蜗轮蜗杆箱体双工位夹具及加工工艺设计.docx
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蜗轮蜗杆箱体双工位夹具及加工工艺设计
目录
1前言1
2零件的分析2
2.1概述2
2.2零件技术要求2
2.3零件的工艺分析2
2.4绘制毛坯图3
3工艺规程设计4
3.1选择定位基准4
3.2确定工序顺序4
3.3确定加工方法5
3.4拟定工艺路线5
4计算切削用量及时间额定6
4.1工序六6
4.2工序七8
4.3工序八9
4.4工序九10
4.5工序十10
4.6检验11
5夹具设计12
5.1定位方案分析12
5.2定位误差分析，判断定位方案是否合理12
5.2.1选用定位元件12
5.2.2确定夹紧方案夹紧力的确定12
5.3夹具结构设计17
6结论19
7致谢20
8参考文献21
1前言
本次课程设计是我们学院对机械设计制造技术基础这一课程所学知识与能力的综合训练，亦是一次全面针对我们自身所学知识的检查。
本次课程设计内容主要有零件的分析、工艺规程设计、计算切削用量及时间额定、夹具设计，为此，我们组运用了《械设计制造技术基础》、《机械制图》、《机械设计课程手册》、《机械制造技术基础课程设计指导教程》等理论知识。
另外本次课程设计我们按照以下几个阶段开始的,它们分别为：
准备阶段：
通过查阅相关资料，收集有关蜗轮变速箱加工以及夹具设计的相关资料，同时了解其加工的工艺规程和所涉及的理论知识，通过现有的理论知识水平对该设计有一个基本的认识，为达到预期的目的奠定坚实的基础。
设计阶段：
该阶段主要是对所搜集的技术资料进行整理，画出零件工作草图，根据零件的作用正确的选择毛坯原材，根据零件的精度要求正确的选择机床，并根据实际情况完善机械加工工序卡片。
在此过程中，我们组认真查寻资料，做到设计的每一步都有理有据，确凿可信。
在满足技术要求的前提下，努力做到省料、省钱、易加工。
作图阶段：
该阶段是对前两个价段的具体展现，在绘图中我们严格按照国家标准，力求作图精准，对于非标准件，我们也尽量考虑实际加工的难易程度，以此满足设计需要。
优化阶段：
该阶段我们按照《中华人民共和国的国家标准》对所设计的零件图和绘制的装配图进行严格的校对，对出现的不合理之处进行校正和优化，符合机械制图标准，有据可查。
2零件的分析
2.1概述
蜗轮蜗杆变速箱通过固定涡轮和蜗杆，并且支撑二者运动，完成减速的作用
2.2零件技术要求
该蜗轮蜗杆的主要技术要求为：
、固定蜗杆
的圆两端同轴度公差为0.030mm；对输出轴孔
的垂直度公差为0.04mm。
箱体两端面采用T12精度，再加工过程中难以加工，所以设计专门的铣床夹具。
2.3零件的工艺分析
根据零件图2.3所示，此蜗轮蜗杆的主要加工表面为两端面和内孔表面，主要的技术要求为：
表面粗糙度要求，尺寸精度要求，位置精度要求。
具体分析如下：
1、
的内孔。
的两端同轴度误差为0.030mm。
表面粗糙度Ra=3.2um，基本尺寸为Φ32,相对于基准A轴心线的垂直度公差为0.04mm
2、
mm的内孔。
此内孔为输出轴工作表面，粗糙度要求为Ra=3.2um，基本尺寸为32mm。
3、
mm的外圆与基准A的同轴度为0.02mm
4、82mm两端面尺寸公差为T12.
5、Φ33mm内孔端面表面粗糙度为Ra=3.2um，
图2.3
2.4绘制毛坯图
零件材料为HT200，因为蜗轮蜗杆变速箱在工作时主要起支撑的作用，考虑到机器工作的连续性要求及零件的粗糙度、尺寸精度要求较高，所以选用HT200作为毛坯。
根据图2.3所示，毛坯的大致外形尺寸如图2.4所示。
图2.4
3工艺规程设计
3.1选择定位基准
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，是生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择。
对于零件而言，尽可能选择不加工或者少加工的表面为粗基准。
而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。
（2）精基准的选择。
精基准的选择是相对于粗基准而言的，以加工好的面作为基准加工其余表面。
3.2确定工序顺序
工序一：
铸造毛坯零件
工序二：
冷作清沙。
工序三：
热处理
工序四：
时效处理
工序五：
未加工表面涂漆
工序六：
出车
80端面和斜面；粗车
70内孔和
72内孔
工序七：
粗车
82端面；
45端面和外圆面
工序八：
粗车
33的倒角C2
工序九：
铣尺寸82两侧面
工序十：
铣
12端面
工序十一：
钻、扩、铰
32的孔
工序十二：
钻
5孔，共M6螺纹
工序十三:
钻
8的孔
工序十四：
钻
6.5孔
工序十五：
铣
11.6孔
工序十六：
去毛刺
工序十七：
检验至图纸要求入库
3.3确定加工方法
由于轴承套的加工质量要求较高，为保证加工质量，本工件的加工阶段划分为：
粗加工、半精加工、精加工三个阶段。
有部分加工精度和表面质量要求特别高的，则要光整加工和超精密加工阶段。
1、粗加工阶段：
主要任务是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形状尺寸。
2、半精加工阶段：
主要任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度，为精加工做好准备并完成一些次要表面的加工。
3、精加工阶段：
主要任务是保证各主要表面达到规定的精度和粗糙度。
3.4拟定工艺路线
1、基准先行：
车端面，调头车另一端面，钻中心孔钻中心孔确定工件的中心线，加工零件时以工件的中心线为基准。
2、先粗后精：
先粗车Φ80，确保用三爪卡盘卡紧时不会过大的摇晃，减低工件误差。
然后依次粗车、精车其余外圆表面，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。
3、先主后次：
先加工主要表面，后加工次要表面。
次要表面常穿插进行加工，一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。
4、先面后孔：
先加工所有外圆表面，再加工其余内孔
4计算切削用量及时间额定
4.1工序六
工步一：
粗车
80端面和斜面
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量
①进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径为
80mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r
②切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min
③背吃刀量：
单边余量为3.2mm，所以选择ap=3.2mm，分一次切除
3、确定主轴转速
根据表4-2取n=250r/min.
确定加工工时：
工步二：
粗车
70内孔
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量：
①进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径为70mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r。
②背吃刀量：
外圆单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
③切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min
3、确定主轴转速：
r/min
根据表4-2取n=320r/min。
4、确定加工工时：
工步三：
粗车
72内孔
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量：
①进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径为70mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r。
②背吃刀量：
外圆单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
③切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min。
3、确定主轴转速：
r/min
根据表4-2取n=320r/min.
4、确定加工工时:
工步四：
粗车
72端面
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量：
①进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径为
70mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r。
②背吃刀量：
外圆单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
③切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min。
3、确定主轴转速：
r/min
根据表4-2取n=320r/min。
4、确定加工工时：
4.2工序七
工步一：
粗车
45外圆面
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
车毛坯右端面至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量：
①背吃刀量：
外圆单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
②进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径
为45mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r。
③切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min。
3、确定主轴转速：
根据表4-2取n=450r/min。
4、确定加工工时
工步二：
粗车
82端面
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
车毛坯右端面至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量
①进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件以及工件直径为82mm，得f=0.7~1mm/r。
按CA6140车床说明书取f=1mm/r。
②切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》和加工条件可得v=60m/min。
③背吃刀量：
外圆单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
3、确定主轴转速
根据表4-2取n=450r/min。
4、确定加工工时
4.3工序八
工步一：
粗铣尺寸82两端面
1、加工条件：
工件材料：
HT200。
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6。
2、选择切削用量：
①背吃刀量：
端面单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
②进给量：
根据表5-8《硬质合金立铣刀铣削平面和凸台的进给量》和加工条件以及工件尺寸为82mm，得fmz=100mm/s。
③切削速度：
根据表5-13《硬质合金面铣刀铣削灰铸铁的铣削速度》和加工条件得v=60m/min
3、确定主轴转速：
根据表4-2取n=560r/min。
4、确定加工工时：
4.4工序九
1、加工条件：
工件材料：
HT200
加工要求：
将毛坯尺寸加工至工序尺寸
加工设备：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为硬质合金YG6
2、选择切削用量
①背吃刀量：
端面单边余量为3.2mm，所以取ap=3.2mm可一次切除。
②进给量：
根据表5-8《硬质合金立铣刀铣削平面和凸台的进给量》和加工条件以及工件尺寸为82mm，得fmz=100mm/s。
③切削速度：
Vf=fzzn=58r/min
根据表5-13《硬质合金面铣刀铣削灰铸铁的铣削速度》和加工条件得v=60m/min
3、确定主轴转速：
根据表4-2取n=560r/min。
4、确定加工工时：
4.5工序十
工步一：
钻
31的孔
1、查表3-4选用莫氏锥柄麻花钻L1=185L=334莫氏锥柄号4
2、确定钻孔深度为85mm
3、确定切削用量
①背吃刀量：
外圆单边余量为1mm，范围ap=0.3~2mm，取ap=3.2mm可一次切除。
②进给量：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》，和加工条件以及工件直径为36mm，得f=0.3~0.5mm/r。
按CA6140车床说明书取f=0.4mm/r。
③切削速度：
根据表5-2《硬质合金车刀常用切削速度》，和加工条件可得v=67~73m/min,取v=70m/min
4、确定主轴转速：
，
据CA6140车床说明书取n=710r/min.所以实际切削速度为：
确定加工工时
4.6检验
用测量工具游标卡尺，千分尺等测量工具对已加工工件进行检测，合格工件要满足粗糙度倒角等尺寸要求。
5夹具设计
5.1定位方案分析
设计夹具时应考虑提高劳动生产率和夹紧等的辅助时间，本零件是大批生产，但零件本体尺寸较小，零件的自由度完全限定，因此可采用手动夹紧机构。
5.2定位误差分析，判断定位方案是否合理
5.2.1选用定位元件
由以上分析可知轴承套的零件尺寸，形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图，得出夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、加紧原理方案。
这是夹具的依据。
按照六点定位原理可知该长芯轴限制工件的X、Y方向的移动，X、Y方向转动，端面限制Z方向的转动，最后用螺母固定Z方向的移动，实现完全定位。
定位轴如图5.2.1所示：
图5.2.1
5.2.2确定夹紧方案夹紧力的确定
1、夹紧力的方向：
夹紧力的方向应有利于定位稳定且主要加紧力应处置主要定位基面、应与工件刚度高的方向一致以利于减少工件的变形、应尽可能与切削力、重力方向一致有利于减少夹紧力，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。
2、夹紧力的作用点
夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支撑面内、夹紧力的作用点应位于工件刚度高的部位、夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面使加稳固可靠。
以确保工件定位准确、不变形。
3、选择加紧机构
选用平垫圈配螺母做压紧机构。
查《机械设计制造技术基础课程设计指导教程》表10-9得：
六角厚螺母数据
图5.2.2a）六角厚螺母
六角厚螺母螺纹规格D
M16
Max17.3
Min16
min22.5
emin26.17
max
min
25
24.16
min
19.33
SMax
min
24
23.16
表10-9
图5.2.2b）平垫圈
公称规格（螺纹大径d）
内径
外径
厚度h
公称（min）
max
公称（min）
max
公称
max
min
14
15
17.27
30
29.48
3
3.3
2.7
4、夹紧力的计算：
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表10-1常见的夹紧形式及加紧机构的夹紧力的计算公式得：
或
取其中最大值（其中K取2。
f1，f2查表10-2）
5、切削力的计算：
查《机械制造技术基础》表2-2得：
切削力
中系数指数:
背向力
中系数指数：
进给力
中系数指数：
两平面的切削用量：
主切削力：
切深抗力：
进给力、轴向力：
切削力:
夹紧力：
;
取
中较大值1109.99777N
5、夹紧装置如图5.2.3
图5.2.3
6、选择对刀装置
刀具的导向是保证面的平面度精度，增加铣刀的支撑以提高其刚度，减少刀具的变形，确保平面加工的精度，如图5.2.4。
图5.2.4
7、与机床的对定
采用定位块与机床对定定位块如图5.2.5。
图5.2.5
5.3夹具结构设计
把工件视为透明体，画出轮廓，画出定位面、加紧面和加工面，无关表面可以省略。
画出夹具体，在夹具上画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，再画出其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。
对零件编号，填写标题栏和零件明细表。
其中还要在定位、导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构强度、刚度验算。
夹具零件图如图5.3所示。
图5.3
6结论
经过为期两个周对机械制造技术基础的课程设计，使我们真正把学过的知识实际运用起来，使我们真正做到了学以致用。
我们认真地阅读了多本与机械设计有关的书籍，查阅了大量数据以及选取了多种标准件，为此次设计保驾护航。
个人总结出本次设计过程中两个需要认真构思和设计的点：
（1）确定工序的顺序
这是本次设计的大方向分为：
取毛坯；车端面；车外圆；钻孔；车内槽倒角；检验六个步骤。
毛坯是通过铸造获得，在端面与外圆的车削方面我们全部是按先粗车然后精车到规定尺寸得方法进行的，在此期间我们还认真选择了基准面。
因为在铣端面的时候比较难，所以我们设计了专门的铣床夹具，用来铣比较难一加工的端面。
（2）关于铣床夹具设计
在设计过程中通过查询资料、询问老师、小组讨论，经过长时间的计算和讨论设计出一套较为合理的方案，后来经过设计三维图就行各项参数的校核，最终确定出方案，选出最优的方案。
通过这次课程设计熟练的掌握了三维软件catia的使用，熟练掌握了三维建模时候的注意事项，三维建模的流程，同时也知道自己掌握的东西还是很少的，在今后的生活、学习的过程中还是应该加强专业课的学习，为以后的工作做好准备。
7致谢
通过为期两个半周对铣夹具体的课程设计，使我真正深入的了解了设计概念和设计过程，提高了机械设计的综合素质，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融合了《机械原理》、《机械设计》、《机械设计课程设计手册》、《机械制造技术基础》等多门学科，使我们在学习知识的同时，也进一步掌握了其在机械设计中的实际应用。
在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识相结合来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。
在此期间我小组成员之间互相帮助，和老师共同探讨问题，客服了在设计当中遇到的诸多困难，我们既分工明确又加强团结协作，在培养我们的团队合作精神的同时，也促进了我们共同的进步。
在本次设计过程当中我充分的认识到自己在知识理解和应用方面的不足，特别是在考虑能力及解决问题方面的欠缺，所以在今后的学习和工作中还要更加的努力来弥补不足之处。
另外，本次课程设计中涉及到大量的数据处理和工程问题的计算，这不仅仅是对自己所学知识的一次系统的总结与应用，还是对自己综合能力的一次训练。
限于自身的水平和时间的仓促，本次课程设计难免有诸多有不妥之处。
所以，在今后的学习和工作中，我仍需继续努力学习掌握专业知识，加强对设计思维和实践操作能力的培养。
这次课程设计中老师对我们的帮助是至关重要的，刘老师对学生认真负责，在他的身上，我们可以感受到一个学者的严谨和务实，一个老师的认真和奉献，这些都让我们获益菲浅，并且将终生受用无穷，同时也是我们学习的榜样。
希望借此机会向刘老师表示最衷心的感谢！
最后，再次感谢所有关心、帮助我们圆满完成设计工作的老师和同学
8参考文献
[1]《机床夹具设计》第2版肖继德陈宁平主编机械工业出版社
[2]《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编冶金工业出版社
[3]《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等重庆大学出版社
[4]《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编机械工业出版社
[5]《工艺师手册》杨叔子主编机械工业出版社
[6]《机床夹具设计手册》 王光斗、王春福主编上海科技出版社
[7]《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所主编机械工业出版社
[8]《机械原理毕业设计手册》邹慧君主编机械工业出版社
[9]《金属切削手册》第三版上海市金属切削技术协会上海科学技术出版社
[10]《几何量公差与检测》第五版甘永立主编上海科学技术出版社
[11]《机械设计基础》第三版陈立德主编高等教育出版社
[12]《工程材料》丁仁亮主编机械工业出版社
[13]《机械制造工艺学毕业设计指导书》机械工业出版社
[14]《机床夹具设计》王启平主编哈工大出版社
[15]《现代机械制图》吕素霞何文平主编机械工业出版社
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
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本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设
升级会员 