1、河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 1 河南工业职业技术学院 机械工程系 2011 届毕业生毕业设计 任 务 书 二 零零 11 年 5 月 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 2 河南工业职业技术学院 毕业（设计）论文 论文题目： 蜗杆在蜗轮之下的圆弧齿圆柱蜗杆减速器 内容摘要： 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度 ，该工序的夹具，刀具及量具，还
2、有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。 关键词： 工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力 目 录 摘要 第一章 绪论 3 第二章 零件的工艺分析 3 2.1 零件的工艺分析 3 2.2 确定毛坯的制造形式 3 2.3 箱体零件的工艺性 3 第三章 拟定箱体加工的工艺路线 3 3.1 定位基准的选择 3 3.2 加工路线的拟定 4 第四章 加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 4.1 机盖 6 4.2 机座 7 4.3 机体 8 第五章 确定切削用量及基本工时 9 5.1 机盖 9 5.2 机座 14 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 3 5.
3、3 机体 23 第六章 夹具设计 34 6.1 粗铣下平面夹具 34 6.2 粗铣前后端面夹具 36 参考文献 40 结论 41 附录 42 附件 零件图和夹具图及加工工艺卡 第一章 :概述 箱体零件是机器或部件的基础零件 ,它把有关零件联结成一个整体 ,使这些零件保持正确的相对位置 ,彼此能协调地工作 .因此 ,箱体零件的制造精度 将直接影响机器或部件的装配质量 ,进而影响机器的使用性能和寿命 .因而箱体一般具有较高的技术要求 . 由于机器的结构特点和箱体在机器中的不同功用 ,箱体零件具有多种不同的结构型式 ,其共同特点是 :结构形状复杂 ,箱壁薄而不均匀 ,内部呈腔型 ;有若干精度要求较高
4、的平面和孔系 ,还有较多的紧固螺纹孔等 . 箱体零件的毛坯通常采用铸铁件 .因为灰铸铁具有较好的耐磨性 ,减震性以及良好的铸造性能和切削性能 ,价格也比较便宜 .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等 ).在单件小批生产中 ,为了缩短生产周期有时也采用 焊接毛坯 . 毛坯的铸造方法 ,取决于生产类型和毛坯尺寸 .在单件小批生产中 ,多采用木模手工造型 ;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型 ,毛坯的精度较高 .箱体上大于 30 50mm的孔 ,一般都铸造出顶孔 ,以减少加工余量 . 第二章：零件工艺的分析 2.1 零件的工艺分析 2.1.1 要加工孔的孔轴配合
5、度为 H7，表面粗糙度为 Ra 小于 1.6um,圆度为 0.0175mm,垂直度为0.08mm,同轴度为 0.02mm。 2.1.2 其它孔的表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um,锥销孔的表面粗糙度为 Ra 小于 1.6um。 2.1.3 盖体上平面表面粗 糙度为 Ra 小于 12.5um,端面表面粗糙度为 Ra小于 3.2um，机盖机体的结合面的表面粗糙度为 Ra 小于 3.2um，结合处的缝隙不大于 0.05mm，机体的端面表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um。 2.2 确定毛坯的制造形式 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 4 由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性
6、和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，其牌号选用 HT20-40，由于零件年生产量 2 万台，已达到大批生产的水平，通常采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。 2.3 箱体零件的结构工艺性 箱体的结构形状比较复杂，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方面值得注意： 2.3.1 本箱体加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。 2.3.2 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加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。 2.3.3 为了减少加工中
7、的换刀次数，箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，本箱体分别为直径 11和 13。 第三章：拟定箱体加工的工艺路线 3.1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准只分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。 3.1.1 精基准的选择 根据大批大量生产的减速器箱体通常以顶面和两定位销孔为精基准，机盖以下平面和两定位销孔为精基准，平面为 330X20mm，两定位销孔以直径 6mm,这种定位方式很简单地限制了工件六个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位面以外的所有五个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变
8、形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。 3.1.2 基准的选择 加工的第一个平面是盖或低坐的对和面，由于分 离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同部分上很不规则，因而在加工盖回底座的对和面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而采用凸缘的不加工面为粗基准。故盖和机座都以凸缘 A面为粗基准。这样可以保证对合面加工后凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形。 3.2 加工路线的拟定 3.2.1 分离式箱体工艺路线与整体式箱体工艺路线的主要区别在于： 整个加工过程分为两个大的阶段，先对盖和低座分别进行加工，而后再对装配好的整体箱体进行加工。第一阶段主要完成平面，紧固孔和定
9、位空的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段 为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。在两个阶段之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔的加工精度和撤装后的重复精度。 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 5 表一 WHX112 减速机箱盖的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 铸造 2 清砂 清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 3 热处理 人工时效处理 4 涂漆 非加工面涂防锈漆 5 粗铣 以分割面为装夹基面，按线找正，夹紧工件， 铣顶部 平面，保证尺寸 3mm 专用铣床 6 粗铣 以已加工上平面及侧面做定位基准，装夹
10、工件，铣结合面，保证尺寸 12mm，留有磨削余量 0.050.06mm 专用铣床 7 磨 磨分割面至图样尺寸 12mm 专用磨床 8 钻 以分割面及外形定位，钻 4 11mm孔 , 4 13mm孔，钻攻 4 M6mm孔 专用钻床 9 检验 检查各部尺寸及精度 表二 WHX112 减速机机座的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 铸造 2 清砂 清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 3 热处理 人工时效处理 4 涂漆 非加工面涂防锈漆 5 粗铣 以分割面定位装夹工件，铣底面，保证高度尺寸 242.5mm 专用铣床 6 粗铣 以底面定位，按线找正，装夹工件，铣分割面留磨量 0
11、.5-0.8mm 专用铣床 7 磨 以底面定位，装夹工件，磨分割面，保证尺寸 240mm 专用磨床 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 6 8 钻 钻底面 4 19mm,4 11mm,413mm 专用钻床 9 钻 钻攻 3 M16mm,15mm,4 M12mm,深25mm 专用钻床 10 钻 钻攻 2 M16mm,深 15mm, 3 M6mm,深 10mm 专用钻床 11 钳 箱体底部用煤油做渗漏试验 12 检验 检查各部尺寸及精度 表三 WHX112 减速机箱体合箱后的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 钳 将箱盖，箱体对准和箱，用 10 M12螺栓，螺母紧固 2
12、 钻 钻，铰 2 6mm的锥销孔，装入锥销 专用钻床 3 钳 将箱盖，箱体做 标记，编号 4 粗铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后端面，保证尺寸 260mm 专用铣床 5 粗铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣左右端面，保证尺寸 260mm 专用铣床 6 精铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣前后两端面，保证端面 A的垂直度为 0.048 专用铣床 7 精铣 以底面定位，按底面一边找正，装夹工件，兼顾其他三面的加工尺寸，铣左右两端面，保证端面 A的垂直度为 0.048 专用铣床 8 粗镗 以底
13、面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗蜗杆面 110mm轴承孔，留加工余量 0.2 0.3mm,保证两轴中心线的垂直度公差为 0.08，与端面 B的位置度公差为 0.2mm 专用镗床 9 粗镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，粗镗蜗轮面 110mm轴承专用镗床 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 7 孔，留加工余量 0.2 0.3mm,保证两轴中心线的垂直度公差为 0.08，与端面 B的位置度公差为 0.2mm 10 检验 检查轴承孔尺寸及精度 11 半精镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗蜗杆面 110mm轴承孔 ，留加工余量 0.1 0.2mm 专用镗床
14、 12 半精镗 以底面定位，以加工过的端面找正，装夹工件，半精镗蜗轮面 110mm轴承孔，留加工余量 0.1 0.2mm 专用镗床 13 精镗 以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm），加工蜗杆面轴承孔 专用镗床 14 精镗 以底面定位，以加工过的端线找正，装夹工件，按分割面精确对刀（保证分割面与轴承孔的位置度公差为0.02mm），加工蜗轮面轴承孔 专用镗床 15 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板 钻，攻蜗杆轴承空端面螺孔 专用钻床 16 钻 用底面和两销孔定位，用钻模板钻，攻蜗轮轴承空端面螺孔 专用钻床 17 锪孔 用带有锥度
15、为 90度的锪钻锪轴承孔内边缘倒角 4 45度 专用钻床 18 钳 撤箱，清理飞边，毛刺 19 钳 合箱，装锥销，紧固 20 检验 检查各部尺寸及精度 21 入库 入库 第四章：机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述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，工序尺寸及毛坯的尺寸如下： 4.1 机盖 4.1.1 毛坯的 外廓尺寸： 考虑其加工外廓尺寸为 330 230 133 mm，表面粗糙度要求 RZ为 3.2um，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表 2.3 5及表 2.3 6，按公差等级 7 9级，取 7级，加工余量等级取 F 级确定， 河南工业职业技术学院毕
16、业设计 (论文 ) 8 毛坯长： 330+2 3.5=337mm 宽： 230+2 3=236mm 高： 133+2 2.5=138mm 4.1.2 主要平面加工的 工序尺寸及加工 余量： 为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序 5的铣削深度 ap=2.5mm， 工序 6的铣削深度 ap=2.45mm，留磨削余量 0.05mm,工序 8的磨削深度 ap=0.05mm 4.1.3 加工的工序尺寸及加工余量： （ 1）钻 4-11mm 孔 钻孔： 10mm， 2Z=10 mm， ap=5mm 扩孔： 11mm， 2Z=1mm， ap=0.5mm (2)钻 4-13mm 孔 钻孔： 13m
17、m， 2Z=13 mm， ap=6.5mm (3)攻钻 4-M6mm 孔 钻孔： 6mm， 2Z=6 mm， ap=3mm 攻孔： M6mm 4.2 机体 4.2.1 毛坯的外廓尺寸： 考虑其加工外 廓尺寸为 330 260 240 mm，表面粗糙度要求 RZ为 3.2um，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表 2.3 5及表 2.3 6，按公差等级 7 9级，取 7级，加工余量等级取 F 级确定， 毛坯长： 330+2 3.5=337mm 宽： 260+2 3=266mm 高： 240+2 3=246mm 4.1.2 主要平面加工的 工序尺寸及加工 余量： 为了保证加工后工件的尺寸，
18、在铣削工件表面时，工序 5的铣削深度 ap=2.5mm， 工序 6的铣削深度 ap=2.45mm，留 磨削余量 0.05mm,工序 10的磨削深度 ap=0.05mm 4.1.3 加工的工序尺寸及加工余量： （ 1）钻 4-19mm 孔 钻孔： 16mm， 2Z=16 mm， ap=8mm 扩孔： 19mm， 2Z=3mm， ap=1.5mm （ 2）钻 4-11mm 孔 钻孔： 10mm， 2Z=10 mm， ap=5mm 扩孔： 11mm， 2Z=1mm， ap=0.5mm (3)钻 4-13mm 孔 钻孔： 13mm， 2Z=13 mm， ap=6.5mm (4)攻钻 3-M16mm ，
19、 2 M16mm孔 钻孔： 16mm， 2Z=16 mm， ap=8mm 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 9 攻孔： M16mm (5)攻钻 8-M12mm 孔 钻孔： 12mm， 2Z=12 mm， ap=6mm 攻孔： M12mm (5)攻钻 3-M6mm 孔 钻孔： 6mm， 2Z=6 mm， ap=3mm 攻孔： M6mm 4.3 箱体 4.3.1 主要平面加工的 工序尺寸及加工 余量： 为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序 4的铣削深度 ap=2.0mm， 工序 5的铣削深度 ap=0. 5mm 4.3.2 加工的工序尺寸及加工余量： （ 1）钻绞 2-6mm
20、孔 钻孔： 4mm， 2Z=4 mm， ap=2mm 绞孔： 6mm （ 2）镗 2-110mm轴承 孔 粗镗： 109.4mm， 2Z=4.4 mm， ap=2.2mm 半精镗： 109.8mm， 2Z=0.4mm， ap=0.2mm 精镗： 109.8mm, 2Z=0.2mm, ap=0.1mm (3)攻钻 8-M12mm 孔 钻孔： 12mm， 2Z=12 mm， ap=6mm 攻孔： M12mm 第五章：确定切削用量及基本工时 5.1 箱盖 5.1.1 工序 5 粗铣顶面 （ 1）加工条件： 工件材料：灰铸铁 加工要求： 粗铣箱盖上顶面，保证顶面尺寸 3 mm 机床：卧式铣床 X63
21、刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀， dw=225mm,齿数 Z=20 量具：卡板 （ 2）计算铣削用量 已知毛坯被加工长度为 125 mm，最大加工余量为 Zmax=2.5mm,可一次铣削，切削深度ap=2.5mm 确定进给量 f： 根据工艺手册），表 2.4 75,确定 fz=0.2mm/Z 切削速度： 河南工业职业技术学院毕业设计 (论文 ) 10 参考有关手册，确定 V=0.45m/s,即 27m/min 3 8 (r / m i n )2 2 514.3 271 0 0 0dw1 0 0 0 vns 根据表 2.4 86,取 nw=37.5r/min, 故实际切削速度为： V= dwnw
22、 /1000=26.5(m/min) 当 nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为： fm=fzznz=0.2 20 37.5=150(mm/min) 切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为 l+l1+l2=125+3+2=130mm 故机动工时为： tm =130 150=0.866min=52s 辅助时间为： tf=0.15tm=0.15 52=7.8s 其 他时间计算： tb+tx=6% (52+7.8)=3.58s 故工序 5 的单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx =52+7.8+3.58=63.4s 5.1.2 工序 6 粗粗铣结合面 （ 1）加
23、工条件： 工件材料：灰铸铁 加工要求：精铣箱结合面，保证顶面尺寸 3 mm 机床：卧式铣床 X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀， dw=225mm,齿数 Z=20 量具：卡板 （ 2）计算铣削用量 已知毛坯被加工长度为 330 mm，最大加工余量为 Zmax=2.5mm,留磨削量 0.05mm，可一次铣削，切削深度 ap=2.45mm 确定进给量 f： 根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表 2.4 75,确定 fz=0.2mm/Z 切削速度： 参考有关手册，确定 V=0.45m/s,即 27m/min 3 8 (r / m i n )2 2 514.3 271 0 0 0dw1 0 0 0 vns 根据表 2.4 86,取 nw=37.5r/min, 故实际切削速度为： V= dwnw /1000=26.5(m/min) 当 nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：
