小型涡轮减速器箱体零件的机械加工工艺规程课程设计-技术标准.doc

课程设计

设计题目：设计小型涡轮减速器箱体零件的机械加工工艺规程

班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：

目录
课程设计任务书 ………………………………………………………4
小型涡轮减速器箱体零件图 …………………………………………5
设计要求 ………………………………………………………………6
课程设计说明书 ………………………………………………………7
1 零件的分析……………………………………………………………8
1.1 零件的作用 ……………………………………………………8
1.2 零件的工艺性分析 ……………………………………………8
2 零件的生产类型………………………………………………………9
2.1 生产纲领 ………………………………………………………9
2.2 生产类型及工艺特征 …………………………………………9
3 毛坯的确定 …………………………………………………………10
3.1 确定毛坯类型及其制造方法 ………………………………10
3.2 估算毛坯的机械加工余量 …………………………………10
3.3 绘制毛坯简图 ………………………………………………11
4 定位基准选择 ………………………………………………………12
4.1 选择精基准 …………………………………………………12
4.2 选择粗基准 …………………………………………………12
5 拟定机械加工工艺路线 ……………………………………………13
5.1 选择加工方法 ………………………………………………13
5.2 拟定机械加工工艺路线 ……………………………………13
6 加工余量及工序尺寸的确定 ………………………………………16
6.1 确定290mm上、下端面的加工余量及工序尺寸 ……………16
6.2 确定215mm左、右端面的加工余量及工序尺寸 ……………17
6.3 确定135mm前、后端面的加工余量及工序尺寸 ……………18
6.4 确定Ф180 mm孔的加工余量及工序尺寸 …………………19
6.5 确定Ф90 mm孔的加工余量及工序尺寸 ……………………19
7 设计总结 ……………………………………………………………20

机械加工工艺卡片 ……………………………………………………22
机械加工工艺过程卡片 ………………………………………………23
工序卡片 ………………………………………………………………24
参考文献 ………………………………………………………………29

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计小型涡轮减速器箱体零件的机械加工工艺规程
内容：1、零件图 1张
2、毛坯图 1张
3、机械加工工艺卡片 1套
4、课程设计说明书 1份

21

设计要求
1. 产品生产纲领
（1）产品的生产纲领为300台/年，每台产品箱体数量1件
（2）减速器箱体的备品百分率为8%，废品百分率为0.8%
2. 生产条件和资源
（1）毛坯为外协件，生产条件可根据需要确定
（2）现可供选用的加工设备有：
X5030A铣床1台
X6132铣床1台
T617A镗床1台
Z3032钻床1台
各设备均达到机床规定的工作精度要求，不再增加设备

1 零件的分析
1.1 零件的作用
箱体类零件是机器及其部件的基础件之一。它将一些轴、轴承、套、齿轮等零件装配在一起，使其保持正确的相互位置关系，并按规定的运动关系协调动作，完成某种远动。因此，箱体类零件的加工质量对机器的精度、性能和寿命有着直接关系。涡轮减速器箱体的功用如上述所示，其特点有许多精度要求不同的孔和平面组成，内部结构比较简单但壁的厚薄不均匀，加工的难度较大。
1.2 零件的工艺性分析
涡轮减速器箱体的主要技术要求有：
1. 两对轴承孔的尺寸精度为IT8，表面粗糙度Ra值为1.6um，一对Ф90的轴承孔和一对Ф180的轴承孔同轴度公差分别为0.05mm、0.06mm，其中两对轴承孔轴线的垂直度公差为0.06mm；
2.铸件不得有砂眼、疏松等铸造缺陷；
3.非加工表面涂防锈漆；
4.铸件进行人工时效处理；
5.箱体做煤油渗漏实验；
6.材料HT200。

表1 涡轮减速器箱体的主要加工技术要求
箱体Ф180轴承孔
直径：Ф180（+0.035，0）
公差：IT8
表面粗糙度Ra：1.6μm
Ф180（+0.063，0）与Ф90（+0.027，0）中心距
距离：100±0.12
公差：IT10
箱体Ф90轴承孔
直径：Ф180（+0.027，0）
公差：IT8
表面粗糙度Ra：1.6μm
Ф90（+0.054，0）孔对Ф180（+0.035，0）的形位公差
特征项目：同轴度
公差值：Ф0.06
基准：轴线
Ф180（+0.035，0）孔对Ф180（+0.035，0）的形位公差
特征项目：同轴度
公差值：Ф0.06
基准：轴线
Ф180（+0.063，0）孔对Ф90（+0.054，0）的形位公差
特征项目：垂直度
公差值：0.06
基准：轴线
2 零件的生产类型
2.1 生产纲领
根据任务书已知:
(1)产品的生产纲领Q=300 台/年。
(2) 每台产品中减速器箱体的数量n =1 件/台。
(4) 减速器箱体的废品百分率b =0.8% 。
(3) 减速器箱体的备品百分率a=8% 。
主轴承盖的生产纲领计算如下:
N=Qn(1+a)(1+b)
=300x1 x (1 + 8%) (1 + 0.8%)
=327 ( 件/年)
2.2 生产类型及工艺特征
小型涡轮减速器箱体属于箱体类零件，由此根据附表2《机加工工作各种生产类型的生产纲领及工艺特点》可确定，减速器箱体属于轻型机械。根据减速器箱体的生产纲领 (327 件/年)及零件类型型(轻型机械) ，由附表2可查出，减速器箱体的生产类型单件小批量生产，工艺特征见表2 。
表2 主轴承盖的生产纲领和生产类型
生产纲领
生产类型
工艺特征

327件/年

单件小批量生产
(1)毛坯采用木模手工造型的制造方法，精度低、加工余量大
(2) 加工设备采用通用机床，按类别和规格大小，采用机群式排列布置
(3) 工艺装备采用通用夹具或组合夹具，必要时采用专用夹具，采用通用刀具和量具
(4) 用简单的加工工艺过程卡管理生产
(5) 生产效率低、成本高，对操作工人的平均技术水平要求高

3 毛坯的确定
3.1 确定毛坯类型及其制造方法
按技术要求涡轮减速器箱体的材料是HT200，其毛坯是铸件。铸铁容易成型、切削性能好、价格低廉，并且具有良好的耐磨性和减振性，也是其它一般箱体常用的材料。故其毛坯类型为铸件。
根据涡轮减速器箱体的材料，查附表2《机加工工作各种生产类型的生产纲领及工艺特点》可得出，对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。
3.2 估算毛坯的机械加工余量
采用木模手工造型的涡轮减速器箱体零件毛坯的精度低，加工余量大，其平面余量一般为 7～12mm，孔在半径上的余量为8～14mm。为了减少加工余量，无论是单件小批生产还是成批生产，均需在两对轴承孔位置在毛坯上铸出预孔。根据涡轮减速器箱体零件毛坯的最大轮廓尺寸(290 )和加工表面的基本尺寸（按最大尺寸290) ，查附表6《铸件的机械加工余量》(按中间等级3级精度查表)可得出，顶面的机械加工余量为7 ，底面及侧面的机械加工余量为6 。各加工表面的机械加工余量统一取7 。查附表9《铸件的尺寸偏差》可得出，减速箱箱体毛坯的尺寸偏差为±2.5 。表3是应用查表法得到的小批量手工砂型铸造时减速箱箱体的毛坯尺寸公差及机械加工余量。
表3 涡轮减速器箱体毛坯尺寸公差及机械加工余量
加工零件
机械加工余量
尺寸关系
毛坯尺寸及公差
箱体长度215
3.5
11（±5.5）
227.5±5.5
箱体高度290
3.5
12（±6）
303±6
箱体宽度135
3.5
10（±5）
147±5
2个轴承孔
Ф180（+0.035，0）
3.5
11（±5.5）
Ф167.5±5.5
2个轴承孔
Ф90（+0.027，0）
3.5
9（±4.5）
Ф78.5±5.5

3.3 绘制毛坯简图

4 定位基准选择
4.1 选择精基准
经分析零件图可知，箱体底面或顶面是高度方向的设计基准， 中心轴线是长度和宽度方
向的设计基准。
一般箱体零件常以装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。蜗轮减速器箱体中Ф90轴承孔和Ф180轴承孔有一定的尺寸精度和位置精度要求，其尺寸精度均为IT7级、位置精度包括：Ф90轴承孔对Ф90轴承孔轴线的同轴度公差为Ф0.05、 Ф180轴承孔对Ф180轴承孔轴线的同轴度公差为Ф0.06、 Ф180轴承孔轴线对Ф90轴承孔轴线的垂直度公差为0.06。为了保证以上几项要求，加工箱体顶面时应以底面为精基准，使顶面加工时的定位基准与设计基准重合；加工两对轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，这样既符合“基准统一”的原则，也符合“基准重合”的原则，有利于保证轴承孔轴线与装配基准面的尺寸精度。同时为了定位更加准确可靠，外加底面M16的螺纹孔和箱体的右侧面作为精基准。
4.2 选择粗基准
一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。蜗轮减速器箱体加工选择以重要表面孔Ф90及Ф180为粗基准，通过划线的方法确定第一道工序加工面位置，尽量使各毛坯面加工余量得到保证，即采用划线装夹，按线找正加工即可。

5 拟定机械加工工艺路线
5.1 选择加工方法
根据加工表面的精度和表面粗糙度要求，查附表10可得各箱体表面和轴承孔的加工方案，祥见表4 。

表4 减速器箱体表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
加工方案
箱体底面
IT13
Ra12.5
粗铣
箱体顶面
IT13
Ra12.5.
粗铣
Ф120凸台
IT8
Ra3.2
粗铣—精铣
Ф250凸台
IT8
Ra3.2
粗铣—精铣
Ф180轴承孔
IT8
Ra1.6
粗镗—半精镗—精镗
Ф90轴承孔
IT8
Ra1.6
粗镗—半精镗—精镗
4xM16
IT13
Ra12.5
钻孔—攻丝
4xM6
IT13
Ra12.5
钻孔—攻丝
8xM8
IT13
Ra12.5
钻孔—攻丝

5.2 拟定机械加工工艺路线
1、表面加工方法的确定
涡轮减速器箱体的主要加工表面可归纳为以下三类：
(1)主要表面 箱体的底面、Ф180轴承孔和Ф90轴承孔的端面等。
(2)主要孔 Ф180和Ф90 轴承孔。
(3)其他加工部分 4*M6螺孔、16*M8螺孔、4*M16等。
根据涡轮减速器箱体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定个表面的加工方法，如表4所示。
2、加工阶段的划分
减速箱体整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工——合件加工。在加工时，粗、精加工阶段要分开。减速箱箱体毛坯为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行，有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工中将其消除。
3、工序的集中与分散
箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和装夹次数。为了便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面。工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求。
4、工序顺序的安排
1）、机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”的工艺原则，首先加工精基准对合面。
（2）遵循“先粗后精”的工艺原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”的工艺原则，由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加工方面，先加工对合面，然后再加工其它平面。
（4）遵循“先面后孔”的工艺原则，还遵循组装后镗孔的原则。因为如果不先将箱体的对合面加工好，轴承孔就不能进行加工。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所以底座的底面也必须先加工好。
2）、热处理工序
箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺规范为：加热到500℃～550℃ ，保温4h～6h ，冷却速度小于或等于30℃/h ，出炉温度小于或等于200℃ 。普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排 1次人工时效出理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。本例减速箱体在铸造之后安排 1次人工时效出理，粗加工之后没有安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。
3）、辅助工序
在铸造后安排了清砂、涂漆工序；箱盖和底座拼装前，安排了中间检验工序和底座的煤油渗漏试验工序；箱体精加工后，安排了拆箱、去毛刺、清洗、合箱和终检工序。
5、确定工艺路线
在综合考虑了上述工序顺序安排原则的基础上，涡轮减速器箱体的加工工艺路线如下：1.铸造箱体—2.清沙—3.人工时效处理—4.油漆—5.划线—6.铣削各加工表面（先按照顾Φ180轴承孔的底面划线加工出底面，再加工顶面和侧面）—7.钻底面M16孔（与一个Φ18的圆柱销配合，同时与底面和右侧面构成精基准）—8.镗削轴承孔—9.钻M6、M8底孔—10.攻丝M6、M8、M16螺纹—11.油漆不加工表面—12.检验—13.入库。

6 加工余量及工序尺寸的确定
6.1 确定290mm上、下端面的加工余量及工序尺寸
290mm上、下端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定如表5所示，
加工过程：（1）找正所划底面加工线，粗铣底面，保证工序尺寸。
（2）以底面为基准，找正所划上端面加工线，粗铣上端面，保证工序尺寸。
表 5
工序
加工余量
工序基本尺寸
精度等级（公差）
工序尺寸
粗铣（上端面）
6.5
290
IT13(0.81)

粗铣（下端面）
6.5
296.5
IT13(0.81)

毛坯
13
303
CT13（12）

6.2 确定215mm左、右端面的加工余量及工序尺寸
215mm左、右端面Φ120凸台的加工余量、工序尺寸和公差的确定如表6所示，
加工过程：（1）以左端面为基准，找正所划右端面加工线，粗铣右端面，留余量。
（2）以左端面为基准，精铣右端面，保证工序尺寸。
（3）以右端面为基准，粗铣右端面，留余量。
（4）以右端面为基准，精铣左端面，保证工序尺寸。
表6
工序
加工余量
工序基本尺寸
精度等级（公差）
工序尺寸
精铣（左端面）
1.5
215
IT8(0.072)

粗铣（左端面）
4.75
216.5
IT8(0.072)

精铣（右端面）
1.5
221.25
IT13(0.72)

粗铣（右端面）
4.75
222.75
IT13(0.72)

毛坯
12.5
227.5
CT13（11）

6.3确定135mm前、后端面的加工余量及工序尺寸
135mm前、后端面Φ250凸台的加工余量、工序尺寸和公差的确定如表7：
加工过程：（1）以后端面为基准，找正所划前端面加工线，粗铣前端面，留余量。
（2）以后端面为基准，精铣前端面，保证工序尺寸。
（3）以前端面为基准，粗铣后端面，留余量。
（4）以前端面为基准，精铣后端面，保证工序尺寸。
表7
工序
加工余量
工序基本尺寸
精度等级（公差）
工序尺寸
精铣（后端面）
1.5
135
IT8(0.063)

粗铣（后端面）
4.5
136.5
IT8(0.063)

精铣（前端面）
1.5
141
IT13(0.63)

粗铣（前端面）
4.5
142.5
IT13(0.63)

毛坯
12
147
CT13（10）

6.4 确定Ф180 mm孔的加工余量及工序尺寸
Ф180 mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定如表8所示，
表8
工序
加工余量
工序基本尺寸
精度等级（公差）
工序尺寸
精镗
0.7
Φ180
IT8(0.063)

半精镗
1.2
Φ179.3
IT10(0.16)

粗镗
10.6
Φ178.1
IT12(0.40)

毛坯
12.5
Φ167.5
CT13（11）

6.5确定Ф90 mm孔的加工余量及工序尺寸
Ф90mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定如表9所示，
表9
工序
加工余量
工序基本尺寸
精度等级（公差）
工序尺寸
精镗
0.7
Φ90
IT8(0.054)

半精镗
1.2
Φ89.3
IT10(0.14)

粗镗
9.6
Φ88.1
IT12(0.35)

毛坯
11.5
Φ78.5
CT（9）

7 设计总结
机械制造工艺学是机械类专业的一门主要课程，对于我们机械设计制造及其自动化专业显得更为重要。机械制造工艺学为我们以后进行实际的机械设计制造提供知识基础，而机械制造工艺学课程设计能够对所学理论知识的掌握程度及运用能力进行检验。正所谓“学以致用”“实践是检验真理的唯一标准”，所以在老师精心指导下进行此次课程设计尤为必要。
这次机械制造工艺学课程设计的过程是艰辛而又充满乐趣的，在这短短三个星期里，我们学到了许多知识，同时获得了一定的宝贵的实践经验。通过这次课程设计，我们对课本知识更加融会贯通，对机械制造工艺学有了更深的认识，也通过查阅大量的书籍和手册，对有关机械制造工艺学的标准和参数有了一定的了解。同时，在此次课程设计中，全体组员分工合作，齐心协力，保证了设计任务的顺利完成。大家不仅在一定程度上拓展了知识和提高了实践能力，而且都从中深深体会到了合作的力量，团队的力量，这对我们这群即将走出校门踏进社会年轻人来说，无疑是一笔无比宝贵的财富。
不过，有些问题是我们在以后的学习工作中必须注意的。首先，设计过程绝非只是计算过程，即使其必不可少，我们要充分考虑零部件的工作条件及加工工艺性，所设计出得零部件既要满足工作强度，又要方便加工，即我们要注重结构设计。第二，我们不能死套教材，在设计过程中，我们要结合实际，因地制宜，设计出既满足要求又经济实用的产品。我们要学习课本知识，借鉴前辈的设计经验，但我们也绝不能过于迷信课本，拘泥于以往经验，墨守陈规，固步自封。我们在设计过程中要敢于创新，设计出既有使用价值和发展前景又能普遍推广，价格低廉的新产品。因此，不断探索更高层次的设计能力和勇于创新才是学习机械制造工艺学的中心思想。
最后，我们全体组员对给予此次机械制造工艺学课程设计耐心指导的张老师及各位同学表示衷心的感谢！

铣平面加工工序卡片

铣φ120凸台

铣φ250凸台

钻底面M16孔加工工艺卡片

镗孔加工工序卡片

参考文献
《机械制造工艺学》 主编 王先奎
《互换性与测量技术基础》 主编 王柏平
《机械原理》 主编 孙恒 葛文杰
《机械制图与计算机绘图》主编 张淑娟 赵凤琴
《材料力学》 主编 刘鸿文
《机械设计》 主编 濮良贵