%8D%95级减速器箱体的加工工艺及夹具设计

专业综合能力考核（论文）

题 目： 单级减速箱体机械加工工艺规程制定 所属系部： 机 械 装 备 系 专业班级： 机 械 一 班 学生姓名： 王 泽 龙 指导教师： 张元军

2011年 9月 1日

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摘 要

零件的工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具大的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。这次毕业设计，我设计的课题是一级减速器箱体加工工艺及夹具设计。该箱体零件结构较复杂，体积较大。为了提高生产效率和降低劳动强度，我设计了一款钻床夹具。本次设计说明书分为三个部分:

第一部分分为机械加工工艺规程的慨述，其中有工艺的组成，工艺规程的内容和作用，机械制造工艺规程的类型及格式，工艺规程的原理和步骤的介绍。同时对定位基准的选择，工艺路线中表面加工方法的选择、加工方法的划分、加工顺序的安排起到详细的介绍。

第二部分分为机床夹具的设计，讲解机床夹具的慨述，机床夹具的组成分类。工件定位的原理，定位方法和定位元件对定位误差的计算，对夹紧装置的组成和夹紧力的三要素作了分析。在这次工艺中表面在铣床上加工；直径为40mm以上的在镗床上加工；其余的孔因分部面多我专门设计了一款夹具便于在钻床上加工（有图）。 第三部分主要介绍对零件加工的全过程，我这次设计主要选的是铸件对毛坯的确定；加工中的时效性处理；工艺路线的编制和工序卡片的编写（有卡片工艺、工序全过程）在加工完后的检验。在加工中夹具的设计和计算，对机械简明手册的翻阅对国标对准。在加工完后绘制出了完美的零件图（A0号）。在经济时效下保证了加工满足的要求。

关键词： 箱体、工艺、工序、夹具、绘制零件图图

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英文摘要

The Part of the process, in machining plays a very important part of the process, prepare to reasonable or unreasonable, it directly relates to the quality requirements could eventually parts, The design of fixture is big, it is the indispensable part in relation to improve the efficiency of the machining. So both in mechanical processing industry is crucial link. The graduation design, the topic is I design process and fixture enclosure reducer design. This case is complex, volume parts structure. In order to improve production efficiency and reduce labor intensity, I design a drill fixture. The design manual is divided into three parts:

The first part is divided into the machining process of the specified procedures, including process, contents and procedure, mechanical manufacturing process planning of the type and the procedure formats, introduced the principle and procedure. The choice of the locating datum, the process route in the selection of surface machining method, the method of processing, sequence arrangement has been introduced in detail. The second part of the machine tool's fixture design, the interpretation of the machine tool's fixture of the machine tool's fixture soup, composition and classification. The principle, workpiece position and orientation of the positioning error calculation of components for clamping device, the composition and clamping force of three factors are analyzed. In the process of surface in milling machining, Diameter 40mm in for more boring, The rest of the hole for division I face a fixture designed to facilitate the processing (in press).

The third part mainly introduces the process of parts processing, I choose the design is mainly for determination of casting billet, The timeliness, The preparation process route and the process of writing (card), whole process card technology in processing after inspection. In the process of calculation, and fixture design of mechanical concise manual of gb through alignment. In processing after mapped the perfect parts graph (A0). Under the limitation in the economic guarantee processing request.

Key words: process, process, and drawing parts fixture, toto

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目录

摘要 ································································································································· 1 英文摘要 ························································································································· 3 第一章 绪论 ··················································································································· 5

1.1 制造工业的重要性 ··························································································· 5 1.2 减速器的运用、类型 ······················································································· 6 1.3 工艺设计的重要性 ························································································· 7 1.4减速器箱体设计工艺的重要性 ········································································ 8 第二章对零件的工艺分析 ····························································································· 8

2.1 工艺过程的组成 ····························································································· 8 2.2 工艺规程的内容与作用 ··················································································· 9

2.2.1工艺规程是指导生产的技术文件 ························································ 9 2.2.2工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 ···································· 9 2.2.3工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料 ································ 10 2.3 机械制造工艺规程的类型及格式 ································································· 10

2.3.1 机械加工工艺过程卡 ··········································································· 10 2.3.2 机械加工工序卡 ················································································· 10 2.4 工艺规程设计的原则与步骤 ······································································· 13

2.4.1 工艺规程设计必须具备下列原始资料 ··············································· 13 2.4.2在掌握上述资料的基础上，机械加工工艺规程设计主要有以下几步 ························································································································· 14 2.5 毛坯的确定 ··································································································· 14 2.6 基准的概念和分类及定位基准的选择 ······················································· 16

2.6.1设计基准 ································································································ 16 2.6.2零件的工艺设计和基准 ········································································ 16

第三章零件的工艺过程 ······························································································· 18

3.1 零件制造工艺规程设计原理 ······································································· 18

3.1.1零件制造工艺规程的格式和作用 ························································ 18 3.1.2本章主要说明本次设计的一级减速器箱体工艺及夹具设计 ············ 19 3.2 零件制造工艺规程设计时的内容和步骤 ··················································· 19

3.2.1根据以上资料，设计工艺规程的内容和程序如下 ···························· 20 3.3零件的结构工艺性 ·························································································· 21 3.4 毛坯的选用 ··································································································· 22 3.5 加工的路线拟订 ····························································································· 22

3.5.1 加工过程的开始阶段 ··········································································· 22 3.5.2 加工过程的中间阶段 ··········································································· 23 3.5.3 加工的最后阶段 ··················································································· 23

第四章总结与展望 ······································································································· 24

4.1总结 ·················································································································· 24

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4.2展望 ·················································································································· 24 参考文献 ······················································································································· 25 致谢 ······························································································································· 26

第一章 绪论

1.1 制造工业的重要性

机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济各部门科学研究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流

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砥柱的作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。减速器也是有些设备中所不可缺少的，我们应该了解减速器的机械制造工艺过程才能把产品制造出来。

1.2 减速器的运用、类型

减速器广泛运用于机械行业中，用于调整传输速率、输出力矩，为各种终端设备提供动力。减速器由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。在设计减速器机械加工工艺过程时要合理选择加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩提高加工精度，来提高减速器加工精度，保证加工质量。 单级圆锥齿轮减速器及两级圆锥－圆柱齿轮减速器用于需要输入轴与输出轴成90D配置的传动中。当传动比不大（i=1~6）时，采用单级圆锥齿轮减速器；当传动对比大时，则采用两级（i=6~35）或三级（i=35~208）的圆锥-圆柱齿轮减速器。由于大尺寸圆锥齿轮较难缔造，因而总是把圆锥齿轮传动作为圆锥-圆柱齿轮减速器的高速级（载荷较小），以减小其尺寸，便于提高缔造精度。

同轴式两级圆柱减速器

同轴式两级圆柱减速器的径向尺寸紧凑，但径向尺寸较大。由于中间轴较长，轴在受载时的挠曲亦较大，因而沿齿宽上的载荷集中现象亦较严峻。同时由于两级齿轮的中央距必需一致，所以高速级齿轮的承载本领难以充分使用。并且位于减速器中间部分的轴承润滑也对比困难。此外，减速器的输入轴和输出轴端位于同一轴线的两端，给传动装置的总体配置带来一些局限。但当要求输入轴端和输出轴端必需放在同一轴线上时，采用这种减速器却极为便利。这种减速器常用于中央距总和ae =100~1000mm的情况下。 蜗杆减速器

蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。个中运用最广的是单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器则运用较少。

单级蜗杆减速器根据蜗杆的位置可分为上下蜗杆 、 下蜗杆及侧蜗杆三种。单级蜗杆减速器传动比规模i=10~70。

上述蜗杆配置方案的选取，亦视传动装置混合的便利于否而定 。 选择时、应尽可能采用下蜗杆的结构 。 因为此时的润滑和冷却问题均较轻易解决，同时蜗杆的轴承润滑也很便利当蜗杆的圆周速度大于4~5m/s时，为了减削搅油和飞溅时损耗的功率，可采用上蜗杆结构。

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1.3 工艺设计的重要性

目前中国工业设计行业的现状是教育界、学术界重视外观创意，轻视甚至忽略结构设计的情况比较严重。为什么出现这种现象，和我们国家的国情有很大的关系。建国以来到改革开放初期，我们国家可以说不需要工业产品外观造型设计，那时的物质生活极其缺乏，一切生产活动都本着降低成本，满足功能的前提，对产品外观造型基本没有要求。进入九十年代以后，随着人们精神、物质生活水平的提高和国外富有设计感的产品大量涌入国内市场，使国人大开了眼界，也促使了国内教育界、学术界对工业产品外观造型设计这个行业的重视。大批学校开设了工业设计这个专业，每年培养了大量的工业设计毕业生，举办了名目繁多的工业设计大赛，也涌现了很多的令人眼花缭乱的作品，连国际性的设计大奖也拿了不少。一派欣欣向荣的样子。

但是，让人不理解的是为什么这么多优秀的作品真正能转化为产品的却没有多少，转化成产品又能大卖的就更没有多少。是作品不够漂亮吗？是消费者不能接受高品质高价格的产品吗？笔者认为都不是，其实真正的原因是出在生产的问题上，出在作品转化为产品的环节上，是设计师轻视、忽略甚至根本没有考虑产品本身的结构规律和生产工艺性上。这也跟中国的工业设计教育有关。目前学校中工业设计系走两条路线，一条是艺术类学生，主要学习的还是美学；另一条是工科学生，主要学的是结构。艺术类院校毕业的学生毕业时可能连生产图纸都不会看，更谈不上对工艺、材料和功能性结构的了解。而真正的工业设计师不同于平面设计师，要想把产品从想法实现成成品，需要设计者有很高的综合素质，其中包括对生产工艺、生产流程、材料、模具加工等各个方面的一定程度的熟悉和了解。

两年前，笔者在成都刚开始创立意町工业设计公司的时候，有位工业设计专业实习生问我产品结构设计需要考虑哪些因素，当时我详细地向他做了解答。我认为结构设计要考虑的因素很多：从物理学上来讲要考虑强度、减震、散热、降噪、电磁屏蔽；从组织学上讲要考虑材料、工艺，包括加工工艺、表面处理工艺和装配工艺；从经济学上来讲要考虑成本、相关标准、相关法规，比如安全性和环保性；从消费者方面来考虑还有易学性，使用的合理性和舒适性等。以上的任何一点没有考虑到，都有可能导致产品开发的全盘失败。

例如我曾经参与的一个为某科技公司设计的一款光学测量仪器的案例，产品功能要求主支架要有足够高的刚性，否则测量结果误差较大，对仪器的自身重量又有限制。虽然我们的外观设计方案获得了客户认可，结构设计也满足了强度、散热和重量限制的要求，但是样机的测试结果却不是很满意。刚开始以为是支架强度不够，采取了很多增加强度的措施还是没有改善。分析了很久才初步确认，是仪器发出的热风引起的空气波动导致光学镜头捕捉的测量数据失真。必须要修改热设计，改变进出风的方式，这样一来，最先受到大家一致认同的外观设计方案不得不放弃。重新开始设计外观，而后续还将出现什么问题，尚不可预知。再举一个结构设计导致外观设计方案大改的案例。我们按照客户确认的外观造型做了小批量样机，测试的时候发现产品内部温升太高，开机一小时就已经升高了40度，作为一个户外长期使用，随身携带的产品，这样的结果肯定是不能接受的，也是必须要修改热设计，把温升降下来。我们采用了多种散热的办法，做了很多

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次实验，最后倒是把温升降下来了，外形也改得面目全非了，大半个外壳都由塑料件改为铝合金的了。

所以说产品外观造型也不是天马行空，随意涂鸦的。比如要考虑模具加工成本，分型线就不能乱开，要能使模具最好分模；要考虑散热、降噪、电磁屏蔽，进风口和出风口就必须在它应该在的位置，必须要保证一定的形状和面积；要考虑产品的生产成本，材料选择、生产加工工艺、表面处理工艺和包装方式也就必然受到限制；要考虑目标消费群的历史文化、宗教信仰、传统禁忌，那么形状和颜色就不能导致使用者抵触。

总的说来，产品就是产品，不是艺术品，虽然它需要批上艺术的外衣，但是更重要的却是设计工业产品绝对不能违背产品生产、销售、使用的内在规律，只有这样，才能设计出叫好又叫座的产品来。

1.4减速器箱体设计工艺的重要性

减速器箱体的的设计工艺是否完好，对减速器运行时的加工效率和配合精度影响很大。特别是现代工艺对减速器的要求越来越高，已经运用于各种场合，很多工业设备对其运用非常重要。所以对减速器箱体的加工非常重要，同时对工艺制品的发能起到一个推动作用。对其加工的工艺非常重要。

第二章对零件的工艺分析

2.1 工艺过程的组成

为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位和走刀。其中工序是工艺过程中的基本单元。零件的机械加工工艺过程有若干个工序组成。在一个工序中可能包含一个或几个安装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每个工位可能包含一个或几个工步，每一个工步可能包含一个或几个走刀。

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工序 一个或一组工人，在一个工作点对同一个或同时对几个或同时对几个

工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

工位 为完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与

夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。

工步 在加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配）工具都不变的情

况下，所连续完成的那一部分工布。

走刀 走刀也称为进给。在一个公步内，若被加工表面需切除的余量较大，

可分几次切削，每次切削成为一次走刀。

2.2 工艺规程的内容与作用

机械加工工艺规程简称为工艺规程，是指导机械加工的主要文件。根据生产过称工艺性质的不同，有毛坯制造、零件机械加工、热处理、表面处理以及装配等不同的工艺规程。规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程；规定产品或部件的装配工艺过程和装配方法的工艺文件是机械装配工艺规程。它们是具体的生产条件下，确定最合理或较合理的制造过程、方法，并按规定的形式书写工艺文件，指导制造过程。

工艺规程是制造过程的纪律文件。其中机械加工工艺规程包括工件加工工艺路线及所经过的车间和工段、各工序的内容及所采用的机床和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、工时定额及工人技术等级等内容。 机械制造工艺规程的主要作用有如下几点。

2.2.1工艺规程是指导生产的技术文件

在生产中应严格的执行既定的工艺规程。但是工艺规程也不是固定不变的，工艺人员应不断总结工人的技术革新，及时吸取国内外先进的工艺技术，对现行工艺不断的予以改进和完善，以便更好的指导生产。

2.2.2工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据

在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机械负荷的调整、专用工艺装备的设计和制造、作业计划的编排、劳动了的组织以及生产成本的核算等，都是以工艺规程作为基本依据。

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2.2.3工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料

在新建或扩建工厂或车间时，只有依据规程和生产纲领才能正确的确定生产所需要的机床和其他设备的种类、规格和数量；确定车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、等级及数量以及辅助部门的安排等。

2.3 机械制造工艺规程的类型及格式

2.3.1 机械加工工艺过程卡

它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片、这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段，所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。 本次设计的 工序 00 05 10 15 20 25 30 32 35 40 45 50 52 55 工 序 内 容 铸件 时效 铣工 去毛刺 铣工 去毛刺 铣工 去毛刺 镗孔 镗孔 钳工 钳工 钳工 检验 加工 车间 库房 库房 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 机加 设备名称 及型号 铣床 铣床 铣床 镗床 镗床 钻床 钻床 钻出 夹具 一般装夹 一般装夹 一般装夹 镗模 镗模 钻模 钻模 钻模

2.3.2 机械加工工序卡

根据工艺卡片的每一道工序制定的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。该卡片中附件有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。例如

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从前面的说明中了解到零件的工艺设计从而得出我零件的设计工艺，在整个工艺中我先考虑零件的加工顺从而得出，首先找到基准面，我选择先铣底面把零件翻转加工底面如图（1），再以底面为基准对上表面进行加工上表面如图（2）

图（1）

图（2）

在加工上表面后再在铣床上加工左右表面图（3），同时在加工所有表面的加工工

序中在铣完表面后都要进行去毛刺，使零件的表面和各边变得很光滑，用

量具来达到零件要的技术要求。

图（3） 54mm（在铣完表面后，在镗床上对零件的低表面进行镗孔先镗直径位4） 深为19mm，接着进行镗直径47j7mm孔两孔总深为30mm加工时注重精度的掌握运用专用的夹具进行装夹如图（4）。 同时对箱体的左右孔进行加工先加工大孔直径为52J7mm深为33mm再加工左孔直径为40J7深度为18mm加工时注重对精度的掌握使用专用夹具进行装夹如图（5）。 在加工底座的四孔时我运用两个试图进行展示同时用钻床专用夹具进行装夹同时掌握精度和加工要求如图(6)。 11

图（5）

图（6）

图(7)

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图（8）

在加工图7时我设计了专用的夹具我夹具进行装夹，在钻用夹具上进行装夹加工。在加工图8工艺时主要是把箱体进行翻转加工，这七个螺纹孔都是直径为6mm深为10mm其主要是对精度的掌握。

2.4 工艺规程设计的原则与步骤

工艺规程设计的原则是在保证产品质量的前提下，应尽量提高生产率和降低生产成本。应在充分利用本企业现在生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。工艺规程应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号等都要符合相应的标准。

2.4.1 工艺规程设计必须具备下列原始资料

（1） 产品的全套装配图及零件图。 （2） 产品的验收质量标准。 （3） 产品的生产纲领及生产类型。

（4） 零件毛坯图及毛坯生产情况。零件毛坯图通常由毛坯车间技术人员设

计。机械加工工艺人员应研究毛坯图并了解毛坯的生产情况，如了解毛

坯的余量、结构工艺性、铸件的分型面和浇冒口位置、模锻件的的出模斜度和飞边位置等，以便正确选择零件加工时的装夹部位和装夹方法，合理确定工艺过程。

（5） 车间的生产条件。应全面了解车间设备的种类、规格和精度状况，工人

的技术水平，现有的刀、夹、量具规格，以及专用设备、工艺装备的设

计、制造能力等。

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（6） 各种有关手册、标准等技术资料。

（7） 国内外先进工艺及生产技术的发展应用情况。

2.4.2在掌握上述资料的基础上，机械加工工艺规程设计主要有以下几步

（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）

分析零件工作图和产品装配图。 工艺审查。

确定毛坯的种类及其制造方法。 拟定机械加工工艺路线。

确定各工序所需的机床和工艺装备。

确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。 确定切削用量。 确定各工序工时定额。

评价工艺路线 对所制定的工艺方案应进行技术经济分析，并应对多种

工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优化工艺方案。

（10） 填写或打印工艺文件。

2.5 毛坯的确定

毛坯是零件生产过程的一部分。根据零件的技术要求、结构特点、材料和生

产纲领等方面的情况，合理的确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状和尺寸等，不仅影响的毛皮的经济性，而且影响到机械加工的经济性。所以在确定毛坯到时候，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。

毛坯的确定包括确定毛坯的种类和制造方法两个方面。

常用的毛皮种类有铸件、段件、型材和焊接件等。如铸铁材料毛坯均为铸件，钢材料毛坯一般为锻件或型材等。

各种毛坯的制造方法很多。确定毛坯时主要考虑以下几方面因素。 （1）零件的材料与力学性能。 大致确定毛坯种类。例如，铸铁零件用铸造毛坯； 形状简单的钢制零件，力学性能要求低，用棒料，力学性能要求高，用锻件；形状复杂，力学性能要求低，用铸钢件。

（2） 零件的结构形状与外形尺寸。 各种毛坯的制造方法都对零件的结构和

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形状有一定的适用性。例如，阶梯轴轴零件各直径差别不大时可用棒料，差别大时可用铸件；外形尺寸大的零件一般用自由铸件或砂型铸件，中小型零件可用模锻件或压力铸件，形状复杂的钢质零件不宜用自由锻件；一些形状特殊的小零件，由于机械加工困难，常采用压铸或精密铸造等方法，尽量减少切削加工。 （3） 生产纲领的大小。 生产纲领的大小在很大程度上决定了采用某种毛坯的经济。在大批量生产中，应采用精度和生产率都较高的先进的毛坯制造方法，如铸件应采用金属模机器造型，锻件应采用模锻；并应当充分考虑采用新工艺、新技术和新材料的可能性，如金铸、精锻、冷挤压、冷轧、粉末冶金和工程塑料等。单件小批生产则一般采用木模手工造型或自由锻等比较简单方便的毛坯制造方法。

（4） 工厂生产毛坯的实际条件。在选择毛坯时应考虑工厂生产毛坯的实际条件。

（5） 利用新工艺、新技术和新材料的可能性。例如，采用精密锻造、压铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，可大大减少机械加工劳动量。

毛最大重最小坯量（N） 壁厚制 （mm） 造方法 手工 砂型不限制 铸造 机至械2500 砂型铸造 永至久1000 型铸造 离通常心

形状的复杂性 材料 生 产方 式 精度等尺寸公表面粗级（IT） 差值糙度 （mm） 其 他 3~5 最复杂 铁碳合金、有色金属及其他合金 单件生产及小批量生产 14~16 1~8 余大量，一般为1~10mm；由砂眼和气泡造成的废品率高；表面有结砂硬皮，且结砂颗粒大；适用铸造大件；生产率很低 3~5 最复杂 同上 大批量生产及大量生产 14级左右 1~3 生产率比手制砂型高数倍至数十倍；设备复杂；但要求计术低；适用于铸造中小型铸件 1.5 简单或平常 同上 同上 11~12 0.1~0.5 生产率高；因免去每次制型；单边余量一般为1~3mm；结构细密，能承受较大压力；占用生产面积小 3~5 主要是旋同上 同上 15~16 1~8 生产率高，每件只需2~5min；机械性能好且少沙15

铸2000 造 压100~1铸 60 转体 眼，壁厚均匀；不需型芯和浇注系统 锌、铝、 镁、铜 锡、铅个金属的合金 适于切削困难的材料 同上 11~12 0.05~0,2 生产率最高，每小时可达50~500件；设备昂贵；可直接制取零件或仅需少许加工。 0,5由模（锌） 子制造难10（其易来他合定 金） 0.8 非常复杂 熔小型零模件 铸造 单件生产及成批生产 0.05~0.15 占用生产面积小，美套设备约需30~40平米；铸件机械性能好；便于组织流水生产；铸造延续时间长，铸件可不经加工。 生产率高，一个制砂工班产 0.5~1.7T外表面余量0.25~0.5mm；孔余量最小0.08~0.25mm；机械化与自动化；铸件无便于硬皮 ；至200 壳模铸造 1.5 复杂 铁和有色金属 小批至 大量生产 12~14 2.6 基准的概念和分类及定位基准的选择

零件是由点、线、面结成的，而基准就是零件上用来确定其他点、线、面的

位置所依据的点、线、面。根据基准功用不同，分为设计基准和工艺基准两大类。

2.6.1设计基准

设计基准是在零件设计图纸上用来确定其他点、线、面的位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。

2.6.2零件的工艺设计和基准

工艺基准是在工艺过程（加工和装配过程）中所采用的基准。它包括以下4种类型。

A工序基准。工序基准是在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。所标注的倍加工面位置尺寸称为工序尺寸。 B 定位基准。 定位基准是在加工中用于工件定位的基准。

作为基准的点、线、面，有时在工件上并不一定实际存在（如孔和轴的轴心线，两平面之间的对称中心面等），在定位时通过有关具体表面体现的，这些表面

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称为定位基面。工件以回转表面（如孔、外圆）定位时，回转表面的轴心线是定位基准，而回转表面就是定位基面，工件以平面定位时，其定位基准与定位基面一致。

C 测量基准。测量基准是测量工件的形状、位置和尺寸误差时所采用的基准。 D 装配基准。装配基准是在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的对位置所采用的基准。 （1） 定位基准的选择

在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。这种定位基准称为粗基准。在随后的工序中，用加工的表面做定位基准，则称为精基准。

A粗基准的选择

工件加工的第一道工序所用基准是粗基准，粗基准选择得正确与否，不但与第一道工序有关，而其还将对该工件加工的全过程产生重大影响。选择粗基准，一般应遵循以下几项原则。

1 保证零件加工表面相对不加工表面具有一定位置精度的原则。 2 合理分配加工余量的原则 3 便于装夹的原则。

4 粗基准一般不得重复使用的原则。 B 精基准的选择

选择精基准时应从整个工艺过程来考虑如何保证零件的尺寸精度和位置精度，并使装夹方便可靠。

1 基准重合原则。 应尽量选择加工表面的设计基准作为精基准。

2 基准统一原则。 当工件某一表面作基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早地将这个基准加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均匀以它为精度进行加工。

3 互为基准原则。 对某些位置精度要求高的表面，可以采用互为基准、反复加工的方法来保证其位置精度，这就是互为基准的原则。

4 自为基准的原则。 对一些精度要求很高的表面，在精度加工时，为了保证加工精度，要求加工余量小而其均匀，这时可以已经精加工过的表面自身作为定位基准，这就是自为基准的原则。

5 便于装夹原则。 所选择得精度，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定位基准、可靠。同时还应使夹紧机构简单、操作方便。 （2） 表面加工方法的选择

选择零件各表面的加工方法，不仅对零件的加工质量有着重大的影响，还对零件的生产率和制造成本有着极大的影响。在设计工艺路线时，各表面由于精度

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和表面质量的要求，一般不可能只用一种方法一次加工就能达到要求。对于主要表面，往往需要经过几次加工，由粗到精逐步达到要求。

A 表面的形状和尺寸 B 表面的精度与粗糙度 C 工件的材料与热处理 D 工件的整体构形与质量 E 零件的产量与生产类型 F 现场生产条件 （3）加工阶段的划分

粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段；光整加工阶段。 将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的如下。 A保证零件加工质量

B有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。 C有利于合理利用机床设备。 D便于安排热处理。 （4）加工顺序安排

切削加工顺序的安排：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。

第三章零件的工艺过程

3.1 零件制造工艺规程设计原理 3.1.1零件制造工艺规程的格式和作用

工艺规程是在具体生产条件下说明并规定工艺过程的书面文件。根据生产过程工艺性质的不同，有毛坯制造、零件加工、热处理、表面处理以及装配等不同的工艺规程。

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3.1.2本章主要说明本次设计的一级减速器箱体工艺及夹具设计

一个合理的工艺设计必须在具体生产条件下保证稳定的生产质量，并使产品生产在最低的成本条件下有最高的生产率。

生产类型不同，所用工艺规程的格式和内容也不相同。大量生产时，由于工作地点专业化，所用工艺规程要详细的规定各个工序的内容，因为在每一工序中的任何细节如果考虑不当，都可能影响产品的质量和生产的经济效果。 1. 工艺过程路线表第二章也讲到。它说明了零件加工全部加工过程的工序顺序、名称和主要工艺项目。路线表是我这次生产技术的准备的依据，并作为编制作业计划组织生产时参考。

2 序卡在第二章论述时也讲到。它是工作的指导性资料，也是我工艺过程中最基本的文件它详细的规定了工序加工的内容，包括工位和工步的顺序，以及工序图。这种卡片是供工人、工艺人员应用。

3 机床调整卡片。 主要用于自动机床、半自动机床和切齿机床等需要复杂调整的工序。卡片的格式应适用于该机床调整特点，因此各类机床的卡片格式是不同的。调整卡片是供工人和调整工用的指导文书。

4 检验卡片。表中列出了检验的对象、进行检验的部位、允许偏差、检验方法和所用的工具等。这种卡片作为检验人员验收制品的主要文件。

合理的工艺规程总是根据过去的实践经验，并进行科学理论分析和计算，有时还要进行必要的工艺试验而制定订的。

从以上的内容可以看出，工艺规程是工厂生产的根本性文件，以优质、高产、低消耗原则以及所采用的工艺方法的具体体现。合理的工艺规程具有以下大的主要作用：

A 它是指导生产的主要技术文件。

B 它是设计加工过程使用的刀、夹、量具和其它工艺装备的根据，同时也是改进生产，对生产过程进一步机械化和自动化，以及新建或扩建机械制造厂的根据。

C 它是生产组织管理工作、计划工作的根据。

D 有了工艺规程便于积累、交流和推广行之有效地生产经验。

3.2 零件制造工艺规程设计时的内容和步骤

设计工艺规程必须根据产品的对象、生产规模和具体生产条件来进行，为此必须以下列原始资料为依据：

1 零件工作图以及其技术要求。设计零件加工工艺规程时需要有零件图和零

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件所属组合的装配图。

零件图是确定零件特征得最基本而详尽的资料。它应有足够的投影、剖面、正确的尺寸标注，并规定明确的技术要求。

2 生产纲领。生产纲领决定产品生产规模的大小并决定其生产类型。在计算零件生产纲领时，应知道产品的年产量，零件在每一产品内容大的数量，以及需要的备品率和生产中的废品率。

3 现有生产条件和生产设备的资料。现有生产条件是指本片、车间的设备规格、功能、精度等级，以及设备布局，现有的工艺装备、车间的运输方法，工人、干部的配备，生产组织情况等。

生产设备方面的资料主要指机床说明书、机床制造厂的产品目录和产品样本。 4 其它有关资料。

3.2.1根据以上资料，设计工艺规程的内容和程序如下

1 分析研究零件的工作图，并参考零件所属组合件的装配图，进行工艺审查。了解零件图上各项技术条件的依据，确定关键性技术问题，掌握影响零件性能的主要部位和主要表面。

A 审查各项技术要求是否合理 B 审查零件的结构工艺是否好 C 审查材料选用是否恰当

2 根据零件的生产纲领决定生产类型。这主要是指定出零件的生产批量或生产节奏

3 选毛坯的种类和制造方法，绘制毛坯图。计算总余量、毛坯尺寸和材料利用率等。

4 选择零件各表面的加工方法，确定零件加工工序的数目、内容和先后顺序。决定各工序所用的机床、工具、切削用量和工时定额等。

5 计算工序间的加工余量和工序尺寸的公差。绘制工序图。必要时要修改最初决定的毛坯尺寸。

6 对各种不同的加工方法进行比较，确定最合理的方案。在流水生产时要计算机床的负荷率，进行工序同期化。

7 填写工艺文件。完成与工艺规程有关的设计工作，如设计专用夹具、检验夹具、专用刀具和量具等

工艺过程的设计中的不少问题在前面几章也提到过，本章主要讲的是零件的结构工艺性，毛坯的选择和余量的的确定毛坯加工成零件工艺路线的确定，机床工序的设计和填写工艺文件等。

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常用材料相对比价。

材 料 铸 铁 刚 铝 锌 铅 紫 铜 黄 铜 青 铜

相对价格 1 1.75 8.05 8.27 8.05 10.04 11.5 14.2 3.3零件的结构工艺性

满足产品要事用前提下，所设计的结构以及所规定的技术要求必须能适应现代制造工艺水平，使生产过程便于实现并能保证其经济性。所谓结构工艺性即是指设计结构的工艺性好，则便于应用先进的、生产率高的工艺过程、工艺方法，使产品的制造也是最经济的。

对整个机械产品来说，结构工艺性须从以下几个方面来考虑： a零件的总数 b材料的需要量

c机械零件的平均精度 d机械零件各种制造方法的比例

对机械产品的零件来说，它的结构工艺性须从生产过程各阶段来考虑，因此涉及原材料的选择、毛坯制造、零件加工、热处理和表面处理等过程中结构形状的合理性。

零件的结构形状一般因符合以下要求：

A加工表面的形状应与所采用的加工方法的特点相适应。 B零件加工部位的结构应便于刀具正确的切进及切出。 C减少加工表面积或加工尺寸。

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D零件要便于安装，最好有足够刚性的和平整的定位表面。 E零件结构上的非配合表面应尽量可能用毛坯制造方法直接得到。 F加工表面的尺寸规格尽可能统一，并合符标准。

另外，如果零件的尺寸和配合都统一，则不仅可使成批生产时的精密工具和量具减少，而且也便于掌握新产品试制。

零件图上注出的尺寸或其它几何关系有以下三类;

1决定零件或组合件相互几何关系、配合性质或运动关系尺寸。

2除纯粹的尺寸联系外，直接影响产品工作性能和使用要求的尺寸，如影响零件重量、强度、变形、速度和功率的尺寸。

3对产品工作和使用性能无显著影响的尺寸，包括退刀槽、圆角、倒棱等。

3.4 毛坯的选用

在这次选择中我用的是铸件毛坯，它的工艺性主要应避免由结构设计不良引起的铸造缺陷，并使铸造工艺过程简单，操作方便。

1铸件形状应尽量简单，以利用模型、型芯及熔模制造，避免不规则分型面。内腔形状应尽量采用直线轮廓，减少凸起，以减少型芯数，简化操作。 2铸件的垂直壁或筋都应有拔模斜度，内表面斜度大于外表面斜度，以便于模型和型芯取出。

3为防止浇注不足，铸件壁厚不能太小，应依据零件结构尺寸来确定，也与材料和铸造方法有关。壁厚一般可按以下估算

S=l / 200+4 mm

式中l为铸件最大尺寸，内壁比外壁减薄20%，加强筋取为壁厚的0.5—0.6 ，各处壁厚均匀，圆角一致，从而防止铸件冷却不均匀产生残余应力和裂纹。 4为防止曲变形，铸件应采用对称截面，尽量减少大的水平面，以利于补缩和排气。

所以对铸件要认真选择和应用才能使零件完好。

3.5 加工的路线拟订 3.5.1 加工过程的开始阶段

A 零件大多数表面和主要表面的粗加工。

B 加工好以后工序中所用的定位基准，特别是应先加工好许多工序用的共同基准。

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C 完成可能出现大批废品的关键工序。

3.5.2 加工过程的中间阶段

A 各表面的细加工和精加工

B 视加工的便利，编排工件不重要表面工序

3.5.3 加工的最后阶段

主要进行终于表面的金加工和光整加工。如果这些工序在前阶段中进行，则已加工好的高精度和小粗糙度的表面就可能会在以后的工序中被损坏。由于这些工序应达到零件的最后技术要求，所以选定的加工方法应有效地保证规定的质量。 以上所述加工过程个阶段工作的原则只是一般性的，也有例外情况。如六角车床或自动车床上用棒料加工小零件、加工巨大而笨重的零件时不划分加工阶段。 初步安排好的加工顺序，在工艺规程设计过程或执行过程中还可能不断修改。另外，工艺规程和工厂车间设备具体排列等也有关系，因此需要进行相应的调整。

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第四章总结与展望

三年的生学习和科研生活即将结束，三年来在导师的悉心指导下，我顺利地完成了《一级减速器的加工工艺及夹具设计》课题。在这里，我对该课题的主要工作及取得的研究成果进行介绍，并对今后的发展前景进行展望。

4.1总结

回顾几年来的学习，本课题所完成的主要内容有：

(1) 在学习国内外工艺的基础上，对工艺进行了总体规划和设计。 (2) 设计了工艺与夹具，实现了对对零件的加工。

（3）为了便于对零件的加工，考虑零件的结构和加工的位置及其表面的加工，同时对车、铣、镗、钻床的熟悉，了解各床的加工方法和加工各床的精度，各床的用途，同时经过考虑时效和经济设计出完美的加工方案，帮助零件加工方便。

4.2展望

尽管本设计已经实现了对车、铣、钻加工程序的应用，但由于工艺及加具本来就比较复杂，加上本人水平和开发时间有限，设计中出现些小问题是需要改正的主要体现在以下几方面：

（1） 本此设计主要体现在工艺设计和夹具的设计装夹，没有考虑到切削参数、切削力、切削振动、切削热、工件和刀具材料及其它物理因素，只对怎样加工和工艺路线做出了设计。因此，与实际加工还有一定的差距。如果加上那些对零件加工的工艺应达到和高的要求。

（2）本次设计主要是考虑工艺的规程，分析所用的夹具对理想曲面逼近的误差大小和稳定性方面还需进一步学习。

（3）本次工艺没做仿真不能清晰的了解加工的过程，为设计的工艺找出缺点，使我跟好的完善工艺。

（4）可以体现出CAD/CAM（或其它建模软件）对设计的重要性，希望对软件开发的越来越好。

由于作者水平有限，时间仓促，文中难免存在错误和不足之处，恳请大家批评指正。在此，作者同时希望能与各位老师和同仁广泛交流，以期能为国家工艺事业的发展做出应有的贡献。

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参考文献

(1) 郭成操 . 铣工基本技能. 成都：时代出版社，2007.

(2) 郭成操 、李刚俊主编. 机械加工工艺基础 . 北京: 冶金工业出版社，2008 (3) 王信义、计志孝、王润田、张建民编. 机械制造工艺学 北京理工大学出版

社，1989. (4) 侯放 . 机床夹具 . 北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

(5) 杨黎民、杨志勤 . 机械设计简明手册 北京：国防工艺出版社，2007 (6) 李军利 . 金属切削机床 北京：冶金工艺出版社，2008 (7) 朱志宏 . 金属切削机床 . 南京：东南大学出版社，1985. (8) 哈尔滨工业大学等。机床夹具设计。上海：上海科学技术出版社，1980 (9) 哈尔滨工业大学等。轴、箱体、丝杆加工。上海：上海科学技术出版社，1980 (10) 王志伟、孟玲琴 . 机械设计基础 北京：北京理工大学出版社，2007 （11）王凡 . 实用机械制造工艺设计手册 北京: 机械工艺出版社，2008. （12）朱淑萍 . 机械加工工艺及装备 北京：机械工艺出版社，2007

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致谢

衷心的感谢我的导师老师。本次的毕业设计是在老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、设计计划的制定、设计路线的选择和设计的完成。各方面都离不了开郭老师热情耐心的帮助和教导。在学习的三年中，老师认真的工作态度，诚信宽厚的为人处世态度，都给我留下了难以磨没的印象，也为我经后的工作树立了优秀的榜样。

近三年来的学习，不仅使我的知识结构上了一个新台阶，更重要的是，各方面的素质得到了提升。而这一切，都要归功于所有老师的深切教诲与热情鼓励。值此论文完成之际，我首先要向我尊敬的导师老师表达深深的敬意和无以言表的感谢。

最后深深的感谢呵护我成长的父母。每当我遇到困难的时候，父母总是第一个给我鼓励的人。回顾20多年来走过的路，每一个脚印都浸满着他们无私的关爱和谆谆教诲，10年的在外求学之路，寄托着父母对我的殷切期望。他们在精神上和物质上的无私支持，坚定了我追求人生理想的信念。父母的爱是天下最无私的最宽厚的爱。大恩无以言报，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业让父母为之骄傲。我亦相信自己能达到目标。

最后，向所有关心我的亲人、师长和朋友们表示深深的谢意。

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致谢

衷心的感谢我的导师老师。本次的毕业设计是在老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、设计计划的制定、设计路线的选择和设计的完成。各方面都离不了开郭老师热情耐心的帮助和教导。在学习的三年中，老师认真的工作态度，诚信宽厚的为人处世态度，都给我留下了难以磨没的印象，也为我经后的工作树立了优秀的榜样。

近三年来的学习，不仅使我的知识结构上了一个新台阶，更重要的是，各方面的素质得到了提升。而这一切，都要归功于所有老师的深切教诲与热情鼓励。值此论文完成之际，我首先要向我尊敬的导师老师表达深深的敬意和无以言表的感谢。

最后深深的感谢呵护我成长的父母。每当我遇到困难的时候，父母总是第一个给我鼓励的人。回顾20多年来走过的路，每一个脚印都浸满着他们无私的关爱和谆谆教诲，10年的在外求学之路，寄托着父母对我的殷切期望。他们在精神上和物质上的无私支持，坚定了我追求人生理想的信念。父母的爱是天下最无私的最宽厚的爱。大恩无以言报，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业让父母为之骄傲。我亦相信自己能达到目标。

最后，向所有关心我的亲人、师长和朋友们表示深深的谢意。

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