小型蜗轮减速器箱体加工工艺和Φ180mm孔精加工夹具设计.doc
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目录
摘要.............................................................................................................................................I
ABSTRACT.............................................................................................................................II
第1章绪论 1
1.1课题背景及目的 1
1.2小型蜗轮减速器箱体简介 1
第2章机械加工工艺规程的制订 2
2.1零件的工艺分析 2
2.1.1零件的用途 2
2.1.2零件的技术要求 2
2.1.3审查零件的工艺性 3
2.2零件的生产类型 3
2.3确定毛坯 3
2.3.1确定毛坯类型及制造方法 3
2.3.2确定毛坯的的尺寸公差和机械加工余量 4
2.3.3绘制毛坯简图 5
2.4选择定位基准 6
2.4.1精基准的选择 6
2.4.2粗基准的选择 6
2.5拟定工艺路线 7
2.5.1表面加工方法的确定 7
2.5.2加工阶段的划分 7
2.5.3工序的集中与分散 8
2.5.4工序顺序安排 8
2.6确定工艺路线 9
2.6.1拟定机械加工工艺路线 9
2.6.2工艺方案的分析与比较 11
2.6.3确定机械加工工艺路线 11
2.7加工余量、工序尺寸和公差的确定 12
2.8切削用量、时间定额的计算 15
2.8.1切削用量的计算 15
2.8.2时间定额的计算 20
第3章机床夹具设计 26
3.1机床夹具概述 26
3.2定位方案设计 27
3.2.1定位方案的确定 27
3.2.2定位元件的选择 29
3.2.3定位误差分析 30
3.3夹紧装置设计 31
3.3.1夹紧方案的确定 31
3.3.2夹紧力的计算 32
3.4夹具体结构 33
第4章总结 35
参考文献 37
致谢 38
第1章绪论
1.1课题背景及目的
目前，随着我国经济的高速增长，尤其是现代工业的快速发展，各种传动机构越来越受到人们的青睐，其中蜗轮蜗杆传动以其独特的特点在机械中广泛运用，其主要优点有：
可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑；两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构；蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；具有自锁性。
当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。
如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。
蜗轮箱做为蜗轮蜗杆行走的支撑和定位机构，其主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证蜗轮箱各部件的正确安装。
因此蜗轮箱箱体零件的加工质量，不但直接影响箱体内各个部件的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命，因此其加工工艺及制造技术就显的尤为重要。
本次毕业设计就要求我们能熟练运用有关机械制造工艺类的知识，综合一些其他知识及实践知识来进行中等复杂的机械制造工艺规程设计及相关夹具设计的知识。
通过本次被毕业设计，可以培养我们从综合生产实践中学到的知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的工艺规程的能力。
培养我们熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力以及进一步培养我们看图、制图、运算和编写技术文件的基本技能等。
1.2小型蜗轮减速器箱体简介
蜗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，蜗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。
蜗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。
第2章机械加工工艺规程的制订
2.1零件的工艺分析
2.1.1零件的用途
蜗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，蜗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。
蜗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。
2.1.2零件的技术要求
箱体零件结构较复杂，加工表面主要为平面和孔系。
该减速器箱体的主要加工部位有：
轴承支承孔、端面、底座、顶面、螺栓孔等。
主要加工部位的技术要求有：
两对轴承孔的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为1.6um，一对Ф90的轴承孔和一对Ф180的轴承孔同轴度公差分别为0.05mm、0.06mm，其中两对轴承孔轴线的垂直度公差为0.06mm。
其它加工表面要求精度不高。
该零件的全部技术要求列于表1-1中。
表2-1小型蜗轮减速器箱体零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等级
CT
表面粗糙度
um
形位公差
mm
箱体顶面
210x130
IT13
12.5
箱体底面
210x130
IT13
12.5
Φ120mm凸台
Φ120mm
IT8
3.2
Φ205mm凸台
Φ205mm
IT8
3.2
Φ90mm轴承孔
Φ
IT7
1.6
同轴度0.06
Φ180mm轴承孔
Φ
IT7
1.6
同轴度0.06
垂直度0.06
5xM16螺纹孔
M16
IT13
12.5
4xM6螺纹孔
M6
IT13
12.5
16xM8螺纹孔
M8
IT13
12.5
2.1.3审查零件的工艺性
零件工艺性审查分析零件图可知，该零件图样上的视图、尺寸公差和技术要求是正确、统一、完整的。
Φ90mm轴承孔和Φ180mm轴承孔的断面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面。
这样既减少了加工面积，又提高了端面的接触刚度。
另外该零件除主要加工表面（Φ90mm、Φ180、两端面）外，其余加工表面精度均较低，不需要更高精度机床加工，通过铣、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
2.2零件的生产类型
根据任务书已知:
（1）产品的生产纲领拟定Q=2000台/年。
（2）每台产品中减速器箱体的数量n=1件/台。
结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。
带入公式（1-1）[1]得：
N=Qm（1+a%）（1+b%）
=20001（1+3%）（1+0.5%）
=2070（件/年）
式中N——零件的生产纲领（件/年）；
Q——产品的年产量（台、辆/年）；
M——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；
a%——备品率，一般取2%～4%；
b%——废品率，一般取0.3%～0.7%。
蜗轮减速器箱体重量约10.5kg，查表1-3[1]知，该蜗轮减速器箱体属轻型零件；由表1-4[1]知，该零件的生产类型为中批生产。
2.3确定毛坯
2.3.1确定毛坯类型及制造方法
按技术要求蜗轮减速器箱体的材料是HT200，其毛坯是铸件。
材料抗拉强度为200N/,抗弯强度为400N/，硬度为HB170-241。
铸铁容易成型、切削性能好、价格低廉，并且具有良好的耐磨性和减振性，也是其它一般箱体常用的材料。
箱体结构复杂，箱壁薄，故选用铸造方法制造毛坯。
因生产类型为中批生产，可采用砂箱机器造型，内腔安放型芯。
铸件需要人工实效处理。
2.3.2确定毛坯的的尺寸公差和机械加工余量
铸件基本尺寸：
机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。
要求的机械加工余量（RAM）：
在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。
对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RAM应加倍。
对外圆面作机械加工时，RAM与铸件其他尺寸之间的关系表达式：
R=F+2RAM+CT/2 （2-1）[1]；
对内腔作机械加工相对应的表达式：
R=F-2RAM-CT/2（2-2）[1]。
注：
（1）除非另有规定，公差带应相对于基本尺寸对称分布，即一半基本尺寸在上，一半在基本尺寸之下；
（2）除非另有规定，要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，即对所有需机械加工的表面只规定一个值，且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸，在相应的尺寸范围内选取。
由表2-1[1]“大批量生产的毛坯铸件的公差等级”确定毛坯铸件的公差等级CT=10。
由表2-5[1]“毛坯铸件典型的机械加工余量等级”选取毛坯零件的机械加工余量等级为G。
根据蜗轮减速器箱体零件最大轮廓尺寸（300mm），由表2-4[1]“要求的铸件机械加工余量（RAM）”确定该铸件机械加工余量为3.5mm。
现将蜗轮减速器箱体毛坯尺寸公差与加工余量的计算结果列于下表：
表2-2蜗轮减速器箱体毛坯尺寸及加工余量
加工表面
毛坯尺寸公差等级CT
铸件尺寸公差
（mm）
机械加工余量
（mm）
毛坯尺寸及公差
（mm）
箱体长度235mm
10
4
3.5
2442
箱体高度300mm
10
4.4
3.5
309.22.2
箱体宽度145mm
10
3.6
3.5
153.81.8
（续）
2个Ф180mm轴承孔
10
4
3.5
1712
2个Ф90mm轴承孔
10
3.2
3.5
81.41.6
2.3.3绘制毛坯简图
图2-1零件毛坯简图
35
2.4选择定位基准
2.4.1精基准的选择
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。
经分析零件图可知，箱体底面或顶面是高度方向的设计基准，中心轴线是长度和宽度方向的设计基准。
一般箱体零件常以装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。
蜗轮减速器箱体中Ф90轴承孔和Ф180轴承孔有一定的尺寸精度和位置精度要求，其尺寸精度均为IT7级、位置精度包括：
Ф90轴承孔对Ф90轴承孔轴线的同轴度公差为Ф0.05、Ф180轴承孔对Ф180轴承孔轴线的
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