摘要
蜗杆减速器箱体零件是减速器箱体的一种。它把减速器箱体中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体,使这些零件和机构保持正确的相对位置,以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作,减速器箱体的加工质量直接影响减速器的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命。
本课题要完成的内容有:
(1)蜗杆减速器机盖的加工工艺设计
根据给定的生产纲领60000台/年和零件的结构特点及加工精度要求,制定工艺方案,进行工艺计算,绘制并填写加工工艺综合卡。
(2)钻孔专用夹具设计
根据该孔系的尺寸精度和位置精度的要求,确定定位基准和定位方式,设计夹紧机构、导向机构、绘制夹具总装图,并拆画夹具的主要零件图。
关键词:工艺;减速器;专用夹具
Abstract
Worm reducer box body's are one of reducer box body's。It links relevant parts and organizations such as the axle in the gearbox and gear wheel as a whole , ake these parts and organizations keep the correct relative position, and then influence serviceability and life-span of the machine.
The content that this subject should be finished is as follows:
(1) Process technological design with worm reducer box body's
And structural characteristic and machining accuracy of part require according to designated production 60000 of guiding principle one year, make the craft scheme, carry on the craft to calculate, draw and fill in the comprehensive card of the preparation method.
(2) The special-purpose jig of precise bore hole is designed
According to the request of size precision that this hole is and precision of position, fix the basis of orienting and orient the way, design and clamp the organization , lead the organization , control system, draw the assembly of jig to pursue, dismantle the major part picture of the picture jig .
Keyword: gear box reducer box unit clamp
目 录
1绪论 …………………………………………………………………………………………… 1
1.1机床夹具的概述………………………………………………………………………… 1
1.1.1机床夹具的概述及其组成………………………………………………………… 1
1.1.2机床夹具的分类…………………………………………………………………… 1
1.1.3机床夹具的功用…………………………………………………………………… 2
1.2工件在夹具中的定位…………………………………………………………………… 2
1.2.1工件的装夹方法及获得尺寸精度的方法………………………………………… 3
1.2.2常用定位方法及其所用的定位元件……………………………………………… 3
1.3国外先进机床的夹具介绍……………………………………………………………… 4
1.4机床夹具的发展………………………………………………………………………… 4
2零件的工艺规程 ……………………………………………………………………………… 5
2.1零件的分析 ……………………………………………………………………………… 5
2.2零件的工艺分析 ………………………………………………………………………… 5
2.3工艺规程的设计 ………………………………………………………………………… 5
2.3.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………………………………… 5
2.3.2基准的选择 ………………………………………………………………………… 5
2.3.3制定工艺路线 ……………………………………………………………………… 6
3机械加工余量及工序尺寸的确定 …………………………………………………………… 8
3.1毛坯的外廓尺寸确定 …………………………………………………………………… 8
3.2主要平面加工的工序尺寸及加工余量 ………………………………………………… 8
3.3加工的工序尺寸及加工余量 …………………………………………………………… 8
4确定切削用量及基本工时 …………………………………………………………………… 9
4.1工序50铣180×120上端面 …………………………………………………………… 9
4.2工序60钻攻螺纹6-M6-7H ………………………………………………………………10
4.3工序70铣结合面 ……………………………………………………………………… 11
4.4工序80……………………………………………………………………………………12
4.4.1钻8-φ17的孔………………………………………………………………………12
4.4.2锪平φ35凸台………………………………………………………………………13
4.4.3钻圆销孔φ10 ………………………………………………………………………13
4.4.4钻攻螺纹4-M16-7H…………………………………………………………………14
4. 5工序90铣床机盖两端面…………………………………………………………………16
4.6工序100 …………………………………………………………………………………17
4.6.1粗镗 …………………………………………………………………………………17
4.6.2精镗 …………………………………………………………………………………18
4.7工序110钻攻螺纹6-M12 ………………………………………………………………18
5专用夹具设计………………………………………………………………………………… 21
5.1钻床专用夹具的主要类型 ………………………………………………………………21
5.2钻床专用夹具的设计要点 ………………………………………………………………21
5.3问题的提出 ………………………………………………………………………………22
5.4定位基准的选择 …………………………………………………………………………22
5.5定位元件的设计 …………………………………………………………………………22
5.6定位误差的分析 …………………………………………………………………………23
5. 7切削力及夹紧力计算 ……………………………………………………………………23
5.7.1切削力计算 …………………………………………………………………………23
5.7.2夹紧力计算 …………………………………………………………………………24
5.8主要零件的设计 …………………………………………………………………………25
5.8.1支承体的设计 ………………………………………………………………………25
5.8.2底座的设计 …………………………………………………………………………26
5.8.3钻模板的设计 ………………………………………………………………………27
5.8.4支承板的设计 ………………………………………………………………………28
5.9操作的简要说明 ………………………………………………………………………… 28
结 论…………………………………………………………………………………………… 29
致 谢…………………………………………………………………………………………… 30
参考文献 ……………………………………………………………………………………… 31
翻译部分 ……………………………………………………………………………………… 32
英文部分……………………………………………………………………………………… 32
中文部分……………………………………………………………………………………… 39
1绪论
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求,必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时,是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求,又必须满足三个条件:①一批工件在夹具中占有正确的加工位置;②夹具装夹在机床上的准确位置;③刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系:零件相对夹具,夹具相对于机床,零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系:工件在夹具上的定位,夹具相对于机床的定位,而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。
工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定,使工件保持在准确定位的位置上,否则,在加工过程中因受切削力,惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动,破坏了原来的准 确定位,无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。
目前,机床的夹具设计对于机械工件的加工是很有必要的,也是必须要搞的研究项目,如果工件在加工的过程中不能定位的话,则工件会成为废品或根本不能达到预期加工的效果。再者,为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计组合机床夹具。
1.1机床夹具的概述
1.1.1 机床夹具的概述及其组成
机床夹具是在机床上将工件定位、夹紧,将刀具进行导向的一种装置,简称“夹具”。其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。如卡盘、平口钳和各种钻模等。辅助工具是将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置,如钻夹头、铣刀杆及镗刀杆等。工艺装备是指在加工过程中,使用的刀具、夹具、量具及其他辅助工具的总称。
机床夹具根据功用一般可以分为:定位元件、夹紧元件或装置、对刀及导向元件、夹具体、连接元件、其他元件和装置。
1.1.2 机床夹具的分类
机床夹具可按以下几种方法进行分类:
1.按专门化程度分类
(1)通用夹具
通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。
(2)专用夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。
(3)通用可调夹具和成组夹具
其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。
(4)组合夹具
组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
(5)随行夹具
随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。
2.按使用的机床分类
由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同,对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同,夹具又可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。
3.按夹紧动力源分类
根据夹具所采用的夹紧动力源不同,可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。
1.1.3 机床夹具的功用
1.能稳定地保证工件的加工精度
用夹具装夹工件时,工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致。
2.能减少辅助工时,提高劳动生产率
使用夹具装夹工件方便、快速,工件不需要划线找正,可显著地减少辅助工时;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,可加大切削用量;可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高劳动生产率。
3.能扩大机床的使用范围,实现一机多能
根据加工机床的成形运动,附以不同类型的夹具,即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模,就可以进行箱体零件的镗孔加工。
1.2工件在夹具中的定位
1.2.1 工件的装夹方法及获得尺寸精度的方法
1.工件的装夹方法
将工件在机床或夹具中的定位、夹紧的过程称为装夹。定位就是确定工件在机床上或夹具中具有正确的位置。夹紧就是工件定位后将其压紧、夹牢的过程,使其在加工过程中保持定位不变的操作,能保持定位时已获得正确的位置不变。
工件的装夹,可根据工件加工的不同技术要求,采取先定位后夹紧或在夹紧的过程中同时实现定位这两种方式,其目的都是为了保证工件在加工时相对刀具及成形运动具有正确的位置。
一般有如下的几种装夹方法:
(1)直接装夹。
(2)找正装夹。
(3)夹具装夹。
2.获得尺寸精度的方法
装夹的方法解决了被加工表面间的位置精度,尺寸精度可由以下方法获得。
(1)试切法。
(2)定尺寸刀具法。
(3)调整法。
(4)自动获得尺寸法。
1.2.2 常用定位方法及其所用的定位元件
1.工件以平面定位时可以分为主要支承和辅助支承。其中主要支承包括:(1)固定支承。
(2)可调支承。
(3)自位支承。
2.工件以圆柱孔定位
(1)定位销。
(2)刚性心轴。
(3)小锥度心轴。
3.工件以外圆柱面定位
(1)定位套。
(2)支承板。
(3)V型块。
4.工件以圆锥孔定位
工件以圆锥孔定位时,最常用的定位方式是用圆锥心轴,限制工件的五个自由度。作为圆锥孔定位的特例是用顶尖定位,固定顶尖限制工件的三个自由度。
5.组合定位
(1)一个平面及与其垂直的两个孔的组合。
(2)一个平面及与其垂直的孔的组合。
1.3国外先进机床夹具的介绍
1.MF薄膜卡盘:带有HSK型快速可更换卡爪,重复夹持精度小于0.005mm,特别适合于精加工,如精车或磨削。
2.KUBFN轴向后拉力型卡盘/浮动卡盘:带有球形杠杆式夹紧机构,使卡盘具备轴向后拉力,能够更好地固定夹紧各种轴类,盘类零件,特别是曲轴的粗加工,或带有锥度的盘状零件。最大后拉行程为0.5mm,并且可以根据实际需要,分5档调整后拉力大小。
3.HTF曲轴分度卡盘:用于加工曲轴连杆颈的分度卡盘,适合于数控车拉床,磨床。
4.DURO-NCES快换卡爪卡盘:可以用扳手快速拆装单独任何一只卡爪,或同时拆装3只卡爪。带有离心力平衡机构,具备特别高的极限转速,具备很高的回转精度。
5.KFD立式车床专用卡盘,最大外径2000:卡盘自身带有防水密封机构,有效隔离外部流体,灰尘进入卡盘,能长期保持原有精度和更长的使用寿命。
6.HSF改进型翻转卡盘:适合十字轴,传动轴等多边加工的自动翻转卡盘,翻转精度达0.01mm,翻转速度更快。
1.4机床夹具的发展
回顾夹具的历史,它是来源于以大量生产为基础的互换性零件的加工。夹具最早出现于1988年,当时作为大量生产方式的创造者而名利前茅的“惠特尼”公司接受了美国政府订购的三年间制造一万支步枪的合同,把原来告手工操作的步枪枪管锻件,有一个人从头到尾制造下来的方式改为雇用不熟练工人进行简单操作、制造,使用了一系列夹具,使步枪按时交货。继而在1853年“科尔特”根据互换性方式建造了大型兵工厂,据说把涉及1400台机床的大部分作为了专用机床,并花费与机械设备的数量相同的费用,消耗在制造刀具和夹具上。这样通过使用刀具和夹具才使制造有互换性的零件成为可能。同时也简化了操作,为后来向大量生产的发展准备了条件。第二次世界大战时期,世界机床技术的发展在很大程度上受军火生产所影响,战前用于生产汽车、无线电、民用产品的大量技术,在战时广泛移用于军需品的生产。为了提高生产率,应付熟练技术工人的不足,机床夹具得到了更大的发展。1920年,世界上第一部介绍夹具的书籍在德国出版。在近几十年中,夹具的基本组成部分并无明显变化,但随着机械行业的迅速发展,对产品品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种、中小批生产成为机械工业生产的主流,为了适应机械工业这种发展的趋势,必然对机床夹具提出了更高的要求。
2零件的工艺规程
2.1零件的分析
零件类箱体是机器式部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件正确的相对位置,因此能协调的工作,因此箱体零件的制造精度将直接影响机器的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命,因此箱体具有较高的技术要求。
题目所给的零件是蜗杆的减速器的上机盖,机盖与机座相连接,使传动部分密封,且具有良好的润滑性。
2.2零件的工艺分析
1 以6-M6-7H为中心的加工表面。这一组加工表面包括机盖的上端面和M6的6个螺纹孔。
2 以φ160为中心的加工表面。这一组表面包括以机座相联接的结合面,粗糙度为1.6,尺寸为φ18的4个孔,并且锪平φ35的凸台,还有2个φ10的圆销孔,4个φ17的孔。
3 以下底面为加工的表面,加工机盖φ160的2端面,以机座配合加工尺寸为φ140的孔并倒角,φ12的6个螺纹孔并攻丝。
2.3工艺规程的设计
2.3.1确定毛坯的制造形式
由于铸铁容易成型,切削性能好,价格低廉,且抗震性和耐磨性也较好,因此该机盖的材料选用的是牌号HT200,由于零件的年销量较多,达到大批量生产,采用金属机器造型,这对提高生产率,保证加工质量也是有利的。
2.3.2基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定粗基准,然后确定精基准。
a)粗基准的选择
粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度,以及加工表面的余量分配。选择粗基准时必须注意以下几个问题:
1. 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度要求,应以不加工表面作为粗基准。如果工件上由很多不需加工的表面,则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。
2. 必须首先保证工件上的某种要表面的加工余量均匀,则应选择该表面作为粗基准。
3. 选作粗基准的表面应尽量平整光洁,不应有飞边、浇口、冒口等缺陷。
4. 粗基准一般只能使用一次。
对于一般的轴类零件而言,以外圆做为粗基准,是完全合理的。但对本零件来说,以机盖的下底面作为粗基准
b) 精基准的选择
精基准的选择应重保证零件的加工精度,特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也要考虑到装夹方便,夹具结构方便。选择精基准应遵循下列原则:
1.“基准重合”原则 即应尽可能选用设计基准作为精基准。这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。
2.“基准统一”原则 即应尽可能选择加工工件的多个表面时都能使用的一组定位基准作为精基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度,避免基准变换说产生的误差,并能简化夹具的设计制造。
3.“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度以及他们自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可以采取互为基准的原则,反复多次进行加工。
4.“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,再加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准,而该表面与其他表面之间的位置精度则有先行工序保证。
精基准的选择主要应该考虑基准重合问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算
2.3.3制定工艺路线
拟定机械加工工序,要依照“先粗后精,先主后次,先面后孔”加工箱体零件的原则。必要的热处理,检验等辅导工序安排在各加工段之间。
加工工序的方案如(表1.1)
工序号 工序名称 工序内容 工艺装备
10 铸造 毛坯铸成形
20 清砂 清除浇注系统,冒口,型砂,飞边,飞刺等
30 热处理 人工时效处理
40 涂漆 非加工面涂防锈漆
50
粗铣 以底面及孔为定位,按线找正,装夹工件,铣面留余量0.5--0.8mm 立式铣床
精铣
60 钻 钻攻6-M6-7H 摇臂钻床
攻
70 粗铣 以顶面为定位并用钻用液压装置夹紧,分三部铣底面 立式铣床
半精铣
精铣
80 钻 钻8-φ17的孔 摇臂钻床
锪 锪平φ35凸台 摇臂钻床
钻 钻圆销孔φ10 摇臂钻床
攻 攻丝M16-7H 摇臂钻床
90 粗铣 铣φ160两端面,分为粗铣和精铣两部分 立式铣床
精铣
100 粗镗 粗镗φ140的孔 加工中心
倒角 倒角2×45°
精镗 精镗φ140的孔
110 钻 钻孔6-φ12的孔 加工中心
攻 攻丝6×M12
表1.1
3机械加工余量及工序尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺,分析确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯的尺寸如下:









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