机械制造工艺学课程设计指导书【机械制造工艺学课程设计报告】
一．产品的概述
变速器箱体在整个减速器总成中的作用是起支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。
变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。
二．图纸技术要求分析
1.2.3.4.5.6.
两轴孔中心距偏差为±0.025
轴孔Ⅰ、Ⅱ粗糙度要求分别为Ra2.5和Ra1.6
两轴孔相对各自中心线的同轴度为φ0.025，位置度要求分别为0.06和0.012
轴孔Ⅰ为低速轴孔，圆柱度为0.010，轴孔Ⅱ为高速轴孔，同轴度为0.008两轴孔中心线平行度公差为5~6级
箱体结合面平行度要求为0.025，粗糙度要求为Ra1.6
三．计算生产纲领确定生产类型
年产量Q=10000件/年n=1
废品率α=3备品率β=5
N=Q×n×（1+α%+β%）=10000×1×（1+3%+5%）=10800件划分生产类型的参考数据生产类型同一种零件的年产量
重型零件中型零件轻型零件
单件生产1~51~101~100小批生产5~10010~200100~500中批生产100~300200~500500~5000
300~1000500~50005000~50000大批生产
1000以上5000以上50000以上大量生产
查上表，该零件为轻型零件，且N>5000，属于大量生产类型。
四．材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图
1.材料选择
由于该变速箱外形与内腔形状都比较复杂，壁厚较薄，故选用流动性好，加工工艺性好和成比低的灰口铸铁，材料牌号为HT200。2.铸造方法
变速箱的主要支承孔在铸造时直接铸出，销孔、螺栓孔和油塞孔等直径小于
30mm的不铸出，留待机械加工时钻出。变速箱的铸造工艺如图4-1所示。因为箱体属于大批量生产，必须采用自动线机器造型，因此分型面早在轴承孔的连线上，机盖和机座分开铸造。机盖采用两箱造型，下注式浇注系统，1、3处同时浇注，为了补缩，上面设有冒口2。机座采用三箱造型，中注式浇注系统，机座
浇注工艺图略。
1.直浇口12.冒口3.直浇口2
图4-1机盖铸造工艺图
3.毛坯图
机盖毛坯图
图4-2机盖毛坯图
机座毛坯图
图4-3机座毛坯图
4.加工余量机座结合面
机座底平面机盖结合面机盖窥视孔面大轴承孔小轴承孔
轴承孔前后端面油标孔台阶面放油孔台阶面
设计尺寸[***********]013
加工余量
646455433
上偏差+0.8+0.8+0.8+0.6+0.6+0.6+0.6+0.6+0.6
下偏差-0.8-0.8-0.8-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6-0.6
五．定位基面的选择及分析
机盖123456机座123456789
工序内容
粗精铣机盖结合面粗铣窥视孔面
钻窥视孔面螺钉孔并攻丝钻起盖螺钉孔并攻丝钻吊环孔
精细铣机盖结合面粗精铣机座结合面钻铰工艺孔粗铣机座底面
钻扩铰锪底面地脚螺栓孔粗铣油标孔台阶面钻锪油标孔并攻丝粗铣放油孔台阶面钻放油孔并攻丝精细铣机座结合面
定位基准
机盖凸缘面------------赵甲、张俊武机盖结合面机盖结合面机盖结合面机盖结合面机盖凸缘面
机座底面-----------周兴家、于海滨基座底面
机座结合面--------------------崔鸥田机座结合面机座底面机座底面机座底面机座底面机座底面
六、加工工作量及工艺手段组合
减速器箱体要加工共有七个面，机盖结合面、窥视孔台阶面、机座结合面、机座底面、放油孔台阶面、油标孔台阶面、轴承孔前后端面。此外，除了要镗轴承孔外，还要加工的有机盖机座的连接螺栓孔，吊环孔、窥视孔台阶面螺钉孔、轴承孔端面螺钉孔、机座底面地脚螺钉孔、油标空、放油孔、定位销孔。
机盖结合面:平面度要求为0.025,表面粗糙度Ra1.6，毛坯加工余量为5。工序名称细铣精铣粗铣毛坯
加工余量（mm）
0.52.03.56.0
经济精度及偏差IT7（0.018）IT10（0.07）IT13（0.43）
±0.8
表面粗糙度（um）
Ra1.6Ra3.2Ra6.3
机座结合面：平面度要求为0.025，表面粗糙度Ra1.6，毛坯加工余量为5。工序名称细铣精铣粗铣毛坯
加工余量（mm）
0.52.03.56.0
经济精度及偏差IT7（0.018）IT10（0.07）IT13（0.43）
±0.8
表面粗糙度（um）
Ra1.6Ra3.2Ra6.3
机座底面：表面粗糙度Ra12.5，毛坯加工余量为4。工序名称粗铣毛坯
加工余量（mm）
44
经济精度及偏差IT13（0.52）
±0.8
表面粗糙度（um）
Ra6.3
大轴承孔：公称直径φ100，表面粗糙度Ra2.5，圆柱度0.01，同轴度φ0.025工序名称精镗半精镗粗镗毛坯
加工余量（mm）
0.51.53.05.0
经济精度及偏差IT8（0.052）IT11（0.23）IT12（0.46）
±0.6
表面粗糙度(um）
Ra2.5Ra3.2Ra6.3
小轴承孔：公称直径φ80，表面粗糙度Ra1.6，圆柱度0.008，同轴度φ0.025工序名称精镗半精镗粗镗毛坯
加工余量（mm）
0.51.53.05.0
经济精度及偏差IT7（0.046）IT11（0.2）IT12（0.4）±0.6
表面粗糙度(um）
Ra1.6Ra3.2Ra6.3
轴承孔前后端面：垂直度要求为0.10mm，表面粗糙度要求为Ra3.2工序名称精铣粗铣毛坯
加工余量（mm）
1.53.55.0
经济精度及偏差IT10（0.12）IT13（0.7）
±0.6
表面粗糙度（um）
Ra3.2Ra6.3
窥视孔面：表面粗糙度要求Ra6.3工序名称粗铣毛坯
加工余量（mm）
44
经济精度及偏差IT11（0.12）
±0.6
表面粗糙度（um）
Ra6.3
油标孔面：表面粗糙度要求Ra6.3工序名称粗铣毛坯
加工余量（mm）
33
经济精度及偏差IT11（0.12）
±0.6
表面粗糙度（um）
Ra6.3
放油孔面：表面粗糙度要求Ra6.3工序名称粗铣毛坯
加工余量（mm）
33
经济精度及偏差IT11（0.12）
±0.6
表面粗糙度（um）
Ra6.3
七．工艺过程
在拟定工艺过程的时候应考虑，先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。整个加工工艺过程可分为两大部分，第一部分是上下箱体的分别加工，第二部分是合箱后的加工，两步之间应安排钳工工序，钻铰两定位孔，并打入定位销。
机盖：工
工序名称序12
毛坯铸造热处理粗铣机盖结合面
人工时效处理粗铣机盖结合面3.5mm,至粗糙度为
Ra6.3粗铣窥视孔面3mm,至厚度为5mm，粗糙度为
Ra6.3钻窥视孔面螺钉孔，并攻丝，4×M6-7H
硬质合金面铣刀YG8
工序内容定位方式设备刀具
3机盖凸缘面X52K
4
粗铣窥视孔面钻窥视孔面螺钉孔并攻丝
机盖结合面X52K
硬质合金面铣刀YG8
5
上箱结合面、轴承孔端面及凸缘侧面
Z525
锥柄麻花钻
丝锥
6
钻起盖螺钻起盖螺钉孔，并上箱结合面、轴承孔钉孔，攻丝攻丝，M10-7H端面及凸缘侧面
Z525锥柄麻花钻
7
钻两吊环
孔钻两吊环孔2×φ18上箱结合面、轴承孔端面及凸缘侧面
Z525
锥柄麻花钻，
丝锥
8
精铣机盖结合面
精铣，细铣1mm,至粗糙度机盖结合Ra3.2面细铣0.5mm至粗糙
度Ra1.6
上箱凸缘面X52K
硬质合金面铣刀
机座：工
工序名称序1234
毛坯铸造热处理粗铣机座结合面粗铣机座底面
工序内容定位基准设备刀具
进行人工时效处理粗铣机座结合面3.5mm至粗糙度Ra6.3粗铣机座底面3.5mm，至粗糙度Ra6.3
下箱底面下箱接合面
X52KX52K
硬质合金面铣刀YT15硬质合金面铣刀YG8
合箱：工序工序名称1
合箱钻连接螺
栓孔并锪平
工序内容锥
合箱，钻两定位销孔2×φ8，粗糙度Ra1.6，
并打入定位销钻连接螺栓孔6×φ13，锪平至φ30
定位基准下箱底面、凸缘
两侧面下箱底面及两定位用工艺销孔
设备钳工台
刀具刀具锥柄麻花钻，锪平头钻
2Z525
3
4
5
粗铣轴承孔端面3.5mm至粗糙度
粗精铣轴
Ra6.3，精铣轴承孔端
承孔端面
面1.5mm至粗糙度
Ra3.2
粗镗两轴承孔3mm,至粗糙度Ra6.3；半精镗
粗镗、半精
两轴承孔1.5mm,至粗
镗、精镗两
糙度Ra3.2；精镗两轴
轴承孔
承孔0.5mm,至粗糙度
Ra1.6；
钻轴承孔钻轴承孔端面螺孔并端面螺孔攻丝，24×M8-7H，深并攻丝15.0，均布
下箱底面及两定
位用工艺销孔
X63T
硬质合金面铣刀
下箱底面及两定位用工艺销孔
T68
硬质合金镗
刀
下箱底面及两定位用工艺销孔
Z35
锥柄麻花钻，
丝锥
八．机座底面加工工序的夹具设计
1.最大切削力的计算及功率校验
铣床的选择：立式铣床X53K，主机功率7.5KW
工作台尺寸：1600*400*450，
工作台最大移动量：900*300*400，
铣头回转±45�。
铣刀：钨钴类镶齿套式硬质合金面铣刀（mm）
牌号：YG8，使用强度较高，抗冲击和振动性能较YG6好，但耐磨性及其许用切削速度较低。适用于铸铁、有色金属及其非金属材料加工中不平整表面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣和一般孔及孔深的钻扩加工。
铣刀尺寸：
铣刀直径铣切宽度最大铣切深度材料
d=400
ae=240
apmax=4
YG8
由手册知硬质合金面铣刀切削功率
0.74
P=2.66×10−5⋅a0.9⋅f⋅ae⋅z⋅npz
查机械工艺手册知，铣刀切削速度：
396⋅d0.2
v=0.320.150.350.2
tapfzae
铣刀切削力为：
0.74
Fz=9.81*54.5*ae*a0.9*Z/dp*fz
查表得粗铣基本参数：
刀具耐用读切削深度
每齿进给量切削宽度铣刀齿数
t=240minap=3.5mm
切削速度为：v
fz=0.2mmae=120mmz=20
=55.75m/min
切削转速为：n=进给量为：
v
=44.364r/minπd
fm=fz⋅z⋅n=124.22mm/min
通过参数比较，可知最大切削功率为粗铣切削功率
P=4.2Kw
通过参数比较，可知粗铣切削力为最大切削力，计算如下：铣刀切削力为：Fz
=2376.463N
=2376.463N计算。
（1）
所以，夹紧力以粗铣切削力Fz2.夹紧力的计算
a．夹紧力方程式为P夹•其中：
f1+(P夹+P切重)f2=K•P
f1——工件对压板摩擦系数f2——工件对定位件的摩擦系数
b．查表，摩擦系数
f1=0.16~0.25，取f1=0.2。
因为工件定位面为铸造成形面，自由粗糙度12.5，且辅助支撑用V型槽，故取
f2=0.9。
=K1K2K3K4
系数值
1.2~1.51.21.01.1~1.31.21.2
c．安全系数K
系数K1
系数性质基本安全系数
粗加工
K2加工状态系数
精加工
K3刀具钝化系数
连续切削
K4切削特性系数
断续切削
取K=1.2×1.2×1.2×1.2=2.0736。d．按P重
=15kg计算，把各参数代入方程式（1）得：
P夹=4343.4852N
3.液压系统设计
液压缸类型的选用参考实物照片图8-1，但最大外径不得大于50mm。选用液压缸内劲D=35mm，则截面积为S=962.11mm2。a．夹紧液压缸压力计算
如图8-2所示，得P液=
P夹50.5•=1827.884No260•cos2
图8-1
液压缸型号参考图
图8-2主夹紧力图
P液
=1.9MPa故所需主油压为P油主= S
b．液压系统图
图8-3液压系统
液压系统采用三位四通阀控制，左位夹紧，中位保压，右位卸荷。两个夹紧缸通过顺序阀控制，以确保系统在辅助支撑限位卡死之后再夹紧。辅助支撑缸用来使辅助支撑限位卡位，所需压力通过减压阀获得。
4.夹具装配图
九．机盖结合面加工工序工艺卡
1.工时定额计算
工时定额计算公式为：
t定额=(t基+t辅)×(1+α+β⋅i100
l+l1+l2t基=•ifm
fm=fz⋅z⋅n
其中：i——进给次数
fz——铣刀每齿进给量
z——铣刀齿数
n——铣刀每分钟转速
fm——铣刀每转进给量
l——加工长度
l1——切入长度
l2——超出长度
查表得各参数为：
i=2，α=2~7（取α=5），β=2
t辅=(15~20)%t基（取t辅=20%t基）
l1+l2=43.37mm
l=428mm
粗铣：fm=fz⋅z⋅n=124.2204mm/min
43.37+428min=3.795min所以，t基1=124.22
t辅=t基•20%=0.76min
t定额5+2=（3.795+0.76）(1+•)=4.872min100
2.机盖结合面加工工序工艺卡（见附录图9-1）
十．夹具装配图（参见附录图10-1~8）
十一.实习心得与总结
大学最重要的实习在大三暑假展开，实习分为校外和校内两部分，时间分别持续半月，在校内实习即将结束之际，写下实习感受和总结，以纪念这收获颇丰而有重要意义的一个月。
实习前夕,杨老师几次与我们几个班长进行沟通交流,反复强调一些重要的事情,是我们感觉作为班长责任重大而有意义非凡。随后的动员大会上，老师签到精确到每一个人，强调实习铁的纪律（当然违者有适当的惩罚），也使大家意识到纪律的重要性，于是在出发之前所有同学形成了铁的纪律的观念。作为072084班的班长，对于集体远行有着数次经验，因而对于即将在十堰的实习生活充满信心。即使如此，也丝毫不能懈怠，不辜负老师同学的重托，不辜负自己身为班长的职责和荣誉。
1.湖北十堰二汽生产实习
6月26日到7月7日我们在车城十堰的风神发动机厂实习，主要了解了发动机各主要部件的加工工艺，我们参加了二汽及发动机厂的厂史简介，了解了各种加工方法和加工装备，，随后参观了西城发动机厂旧生产线，详细参观了曲轴生产线、凸轮轴生产线、缸盖生产线(4H和EQ6102)、缸体生产线(4H和EQ6102)、后参观了杂件作业部、连杆生产线、装备车间磨锋班、柴油机（DCI11）装配线、
、凸凹磨具厂、变速箱厂、东风神宇有限公司、标准件厂（弹簧、螺钉）、车身制造厂、商用车总装厂、风神发动机展厅。
幸运的是我们能够成为最后一批参观西城发动机生产线的实习团队，此后这批几十高龄的生产线及机床都将退居二线，继续在祖国的岗位上发挥余热。实习安排上午
6月26日
6月27日
6月28日
6月29日
6月30日出发曲轴生产线杂件作业部4H作业部康明斯发动机厂下午入住风神单身公寓EQ6102缸体加工装备车间磨锋班总装分厂连杆作业部听讲缸体加工工艺晚上实习入场教育
里，我们了解了毛坯到零件、由零件到部件、由部件到机器的制造流程，还初步掌握了零件加工时毛坯的选择、加工工艺流程、夹具、机床原理等一系列通过课本很难掌握的知识，这次参观实习虽然时间很短，但是对于我们是一次难得的机遇，大大增长了我们的见识，在参观中可以较好的将理论知识与实际生产联系起来，用理论知识来指导实际生产，可以进一步巩固我们学习的理论知识，并且将这些理论知识有机结合起来灵活运用。
作为072084班长，我每天都要负责我们班的考勤，买票，通知消息和收发作业的任务，篮球比赛的组织甚至歌唱比赛的带领。看到班级同学在实习期间争先恐后的向前去听老师的讲解，而课后我们又能在篮球比赛中一展雄风，虽然战绩并不辉煌。令人兴奋的是校歌《勘探队之歌》班级大PK中我们班两次夺得第一名，而且共获得了200元的奖金。于是我们在每天的辛苦之后，每人都能吃到爽口的西瓜···实习生活是丰富多彩的，既温习了课本所学，又学到了传统与先进生产线的知识，使我们在今后的工作岗位上受益于此次实习；期间的篮球赛和博物馆参观也丰满了我们的生活。
本次实习期间，杨杰作为带队老师，连同给了我们很大的帮助，在我们实习期间他们为我们解决了很多问题，谢谢我们的指导老师。
东风汽车厂参观实习由杨杰老师和李波老师带队，多谢两位老师全程指导，同时随队老师：刘浩、吴晓光、文国军、刘银、杨阳，给了我们很大的帮助。当我们不懂时他认真耐心跟我们讲解，在实际生产中总能找到一定的理论知识作为依托跟我们解释，让我们大长见识，感受到了两位老师的学识渊博，同时也深刻领会到了理论联系实际的重要性。
实习期间遗憾的是，没能像往年一样参观变速箱厂，也没有机会亲自动手去
操作机械设备，可能是考虑到安全问题或公司调度问题，希望再今后的实习中可以有所改善。
2.校内课程设计
校内的课程设为期半月，从8月24日-9月7日。班级分为四组，我们第1组做的是二级减速器箱体的工艺规程设计和重要工序的夹具设计，这次设计具有较强的综合性，将以前学过的《金属工艺学》、《机械制造工艺学》、《互换性与测量技术基础》、《机械制图》、《金属材料及热处理》、《机械设计》、《机械原理》、《理论力学》、《材料力学》等课程，温习了旧有的知识，又学到了如何查询手册，并使我们对机械设计有更进一步的认识。
课程设计时，需要小组讨论，来制定减速器箱体的加工工艺规程，需要查大量的手册（其中与5班共用一本手册，比较麻烦）确定机床、刀具、量具等，通过制定加工工艺我们深刻体会到了合理设计零件的重要性：比如设计的零件结构是否有利于加工制造，比如说铸造，设计的尺寸是否与加工工艺相匹配，设计基准与定位基准不一致加大定位误差，设计的表面粗糙度、形位公差等是否与生产纲领及现有的生产能力相匹配等一系列的问题，因此做设计时一定要考虑加工工艺性。
随后最核心的夹具设计，主其中包括定位方案的设计、夹紧装置的设计、夹具体设计、定位误差的分析计算、夹具装配三视图的绘制等内容。小组抓阄后，我分到了机座底面加工这道工序，虽然这个工序比较简单，但我仍然以最大的努力去体会这个学习过程，由于机座底面的粗糙度要求是Ra12.5，而实际上用X53-K铣床一次铣削后的精度直接就到Ra6.3，因而就以后者为准；再比如我的工件加工宽度是190，但合适的铣刀宽度180，铣两刀虽然可行，但浪费了时间，随后将铣刀得到宽度改为400，这样就可以一刀铣过，从而大大节省了时间节拍。通过本次夹具设计，我深刻认识到了设计是为了满足需要的道理，即需要具有实用性和经济性，夹具设计的好坏直接影响到加工精度，因此设计夹具需要考虑很多的实际因素，如与生产纲领相匹配，与技术要求相匹配，与生产能力相匹配等，同时还需要考虑定位的合理性、夹紧的可靠性等问题，因此，夹具设计确实是一个综合的训练，运用所学的知识全方位的考虑问题。
夹具设计图用AutoCAD2012版软件绘制，另外还用到了SolidWorks2009三维建模，首先通过建立三维实体模型检测是否发生干涉，零部件设计是否合理等，
因而简化了我设计的难度系数。虽然SolidWorks2009、AutoCAD2012软件我是用的不熟练，在接触了几天后就能够充分学习利用软件，从而增大了实习收获，也是我肯定了自己的学习能力。
以前所学的相关知识固然生疏，通过此次课程设计，对所学知识进行了全方位综合运用，大大巩固了基础知识；还学会了查阅各种资料手册确定机床、刀具、夹具、余量、切削用量等，最重要的是学会了机械中分析问题，解决问题的方法，因而提升了理论水平。由于缺乏实际工作经验，虽然经过老师的指导（第二次检查进度时资料损坏），后来又重新整理一遍，仍然存在一些问题，比如，加工工艺规程制定的合理性，夹具设计的可行性，装配图的标注绘图等仍然是很多待改进的地方。这次课程设计作为一次实战也是一次训练，为以后做工艺做设计提供宝贵的经验。所以我们都非常珍惜这次学习机会。
在课程设计中，由徐林红老师全程指导。徐老师认真负责，耐心细致，悉心指导我们的设计，使我们能够在轻松的氛围中严格要求自己。进行夹具设计时，徐老师对我设计的夹具在方案、定位等方面多次做了精心指导，并提出了许多宝贵意见，是我不断改进设计和装配图，并学会了独立思考机械理论，独立查找手册，去完成一个又一个所谓的“困哪”，难题不断解决后，终于柳暗花明又一村，使我有一种高屋建瓴的感觉。非常幸运能在大四的课程设计中遇到认真负责的老师，我们进步很大！感谢您，徐老师！
2011.9.3
崔鸥田
参考文献:
【1】王启平主编.机械制造工艺学.第四版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版
社,2009.9.
【2】唐增宝，何永然，刘安俊主编.《机械设计课程设计》（第二版），华中科
技大学出版社，1999.
【2】西北工业大学机械原理及机械零件教研室编.《机械原理》（第六版），高等
教育出版社，2001.5.
【3】李军主编.《互换性与测量技术基础》华中科技大学出版社，2007.2.
【4】中国地质大学王巍主编.《机械制图》高等教育出版社，2003.7.
【5】孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984.
【6】林文焕主编.机床夹具设计.北京:国防工业出版社,1987.
【7】白景岭,张建民主编.理论力学(第二版).武汉:中国地质大学出版社,2001.
李旦等，
【8】机床专用夹具图册，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.
【9】孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2002
【10】机械设计手册编委会《机械设计手册卷4》北京：机械工业出版社，
1998
【11】蒲良贵,纪名刚主编.机械设计(第八版).北京:高等教育出版社,2006.
附录：
1.
夹具装配三维模型
图10-1夹具主视图
图10-2夹具俯视图
图10-3侧视图
图10-4极限位置
图10-5夹具仰视图
图10-6夹具等二轴测视图
图10-7部分视图
图10-8
2.工序卡：夹具俯视图