蜗轮蜗杆减速器箱体设计毕业设计.doc

目录摘要关键词第一章 绪论 1.1 涡轮减速器箱体简介1.2 涡轮减速器箱体类零件的结构特点和技术要求第二章 零件的分析2.1零件的结构特点2.2零件的图样分析2.3 零件的工艺分析第三章 零件的工艺规程设计3.1毛坯的选择3.2机械加工工艺设计3.2.1基面的选择3.2.2粗基面的选择3.2.3精基面的选择3.3确定工艺方案3.4加工设备、刀具及量具的选择34.1加工设备与工艺设备3.4.2刀具的选择3.4.3量具的选择第四章 切削用量及加工工时的计算4.1工序4的切削用量及工时4.2工序9的切削用量及工时4.3工序11的切削用量及工时第五章 夹具设计摘要：箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按照规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作。在机械设备中，涡轮减速器箱体零件是一种主要的零件，其加工质量对机器的精度、性能和寿命有重要影响。本文是在理论学习和实践实习的基础上，充分运用所学知识对小型涡轮减速器箱体进行加工工艺规程的设计和夹具的设计，根据零件的加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的质量。 在设计涡轮减速器箱体零件加工工艺过程中，要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具、进给量、切削速度、功率、夹紧力等用以提高加工精度，保证其加工质量。加工过程中用夹具装夹工件方便，还可提高劳动生产率，尤其是在批量生产中，大大降低了生产成本。关键词：箱体零件 切削加工 工艺 夹具 Abstract: The box parts are parts of the machine or basic components, shaft, bearings, gears and other related parts in accordance with the technical requirements of assembly on the box body to be component or machine and then work according to the requirements. In a mechanical device, a turbine reducer box part is one of the main parts, the quality of its processing has an important influence on precision of the machine, the performance and service life. The article is to make full use of the knowledge to design the small turbine reducer box processing technological process and fixture, according to the components processing request to make a feasible technical route and reasonable fixture scheme for ensuring the quality of parts after the study of theory and practice.In the process of the design of the turbine speed reducer box body parts machining, we should accurately determine the surface total allowance and allowance tolerance, rational selection of machining equipment and the corresponding processing tools, feed rate, cutting speed, power, clamping force is used to improve the accuracy of processing, ensure the machining quality through the method of look-up table. During the processing it is not only convenient to use clamping fixture, but also can improve labor productivity, especially in batch production and greatly reduced the cost of production.Key word: box part machine work process fixture1 绪论1.1 涡轮减速器箱体简介涡轮减速器箱体零件是机器及其部件的基础零件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套、和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运动。在机械设备中，涡轮减速器箱体零件是一种主要的零件，其加工质量对机器的精度、性能和寿命有重要影响。涡轮减速器箱体的具体结构、尺寸虽不相同，但有许多共同特点。其结构一般都比较复杂，壁薄且不均匀，内部型腔复杂，箱壁上既有许多孔要加工，又有许多面要加工，加工部位多，加工难度大。1.2 涡轮减速器箱体类零件的结构特点和技术要求箱体结构较复杂，加工表面主要为平面和孔系。箱体的设计基准为平面，一般要求较高的平面度和表面质量。箱体上有空间距和同轴度要求的一些列孔，零件的组孔用于安装轴承。孔的尺寸精度一般较高，空间距精度要求高。粗基准的选择影响到余量的分配和工件的装夹方式，一般选用轴孔为粗基准。精基准主要是满足精度要求，可以根据基准重合原则，选择设计基准作为精基准。箱体加工的顺序原则为：先加工平面，后加工内孔。“先面后空”原则是涡轮减速器箱体零件加工的一般规律；粗精分开，先粗后精。由于涡轮减速器箱体类零件结构复杂，主要表面的精度要求高，为减少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，一般尽可能把粗精加工分开，并分别在不同的机床上进行。至于要求不高的平面，可将粗精两次进给安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，缩短时效；先加工主要孔，后加工次要孔。孔系可以采用数控加工。由于加工的孔精度高，加工量大，传统上采用加工自动线。目前在生产中，为了提高生产的柔性，多采用加工中心。零件的加工可以采用卧式加工中心，工序集中，完成钻、扩、铰、镗、攻螺纹等工作，可以保证位置精度。涡轮加速器箱体的主要加工表面为平面和轴承支承孔。涡轮减速器箱体平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和铣削。铣削的生产率比刨削高，在成批和大量生产中，多采用铣削。涡轮减速器箱体平面的精加工多用磨削。涡轮减速器箱体上的轴承支承孔，一般采用钻扩粗铰精铰或镗半精镗精镗的加工方案进行加工。2 零件的分析2.1零件的结构特点 箱体是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动。常见的箱体零件有：各种形式的机床主轴箱，减速箱和变速箱等。各种箱体类零件由于功用不同，形状结构差别较大，但结构上也存在着相同的特点，如尺寸较大、形状复杂、精度较高、有许多紧固螺钉定位孔等。2.2零件的图样分析（1）180+0.035 0mm孔轴心线对基准轴心线B的垂直度公差为0.06mm（2）180+0.035 0mm两孔同轴度公差为0.06mm（3） 90+0.027 0mm两孔同轴度公差为0.05mm（4）箱体内部做煤油渗漏检验（5）铸件人工时效处理（6）非加工表面涂防锈漆（7）铸件不能有沙眼、疏松等缺陷（8）材料HT2002.3 零件的工艺分析分离的涡轮减速器箱体的主要加工部位有：轴承支承孔、接合面、端面、底座、上平面、螺栓孔、螺纹孔等。加工部位的技术要求有：（1）为了保证工件壁厚均匀，并及时发现铸件的缺陷，在加工前安排画线工艺。（2）该工件体积小，壁薄，加工时应注意夹紧力的大小，防止变形。（3）180+0.035 0mm和90+0.027 0mm两孔的垂直度0.06mm要求，由T68机床分度在保证。（4）180+0.035 0mm和90+0.027 0mm两孔孔距1000.12mm，可采用装心轴的方法检测。3 零件的工艺规程设计3.1毛坯的选择箱体材料是HT200，材料抗拉强度为200N/mm2,抗弯强度为400N/mm2，硬度为HB170-241. 箱体结构复杂，箱壁薄，故选用铸造方法制造毛怌；因生产类型为大量生产，可采用沙箱机器造型，内腔安放型芯。铸件需要人工实效处理。3.2机械加工工艺设计3.2.1基面的选择基准：基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。在工件工序图中，用来确定本工序 加工表面位置 的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；二是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面、点、或线称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别指：沿三坐标轴的移动自由度和绕三坐标轴转动的自由度。基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行.3.2.2粗基面的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准。箱体粗基准选择要求：（1）在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀。（2）若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量较少的表面为粗基准。（3）若工件必须保证每个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。（4）选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。粗基准一般只允许使用一次。（5）装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够的间隙。（6）应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速器加工的第一个面是盖或底座的结合面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准，而是用顶面与底座作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度较均匀。 3.2.3精基面的选择选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。一般按下列原则来选择：（1）基准重合原则：选择设计基准作为定位基准。（2）基准统一原则：尽可能在多数工序中选用统一的定位基准来加工其它各表面，可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造。（3）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，应选择加工表面本身来作为定位基准。（4）互为基准原则：对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。本设计精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，故选底面为精基准。箱体和箱后的轴承孔加工仍以底面为主要定位基准。若箱体尺寸较小而批量很大时，可与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样既符合“基准统一”原则，又符合“基准重合”原则，有利于保证轴承孔轴线与结合面重合度及与装配基面的尺寸精度和平行线。3.3确定工艺方案 工序1：铸造、清砂、人工时效处理、涂红色防锈底漆 工序2：分别以孔面为基准画粗外形线 工序3：以顶面毛坯定位，按线找正，粗、精铣底面 工序4：以底面定位装夹工件，粗、精铣顶面，保证尺寸为290mm 工序5：以底面定位，压紧顶面按线铣90+0.027 0mm两孔侧面凸台，保证尺寸为217mm 工序6：以底面定位，压紧顶面按线找正，铣180+0.035 0mm两孔侧面，保证尺寸为137mm 工序7：以底面定位，按90+0.027 0mm孔端面找正，压紧顶面，粗镗90+0.027 0mm孔至尺寸为880 -0.5mm粗刮平面保证总长尺寸为216mm，刮90+0.027 0mm内端面，保证尺寸35.5mm 工序8：将机床上工作台旋转90，加工180+0.035 0mm孔尺寸至1760 -0.5，粗刮平面，保证总厚136mm，保证与90+0.027 0mm孔距尺寸100 0.12mm 工序9：将机床上工作台旋转回零位，调整工件压紧力，精镗90+0.027 0mm至图样尺寸，精刮两端面至尺寸215mm 工序10：将机床上工作台旋转90精镗180+0.035 0mm孔至图样尺寸，精刮两侧面保证总厚135mm，保证与90+0.027 0mm孔距尺寸100 0.12mm 工序11;划两处8M8、4M16、4M6各螺纹加工线，钻、攻各螺纹 工序12：修毛刺，按图检查工件各部分尺寸及精度 工序13：入库3.4加工设备、刀具及量具的选择34.1加工设备与工艺设备工序4粗铣底面和精铣底面，因定位基准相同。工序的工步数不多，成批生产要求不高的生产效率。故选用立铣床，选择X52K立铣床。工序5和工序6铣两侧面至图样要求，宜采用立铣床，选择X62K立铣床。工序7、8、9、10镗、精镗孔90+0.027 0mm和180+0.035 0mm选用T68卧式铣镗。工序11钻、攻各螺纹选用Z3032立式钻床。3.4.2刀具的选择1.铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10，及直径为d=50mm，齿数z=8及切槽刀直径d=6mm。2.钻16mm的孔选用锥柄麻花钻。3.钻、半精铰10mm的孔。倒角45，选用专用刀具。4.铣8mm孔的基准面并钻孔。刀具：选择高速钢麻花钻，d=8mm，钻头采用双头刃磨法，后角120，45度车刀。5.钻螺纹孔10mm.攻丝M8用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。3.4.3量具的选择本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：(1)选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm125mm的外径千分尺。(2)选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。4切削用量及加工工时的计算4.1工序4的切削用量及工时本工序为铣36凸台面，加工条件为：工件材料为HT200,选用X52K机床。刀具选择：选择高速钢端面铣刀，D=50mm。 1.确定每齿进给量f根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，查得每齿进给量f=0.100.35mm/z、现取f=0.30mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，用端面铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为2.0mm，耐用度T=110min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据铣刀直径D=50mm，铣削宽度a=36mm，铣削深度a =7.5mm，耐用度T=100min时。根据X52K型立式铣床主轴转速表查取，nc=500r/min。则实际切削速度：V =V=78.5m/min4.2工序9的切削用量及工时工序9为半精镗、精镗180+0.035 0mm孔。查文献2表3.2-10，得粗镗以后的孔为176mm，故孔的精镗余量Zb=5mm。镗孔时要保证孔对基准轴心线B的垂直度公差要求。1.半精镗180+0.035 0mm孔时 镗180+0.035 0mm孔时因余量为4mm，故=4mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=1.87m/s=112.4m/min。 r/min 取机床转速为200r/min。 2. 精镗180+0.035 0mm孔时精镗180+0.035 0mm孔时因余量为1mm，故=1mm。根据参考文献1表2.4-180查取v=1.2m/s=84.3m/min。 r/min取机床转速为150r/min。 4.3工序11的切削用量及工时本工序要求之一为钻8*M8螺纹孔，攻螺纹8*M8，刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=8mm,以及机用丝锥。钻床选用Z3032立式钻床，使用切削液。1.确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3.确定切削速度V 参考文献参考文献1表2.4-38，取钻底孔8的切削速度为v=0.35m/s=21m/min，由此算出转速：n =。按机床实际转速去n=1000r/min。取攻丝时的切削速度为：0.04m/s=2.52m/min。由此算出转速：n =。按机床实际转速去n=100r/min。5夹具设计对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点：（1）能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于道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，使一批工件的加工极度趋于一致。（2）能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切屑用量，提高劳动生产率；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 （4）能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显得降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本时极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具于机床的连接。对于夹具体有以下几点要求：（1）有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。（2）有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承受较大的切屑力和夹紧力。为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。（3）结构工艺性好 夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体结构形式应便于工件的装卸。（4）排屑方便 切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。（5）在机床上安装稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大；夹具底面四边应凸台，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。夹具采用最常用的一面两销定位原理，及一个圆柱销一个菱形销，铣两个面，一个面以毛坯定位，另一个面以上一个面的铣面定位。支撑机构采用硬质合金块来支撑。夹具原理图如下