蜗杆套零件设计.docx

1、蜗杆套零件设计实例一 某产品中蜗杆套零件工艺设计说明书一、计算生产纲领，确定生产类型图 115 所示为某产品上的一个蜗杆套零件。该产品年产量为 2000 台，设其备品率为 10 ，机械加工废品率为 1 ，现制订该蜗杆套零件的机械加工工艺规程。 N= Q n （ a% b% ） 2000 1 （ 10 1 ） 2220 件年 注：Q为产品年产量，n为生产年限，a%表示备品率，b%表示机械加工废品率。齿轮零件的年产量为 2220 件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。二、零件的分析 蜗杆套零件的图样的视图正确、完整，尺寸齐全。本零件各表面的加工并不困

2、难。关于37mm 的内孔，其位置是在内孔30的内侧，且37内孔与30内孔相连接。由于加工时，不能选用30内端面为定位基准，故要较精确地保证尺寸要求则比较困难。分析该内孔是做联接之用，尺寸精度不需要太高的要求，只要保证与端面正确定位，即能使联接正确即可，因此内孔37 的孔加工亦不成问题。 三、选择毛坯 蜗杆套是最常用的连接件，要求具有一定的抗拉强度。该零件的材料为 45 钢，轮廓尺寸不大，形状比较复杂，又属成批生产，做毛坯可采用铸造成型。 零件形状复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。内孔做成阶梯型，外形铸出。 毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。 四、工艺规程设计 （一）定位基准的选择 本零

3、件是带孔的柱形套件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合” 的原则。具体而言，即选30 孔及一端面中心作为精基准。 由于本套件全部内孔都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选一端面为粗基准。（二）零件内孔加工方法的选择 本零件的加工面有内圆孔、端面、内阶梯孔、内螺纹孔等，材料为 45 钢。参考教材中有关资料，其加工方法选择如下： 60mm 外圆面：为未注公差尺寸，表面粗糙度要用不去除材料方法获得 ，需进行精密铸造。 套件内孔30：上偏差为+0.03,下偏差为0，表面粗糙度 Ra3.2 m ，粗车后精车即可。 37m

4、m 内圆孔：表面粗糙度 Ra3.2 m ，半精车车即可。 40mm阶梯内孔：表面粗糙度为 Ra3.2 m ，毛坯孔 28已铸出，为未淬火钢，加工方法可采取粗车、半精镗，精车等都能满足加工要求。由于镗孔适用于大批量生产，钻适用于单件小批生产，故本零件宜采用半精镗。37mm 内孔：为未注公差尺寸，公差等级按 IT14 ，表面粗糙度为 Ra3m ，毛坯孔已锻出，只需半精车即可 端面：本零件的端面为圆，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为 Ra3.2 m 。要求 Ra3.2 m 的端面经粗车和半精车。 外圆面：表面粗糙度为Ra3.2 m ，后粗车在精车即可。 内螺纹：螺纹外径为36，螺距为1.5，用专用机

5、床配上螺纹刀攻丝。（三）制订工艺路线 杆套的加工工艺路线一般是先进行铸坯的加工，再进行内孔加工。铸坯加工包括圆柱表面及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，蜗杆铸坯加工可按下述工艺路线进行： 工序 10 ：以外圆 62及端面定位，粗车外圆和另一端面，粗车外圆 61.5mm 及台阶面，粗车端面51mm ，半精镗孔 29mm 。 工序 20 ：半精车 50.5mm 端面，粗车另一端面，粗车内圆29.05 。 工序 30 ：半精车端面，尺寸始终保持在50.05工序 40 ：以外圆 90mm 及端面定位，精镗孔 68K7 ，镗孔内的沟槽，倒角。 工序 50 ：以68K7 孔及端面定位，滚齿。

6、4 个槽与 4 个小孔的加工安排在最后，考虑定位方便，应先铣槽后钻孔。 工序 60 ：以孔 68K7 及端面定位，粗铣 4 个槽。 工序 70 ：以孔 68K7 、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣 4 个槽。 工序 80 ：以孔 68K7 、端面及一个槽定位，钻 4 个小孔。 工序 90 ：钳工去毛刺。 工序 100 ：终检。（四）确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯零件综合图 确定机械加工余量 钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表 1 可查得除孔以外各内、外表面的加工余量。孔的加工余量由表 1 6 查得 表 1 6 锻件内孔直

7、径的机械加工余量 (mm) （单面余量） 孔 径 孔 深 大于 到 大于 0 63 100 140 200 到 63 100 140 200 280 25 2.0 25 40 2.0 2.6 40 63 2.0 2.6 3.0 63 100 2.5 3.0 3.0 4.0 100 160 2.6 3.0 3.4 4.0 4.6 160 250 3.0 3.0 3.4 4.0 4.6 锻件质量：根据零件成品重量 l .36kg 估算为 2.2kg 。 加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 锻件形状复杂系数 S 假设的最大直径为 121mm ，长 68 mm 。 则 m 外轮廓包容体 =

8、 R 2 1 d 密度 =（ 3.14 6.8 7.85） g = 6135g= 6.135kg m 锻件 = 2.2kg s =0.359表 1 7 锻件形状复杂系数 S 分表级别 S 数值范围 级别 S 数值范围 简单 S1 0.63 1 较复杂 S3 0.16 0.32 一级 S2 0.32 0.63 复杂 S4 0.16 按表 1 7 查得形状复杂系数为 S2 ，属一般级别 F1 。 机械加工余量 根据锻件质量、 FI 、 S2 查附表 1 。由于表中形状复杂系数只列 S1 和 S3 ，则 S2 参考 S1 定， S4 参考 S3 定。由此查得直径方向为 1.7 2.2mm 。即锻件各

9、外径的单面余量为 1.7 2.2mm ，各轴向尺寸的单面余量亦为 1.7 2.2mm 。锻件中心两孔的单面余量按表 1 6 查得为 2.5mm 。 确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra 1.6 m 。 Ra 1.6 m 的表面，余量适当增大。故 68K7 孔需增加精镗的加工余量。参考磨孔余量确定精镗孔单面余量为 0.5mm 。则毛坯尺寸如表 18 所示。 表 18 齿轮毛坯（锻件）尺寸 (mm) 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 117h11 2 121 106.5 1.75 110 90 2 94 94 2.5 89 68K7 3 62 64 2 及 1.7 67.

10、7 20 2 及 2 20 12 2 及 1.7 15.7 94 孔深 31 1.7 及 1.7 31 设计毛坯零件综合图 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从手册中查得。本零件锻件重量 2.2kg ，形状复杂系数为 S2 ， 45 钢含碳量为 0.42 0.50 ，其最高含碳量为 0.5 ，按表 1 9 查得 表 1 9 锻件材质系数级别 钢的最高含碳量 合金钢的合金元素最高总含碳量 M1 0.65 3.0% M2 0.65 3.0% 锻件材质系数为 M1 ，采取平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从附表 2 、附表 3 中查得。列

11、表 110 如下：表 1 10 齿轮毛坯（锻件）尺寸允许偏差（ mm）锻件尺寸 偏 差 根 据 121 +1.7 -0.8 附表 2 110 +1.5 -0.7 94 +1.5 -0.7 89 +0.7 -1.5 62（ 54） +0.6 -1.4 20 0.9 31 1.0 15 7 +1.2 -0.4 附表 3 67 7 +1.7 -0.5 确定圆角半径 表 1 11 锻件圆角半径计算表 (mm) H/R r R 2 0.05 H +0.5 2.5 r +0.5 2 4 0.06 H +0.5 3.0 r +0.5 4 0.07 H +0.5 3.5 r +0.5 锻件圆角半径按表 1 1

12、1确定。本锻件各部分的 H B皆小于 2， 故可用下式计算： 外圆角半径 r=0.05H 0.5 内圆角半径 R=2.5r 0.5 为简化起见，本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的 H进行计算。 r= （ 0.05 32 0.5） mm = 2.1mm，取 r= 2.5mm R= （ 2.5 2.5 0.5） mm= 6.75mm，取 R= 7mm 确定拔模角 本锻件由于上、下模模镗深度不相等，起模角应以模镗较深的一侧计算。 = =1 ， = =0.291按附表查得，外起模角 5，内起模角 7。 确定分模位置 由于毛坯是 H D的圆盘类锻件，应采取轴向分模。这样可冲内孔，使材料利用率得

13、到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程中错移，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线。 确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善了加工性。 图 1 16所示为本零件毛坯零件综合图 技术要求 正火 硬度 207 241HBS 未注圆角 R2.5 外起模角 5 图 1 16 毛坯零件综合图 ( 五 )工序设计 选择加工设备与工艺装备 选择机床 a) 工序 10、 20、 30是粗车和半精车。本零件外廓尺寸不大。精度要求不是很高，选用最常用的 CA6140型卧式车床即可。 b ）工序 4

14、0为精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。选 C 616A型。 c ）工序 50滚齿。从加工要求及尺寸大小考虑，选 Y3150型滚齿机较合适。 d ）工序 60、 70是用三面刃铣刀粗铣及半精铣槽，应选卧式铣床 X6132。 e ）工序 80钻小孔 4 5mm，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，可选 Z518立式钻床。 选择夹具 本零件除粗铣及半精铣槽、钻小孔等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。前四道车床工序用三爪自定心卡盘，滚齿工序用心轴。选择刀具 a ）在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用 YT类硬质合金，粗加工用 YT

15、5，半精加工用 YT15，精加工用 YT30。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。切槽刀宜选用高速钢。 b ）滚齿采用级单头滚刀能达到 8级精度。滚刀的选择，选模数 2.25mm的型 A级精度滚刀。 c ）铣刀选错齿三面刃铣刀，零件要求铣切深度为 15mm。铣刀直径应为 110 150mm。因此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径 d 125mm， L 16mm，孔径 D 32mm，齿数 Z=20，粗铣由于留有双面余量 2mm，槽宽加工到 14mm，铣刀规格为 d 125mm， L 14mm， D= 32mm， Z=20。 d ）钻小孔5mm ，用 5 直柄麻花钻，带 90倒角的锪钻。 选择量具

16、本零件属成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有二种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。 a ）选择各外圆加工面的量具 工序 30中半精车外圆117h11 达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具：该尺寸公差 T= 0.22mm。 按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值 U 1 0.016mm。选择测量范围 100 125mm，分度值为 0.01mm外径千分尺。 按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具如表 1 12所示。 表 1 12 外圆加工面所用量具（ mm） 工序 加工面尺寸 尺寸公差 量 具 10 118.5 0.54 分度

17、值 0.02测量范围 0 150游标卡尺 91.5 0.87 20 106.5 0.4 30 90 0.87 分度值 0.05测量范围 0 150游标卡尺 117 0.22 分度值 0.01测量范量范围 100 125外径百分尺 b ）选择加工孔用量具68K7 孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗至65 mm 半精镗至 65 mm 。现按计量器的测量方法极限误差选择其量具。粗镗孔65 mm 公差等级为 IT11，由工艺人员手册查得，根据粗镗孔65 mm 公差等级为 IT11，选择计量器具。精度系数 K 10，计量器具测量方法的极限误差 lim =KT= （ 0.10.19） mm =0.019

18、mm。可选内径百分尺，选分度值 0.01mm，测量范围 50 125mm的内径百分尺即可。 半精镗孔65 公差等级约为 IT9，则 K=20%， lim =KT= （ 0 2 0.09） mm=0.018mm，根据工艺人员手册，选测量范围为 50 l00mm，测孔深度为型的一级内径百分表。 精镗68K7 孔，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。由手册可知，根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规。 c ）选择加工轴向尺寸所用量具 加工轴向尺寸所选量具如表 113。 表 113 加工轴向尺寸所选量具（ mm） 工序 尺寸及公差 量 具 10 66.4 分度值 0.02测量范围 0

19、 150游标卡尺 20 20 64.7 32 31 30 20 分度值 0.01测量范围 0 25深度百分尺 64 分度值 0.01测量范围 50 75外径百分 d ）选择加工槽所用量具 槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为，粗铣时均为 IT14，半精铣时，槽宽 IT13，槽深 IT14。均可选用分度值为 0.02mm，测量范围 0 150mm游标卡尺进行测量。 e ）选择滚齿工序所用量具 滚齿工序在加工时测量公法线长度即可。根据手册 ，选分度值 0.01mm，测量范围 25 50mm的公法线百分尺。 确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工

20、序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 （ 1）确定圆柱面的工序尺寸 前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（除粗加工外），总加工余量减去各工序加工余量之和，即为粗加工余量。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表 114所列。 表 114圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差（ mm）表面粗糙度（ m） 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 (Ra) 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 117h11 外圆 2.5 1.5 - 118.5 117 - 6.3 3.2 106.5 外圆 3.5 - - 106.5 - - 6.3 90 外圆 2.5 1.5 - 91.5 90 - 6.3 3.2 94 孔 5 94 6.3 68K7 孔 3 2 1 65 67 68 6.3 1.6 0.8 实例二 参看教材P165页 第五节 制定机械技工规程范例