毕业论文--蜗杆零件设计.doc

漯河职业技术学院 毕业设计论文 1 漯河职业技术学院漯河职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题目题目 蜗杆设计蜗杆设计 系部系部 机电工程系机电工程系 专业专业 机电一体化机电一体化 姓名姓名 李满李满 学号学号 20100103030352010010303035 指导老师指导老师 李绍鹏李绍鹏 2012 年 10 月 4 日 、 漯河职业技术学院 毕业设计论文 1 词：蜗杆零件；圆锥面或圆环面；毛坯；校核。 前言前言1 1 1.1.蜗杆轴的分析蜗杆轴的分析5 5 1 杆轴类零件的功用与结构.5 2 2 蜗杆轴类零件的技术要求蜗杆轴类零件的技术要求7 7 2.1 加工精度7 2.2表面粗糙度7 3.3.毛胚的确定及各部分加工方法毛胚的确定及各部分加工方法8 8 3.1 毛胚的选择8 3.2 各加工面加工方法的确定8 3.3 基准的选择8 3.4 拟定工艺路线10 3.6 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定12 4.4.机床及量具的选择机床及量具的选择1212 4.1 机床的选择12 4.4.机床和量具的选择机床和量具的选择1313 4.2 量具的选择13 5.5.切削用量以及进给速度的确定切削用量以及进给速度的确定1414 5.1 主轴转速的确定14 5.2 被吃刀量的确14 5.2 进给速度的确定14 6.6.确定各工序采用的加工设备和工艺装备确定各工序采用的加工设备和工艺装备1515 致致 谢谢1717 参考文献参考文献1818 附录附录1919 漯河职业技术学院 毕业设计论文 2 前言前言 制造业是国民经济的主体，社会财富的 60%80%来自于制造业。在经济全 球化的格局下，国际市场竞争异常激烈，中国制造业已向世界制造业基地转变。 随着我国制造业的发展，齿轮对原动机与工作机之间动力的传递转换越加清晰。 齿轮中的蜗轮蜗杆对其传递与转换的作用也是别的齿轮无法代替的。其对空间 中相互成 90的传动及大的传动比，平稳的机械性能都让其在机械领域噪声大 作。 所以对于其工艺的设计将至关重要。本设计将根据设计要求认真详细的 确定加工顺序、切削用量、进给量、切削速度、制定工艺线路。在实际生产中 要完成某零件的加工通常需要铸锻车铣刨磨钳热处理等多工种的配合，而其中 最基本的、最广泛的工种就是车工。然而车工在加工中，很多零件是需要配合 的，这时就要车蜗杆。在各种机械产品中，带有蜗杆的零件运用广泛，车削是 常用的方法。这样就要求我们掌握蜗杆加工的基本原理、组成机构、并能在实 际中熟练的运用。通过本次设计是要我们将所学的理论知识运用于实际加工 中。 毕业设计是集理论知识与实际技能训练于一体的一次全面性的运用。 1.1.蜗杆轴的分析蜗杆轴的分析 1 蜗杆轴类零件的功用与结构蜗杆轴类零件的功用与结构 蜗杆轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它 支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。 蜗杆轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、 螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面 外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。 根据功用和结构形状，蜗杆轴类有多种形式，如光轴、空心轴、半轴、阶 梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。如图 1-1 漯河职业技术学院 毕业设计论文 3 图 1-1 蜗杆轴 2 2 蜗杆轴类零件的技术要求蜗杆轴类零件的技术要求 2.1 加工精度加工精度 1)尺寸精度：蜗杆轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺 寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为 IT6-IT9 级，精密的轴颈 也可达 IT5 级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使 用要求可相应给定公差。 2)几何精度：蜗杆轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈 称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几 何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限 制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。 3)相互位置精度 蜗杆轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对 于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配 合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为 0.01-0.03mm，高精度轴为 0.001- 0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心 线的垂直度要求等。 2.2表面粗糙度表面粗糙度 根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相 同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度 Ra 值为 0.63-0.16 m ；配合轴颈 漯河职业技术学院 毕业设计论文 4 的表面粗糙度 Ra 值为 2.5-0.63m。 3.3.毛胚的确定及各部分加工毛胚的确定及各部分加工工艺工艺 3.1 毛胚的选择毛胚的选择 该轴的材料采用 40Cr 钢钢锻件，根据选择毛胚的考虑因素，该零件体积 较小，形状简单，而锻件由于能获得纤维组织的连续性和均匀分布，从而可以 提高零件的强度，所以适用于强度高、形状比较简单的零件毛胚。蜗杆轴外表 面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件产生类型为大批量生产，而 模锻尺寸精度较高，故本零件毛胚采用模锻,毛坯余量定为：0.005-0.01mm。 3.2 各加工面加工方法的确定各加工面加工方法的确定 平左端面，以工件左端面为基准，钻中心孔： 调头加工： 平右端面，以工件右端面为基准，钻中心孔，采用双顶尖夹持，并保持两 基准间的圆跳动公差不大于 0.015： 52mm 外圆柱：粗车-半精车-磨削； 34mm 外圆柱：粗车-半精车-磨削； 25mm 外圆柱：粗车-半精车-磨削； 23mm 槽：粗车； 28mm 槽：粗车； 30mm 槽：粗车-精车； 梯形螺纹：粗车-精车； 3.3 基准的选择基准的选择 粗基准的选择 选取最大外圆面作为粗基准 精基准的选择 选用两中心孔的公共中心线作为精基准 零件表面的加工方法 序号加工方法经济精度粗糙度 Ra/m适用范围 漯河职业技术学院 毕业设计论文 5 1 粗车 IT13-IT1150-12.5 适用于淬火 钢以外的各 种金属 2 粗车-半精车 IT10-IT86.3-0.8 3 粗车-半精车-精车 IT8-IT71.6-0.8 4 粗车-半精车-精车-滚压 IT8-IT70.2-0.025 5 粗车-半精车-磨削 IT8-IT70.8-0.4 主要用于淬 火钢也可 用于未淬火 钢 6 粗车-半精车-粗磨-精磨 IT7-IT60.4-0.1 7 粗车-半精车-粗磨-精磨-超 精加工 IT50.1-0.012 8 粗车-半精车-精车-粗精车 （金刚车） IT7-IT60.4-0.025 主要用于要 求较高的有 色金属 9 粗车-半精车-粗磨-精车-超 精磨 IT5 以上 0.025-0.006 极高精度的 外圆加工 10 粗车-半精车-粗磨-精磨-研 磨 IT5 以上 Rz0.1 该零件某些表面加工粗糙度要求不高可以采用粗车半精车 即可达到要求 而某些表面加工的粗糙度要求比较高需采用粗车半精车磨削。每个表面所 用的加工方法如下表所示： 加工表面加工方法IT8粗糙度 46粗车半精车磨削IT100.8 22粗车半精车IT86.3 17粗车半精车磨削IT100.8 26粗车半精车IT86.3 20粗车半精车磨削IT100.8 18粗车半精车IT106.3 漯河职业技术学院 毕业设计论文 6 16粗车半精车磨削IT80.8 锥面 251粗车半精车磨削IT80.8 12粗车半精车IT106.3 轴段外圆面粗车半精车IT106.3 3.4 拟定工艺路线拟定工艺路线 方案一 1 锻造 2 去飞边 3 正火处理 4 车端面 M12 左端 17 右端面 打中心孔 以最大外圆定位 5 粗车一端外圆 46、22、17 掉头粗车另一端外圆分别至 26、2018、16、12 粗车锥面 251以外圆及中心孔做为基准。 6 半精车该端外圆 46、22、17 车槽 161、161、倒角 145。掉头半精车该端外圆分别至 26、20、18、16、12 半精车 锥面 251车槽至 161 倒角 145车螺纹 M181M12 修整各阶梯过度 地方以两中心孔作为精基准 7 粗车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹 8 表面高频淬火回火 4555HRC 9 修研两端中心孔 10 粗磨一端外圆至 17 精磨该端外圆至 17 粗磨另一端外圆至 20 精 磨该端外圆至 20 磨锥面及蜗杆螺纹到规定尺寸。以两中心孔作为基准。 11 去毛刺 12 检验入库 方案二 1 锻造 2 去飞边 3 正火处理 4 车端面 M12 左端 17 右端面 打中心孔 以最大外圆定位 5 粗车一端外圆 462217 以外圆及中心孔做为粗基准。半精车该 端外圆 462217 车槽 161161倒角 145以两中心孔作 为精基准 漯河职业技术学院 毕业设计论文 7 6 粗车另一端外圆分别至 2620181612 粗车锥面 2 51以外圆及中心孔做为粗基准。半精车该端外圆分别至 2620181612 半精车锥面 251车槽至 161 倒角 145以两中心孔作为精基准 7 表面高频淬火回火 4555HRC 8 修研两端中心孔 9 粗磨一端外圆至 17 精磨该端外圆至 17 粗磨另一端外圆至 20 精磨 该端外圆至 20 磨锥面以两中心孔作为精基准 10 车蜗杆螺纹 车螺纹 M181M12 半精车蜗杆螺纹 磨蜗杆螺纹以两中 心孔作为精基准 11 去毛刺 12 检验入库 3.6 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定 蜗杆零件材料为 45 钢硬度为 217 -255HBS生产类型为中大批生产采 用普通模锻IT13 的精度。 该工件的最大直径为 46 质量为 4.1kg 锻件形状复杂系数 S =m 锻件 m 外轮廓包容体=4.622 23.8 4.1 = 1622g = 1.622kg m 锻件=4.1kg S=4.11.622= 2.53 1 可定形状复杂系数为 S1属于简单级别 机械加工 余量 根据锻件重量、加工精度 F1F2、S1 查表 2.2-25 得 12 粗糙度为 6.3 属 于一般加工精度 直径方向单边余量取 2mm 水平方向取 2mm 同理 182622 直 径方向单边都是 2mm 水平方向都是 2mm 16 粗糙度为 0.8 属于磨削加工精度 直径方向单边余量取 2.5mm 水平方向取 2mm 同理 204617 直径方向单边余量 都是 2.5mm 水平方向都是 2mm 毛坯图如下图 ： 4.4.机床及量具的选择机床及量具的选择 漯河职业技术学院 毕业设计论文 8 4.4.机床和量具的选择机床和量具的选择 4.1 机床的选择机床的选择 本次选择了车床 CK6140，因为它通用性好。CK6140 型普通车床是在 C620 型车床的基础上改进的卧式车床,工件最大回转直径 400 毫米,可以加工普通螺 纹、英制螺纹、摸数螺纹和径节螺纹。传动链由电动机经三角带（V 带）将动 力传递到主轴箱在交换齿轮作用下，正转 24 级，转速 10-1400 转/分钟；反转 12 级，转速 14-1580 转/分钟。主轴转速经挂轮箱将动力传递到走刀箱，纵向 走刀级数 64，进给范围 0.08-1.59mm/r，横向进给级数 64，进给范围 0.04- 0.79mm/r。溜板行程横向 320mm，纵向按照车床长度而定。 4.2 量具的选择量具的选择 外径、游标卡尺、螺纹环、塞规及卡板测量。螺纹量规是综合性检验量具， 分为塞规和环规两种。塞规检验内螺纹，环规检验外螺纹，并由通规、止规两 件组成一副。螺纹工件只有在通规可通过，止规通不过的情况下为合格，否则 零件为不合格。 5.5.刀具及夹具的选择刀具及夹具的选择 车削中采用金刚石或硬质合金刀具，刀具主偏角选大些（45-90 ）,刀 具的刀尖圆弧半径小于 0.1-1.0mm，以减少工艺系统中弹性变形及振动。 在车两端面，钻中心孔，采用 45车刀，中心孔钻；在粗车一端外圆加工 时我们采用 90车刀、外螺纹车刀夹具采用顶尖，三爪卡盘、鸡心夹；半精车 该端外圆时我们采用 70车刀、45车刀，外螺纹车刀夹具采用顶尖、三爪卡 盘、鸡心夹；在车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹是采用外螺纹车刀夹具采用顶尖、 三爪卡盘、鸡心夹；在粗磨一端外圆时夹具采用三爪卡盘、顶尖、平行砂轮。 同时，为了提高精度我们还选用一些辅助工具，如：粗细棉纱、端面试纸、胶 垫片等。在去毛刺是采用锉刀。 漯河职业技术学院 毕业设计论文 9 5.5.切削用量以及进给速度的确定切削用量以及进给速度的确定 5.1 主轴转速的确定主轴转速的确定 车外圆是主轴转速，主轴转速应根据允许的切削速度和工件的直径来选择。 其计算公式为Vc=(*n*d)/1000。车螺纹时的主轴转速，在车削螺纹时车床的主轴 转速将受到螺纹的螺距 P 大小 5.2 被吃刀量的确被吃刀量的确定定 背吃刀量根据机床、工件、刀具的刚度来决定。在钢度允许的条件下应尽 可能使背吃刀量等于工件的加工余量这样就可以减少走刀次数提高生产效率为 了保证加工表面质量可以留少许加工余量一般为 0.2mm0.5mm。车削用量的具 体常规如下粗车时首先尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最 后确定一个合适的切削速度。精车时加工表面要求较高加工余量不大且均匀因 此选择较小的背吃刀量和进给量。 5.2 进给速度的确定进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的主要参数确定进给速度的原则 当工 件的质量要求能得到保障时为提高生产率可选择较高的进给速度一般在 100200mm/min 范围内选择。再切断加工深孔或用高速钢刀具加工时宜选择较 低的进给速度一般在 2050mm/min 范围内选取 6.6.确定各工序采用的加工设备和工艺装备确定各工序采用的加工设备和工艺装备 工序 号 工 序 名 称 工序内容车间加工设备工艺装备 1模 锻 模锻锻工 2热正火 3车车两端面，钻中心孔金工CA614045车刀 漯河职业技术学院 毕业设计论文 10 中心孔 钻 千分尺 4车粗车一端外圆 462217 掉头粗车另 一端外圆 2620181612 粗 车锥面 251以外圆及中心孔做为基准。 金工CA614090车刀、 外螺纹车 刀、顶尖 鸡心夹 游标卡 尺 5 车 半精车该端外圆 462217 车槽 171171倒角 145掉头半精 车该端外圆 2620181612 半精车锥面 251车槽至 161 倒角 145车螺纹 M181M12 修整各阶梯过度 地方以两中心孔作为精基准 金工70车刀、 45车 刀外螺 纹车刀、 顶尖鸡 心夹千 分尺 6车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹 以两中心孔作为 基准 金工外螺纹车 刀、顶尖、 鸡心夹、 千分尺 7热调质处理表面高频淬火回火 4555HRC金工 8磨修磨中心孔金工M1432A 9磨粗磨一端外圆 17k5 粗磨另一端外圆至 20 j6 精磨该端外圆 17 k5 另一端外圆 20 j6 磨锥面及蜗杆螺纹到尺寸 金工M1432A顶尖、平 行砂轮 千分尺 10钳 工 去毛刺金工锉刀 11检检验质检 室 千分尺、 游标卡尺、 漯河职业技术学院 毕业设计论文 11 致致 谢谢 经过一个月的准备，查阅了很多参考书，阅读了很多关于蜗杆知识。本次 毕业设计已经完成，心里如释重负。作为一个大专生的毕业设计，由于经验的 匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，回想起设计过程中的一个个困难，心中 涌动的全是感激之情。首先要感谢的是我的指导教师李老师，从题目的确定， 中期检查，到后期的详细设计都给了我悉心的指导。论文的逻辑结构不清晰时， 是李老师耐心的为我分析，让我明白了自己的问题所在。除了敬佩李老师的专 业水平外，他的治学严谨和科学