电缆卷筒减速器结构设计及典型零件工艺设计

电缆卷筒减速器结构设计及典型零件工艺设计学 生：唐绍发指导老师：陈志亮(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：本文对长期堵转力矩电机式卷筒的圆柱直齿轮减速器的设计思想、结构特点和工作原理进行了介绍，还对电缆卷筒减速器结构进行了设计以及典型零件进行工艺设计和夹具设计，并进一步对满足有关性能指标的能力进行了分析和计算，以验证本电缆卷筒减速器设计的科学性和合理性。 关键词：电缆卷筒；圆柱直齿轮；减速器；结构设计；工艺设计The Design of Cable Reel Reducer Structural and the Typical Part Process Author: Tang Shao-fa Tutor: Chen Zhi-liang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This paper introduced the design concept, the unique feature and the working principle of column spur gear reduction of long-timely hindered rotation motor type cable drum, and further has carried on the analysis and the computation to the ability which is met to the related performance index, which confirmed the scientific and the rationality of designs of this cable reel reduction gear.Keywords: cable drum; cylindrical spur gear; reducer; structure design; technology design1 前言电缆卷筒最近几年发展很快，广泛应用于需要移动供电并能自动卷取和释放电缆，与移动设备保持同步运行的机械装置，随着它的广泛应用性而日益普及，已经逐步成为人们生活中应用广泛的物品，同时，也是目前许多国家重点研究的方向，特别是在一些发展中国家，如中国，已经成为重点研究开发对象1。2 概述2.1 电缆卷筒的用途电缆卷筒是广泛应用于需要移动供电并能自动卷取和释放电缆，与移动设备保持同步运行的机械装置。如：起重电磁铁、板坯夹钳、液压抓斗、电动平板车、港机、堆取料机、门式专业起重机及其它各种起重机等。2.2 电缆卷筒的分类电缆卷筒有两种分类形式：按卷取材料分为：电缆卷筒 软管卷筒（传输介质为气体、液体） 光缆卷筒按动力形式分为：弹力卷筒 力矩电机式卷筒 长期堵转力矩电机式卷筒 磁滞式卷筒 磁力偶合式卷筒 恒张力卷筒 重锤式卷筒本文详述长期堵转力矩电机式卷筒的减速器设计。2.3 JM系列长期堵转力矩电机式电缆卷筒2.3.1 结构特点JM系列长期堵转力矩电机式电缆卷筒广泛应用于斗轮堆取料机、门式起重机、装船机、集装箱起重机、塔式起重机等需要平移的大型机械设备。动力源和信号源位于行程中点或端点，通过电缆卷筒的收放电缆来传递动力源和控制信号。如图1所示为电缆卷筒总体结构示意图，长期堵转力矩电动机式电缆卷筒，包括有电缆卷盘1、底座2、减速器3、集电器箱4、电动机5。且电缆卷盘、减速机输出轴、集电器箱，电缆插入轴均设置在同一轴线上；减速机与集电器箱固定在同一个底座上，其技术要点是：长期堵转力矩式电动机轴上的小齿轮通过立式安装法兰盘与减速机上的齿轮啮合，成为封闭式结构；减速机的输出轴是空心轴，集电器箱电缆通过该空心轴引入。该电缆卷筒是一个结构紧凑、零部件数量少、故障率低、使用寿命长、调试简单、维护方便，收、放电缆比较理想的设备。2.3.2 电缆卷筒型号1-电缆卷盘 2-底座 3-减速器 4-集电器箱 5-电动机图1 电缆卷筒总体结构示意图Fig.1 Overall structure diagram of the cable reel本文中采用的电缆卷筒型号是JM25-80-4P，电缆规格YCW为325110，如图2所示。J表示电缆卷筒，M表示长期堵转力矩电机，25表示输出的力矩为25kgm，80表示容缆长度为80m，4p表示动力用电缆相数为4相。2.4 长期堵转力矩电机式卷筒的基本构成2.4.1 总体基本结构长期堵转力矩电动机式电缆卷筒由动力部分、电力（信号）传输部分、容缆部分三大部分组成。因为结构设计的对象是减速器，现在主要介绍动力部分；动力部分由长期堵转力矩电机 （带制动器）、专用减速器两部分组成。（1）长期堵转力矩电机的特点：电缆从空盘到满盘间张力恒定，适用于长期低速、频繁反转的工况；不同于普通电机的是堵转电流小，可长期堵转、反转；装配前已进行8-10小时堵转试验，电机温升65K，热态状况下，堵转力矩降幅在5%范围内。如图3为力矩电机制动器示意图。制动器由1固定螺栓，2电机轴，3电机外壳，4制动盘，5制动片，6压盘，7制动弹簧，8励磁线圈，9手动螺栓，10电磁铁壳体，11压盘拉杆，12手动调节环，13手动调节压盘，14调整弹簧等组成。图2 长期堵转力矩电机型号说明Fig.2 Long - term stall torque motor Model Description1-固定螺栓 2-电机轴 3-电机外壳4-制动盘 5-制动片6-压盘 7-制动弹簧 8-励磁线圈 9-手动螺栓 10-电磁铁壳体 11-压盘拉杆 12-手动调节环13-手动调节压盘 14-调整弹簧图3 力矩电机制动器Fig.3 Torque motor brake制动器安装在电动机的后端盖上，调整安装螺钉到合适的气(间)隙值，电机传动轴由齿轮套与制动盘联结。制动器的励磁线圈通额定电压时，电磁力吸合衔铁，使衔铁与制动盘脱离(释放)，此时电机轴带动制动片正常运转，当电机断电时，制动器也同时断电，此时弹簧压迫衔铁，迫使制动盘与衔铁及法兰盘之间产生磨擦力矩，使电机轴快速停转。（2）电缆卷筒减速器的传动方式采用的是二级圆柱直齿轮传动。二级圆柱直齿轮减速器的功能是把电动机的转速降低到一定值来满足卷盘工作所需的转速，同时把电动机的小转矩放大到一定值来卷起电缆。圆柱直齿轮传动参数如表1所示。 表1 圆柱直齿轮传动参数表Table 1 spur gear drive parameter table名称 代号 单位 高速小齿轮 高速大齿轮 低速小齿轮 低速大齿轮中心距 mm 220.5 220.5 256.5 256.5 传动比 - 6 6 4.9 4.9 模数 mm 3 3 3 3 端面 。 20 20 20 20 压力角 齿数 - 21 162 29 142分度圆 mm 63 378 87 439.04齿顶圆 mm 69 384 93 432 齿根圆 mm 55.5 370.5 80.25 419.25 直径 齿宽 mm 45 30 46 35 2.5 电缆卷筒的工作原理长期堵转力矩电机式电缆卷筒上的动力部份和调速部份是由电机来承担的，这种电机具有独特的电气和机械特性。电机调速范围宽，具有较软的机械特性，当负载变化时电机的工作转速也相应变化，即负载增加转速下降，负载下降转速上升。而且电机可以在其转矩、转速的机械特性曲线上任意一点都能长期稳定的运行，所以可以保证电缆在卷盘的相应半径上获得适当的卷绕速度和拉力。卷取电缆；电机输出力矩为动力,通过减速部份带动卷盘收取电缆。释放电缆；电机输出力矩为阻碍力,防止电缆快速拉开卷盘,保证了放缆的同步性。 停机时；长期堵转电机带有盘式常闭制动器,可以保证电机断电时,电缆不会因重力作用从卷盘上滑落。2.6 减速器在电缆卷筒中的作用减速器是电缆卷筒的传动部件，它的性能是衡量电缆卷筒优劣的一个重要指标，也是关系到电缆卷筒和行走设备能否保持同步运行的关键因素。电缆卷筒运行时要求电缆的收放是恒张力恒速度的。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长2。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。本文对长期堵转力矩电机式电缆卷筒减速器的原理结构、性能指标进行了分析和探讨，展示了其结构的科学性和功能的完善性3。1-电动机 2-电机齿轮 3-高速级大齿轮 4-中间轴 5-低速级小齿轮 6-输出轴 7-低速级大齿轮 8-箱体 图4 减速器的总体结构Fig.4 The overall structure of the reducer3 电缆卷筒减速器3.1 总体结构减速器的总体结构如图4所示。减速器由1电动机，2电机齿轮，3高速级大齿轮，4中间轴，5 低速级小齿轮，6输出轴，7低速级大齿轮，8箱体组成。3.2 工作原理减速器是一个功能完善的单元体，在力矩电机的带动下，它便可以按设定的要求工作。基本原理：电动机轴上的小齿轮通过电机端面的立式安装法兰盘与减速器上的高速级大齿轮啮合，向其传动扭矩并降低转速，高速级大齿轮通过中间轴向低速级小齿轮传递扭矩，同理低速级小齿轮与低速级大齿轮啮合传递扭矩并降低转速，低速级大齿轮通过键带动输出轴旋转输出转矩。4 减速器的结构设计4.1 高速级的结构设计4.1.1 齿轮轴的结构设计图5 齿轮轴Fig.5 Gear shaft齿轮轴的结构分析：如图5是一个空心的齿轮轴，轴的内径为38 mm，轴的外径为62 mm，轴的长度为92 mm，齿轮的齿数为=21，模数为，压力角为=，齿宽为45 mm，分度圆直径。查文献14得：齿顶高 mm (1)齿根高 。 (2)齿顶圆直径为： (3)齿根圆直径为： (4)可知：该齿轮设计成齿轮轴是因为其齿顶圆直径与轴的外径相差小，采用将齿轮和轴设计成一体的结构可节省材料，减少装配环节和工作量，提高装配精度5。4.1.2 高速级大齿轮的结构设计高速级大齿轮的结构分析：如下图6所示，其齿数为，模数为，压力角为=，分度圆直径为 查文献14得：齿顶高 mm，齿根高，齿顶圆直径为： 齿根圆直径为：该齿轮采用的是盘毂式结构，盘体部分的宽度是30mm，并且盘体上均布680的孔，查文献15知这样的设计是为了减轻齿轮的转动惯量、降低能耗、节约材料。毂体部分为的宽度为60mm，查文献16知这样可以增大键与轴和齿轮的轴向接触长度，保证键槽处的传动强度图6 高速级大齿轮Fig.6 High - speed level gear4.1.3 中间轴的结构设计中间轴的结构分析：如图7所示为中间轴，轴段-的长度为18 mm、直径值为 ，与左轴承内径采用H7/m6过渡配合，A端面（轴段-的左端面）为左轴承内环轴向安装定位基准面。轴段-长度为10 mm、直径为，轴段-长度为21.3 mm、直径为。轴段-长度2.2mm，深度为1.5mm的槽，是用来安装轴向挡圈的，其目的是为了限制高速级大齿轮向左端窜动，轴段-长度为59.5 mm、直径为，与高速级大齿轮的内孔采用G7/f6间隙配合；B端面（轴段-的左端面）为高速级大齿轮的轴向安装定位基准面，限制高速级大齿轮向右端窜动，这样就确定了高速级大齿轮的轴向位置。轴段-长度为8 mm、直径为，图7 中间轴 Fig.7 Intermediate shaft是一段定位轴肩。轴段-长度为57.5 mm，直径为，与低速级小齿轮的内孔采用G7/f6间隙配合，C端面（轴段-的右端面）为低速级小齿轮的轴向安装定位基准，限制低速级小齿轮向左端窜动；轴段-长度2.2mm，深度为1.5mm的槽，是用来安装轴向挡圈，限制低速级小齿轮向右端窜动，这样就确定了低速级小齿轮轴向位置。轴段-长度为15.3 mm、直径为。轴段-长度为18 mm，直径为，与右轴承内径采用采用H7/m6过渡配合，D端面（轴段-的右端面）为右轴承内环的轴向安装定位基准面。4.2 低速级的结构设计4.2.1 低速级小齿轮的结构设计低速级小齿轮的结构分析：如图8所示，低速级小齿轮安装在中间轴的输出端，小齿轮的内孔为，与轴径的配合采用采用G7/f6间隙配合。小齿轮的齿数为=29，模数为，压力角为=，分度圆直径，查文献14得：齿顶高 mm齿根高；齿顶圆直径为： 齿根圆直径为：图8 低速级小齿轮Fig.8 Low-speed level pinion4.2.2 低速级大齿轮的结构设计图9 低速级大齿轮Fig.9 Low-speed level of large gear低速级大齿轮的结构分析：如图9所示低速级大齿轮，齿数为Z2=142，模数为m=3mm，压力角为=，分度圆直径；齿顶高ha2=mha*=31=3 mm，齿根高齿顶圆直径为： 齿根圆直径为：该齿轮采用的是盘毂式，盘体部分的宽度是35mm，并且盘体上均布650的孔，这样的设计是为了减轻齿轮的转动惯量、降低能耗、节约材料15。毂体部分为的宽度为80mm，知可以增大键与轴和齿轮的轴向接触长度，保证键槽处的传动强度16。4.2.3 输出轴的结构设计输出轴的结构分析：如图10所示为输出轴，轴段-长度为40 mm、直径为，与左轴承内径采用H7/g6间隙配合，A端面（轴段-的左端面）为左轴承内环的轴向安装定位基准面。轴段-长度为69.3mm、直径为。轴段-长度3.2mm，深度为3.5mm的槽，是用来安装轴向挡圈的，其目的是为了限制低速级大齿轮向左端窜动，轴段-长度为79.5mm、直径为，与低速级大齿图10 输出轴Fig.10 Output shaft轮的内孔采用G7/g7间隙配合；B端面（轴段-的左端面）为低速级大齿轮的轴向安装定位基准面，限制低速级大齿轮向右端窜动，这样就确定了低速级大齿轮的轴向位置。轴段-长度为6mm、直径为。轴段-长度为40 mm、直径为，与右轴承内径采用H7/k7过渡配合，C端面（轴段-的右端面）为右轴承内环的轴向安装定位基准面。（由于左右轴承之外的主轴部分与本文分析的减速器无关，故在左右轴承外侧将主轴打断，省去结构分析过程。）4.2.4 箱体的结构分析由于电缆卷筒通常用于大型机械设备上，故对减速器箱体的外型尺寸要求不高，知电缆卷筒的减速器可以设计成最简单的长方体结构17，如图11所示：1安装底座 2端板 3-箱体侧板4箱体底板图11 箱体Fig.11 Box箱体的结构分析：齿轮箱箱体采用焊接结构，由安装底座1，两端板2,两箱体侧板3，箱体底板4，中间轴左右轴承座5，输出轴左右轴承座6焊接而成。各轴承座的内孔和外端面在组件上加工，一是有利于保证左右轴承之间的同轴度，二是有利于保证中间轴和输出轴的平行度，三是有利于保证两轴线和箱体底面的平行度，从而提高齿轮啮合的精度，提高齿轮的寿命。安装底座1的尺寸为，端板2的尺寸为，箱体侧板3的尺寸为，箱体底板4的尺寸为。中间轴左右轴承座外径为、内径为，输出轴左轴承座外径为、内径为，右轴承座外径为、内径为；安装底座上螺栓孔的中心线离端板的距离为80 mm，齿轮轴轴线离2端板的距离为153.5 mm，中间轴轴线与齿轮轴轴线的中心距为227.5 mm，中间轴轴线与输出轴轴线的中心距为265 mm，输出轴轴线与输出轴轴线的中心距为265 mm，输出轴轴线与另一端板的距离为250 mm。5 传动系统运动分析5.1 传动系统简图5.2 传动参数的计算5.2.1 总传动比 (5)5.2.2 传动系统总效率设 闭式圆柱齿轮传动效率 =0.98 一对滚动轴承效率 =0.99卷筒效率 =0.951电机轴； 2-中间轴； 3输出轴图12 传动系统简图Fig.12 Transmission system diagram估算运动系统总传递效率：5.2.3 计算电动机的输出转矩由前面可知JM25-4P电缆规格YCW为电缆卷筒的最大输出转矩为，以及，可得电动机的输出转矩为： (6)表2选取长期堵转力矩电机的电气参数：选定力矩电机的型号为YLEJC132-9/6，堵转力矩为，极数为6级18；表2 长期堵转力矩电机的电气参数Table 2 Long-term stall torque of the motor electrical parameters型号 极数 堵转力矩 堵转电流 堵转时间YLEJC112-4/6 6极 4N.M 1A 8小时以上YLEJC132-9/6 6极 9N.M 2A 8小时以上YLEJC132-12/6 6极 12N.M 3A 8小时以上注：在湖南岳磁高新科技有限公司实习期间查取了该力矩电动机的工作情况：每天工作8小时，可以正反转，载荷较平稳；使用折旧期15年；工作环境：室外，灰尘较大，环境最高温度40oC；动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。5.3 传动系统的运动和动力参数计算5.3.1 传动系统各轴的转速、和转矩计算（1）力矩电机的转速、和转矩计算：文献19知，力矩电机的正常负载（输出）力矩为选其额定（堵转）力矩的5/9-8/9。则选取；由于选定的力矩电机的极数为6级，而（其中为交流电的频率，为50HZ），由于正常负载转速应选为1/31000-2/31000，最小转速为r/min，则取（2）计算各轴的转速、和转矩1轴（电动机轴）： 2轴（减速器中间轴）： 3轴（减速器中间轴）： 6 工作能力分析 6.1 高速级齿轮的参数计算表3 运动和动力参数计算结果Table 3 Kinematic and dynamic parameters calculations轴名 转矩T/(Nmm) 转速n/(r/min) 传动比 效率1轴 330 6 0.982轴 55.5 - -3轴 11.33 4.897 0.97026.1.1 材料选择及热处理（1）工作机为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）（2）小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。6.1.2 按齿面接触疲劳强度校核由齿面接触疲劳强度校核公式 (7) 代入得， (8)式中： ZE- 弹性影响系数()，K-载荷系数，T-齿轮传递的转矩 (Nmm)，b- 一对啮合齿轮的工作齿宽()，d-齿轮分度圆直径，u- 低速级传动比，- 齿面接触疲劳许用应力(MPa) 20其中由表10-2查得K=1415；由表10-6查得材料的弹性系数为21；由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度为；大齿轮的接触疲劳强度为22。由公式计算工作应力循环系数N，则由图10-19，取，22计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式小齿轮传递的转矩；大齿轮传递的转矩。工作齿宽b=30mm校核：由，取中的较小值进行校核由于，故高速级小齿轮齿面接触疲劳强度足够，安全同理，故高速级大齿轮齿面接触疲劳强度足够，安全6.1.3 按齿根弯曲疲劳强度校核查文献20由齿根弯曲疲劳强度校核公式，代入得， (9)式中： -载荷系数，；-齿轮传递的转矩 (Nmm)；- 齿轮齿形系数； - 齿轮应力校正系数；- 一对啮合齿轮工作齿宽()，b=35()- 一对啮合齿轮模数，m=3mm；- 齿根弯曲疲劳许用应力(MPa)；其中由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限23； 由,，查图10-18取弯曲疲劳寿命系数15，算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，则由式 (10)取齿形系数查表10-5查得；20； 取应力校正系数。 由表10-5查；21；小齿轮传递的转矩；大齿轮传递的转矩，工作齿宽b=30mm。一对啮合齿轮的模数为校核 由，取中的较小值进行校核， 由于，故高速级小齿轮齿根弯曲疲劳强度足够，安全； 同理，故高速级大齿轮齿根弯曲疲劳强度足够，安全；6.2 低速级齿轮的参数计算 6.2.1 材料选择及热处理（1）工作机为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）（2）小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。6.2.2 按齿面接触疲劳强度校核查文献20由齿面接触疲劳强度校核公式 (11)代入得， (12)其中 由表10-2查得15； 由表10-6查得材料的弹性系数为21； 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度为；大齿轮的接触疲劳强度为20。 由公式计算工作应力循环系数N，则由图10-19，取，22 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式小齿轮传递的转矩；大齿轮传递转矩T3=223.04103Nmm。工作齿宽b=35mm校核：由，取中的较小值进行校核 由于，故低速级小齿轮齿面接触疲劳强度足够，安全；同理，故低速级大齿轮齿面接触疲劳强度足够，安全6.2.3 按齿根弯曲疲劳强度校核由齿根弯曲疲劳强度校核公式，代入得， (13)其中 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限23； 由,，查图10-18取弯曲疲劳寿命系数 14，；计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，则由式查取齿形系数。查文献20由表10-5查得； 查取应力校正系数。查文献20由表10-5查；小齿轮传递的转矩；大齿轮传递的转矩，工作齿宽b=35mm。一对啮合齿轮的模数为校核由，取中的较小值进行校核由于，故低速级小齿轮齿根弯曲疲劳强度足够，安全同理，故低速级大齿轮齿根弯曲疲劳强度足够，安全6.3 轴及轴承的参数计算6.3.1 中间轴的强度校核（1）齿轮的力分析对高速级大齿轮的受力分析圆周力： (14)径向力： (15)对高速级大齿轮的受力分析圆周力： 径向力： （2）各力方向判断如下图13所示：图13 齿轮受力分析图Fig.13 Gear force analysis diagram（3）支座反力的分析定跨距为，计算垂直反力及垂直弯矩：(16) (17)垂直弯矩： (18) (19)计算水平反力及水平弯矩： 水平弯矩： 求弯矩合成图，按最不利的情况考虑：（4）求危险截面当量弯矩从图可见，m-m，n-n处截面最危险，其当量弯矩为（取折合系数）则 （5）校核强度按扭合成应力校核轴的强度。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面m-m，n-n为轴的危险截面。进行校核时只校核轴上承受的最大当量弯矩的截面的强度，则由轴的强度校核公式其中：因为轴的直径为实心圆轴，故取； 因为轴的材料为钢（调质处理），查文献13由3-7-1知，轴的许用弯曲应力为则； 由于，故中间轴的的强度足够，安全。（6）轴的载荷分析如下图14 图14 轴的载荷分析图Fig.14 The shaft load analysis in Figure6.3.2 中间轴的强度校核轴承寿命校核（1）由轴承寿命校核公式：查文献25知 (20)进行校核，式中：-轴承的转速 ()；- 基本额定动载()； - 温度系数，；- 轴承的载荷系数；- 轴承受到的当量动载荷；-轴承寿命指数（2）计算轴承受到的径向力则（3）验算轴承寿命由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以；由于轴承的规格是6208，即内径是40mm的深沟球轴承，查文献26，查取； 表13-6，查文献27 取载荷系数，对于球轴承，取轴承寿命指数为；因为，所以按照轴承2的受力大小进行验算。 而， 因为，故该轴承满足寿命要求。7 箱盖工艺设计及夹具设计7.1 零件的工艺性箱体零件的技术要求是根据用途，工作条件等因素制定的，其主要技术要求是对孔和平面的精度和表面粗糙度要求。箱体轴承支承孔的尺寸精度、形状精度、位置精度与表面粗糙度对轴承的工作质量影响很大，它们直接影响机器的回转精度、传动平稳性、噪声和寿命。支承孔的尺寸精度一般为IT6IT7，形状精度不超过其孔径尺寸公差的一半，表面粗糙度值为Ra1.60.4m；同轴线上支承孔的同轴度为0.010.03mm，支承孔之间的平行度为0.030.06mm，中心距公差为+0.020.08mm。箱体装配基面、定位基面的平面精度与表面粗糙度直接影响箱体安装时的位置精度及加工中的定位精度，影响机器的接触精度和使用性能。其平面度一般为0.020.1mm，表面粗糙度为Ra3.20.8m。主要平面间的平行度，垂直度为300:(0.020.1)。 减速器箱的主要加工表面是孔系和装配基准平面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度、孔系之间以及孔与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度是箱盖零件加工的主要工艺问题。 箱体零件的材料常用铸铁，这是因为铸铁容易成型，切削性能好，价格底，且吸振性和耐磨性较好。由附图一可知其材料为HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性。使用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 该零件上的主要加工面为分割面、72H7、80H7和180H7轴承支座孔。 分割面的平面度0.025直接影响箱盖与箱体的接触精度和密封性。272H7的尺寸精度，同轴度0.020与F的平行度0.030及自身的圆柱度0.007直接影响到减速器输入轴对空的同轴度，传动齿轮的啮合精度，两端轴承孔轴线的同轴度等，因此，在加工它们时最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。280H7孔的尺寸精度：同轴度0.025，圆柱度0.008，直接影响传动轴对孔的同轴度,减速器传动齿轮的啮合精度,两端箱体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们的时候，最好在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。2180H7孔的尺寸精度：同轴度0.025，圆柱度0.008与F的平行度0.030及同端面的垂直度0.10。直接影响传动轴对孔的同轴度，减速器传动齿轮的啮合精度，两端箱体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时最好考虑能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。考虑到2-72H7，280H7，2180H7之间的工序尺寸联系及要保证减速器内各齿轮之间的啮合精度。所以三种孔系应最好能在一次装夹下将其同时加工出来。综上述,该零件的工艺性如下:1、72H7与80H7位置度公差值为0.030：2、180H7与80H7位置度公差值为0.030：3、分割面(箱盖箱体的结合面)的平面度公差为0.025：4、72H7,80H7,180H7与端面的垂直度公差为0.10：5、铸件人工时效处理：6、零件材料HT200： 7、零件做煤油漏油试验：7.2 工艺规程的设计减速器箱盖是结构相对比较复杂的一种箱体，它的箱壁厚薄不均，要求加工表面较多的精度要求。因此，如何保证箱盖的加工精度是箱盖加工的重要问题。箱盖的加工表面虽然很多，但主要是一些孔和平面。通常平面的加工精度较易保证，而精度要求较高的支承孔以及孔与孔之间，孔与平面之间的相互位置精度则较难保证，往往成为生产中的关键。所以在制定箱盖加工工艺过程时应将如何保证孔的精度作为重点来考虑。在制定箱盖加工工艺过程时，还应要特别箱盖批量和工厂的具体条件。箱体的结构形状比较复杂，加工表面多、要求高、机械加工劳动量大。因此，箱体的结构工艺性对实现优质、高产、底成本具有重要的意义。7.2.1 确定毛坯的制造形式根据零件材料确定毛坯为铸件，由参考文献1表1-4表1-3可知,其生产为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于箱盖零件的内腔及72H7、80H7、180H7孔均需铸出，此外，为消除残余应力，铸造应安排人工时效处理(加热到500550度,加热速度50120度/小时，保温46小时，冷却速度小于等于30度，出炉温度小于等于200度)。表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级2。铸件采用整模造型，浇口位置应置于分割面的两端。参考文献3用查表法确定各表面的总余量如表4所示。表4 各加工表面的总余量Table 4 The total margin of the machined surface加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值左端面轮廓尺寸 200 G 8.5右端面轮廓尺寸 200 G 8.5顶斜面 3 H 5.0分割面 12 G 5.072H7孔 72 H 5.580H7孔 80 H 5.5180H7孔 180 H 5.5表5可得铸件主要尺寸公差3 7.2.2 基准的选择表5 主要毛坯尺寸及公差Table 5 The main blank dimensions and tolerances主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差CT轮廓尺寸 880 - 880 4.4两端面轮廓尺寸 200 8.5+8.5 215 4.072H7孔 72 11 36 2.880H7孔 80 11 41 2.8180H7孔 180 11 61 3.2（1）粗基准的选择。由于箱体的结构比较复杂，加工表面多，粗基准选择的恰当与否，对加工面和不加工面间的相互位置关系及个加工面的加工余量分配了很大的影响，必须全面考虑。选择粗基准时，应注意以下几点要求：1）保证重要的加工表面有足够的加工余量；2）装入箱体内的齿轮和其他回转零件与箱体内壁有足够的间隙，不致发生干扰。3）注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位，加紧可靠。为满足上面的要求，且考虑到加工工艺过程中因72H7，80H7，180H7轴承支承孔的加工精度要求，应和箱体配合在整个减速器箱上加工出来。所以在箱盖上精加工面只剩下了分割面。考虑到粗基准的两条基本原则：保证相互位置要求原则和余量均匀原则。且分割表面的加工余量比较均匀，而且还便于工件装夹，夹具结构也比较简单，操作方便，所以应选用分割面作为粗基准加工顶斜面，再以顶斜面做粗基准，粗加工分割面。最后以分割面为基准钻孔。（2）精基准的选择。在精基准的选择上，主要考虑基准重合和基准统一等问题，本次选择以顶斜面及一侧面定位，精加工分割面，符合基准重合和基准统一的原则。7.2.3 制订工艺路线箱盖零件的主要加工表面是孔系和装配基准平面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度孔系之间及孔系与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体零件加工的主要工艺问题。箱盖零件的典型加工路线为：平面加工孔系加工次要面（紧固孔）加工。 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：两端面：粗铣精铣；72H7孔：粗镗精镗；80H7孔：粗镗精镗；180H7孔：粗镗精镗；7级9级精度未铸出的孔：钻扩铰锪；螺纹孔：钻孔攻螺纹；顶斜面：铣；底面：铣磨。72H7，80H7，180H7有较高的平行度要求且自身有较高的同轴度要求。两端面精度和加工方法相同，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹的情况下将两面或孔同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将顶斜面，底面，72H780H7180H7的粗加工放在前面，精加工放在后面，每个阶段中有首先加工面后加工孔。9-11锪平18，两端面2-M8-7H深15均布，14，8-14锪平24，2-18孔销及4-M8-2H等次要表面放在最后加工。方案遵循的工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论：由于中批量生产，故顶斜面加工为铣削完成，而不是刨加工完成。911锪平18有较高的同轴度要求，故应放在同一工步中完成。在钻4-M8-7H孔时，也将214孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本而且工时也不长。更重要的是，72，80，180孔为保证与底座精密配合，应将箱盖和箱体对准合箱。用10-M12螺栓螺母紧固在一起，再钻铰218锥销孔。装入锥销。将箱盖箱体做标记，编号，铣两端面，粗精镗72，80，180孔。表6 工艺路线如下Table 6 The process route is as follows工序号 工序内容 10 铸造 20 清除浇注系统：冒口，型砂，飞边，飞刺等 30 时效处理 40 涂防锈漆 50 以分割面为装夹基准面，加紧工件。粗铣顶部斜面，保证尺寸3mm60 以已加工顶斜面做定位基准，装夹工件（专用工装）粗铣分割面，留有精铣加工余量（注意周边均匀）70 定位加紧同工序60，半精铣顶部斜面，保证尺寸2mm80 定位加紧同工序70，精铣分割面，保证尺寸12mm，留有磨削余量0.60.8mm90 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，粗铣两端面， 留有精铣加工余量续表1工序号 工序内容100 定位加紧同工序180，精铣两端面保证尺寸110 以分割面外形定位，钻911孔，锪918孔120 钻铰218孔销130 钻攻M10140 以分割面外形定位，钻214孔150 以分割面外形定位，钻攻顶斜面上4M87H螺纹孔，装入锥度销160 以顶斜面及一侧面定位，装夹工件，磨分割面至图样尺寸12mm170 将箱盖，箱体对准合箱，用10M10螺栓紧固180 以分割面外形定位，钻814孔，锪824孔190 将箱盖，箱体做标记，编号200 攻钻两端面2M87H深15均部孔210 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗72H7，80H7，180H7三轴承孔。留加工余量0.20.3mm，保证中心距220.5+0.023mm和256.5+0.027mm220 定位加紧同工序210，半精镗72