YZ-60B型转向孔镗模箱设计与加工

台州科技职业学院毕业设计（论文） 0 目 录 文本成果 摘要 1 关键词 1 引言 1 1 设计任务分析 1 2 方案的初步选定 2 3 方案的详细设计 2 3.1 镗模箱箱体加工工艺设计 2 3.1.1 毛胚的选择 2 3.1.2 机床的选择 2 3.1.3 刀具量具的选用 3 3.2 镗模箱刀杆轴与传动轴零件加工工艺设计 3 3.2.1 加工工艺分析 3 3.2.2 加工工艺规程设计 5 3.2.3 刀具量具的选用 6 3.3 轴承座、间隔套和止转圈的加工工艺设计 6 3.3.1 加 工工艺分析 6 3.3.2 轴承座加工工艺规程设计 10 3.3.3 刀具量具的选用 11 3.4 齿轮、轴承和挡圈的选择 12 台州科技职业学院毕业设计（论文） 1 3.5 粗精加工镗刀的订购 14 3.6 箱体装配 15 3.6.1装配零件的准备 15 3.6.2装配图的绘制及装配顺序的确定 15 3.6.3 装配结束进行调试调整 16 4 总结评价 16 致谢 17 参考文献 17 实际成果 一 镗模箱组装图（照片） 18 二 YZ-60B 型齿轮箱箱体图（照片） 19 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 1 - YZ-60B 型转向孔镗模箱的设计与加工 王 超 摘 要： 转向孔镗模箱主要是针对 YZ-60B 型齿轮箱设计的，转向孔镗模箱是根据齿轮箱的形状尺寸还有镗孔的位置来设计，它的设计的好坏直接影响镗孔的精度要求，精度要求达不到会提高齿轮箱的装配难度，还会影响齿轮箱的使用性能，严重则使得产品报废。通过对YZ-60B 型齿轮箱加工工艺的分析，分别对转向空膛模箱的机构组成及零部件进行设计，主要有对膛模箱体、刀杆轴、轴承座、间隔套、止转圈、粗精镗刀等的设计，还有对齿轮轴承等的选用，最后完成转向空膛模箱的总装配，最后完成整个设计流程。 关键词： 镗模箱体 刀杆轴 间隔套 轴承座 粗精 镗刀 引言 随着世界人口的不断增多，粮食问题越来越受到人们的关注。时代在不断的更新，技术在不断的发展，机械化生产越来越普遍，以前的粮食全人力收割，现今很多科研人员都在发展研发各种农作物的收割机。每年的收割机使用率都在成倍增长，加上国家对农业的重视，收割机行业受到热捧。 收割机的发展趋势是用新型材料以进一步减轻重量；采用低振动发动机和先进的减振隔振装置并合理配置机件，以减少振动对人体的危害；提高机械的加工和装配精度、改进吸排气系统，以减低噪声；增设各种安全保护装置，以提高作业安全性；在悬挂式割灌机上增设 灌木切碎装置，简化割下灌木的清理工序。 收割机的发展离不开齿轮箱的设计，齿轮箱产品设计的好坏直接影响收割机的使用效率和性能，本课题研究的是对 YZ-60B 型齿轮箱箱体的加工工艺设计，转向孔镗模箱就是针对 YZ-60B 型齿轮箱的加工而设计的。 1 设计任务分析 镗模箱体的设计要根据镗床的结构和齿轮箱转向空的位置而设计，经过对镗床和齿轮箱的分析测量与计算设计出了箱体的结构，进而使用 CAXA 平面制图软件绘制出三视图，在此基础上，分析 YZ-60B 型转向孔镗模箱的加工工艺，最终完成镗模箱的制造。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 2 - 2 方案的初步选定 图 1 镗模箱 3 方案的详细设计 3.1 镗模箱箱体加工工艺设计 3.1.1 毛胚的选择 根据图纸进行下料，材料选用的是 Q235 碳素结构钢， Q235 碳素结构钢可用作制作螺栓、螺母、拉杆、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、工字钢、槽钢、钢筋等， C、 D 级作为重要焊接结构用。料要比图纸上的长度稍长，根据图纸进行焊接，焊接时要注意热变形，焊接的边要进行倒角，倒角半径 3-5 个毫米，并且要保证板料之间有很好的垂直度，还要求箱体不能漏油，周边倒 棱角 0.5X45 度，焊接好之后自然冷却。 3.1.2 机床选择 箱体放到龙门铣床上按照图纸的尺寸铣但要留余量，接触面有光洁度要求，上下表面要用磨床加工。之后对镗模箱体进行划线，用高度尺划出直径 25、 88那五个中心点然后打上样冲，用 ZX50Z 型摇臂钻钻上底孔直径为 9 个毫米。用CAXA 制图软件绘制主视图并用 XP 格式保存，然后用 CAXA 线切割 XP 软件打开，台州科技职业学院毕业设计（论文） - 3 - 对要加工的孔进行轨迹生成，轨迹生成之后布置轨迹跳步路线，轨迹跳步最好路线是下个轨迹起始点离前个轨迹退丝点距离最近，这样可以节省加工时间，然后生成 3B 代码，保存后 进行代码同步传输。因为孔的要求比较高，所以钼丝补偿量设置在孔径内侧，由于孔壁有粗糙度要求，在线切割加工时要设置好钼丝走速和脉冲高低。箱体放工作台上后用百分表校直，用压板轻压住工件不用太紧。线切割加工最重要的是要对钼丝要准确，特别是孔的加工，如果第一个空的中心位置没对准，其它孔的位置都会发生改变。外面那四个 M12 的孔根据机床的孔位进行配钻，以防因各种误差导致孔位有偏差螺丝拧不进去。 至于轴承座孔四周的螺丝孔最好根据轴承座的孔加工好之后进行配钻，以免轴承座安装不进。镗模箱体的盖板孔先加工，之后根据盖板的 孔位对箱体进行配钻，配钻的前提是盖板要根据图纸的尺寸要求进行钻孔。 3.1.3 刀具量具的选用 主要用到的刀具主要是麻花钻、平顶钻和钼丝，有直径 10.3、 6.7、 9 的麻花钻和直径 14 的平顶钻，钼丝用于线切割 ,平顶钻用于沉头空的加工。量具有钢铁尺、直角尺、高度尺、内径千分尺、游标卡尺、百分表等。 3.2 镗模箱刀杆轴与传动轴零件加工工艺设计 3.2.1 加工工艺分析 轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功能是用来支承旋转零件、传递转矩和运动。轴工作状况的好坏直接影响到整台机器的性能和质量。 对转向孔的大小和镗 孔余量的大小和镗刀的结构进行分析和计算，设计出转轴和刀杆轴的相关尺寸要求和技术要求，并用 CAXA 平面制图软件绘制出平面图。对图纸进行分析确定主动轴的加工工艺，由于公司设备有限，轴类零件的加工使用普通车床： CS6140 型车床。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 4 - 图 2 刀杆轴 图 3 转动轴 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。轴的毛坯一般采用碾压件和锻件，很少采用铸件。由于碳素钢和合金钢成本低，且对于应力集中的敏感行较小，所以得到广泛 的应用。常用的碳素钢有 30、 40、 45、钢等，其中最常用的为 45 钢。为保证轴材料的机械性能，应对轴材料进行调质或正火处理。轴受载荷较小或用于不重要的场合时，可用普通碳素钢（如 Q235A、 Q275 等）作为轴的材料。 合金钢具有较高的机械性能，可淬火性也较好，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，如 20Cr、 40Cr 等。 本文设计的镗模箱刀杆轴与传动轴都采用 40Cr。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 5 - 3.2.2 加工工艺规程设计 对图纸进行分析后设计加工工艺规程，加工工艺的规程设计的主要步骤是： （ 1）分析零件图； （ 2）确定毛胚；（ 3）选择定位基准；（ 4）拟定工艺路线；（ 5）确定各个工序的设备，刀具、量具和辅助工具；（ 6）确定各个工序的加工余量，计算工序的尺寸与公差；（ 7）确定各个工序的切削用量和时间；（ 8）确定各主要工序的技术要求及检验方法；（ 9）进行技术经济分析，选择最佳方案；（ 10）填写工艺文件。根据上述步骤，所设计的两轴的加工工艺规程如下图所示： 图 4 刀杆轴工艺卡 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 6 - 图 5 传动轴工艺卡 3.2.3 刀具量具的选用 轴类零件的加工用到的量具主要有外径千分尺 0-25、 25-50，游标卡尺、M30X1.5 的通规止规。 车床刀具由于关系到经济效益，用的是自制刀具，用买来的刀片车床工自己焊接，用的是铜焊。用到的刀具有外圆车刀、割刀、螺纹刀。做车床的技术部分主要是挑螺纹和磨刀，技术未达到挑螺纹时很容易撞到，刀没磨好直接影响工作效益和 产品的质量。键槽的加工用到的刀具是 8 毫米大的两刃刀，夹具是 V 型槽中心虎钳。 3.3 轴承座、间隔套和止转圈的加工工艺设计 3.3.1 加工工艺分析 轴承座外径的设计是根据镗模箱孔径的大小来设计的，内径是根据选用轴承的外径来设计的。滚动轴承内圈配合的轴颈是按基孔制配合，与滚动轴承外圈配合的轴承座孔是按基轴制配合。 滚动轴承和轴承座孔的配合是过盈配合，查标准件轴承的公差等级来设计轴承座台州科技职业学院毕业设计（论文） - 7 - 孔的公差等级。 与滚动轴承相配合的轴颈和轴承座孔的公差等级应与滚动轴承的精度等级相适应。过渡配合与过盈配合的公差 等级不能太低，一般孔的标准小于等于 IT8级，轴的标准公差小于等于 IT7 级。 间隙配合不受此限制，但间隙小的配合公差等级应较高，而间隙大的公差等级应较低。 选择公差等级要正确处理使用要求、制造工艺和成本之间的关系，选用的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量选用较低的公差等级。 配合制的选用优先选用基孔制，采用基孔制可减少备用定值刀、量具的规格和数量，经济性好 。 图 6 前左轴承座 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 8 - 图 7 前中上后中下轴承座 图 8 前中下后中上轴承座 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 9 - 图 9 长轴承座 图 10 止转圈 图 11 间隔套 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 10 - 3.3.2 轴承座加工工艺规程设计 图 12 长 62mm 轴承座工艺卡 由于这三个长 62mm 的轴承座基本形状相似唯一差别就是铣的方向有点差异，所以工艺流程基本是相同的。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 11 - 图 13 长轴承工艺卡 图 14 专用夹具 长轴承座的加工过程中涉及到专用夹具，夹具的加工精度直接影响到产品的加工精度，产品加工精度直接影响到配合精度。夹具用摇臂钻孔，与车床的法兰盘螺纹孔向对称，夹具安装到法兰盘上后用车车 个圆形凹槽孔径 75 加两丝，工件装夹在夹具上后用压板固定然后车轴承座的内孔，这样可以保证内孔外径同心。 由于间隔套和止转圈零件比较简单，加工工艺没有做出相应的设计。间隔套的内径要上差，在装配的时候便于与轴的安装。 止转圈的精度要求要高些，内径是与镗刀杆相配合，属于紧配（过盈配合）。 3.3.3 刀具量具的选用 轴承座、止转圈、间隔套都用到了外圆车刀和内圆车刀，长轴承座还用到了割刀，轴承座沉头孔的加工用到了直径 9 毫米、 14 毫米的麻花钻。轴承座扁向用到了直径 20 毫米的四刃铣刀。止转圈内孔和 外轮廓用线切割加工，由于内孔的要求比较高走丝速度要慢脉冲要低些，尽可能使内壁光滑，加工完之后用柴油清洗。 量具主要用到了内径千分尺、外径千分尺、游标卡尺、高度尺还有辅助工具台州科技职业学院毕业设计（论文） - 12 - 万能分度头、样冲和锉刀，万能分度头用于轴承座沉头孔的四等份和扁向面的划线，锉刀用于零件加工后修毛刺的而用，样冲用于打孔定中心而用。 3.4 齿轮、轴承和挡圈的选择 在机械产品中，齿轮是使用最多的传动原件，尤其是渐开线圆柱齿轮应用更为广泛。目前，随着科技水平的迅猛发展，对机械产品的自身质量，传递的功率和工作精度都提出了更高的要求， 从而对齿轮传递的精度也提出了更高的要求。 YZ-60B 型转向孔镗模箱中选用以下四种规格的齿轮，这些齿轮在镗模箱里的安装位置和作用说明如下： 29 齿齿轮安装在镗床主轴上，与其啮合的是安装在转轴上的 25 齿齿轮，由这两个齿轮来带动转轴， 35 齿齿轮安装在转轴的另一个位置，转轴上的两个齿轮间距有间隔套来控制， 30 齿齿轮安装在刀杆轴上，其中一根刀杆的旋转运动由转轴上的 35齿齿轮与刀杆轴上的 30齿齿轮啮合来传递运动，另一根刀杆轴由前面那根刀杆轴来传递运动，这两根刀杆轴上的齿轮要同一型号，这样才能保证刀杆轴的旋转速度保持相 同。 图 15 29 齿齿轮 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 13 - 图 16 25 齿齿轮 图 17 35 齿齿轮 图 18 30 齿齿轮 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 14 - 轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损。根据支承处相对运动表面的摩擦性质，轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有 GCr15、 GCr15SiMn、 GCr6、GCr9 等，经热处理后硬度可达 60-65HRC。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触 疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成型方法制造，也有采用有色金属或塑料等材料。滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高、润滑简便和拆装方便等优点，广泛应用各个机器和机构中。 本产品转向孔镗模箱选用的是圆锥滚子轴承和深沟球轴承，前者接触角 11度至 16 度，外圈可分离，便于调整游隙，除承受径向载荷外，还能承受较大的单向轴向载荷。后者广泛应用，主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷，用于较高转速。 轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定。挡圈主要是起到轴向固定的作用。滚动轴承的挡圈就相当于 一个活动的挡边，是用来档滚子用的，方便安装。挡圈的结构有平挡圈、斜挡圈和中挡圈。 YZ-60B 型转向孔镗模箱中使用的挡圈则是选用 B 型螺栓紧固挡圈， 紧固在轴上的圈形机件，可以防止装在轴上的其他零件窜动 。 3.5 粗精加工镗刀的订购 根据齿轮箱转向孔的大小和加工余量的大小设计出镗刀的形状和尺寸，工件材料为 HT200，刀体为 6 个刀刃，未注明处由制造厂家决定，刀体经调质处理，刀片根据工件材料选用， 1:40 锥体按实际刀杆专配。 图 19 镗刀 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 15 - 3.6 箱体装配 3.6.1 装配零件的准备 准备好零件，零件有：镗模箱体、转轴、刀杆轴、 35 牙齿轮、 30 牙齿轮、29 牙齿轮、 25 牙齿轮、长轴承座、间隔套、长间隔套、前中上后中下轴承座、前中下后中上轴承座、 B 型螺栓紧固轴端挡圈（ B35）、止转圈、粗精镗刀、圆锥滚子轴承 30000 型（ 30206）、深沟球轴承 60000 型（ 6206）、 M30X1.5 圆螺母、8X7X28 平键、内六角圆柱头螺钉 M8X30。 3.6.2 装配图的绘制及装配顺序的确定 确定装配顺序的要求是：保证装配精度；保证装配连接、调整、校正和检验工作能方便顺利 地进行。 确定装配顺序的一般原则是： （ 1）预处理工序先后，如先零件的倒角、去毛刺与飞边、清洗、防锈和防腐处理、油漆和干燥等； （ 2）先基准件、重大件的装配，以便保证装配过程的稳定性； （ 3）先复杂件、精密件和难装配件的装配，以保证装配能顺利进行； （ 4）先进行易破坏以后装配质量的工作，如冲击性质的装配、压力装配和加热装配； （ 5）集中安排使用相同设备及工艺装备的装配和有共同特殊装配环境的装配； （ 6）处于基准件同一方位的装配应尽可能集中进行； （ 7） 电线、油气管路的安装应与相应工序同时进行； （ 8）易燃 、易爆、易碎、有毒物质的零件、部件的安装尽可能放在最后，以减少安全防护工作量，保证装配工作顺利进行。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 16 - 图 20 镗模箱装配图 3.6.3 装配结束进行调试调整 装配好后给镗模箱体内部加机用液压油（或用牛油代替），然后启动镗床听镗模箱体内部是否发出异样的噪声，闻箱体是否有散发出异样的气味，看机床是否震动的厉害，镗刀安装的是否水平。如有异常现象马上关闭机器进行调整，直到调整到符合要求为止。 4 总结评价 进过三个多月的学习研究，并在单位老师细心的指导和严格要求下，顺利的完成了对 YZ-60B 型齿轮箱转向孔镗 模箱的设计。在此次镗模箱的设计加工过程中让我能够熟练的运用 CAXA 平面制图软件和 CAXA 工艺设计软件，并且能够熟练的运用和操作摇臂转、铣床、车床、线切割等机器。在设计过程中掌握了一些齿轮、轴承、螺钉、螺母等零件的选用。 通过对镗模箱的设计，我了解了一些箱体的设计理念和设计原则， 同时也让我对于理论知识的有了更为充分的理解吸收。本次主要针对镗模箱体、轴类零件、轴承座等零件加工工艺的设计和对齿轮、轴承、螺钉螺母、镗刀等零件的选用，还有装配的原则的掌握。箱体的设计主要在于各个零部件的配合精度，比如轴与台州科技职业学院毕业设计（论文） - 17 - 齿轮、轴承内圈 、平键的配合，轴承外圈与轴承座的配合，轴承座与镗模箱体的配合，还有齿轮、轴承的选用是否得当。如若配合选用不好或齿轮、轴承选