蜗杆减速器箱体加工工艺与工艺装备设计.docx

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蜗杆减速器箱体加工工艺与工艺装备设计

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毕业设计（论文）

蜗杆减速器箱体加工工艺与工艺装备设计

Wormgearreducerboxprocessingorderandassemblydesignprocess

摘要

制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家物质基础中起着十分重要的作用。

国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。

因此，每个工业化国家都给予制造业以足够的重视。

这次我毕业设计的课题就是制造业中的箱体加工工艺及专用组合机床概念设计和专用夹具设计。

夹具的快速设计与制造，己经成为产品快速变换和制造系统新建成或重构后运行的瓶颈，严重地影响制造系统的设计建造周期、系统生产率、质量和成本。

目前国内外使用的专用夹具是伴随着大批大量生产的发展而发展出现的，特别是和汽车工业的发展密切相关。

专用夹具的使用，一方面缩短了工序时间，降低了加工成本；另一方面，夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。

因此，在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的，也就是夹具的经济性，一直都是夹具结构发展和设计的一个主要问题。

组合机床是专用机床的一种重要类型，是由大量通用部件及少量专用部件组合起来的高效专用机床，它具有专用机床结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，因此，设计经济合理的机床对工件的加工具有重要意义。

当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产力要素中最活跃、最重要的部分。

相信通过这次设计，使我的知识积累达到了一个新的层面！

关键词减速器壳体；加工工艺；钻床夹具

Abstract

Themanufacturingindustryisacrucialindustrysectorinthestateeconomy,itisplayingtheextremelyvitalroleinmaterialfoundationofthecountry.Thenationalstrengthenhancementandtheeconomicalprosperityhaveclosecorrelationwithmanufacturingindustrycanprovideproductandservicecompetitivepower.Therefore,eachindustrializedcountryallgivesthemanufacturingindustrybytheenoughvalue.Topicofthisstudyisinthemanufacturingindustryboxbodyprocessingcraftandthespecial-purposemachine-toolconceptualdesignandthemillingfixturedesign.

Themanufacturingindustrybecominganinformationbasedsocietyenvironment,theprocessplanningproducesisthefirststepinthetechnologypreparatorywork,theprocessplanningiscarriesontheworkclothesdesigntomakeandtodecidethecomponentsprocessingmethodwithprocessestheroutethemainbasis,itproduces,guaranteeproductquality,theenhancementlaborproductivitytotheorganization,reducesthecost,reducestheproductioncycleandtheimprovementworkconditionandsoonallhasthedirectinfluence,isintheproductionkeywork.Thecraftknowledgeismakesintheenterpriseoneofimportantknowledgeresources,iscausestheproductdesigntobecometheendproductintheentiremanufactureprocessfoundationresources,ittoguaranteedtheproductqualityaswellasenhancestheenterpriseeconomicaltechnologybenefittohavetheextremelyvitalrole.

Theaggregatemachine-toolisthespecialpurposemachineonekindofimportanttype,ishighlyeffectivespecialpurposemachinewhichcombinesbythemassivegeneralpartsandthefewspecial-purposeparts,italreadyhasthespecialpurposemachinestructuretobesimple,theproductivityandtheautomaticityhighcharacteristic;Alsohascertainlycertainlyreadjuststheability,byadaptstheworkpiecechangemanykindsofrequests,therefore,thedesigneconomyreasonableenginebedhasthevitalsignificancetotheworkpieceprocessing.

Presently,thesocialeconomyisexperiencingfromtheindustryeconomytheprocesswhichtransformstotheknowledgeeconomy,theknowledgeisbecomingintheproductiveforcesessentialfactortobemostactive,themostimportantpart.Believedthroughthisdesign,enabledmyknowledgeaccumulationtoachieveanewstratificationplane!

KeywordsDifferentialhousingprocessplanningspecialmillingfixtureModularMachine-tool

1前言…………………………………………………………………………………2

2工艺规程………………………………………………………………3

2.1零件工艺规程…………………………………………………………………3

2.1.1零件的作用及结构特点…………………………………………………3

2.1.2零件的主要工艺内容及技术要求………………………………………3

2.2毛坯的制造形式………………………………………………………………5

2.3拟定工艺路线…………………………………………………………………5

2.3.1粗、精基准的选择工序尺寸的基本要求………………………………5

2.3.2制定工艺方案…………………………………………………………6

2.3.3方案比较分析……………………………………………………………9

2.4确定加工余量和工序尺寸…………………………………………………10

2.5确定切削用量及工时定额…………………………………………………10

2.6刀具选择……………………………………………………………………20

3夹具的设计……………………………………………………………………26

3.1机床配置形式确定…………………………………………………………28

3.2机床加工示意图……………………………………………………………29

3.3定位系统设计………………………………………………………………29

3.3.1定位元件的确定计算……………………………………………………30

3.3.2支撑点的选择及布局……………………………………………………30

3.3.3定位误差的计算…………………………………………………………30

3.4夹紧装置设计………………………………………………………………31

3.4.1设计要求………………………………………………………………31

3.4.2夹具力的计算……………………………………………………………32

3.4.3施力机构计算…………………………………………………………32

3.4.4夹具动力装置……………………………………………………………33

3.5导向装置的设计……………………………………………………………34

3.5.1导向要求…………………………………………………………………34

3.5.2导向类型选择……………………………………………………………35

3.5.1导向布置…………………………………………………………………35

3.6夹具体设计…………………………………………………………………36

3.7其他装置……………………………………………………………………36

3.8夹具零件设计………………………………………………………………36

一前言

毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节，它是在我们学完了全部基础课、技术基础课及专业课后，并在一些课程设计基础上，到工厂进行参观实习，搜集原始资料之后，进行的一次大规模基本知识和基本技能的全面的、系统的设计。

设计的主要目的：

培养我们综合应用所学基本知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想、掌握工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们收集和查阅资料和运用资料的能力。

通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、制图、编写技术文件，正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。

通过毕业设计，培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而实现我们向工程技术人员的过度，同时学会调查、研究、收集技术资料的方法。

通过这次毕业设计，提高了分析问题、解决问题的能力，这为以后参加工作打下了良好的基础。

二工艺规程设计

2.1零件的工艺分析

2.1.1零件的作用及结构特点

蜗杆减速器箱体是蜗杆减速器的主要零件之一，是一种用于广泛行业的器材。

减速器在机械行业有着广泛的应用。

减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足工作的需求。

不仅仅在机械行业运用减速器，在食品行业，造船行业，高端先进行业也广泛的应用。

为此减速器的设计与选择、减速器的结构、孔系和平面的加工精度等都需严格的考核。

1、把电动机的转速和功率按不同的需要传递到主轴上去。

2、改变输出轴的转向和启动，停止。

2.1.2零件的主要工艺内容及技术要求

零件的主要加工部位，采用一面两销定位，以平面1为定位基准，以孔2-Φ24为定位孔

有下图可知

图2-1

由零件图上看出，它的加工部位可分为4个部分

1、以平面2为基准、2-Φ24mm孔定位加工：

粗精铣平面1粗糙度1.6平面度0.025

粗精铣左右平面粗糙度3.2垂直度0.10

粗精铣前后平面粗糙度3.2垂直度0.10

2、以平面2为基面，2-Φ24mm孔定位加工：

镗孔Φ125mm圆柱度0.012粗糙度2.5

镗孔Φ1300+0.040mm垂直度0.19粗糙度2.5

3、钻整个箱体的各个孔

4、攻丝

以上个部位之间的位置要求：

1、孔Φ125mm对轴线A的圆柱度误差不大于0.012

孔Φ130mm对轴线B的垂直度误差不大于0.19

2、对于机盖与机座Φ125mm相对于平面C重合度不大于0.06

在加工之前，应首先加工好基准面2及工艺孔2-Φ24mm。

然后在

按照一面两销定位，先面后孔的原则，粗精分开原则依次加工，另

外，须补充说明一点，由于平面1及对合面的粗糙度为3.2，为了

保证这两面的加工精度，将零件图上平面2粗糙度提高到一级

为3.2。

在加工主要部件前，应首先加工出基准面2和基准孔2-Φ24mm（工艺

用），然后在以一面两销定位，按先面后孔粗精分开的原则加工。

2.1.3技术要求

1、机座铸成后，应该清理并进行时效处理。

2、机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于2mm。

3、应检查与机盖接合面的密封性。

用0.05mm塞规塞入深度不得大于结。

合面宽度的三分之一。

用涂色法检查接触面积达每平方厘米一个斑点。

4、与机盖联结后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何东西。

5、机械加工没有注偏差尺寸处精度为IT8级。

6、铸造尺寸精度为IT8级。

7、未注明的铸造圆角半径R=3-5mm。

8、机座不得漏油。

10、

表示表面粗糙度不大于RZ50。

11、

表示同轴度不低于0.60以C面为基准。

12、

表示垂直度不低于0.19以A面为基准。

13、

表示圆柱度不低于0.012。

14、

表示平面度不低于0.025。

15、

表示表面粗糙度不大于2.5

2.1.4毛坯的制造形式

由于箱体零件的形状复杂，对于机械性能的要求不是很高，所以选择毛坯制造的形式为砂型铸造，毛坯精度为Ⅲ级，材料为HT200，硬度

HB=170—241

2.3拟定工艺路线

2.3.1粗、精基准的选择

1、粗基准的选择

选择粗基准主要是第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。

粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。

因此，在选择粗基准的时候，一般遵循以下原则：

粗基准选择原则应当满足以下要求：

（1）、保证相互位置要求原则

（2）、保证加工表面加工余量合理分配的原则

（3）、便于工件装夹原则

（4）、粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则。

为了满足上述要求，应该选择减速箱的主要支撑孔作为主要基准。

以减速箱箱体的输入轴和输出轴的支撑孔作为粗基准。

也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支撑孔定位限制第五个自由度。

2、精基准选择原则

选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。

因此，选择精基准一般遵循下列原则：

（1）、基准重合原则

（2）、基准统一原则

（3）、互为基准原则

（4）、自为基准原则

（5）、便于装夹原则

在加工箱体零件之前首先确定以平面1为粗定位基准，在以平面1为粗基准的情况下在加工基准平面2，并以平面2为精基准，钻铰2-Φ24mm。

然后在以一面两销定位，按先面后孔粗精分开的原则加工。

2.3.2制订工艺方案

方案1

1、精模

2、铸造

3、喷砂

4、时效处理人工时效：

加热到530°~560°保温6-8小时，冷却速度小于30°每小时，出炉温度小于等于200。

5、油漆

6、铣平面粗铣铣上面1，保证尺寸

mm

7、铣平面粗精铣平面2

保证尺寸

mm，保证粗糙度不大于RZ50。

8、锪孔在底面钻定位孔，铰定位孔及锪孔

在平面钻4-φ24∕锪平φ48孔

精铰对角俩个定位孔保证粗糙度不大于RZ50

同时保证尺寸320mm260mm90mm35mm。

9、铣平面以平面2及两个孔为定位，并以平面2为定位基准，精铣平面1，保证平面度不低于0.025粗糙度不大于1.6，保证尺寸340mm。

10、钻孔以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基准

在平面1上钻4-φ17∕锪平φ35mm，粗糙度RZ50，

保证尺寸65mm80mm100mm，

钻并攻丝4-M16-7H∕深26孔深34和4-M8-7H，

保证尺寸65mm5mm190mm和15mm195mm30mm

11、钳1、钳工合瓦口，加上螺栓紧固，

2、钻，铰2-φ10锥销孔，

3、装入锥销

12、铣平面以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基粗精铣结合平面，

保证尺寸25mm310mm垂直度0.10粗糙度不大于3.2

粗精铣机座左右平面保证尺寸5mm410mm

垂直度0.10粗糙度不大于3.2。

13、镗孔粗精镗结合面的孔，保证尺寸φ125

圆柱度0.012

同位度0.60粗糙度不大于2.5

倒角2X45°

粗精镗机座左右两端孔，

保证尺寸

垂直度0.19

粗糙度不大于0.025

倒角2X45°

14、钻孔以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基准

在接合面以及机座左右端面钻孔及攻丝18-M12-7H∕深24孔深30和2-M16-7H和M20-7H

保证尺寸30°φ160mm。

15、清洗钳工去毛刺清洗

方案2

1、精模

2、铸造

3、喷砂

4、时效处理人工时效：

加热到530°~560°保温6-8小时，冷却速度小于30°每小时，出炉温度小于等于200。

5、油漆

6、铣平面粗铣铣上面1，保证尺寸

mm

7、铣平面粗精铣平面2

保证尺寸

mm，保证粗糙度不大于RZ50。

8、锪孔在底面钻定位孔，铰定位孔及锪孔

在平面钻4-φ24∕锪平φ48孔

精铰对角俩个定位孔保证粗糙度不大于RZ50

同时保证尺寸320mm260mm90mm35mm。

9、铣平面以平面2及两个孔为定位，并以平面2为定位基准，精铣平面1，保证平面度不低于0.025粗糙度不大于1.6，保证尺寸340mm。

10、钻孔以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基准

在平面1上钻4-φ17∕锪平φ35mm，粗糙度RZ50，

保证尺寸65mm80mm100mm，

钻并攻丝4-M16-7H∕深26孔深34和4-M8-7H，

保证尺寸65mm5mm190mm和15mm195mm30mm

11、钳1、钳工合瓦口，加上螺栓紧固，

2、钻，铰2-φ10锥销孔，

3、装入锥销

12、铣平面以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基粗精铣结合平面，

保证尺寸25mm310mm垂直度0.10粗糙度不大于3.2

粗精铣机座左右平面保证尺寸5mm410mm

垂直度0.10粗糙度不大于3.2。

13、钻孔以平面2及两个孔为定位并以2个精铰孔为定位基准

在接合面以及机座左右端面钻孔及攻丝18-M12-7H∕深24孔深30和2-M16-7H和M20-7H

保证尺寸30°φ160mm。

14、镗孔粗精镗结合面的孔，保证尺寸φ125

圆柱度0.012

同位度0.60粗糙度不大于2.5

倒角2X45°

粗精镗机座左右两端孔，

保证尺寸

垂直度0.19

粗糙度不大于0.025

倒角2X45°

15、清洗钳工去毛刺，清洗。

2.3.3方案比较分析与分析

工艺方案1与工艺方案2相比较可知：

工艺方案1较为集中，设备可采用普通机床，设备的数量比较少。

工艺路线短，但是由于普通机床调整困难，而且工件不易装卸，辅助时间较长。

工艺方案2工序比较分散，设备多采用专用机床，设备数量较多，但易于组织生产流水线，生产效率高，专用机床易于调整。

便于装卸工件。

缺点是不易于产品的换型。

工艺方案1把粗、精分开加工，消除由粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度，提高生产力。

工艺方案2没有把粗、精分开。

由于零件是大批量生产，故采用工艺方案1较好。

工艺路线详见工序卡。

2.4确定加工余量和工序尺寸

蜗杆减速箱箱体零件材料采用灰铸铁制造。

减速箱材料为HT200，硬度HB为170-241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。

2.4.1加工余量的确定

1、顶面的加工余量

根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。

各工步余量如下：

粗铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23。

其余量规定为

2.7-3.4mm，现取3.0mm。

表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm

精铣：

参照《机械加工工艺手册》表2.3-59，其余量规定为0.9mm。

2、两工艺孔φ24mm

毛坯为实心，不冲孔。

两孔精度要求为IT8，表面粗糙度要求为6.3um

参照《机械加工工艺手册》表2.3-47，表2.3-48.确定工序尺寸及加

工余量为：

钻孔：

φ23mm

扩孔：

φ23.85mm

铰孔：

φ24mm

3、上表面孔φ17

毛坯为实心，不冲孔。

参照《机械加工工艺手册》表2.3-47，表2.3-48.

确定工序尺寸及加工余量：

钻孔：

φ16mm

扩孔：

φ16.85mm

铰孔：

φ17mm

4、顶面4螺孔M16和4螺孔M8

毛坯为实心，不冲孔。

参照《机械加工工艺手册》表2.3-71，现确实

其工序尺寸及加工余量：

钻孔：

φ14.2mm

攻丝：

M16-7H

钻孔：

φ7.0mm

攻丝：

M8-7H

5、前后端面加工余量。

（计算长度为310±0.025mm）

根据工艺要求：

前后端面分为粗铣、精铣加工。

各工序余量如下：

粗铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23，其加工余量规定

为2.7-3.5mm，现取3.0mm

半精铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》，其加工余量值取为2.5mm

精铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》，其加工余量值取为0.5mm

6、前后端面上12螺孔M12-7H

毛坯为实心，不冲孔。

参照《机械加工工艺手册》表2.3-71，确定螺

孔加工余量：

钻孔：

φ10.106mm

攻丝：

M12-7H

7、两侧面加工余量

有工序要求，两侧面需进行粗、精铣加工。

各工序余量如下：

粗铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23，其余量值为2.0-2.7mm，现取其值为2.5mm。

表3.2-27，粗铣平面时厚度偏差取：

-0.22mm

精铣：

参照《机械加工工