铣削二级圆锥齿轮减速器机盖结合面的夹具设计.docx

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铣削二级圆锥齿轮减速器机盖结合面的夹具设计

机械制造工艺学

──课程设计

设计对象：

铣削二级圆锥齿轮减速器机盖结合面的夹具设计

班级：

072125

学号：

20121000222

姓名：

杜刚

指导老师：

陈琪、康红梅

第十章三维效果图........................................................................................................................40

第一章设计目的及要求

1.1设计目的

机械制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节。

它要求学生全面综合地运用所学的理论和实践知识进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。

其基本目的是：

1.熟悉机械制造工艺的基本理论和工艺规程设计的基本原则、步骤和方法。

2.初步掌握机械加工中致差原因的分析方法，对工艺问题具有一定的分析问题、解决问题的能力。

3.掌握机床夹具设计原理，具有针对不同对象进行夹具设计的初步能力。

4.学会使用《金属机械加工工艺人员手册》和《机床夹具设计手册》及其他有关机械加工的图表资料。

1.2设计要求

1.写出工艺设计说明书；

2.绘制零件图、毛坯图、重要工序图、重要工序夹具图及特殊刀具图；

3.编写机械加工供需卡。

第二章产品概述

2.1减速器箱体零件概述

减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。

减速器的种类繁多，可做如下分类：

按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；

按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；

按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；

按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

作为变速器的重要部件，变速器箱体在整个减速器总成中起着支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。

变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。

变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。

有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。

另外，在减速器结构方面，为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式；上箱盖和下箱体用螺栓连接成一体，用螺栓联结；轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。

而为了保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应该加支撑筋。

为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底一般不采用完整的平面。

2.2减速器箱体零件功用及技术要求

减速器箱体起着固定和支撑轴系零件的作用，并保证轴系运转精度、良好润滑及可靠密封。

由于箱体保证了轴系运转精良，这使机械传动实现良好的有机调速；其可靠密封也保证减速器轮系中无杂质、无灰尘进入，确保箱内的清洁。

箱体零件是机器或部件的基础零件，它将有关零件联结成一个整体，是各零件彼此协调工作。

因此，箱体的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量和加工质量，进而影响减速器的使用寿命和性能。

故箱体一般具有较高的技术要求。

1　输入轴、中间轴和输出轴承孔端面与其轴线的垂直度误差为0.10mm，输入轴、中间轴为8级要求，输出轴为7级要求；

2　机盖、基座结合面的平面度误差为0.06mm，为7级要求；

3　中间轴承孔轴线、输出轴承孔轴线的圆柱度分别为0.02mm和0.023mm，都是7级精度，位置度分别为0.02mm和0.023mm；

4　中间轴承孔和输出轴承孔的平行度为0.080mm，为7级精度要求；

5　中间轴和输出轴轴承孔中心距偏差为±0.095，9级精度；

6　安装滚动轴承的孔系其孔径公差等级为7级精度，粗糙度为Ra1.6；

7　箱体前端面是变速箱的安装基准，变速箱输入轴与发动机输出轴连接，后端面仅为安装轴承盖，装配基面、定位基面及其余各平面的粗糙度为Ra3.2。

圆柱圆锥齿轮传动，其对两锥齿轮轴线垂直度的误差不敏感，故选用8级精度要求满足；作为会产生较大轴向力的锥齿轮传动，其轴向力直接作用于轴承上并通过轴承端盖承受，故轴承孔两端面应提高到7级精度要求；结合面的密封性将影响减速器的润滑状况，即是否会发生渗漏，7级精度要求满足要求；两孔尺寸精度IT7-8满足了使用性能要求，在加工上较易实现，可以选择。

2.3减速器箱体的铸造工艺及机械加工

由于变速箱外形和内腔形状比较复杂，壁厚较薄，故选用流动性好，吸振性好，加工工艺性好和成本低的灰口铸铁。

但有时为了减轻重量，用有色金属合金铸造箱体毛坯（如航空发动机上的箱体）。

在单件小批生产时，为了缩短生产周期也采用焊接毛坯。

变速箱的主要支撑孔在铸造时直接铸出，只有倒挡轴孔、油塞孔和加油孔等直径小于30mm的不铸出，留待机械加工时钻出。

因为箱体一般属于大批量生产，必须采用自动线机械造型，因此分型面造在轴承孔的连线上，分为上下两半采用两箱造型。

采用中注式浇注系统，为了补缩，上面设有冒口。

型芯也做成两半，下芯时粘在一起。

为了使型芯易于安放，设置了型芯头。

变速箱的大批量生产的机加工过程中，变速箱的主要加工面有轴承孔系及其端面、平面、螺纹空、销孔等。

因此加工的主要问题是保证孔的形状精度和位置精度。

第三章箱体图纸的技术要求分析

箱体的形状比较复杂，加工的表面多、要求高、机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几个方面值得注意：

1.箱体的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。

2.为保证减速器箱体内轴承的正确装配，应确保轴承孔的圆柱度、位置度以及平行度的精度要求。

同时，还需确保各轴承孔端面也有较高的垂直度要求。

3.箱体机盖和机座的结合面是加工的重要表面，其加工精度直接影响箱体的密封性。

因此，结合面的精度要求较高。

3.1机盖部分图纸分析

零件名称

设计说明

机

盖

1　机盖左视图标注的368mm重复标注，应去掉；机盖主视图尺寸1290mm应改成1190mm；其螺栓孔的分布尺寸多余（D—D视图已标注）且标注错误，应去掉；机盖主视图输入轴承孔端面斜度1:

20标注错误，其值应该是连接螺栓凸台斜度；俯视图连接螺栓孔的尺寸不应该分开标注，应标注为一个（Eg：

将两个110改为一个220，将两个220改为一个440），其他关于某对称轴对称的结构也只应该标注一个尺寸（两个90改为一个180，两个210改为一个420）；俯视图右缘对称轴上的螺纹孔、D—D视图正中的螺纹孔，线条多余，应去掉。

2　输入轴承孔端面相对于A的垂直度为0.10mm；传动轴承孔端面相对于B的垂直度为0.10mm；输出轴承孔端面相对于C的垂直度为0.10mm。

各孔端面的表面粗糙度为Ra3.2。

（保证轴承的良好装配）

3　应检查与机座结合面的密封性，用0.05㎜塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1/3，用涂色法去检查接触面积达每平方厘米面积一个斑点。

4　与机座连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫。

5　未注明的铸造圆角的半径R=5-10mm未注明的倒角为C3，粗糙度为Ra12.5。

6　机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12。

7　机盖铸成后，用清砂机清理铸件，并进行时效处理。

3.2机座部分图纸分析

零件名称

设计说明

机

座

1　输入轴承孔端面相对于A的垂直度为0.10mm；传动轴承孔端面相对于B的垂直度为0.10mm；输出轴承孔端面相对于C的垂直度为0.10mm。

各孔端面的表面粗糙度为Ra3.2。

（保证轴承的良好装配）。

2　两轴承孔轴线的平行度为0.08mm，等级为7级，距离为350±0.095mm，9级。

3　输入轴承孔的圆柱度、位置度公差值为0.020mm，等级为7级；传动轴承孔的的圆柱度、位置度公差值为0.020mm，等级为7级；输出传动轴的圆柱度、位置度公差为0.023，等级为7级。

4　锥销孔的表面粗糙度为Ra1.6，凸台面的表面粗糙度为Ra3.2。

5　螺栓孔、通油孔、机座面的表面粗糙度均为12.5um。

6　保证各轴承孔的同轴度为0.03mm。

（轴承孔配合为基轴制，公差等级选择7级）。

7　与机盖连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫。

8　应检查与机盖接合面的密封性，用0.05㎜塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的1／3，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点。

9　未注明的铸造圆角的半径R=5-10mm未注明的倒角为C3，粗糙度为Ra12.5。

10　机座不得漏油。

11　机盖铸成后，用清砂机清理铸件，并进行时效处理。

第四章生产纲领

年产量Q=20000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1（件/台），废品率α=3%，备品率β=5%。

由公式N=Q×n（1＋α＋β）得：

N=10000×1×（1＋3%＋5%）=21600

查表《机制工艺生产实习及课程设计》确定的生产类型为大量生产。

因此，可以确定为Y流水线的生产方式，又因为在加工箱盖和底座的时候有很多的地方是相同的，所以可选择相同的加工机床，采取同样的流水线作业，到不同工序的时候就采用分开的方法，所以可以选择先重合后分开再重合的流水线作业方式。

该箱体的大批量生产，可采用组合机床加工，流水线全部采用半自动化的设备。

第五章材料、毛坯制造方法的选择

5.1材料选择

图纸给出的材料为HT200，HT200的主要力学性能如下表5-1：

HT200

抗弯强度Mpa

抗剪强度Mpa

弹性模量Gpa

疲劳极限Mpa

588~785

243

78~108

88~108

表5-1

由于此减速器为两级减速器，其中第一级为锥齿轮啮合，外形和内腔较复杂。

特别是外部有较多的凸边、凸台等，而且壁厚较薄。

因此选择的材料应该是流动性好的，减震性好的材料。

HT200为较高强度铸铁，基体为珠光体，其中的碳度部分以自由状态的片状石墨存在，强度、耐热性均较好，减振性也良好，铸造性能较好，并且由于含有石墨，其本身具有润滑作用脱落的石墨还可以存储润滑油，使铸件具有良好的耐磨性，因此机盖和机座材料选为HT200。

5.2制造方法

由于是大批大量生产，采用铸造的方法为金属模铸造，又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。

铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次），而且能够实现自动化，对于大批大量制造有利。

根据零件图，减速器箱体上直径小于30mm的孔都是机械加工出来的，其他的如轴承座孔则是铸造出来的。

根据上下箱体外形，上箱体采用两箱造型铸造。

采用中注式浇注系统，在直浇道下面设置横浇道，在铸件上面设置冒口以此消减铸件上表面产生的沙眼、气孔等缺陷。

示意图如下图5-1和图5-2.下箱体相对于上箱体来说较为复杂。

在下箱体上有较多的凸起，结合面和底座在边缘突出，因此采用三箱造型铸造，在凸出部位加活块，这样一来就能够铸造出下箱体来。

示意图如下图5-1至图5-4。

图5-1机盖浇铸主视图

图5-2机盖浇铸俯视图

图5-3机座浇铸主视图

图5-4机座浇铸俯视图

第六章毛坯图及加工工作量分析

6.1重要工序加工余量分析

1、机座底面

加工工序

铣

工序余量

5

工序公差

毛坯±1.0铣IT12

工序尺寸

铣Ra12.5毛坯

2、机座与机