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故障的分析、尺寸的決定以及凸輪的分析和應(yīng)用
前言介紹：
作為一名設(shè)計(jì)工程師有必要知道零件如何發(fā)生和為什么會發(fā)生故障，以便通過進(jìn)行最低限度的維修以保證機(jī)器的可靠性。有時一次零件的故障或者失效可能是很嚴(yán)重的一件事情，比如，當(dāng)一輛汽車正在高速行駛的時候，突然汽車的輪胎發(fā)生爆炸等。另一方面，一個零件發(fā)生故障也可能只是一件微不足道的小事，只是給你造成了一點(diǎn)小麻煩。一個例子是在一個汽車?yán)鋮s系統(tǒng)里的暖氣裝置軟管的松動。后者發(fā)生的這次故障造成的結(jié)果通常只不過是一些暖氣裝置里冷卻劑的損失，是一種很容易被發(fā)現(xiàn)并且被改正的情況。
能夠被零件進(jìn)行吸收的載荷是相當(dāng)重要的。一般說來，與靜載重相比較，有兩個相反方向的動載荷將會引起更大的問題，因此，疲勞強(qiáng)度必須被考慮。另一個關(guān)鍵是材料是可延展性的還是脆性的。例如，脆的材料被認(rèn)為在存在疲勞的地方是不能夠被使用的。
很多人錯誤的把一個零件發(fā)生故障或者失效理解成這樣就意味著一個零件遭到了實(shí)際的物理破損。無論如何，一名設(shè)計(jì)工程師必須從一個更廣泛的范圍來考慮和理解變形是究竟如何發(fā)生的。一種具有延展性的材料，在破裂之前必將發(fā)生很大程度的變形。發(fā)生了過度的變形，但并沒有產(chǎn)生裂縫，也可能會引起一臺機(jī)器出毛病，因?yàn)榘l(fā)生畸變的零件會干擾下一個零件的移動。因此，每當(dāng)它不能夠再履行它要求達(dá)到的性能的時候，一個零件就都算是被毀壞了（即使它的表面沒有被損毀）。有時故障可能是由于兩個兩個相互搭配的零件之間的不正常的磨擦或者異常的振動引起的。故障也可能是由一種叫蠕變的現(xiàn)象引起的，這種現(xiàn)象是指金屬在高溫下時一種材料的塑性流動。此外，一個零件的實(shí)際形狀可能會引起故障的發(fā)生。例如，應(yīng)力的集中可能就是由于輪廓的突然變化引起的，這一點(diǎn)也需要被考慮到。當(dāng)有用兩個相反方向的動載荷，材料不具有很好的可延展性時，對應(yīng)力考慮的評估就特別重要。
一般說來，設(shè)計(jì)工程師必須考慮故障可能發(fā)生的全部方式，包括如下一些方面：
——壓力
——變形
——磨損
——腐蝕
——振動
——環(huán)境破壞
——固定設(shè)備松動
在選擇零件的大小與形狀的時候，也必須考慮到一些可能會產(chǎn)生外部負(fù)載影響的空間因素，例如幾何學(xué)間斷性，為了達(dá)到要求的外形輪廓及使用相關(guān)的連接件，也會產(chǎn)生相應(yīng)的殘余應(yīng)力。
凸輪是被應(yīng)用的最廣泛的機(jī)械結(jié)構(gòu)之一。凸輪是一種僅僅有兩個組件構(gòu)成的設(shè)備。主動件本身就是凸輪，而輸出件被稱為從動件。通過使用凸輪，一個簡單的輸入動作可以被修改成幾乎可以想像得到的任何輸出運(yùn)動。常見的一些關(guān)于凸輪應(yīng)用的例子有：
——凸輪軸和汽車發(fā)動機(jī)工程的裝配
——專用機(jī)床
——自動電唱機(jī)
——印刷機(jī)
——自動的洗衣機(jī)
——自動的洗碗機(jī)
高速凸輪(凸輪超過1000 rpm的速度)的輪廓必須從數(shù)學(xué)意義上來定義。無論如何，大多數(shù)凸輪以低速(少于500 rpm)運(yùn)行而中速的凸輪可以通過一個大比例的圖形表示出來。一般說來，凸輪的速度和輸出負(fù)載越大，凸輪的輪廓在被床上被加工時就一定要更加精密。
材料的設(shè)計(jì)屬性
當(dāng)他們與抗拉的試驗(yàn)有關(guān)時，材料的下列設(shè)計(jì)特性被定義如下。
靜強(qiáng)度：
一個零件的強(qiáng)度是指零件在不會失去它被要求的能力的前提下能夠承受的最大應(yīng)力。因此靜強(qiáng)度可以被認(rèn)為是大約等于比例極限，從理論上來說，我們可以認(rèn)為在這種情況下，材料沒有發(fā)生塑性變形和物理破壞。
剛度：
剛度是指材料抵抗變形的一種屬性。這條斜的模數(shù)線以及彈性模數(shù)是一種衡量材料的剛度的一種方法。
彈性：
彈性是指零件能夠吸收能量但并沒有發(fā)生永久變形的一種材料的屬性。吸收的能量的多少可以通過下面彈性區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力圖表來描述出來。
韌性：
韌性和彈性是兩種相似的特性。無論如何，韌性是一種可以吸收能量并且不會發(fā)生破裂的能力。因此可以通過應(yīng)力圖里面的總面積來描述韌性，就像用圖2.8 b 描繪的那樣。顯而易見，脆性材料的韌性和彈性非常低，并且大約相等。
脆性：
一種脆性的材料就是指在任何可以被看出來的塑性變形之前就發(fā)生破裂的材料。脆性的材料一般被認(rèn)為不適合用來做機(jī)床的零部件，因?yàn)楫?dāng)遇到由軸肩，孔，槽，或者鍵槽等幾何應(yīng)力集中源引起的高的應(yīng)力時，脆性材料是無法來產(chǎn)生局部屈服的現(xiàn)象以適應(yīng)高的應(yīng)力環(huán)境的。
延展性：
一種延展性材料會在破裂之前表現(xiàn)出很大程度上的塑性變形現(xiàn)象。延展性是通過可延展的零件在發(fā)生破裂前后的面積和長度的百分比來測量的。一個在發(fā)生破裂的零件，其伸長量如果為5%，則認(rèn)為該伸長量就是可延展性和脆性材料分界線。
可鍛性：
可鍛性從根本上來說是指材料的一種在承受擠壓或壓縮是可以發(fā)生塑性變形的能力，同時，它也是一種在金屬被滾壓成鋼板時所需金屬的重要性能。
硬度：
一種材料的硬度是指它抵抗擠壓或者拉伸它的能力。一般說來，材料越硬，它的脆性也越大，因此，彈性越小。同樣，一種材料的極限強(qiáng)度粗略與它的硬度成正比。
機(jī)械加工性能（或切削性）：
機(jī)械加工性能是指材料的一種容易被加工的性能。通常，材料越硬，越難以加工。
壓應(yīng)力和剪應(yīng)力
除抗拉的試驗(yàn)之外，還有其它一些可以提供有用信息的靜載荷的實(shí)驗(yàn)類型。
壓縮測試：
大多數(shù)可延展材料大約有相同特性，當(dāng)它們處于受壓狀態(tài)的緊張狀態(tài)時。極限強(qiáng)度，無論如何，不能夠被用于評價壓力狀態(tài)。當(dāng)一件具有可延展性的樣品受壓發(fā)生塑性變形時，材料的其它部分會凸出來，但是在這種緊張的狀態(tài)下，材料通常不會發(fā)生物理上的破裂。因此，一種可延展的材料通常是由于變形受壓而損壞的，并不是壓力的原因。
剪應(yīng)力測試：
軸，螺釘，鉚釘和焊接件被用這樣一種方式定位以致于生產(chǎn)了剪應(yīng)力。一張抗拉試驗(yàn)的試驗(yàn)圖紙就可以說明問題。當(dāng)壓力大到可以使材料發(fā)生永久變形或發(fā)生破壞時，這時的壓力就被定義為極限剪切強(qiáng)度。極限剪切強(qiáng)度，無論如何，不等于處于緊張狀態(tài)的極限強(qiáng)度。例如，以鋼的材料為例，最后的剪切強(qiáng)度是處于緊張狀態(tài)大約極限強(qiáng)度的75%。當(dāng)在機(jī)器零部件里遇到剪應(yīng)力時，這個差別就一定要考慮到了。
動力載荷
不會在各種不同的形式的力之間不停發(fā)生變化的作用力被叫作靜載荷或者穩(wěn)定載荷。此外，我們通常也把很少發(fā)生變化的作用力叫作靜載荷。在拉伸實(shí)驗(yàn)中，被分次、逐漸的加載的作用力也被叫作靜載荷。
沖擊載荷：
這類載荷是由于沖擊作用產(chǎn)生的。一個例子就是一臺升降機(jī)墜落到位于通道底部的一套彈簧裝置上，這套裝置產(chǎn)生的力會比升降機(jī)本身的重量大上好幾倍。當(dāng)汽車的一個輪胎碰撞到道路上的一個突起或者路上的一個洞時，相同的沖擊荷載的類型也會在汽車的減震器彈簧上發(fā)生。
溫度對屈服強(qiáng)度和彈性模數(shù)的影響
一般說來，當(dāng)在說明一種擁有特殊的屬性的材料時，如彈性模數(shù)和屈服強(qiáng)度，表示這些性能在室溫環(huán)境下就可以存在。在低的或者較高的溫度下，材料的特性可能會有很大的不同。例如，很多金屬在低溫時會變得更脆。此外，當(dāng)溫度升高時，材料的彈性模數(shù)和屈服強(qiáng)度都會變差。圖2.23 顯示了低碳鋼的屈服強(qiáng)度在從室溫升高到1000oC過程中被降低了大約70%。
當(dāng)溫度升高時，圖2.24顯示了低碳鋼在彈性模數(shù)E方面的削減。正如從圖上可以看見的那樣，彈性模數(shù)在從室溫升高到1000oC過程中大約降低了30%。從這張圖表中，我們也能看到在室溫下承受了一定載荷而不會發(fā)生變形的零件卻可能在高溫時承受相同載荷時發(fā)生永久變形。
蠕變： 一種塑性變形的現(xiàn)象
由于溫度效應(yīng)的影響，金屬中產(chǎn)生了一種被稱為蠕變的現(xiàn)象，一個承受了一定的載荷的零件的塑性變形是按照一個時間函數(shù)來逐漸增加的。蠕變現(xiàn)象在室溫的條件下也是存在的，但它發(fā)生的過程是如此之慢，以致于很少變得像在預(yù)期壽命中溫度被升高到300oC或更多時那樣顯著，逐漸增加的塑性變形可能在一段短的時期內(nèi)變得很明顯。材料的抗蠕變強(qiáng)度是指材料抵抗蠕變的屬性，并且抗蠕變強(qiáng)度的數(shù)據(jù)可以通過處理長期的蠕變試驗(yàn)(模擬實(shí)際零件的操作條件)來獲得。在試驗(yàn)的過程中，給定的材料在規(guī)定的溫度下的塑性應(yīng)變被被進(jìn)行了實(shí)時監(jiān)控。
由于蠕變是一種塑性變形現(xiàn)象，發(fā)生了蠕變的零件的尺寸可能就會被永久的改變。因此，如果一個零件是在很強(qiáng)的強(qiáng)度下運(yùn)轉(zhuǎn)的話，那么設(shè)計(jì)工程師必須精確地預(yù)言將在機(jī)器的使用壽命期間可能發(fā)生的蠕變的次數(shù)。否則，與此伴隨的或者相關(guān)的問題就可能發(fā)生。
在高溫下，當(dāng)螺栓被用來緊固零件時，蠕變就可能變成一個必須解決的問題。處在壓力狀態(tài)下的螺釘，蠕變是按照一個時間函數(shù)來發(fā)生的。因?yàn)樽冃问撬苄缘模瑠A緊力的損失將可能導(dǎo)致螺紋連接件的意外松動。像這種特殊的現(xiàn)象，通常被稱為松弛，我們可以通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜渥儚?qiáng)度時測試來確定是不是發(fā)生了蠕變。
總結(jié)
機(jī)器設(shè)計(jì)者必須理解進(jìn)行抗拉的靜止強(qiáng)度的測試目的。這種試驗(yàn)可以確定被在設(shè)計(jì)方程式過程中使用的許多金屬的機(jī)械特性。像彈性模數(shù)，比例極限，屈服強(qiáng)度，彈性，以及延展性等等可以根據(jù)抗拉試驗(yàn)來決定它們的特性。
溫度能影響金屬的機(jī)械特性。溫度的增加可能會引起金屬的熱脹和蠕變，并且還可能降低它的屈服強(qiáng)度和它的彈性模數(shù)。如果大多數(shù)金屬不被允許在溫度發(fā)生變化時發(fā)生膨脹或者收縮，那么壓力就會被當(dāng)做載荷來看待。這現(xiàn)象在依靠干涉配合來進(jìn)行零件裝配時是有益的。一個轂或者孔的內(nèi)徑比與它相配的軸或者圓柱的直徑小一點(diǎn)。先將轂加熱后，由于熱脹冷縮，此時可以輕松的將軸插入其中。當(dāng)它冷卻以后，同樣由于熱脹冷縮，它的內(nèi)孔直徑會變小，從而對插入其中的軸產(chǎn)生了很大的摩擦力，有效的防止了軸的松動。
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Failure Analysis，Dimensional Determination And Analysis，Applications Of Cams
INTRODUCTION
It is absolutely essential that a design engineer know how and why parts fail so that reliable machines that require minimum maintenance can be designed．Sometimes a failure can be serious，such as when a tire blows out on an automobile traveling at high speed．On the other hand，a failure may be no more than a nuisance．An example is the loosening of the radiator hose in an automobile cooling system．The consequence of this latter failure is usually the loss of some radiator coolant，a condition that is readily detected and corrected．
The type of load a part absorbs is just as significant as the magnitude．Generally speaking，dynamic loads with direction reversals cause greater difficulty than static loads，and therefore，fatigue strength must be considered．Another concern is whether the material is ductile or brittle．For example，brittle materials are considered to be unacceptable where fatigue is involved．
Many people mistakingly interpret the word failure to mean the actual breakage of a part．However，a design engineer must consider a broader understanding of what appreciable deformation occurs．A ductile material，however will deform a large amount prior to rupture．Excessive deformation，without fracture，may cause a machine to fail because the deformed part interferes with a moving second part．Therefore，a part fails(even if it has not physically broken)whenever it no longer fulfills its required function．Sometimes failure may be due to abnormal friction or vibration between two mating parts．Failure also may be due to a phenomenon called creep，which is the plastic flow of a material under load at elevated temperatures．In addition，the actual shape of a part may be responsible for failure．For example，stress concentrations due to sudden changes in contour must be taken into account．Evaluation of stress considerations is especially important when there are dynamic loads with direction reversals and the material is not very ductile．
In general，the design engineer must consider all possible modes of failure，which include the following．
——Stress
——Deformation
——Wear
——Corrosion
——Vibration
——Environmental damage
——Loosening of fastening devices
The part sizes and shapes selected also must take into account many dimensional factors that produce external load effects，such as geometric discontinuities，residual stresses due to forming of desired contours，and the application of interference fit joints．
Cams are among the most versatile mechanisms available．A cam is a simple two-member device．The input member is the cam itself，while the output member is called the follower．Through the use of cams，a simple input motion can be modified into almost any conceivable output motion that is desired．Some of the common applications of cams are
——Camshaft and distributor shaft of automotive engine
——Production machine tools
——Automatic record players
——Printing machines
——Automatic washing machines
——Automatic dishwashers
The contour of high-speed cams (cam speed in excess of 1000 rpm) must be determined mathematically．However，the vast majority of cams operate at low speeds(less than 500 rpm) or medium-speed cams can be determined graphically using a large-scale layout．In general，the greater the cam speed and output load，the greater must be the precision with which the cam contour is machined．
DESIGN PROPERTIES OF MATERIALS
The following design properties of materials are defined as they relate to the tensile test．
Figure 2.7
Static Strength． The strength of a part is the maximum stress that the part can sustain without losing its ability to perform its required function．Thus the static strength may be considered to be approximately equal to the proportional limit，since no plastic deformation takes place and no damage theoretically is done to the material．
Stiffness． Stiffness is the deformation-resisting property of a material．The slope of the modulus line and，hence，the modulus of elasticity are measures of the stiffness of a material．
Resilience． Resilience is the property of a material that permits it to absorb energy without permanent deformation．The amount of energy absorbed is represented by the area underneath the stress-strain diagram within the elastic region．
Toughness． Resilience and toughness are similar properties．However，toughness is the ability to absorb energy without rupture．Thus toughness is represented by the total area underneath the stress-strain diagram， as depicted in Figure 2．8b．Obviously，the toughness and resilience of brittle materials are very low and are approximately equal．
Brittleness． A brittle material is one that ruptures before any appreciable plastic deformation takes place．Brittle materials are generally considered undesirable for machine components because they are unable to yield locally at locations of high stress because of geometric stress raisers such as shoulders，holes，notches，or keyways．
Ductility． A ductility material exhibits a large amount of plastic deformation prior to rupture．Ductility is measured by the percent of area and percent elongation of a part loaded to rupture．A 5%elongation at rupture is considered to be the dividing line between ductile and brittle materials．
Malleability． Malleability is essentially a measure of the compressive ductility of a material and，as such，is an important characteristic of metals that are to be rolled into sheets．
Figure 2.8
Hardness． The hardness of a material is its ability to resist indentation or scratching．Generally speaking，the harder a material，the more brittle it is and，hence，the less resilient．Also，the ultimate strength of a material is roughly proportional to its hardness．
Machinability． Machinability is a measure of the relative ease with which a material can be machined．In general，the harder the material，the more difficult it is to machine．
COMPRESSION AND SHEAR STATIC STRENGTH
In addition to the tensile tests，there are other types of static load testing that provide valuable information．
Compression Testing． Most ductile materials have approximately the same properties in compression as in tension．The ultimate strength，however，can not be evaluated for compression．As a ductile specimen flows plastically in compression，the material bulges out，but there is no physical rupture as is the case in tension．Therefore，a ductile material fails in compression as a result of deformation，not stress．
Temperature can affect the mechanical properties of metals．Increases in temperature may cause a metal to expand and creep and may reduce its yield strength and its modulus of elasticity．If most metals are not allowed to expand or contract with a change in temperature，then stresses are set up that may be added to the stresses from the load．This phenomenon is useful in assembling parts by means of interference fits．A hub or ring has an inside diameter slightly smaller than the mating shaft or post．The hub is then heated so that it expands enough to slip over the shaft．When it cools，it exerts a pressure on the shaft resulting in a strong frictional force that prevents loosening．
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大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘要
摘要
本設(shè)計(jì)要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機(jī)械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對WH212減速器箱體零件圖的分析及結(jié)構(gòu)形式的了解，從而對減速器進(jìn)行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術(shù)要求和精度分析。然后再對減速器箱體的底孔、軸承孔的加工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與精度和誤差分析，該工藝與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果能應(yīng)用于生產(chǎn)要求。
關(guān)鍵詞： 減速器 加工工藝 定位 夾具設(shè)計(jì)
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大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） Abstract
Abstract
This Paper requires that" with quality beg development, with benefits seek to live on to store ", under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.
Key phrase: gear reducer , processing technology , Fixed position ，Tongs design
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 緒論
緒 論
機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。所以對機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。
在夾具設(shè)計(jì)過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設(shè)計(jì)人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設(shè)計(jì)還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至?xí)绊懙焦ぜ募庸ぞ?。我們把多年來在夾具設(shè)計(jì)中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設(shè)計(jì)端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題,。夾具要不要清根，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設(shè)計(jì)圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。設(shè)計(jì)這類夾具時，應(yīng)考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應(yīng)根據(jù)所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設(shè)計(jì)加工結(jié)構(gòu)相同或相似，尺寸不同的系列產(chǎn)品零件夾具時，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設(shè)計(jì)為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 零件分析
第一章 零件分析
?一 箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
箱體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件,由它將機(jī)器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運(yùn)動.常見的箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱.減速箱和變速箱等.
各種箱體類零件由于功用不同,形狀結(jié)構(gòu)差別較大,但結(jié)構(gòu)上也存在著相同的特點(diǎn) :
1.尺寸較大
箱體通常是機(jī)器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長達(dá)5~6m,寬3~4m,重50~60噸,正因?yàn)樗且粋€母體,所以它是機(jī)器整體的最大零件.
2.形狀復(fù)雜
其復(fù)雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時為了減少機(jī)械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺.凸邊等結(jié)構(gòu)來滿足工藝與力的要求.
3.精度要求
有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器的裝配精度，使用性能和使用壽命。
4．有許多緊固螺釘定位箱孔。
這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有時給加工帶來很大的困難。
由于箱體有以上共特點(diǎn)，故機(jī)械加工勞動量相當(dāng)大，困難也相當(dāng)大，例如減速箱體在鏜孔時，要如何保證位置度問題，都是加工過程較困難的問題。
二．箱體的材料、毛坯及熱處理
1、?毛坯種類的確定。
常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素：
（1）依據(jù)零件的材料及機(jī)械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強(qiáng)度要求高而形狀不太復(fù)雜的鋼制品零件一般采用鍛件。
（2）?依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件采用鑄件比鍛件合理；結(jié)構(gòu)簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。
（3）?依據(jù)生產(chǎn)類型確定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設(shè)備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。
（4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。
本減速器是大批量的生產(chǎn)，材料為HT20~40用鑄造成型。
2．毛坯的形狀及尺寸的確定：
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應(yīng)。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加工，有時還要考慮下列問題：
（1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮增加工藝搭子。
（2）為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。
（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù)個合制成一個毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。
在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 減速機(jī)箱體加工工藝過程及分析
零件的使用性能。
在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。
3．毛坯的材料熱處理
長期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT20~40，HT25~47，當(dāng)載荷較大時，采用HT30~54，HT35~61高強(qiáng)鑄鐵。
箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進(jìn)行粗加工，可以部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷。
毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，對毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進(jìn)行時效處理。
毛坯鑄造時，應(yīng)防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。
第二章 減速機(jī)箱體加工工藝過程及分析
冶金礦山機(jī)械中應(yīng)用最多的減速機(jī)是平行軸孔圓柱齒輪臥式的，箱體是分離式結(jié)構(gòu)。毛坯常用HT15~或HT20~40灰口鑄鐵制作，但在一些輕載荷的機(jī)器中所用的減速器體積小、結(jié)構(gòu)簡單。如蝸桿、蝸輪減速機(jī)。其毛坯的材料常用HT20~40灰口鑄鐵制作。減速箱箱體為了減輕重量常將上蓋分為軸承座和罩蓋兩部分。軸承采用鑄件，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。
一、 減速器箱體的主要技術(shù)要求。
分離的減速器箱體的主要加工部位有：軸承支承孔、結(jié)合面、端面、底座（裝配基面），上平面、螺栓孔、螺紋孔等。對這些加工部位的技術(shù)要求有：
1、減速器箱體、機(jī)蓋的上平面與結(jié)合面及機(jī)體的底面與結(jié)合面必須平行，其誤差一超過0.06/1000mmκ
2、減速器箱體結(jié)合面的表面粗糙度Ra植不超過兩結(jié)合面間隙不超過0.03mm,取0.02mm。
3、軸承支承孔的軸線必須在結(jié)合面上，其誤差不超過±0.2mm。
4、軸承支承孔的尺寸公差一般為HT，表面粗糙度Ra小于1.6μm，圓柱度誤差不超過孔徑公差的一半，孔距精度允許公差為±0.03mm~±0.05mm.
5、減速器箱體的底面是安裝基準(zhǔn)，保證精度為0.2mm.
6、減速器箱體各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差為0.15mm
二、減速器箱體的機(jī)械加工工藝過程。
圖1-1
圖1-2
分析圖1-1和圖1-2可知。
1、主要孔
裝軸承支承孔2-φ110-0.025＋0.01
2、主要平面
底座的底面和結(jié)合面，箱蓋的結(jié)合面和頂部為孔面，支承孔的端面等。3、其他加工
其他主要連接孔、螺孔、銷釘孔以及一些特別的凸臺面等。
軸承支承孔通常在鏜床上鏜削；加工連接孔、螺孔、銷釘在鉆床上進(jìn)行，主要平面通常在龍門銑削，支承孔端面可以在鏜孔同一次安裝中加工出來。
減速器箱體的機(jī)械加工過程取決于精度要求、批量大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸重量、大小等因素。此處還應(yīng)考慮車間的條件，中間有無熱處理工序。
由圖可知，減速器箱體整個加工工藝過程分為兩大階段，先對箱蓋和機(jī)體分別進(jìn)行加工，而后合箱對整體箱進(jìn)行加工。第一階段主要完成平面、緊固孔、油塞孔和油標(biāo)的加工，為整體合箱做準(zhǔn)備。第二階段為合裝好的箱體上加工軸承孔及其端面，第二階段加工完成后，還應(yīng)拆箱，為了保證軸承孔加工精度和拆裝后的重復(fù)精度，應(yīng)在兩階段之間安排鉗工工序，鉆鉸二定位銷孔，并打入定位銷。
三、零件圖分析
1.φ110-0.025＋0.01兩軸孔的圓度公差0.01mm，圓柱度公差為0.01mm;
2.上箱體結(jié)合面對E面的位置度公差為0.2mm;
3.φ110的軸心線對C、D端面的垂直度公差為0.08mm，對另一軸心線的垂直度為0.046mm;
4.φ110的軸心線對A、B的垂直度公差為0.08mm;
5.下箱體結(jié)合面對C面的位置度公差為 0.2mm;
6.鑄件人工時效處理；
7.零件材料TH-40;
8.箱體做煤油參漏試驗(yàn)。
四、減速器加工的工藝路線
擬定工藝路線是制定工藝過程的關(guān)鍵性的一步。在擬定時應(yīng)充分調(diào)查研究。多提幾個方案，加以分析比較確定一個最合理方案。
擬定工藝路線要考慮解決以下幾個問題：
加工表面
加工方法
表面粗糙度
表面光潔度
公差等級
形狀公差
加工余量
說 明
外
圓
粗 車
半精車
精 車
細(xì) 車
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
1.6
0.8
1.0
0.4
0.1
1~3
4~5
6~7
7~8
6~7
8~9
10~14
IT12~IT11
IT10~IT9
IT8~IT7
IT6~IT5
IT8~IT7
IT6~IT5
IT6~IT5
11~10
10~8
8~7
7~6
7
6
4~5
1~5
0.50~1.60
0.2~0.5
0.1~0.25
0.25~0.85
0.06
0.10~0.03
指尺寸在直徑180以下,長度在500以下,鑄件的直徑余量
內(nèi)
孔
鉆 孔
擴(kuò) 孔
粗 鏜
半精鏜
精 鏜
細(xì) 鏜
粗 鉸
精 鉸
粗 磨
精 磨
研 磨
25
6.3
6.3
1.6
0.8
0.2
3.2
1.6
1.6
0.2
0.1
1~3
4~5
2~4
5~6
6~7
9~10
5~6
6~7
6~7
910
10~14
IT13~IT11
IT10~IT9
IT10~IT9
IT9~IT8
IT8~IT7
IT7~IT6
IT8
IT7
IT8
IT7~IT6
IT7~IT6
10
8
9~8
8
7
6
8~7
7~6
7
6
5~4
0.3~0.5
>1.8
1.0~1.8
0.5~0.8
0.1~0.3
0.1~0.55
0.04~0.2
0.2~0.3
0.2~0.5
0.1~0.2
0.01~0.02
指孔徑在180以下,鑄件直徑的余量.L/d<2
L/d=2~10時,加工誤差增加1.2~2倍
平
面
粗刨,粗銑
精刨,精銑
細(xì)刨,細(xì)銑
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
7~9
10~14
IT14~IT11
IT10
IT9~IT6
IT9
IT7~IT6
IT7~IT6IT5
11~9
10~9
8~6
8~6
7~5
7~5
5~2
0.9~2.3
0.2~50.3
0.16
0.05
0.03
0.03
0.01~0.03
指平面最大尺寸500以下的鑄件的平面余量
采用加工方法一般所能達(dá)到的公差等級和表面粗糙度
以及需留的加工余量(參考參數(shù))
表（1-1）
1.加工方法的選擇
在選擇各表面的加工方法時，要綜合考慮以下因素
（1）要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。（選擇時見表1-1）
（2）根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在 小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。
（3）要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細(xì)車削，高速精銑等。
（4）要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。
此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。
選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求選定最終加工方法（參考表1-1）。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準(zhǔn)備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。
2．加工階段的劃分
零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：
(1) 粗加工階段
粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時。
粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。
(2)半精加工階段
半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm
(3)精加工階段
精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達(dá)到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷.
精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm.
(4)光整加工階段
對某些要求特別高的需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6,表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。
此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。
但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實(shí)際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。
３．工序的集中與分散
制訂工藝路線時，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。
(1)工序集中的特點(diǎn)
工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。
(2)工序分散的特點(diǎn)
工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。
工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。
一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。
由于近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。
4．加工順序的安排
零件的加工過程通常包括機(jī)械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時常遵循以下原則：
(1)機(jī)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）先加工基準(zhǔn)面后加工其它面。首先以粗基準(zhǔn)定位加工出精基準(zhǔn)，然后以精基準(zhǔn)定位加工其它表面。例如，軸類零件通常都是先加工出兩端面的頂針孔然，然后以頂針孔定位加工其它表面。箱體、底座、支架類零件，其上的平面較大，用平面定位比較穩(wěn)定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，稱之為“先面后孔”原則。
3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指裝配基準(zhǔn)面，工作表面等；次要表面指鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等。這些表面一般都與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。這樣可以保護(hù)主要表面的光潔。
此外，為了保證加工質(zhì)量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必須安排在部件裝配之后或總裝過程進(jìn)行。如內(nèi)燃機(jī)連桿的精鏜應(yīng)放在連桿蓋組裝后進(jìn)行。用作兩個連接件定位銷孔，應(yīng)在總裝時，將兩個連接件相配在一起，鉆削、鉸削加工，然后裝上銷子。
(2)熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝路線中的安排主要取決于熱處理的目的。有以下幾種情況：
1)退火與正火通常安排在粗加工之前。他們的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除內(nèi)應(yīng)力。
2)調(diào)質(zhì)一般安排在粗加工之后，半精加工之前進(jìn)行。調(diào)質(zhì)使零件獲的較好的綜合機(jī)械性能也可使金屬組織細(xì)化致密，為以后淬火和 氮化減少變形作預(yù)備處理。
3)時效處理。一般鑄件通常安排在粗加工之后。高精度復(fù)雜鑄件應(yīng)在半精加工之前后各安排一次。剛性差的精密零件應(yīng)在粗加工、半精加工、精加工多次安排時效處理。時效處理的目的是消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件精度。
4)淬火。分整體淬火，表面淬火和滲碳淬火。一般安排在精加工與半精加工之間進(jìn)行。表面淬火之前常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)及正火處理。淬火的目的是為了使零件獲得高的硬度和耐磨性。
5）淡化。安排在精細(xì)磨之前。淡化前還需要安排調(diào)質(zhì)處理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。
6）發(fā)蘭。表面鍍層等表面處理。應(yīng)安排在工藝過程之后。
(3)輔助工序的安排
檢驗(yàn)工序是重要的輔助工序，除每道工序操作者自檢外，還應(yīng)在下列加工階段，專門安排檢驗(yàn)工序。
1)粗加工階段結(jié)束之后；
2)重要的工序的前后；
3)工件從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間時；
4)工件全部加工完畢后。
輔助工序還有去毛刺、清洗、涂防銹油、油漆等，應(yīng)分別安排于工藝過程所需之處。
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
工藝裝備
1
鑄造
2
清砂
清除澆注系統(tǒng)，冒孔，型砂，飛邊，飛刺等
3
熱處理
人工時效處理
4
涂漆
非加工面涂防銹漆
5
粗銑、半精銑
以結(jié)合面、主軸孔為定位基準(zhǔn)，加緊工件，銑頂部平面與凸臺，保證尺寸3mm
專用銑床
6
粗銑、半精銑
以已加工的頂面及側(cè)面做定位基準(zhǔn)，裝夾工件（專用工裝），銑結(jié)合面，保證尺寸210±0.036mm（注意周邊尺寸）。留磨削余量0.25~0.30mm
專用銑床
7
鉆
鉆4-φ13mm孔,刮平4-φ28mm。鉆4-φ11mm孔，刮平4-φ25mm.
專用鉆床
8
鉆
以結(jié)合面及主軸孔定位，鉆、攻2-M8螺紋、锪φ１３，鉆、攻2-M10x1螺紋，鉆、攻5-M6深15螺紋
專用鉆床
9
磨
以頂面及一側(cè)定位，裝夾工件，磨結(jié)合面至圖樣尺寸210±0.036mm
專用磨床
10
檢驗(yàn)
檢查各部尺寸及精度
減速器WH212機(jī)蓋的工藝過程
減速器WH212機(jī)座的工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
工藝裝備
1
鑄造
2
清砂
清除澆注系統(tǒng)，冒孔，型砂，飛邊，飛刺等
3
熱處理
人工時效處理
４
涂漆
非加工面涂防銹漆
５
粗銑、半精銑
以底面及側(cè)面定位，裝夾工件。銑結(jié)合面，留磨削余量（注意尺寸14和30mm）
專用銑床
６
粗銑、半精銑
以結(jié)合面及軸承孔定位，裝夾工件銑底面。保證高度尺寸160±0.036mm(工藝尺寸)
專用銑床
７
鉆
鉆低面4-φ19mm孔,其中兩個鉸至φ19.50+0.01mm(工藝用)刮平φ36
專用鉆床
８
鉆
以底面及銷釘定位，鉆4-φ11刮背面φ25，鉆4-φ13刮背面φ28
專用鉆床
９
鉆
以兩個工藝孔及底面定位，加緊工件，鉆、鉸φ25mm測油孔，锪φ56mm深2mm.鉆、攻3-M6深10mm，鉆、攻2-M16x1.5底孔，刮平φ25mm
專用鉆床
10
磨
以一面兩孔定位，裝夾工件。磨結(jié)合面保證尺寸160±0.036mm
專用磨床
11
鉗工
箱體底部用煤油做參漏試驗(yàn)
12
檢查
檢查各部尺寸及精度
減速器WH212箱體的工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
工藝裝備
1
鉗
將箱蓋，箱體對準(zhǔn)合箱，用4-M10,4-M12的螺栓，螺母緊固
2
鉆
鉸2- 6mm，1：50錐，裝入錐銷
專用鉆床
3
鉗
將箱蓋，箱體做標(biāo)記編號
4
粗銑、半精銑
以底面與兩孔定位，按底面一邊找正。夾緊工件，兼顧一面的加工尺寸，銑另一端面，保證尺寸230
專用銑床
5
粗銑、半精銑
以底面與兩孔定位，按底面一邊找正。夾緊工件，兼顧一面的加工尺寸，銑另一端面，保證尺寸285
專用銑床
6
粗鏜
以底面定位，以加工過的端面找正，裝夾工件，粗鏜2-110軸承孔，留加工余量0.3~0.4mm。保證兩軸中心線的垂直度公差0.3mm保證結(jié)合面與軸承孔的位置度公差為0.2mm
專用鏜床
7
半精鏜
以底面定位，以加工過的端面找正，裝夾工件，半精鏜2-110軸承孔，留加工余量0.1~0.2mm。保證兩軸中心線的垂直度公差0.3mm保證結(jié)合面與軸承孔的位置度公差為0.2mm
專用鏜床
8
精鏜
以底面定位，以加工過的端面找正，裝夾工件，按結(jié)合面精確對刀（保證結(jié)合面與軸承孔的位置度公差為0.2mm）精鏜2-110mm
專用鏜床
9
鉆
用底面與兩銷釘定位用鉆摸板鉆、攻蝸桿軸承孔端面螺孔
專用鉆床
10
鉆
鉆、攻蝸輪軸承孔端面螺孔
專用鉆床
11
鉆
用帶有錐度的直徑為φ120~φ130mm的90度的鉆锪鉆锪軸承孔內(nèi)邊緣倒角4-1x45度
專用鉆床
12
鉗
拆箱、清理飛邊、毛刺
13
鉗
合箱、裝錐銷緊固
14
檢驗(yàn)
檢查個部尺寸及精度
15
入庫
入庫
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 主要表面的加工
第三章 主要表面的加工
一、箱體的平面加工
箱體平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。
刨削箱體平面的主要特點(diǎn)是：刀具結(jié)構(gòu)簡單；機(jī)床調(diào)整方便；在龍門刨床上可以用幾個刀架，在一次安裝工件中，同時加工幾個表面，于是，經(jīng)濟(jì)地保證了這些表面的位置精度。
箱體平面銑削加工的生產(chǎn)率比刨削高。在成批生產(chǎn)中，常采用銑削加工。當(dāng)批量較大時，常在多軸龍門銑床上用幾把銑刀同時加工幾個平面，即保證了平面間的位置精度，又提高了生產(chǎn)率。
二、主軸孔的加工
由于主軸孔的精度比其它軸孔精度高，表面粗糙度值比其它軸孔小，故應(yīng)在其它軸孔加工后再單獨(dú)進(jìn)行主軸孔的精加工（或光整加工）。
目前機(jī)床主軸箱主軸孔的精加工方案有：精鏜—浮動鏜；金剛鏜—珩磨；金剛鏜—滾壓。
上述主軸孔精加工方案中的最終工序所使用的刀具都具有徑向“浮動”性質(zhì)，這對提高孔的尺寸精度、減小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度?？椎奈恢镁葢?yīng)由前一工序（或工步）予以保證。
從工藝要求上，精鏜和半精鏜應(yīng)在不同的設(shè)備上進(jìn)行。若設(shè)備條件不足，也應(yīng)在半精鏜之后，把被夾緊的工件松開，以便使夾緊壓力或內(nèi)應(yīng)力造成的工件變形在精鏜工序中得以糾正。
三、孔系加工
車床箱體的孔系，是有位置精度要求的各軸承孔的總和，其中有平行孔系和同軸孔系兩類。
平行孔系主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間以及孔中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和平行精度根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，可以在普通鏜床上或?qū)Ｓ苗M床上加工。
單件小批生產(chǎn)箱體時，為保證孔距精度主要采用劃線法。為了提高劃線找正的精度，可采用試切法，雖然精度有所提高，但由于劃線、試切、測量都要消耗較多的時間，所以生產(chǎn)率仍很低。
坐標(biāo)法加工孔系，許多工廠在單件小批生產(chǎn)中也廣泛采用，特別是在普通鏜床上加裝較精密的測量裝置（如數(shù)顯等）后，可以較大地提高其坐標(biāo)位移精度。
必須指出，采用坐標(biāo)法加工孔系時，原始孔和加工順序的選定是很重要的。因?yàn)?，各排孔的孔距是靠坐?biāo)尺寸保證的。坐標(biāo)尺寸的積累誤差會影響孔距精度。如果原始孔和孔的假定順序選擇的合理，就可以減少積累誤差。
成批或大量生產(chǎn)箱體時，加工孔系都采用鏜模?？拙嗑戎饕Q于鏜模的精度和安裝質(zhì)量。雖然鏜模制造比較復(fù)雜，造價較高，但可利用精度不高的機(jī)床加工出精度較高的工件。因此，在某些情況下，小批生產(chǎn)也可考慮使用鏜模加工平行孔系。同軸孔系的主要技術(shù)要求是各孔的同軸度精度。成批生產(chǎn)時，箱體的同軸孔系的同軸度大部分是用鏜模保證，單件小批生產(chǎn)中，在普通鏜床上用以下兩種方法進(jìn)行加工：
1.從箱體一端進(jìn)行加工
加工同軸孔系時，出現(xiàn)同軸度誤差的主要原因是：
當(dāng)主軸進(jìn)給時，鏜桿在重力作用下，使主軸產(chǎn)生撓度而引起孔的同軸度誤差；當(dāng)工作臺進(jìn)給時，導(dǎo)軌的直線度誤差會影響各孔的同軸度精度。
對于箱壁較近的同軸孔，可采用導(dǎo)向套加工同軸孔。對于大型箱體，可利用鏜床后立柱導(dǎo)套支承鏜桿。
2.從箱體兩端進(jìn)行鏜孔
一般是采用“調(diào)頭鏜”使工件在一次安裝下，鏜完一端的孔后，將鏜床工作臺回轉(zhuǎn)1800，
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 定位基準(zhǔn)的選擇
再鏜另一端的孔。具體辦法是：加工好一端孔后，將工件退出主軸，使工作臺回轉(zhuǎn)1800，用百（千）分表找正已加工孔壁與主軸同軸，即可加工另一孔。
“調(diào)頭鏜”不用夾具和長刀桿，鏜桿懸伸長度短，剛性好。但調(diào)整比較麻煩和費(fèi)時，適合于箱體壁相距較遠(yuǎn)的同軸孔。
第四章 定位基準(zhǔn)的選擇
在制定工藝過程時，選擇定位基準(zhǔn)的主要目的是為了保證加工表面的位置精度。因此選擇定位基準(zhǔn)的總原則應(yīng)該是從有較高位置精度要求的表面中進(jìn)行選擇。定位基準(zhǔn)的選擇包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇。
一、粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)時，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。
粗基準(zhǔn)選擇的原則是：
1.選擇應(yīng)加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
2.選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
3.應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
4.應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。
5.粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
箱體粗基準(zhǔn)選擇要求：在保證各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均勻；裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件應(yīng)與箱體內(nèi)壁有足夠間隙；此外還應(yīng)保證定位、夾緊可靠。為了滿足上述要求，一般選箱體的主要孔的毛坯孔作為粗基準(zhǔn)。減速箱體加工的第一個面是蓋或底座的結(jié)合面，由于 分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在蓋和底座兩個不同的部分上很不規(guī)則，因而在加工蓋和底座的結(jié)合面時無法用主要孔的毛坯作粗基準(zhǔn)。而是用頂面與底面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證結(jié)合面加工后凸緣的厚度叫均勻。
二、精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)的原則時，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確、牢固、方便。
精基準(zhǔn)選擇的原則是：
基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。
此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡單等。
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 工藝尺寸的計(jì)算
箱體上孔與孔、孔與平面、平面與平面之間都有較高的位置精度要求，這些要求的保證與精基準(zhǔn)的選擇有很大的關(guān)系。為此，通常優(yōu)先考慮“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。使具有相互位置精度要求的大部分工序，盡可能用同一組基準(zhǔn)定位。以避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過多而 帶來的積累誤差，并且由于采用同一基準(zhǔn)，使所用夾具具有相似的結(jié)構(gòu)形式，可減少夾具設(shè)計(jì)與制造工作量、降低成本。例如車床主軸箱可以選用裝配基面的底面做定位基準(zhǔn)，在大批量生產(chǎn)中，則選用主軸箱頂面和 兩定位銷為定位基準(zhǔn)。分離式減速箱體的結(jié)合面與裝配基面底面有一定的尺寸精度和位置精度，軸承孔軸線應(yīng)對結(jié)合面上，與底面也有尺寸精度和相互位置精度要求，故加工底座結(jié)合面時，選底面為精基準(zhǔn)，箱體和箱后的軸承孔加工仍以底面為主要定位基準(zhǔn)。若箱體尺寸較小而批量很大時，可與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣既符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，又符合“基準(zhǔn)重合”原則，有利于保證軸承孔軸線與結(jié)合面重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行度。
第五章 工藝尺寸的計(jì)算
一、 加工余量的確定查《機(jī)械加工余量與公差手冊》
1.頂面與結(jié)合面的加工余量
磨削余量 025±0.06mm IT8 表面粗糙度 1.6
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
2.下箱體結(jié)合面與底面的加工余量（查表4-34，4-37）
磨削余量 025±0.06mm IT8 表面粗糙度 1.6
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
3．箱體左右端面的加工余量
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
4．箱體前后端面的加工余量
半精銑余量 2x1.5±0.25mm IT10 表面粗糙度 3.2
粗銑余量 2x5±0.50mm IT11 表面粗糙度 6.3
5．兩軸承孔的加工余量
精鏜 0.4±0.05mm IT7 表面粗糙度 0.8
半精鏜 1.5±0.25mm IT9 表面粗糙度 3.2
粗鏜 5±0.5mm IT11 表面粗糙度 6.3
二、尺寸鏈的計(jì)算
1、 兩中心面與底面的尺寸鏈計(jì)算
尺寸鏈圖
N=A+A
=160+120
則 N=280
N=+
N=0.054+0.063
=0.117
-=--
=-0.054-0.0063
=-0.117
所以的尺寸及公差為2800.117
2.觀油孔的尺寸鏈的計(jì)算
尺寸鏈圖
N=+
=N-
=28-12.5
=15.5
=+
=0.046-0.033
=0.013
-=+
=-0.046+0.033
=-0.013
的尺寸為15.50.013
三、切削用量的選擇(查機(jī)械加工工藝手冊)
加工對象
加工方法
加工步驟
刀 具
切削深度(mm)
切削速度(m/s)
進(jìn)給量(mm/r)
(mm/z)
走刀長度（mm）
備注
機(jī)蓋上平面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
280
2.4-84
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
280
機(jī)蓋結(jié)合面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
335
2.4-84
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
335
磨
3
砂輪
0．02
0．75
0．0287
335
2．4-163
機(jī)蓋結(jié)合面平面孔
鉆削加工
1
麻花鉆
30
0.36
0.45
32
2.4-38
2.4-41
鉆削加工
2
麻花鉆
14
0.38
0.38
16
機(jī)蓋上平面孔
鉆削加工
1
麻花鉆
20
0.38
0.36
22
2.4-38
2.4-41
鉆削加工
2
麻花鉆
27
0.39
0.45
30
鉆削加工
3
麻花鉆
15
0.44
0.27
18
功絲
4
絲錐
20
0.163
1.0
22
2.4-105
功絲
5
絲錐
27
0.178
1.0
30
功絲
6
絲錐
15
0.095
1.0
18
機(jī)座結(jié)合面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
335
2.4-84
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
335
2.4-84
磨
3
砂輪
0．02
0．75
0．0287
335
2．4-163
機(jī)座底面
粗銑
1
圓柱銑刀YG6
1.5
0.24
0.4
280
2.4-84
半精銑
2
圓柱銑刀YG6
0.5
0.41
0.08
280
機(jī)座底面孔
鉆削加工
1
麻花鉆
25
0.37
0.43
28
2.4-38
2.4-41
鉸孔（兩工藝用）
2
鉸刀
25
0．15
1．5
28
2.4-58
2.4-59
機(jī)座結(jié)合面孔
鉆削加工
1
麻花鉆
30
0.36
0.45
32
2.4-38
2.4-41
鉆削加工
2
麻花鉆
14
0.38
0.38
16
加工測油孔
鉆削加工
1
麻花鉆
22
0.20
0.4
25
2.4-38
2.4-41
鉸孔
2
鉸刀
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
鉆削加工
4
麻花鉆
10
0.44
0.1
12
2.4-38
2.4-41
功絲
5
絲錐
10
0.095
1.0
12
2.4-105
放油孔
鉆削加工
1
麻花鉆
30
0.35
0.61
30
2.4-38
2.4-41
功絲
2
絲錐
22
0.2
2
22
2.4-105
軸承端面（左右）
粗銑
1
端面銑刀
1.5
0.27
0.3
180
2.4-73
2.4-82
半精銑
2
端面銑刀
0.5
0.45
0.08
180
軸承端面（前后）
粗銑
1
端面銑刀
1.5
0.27
0.3
180
2.4-73
2.4-82
半精銑
2
端面銑刀
0.5
0.45
0.08
180
鏜軸承孔
粗鏜
1
鏜刀
1.5
0.2
0.4
54
2.4-66
半精鏜
2
鏜刀
0.5
0.3
0.25
54
精鏜
3
鏜刀
0.25
0.4
0.1
54
端面螺紋孔（蝸桿）
鉆削加工
1
麻花鉆
25
0.081
0.24
25
2.4-38
2.4-41
功絲
2
絲錐
25
0.148
1.25
25
2.4-105
端面螺紋孔（蝸輪）
鉆削加工
1
麻花鉆
25
0.081
0.24
25
2.4-38
2.4-41
功絲
2
絲錐
25
0.148
1.25
25
2.4-105
軸承孔倒角
锪孔
1
锪刀
1
0.41
0.2
1
2.4-67
四、切削的工時定額
粗銑
取53
半精銑
結(jié)合面的基本時間
粗銑
半精銑
磨結(jié)合面（見《工藝手冊》表6.2-8）
當(dāng)加工兩個面時
鉆13孔 L=30mm
r/min
當(dāng)加工兩組孔時t=
鉆孔11 L=14mm r/min
當(dāng)加工兩組孔時t=
鉆19孔 L=25 r/min
=min
鉆攻5-m6
鉆L=18mm =3mm =0 =960r/min
=
攻 L=15
r/min v=4.9r/min
=
鉆攻2-M8
鉆L=20 r/min
=
攻
v=4.9r/min
L=20mm
=
鉆攻2-M10
鉆 L=25mm r/min
=
攻L=25mm
v=4.9r/min
鉆鉸25 f=0.41mm/r v=4.9m/min(見《機(jī)械加工工藝手冊》表2.4-38;2.4-41)
實(shí)切削速度v=
=
鉸孔25 f=0.35 v=21m/min
(按《工藝手冊》表4.2-2)
實(shí)切削速度v=
=
锪沉頭孔f=0.21mm/r
L=8
=
鉆攻M6
L=10mm
=
L=10mm
v=4.9m/min
=
鉆攻M16 L=25mm
=
L=22
=
銑端面 v=0.45m/r Z=20 相關(guān)手冊
查《工藝手冊》表4.2-39取r/min
v=
=
因?yàn)橛兴拿?，所以t=0.733min
半精銑t=1.4465min
因?yàn)橛兴拿妫詔=5.76min
鏜孔110 f =0.4mm/r
相關(guān)手冊r=100m/min
取
L=53
=
兩個孔加工的機(jī)動時間
t=0.46x2=0.92min
半精鏜 f=0.5mm/r v=100
取
L=53
=
兩個孔的機(jī)動時間
t=0.46x2=0.92min
f=0.1mm/r v=100m/min
大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 設(shè)計(jì)減速器φ19底孔夾具
t=0.92min
鏜前后軸承孔同上
鉆攻M12
鉆 L=28 n =960r/min
=
攻L=25 n=195r/min v=4.9m/min
=
與四面軸承孔端面的孔一樣，鉆時0.405min ;攻時0.462min。
锪軸承倒角