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KCSJ-12 蜗杆 机械制造技术基础课程设计--蜗杆.doc
KCSJ-12蜗杆工艺及夹具设计-铣键槽夹具设计-重庆大学网络教育学院【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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kcsj
12
十二
蜗杆
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夹具
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重庆大学
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机械设计 课程设计 (论文 ) 题 目 : 设计蜗杆的机械加工工艺规程及工艺设备 学生姓名 专 业 _ 机械设计制造及其自动化 学 号 班 级 200 级 班 指导教师 成 绩 20 年 月 日 I 目录 1. 引言 . 1 2. 正文 . 1 件的分析 . 1 件的作用 . 1 件的工艺分析 . 1 艺规程设计 . 2 定毛坯的制造形式 . 2 面的选择 . 2 定工艺路线 . 3 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 定切削用量 . 6 具设计 . 13 题的提出 . 13 具设计 . 13 3. 参考文献 . 15 4. 致谢 . 15 1 1. 引言 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础后 的教学环节，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造技术基础课程设计在下述各方面得到锻炼： 确的解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的 夹具的能力。 握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。 3 2. 正文 件的分析 件的作用 题目说给定的零件是 杆轴，位于传动系统中，一般与蜗轮配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。 件的工艺分析 蜗杆轴这个零件从 1零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表 面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下： 这一组的加工表面包括：两端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。 2 这一组的加工表面包括：轴段外圆面、一个的键槽、轴段外圆面。其中主要加工表面为轴段外圆面、一个的键槽，这是用来连接联轴器的。 这一组的加工表面包括：两个轴段的外圆面及左边倒角、右边定位轴肩。其主要加工表面为两个轴段 的外圆面，这是用来与轴承内圈配合用于支承的。 A 蜗杆螺旋面为中心的加工表面 这一组的加工表面包括：分度圆直径为的 杆螺旋面、轴段外圆面及两侧的退刀槽。主要加工表面为分度圆直径为的 杆螺旋面，这是用来与蜗轮配合用于传递运动和动力的。 这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： 轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面把两端中心孔轴线 A B 作为公共基准，有圆跳动要求。 键槽两侧面相对于公共基准 A B 有对称度要求。 由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端中心孔这 一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工，并且保证它们之间的形状精度要求。 艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢，考虑到蜗杆在传动过程中收到的振动，载荷，受力等方面的影响，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件产量为中大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理 ， 可以使加工质量 得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中 会 问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废， 使 生产无法正常进行。 3 （ 1）粗基准的选择 3 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但 对于 本 零件 来说 ，所有表面都需要加工，按照有关粗基准的选择原则，选取最大外圆面作为粗基准。 （ 2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。设计基准 ， 工序基准 ，定位基准相重合 ， 可以减少定位误差和基准不重合引起的误差，因此选择两中心孔的公共中心线作为精基准。 定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,应当是使零件 的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 。 在生产纲领已确定 为大批生产的条件 下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工 夹 具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺一：锻造 工艺二：去飞边 工艺三：铣端面，打中心孔 工艺四：粗车外圆，以中心轴线为精基准。 工艺五：半精车外圆，倒角，车退刀槽 工艺六：铣键槽 工艺七：车螺纹 工艺八：粗磨外圆 工艺九：精磨轴颈及轴头，螺纹面 工艺十：研磨螺纹面 工艺十一：去毛刺 工艺十二：检验入库 工艺一：锻造 工艺二：去飞边 工艺三：铣端面，打中心孔 工艺四：粗车外圆，倒角，车退刀槽 工艺五：半精车外圆面 4 工艺六：铣键槽 工艺七：粗磨无粗糙度要求外圆面 工艺八：粗磨，精磨轴颈，轴头 工艺九：车螺纹 工艺十：粗磨，精磨螺纹面 工艺十一：研磨螺纹面 工艺十二：去毛刺 工艺十三：检验入库 上述两个工艺路线方案的特点在于：方案一对于整个蜗杆轴一起加工，减少装夹次数，同时在加工过程中有效防止了加工产生的应力对后加工工序的影响；方案二对不同部位进行粗、半精、精加工 ，不能对一台机床进行连续运用。综合比较选择工艺路线方案一。 工艺一：锻造 工艺二：去飞边 工艺三：以 作 外圆面为粗基准车端面，打中心孔。选择六角车床 工艺四：粗车蜗杆轴所有外圆面，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床 工艺五：半精车外圆，倒角，车退刀槽，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床 工艺六：铣键槽，选择两个外圆面作为基准，选择普通立式铣床，采用专用夹具。 工艺七：车螺纹，选择两个外圆面作为基准，选择普通车床，采用专用夹具。 工艺八：粗磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以两中心孔轴心线为基准 。采用普通磨床。 工艺九：精磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。 工艺十：研磨螺纹面 工艺十一：去毛刺 工艺十二：检验入库 5 考虑到本零件在结构上的特点，显然上述方案还有一些欠考虑之处。例如加工与轴承配合轴段的定位轴肩时，定位轴肩在模锻上不易直接加工出来，采用车床加工更合适，因此，这应该列为单独的一道工序。综合考虑，工艺路线方案为： 工艺一：锻造 工艺二：去飞边 工艺三：以 作 外圆面为粗基准车端面，打中心孔。选择六角车床 工艺四：粗车蜗杆轴所有外圆面，以中心孔 轴线为精基准。选择普通车床 工艺五：车制两个定位轴肩，以及两个轴段退刀槽，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床 工艺六：调制 工艺七：半精车外圆，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。选择普通车床 工艺八：倒角 工艺九：铣键槽，选择两个外圆面作为基准，选择普通立式铣床，采用专用夹具。 工艺十：车螺纹，选择两个外圆面作为基准，选择普通车床，采用专用夹具。 工艺十一：淬火 工艺十二：粗磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以及磨制过渡圆角，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。 工艺十三 ：精磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。 工艺十四：研磨螺纹面 工艺十五：去毛刺 工艺十六：检验入库 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 蜗杆零件材料为 45 钢，硬度为 217255产类型为中、大批生产，采用普通模锻，精度 根据原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 6 这段轴表面粗糙度为 要粗车，半精车，粗磨，半精磨加工。直径加工余量为 2Z=7 2. 轴 段沿轴线长度方向的加工余量 长度余量取 4锻斜度为 5。 3直径 25 轴段外圆面 这段轴无表面粗糙度要求，需要粗车，半精车，直径加工余量为 2Z=7 4 直径 25 轴段沿轴线长度方向的加工余量 长度余量取 锻斜度为 5，外圆角为 径 30 及直径 36 及直径 30） 考虑外圆表面直径 30 加工长度为 18,与其连接的外圆表面直径为 36加工长度为 7，为简化模锻毛坯的外形，现直接根据外圆面直径 36 取毛坯直径，此段需粗车，半精车。直径加工余量为 2Z=7 6 外圆表面（直径 30 及直 径 36 及直径 30）沿轴线长度方向的加工余量 长度余量取 锻斜度为 5，外圆角为 0 这段轴表面粗糙度为 要粗车，半精车，粗磨，半精磨，粗研加工。直径加工余量为 2Z=10 8. 蜗杆外圆面直径 60 沿轴线长度方向的加工余量 长度余量取 锻斜度为 20，外圆角为 9 外圆表面（ 30 及直径 36 及直径 30） 考虑到与直径 30 连接的外圆表面直径为 36加工长度为 7，为简化模锻毛坯的外形 ，现直接根据外圆面直径 36 取毛坯直径，此段需粗车，半精车。直径加工余量为 2Z=7 10 外圆表面（ 30 及直径 36 及直径 30）沿轴线长度方向的加工余量 长度余量取 4锻斜度为 5，外圆角为 定切削用量 1） 车外圆面 7 工步号 工步内容 加工余量（ 基本尺寸 经济精度 01 粗车左端面 2 27 2 粗车右端面 2 43 3 粗车 27 外圆面 2 27 4 粗车 32 端面 2 32 5 粗车 32 外圆面 2 32 6 粗车 43 端面 2 43 7 粗车 43 外圆面 2 43 8 粗车 39 外圆面 9 9 粗车 70 左端面 2 70 0 粗车 70 外圆面 3 70 1 粗车 70 右端面 2 70 2 粗车 43 左端面 2 43 3 粗车 43 外圆面 2 43 4 粗车 39 外圆面 9 5 半精车左端 面 3 6 半精车右端面 4 17 半精车 23 外圆面 3 8 半精车 28 端面 8 9 半精车 28 外圆面 8 0 半精车 34 端面 4 1 半精车 34 外圆面 4 2 半精车 39 外圆面 9 3 半精车 34 外圆面 2 34 4 半精车 64 左端面 5 半精车 64 外圆 面 4 6 半精车 端面 7 半精车 34 外圆面 2 34 8 半精车 39 外圆面 9 9 半精车 34 外圆面 4 0 粗磨左端面 1 粗磨右端面 2 粗磨 圆面 33 粗磨 圆面 4 粗磨 圆面 5 精磨 圆面 ) 铣键槽 铣刀：直柄键槽铣刀 （根据 d=6l=10L=45用一次行程铣键槽， =直切入时 =14mm/向切入时=47mm/ 3） 蜗杆螺纹 刀具：选螺纹刀，材料硬质合金 取 f=5mm/r,两次粗加工的加工余量 =4精加工的加工余量 = 粗磨加工余量 =磨加工余量 = 4） 工艺三：以 作 外圆面为粗基准车端面，打中心孔 本工序采 用计算方法 工件材料： 45 钢正火，模锻 加工要求：车端面，打中心孔 机床：普通车床 具：刀具材料 杆尺寸 16 25 ， ， ， ，刀尖半径 中心钻：带护锥的中心孔刀具，基本尺寸为 d=41）粗车右端面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确 认机床主轴转速 10 =1000v/=100043=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 680r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 2）粗车左端面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100027=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由 机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 3）粗车的外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，肩轴采用一次切削，另两个外圆面采用二次切削，取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 11 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100043=机床主轴箱标 牌上查得，实际主轴 转速为 680r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 4）粗车的外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=以取 = (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切 削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100070=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 500r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用。 5）粗车 32 外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 12 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机床主轴转速 =1000v/=100032=995r/机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力 查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 2）粗车 27 外圆面 (1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=2以取 =2 (2)选择进给量。查表得， f=r。 (3)选择切削速度。工件材料为热轧 45 刚，由表知，当 =2f=r 时，=100m/ (4)确认机 床主轴转速 =1000v/=100027=机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为 1000r/实际切削速度 /1000=5)校验机床功率。由表知，单位切削力查表其它切削条件修正系数为 1，故主切削力 =2305N 切削功率 =0000 由机床说明书知，普通车床 电动机功率为 机床效率 = =以机床效率够用 13 具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳 动强度。在加工蜗杆时，需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容，经过讨论商榷，决定设计在车床上的专用夹具 车制蜗杆上的螺纹。本夹具将用于 通卧式车床。刀具为一把硬质合金螺纹刀，对蜗杆进行分度圆为，模数为 5 的螺纹加工。 题的提出 利用本夹具主要用来加工 分度圆为，模数为 5 的外螺纹 ，这个螺纹面的粗糙度要求为 8.0加工前已经对蜗杆所有外圆表面进行了半精加工。通过车床车制螺纹，显然达不到粗糙度要求，因此这道加工工序 只是对螺纹面的粗加工，至于螺纹面的粗糙度则在后面工序里保证。即通过粗磨、研磨保证。同时该夹具还可用于普通外圆磨床对工件的定位和夹紧。因此，夹具设计主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。 具设计 由零件图可知： 的外圆面有相对于两端中心孔公共轴线的圆跳动要求。而分度圆为的螺纹建立在这基础上，因此也有相对于中心孔公共轴线的圆跳动要求，其设计基准为中心孔轴线。为了使基准重合误差为零 ，应该选择中心孔轴线为定位基准的夹具。左端面选用固定14 顶尖，限制三个移动自由度，右端面选择活动顶尖限制两个转动自由度，再以一个支承钉限制一个转动自由度。 夹具设计采用与机床主轴配合，工件随夹具转动。因此限制六个方向自由度。 在车床上进行加工时，工件随夹具一起转动，将受到很大的离心力作用，且离心力随转速的增加而急剧增大。所以在设计的过程中要合理的考虑到各个装置的位置布局。防止震动带来的加工精度对加工表面的质量影响。 车床夹具在工作过程中要受到离心力和切削力的作用，其合力的大小 与方向对于工件的定位基准又是变化的，所以夹紧装置要求夹紧装置要有足够的夹紧力和良好的自锁性，以保证夹紧安全可靠。本夹具是以 V 型块和连动压板组
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