蜗轮箱-NC小型蜗轮减速器箱体的钻4-M6螺纹孔夹具设计及加工工艺装备-数控编程、工装含非标6张CAD图
蜗轮箱-NC小型蜗轮减速器箱体的钻4-M6螺纹孔夹具设计及加工工艺装备-数控编程、工装含非标6张CAD图,蜗轮,NC,小型,减速器,箱体,M6,螺纹,夹具,设计,加工,工艺,装备,数控,编程,工装,非标,CAD
小型蜗轮减速器箱体的机械加工工艺、工装设计及数控编程
英文题目：Machining technology, tooling design and numerical control programming of small worm gear reducer box
摘 要
本设计主要是介绍了NC蜗轮箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计和数控编程。设计一共分为了这么几个部分：涡轮减速器箱体的工艺分析，钻4×M6孔的夹具设计还以一道工序的数控编程。
蜗轮减速器箱体的工艺分析，首先是分析这个箱体的结构特点，根据特点选择毛坯材料，计算年生产计划，然后编写蜗轮减速器箱体的工艺路线，工艺规程，查找各个加工表面，孔的加工需要剩余的量，在CAD上绘制蜗轮减速器箱体的毛坯图，制作工序卡片，最后是对每道工序的切削用量、进给量、切削速度、工时等进行计算，得出结果。
蜗轮减速器箱体钻4×M6孔的夹具设计，首先是根据工艺规程、工件图和六点定位原理，采用支撑螺钉、固定钻模板、挡销、心轴进行定位，然后使用六角薄螺母、小垫圈、压板、球面带肩螺母、快换垫圈等组成的移动压板进行夹紧工件，引导装置使用A型钻套等确定麻花钻的位置。最后还有数控编程，由数控铣床，编制加工程序来完成这道工序。
经过分析得到蜗轮减速器箱体适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。
关键词：箱体类零件；工艺；夹具
ABSTRACT
This design mainly describes the NC worm gear box parts processing procedures, special fixture design for some procedures and CNC programming.The design is divided into several parts: Process analysis of the turbine reducer housing, Drill 4×The fixture design of M6 hole is also programmed with a single procedure.
Process analysis of worm gear reducer box, firstly, by analyzing the structural characteristics of the box, selecting the blank material according to the characteristics, calculating the annual production plan, then compiling the process route and procedure of the worm gear reducer box, finding out the processing surface and remaining quantity of holes, drawing the blank drawing of worm gear reducer box on CAD and making process card,Finally, the cutting parameters, feed, cutting speed and man-time of each process are calculated and the results are obtained.
Worm Gear Reducer Case Drill 4×Fixture design of M6 hole, firstly, according to process regulations, workpiece drawing and six-point positioning principle, uses support screw, fixed drill template, stop pin and mandrel for positioning, then uses movable pressure plate composed of hexagon thin nut, small washer, pressure plate, spherical shoulder nut, quick change washer to clamp workpiece, and guide device uses A-drill sleeve to determine the position of twist drill.Finally, there is CNC programming. By CNC milling machine, the processing program is compiled to complete this process.
Through analysis, it is concluded that the worm gear reducer housing is suitable for processing in large quantities and on-line.Be able to meet design requirements.
Key words: box type parts;Technology;fixture
目 录
1绪 论 1
1.1机械制造业在国家的地位 1
1.2设计的主要内容 1
1.3机床夹具的功能 2
2零件分析 3
2.1 零件的特点、作用 3
2.2工艺分析 3
2.2.1零件图样分析 3
2.2.2零件工艺分析 4
2.3 确定生产纲领和类型 4
2.4确定毛坯种类及其加工方法 4
3选择加工方法，制定工艺路线 6
3.1机械加工工艺设计 6
3.1.1基准的选择 6
3.1.2粗基准的选择 6
3.1.3精基准的选择 6
3.2制定机械加工工艺路线 7
3.2.1表面加工方法的选择 7
3.2.2加工阶段划分 7
3.2.3工序集中与工序分散 8
3.3加工顺序的安排 8
3.3.1机械加工工序的安排 8
3.3.2制定工艺路线基本要求 8
3.3.3工艺路线方案一 8
4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 13
4.1 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 13
4.2 确定工序尺寸 13
4.2.1 面的加工 13
4.2.2孔的加工 14
5选择加工设备及刀具、夹具、量具 15
5.1 选择夹具 15
5.2 选择刀具，根据不同的工序选择刀具 15
5.3 选择量具 15
6确定切削用量及基本工时 16
6.1切削用量的计算 16
6.1.1工序5切削用量 16
6.1.2 工序6切削用量 16
6.1.3工序7的切削用量 17
6.1.4工序8的切削用量 17
6.1.5 工序9、10、11的切削用量 18
6.2 基本工时的计算 20
6.2.1 工序5时间定额计算 20
6.2.2 工序6时间定额计算 21
6.2.3. 工序6时间定额计算 21
6.2.4工序7时间定额计算 22
6.2.5工序8时间定额计算 23
6.2.6工序9、10、11时间定额计算 24
7加工钻4-M6螺纹孔夹具设计 26
7.1 研究原始质料 26
7.2 定位基准的选择 26
7.3 确定夹紧方案 27
7.3.1夹紧装置的要求 27
7.3.2典型的夹紧机构 27
7.3.3选取夹紧机构 28
7.4 设计夹具装配图 29
7.5 切削力及夹紧力的计算 29
7.6 误差分析与计算 30
7.7 钻套、衬套的选择 32
7.8 确定夹具体结构 33
7.9 夹具设计及操作的简要说明 33
8数控编程 34
8.1数控机床的特点 34
8.2铣φ180大孔端面加工程序 34
结论 36
参考文献 37
致 谢 38
V
1 绪 论
1.1机械制造业在国家的地位
机械制造业是一个国家的立国之本，是国家的支柱产业之一，同时也是一个国家经济实力的表现之一，是给国家创造实体财富的核心产业，在现代工业中占主体地位，占比40%以上。由此可以看出，机械制造业的发展水平很大程度上展现了一个国家的经济实力和科技水平。
我国机械制造业的目标是为各行各业提供高效、先进、稳定的机械设备，并努力提高质量，作为其他产业的基石同时也将自身发展提高到一个新的高度。
1.2设计的主要内容
就这次设计而言，设计的主体是蜗轮减速器箱体的加工，在加工这个零件的时候，选用的是铣床，镗床，这个过程中还需要完成夹具的相关设计，一道工序的数控编程。设计最主要的目的是为了让我们通过此次学习过程中，巩固几年来所学专业知识，使我们能够理论联系实际，补充自己的不足，掌握一套关于夹具的设计理论并熟悉运用，然后还有对工件的工艺设计，并对所涉及的参数进行计算，最后是完成整体的装配和零部件的设计，并在CAD上画出相关图纸，为我们之后的毕业工作打下坚实的基础。具体情况如下：
1. 需首先对整个工件进行深入了解，整理各种相知识，并对其进行梳理汇总，完成上述绪论；
2. 对工件进行工艺分析，确定需要的机床夹具和加工方案；
3. 考虑毛坯的热处理等相关问题，完成工艺设计，查书找到毛坯余量，画出毛坯图，对相应数据进行计算；
4. 进行4×M6孔的专用加工设备设计，选择合适机器并进行计算，最终实现该过程的加工；
5. 上面的步骤全部完成之后，整个设计就完成了，然后进行计算结果的检验，对所设计的专用夹具进行校核。
6. 将上述内容汇总，完成说明书的编写。
为了提高刚开始制定的加工方案的经济效益，一般都需要在生产过程中进行实时调整，以达到最优的结果，这些调整包括生产条件、生产方法、新技术、新材料的改变和引进，中途也可能会出现各种各样的新问题，所有要对设计方案进行实时调整和完善，以确保生产可以符合要求的完成。
1.3机床夹具的功能
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。
1．机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能是把工件装上去，使工件在夹具中确定位置并不乱动，达到紧固的母的。如果夹具不能够提供稳定可靠的夹紧，工件就不能保持在一个位置不动，来回摇晃，工件就会松动掉下来。所以，夹具提供了稳定牢固的产品加工条件。
2 零件分析
2.1 零件的特点、作用
图2.1 小型蜗轮减速器箱体
箱体类零件，其形状比较复杂，有较多的平面和曲面，还有内表面。每个表面的精度要求不同。加工过程中应充分考虑工件的正确夹紧和定位。
本文给出的零件是一个小型蜗轮减速箱。蜗轮蜗杆减速器的常见零件有：各种形式的机床主轴箱、减速机、齿轮箱等。由于功能不同，蜗轮蜗杆减速器各零件的形状和结构有很大的不同，但其结构也具有相同的特点。
2.2工艺分析
2.2.1零件图样分析
1）ø180mm孔轴心线对基准轴心线B的垂直度公差为ø0.06mm。
2）ø180mm两个孔的一个轴上（基准轴线）的定位公差为ø0.06mm。
3）ø900+0.027mm两个孔的一个轴上的定位公差为ø0.05mm。
4）把煤油倒进检验减速器箱体里面检验，看是否能够渗漏出来。
5）铸件退火。
6）这个东西由HT200制成。
2.2.2零件工艺分析
1）ø180mm与ø900+0.027mm两孔的垂直度要求0.06mm，由T6113机床分度来保证。
2）ø180mm与ø900+0.027mmm两孔孔距100±0.12mm，可采用装心轴（用来支撑转到零件只承受弯矩而不传递扭矩的轴）的方法检测。
2.3 确定生产纲领和类型
生产类型是根据企业（或车间、部门、团体、工作场所）的专业化程度确定的。一般分为批量生产和定制生产。不机械加工的不同工艺特点符合不同的生产类型。开发（或制定）工件加工机械工艺规程，第一阶段需要了解工件的制造类型，即：根据之前确定的加工生产方案确定是哪种类型，加工生产计划是产品的生产和进度总纲领，在机械零件设计中，通常使用一年的生产计划。
由任务书数据可知，零件材料为HT200，硬度为170～210HB，该机床年生产为2500台，该零件每台一件，备品率3%，废品率0.5%。零件年产量为
N=2500台/年×1件/台×（1+3%）×（1+0.5%）=2588件/年
通过上述计算，NC蜗轮箱体重量约为25Kg，由《机械制造技术基础课程设计》中表2.2，表2.3可知，该NC蜗轮箱体零件为大批量生产。
2.4确定毛坯种类及其加工方法
根据零件材料HT200确定毛胚种类为铸件。铸铁成形容易，切割性能好，价格低，耐磨性和减震性好，也常用于其他常用材料，因此，由于生产类型是批量生产，加工设备主要由普通机床组成，生产主要由普通机床专用夹具完成，由少量专用机床的流水线补充。机床上的零件加工和机床之间的传动是手工进行的。铸造后安排人工时效处理。
3 选择加工方法，制定工艺路线
3.1机械加工工艺设计
3.1.1基准的选择
选择基准是设计工艺规程过程中非常重要的部分。选择正确和合理的基准才能保证零件各个面的加工要求，可以提高生产的速度。否则在加工的过程中会出现各种问题，更糟糕的话会致使被加工的零件全部损坏，让工厂的生产无法进行。通常先确定精基准，然后在确定粗基准。当工件确定位置时，夹具上每个工件的位置不确定，这通常会限制加工零件的六个自由度，也就是说，选择基础是工艺规划的重要工作之一，正确合理的工作面选择保证了加工质量，降低了劳动强度，提高生产效率。否则，加工过程中会有很多问题。此外，很大一部分零件会被回收，不允许生产。。
3.1.2粗基准的选择
主要的原则有；要是加工的东西一定要保护一个重要的面的加工余量够大，这样的话就应该选择这个面成为粗加工时用的基准。要是在加工的时候一定要确定某一个需要加工的面和某一个不用加工的面的位置，那么就要选择不用加工的面作为粗基面，要是在加工的时候必须确定某个需要加工的面和多个不用加工的面的位置，那么就要用一个和需要加工的面的位置关系要求较高的面来当作粗基面。①每个工作面上的主孔是否有统一的工作余量。②如果必须对产品的每个表面进行加工，则选用加工较少的表面当作粗基准来确保每个表面都有足够的加工剩余量。③要是这个物件所有的面都有要求，那么我们可以用被切量最小的那个面作为粗基面，只有这样才能让它不会因为最后加工的时候因为被切削量太过于小从而留下没有经过切削的面。④箱内嵌入的旋转零件，应与箱体内壁有足够的间隙。⑤应确保证位置可靠，夹紧。由于是大批量生产，不需要划线找正，直接装夹即可。
3.1.3精基准的选择
选择准确的基准时，应从全过程出发，确定如何保证加工工件尺寸和位置的准确度，并且需要实现简单可靠的使用。一般来说，是根据基准是不是能够匹配的原则进行的：①基准重合原则。②基准统一原则。③选择自己作为基准，就是有一些精加工的余量比较小而且余量的差距也不大，为了使加工的效果得到满足，会用自己来作为精加工得基准。④在相互位置需要高精度的情况下，可以采用相互基础、多次加工的方法。从零件分析中可以看出，车体底部或顶部是高度方向的设计基座，中心轴是长度和宽度方向的设计基座。
一般箱体零件为了协调基准通常应固定在一个面和两个孔内。NC蜗轮减速器箱体中直径90的轴承孔和直径180的轴承孔有确定的精度要求，其尺寸精度均为IT7级、位置精度包括：直径90的轴承孔对直径90轴承孔轴线的同轴度公差为直径0.05，直径180的为0.06。为了保证上述要求，在加工箱体顶部时，必须有准确的底座，以便在处理上表面时，参考与设计基线相吻合。
3.2制定机械加工工艺路线
3.2.1表面加工方法的选择
NC蜗轮减速器箱体的加工表面有孔、面等，材料为HT200。参考《金属机械制造加工工艺设计手册》表1-32、表1-33 和表1-34加工方法选择如下：
（1）粗糙度为Ra12.5的两个面采用粗铣，精铣的加工方法。
（2）Φ90孔和Φ180孔的公差等级为IT7，粗糙度为Ra3.2，两端面用粗铣，精铣的加工办法，孔采用粗镗，精镗的加工方法。
（3）4XM6、4XM16、8XM8孔粗糙度为Ra12.5，使用钻床钻孔。
3.2.2加工阶段划分
该零件为小型蜗轮减速器箱体，加工阶段可划分为粗加工，半精加工，精加工。以Φ90孔的两端面定位，粗铣精铣顶面和Φ180孔两端面，粗镗精镗Φ180孔。以Φ180孔两端面定位，粗铣精铣底面和Φ90孔两端面，粗镗精镗Φ90孔。钻、攻4×M6、4×M16、8×M8各螺纹孔。
3.2.3工序集中与工序分散
工序集中：将工件加工集中在多个工序上，在这个工序上没有太多加工内容，工艺路径很短。
工序分散：分为多个工件加工操作，尽可能减少每个工艺的内容，工艺路线长度，最大可能的过程分散。
3.3加工顺序的安排
3.3.1机械加工工序的安排
先面后孔，保证加工质量。
3.3.2制定工艺路线基本要求
工艺路线的起点应该是能够合理地提供零件几何形状，尺寸精度和位置精度。在生产计划中，已经确定了使用特殊工具夹进行大规模生产的条件，并且，在可能的情况下，将生产过程的重点放在提高生产力上.此外，还必须考虑到经济影响，以尽量减低生产成本。
3.3.3工艺路线方案一
表3.1 工艺路线方案一
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
铸
铸造
2
清砂
清砂
3
热处理
退火
4
涂漆
喷涂底漆
5
铣
以顶面毛胚定位，粗、精铣底面。以底面定位装夹，粗、精铣顶面，保证尺寸为290mm
X6132
6
粗铣
以底面定位，压紧顶面，粗铣Φ90孔左右两侧端面
X6132
7
粗铣
以底面定位，压紧顶面，粗铣Φ180孔左右两侧端面
XK7140
8
精铣
以底面定位，压紧顶面，粗铣Φ90孔左右两侧端面
X6132
9
精铣
以底面定位，压紧顶面，粗铣Φ180孔左右两侧端面
XK7140
10
粗镗
以底面和一个侧面定位，按Φ90孔端面找正，压紧顶面，粗镗Φ90孔
T6113
11
粗镗
以底面和一个侧面定位，按Φ180孔端面找正，压紧顶面，粗镗Φ180孔
T6113
12
精镗
以底面和一个侧面定位，按Φ90孔端面找正，压紧顶面，精镗Φ90孔
T6113
13
精镗
以底面和一个侧面定位，按Φ180孔端面找正，压紧顶面，精镗Φ180孔
T6113
14
钻、攻
钻、攻4×M6
Z3032
15
钻、攻
钻、攻4×M16
Z3032
16
钻、攻
钻、攻8×M8
Z3032
17
钳
去毛刺
18
钳
煤油渗漏实验
29
检验
按图样检查工件各部尺寸及精度
20
入库
入库
3.3.4工艺路线方案二
表3.2 工艺路线方案二
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
铸
铸造
2
清砂
清砂
3
热处理
退火
4
涂漆
喷涂底漆
5
铣
以顶面毛胚定位，粗、精铣底面。以底面定位装夹，粗、精铣顶面，保证尺寸为290mm
X6132
6
铣
铣φ90孔两侧凸台、φ180孔两侧凸台
XK7140
7
粗镗
以底面和一个侧面定位，分别按Φ90孔、φ180孔端面找正，压紧顶面，粗镗Φ90孔，φ180孔
T6113
8
精镗
以底面和一个侧面定位，按Φ90孔、φ180孔端面找正，压紧顶面，精镗Φ90孔、φ180孔
T6113
9
钻、攻
钻、攻4×M6
Z3032
10
钻、攻
钻、攻4×M16
Z3032
11
钻、攻
钻、攻8×M8
Z3032
12
钳
去毛刺
13
钳
煤油渗漏实验
14
检测
按图样检查工件各部尺寸及精度
15
入库
入库
3.3.5工艺方案的比较与分析
这两种工艺方案的特点是第一种选择是使用粗镗、精镗加工Φ90和Φ180两孔，不能够很好的保证定位基准。而方案二则是把Φ90两侧凸台和Φ180两侧端面一起进行铣削，在一个操作中，过程更加集中，可以提供良好的基准定位。综上，备选方案二不仅工序较为集中，而且镗铣Φ90和Φ180两孔时，使得一套夹具的使用范围更广，工序也更集中。最重要的是很好的保证了定位基准不会发生误差。考虑到箱体上的孔通常不适合采用磨削加工，以及工序集中的原则，选择方案二是比较合理的，满足了零件图纸的加工要求。
3.3.6确定工艺过程方案
表3.3 确定工艺过程方案
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
铸
铸造
2
清砂
清砂
3
热处理
退火
4
涂漆
喷涂底漆
5
铣
以顶面毛胚定位，粗、精铣底面。以底面定位装夹，粗、精铣顶面，保证尺寸为290mm
X6132
6
铣
铣φ90孔两侧凸台、φ180孔两侧凸台
XK7140
7
粗镗
以底面和一个侧面定位，分别按Φ90孔、φ180孔端面找正，压紧顶面，粗镗Φ90孔，φ180孔
T6113
8
精镗
以底面和一个侧面定位，按Φ90孔、φ180孔端面找正，压紧顶面，精镗Φ90孔、φ180孔
T6113
9
钻、攻
钻、攻4×M6
Z3032
10
钻、攻
钻、攻4×M16
Z3032
11
钻、攻
钻、攻8×M8
Z3032
12
钳
去毛刺
13
钳
煤油渗漏实验
14
检测
按图样检查工件各部尺寸及精度
15
入库
入库
3.3.7热处理
物件的时效处理分为人工时效和自然时效两种，在这种情况下，自然时效的铸件在半年以上的时间内被放置在开阔地上，让它自己缓慢变化，消除或减少残余应力。由于耗费时间精力，所以铸件安排退火处理，将铸件加热至850-900°C以去除应力退火，比让它自己发生变化节省时间，残余应力去除更加完整。
3.3.8辅助工序
辅助操作是一种无直接加工的操作，不会改变加工零件的尺寸和性能，但在保证加工质量方面起着重要作用，其中检验操作是重要的辅助操作。所有表面都经过了加工，以便进行时间检查，其次是零件的所有部件，这样安排较好。还应安排精度检验，通过对工件的检验，可以确定工件加工质量是否是否满足设计要求，也可以找到影响加工质量的关键，采取有效的应对措施，提高加工质量。
4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
4.1 机械加工余量及毛坯尺寸的确定
根据工件材料的不同，工件被定义为铸件，从计算和检索数据可以看出，它们是大批量生产的，可以把多个不同的砂型放进一个箱子里进行铸造毛坯。由于φ90mm和φ180mm的孔需要铸造出来，所以还需要放置定位芯。此外，为了消除铸造后的残余应力，必须退火处理。
蜗轮减速器箱体的材料是HT200，生产批量大批量，毛坯是铸件。箱体采用砂型铸造。 表5-1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4.1减速器箱体机械加工余量及毛坯尺寸公差
加工零件
机械加工余量
毛坯尺寸及公差
箱体长度215
3.5
227.5±5.5
箱体高度290
3.5
303±6
箱体宽度135
3.5
147±5
2个轴承孔
Ф180（+0.035，0）
3.5
Ф167.5±5.5
2个轴承孔
Ф90（+0.027，0）
3.5
Ф78.5±5.5
4.2 确定工序尺寸
4.2.1 面的加工
根据《机械工艺手册》查表确定平面的加工余量，精度要求较高的面，选用粗铣、精铣加工；对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。
4.2.2孔的加工
这个东西为空心，通孔，孔内精度介于IT6～IT7之间。查《机械工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量。
1. φ90mm。
粗镗：φ86.5mm Z=3.5mm
精镗：φ90H7 Z=0.5mm
2. φ180mm。
粗镗：φ176.5mm Z=3.5mm
精镗：φ180H7 Z=0.5mm
5 选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于制造的多，所以加工机床以普通机床为主，少数专用机床辅助，他们的生产方式主要是通用机床专用夹具，在小型专用机床的流水线上，每台机床上的零件加工和转移都是手工进行的。
5.1 选择夹具
箱体除了铣、镗孔和钻孔外，还需要专门的夹具，其他步骤可选用通用夹具。
5.2 选择刀具，根据不同的工序选择刀具
1.铣刀选择圆柱铣刀， d=60mm，齿数z=10，其直径为
d=50mm，齿数z=8及切槽刀直径d=6mm。
do=φ10mm，钻头采用双头刃磨法。
2.钻螺纹孔φ6mm，攻丝M8-6H 用锥柄麻花钻，机用丝锥。
5.3 选择量具
本件为大批生产，使用普通工具，参考相关材料，选择以下内容：
1.选择加工面的量具
用分度值为0.05mm的游标长尺，读数值为0.01mm测量范围100mm～125mm的外径千分尺。
2.选择测孔工具
由于孔的加工精度在IT7～IT9之间，即可选用读数值0.01mm 测量范围50mm～125mm的内径千分尺。
6 确定切削用量及基本工时
6.1切削用量的计算
6.1.1工序5切削用量
这道工序为粗铣底面、顶面。工件材料为HT200，选择硬质合金圆柱铣刀直径D=100mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,B=63mm，d=60mm，已知铣削宽度a=210mm，铣削深度a=2.5mm故机床选用X6132卧式铣床。
1.确定每齿进给量f
根据资料所知，X型卧式铣床，中等工艺系统刚性。查得每齿进给量f=0.2-0.5mm/z、现取f=0.3mm/z。
2.确定切削速度
根据资料所知，依据铣刀直径D=100mm，齿数z=10，铣削深度a=2.5mm时查参考文献〔1〕表3.1-74取主轴转速n=350r/min,故相应的切削速度为：
Vc =
Vc==110m/min
6.1.2 工序6切削用量
本工序是镗铣φ90孔两侧凸台、φ180孔两侧凸台, 选择硬质合金端面铣刀直径D=100mm，齿数z=10,选用XK7140数控铣床。
1.确定每齿进给量f
根据资料所知，查得每齿进给量f=0.20～0.30mm/z、现取f=0.20mm/z。
2.确定切削速度和每齿进给量f
根据资料所知,根据XK7140镗床主轴转速表查取，根据资料所知，依据铣刀直径D=100mm，齿数z=10，铣削深度a=1.0mm，查文献1取主轴转速n=200r/min。
故相应的切削速度为：
Vc =
Vc==63m/min
6.1.3工序7的切削用量
本工序其中包括粗镗Φ90H7孔、粗镗Φ180H7孔、孔口倒角1X45°。查文献2表3.2-10，知粗镗后的孔为Φ89.9mm和Φ189.9mm。镗孔时要保证两孔的垂直度要求。
1.粗镗Φ90H7孔时
粗镗Φ90孔时因余量为0.5mm，故=0.5mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=0.5m/s=30m/min。进给量f=0.58mm/r。
r/min
取机床转速为113r/min。
2. 粗镗Φ180H7孔时
因粗镗Φ180孔时剩下0.6mm，故=0.6mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=0.5m/s=30m/min。进给量f=0.58mm/r。
r/min
取机床转速为64r/min。
6.1.4工序8的切削用量
本工序包括精镗Φ90H7孔，Φ180H7孔。
1.精镗Φ90H7孔时
精镗Φ90孔时因余量为0.1mm，故=0.1mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=0.3m/s=18m/min。进给量f=0.2mm/r。
r/min
取机床转速为64r/min。
2. 精镗Φ180H7孔时
精镗Φ180孔时因余量为0.1mm，故=0.1mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=0.3m/s=18m/min。进给量f=0.2mm/r。
r/min
取机床转速为43r/min。
6.1.5 工序9、10、11的切削用量
（1）第9道工序为钻4xM6螺纹孔，攻螺纹，用锥柄麻花钻来加工，直径d=5mm,以及机用丝锥。钻床选用Z3032立式钻床，使用乳化液。
1.确定进给量f
根据《切削手册》表2.7，已知工件材料为HT200，d0=Φ5时，f=0.18--0.22。由于本零件在加工Φ6的孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=0.14--0.17(mm/r)，根据机床说明书，现取f=0.13mm/r。
2.确定切削速度V
由表4-6[2]，根据加工材料灰铸铁为选取条件，钻Φ6孔的底孔的切削速度为，由此算出转速：
。
由《机床说明书》实际转速取。
取攻丝时的切削速度为：。由此算出转速：
=。
由表4-6[1]按机床实际转速取。
（2）第10道工序为钻4xM8螺纹孔并攻螺纹，刀具同上，直径d=6.8mm,以及机用丝锥。钻床选用Z3032立式钻床，使用切削液。
1.确定进给量f
根据《切削手册》表2.7，已知工件材料为HT200，d0=Φ6.8时，f=0.37--0.45。由于本零件在加工Φ8的孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=0.28--0.34(mm/r)，根据机床说明书，现取f=0.25mm/r。
2.确定切削速度V
由表4-66[2]，根据加工材料灰铸铁为选取条件，钻Φ8孔的底孔的切削速度为，由此算出转速：
。
由表4-6[1]按机床实际转速取。
取攻丝时的切削速度为：。由此算出转速：
=。
由表4-6[1]按机床实际转速取。
（3）第11个过程为钻4xM16螺纹孔并攻螺纹，刀具同上，直径d=14mm,以及机用丝锥。钻床选用Z3032立式钻床，使用切削液。
1.确定进给量f
根据《切削手册》表2.7，已知工件材料为HT200，d0=Φ14时，f=0.37--0.45。由于本零件在加工Φ16的孔时硬度较低，故进给量应乘系数0.75，则f=0.28--0.34(mm/r)，根据机床说明书，现取f=0.25
2.确定切削速度V
由表4-6[2]，根据加工材料灰铸铁为选取条件，钻Φ16孔的底孔的切削速度为，由此算出转速：
。
由《机床说明书》实际转速取。
取攻丝时的切削速度为：。由此算出转速：
=。
由表4-6[1]按机床实际转速取。
6.2 基本工时的计算
6.2.1 工序5时间定额计算
第5道工序为粗铣蜗轮箱体下表面和顶面。由表5-43[1]，采用面铣刀对称铣削时，该工序的基本时间计算公式为：
式中
当主偏角时
当主偏角时
本工序中：（该工序包含2个工步）
。
将上述结果带入式中，则该工序的
基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
6.2.2 工序6时间定额计算
本工序为镗铣Φ180mm两孔侧面左右端面。由表5-43[1]，采用不对称铣削。
式中
本工序中：（该工序包含2个工步）
。
将上述结果带入式中，则该工序的基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
6.2.3. 工序6时间定额计算
本工序为镗铣Φ90mm两孔左右端面。采用对称铣削。
本工序中：（该工序包含2个工步）
。
将上述结果带入式中，则该工序的
基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
6.2.4工序7时间定额计算
本工序包含粗镗Φ90mm孔和Φ180mm孔。由表5-39[1]镗孔基本时间的计算：
式中
——单件小批生产时的试切附加长度
备注：①加工到台阶时
②的值见表5-40
③主偏角时
④为进给次数
（1）粗镗Φ90mm孔时， 。
把以上数据代入公式可得粗镗Φ90mm孔时基本时间：
（2）粗镗Φ180mm孔时， 。
把以上数据代入公式可得粗镗Φ90mm孔时基本时间：
基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
6.2.5工序8时间定额计算
第8道工序包含精镗Φ90mm孔和Φ180mm孔。这个工序分为两步，工步1是精镗Φ90mm孔。工步2是把工作台旋转90°精镗Φ180mm孔。
①精镗Φ90mm孔时， 。
把以上数据代入公式可得粗镗Φ90mm孔时基本时间：
②精镗Φ180mm孔时， 。
把以上数据代入公式可得粗镗Φ90mm孔时基本时间：
基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
6.2.6工序9、10、11时间定额计算
工序9、10、11要求钻、攻4×M6，钻、攻4×M16，钻、攻8×M8，刀具选锥柄麻花钻，机用丝锥。钻床选用Z3032立式钻床，使用切削液。
由表5-41[1]，钻孔时基本时间：
式中
注：钻中心孔和盲孔时；为孔径（）
由表5-46[1]，用丝锥攻螺纹时的基本时间：
式中
注：为丝锥或工件回程的每分钟转数（）；为使用丝锥的数量；为工件或丝锥的每分钟转数（）；为工件螺纹螺距。
①钻孔时： l1=62×cot60°+2=4mm
（由表4-7[1]选取）。
所以钻8xM8螺纹孔基本时间：
②攻螺纹时：
（由表4-7[1]选取）。
所以攻8xM8螺纹孔基本时间：
基本时间：
辅助时间：
服务时间：
单件时间：
7 加工钻4-M6螺纹孔夹具设计
7.1 研究原始质料
本夹具用来加工钻4-M6螺纹孔并攻丝，必须满足粗糙度要求.在设计夹具时必须找到统一的标杆，为了提高生产率，还需要最大限度地节省时间。
7.2 定位基准的选择
当产品不受任何条件的影响时，不能任意确定其位置。从理论力学的著作中可以了解到，空间中理想的刚体需要六个自由度才能完全定位，最大的不确定性，定位问题是对工作自由的限制，适当接触六点的原则限制了六个工作自由度，称为六点定位原理。
蜗轮减速器箱体钻4×M6孔由上面的工艺路线知，这道工序为第9道加工的，故属于精基准定位，以上下底面和一个侧面定位。作为加工零件和机床（夹具）的初始值，严格指出了几何误差，定位缺陷需要严格控制，支撑元件的工作提高刚度，有助于实现稳定可靠的定位，使产品易于安装，质量和效率显著提高。
提高劳动生产率，刺激这一过程，确定采用高速钢加工，手动夹具， 定位、 夹紧方案是︰
为了提高生产速度，保证这个物件的准确性，减轻工人的劳累程度，需要设计专用夹具。
图7.1夹具装配图
由零件图可知：根据大端端面孔的轴线与Ø180()mm孔的尺寸要求，在对孔进行加工前，Ø180()mm孔及其大端端面已按其加工技术要求加工，然后底面再加一个挡销，限制旋转一个自由度。因此，Ø180()mm孔及其大端端面定位精基准（设计基准）来满足孔的尺寸要求。
7.3 确定夹紧方案
7.3.1夹紧装置的要求
1.夹紧途中不能影响工件的正确位置。
2.必须有足够的力，既不能大也不能小，大了会夹坏，小了夹不紧，会产生加工上的错误。
3. 结构简单，维修方便。
7.3.2典型的夹紧机构
1.斜楔夹紧装置
缺点是楔形夹行程不足，手工操作不易。
2.螺旋夹紧装置
螺旋固定结构简单，易于制造。由于螺旋角小，螺旋夹持，压缩力行程大，夹紧力大，手持式电动装置很好地利用了自锁的特点。
图7.2双向作用固定式活塞液缸图
3.偏心夹紧装置
偏心夹具是一种典型的楔形夹具结构，直接通过偏心夹具或与其他部件和产品的组合。它有一个小的力量，一些小尺寸，自我锁定的属性，通常只有抓住应用加工过程中大大小小振动的表面尺寸变化。
4.联动夹紧装置
联动夹紧机构是一种非常好的夹紧机制，可以是一个柄或电动装置对夹具的几个原件的控制或同时插入几个工件。
7.3.3选取夹紧机构
涡轮减速器箱体钻4×M6孔，采用支撑顶、固定钻模板、挡销、心轴进行定位。然后使用六角薄螺母、小垫圈、压板、球面带肩螺母、快换垫圈等组成的移动压板进行夹紧工件，引导装置使用A型钻套等确定麻花钻的位置。
在大型生产系列中，为了提高生产效率，降低夹具的工作强度，绝大多数采用机械锁.液压装置，液压驱动电源（磁性）等形式。
由上门的说明书可以得出，所需要的力道不是很大，所以为了尽量简便，选择自己用手动的螺旋夹紧机构。
夹紧执行时产生的夹紧力：
式中参数由可查得：
螺纹升角
其中：作用力臂
由得：原动力计算公式：
由上述计算易得：
因此采用该夹紧机构工作是可靠的。
7.4 设计夹具装配图
零件图纸分析：采用底部大端面作为定位依据可靠方便，稳定性高，能保证加工质量。
例如，参考手册指出，尽可能多的接近位置夹具操作，在某些情况下，在同一工作中应使用相同的参考过程。因此，我们必须根据零件的技术要求，为了保证对合理位置参考要求的处理精度，本部分不要求高的技术要求，也不要求高的平行度和对称性，因此，我们必须思考如何提高效率，降低工人的劳动强度，提高加工精度。
7.5 切削力及夹紧力的计算
本夹具是钻4-M6孔，粗糙度不高，只有钻削一步工序。
刀具：麻花钻头Φ5。
则轴向力：见《工艺师手册》表2.8.4
F=Cdfk
式子里各数据： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
转矩
T=Cdfk
式子里各数据: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在计算切削力时,必须考虑安全系数,式子为：
K=KKKK
式中 K—基本安全系数，1.5;
K—加工性质系数，1.1;
K—刀具钝化系数, 1.1;
K—断续切削系数, 1.1
则 F=KF=1.5
根据上述计算，所设计的夹具应能提高生产效率.首先应集中精力更换手工劳动，因为这样可以大大提高生产效率。
7.6 误差分析与计算
1)该夹具以Ø180()mm孔及其大端面是确定孔轴和左面尺寸的参照。为了满足这个东西的加工要求，执行中的总错误必须≤执行中指定的执行公差。
孔和面的差错，根据国家标准的规定，可知：
取m（中等级）即 ：尺寸偏差为Ø180()mm
Δjw大端面与销面的重合度=0
Δjb是ΦØ180()mm孔的轴线与Ø180()mm孔孔的重合度=0.02
误差总和：Δjw+Δjb<0.021
以上可知，设计的夹具满足要求。
2)夹具安装误差
由于在机床上安装夹具不准确而引起的加工误差称为夹具安装误差。
在图5-2中，夹具的安装底座是平面，因此没有安装误差，=0.
3)夹具误差
由于夹紧装置各部分之间的位置不准确而导致的加工误差，称为夹紧误差。
4) 加工方法误差
由于机床或道具的不规范造成的误差统称为加工方法误差。因这个误差影响因素多，且不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设
2. 保证加工精度的条件
工件在夹具中加工时，总加工误差为上面的误差加起来。由于上述误差均为单个随便的量，应该差不多叠加。因此保证工件没有误差的条件是
即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。
为保证夹具有一定和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。
知此方案可行。
在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为
或
当时，夹具满足了加工工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。
知此方案可行。
7.7 钻套、衬套的选择
图7.3 快换钻套
图7.4 快换钻套的规格及主要尺寸
钻套在夹具中起着引导和引导作用，可以引导钻头在钻床上快速找到需要加工的零件，可大大提高钻削性能，已成为夹具结构的重要组成部分。
7.8 确定夹具体结构
夹具体零件图如下图，采用铸造结构，设计时考虑铸造的工艺性。
7.9 夹具设计及操作的简要说明
如上所述，分析上面的计算和说明，得该型夹紧机构结构简单，可靠的夹紧装置，广泛应用于夹具中.。
8 数控编程
8.1数控机床的特点
数控机床是由普通机床不断发展升级转变而来的，特点有：
1.自动化程度高；
2.适应性强，柔性好；
3.精度高；
4.功能强；
5.可靠性高；
6.效率高；
7.改变工作条件；
8.方便先进生产；
9.良好的经济效益。
8.2铣φ180大孔端面加工程序
铣端面时，用XK7140数控铣床加工，以底面定位，夹紧顶面按线找正，铣两侧端面，先粗铣再精铣。铣削程序如下：
O1234
N0010 G54
N0020 S200 M03 T01 M08
N0030 G90 G00 X－120 Y0 Z6
N0040 G01 Z0.5 F100
N0050 X－97.5
N0060 G02 X－97.5 Y0 I+97.5 J0
N0070 G01 Z30
N0080 X－120 Y0
N0090 S300
N0100 G01 Z0 F50
N0110 X－97.5
N0120 G02 X－97.5 Y0 I+97.5 J0
N0130 G01 Z30
N0140 X－120 Y0 M05 M09
N0150 M30
结论
本文是对小型蜗轮减速器箱体零件的设计，从选材，加工方式，到确定生产规模，以及后续各种加工进行了详细的阐述。还设计钻4×M6的夹具。
首先使根据箱体零件的特点选择毛坯，然后根据生产纲领确定其生产规模，结合工艺要求制定了两套工艺路线，然后分析两种方案最终确定了一套比较合理的方案。接着再根据确定的方案选择合适的加工设备和方法，通过查找书上资料，详细的计算了各种数据，最终计算出了切削用量和基本工时。
任务书还要求设计两套夹具，根据给出的箱体，选择机构，分析误差，计算夹紧力，对一些零部件进行选型和设计，最终设计出合理的夹具。
此次设计用到了我们所有的学的知识，理论联合实际，通过此次设计，我们熟悉了未来机械领域的工作内容，使我们理论联系实际，并发现自己的不足，也锻炼了我们使用CAD、WORD等软件的使用，为我们出去工作奠定了基础。
毕业，又一次如约而至，无可阻挡！我多么希望这与毕业的约定可以推迟，因为我还没有细细体会这两年的大学生活，还没有细细品味学校食堂的每一道菜，还没有细细走过学校的每一个地方，还没有细细观察学校上空的蓝天白云，还没有细细感受吹过耳畔的微风……毕业跟随时间的脚步，一刻也不曾停下，催促着我不停的向前走。
42
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