HY10涡轮蜗杆减速器箱体设计

分 类 号密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)械与电气工程学院专 业 机械设计制造及其自动化班 级姓 名学 号指导老师 2016 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）： (手签)(手签) 2016 年 3 月 31 日减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮传动，蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用于动力机与工作机之间作为减速的传动装置，而且由于其结构紧凑、传递效率高、使用维护简单可成批生产的特点，在现代机械中应用极为广泛。箱体作为减速器载体，在减速器生产中占了很大一块比例，因此尤为重要。本篇论文研究主要针对箱体与一般箱体一样，外部有许多平面和孔，内部呈腔形，壁薄且不均匀，刚度较低，加工精度要求较高，但另一方面该零件结构形状不规则，需要加工的有外圆柱面、孔等，加工内容多。通过对蜗轮蜗杆减速器箱体零件图的分析以及结构形式的了解，运用所学知识，从而对该减速器箱体进行全面工艺分析，确定工艺路线。在这过程中需通过查表法准确确定各表面的加工余量，合理选择机床加工设备以及相应加工刀具、进给量、切削速度等以提高加工精度，保证加工质量。在设计中还需进行夹具设计与计算，特别指出的是对于专用夹具我将采用液压或气压夹紧装置来实现夹紧，该方法在批量生产中能实现大大降低生产成本，提高劳动生产率的目标。关键词：箱体零件，加工工艺，液压夹具is a of is by or in it is in as of of in it is in as in so it is at of so in is a of to be so We to a by to s I to At of of we to do to of in 摘 要.箱体发展情况. 研究方向.体零件液压夹具.零件结构工艺性分析.毛坯余量.面加工余量.基准的选择.涡轮蜗杆减速器箱体加工工序的工艺过程安排.加工工艺过程的分析.机床的选择.刀具量具的选择.具的选择.具的选择.确定切削用量及基本工时.定位方案的选择.夹具夹紧装置的确定.夹具传动装置的确定. 夹具体设计.文装订内容及顺序.文中的公式、图表规范.论1第1章 速器箱体是减速器中的基础零件，其基本构成主体为上下两个箱体以及其他的连接件，将减速器有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置，选择合理的装配，实现彼此协调地工作。因此箱体的加工质量直接影响各部件的装配质量，进而影响减速器的使用性能和使用寿命。随着世界各国的现代制造技术的发展，新一轮的科技革命即将到来，国际产业分工格局正在重塑，我国也提出了“中国制造2025”这一重要行动纲领，加大对制造业的投入是必然的，各种装备的国产化进程的加快，作为机器行业中必不可缺的减速器，其需求也将大幅度提升。当下国内外减速器箱体加工工艺主要有以下几个发展趋势，采用新型夹具，复合技工的方法来解决新型材料加工的困难和加工表面复杂性；采用自动化技术，实现工艺过程优化控制；优化工艺设计等。当然不得不承认的是在减速器设计规范标准上我们有很多不足，在大型减速器箱体方面，材料品质和工艺水平上还有很多进步的空间，需要不断的努力来开拓。是由上下两个箱体组成，材料选用拉强度为150材料特点在于它具有可铸性，易切割，阻尼特性等优点。较常用的生产工艺都是分开铸造上下两箱体毛坯，时效处理，接着选择粗精基准进行其他部分的加工，例如铣平面，钻孔，镗孔等。遵循加工工艺原则：1）“先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔。2）“粗精分开，先粗后精”。由于涡轮减速器箱体零件结构复杂，主要表面的精度要求高，为减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，一般应尽可能把粗精加工分开。3）主要表面加工方法的选择。涡轮蜗杆减速器箱体的主要加工表面为平面和轴承宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2支撑孔。涡轮减速器箱体平面的粗加工和半精加工，主要采用铣削1。蜗轮蜗杆减速器箱体也是常见的一种箱体，在一开始考虑到箱体的多孔多面的加工特性，准备将其整个铸造完成后先进行孔加工以减少配对误差，再进行线切割接着后续切除余量加工。但在后来的研究发现，整机铸造面临气泡的问题会影响整个产品的性能加工余量也较大2。综上所述，将就该问题做进一步的研究与探讨，考虑到图纸上有明确的孔需要配对使用，朝着将上下箱体分开铸造的方向进行，在所需加工平面完成后，将其上下组装后进行孔加工。将在下面进行具体的分析报告。体零件液压夹具夹具的种类繁多，有通用夹具，专用夹具，可调夹具和组合夹具。用以保证加工产品在加工过程中使工件表面能达到与其他表面相互位置精度等技术要求，由于箱体零件的复杂性，有铣平面，钻孔镗孔等，针对不同的加工工序有不同的夹具，文献资料中提到了很多夹具类型，在加工装夹过程中并不能只通过普通夹具，在一些加工工序中还需要专用夹具。在外文翻译中也提到了夹具的设计方法，是将组合夹具模块化以此来面对夹具在夹紧的过程干涉的问题，来提高组合夹具设计的效率，在此次设计我将采用来进行箱体夹具的模拟3。参考一部分文献资料4决定采取一定的液压或气动夹紧机构来对箱体进行装夹定位。液压在蜗轮蜗杆减速器箱体加工中扮演着重要的角色，比较明显的优点就是采用液压夹具安装定位，可以快速准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响。低成本其加工精度高而且稳定。尤其在公司实习过程中，在台钻上加工产品，虽然已经采用工装夹具但没有夹紧的设备，全靠手的力量，把握不好力度就极易容易打歪，效果不是很好。由此可见液压夹紧的优势。当然夹具的设计还要设计到很多方面，需要了解分析零件的结构特性，定位元件，夹紧力还有液压装着的位置等等，我将在前人的基础上继续研究液压加紧夹具在减速器箱体加工上的应用，希望能在最终设计体现出其液压夹具的作用4。第2章 零件工艺分析3第2章 件图样上各视图表达清楚，符合机械制度标准且尺寸公差、形位公差和表面粗糙度标注准确统一，先由零件图可知其材料为材料具有较高的强度，并且耐磨性和耐热性等性能都较好，试用于需要承受较大应力、耐磨性的零件。铸造方面，铸件厚度均匀保证了铸造时组织结构均匀，减少内应力。有合理的铸造圆角防止浇注缺陷和应力集中，结构上分型面少便于起模。并且下箱体布置合理加强肋防止冷却产生变形和裂纹。热处理采用技术要求合理，蜗轮蜗杆减器箱体其零件如图2主视图采用工作位置，使用局部剖视图，主要表达了62位公差以及其他部件的相对位置等。侧视图也采用局部剖视图的手法，主要表达涡轮轴孔与蜗杆轴孔的相对位置，其他孔的相对位置，表面粗糙度等。图2文）4绘制三维图形如图2直观的了解零件外形，有许多需要加工的孔和面。其主要加工面是上箱体的底面、下箱体的底面和上表面以及各轴孔等，使其满足相对位置和形状的要求。现分析结构特点如下：1） 外形基本上是多个圆柱面组成的封闭式多面体，结构复杂；2） 其内部为空腔形，壁薄且壁厚不均匀；3） 上箱体与下箱体接触面上孔为配对孔；4） 涡轮轴孔下设有一对加强筋。寸精度上下箱体各轴承支撑孔和底面、顶面的尺寸精度和表面粗糙度要求。2）为满足箱体加工中定位需要及箱体总装要求，各个孔之间的相对位置尺寸和表面粗糙度要求。3）工件的时效处理，因箱体结构复杂且壁厚不均匀，铸造内应力较大，可能引起变形，因此铸造后应安排人工时效处理以消除铸造内应力减少变形。4）铸件不允许有裂纹、缩松、砂眼等影响机械性能的铸造缺陷；未注铸造圆角半径毛刺飞边。第2章 零件工艺分析5详细如下表2寸偏差/差/面粗糙度 形位公差/型面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 口面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 口螺纹孔 足图示尺寸 栓孔面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 栓孔 12 满足图示尺寸 油孔面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 油孔 足图示尺寸 锥销孔 足图示尺寸 型面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 面孔 14孔 满足图示尺寸 油孔面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 杆孔面 满足图示尺寸 满足图示尺寸 杆孔面小孔 足图示尺寸 锥销孔 8 满足图示尺寸 栓孔 12 满足图示尺寸 油孔 满足图示尺寸 满足图示尺寸 杆孔 62 文）6合/轴承孔 40 7 锥销孔 8 对工艺规程的制定具有决定性的影响。零件的生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种，不同生产类型有着不同的工艺特征。因此需要对零件的年生产纲领=+a%）（1+b%） （1中、辆/年）、辆）a%为备品率，一般取2%4%b%为废品率，次箱体加工据式1查文献1的表1为51758件属于大量生产。第四章 夹具设计7第3章零件的工艺规程设计根据零件图可知箱体材料是料抗拉强度最小为150体结构复杂，箱壁薄，且属于大量生产，因此采用铸造毛坯，可采用砂型铸造，使零件具有更好的可加工性，省时省料。面加工余量参照机械制造技术基础3表2孔加工余量参照机械制造技术基础3表2图纸信息得涡轮孔40孔为基孔制，等级为7，且预先铸孔，得该毛坯孔直径为36理下箱体蜗杆孔尺寸为62，基孔制，则毛坯孔尺寸为54生产过程中用于确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的点、线、面。基准根据其作用不同可分为设计基准和工艺基准。设计基准是在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的作用所决定的。而工艺基准是在加工和装配中使用的基准，按用途不同又可分为定位基准，测量基准，装配基准，调刀基准。工件在定位过程中，用以确定工件在夹具中位置的表面或点，线被称为定位基准。并且不同的工件夹具位置并不确定，一般是限制工件的六个自由度，分别为x、y、此来实现工件的完全定位，又称“六点定位原理”3。基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一，选择合理的基准能够减少定位误差使宁波大红鹰学院毕业设计（论文）8加工质量得到保证，提高生产效率。否则会使加工困难，甚至造成零件加工的报废。1） 粗基准的选择粗基准选择原则：选择粗基准，主要是针对在第一道机械加工工序的定位定位基准，以便为后续加工提供精基准。基于此，选择粗基准需要考虑如何合理的分配各加工表面的余量，另一方面要考虑不加工表面与加工表面间的相互位置要求。一般应按以下原则：（1）工作表面间相互位置要求原则（2）余量足够原则（选择余量小的面为基准（3）便于装夹（4）定位可靠原则（5）粗基准不能重复原则根据上诉要求和考虑加工面便于夹紧等实际情况，现选择上箱体的下底面为粗基准，下箱体的下底面为粗基准。2） 精基准的选择精基准选择原则：选择精基准时，应考虑工件尺寸精度和位置精度，一般应按照以下几个原则：（1）基准重合原则，应尽可能的使用设计基准作为定位基准。（2）基准统一原则，应选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面的位置精度。（3）有时还要遵循互为基准，反复加工的原则。（4）自为基准，有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高工作效率，就以自身为精基准。4综上，上箱体选择下表面，在上箱体上选择相互位置较大的孔为定位销孔，以实现定位功能及一面两销定位方法。尽量使工序集中提高生产效率，降低生产成本，结合文献7的工艺，现决定采用以下工艺方案：上箱体工序方案表3箱体工序方案表3具设计9上箱体工序号 工序名称 工序内容1 铸 铸造2 清砂 清砂3 热处理 人工时效处理4 涂漆 非加工表面涂防锈漆5 铣 以分割面定位，按分割面加工线找正，装夹工件，粗精铣窗口面至图示尺寸6 铣 以窗口面定位夹紧工件，并在凸缘上加辅助支撑点，粗精铣分割面7 钻 以窗口面定位装夹工件，采用钻模，按分割面外形找正，粗钻2孔 铰2 以分割面2精铣注油孔面，螺栓孔面10 铣 钻攻6孔11 钳 修锉飞边毛刺12 检验 检查各部尺寸表3序名称 工序内容1 铸 铸造2 清砂 清砂3 热处理 人工时效处理4 涂漆 非加工表面涂防锈漆5 铣 以分割面定位，按分割面加工线找正，装夹工件，铣底面，留加工余量2 以底面定位装夹工件，铣分割面宁波大红鹰学院毕业设计（论文）107 铣 以分割面定位，装夹工件，精铣底面尺寸至198 以分割面定位，按底面外形找正钻4 以底面与22 专用钻模钻8螺纹孔10 钻 钻 钻4 修锉飞边毛刺13 检验 检查各部尺寸表3序名称 工序内容1 钳 将箱盖箱体对准合箱，用4 以底面定位，钻铰2 以底面定位，装夹工件，按分割面高度中心线找正孔位置镗62 粗精镗40 修锉飞边毛刺5 检验 证相互位置精度加工工序在几次安装中进行，采用的是先面后孔的加工顺序，后以“一面两销”的定位放法，该方法减少了工件的安装误差，结构简单且能获得较高的相互位置精度。72）防止变形的工艺措施上箱体分割面在加工过程中，由于夹紧力，切削力或切削热等因素的影响而发生变形影响加工精度，在此采用以下方法来防止变形：加刚性，减少切削力的影响。散夹紧力，使应力分布在较大面积，减少单位压强，从未减少变形。第四章 号要参数如下：工作尺寸590*1450，切削进给速度范围18000轴端面至工作台面距离150910。钻孔类加工工序采用钻孔专用机床，具的选择依据机械加工工艺手车所选量具如下：测量范围为：0200的游标卡尺游标卡尺用于各部位尺寸测量。测量各型号的止通规，具的选择依据金属机械加工工艺手册所选刀具如下：面铣刀100，用于分割面，窗口面，底面的铣削2中心钻，14，6，10，12麻花钻，用于钻孔工序62，40的镗孔刀，镗孔62文）工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗精铣窗口面，保证尺寸122式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为125大加工余量为粗精铣，两次铣削。粗铣加工余量2铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定粗铣z，精铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=22m/210001000 =35（r/据表4以实际切削速度为： 1000/作台的每分钟进给量应为: mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=12525675=11 tb+%（11+具设计131）加工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗精铣分割面，保证尺寸122式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为270大加工余量为粗精铣，两次铣削。粗铣加工余量3铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定粗铣z，精铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=20m/010001000 =31.8（r/据表4以实际切削速度为： 1000/ 作台的每分钟进给量应为: 13mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=27040513=63 tb+%（63+工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗钻28，深7式加工中心刀具：文）14量具：塞规2）计算铣削用量f=r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 35（r/机床选取400r/ 1000/ t= 12111(4 48 tb+%（48+9工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：攻钻6孔机床：立式加工中心刀具：6丝锥量具：塞规，螺纹规2）计算铣削用量钻2r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取400r/ 1000/ 具设计15故机动工时为：t= 12111(2 24 tb+%（24+210孔V=s=12m/38（r/机床选择 195r/)12111(2 辅助时间为：tb+%(工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗精铣注油孔面，螺栓孔面机床：立式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为270大加工余量为粗精铣，两次铣削。粗铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定粗铣z，精铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=20m/文）010001000 =31.8（r/据表4以实际切削速度为： 1000/ 作台的每分钟进给量应为: 13mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=620=12020513=14 tb+%（14+工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗铣底面机床：立式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为270大加工余量为铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定粗铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=20m/010001000 =31.8（r/据表4以实际切削速度为： 1000/ 作台的每分钟进给量应为:第四章 夹具设计17 13mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=2226=45252513=52 tb+%（52+工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗精铣分割面，保证尺寸122式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为270大加工余量为粗精铣，两次铣削。粗铣加工余量3铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定粗铣z，精铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=20m/010001000 =31.8（r/据表4以实际切削速度为： 1000/ 作台的每分钟进给量应为: 13mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=27040513=63 文）18其他时间计算：tb+%（63+工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：精铣底面机床：立式加工中心刀具：采用镶齿套式面铣刀，D=200，齿数20量具：游标卡尺2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为270大加工余量为铣加工余量1定进给量f：根据机械制造技术基础课程设计指导教程，表5定精铣机械制造技术基础课程设计指导教程表5定V=20m/010001000 =31.8（r/据表4以实际切削速度为： 1000/ 作台的每分钟进给量应为: 28mm/铣刀刀盘不需铣过整个工件表面，行程l=2226=45252228=118 tb+%（118+14孔1）加工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：钻14孔第四章 夹具设计19机床：立式加工中心刀具：规2）计算铣削用量钻414孔f=r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取400r/ 1000/t= 12111(4 48其他时间计算：tb+%（48+96，深12工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：钻6孔机床：立式加工中心刀具：规，螺纹规2）计算铣削用量钻8r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取400r/文）20所以实际切削速度为： 1000/ t= 12111(8 96其他时间计算：tb+%（96+1825的孔）加工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：钻12孔机床：立式加工中心刀具：12规，螺纹规2）计算铣削用量钻125r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取400r/ 1000/ t= 12111( 30其他时间计算：tb+%（30+12孔1）加工条件：第四章 夹具设计21工件材料：灰铸铁加工要求：钻12孔机床：立式加工中心刀具：规2）计算铣削用量钻412孔f=r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取400r/ 1000/ t= 12111(4 48其他时间计算：tb+%（48+9工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：镗62式加工中心刀具：标卡尺2）计算铣削用量镗62削深度r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=34m/机械制造技术基础课程设计指导教程，表5波大红鹰学院毕业设计（论文）22000v/ 30（r/机床选取800r/ 1000/ t= 2111 45其他时间计算：tb+%（45+34工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：镗62式加工中心刀具：精铰刀量具：游标卡尺2）计算铣削用量镗62削深度r（机械制造技术基础课程设计指导教程，表5v=18m/机械制造技术基础课程设计指导教程，表5000v/ 30（r/机床选取800r/ 1000/ t= 2111 37其他时间计算：tb+%（37+3文）24第4章夹具设计对产品进行机械加工时，为保证工艺要求，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并保证该位置在加工过程中不受外界因素影响而变动。因此在进行机械加工前需将