减速箱体零件的工艺规程编制及夹具设计

01前言减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速机有很多种,各种的工作原理和结构都不相同,它主要通过改变传动比来进行减速的,常见的有齿轮、蜗轮减速。常用的减速机有皮带,齿轮、蜗轮和行星摆线减速.齿轮减速机体积大,造价高,结构复杂,加工复杂,维修不方便,可以用于重负荷设备,蜗轮减速机结构简单,维修不便,体积大,可改变方向,有制动的作用,可用于重负荷设备.行星摆线减速机结构简单,维修方便,体积小造价低,加工复杂,可用于轻负荷设备.皮带减速,结构简单,造价低,加工简单,维修量低,减速范围低,允许丢转,用于轻负荷设备,可配合以上三种加速机一起使用,可扩大减速范围和增加启动力矩减速机的工作原理:减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。减速机的作用1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。12减速机机壳加工工艺2.1箱体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一个整体,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。2.1.1尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长达56m,宽34m,重5060吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件。2.1.2形状复杂其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求。2.1.3精度要求有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。22.1.4有许多紧固螺钉定位箱孔这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。2.2箱体的材料、毛坯及热处理2.2.1毛坯种类的确定常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本减速器是大批量的生产，材料为HT2040用铸造成型。2.2.2毛坯的形状及尺寸的确定毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，3有时还要考虑下列问题：（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。2.2.3毛坯的材料热处理长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT2040，HT2547，当载荷较大时，采用HT3054，HT3561高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。43减速机箱体加工工艺过程及分析冶金矿山机械中应用最多的减速机是平行轴孔圆柱齿轮卧式的，箱体是分离式结构。毛坯常用HT15或HT2040灰口铸铁制作，但在一些轻载荷的机器中所用的减速器体积小、结构简单。如蜗杆、蜗轮减速机。其毛坯的材料常用HT2040灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承采用铸件，结构简单，制造方便。3.1速器箱体的主要技术要求分离的减速器箱体的主要加工部位有：轴承支承孔、结合面、端面、底座（装配基面），上平面、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术要求有：1、减速器箱体、机盖的上平面与结合面及机体的底面与结合面必须平行，其误差一超过0.06/1000mm2、减速器箱体结合面的表面粗糙度Ra植不超过两结合面间隙不超过0.03mm,取0.02mm。3、轴承支承孔的轴线必须在结合面上，其误差不超过0.2mm。4、轴承支承孔的尺寸公差一般为HT，表面粗糙度Ra小于1.6m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为0.03mm0.05mm.5、减速器箱体的底面是安装基准，保证精度为0.2mm.6、减速器箱体各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差为0.15mm3.2减速器箱体的机械加工工艺过程分析图3-1和图3-2可知。1主要孔装轴承支承孔2-11001.552主要平面底座的底面和结合面，箱盖的结合面和顶部为孔面，支承孔的端面等。3、其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。轴承支承孔通常在镗床上镗削；加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行，主要平面通常在龙门铣削，支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。减速器箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。由图可知，减速器箱体整个加工工艺过程分为两大阶段，先对箱盖和机体分别进行加工，而后合箱对整体箱进行加工。第一阶段主要完成平面、紧固孔、油塞孔和油标的加工，为整体合箱做准备。第二阶段为合装好的箱体上加工轴承孔及其端面，第二阶段加工完成后，还应拆箱，为了保证轴承孔加工精度和拆装后的重复精度，应在两阶段之间安排钳工工序，钻铰二定位销孔，并打入定位销。技术要求1.未注明铸造圆角5-8m2铸件进行时效处理3机体与机盖一起镗孔4机体与机盖自由组合后，主剖面处缝隙不大，0.5mM615深刮平深锥销孔与机体同加工刮平向F向深机盖吴紫东万HT20-4机体不准漏油深15制图攀枝花学院01机制本校核比例材料件数：1图3-1减速箱箱盖图6深25深10背面刮平背面刮平锥销孔与盖同时加工机座1.未注明铸造圆角5-8m2铸件进行时效处理3机体与机盖一起镗孔4机体与机盖自由组合后，主剖面处缝隙不大，0.5m技术要求机体不准漏油向刮平攀枝花学院01机制本吴紫东校核制图万件数材料比例：1HT20-4x45图3-2减速箱箱体图3.3零件图分析1.110两轴孔的圆度公差0.01mm，圆柱度公差为0.01mm;01.52.上箱体结合面对E面的位置度公差为0.2mm;3.110的轴心线对C、D端面的垂直度公差为0.08mm，对另一轴心线的垂直度01.25为0.046mm;4.110的轴心线对A、B的垂直度公差为0.08mm;01.255.下箱体结合面对C面的位置度公差为0.2mm;6.铸件人工时效处理；7.零件材料TH-40;8.箱体做煤油参漏试验。3.4减速器加工的工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题：73.4.1加工方法的选择在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（选择时见表1-1）（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法（参考表1-1）。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。3.4.2加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗8糙度为Ra80100m。(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m.(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.3工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。(1)工序集中的特点9工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。(2)工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.4加工顺序的安排零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：(1)机械加工工序安排1)先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排精加工和光整加工。2）先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，其上的平面较大，用平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后孔”原则。103）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。这样可以保护主要表面的光洁。此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进行。用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。(2)热处理工序的安排热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况：1)退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除内应力。2)调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和氮化减少变形作预备处理。3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力，稳定零件精度。4)淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间进行。表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高的硬度和耐磨性。5）淡化。安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理，淡化能提高零件硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。6）发兰。表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。(3)辅助工序的安排检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶段，专门安排检验工序。1)粗加工阶段结束之后；2)重要的工序的前后；113)工件从一个车间转到另一个车间时；4)工件全部加工完毕后。辅助工序还有去毛刺、清洗、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所需之处。12表.机械加工工序表加工表面加工方法表面粗糙度表面光洁度公差等级形状公差加工余量说明外圆粗车半精车精车细车粗磨精磨研磨256.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,铸件的直径余量内孔钻孔扩孔粗镗半精镗精镗细镗粗铰精铰粗磨精磨研磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.040.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下,铸件直径的余量.L/dD的方式，则在加工这种较长的孔时，刀具的悬伸长度h必然很大，起码应大于L.由于刀具悬伸长度大，所以刀具易引偏，严重时会使镗杆与镗套蹩住，否则须增加镗套长度，以保证足够的导引刚度。但这样将导致整个镗套部分的结构庞大。上述两种的单支承引导的镗杆与机床主轴作刚性联接，这样，要使镗套中心对准机床主轴中心，不容易做到很准确，而且还需要技术水平较高的工人能胜任。389.3夹紧力大小的确定原则夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数K。kW式中W计算出的理论夹紧力；W实际夹紧力；（）K安全系数，通常k=1.53.当用于粗加工时，k=2.53,用于精加工时k=1.52.这里应注意三个问题：（）切削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。如图2-1所示切削方向进行静力平衡，求出理论夹紧力，再乘以安全系数即为实际夹紧力，图中W为夹紧力，N1、N1为镗孔各方向镗削力，可按切削原理中求切削力。而N1切削力将使夹紧力变大，在列静平衡方程式时，我们应按不利的加工条件下，即N1时求夹紧力。既KN5.1图2-1图2-1切削方向图39（）在分析受力时，往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹紧力最大的一个方程，然后求出所需的夹紧力。如图所示垂直方向平衡式为W=1.5KN;水平方向可以列出：,f为工件与定位件间的摩擦系数，一般KNW/5.10.15,即W=10KN；对o点取矩可得下式（）KNllllW2.32.0.022比较上面三种情况，选最大值，既W=10KN。（）上述仅是粗略计算的应用注意点，可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。表9-1削边销尺寸参考表（mm）d3668820202525323240405050Bd-0.5d-1d-2d-3d-4d-5d-5-b1233345-123455681440图9-2削边销尺寸图9.4定位销尺寸确定与高度计算9.4.1定位销尺寸的确定以一面两销（一圆柱销和一削边销及一平面支承）实现定位。这是增加两孔连心线方向上的间隙并减小转角误差的有效措施，如图9-2，为使工作在极端情况下能装到定位销上，可把碰到工件孔壁的部分削去，只留下一部分圆柱面。这样在连心线方向上，仍有减小第二销直径的作用。但在垂直于连心线的方向上，由于定位销直径减小，故工件的转角误差没有增大，有利于保证加工精度。(1)确定定位销中心距及尺寸公差（如图2-3）取（）mLDd01.31故销间距为.25（2）确定圆柱销尺寸及公差取41mg01.05.496（3）按表2-1选削边销的b及B之值取；B=d-2=19-2=17mmb41（4）确定削边销的直径尺寸及公差（）maDbd983.1401.2min2inax公差配合取为0.017,其下偏差为0.017mm故削边销直径为m190.07.（5）计算定位误差由于两孔定位有旋转角度误差a,使加工尺寸产生定位误差和，应考虑较1D2大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此，只对一个方向偏转误差进行计算。mLtgXa0628.1507.max2ax1mLtgla630.1207.53.ax2ax1x11l7.21式中中心线与圆柱销中心线交点至左端面的距离42中心线与圆柱销中心线交点至右端面的距离l2由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，故mtgadl014.628.03.1221D37较大的定位误差尚小于工件公差的三分之一；此方案可取。11.049.4.2定位销高度的计算确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时，不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。这时，如定位销高度选择不当