毕业设计说明书

太原理工大学阳泉学院

毕业生姓名 ： 贾冬冬

专业 ：机械设计制造及其自动化 学

号 ：

0405110033 指导教师 ： 张立仁 所属系（部） ：

机电系

二〇〇八年六月

太原理工大学阳泉学院

毕业设计评阅书

题目：CWU 180减速器机体工艺规程及工装夹具设计

机电 系 机械设计制造及其自动化 专业 姓名 贾冬冬

设计时间：2008年3月24日~2008年6月15日

评阅意见：

成绩：

指导教师： （签字）

职 务：

200年

太原理工大学阳泉学院

毕业设计答辩记录卡

专业 姓名

答 辩 内 容

记录员： （签名）

成 绩 评 定

专业答辩组组长： （签名）

200 月 日

摘 要

本次毕业设计的题目为“CWU180减速器机体工艺规程及工装夹具设计”。其主要任务有两项：第一项是箱体零件加工工艺规程的设计;第二项是箱体零件工装夹具的设计。在第一项零件加工工艺规程的设计过程中，首先对零件的结构进行分析，根据零件的材料、生产纲领及其它要求来确定毛坯的制造形式。其次根据基准选择原则选择加工基面，然后拟定工艺路线，通过综合比较与分析确定最终的工艺方案。接着进行机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及其基本工时的确定。在工装夹具部分的设计中，首先是定位方案的确定，根据各自工序的不同特点进行定位基准的选择和误差分析。其次进行切削力的计算，然后设计夹紧方案并计算夹紧力，最后进行夹具整体设计。

本次毕业设计不仅使我在大学四年里所学的知识有了更进一步的巩固与提高，同时也增强了自己查阅资料和独立分析问题与解决问题的能力，为今后更好地工作与学习打下了坚实的基础。

关键词： 减速器 工艺规程 定位 工装夹具 工艺路线

Abstract

The topic of this graduation designing is“The designing of the craft regulation and the jig of the receducer of CWU180” .It have two main tasks: The fist part is craft regulation of the receducer.The second is the designing of jig. In the first part,we must analysis the reducer’s structure.According the component’s material,production guiding principle and other requires decide the form of manufacturing.Followed by processing base to sketch the process route, the next we need to dicide the machined magnitude,process magnitudeand,semifinished magnitudeand,cutting time and base time. In the design of part of assembly technology clamp, the first is the determination of location programme,choosing location reference reasonably and analysising error in accordance with the characteristics of every process. Through the graduated designing ,the knowledge of my four years of university has been made to further consolidate and enhance in the same time, It also reinforced my analysis and problem-solving ability, thus better for the future work and study to lay a solid foundation.

Keywords : Reducer Process order Positioning Jig

Process rote

目 录

绪 论 ................................................................. 3 第一篇 工艺部分的设计 ................................................. 1

第一章 零件结构的确定及分析 ........................................ 1

第一节 零件结构的确定 .......................................... 1 第二节 零件的作用分析 .......................................... 2 第三节 零件的工艺分析 .......................................... 2 第二章 工艺规程设计 ................................................ 4

第一节 确定毛坯的制造形式 ...................................... 4 第二节 基面的选择 .............................................. 4 第三节 制定工艺路线 ............................................ 4 第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .................. 7 第五节 确定切削用量及基本工时 ................................... 8

第二篇 夹具设计 ...................................................... 42

第一章 铣床夹具的设计 ............................................. 42 第二章 镗床夹具设计 ............................................... 45 外文资料 .............................................................. 48 参考文献 .............................................................. 60 总 结 ................................................................ 61 致 谢 ................................................................ 62

绪 论

毕业设计是学生对大学四年所学课程的一次全面复习和总结，也是学校对毕业生的最后一次考核，是毕业生走向社会的最后一步。毕业设计不仅可以巩固所学知识，而且可以发现不足开拓视野，检验和丰富所学知识，增强分析问题和解决问题的能力，因此它是非常重要的一个环节。

随着科技和生活水平的不断提高，机械制造业生产模式发生了巨大的演变。从20世纪20年代的“不计生产成本发展”到20世纪50年代以福特为代表的“规模效益生产”，再到20世纪70年代丰田为代表的“精益生产”模式。80年代以后靠制造技术的改进和管理方法的创新，以单项的先进制造技术来缩短生产周期，提高产品质量，降低产品成本和改善服务质量。90年代至今许多新的生产模式产生，并加以应用，而且还将继续发展。

我国机械制造装备水平还比较落后，基本上属于国外50年代“传统产业”的范畴，我国机械制造装备产业仅仅是整个制造业的缩影。故振兴我国机械制造装备产业，提高我国机械制造装备产品的技术水平和市场竞争力是当前国内企业改革、改组、改造的当务之急，而其中减速器的机体设计也是很重要的一个环节。

本次毕业设计的题目为“CWU180减速器机体工艺规程及工装夹具设计”。其主要任务有两项：第一项是箱体零件加工工艺规程的设计;第二项是箱体零件工装夹具的设计。为了更好的完成这次的设计任务，系里的领导和老师特意为我们联系了中国一拖集团公司（原洛阳拖拉机厂）参观、实习。一拖集团公司是我国最大拖拉机生产企业，这里各种机械加工设备应有尽有，且加工产品多种多样，使我们能充分理解各种加工机械的工作原理和产品的详细制造生产过程，从而大大方便了我们的设计。在设计的过程中，指导老师张老师给予我们精心的指导，热心解答我们提出的种种问题，使我们的设计顺利进行。当然，这次毕业设计的顺利完成业离不开系里其他各位老师对我帮助和支持，在此，我向所有给予我帮助和支持的老师表示最衷心的感谢。

由于水平所限，设计中一定还有许多不完善的地方，恳请各位老师指正。

第一篇 工艺部分的设计 第一章 零件结构的确定及分析 （一） 零件结构的确定

根据零件型号与零件安装尺寸由【1】《机械零件设计手册》和【2】《机械设计基础课程设计》确定零件结构及其尺寸如下：

箱座壁厚度： 0.04a 3 8 a 180 时 10.2 取10 箱盖壁厚（蜗杆在下时）： 1 0.85 8.5 箱盖凸缘厚度：b1 1.5 1 12.75 箱座凸缘厚度：b2 1.5 15 箱座底凸缘厚度：b3 2.5 25

地脚螺钉直径：df 0.036a 12 18.48 选M20 孔径24 地脚螺钉数目：4个

轴承旁连接螺栓直径：d1 0.75df 13.85 选M14 孔径18

盖与座连接螺栓直径：d2 (0.5~0.6)df 10~12 取整选M12 孔径16 连接螺栓d2的间距：l为150~200 取190

轴承端盖螺钉直径：d3 (0.4~0.5)df 8~10 选M10 检查孔盖螺钉直径：d4 (0.3~0.4)df 6~8 选M6 孔径8

定位销直径：d (0.7~0.8)d2 (8.4~9.6) 选10 长度L 24型号A10 24 （销.GB120-86）。

df 、d1、d2至外箱壁距离C1见表12.2查得C1min =24（设计书164页） df、d2至凸缘边缘距离C2见表12.2 查得C2min =20 （设计书164页） 轴承旁凸台半径：R1 C2=20

凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。 外箱面至轴承座端面的距离 ：l C1 C2 (5~10） 取52 齿轮顶圆（蜗轮外圆）与内箱壁之间的距离：△1>1.2 =12

齿轮（锥齿轮或蜗轮的轮毂）端面与内箱的距离：△2> 10 箱盖、箱座肋板厚：m1 0.85 1 7.225 m 0.8 5 轴承端盖外径：D2 D (5~5.5)d3 选190 D2上 125 （5~5.5）d3 （175~190） 选145 D2下 90 （5~5.5）d3 （140~145）

轴承旁连接螺柱的距离：S 一般取S=D2 S上 D2上 S下 D2下 吊耳：（在箱盖上铸出）C3 取40 （4~5） 1 （34~42.5）

8 .选510

C4 （1.3~1.5）C3=（44.2~63.75）取50 b4 (1.8~2.5) 1 (15.3~21.25) 取20

R C4 r1 0.2C3 r 0.2C53

（二） 零件的作用分析

题目所给的零件是CWU180减速器的下箱体，位于减速器的外表面。主要作用是包容和支撑蜗轮蜗杆传动使它们能够保持正常运动关系和运动精度；二是安全保护和密封作用,使箱体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人生安全，有一定的减振、隔音作用，保证能正常地传递动力。

（三） 零件的工艺分析

CWU180减速器箱体有四组主要加工表面，他们之间有一定的位置要求，现分析述如下：

1 以结合面为主的加工面

这一组加工表面包括：减速器结合面，以及在该表面上的2个 10锥销孔、4个

18孔和4个 16孔。主要加工面是减速器结合面。

2 以两个 125的蜗轮孔为主的加工面

这一组加工面包括：两个 125的蜗轮孔及孔端面和两端面上的12个M10的螺钉孔。主要加工面是两个 125的蜗轮孔。

3 以两个 90的蜗杆孔为主的加工面

这一组加工表面包括：两个 90的蜗杆孔及孔端面和两端面上的12个M10的螺钉孔。主要加工面是两个 90的蜗杆孔。

4 以地脚平面为主的加工面

这一组加工表面包括地脚平面和四个 24的地脚螺栓孔。 这四组加工表面之间有着一定位置要求，主要是： （1）蜗轮孔孔轴和蜗杆孔孔轴之间间距为180 0.036。 （2）蜗杆孔孔轴与地面之间的间距为1600 0.5。

由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

第二章 工艺规程设计

（一） 确定毛坯的制造形式

该箱体零件采用铸件，考虑到制造成本、减震性和铸造性能选择零件材料为HT200，由于该机体零件年产量为1000台，为中批生产水平，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂为了提高生产率采用砂型机器铸造。

（二） 基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

1 粗基准的选择。对于一般的箱体类零件而言，粗基准的选择原则即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面时，应选与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准是比较合理的，还有选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，对于本零件来说机体结合面为重要表面，铸造时表面朝下铸造的精度比较高。而地脚面的铸造精度相对比较低，所以选择机体结合面为粗基准。

2 精基准的选择。由于加工表面有相互位置精度关系。该种情况下采用互为基准，反复加工原则。

（三） 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为中批生产的条件下，可以考虑采用专用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。

工艺路线方案一 工序Ⅰ 铸造 工序Ⅱ 清砂

工序Ⅲ 检验 工序Ⅳ 自然时效 工序Ⅴ 细清砂涂漆

工序Ⅵ 粗铣精铣结合面与粗铣半精铣下底面。 工序Ⅶ 自然时效

工序Ⅷ 钻地脚螺栓孔,并铰其中对角线上的两个孔。

工序Ⅸ 将机盖与机体拧紧，钻2个定位销孔，并钻4³Ф18和4³Ф16的孔，

并铰Ф16的对角线上的两个孔。

工序Ⅹ 人工时效

工序Ⅺ 以地脚面为精基准粗精铣Ф125与Ф90轴承孔端面与放油孔端面。

以地脚面为精基准粗精镗Ф125与Ф90轴承孔。

工序Ⅻ 钻放油孔并攻轴承孔端面螺钉孔。 工序ⅩⅢ修锉去毛刺，清洗，打标记,检验。 工艺路线方案二 工序Ⅰ 铸造 工序Ⅱ 清砂 工序Ⅲ 检验 工序Ⅳ 自然时效 工序Ⅴ 细清砂涂漆

工序Ⅵ 粗铣下底面（以结合面为粗基准），粗铣结合面（以下底面为精基准）。 工序Ⅶ 自然时效 工序Ⅷ 检验

工序Ⅸ 半精铣地脚固定面与精铣结合面。 工序Ⅹ 自然时效

工序Ⅺ 钻地脚螺栓孔,并铰其中对角线上的两个孔。

工序Ⅻ 将机盖与机体拧紧，钻2个定位销孔并钻4³Ф18和4³Ф16的孔，

并铰Ф16的对角线上的两个孔。

工序ⅩⅢ 自然时效

工序ⅩⅣ 以地脚面为精基准粗精铣Ф125与Ф90四个轴承孔端面与放油孔端

面。以地脚面为精基准粗精镗Ф125的两轴承孔并以机体的结合面为

精基准粗精镗Ф90两轴承孔

工序ⅩⅤ 钻放油孔并攻轴承孔端面螺钉孔 工序ⅩⅥ 修锉去毛刺，清洗，打标记,检验. 工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：方案一中粗加工时以机体的地脚平面为粗基准先加工机体的结合面，这样地脚平面的位置误差会反映到结合面上，误差会增大；粗精镗蜗杆孔时是以地脚平面为定位基准，而蜗杆孔与结合面有相互位置精度要求，所以会有定位基准不重合误差。粗精铣下底面和结合面之间没有进行时效处理，不能很好的消除内应力。

方案二加工时先以机体的结合面为定位基准，粗加工地脚平面，这样做的原因是：机体的结合面是重要表面，铸造时精度较地脚平面要好，所以方案二选择的比较合理。并且方案二中粗精镗蜗杆孔时以结合面为定位基准，使工序基准与定位基准重合，保证了其位置精度要求。在粗精铣下底面与结合面中间加上了人工时效，消除了内应力。综上所述，方案二的工艺安排要好，决定采用第二套方案，同时对其稍做修改，确定最终方案如下：

铸造 清砂 检验 自然时效 细清砂涂漆

工序Ⅰ 粗铣下底面（以结合面为粗基准）和粗铣结合面（以地脚面为精基准）。 工序Ⅱ 自然时效 工序Ⅲ 检验

工序Ⅳ 半精铣地脚固定面（以结合面为精基准）与精铣结合面（以地脚面为精

基准）。

工序Ⅴ 自然时效

工序Ⅵ 钻地脚螺栓孔,并铰其中对角线上的两个孔。

工序Ⅶ 将机盖与机体拧紧，钻2个定位销孔并钻机体结合面上的4³Ф18，4³Ф16的孔，并铰Ф16的对角线上的两个孔。

工序Ⅷ 以地脚面为精基准粗精铣Ф125与Ф90四个轴承孔端面与放油孔端面。

工序Ⅸ 以地脚面为精基准粗精镗Ф125的两个轴承孔，以结合面为精基准粗精

镗Ф90的两轴承孔。

工序Ⅹ 钻放油孔并攻轴承孔端面螺钉孔。 工序Ⅺ 修锉去毛刺，清洗，打标记,检验 。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“CWU-180减速器机体”零件材料为HT200，硬度170～240HBS生产类型为中批生产。采用砂型机器铸造毛坯。

根据上述原始材料及加工工艺，查【3】《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》）表1-6，由于材料为灰铸铁且选用砂型机器造型，故选择尺寸公差等级为CT10级，加工结合面、侧箱面为MA-G级，观察孔面为MA-H级。现分别确定各加工表面的机械加工余量、尺寸公差及毛坯尺寸如下：

1.机体结合面的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4，选结合面尺寸公差为5.0mm。加工余量查《余量手册》表4-1，选择加工余量等级为G级，故结合面加工余量选择5.5mm。

粗铣结合面时z=4mm 精铣结合面时z=1.5mm

2.机体地脚面的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4，选择下底面尺寸公差为4.4mm，加工余量查《余量手册》表4-1，故下底面的加工余量选择7.5mm。

粗铣下底面时z=6mm 半精铣下底面时z=1.5mm

3.放油孔端面的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4，选择放油孔端面尺寸公差为2.4mm，加工余量查《余 量手册》表4-1，故放油孔端面的加工余量选3.0mm。

4．Φ125蜗轮孔端面的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4,选择蜗轮孔端面尺寸公差为3.5mm,加工余量查《余量手册》

表4-1,故蜗轮孔端面单侧的加工余量选择4.0mm.

粗铣蜗轮孔端面时2z=6mm 精铣蜗轮孔端面时2z=2mm

5. Φ125蜗轮孔的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4,选择蜗轮孔尺寸公差为3.5mm,加工余量查《余量手册》 表4-1,故蜗轮孔单侧的加工余量选择4.5mm。

粗镗Φ122 2z=6mm 精镗Φ125 2z=3mm

6．Φ90蜗杆孔端面的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4,选择蜗杆孔端面尺寸公差为3.5mm,加工余量查《余量手册》表4-1,故蜗杆孔端面单侧的加工余量选择4.0mm。

粗铣蜗杆孔端面时2z=6mm 精铣蜗杆孔端面时2z=2mm

7.Φ90蜗杆孔的尺寸公差及加工余量

查《余量手册》表1-4,选择蜗杆孔尺寸公差为3.2mm,加工余量查《余量手册》表4-1,故蜗杆孔单侧的加工余量选择4.5mm。

粗镗Φ87 2z=6mm 精镗Φ90 2z=3m

8.端面的24³M10孔和M20放油孔的加工余量

由于蜗轮孔与蜗杆孔端面的24³M10孔的精度不是很高，因此采用直接钻孔。并 铰对角线上的两个孔。

同样，放油孔M20的精度也不是很高，因此也采用直接钻孔。 9.结合面上的4³Φ18，4³Φ16孔的加工余量

由于4³Φ18孔的精度不是很高，因此采用直接钻孔。由于4³Φ16孔的对角线上的两个孔为定位孔，因此精度要求较高，因此采用钻、铰的方式。

（五） 确定切削用量及基本工时

工序Ⅰ粗铣地脚固定面（以结合面为粗基准）和粗铣结合面（以地脚固定面为精基准）。

工步1：粗铣地脚固定面至347±0.180（【4】《机械制造技术基础》表5-9和【5】

《公差配合与测量基础》表2-3）（以机体结合面为定位基准）

1.加工条件

工件尺寸：宽度310mm，长度400mm的平面。 工件材料：HT200，硬度170～240HBS，铸造。

加工要求：粗铣机体的地脚固定面至347±0.180，以结合面为定位基准，加工余量h=6mm.

机床：X53K型立式铣床。

刀具：根据【6】《切削用量手册》表1-2选择YG6硬质合金刀片 根据《切削用量手册》表3-1，由于铣削宽度a0≤350mm，故选择d0=400mm，由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=28（《切削用量手册》表3-15）。

铣刀几何形状由（《切削用量手册》表3.2）查得

'

Kr=45°, Kre=20°kr'=5°，a0=8°，（假定acmax＞0.08mm）， 0=10°,

λs=－20°,γ0=0°

2.选择切削用量 （1）确定铣削深度ap

由于粗加工余量大，分2次走刀，则

ap1 =ap2 =3mm，

（2）确定每齿进给量fz

根据《切削用量手册》表3-5，当使用YG6刀片,铣床功率5～10kw时，有

fz=0.14～0.24mm/z