他特种检验等。重要的技术要求是影响工艺路线设计的重要因素之一，特别是位置精度要求较高时，会有很大的影响。

由零件图知，减速箱体的主要技术要求如下：

1、主要孔的尺寸精度为H7，孔Ø35mm、Ø40mm、Ø47mm，表面粗糙度Ra≤1.6µm，互相垂直度为0.05mm。

2、主要平面：顶、底面的表面粗糙度值Ra≤3.2µm，底座两侧上平面的表面粗糙度值Ra≤1.6µm，四侧凸缘面表面粗糙度值Ra≤3.2µm。

（四）零件的工艺分析

减速箱体图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为HT200。该材料铸造性能优良，减摩性好，减振性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低，价格便宜，制造方便。

该零件的主要加工表面及技术要求分析如下：

（1） 平面

包括底面、顶面、底座的四个侧面、四侧凸缘的端面、底座两侧上平面。刨削和铣削常用于平面的粗加工和半精加工，这里采用铣削的方法加工平面。

1、粗铣，精铣底面，表面粗糙度Ra≤3.2µm。

2、粗铣，精铣顶面，注意保证箱体高127mm，表面粗糙度Ra≤3.2µm。

3、铣底座四个侧面，保证尺寸180mm×170mm，表面粗糙度Ra≤12.5µm。

4、粗铣，精铣四侧凸缘端面，表面粗糙度Ra≤3.2µm。 3 5、粗铣，精铣底座两侧上的平面，保证尺寸15mm，表面粗糙度值Ra≤1.6µm。

（2）重要孔系

同轴孔Ø35mm、Ø40mm的同轴度和垂直度公差等级为8~9级，表面粗糙度值为Ra≤1.6µm。加工时最好在一次装夹下将两孔同时加工。孔Ø47mm的表面粗糙度值Ra≤1.6µm。保证孔系加工精度是箱体加工的关键。一般应根据不同生产规模的孔系精度要求采用不同的加工方法：

1、按照划线找正、试切镗孔。

2、镗模法镗孔。

3、坐标法加工孔系。

这里采用镗模法镗孔。

（3）其余孔

1、钻2×Ø8mm孔、6×Ø9mm孔，锪6×Ø14孔。

2、钻各面M5小径孔。

3、攻各面螺纹。

由以上分析可知，对于这三组加工表面，可以先加工平面，然后借助于专用夹具进行孔加工，并且保证孔系之间的位置精度。此外，在加工过程中应注意到该零件属于薄壁壳零件，刚性较差的特点。

（四） 确定毛坯的制造形式

1、毛坯制造方式及类型

箱体材料常用HT100~HT350灰铸铁，这是由于铸铁容易成形，具有较好的耐磨性、可切削性和阻尼特性，吸振性好而且成本低。由零件图可知，减速箱选用HT200灰铸铁。由于该减速箱为大批生产，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-3，选用金属模机器造型。

2、毛坯尺寸公差等级

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-5成批和大量生产铸件的尺寸和公差等级采用CT9级。根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-7，则铸件加工余量等级MA为G，标注CT9MAH/G（底、侧MA为G，顶MA为H）。

3、确定毛坯技术要求

1、铸件无明显铸造缺陷。

2、根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-11，表5-12确定未注明圆角R=2~4mm。

3、查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-10可知拔模斜度为30ˊ。

4、机加工时需要时效处理。 4 4、确定铸件余量及形状

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》表15-8确定各表面加工余量。铸件的分型面选择及各加工表面机械加工余量见表16-1。

5、画毛坯图

五、 机械加工工艺规程设计

设计工艺过程时，首先要设计工艺路线，然后再详细地进行工序设计。这是两个相互联系的过程，应进行综合分析。根据箱体零件在构造上的特点与零件图上的要求，工艺上常用下列措施来保证零件生产率和经济性的要求。

1、 合理的选择加工方法，以保证获得精度高、构形复杂的表面。

2、 为适应零件刚性差、精度要求高的特点，将工艺过程划分成几个阶段进行加工，以逐步保证技术要求。

3、 根据集中和分散的原则，合理地将各表面的加工组合成若干工序，以利于保证位置精度并提高生产率。

4、 合理的选择基准，以利于保证位置精度的要求。

5、 正确地安排热处理工序，以保证获得规定的力学性能，同时有利于改善材料的加工性能并减少变形对精度的影响。

（一） 选择定位基准

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择正确、合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

（1） 精基准的选择

为了加工出符合质量要求的零件，首先要根据零件图纸上提出的要求，结合具体生产条件，选择合适的定位基准，并在最初几道工序中将其加工出来，为以后的工序准备好精基准。所选择的精基准最好是装配基准（或设计基准），也就是要遵守基准重合原则，并能尽可能多的表面加工工序中作定位基准，也就是遵守基准统一的原则。此外，精基准还应保证主要加工表面的加工余量均称，具有较大的支撑面积，使定位和夹紧可靠，满足表面形状简单、加工方便、易于获得较高的表面质量等要求。

由零件图可知，Ø35H7，Ø40H7，两孔的精度要求较高，又有相互垂直度的要求和同轴度的要求，为提高生产率和保证质量，使用专用的夹具安装。加工这两孔时以底面为精基准，底面表面粗糙度值Ra≤1.6µm。这样基准统一，定位稳定。

（2） 粗基准的选择

箱体的精基准确定以后，就可以考虑加工第一个面所使用的粗基准。因为箱 5 体结构复杂，加工面多，粗基准选择是否得当，对各加工面能否分配合理的加工余量及加工面与非加工面的相对位置关系影响很大，必须全面考虑。粗基准的选择标准是能在保证重要表面均有加工余量的前提下，是重要孔的加工余量均匀，装入箱体的齿轮、轴等零件与箱体内壁各表面间有足够的间隙，注意保证箱体必要的外形尺寸，此外，还能保证定位、夹紧的可靠。

由零件图可知，该零件为精密镗床的减速箱体，综合考虑，确定以顶面和两个主要孔为基准，应使各加工面有足够的加工余量，并保证零件的加工表面与非加工表面的匀称性。

（二） 拟定工艺过程

拟定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。此外还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1、拟定减速箱体加工工艺需要考虑的因素

1、先面后孔的加工顺序 箱体加工一般按照平面→孔→平面的顺序进行。因为箱体的孔比平面加工困难，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，不仅为孔的加工提供稳定可靠的精基准，使孔的加工余量均匀，而且由于箱体上的孔大部分分布在箱体的平面上，先加工平面，切除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工有利，易于切削，对保护刀具不蹦刃和对刀调整都有好处。

2、粗、精加工分开 因为箱体的结构形状复杂，主要表面的精度高，粗、精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。根据粗、精加工的不同要求合理地选用设备、有利于提高生产率。

需要注意的是：精度高和表面粗糙度要求高的主要表面，精加工工序放在最后，可以避免因为搬运安装而被破坏。

3、妥善安排热处理 一般情况下，铸造后进行时效处理（加热至530~560℃，保温6~8h，冷却速度小于等于30℃/h，出炉温度小于或等于200℃），以便减小铸造内应力，改变金相组织，软化表面金属，改变材料的加工性能，减小变形，保证加工精度的稳定性。

对于精度要求较高或薄壁而结构复杂的箱体，在粗加工后进行一次人工时效处理，以避免粗加工后铸件残余内应力再次增加或重新分布。

4、工序集中与分散的选择 在设计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法并确定了阶段划分后，就可将同一阶段中的各加工表面组合成若干工序。组织时可采用集中或分散的原则。

工序集中原则，是使每个工序包括尽可能多的内容，因而使总的工序数目减少。工序分散原则，则与此相反，即是每个工序尽可能简单，而总的工序数因此增加。因此，工序的集中与分散，会影响工序的数目和工序内容的繁简程度，选择时应综合考虑以下因素。

① 生产量的大小。在通常情况下，产量较小（单件小批生产）时，为简化计划与调度等工作，选取工序集中的原则比较便于组织生产。当产量很大（大批大量生产）时，可选取分散的原则，以利于组织流水线生产。

② 工件的尺寸和重量。对于尺寸和重量较大的工件，由于安装和运输困难，