單機蝸桿減速器（箱體夾具設(shè)計)

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1、 . 單級蝸桿減速器設(shè)計（箱體夾具設(shè)計） XXX 【摘 要】此次設(shè)計的是蝸桿減速器的夾具，其夾具體具有體積小復雜的特點，很多都采用了專用夾具，特別是一些孔的加工，選用一面兩孔的定位，這樣能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的的基準，同時可以使加工余量均勻。這樣可以縮短工時提高生產(chǎn)效率。 【關(guān)鍵詞】蝸桿減速器 一面兩孔 夾具 緒 論 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之

2、間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設(shè)計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設(shè)計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設(shè)計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。 機械夾具是機械加工不可缺少的部件，在機械技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、

3、通用、經(jīng)濟的方向發(fā)展。 第一章 零件的分析 1.1 零件的作用 箱體是機器和部件的基礎(chǔ)零件，由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，彼此能協(xié)調(diào)地運動。常見的箱體零件有：各種形式的機床主軸箱、減速器和變速器等。如圖1-1所示 圖 1-1 箱體結(jié)構(gòu) 1.2 零件的工藝分析 分離的渦輪減速器箱體的主要加工部位有:軸承支承孔、結(jié)合面、端面、底座（裝配基面）、上平面、螺栓孔、螺紋孔等。對這些加工部位的技術(shù)要求有： 1、減速器箱體機蓋的上平面與結(jié)合面及機體的

4、底面與結(jié)合面必須平行，其誤差不超過0.06mm。 2、速器箱體結(jié)合面的表面粗糙度Ra值不超過兩結(jié)合面，間隙不超過0.03mm，取0.02mm。 3、軸承支承孔的軸線必須在結(jié)合面上，其誤差不超過±0.2mm。 4、軸承支承孔的尺寸公差一般為HT，表面粗糙度Ra小于0.6um，圓柱度誤差不超過孔徑公差的一半，孔距精度允許為±0.03mm~±0.05mm。 5、減速器箱體的底面是安裝基準，保證精度為0.02mm。 6、減速器箱體各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差為0.15mm。 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計概述 2.1 確定毛坯件的制造形式

5、 箱體材料是HT200，材料抗拉強度為200N/mm2，抗彎強度為400N/mm2，硬度為HB170-241。箱體結(jié)構(gòu)復雜，箱壁薄，故選用鑄造方法制造毛坯；因生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，可采用砂型機器造型，內(nèi)腔安放型芯，鑄件需要人工實效處理。 2.2 確定零件的基面 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 2.2.1 粗基準選擇 對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關(guān)零件的粗基準的選擇原則：當零件有不加工表面時，應選擇

6、這些不加工的表面作為粗基準，當零件有很多個不加工表面的時候，則應當選擇與加工表面要求相對位置精度較高大的不加工表面作為粗基準。 2.2.2 精基準選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設(shè)計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，故選底面為精基準。箱體和箱后的軸承孔加工仍以底面為主要定位基準。若箱體尺寸較小而批量很大時，可與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣既符合“基準統(tǒng)一”原則，又符合“基準重合”原則，有利于保證軸承孔軸線與結(jié)合

7、面重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行線。 2.3 加工方法和加工順序的確定 用以上精度定位，在鏜模上精鏜兩對支承孔，能滿足圖紙要求的位置精度，且生產(chǎn)率較高。鏜孔應在側(cè)板裝配后進行，以確保同軸孔系的同軸度。鏜孔前的預備工序是鉆—粗鏜和半精鏜。 平面的加工應在鏜孔之前進行。其終加工用半精銑就能達到要求。其預備2.是粗銑。頂面的半精銑安排在側(cè)板裝配后進行，以免頂蓋裝配后密封不嚴。 為了消除鑄造應力，穩(wěn)定加工精度，鑄造后安排退火處理。 為了保證加工精度，平面和孔系的粗、精加工劃分成不同的工序。 箱上其余的緊固孔和螺紋孔，安排在最后用鉆模加工。 綜合以上各項，可得該箱體的加工工藝過

8、程如下表1-1示。 表1-1 鑄鐵蝸桿減速器箱體工藝過程 工序號 工序內(nèi)容 定位基面 專用夾具 設(shè)備 1 鑄造 2 退火 3 粗銑頂面 底面 立銑 4 粗銑底面 頂面 立銑 5 粗銑左外側(cè)平面 頂面、左內(nèi)側(cè)面 粗銑夾具（一） 臥銑 6 粗銑前外側(cè)凸臺面 頂面、左外側(cè)面、前內(nèi)側(cè)面 粗銑夾具（二） 臥銑 7 粗銑右外側(cè)和后外側(cè)凸臺 底面、左外側(cè)（前外側(cè)面） 臥銑 8 銑底腳上平面 底面、左外側(cè)面 臥銑 9 半精銑底面 頂面 立銑 10 半精銑左右側(cè)面 底面、右外側(cè)凸臺面

9、 臥銑 11 半精銑前后凸臺面 底面、左外側(cè)平面、后（或前）外側(cè)面 臥銑 12 裝配側(cè)板 13 半精銑頂面 底面 立銑 14 鉆、粗鏜各支承孔 底面、左外側(cè)凸臺面 鉆鏜模 臥銑 15 半精鏜、精鏜各支承孔 同上 臥銑 16 鉆鉸其余各孔 臺鉆 17 清洗 18 檢驗 2.4 確定加工余量 精、細鏜Ф80±0.010mm兩支承蝸桿孔 選用機床：T68 臥式鏜床。 1.精鏜至Ф79.9mm.單邊余量Z=0.1mm,一次鏜去全部余量，Ap=0.1mm。進給量

10、 F=0.1mm/r 根據(jù)有關(guān)手冊，確定鏜床的切削速度v=100r/min Nw=1000v/Πd=（1000x100/39π r/min 由于鏜床主軸轉(zhuǎn)速為無級調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速即可作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。 切削時：當加工1個孔時 L=19mm，L1=3mm，L2=4mm T1=(L+L1+L2)/NwF =(19+3+4)/(816X0.1)min =0.32min 所以加工兩孔的機動時間為T=0.32X2=0.64min 2.細鏜孔至Ф80±0.010mm。由于細鏜與精鏜公用一根鏜桿，利用鏜床同時對工件精、細鏜孔，

11、因此除進給量外，其他切削量及工時均與精鏜相同。 Ap=0.05min；F=0.1mm/r； T1=816r/min，V=100m/min； T=0.64min。 第三章 專用夾具設(shè)計 3.1 夾具概述 在機床上加工工件時，為了使被加工表面達到圖紙的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等，在加工前，必須首先將工件裝夾在機床上。凡是按照機械加工工藝規(guī)程的要求，用來迅速裝夾工件，使工件對機床、刀具保持正確的相互位置，都稱為“機床夾具”，簡稱“夾具”。 3.2 夾具的分類 3.2.1 按通用化程度分類 （1）通用夾具 通用夾具指已經(jīng)標準化的，可以用于加

12、工一定范圍內(nèi)的不同的夾具。如：車床上的平口虎鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺；磨床上的磁力工作臺等。這些夾具可以按一定形狀的尺寸范圍內(nèi)的不同工件而不需進行特殊調(diào)整，已成為機床附件，一般由專門工廠制造供應，不需進行設(shè)計。 （2）專用夾具 專用夾具指專為某一工件的某一工序而設(shè)計制造的夾具。 專用夾具一般在批量較大的生產(chǎn)中使用。因為，當產(chǎn)品變更時，往往因夾具無法再使用而報廢。 為了擴大夾具的使用范圍，彌補專用夾具只適用于一種工件的某一工序的缺點，可采用可調(diào)夾具。 （3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具指當加工完一種工件后，經(jīng)過調(diào)整或更換個別元件，即可加工另一種工件表面的夾具。主要用于加工形狀相近

13、或尺寸相近的工件。 （4）具工件的某道工序的加工要求，由各種通用的標準件和部件組合安裝而成的專用夾具。這種夾具用完后可以折卸存放，當需要時又可以重新組裝使用并可裝成新的夾具，由于組合家具的標準元件和部件均是預先制好的，所以，單件、小批量生產(chǎn)也可使用。 3.2.2 按使用夾具的類型分類 可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具（又鏜模）、磨床夾具等。 3.2.3 按驅(qū)動夾具工作的動力來源分類 可分為手動夾具、氣動夾具、液動夾具、電動家具、電磁夾具等。 3.3 機床夾具的組成 一般而言，機床夾具由以下幾部分組成： （1）定位裝置 用以確定工件在夾

14、具重的正確位置。定位裝置由一系列定位元件組成，定位元件是一系列標準化元件（也可以根據(jù)需要設(shè)計非標準定位元件），如定位塊、定位心軸、v形塊、支承釘?shù)取? （2）夾緊裝置 工件定位后，要在加工過程中保持其既定的正確位置不變，需要對工件進行夾緊。承擔這一任務的裝置就叫夾緊裝置。 （3）對刀裝置 用以確定刀具與工件加工表面的正確位置。對刀裝置可以用于調(diào)整刀具的正確位置，如銑床夾具的對刀塊；也可以用于對刀具的引導，如鉆鏜夾具的鉆套和鏜套。對刀裝置由對刀元件組成，其中大部分已經(jīng)標準化，有時也需要設(shè)計一些非標準元件。 （4）對定裝置 用于機床與夾具的對定，確保夾具

15、與機床之間有一正確的相互位置。對定機構(gòu)與選用的機床有關(guān)，不同的機床夾具與機床對定的方法不同。在設(shè)計夾具的對定機構(gòu)時，要參考機床相關(guān)結(jié)構(gòu)與聯(lián)系尺寸，以確定夾具與之對定部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。 （5）其他裝置 如分度裝置、靠模裝置、護油裝置、輔助裝置等。 （6）夾具體 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具所有裝置和元件均安裝在夾具體上，除此之外夾具體外還要承受工件的全部重量、切削力、離心力、沖擊力等。因此夾具體是一個比較重要的零件。 夾具的這六個組成部分并非一定完整，有時根據(jù)具體情況有所增減，但是，定位裝置是必不可少的。 3.3.1 夾具的作用 （1）保證加工精度 用夾

16、具裝夾工件，減少對其他生產(chǎn)設(shè)備和操作者技術(shù)的依賴性，能穩(wěn)定地保證加工精度。 （2）提高勞動生產(chǎn)率 用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，縮短了工件安裝時間，提高了勞動生產(chǎn)率。 （3）改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件，方便、迅速。當采用氣動、液動等夾緊裝置時，可以減輕工人的勞動強度。 （4）低生產(chǎn)成本 （5）擴大機床的使用范圍 3.4 夾具設(shè)計原理 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具。本夾具用于臥式鏜床T68。刀具為雙刃鏜刀對支承孔一次進行精度加工。 3.4.1 夾具設(shè)計目的 本夾具主要用來精細鏜Φ80±0.010mm兩孔

17、，而且都有一定的技術(shù)要求。為了保證同軸孔系的同軸度和平行孔系的平行度，在進行加工Ф80±0.010mm孔之前，必須對箱體底面進行磨銑加工。因此，在本道工序加工時，在考慮到勞動生產(chǎn)率的提高、降低勞動強度同時，必須保證精度的。 3.5 夾具設(shè)計內(nèi)容 3.5.1 定位的概念 就是要在機床上確定工件相對于刀具的正確加工位置，工件只有處于這一位置上接受加工，才能保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的各項技術(shù)要求。 3.5.2 定位的作用 工件定位的基本原理有六點定位定則，即用合理分布的六個支承點限制工件六點自由度的法則，支承點的分布必須合理，否則不能有效地限制工件的六個自由度。平面是

18、最簡單的幾何表面，因此，工件上常用平面作為定位基準。定位方法的確定，主要根據(jù)工件的加工要求及工件定位基準面的形狀等因素來確定定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式的選擇。 3.5.3 定位原理 六點定位原理，即：用合理的六個支承點限制工件六個自由度X 、Y 、Z 、X 、Y 、Z。 3.5.4 定位方式 箱體夾具的設(shè)計采用一面兩空定位。定位元件是一塊支承板和兩個定位短銷。支承板限制Z、X、Y,圓柱銷限制X、Y,、菱形銷限制X、Z,顯然是過定位，為使兩孔均能安裝上，所以采用削邊銷來保證兩孔能在兩銷上正確定位。 3.5.5 夾緊的概念 就是將工件在已經(jīng)定好的位

19、置上可靠地夾住，以防在加工時因受到的切削力、沖擊力、振動、離心力等影響，工件發(fā)生不應有的位移，而破壞了定位。 3.5.6 夾緊作用 確定夾緊力就是確定夾緊力的方向、大小和作用點的三要素。而夾緊力三要素的確定，要分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、切削力的方向以及工件定位方式、布置方式等。鉸扣孔的夾緊力要指向主要的定位基面，夾緊力應盡可能和切削力、工件重力同向，夾緊力應落在剛性較好的部位，夾緊力還應靠近加工表面。 3.5.7 夾具體的穩(wěn)定及優(yōu)點 為了使夾具體能夠固定在工作臺上，在鉆孔的時候穩(wěn)固，應將放在工作臺的一面焊接支腿，將夾具面銑平之后，焊接的平面應與鉆孔軸線垂直，保證其鉆

20、孔的精度要求。夾具的鏜模板應保證其平行度及垂直度要求。該夾具體具有轉(zhuǎn)動方便，方便加工兩個孔，而且有利于裝卸，有利于更換損壞的零部。 3.5.8 切削力及夾緊力的計算 切削刀具：高速鋼鑲齒雙刃鏜刀，Ф300mm，Z=10，則 F=Cf ApfzAeZ/(D0Nf) 式中，Cf=650，Ap=3.1mm，F(xiàn)z=0.08min，Yf=0.72，Ae=40mm（在加工上測量的近似值），Nf=0.86，D0=225mm，Qf=0.86，Wf=0，Z=10， F=（650x3.1x0.08^0.72x40^0.086）/225^0.86 N=2912N 當用雙刃鏜刀

21、時，F(xiàn)實=2F=5824N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4。式中 K1=基本安全系數(shù)，K1=1.5; K2=加工性質(zhì)系數(shù)，K2=1.1； K3=斷續(xù)切削系數(shù)，K3=1.1； K4=刀具鈍化系數(shù)，K4=1.1。 于是 F記 =KFh=1.5x1.1x1.1x1.1x5824N= 11627.616N 所以實際夾緊力Fj為 Fj（f1+f2）=KFh Fj=KHf/（f1+f2）=11627.616N/（0.25+0.25）=23255.232N 式中，f1和f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f1=f2=0.25； F記=在在不理的

22、條件下由靜力平衡求出的夾緊力；Fj=實際需要的夾緊力。 3.5.9 定位誤差分析 由于工件的定位面及夾具的上的定位元件均有一定的制造誤差，因此，工件在夾具中所占的位置能否保證加工精度要求，還是一個未知數(shù)，所以我們要進行工件定位精度分析。定位誤差是因工件定位而產(chǎn)生的工序基準在工序尺寸方向上的最大的變動量。定位誤差產(chǎn)出的原因，一是工件的定位基面的制造誤差引起；二是定位基準未選擇工序基準所引起。工件的底面與定位基準均為底面，基準重合，即為0。工件的側(cè)面以定位銷限位，圓柱面作為限位基面，定位基準單方向移動 （1）確定兩定位銷中心距及公差。 夾具上兩定位銷中心距的基本尺寸取工件兩孔

23、中心距的基本尺寸L=83.9，其公差取工件兩孔中心距的1/5~1/2，即：Ld=（1/5~1/2） LD/2=±0.02。式中，Ld和LD分別為兩銷中心距和兩孔中心距的公差。L±Ld/2=84±0.02。 （2）確定圓柱銷直徑及公差。定位孔Ф10±+0.1 圓柱銷的基本尺寸取應工件孔的最小直徑，其公差一般取g6或f7。 （3）確定削邊銷寬度，直徑及公差。 按表4-1(附錄1）選取削邊銷的寬度b；然后按公式：b=D2s2/（§LD+§Ld），算出削邊銷與其配合孔的最小間隙s2:； 再計算削邊銷直徑的基本尺寸：d2=D2-s2；最后取h6或h7選取削邊銷的公差。菱形銷結(jié)構(gòu)，如圖3-1。

24、 圖3-1 菱形銷結(jié)構(gòu)圖 3.5.10 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在箱體設(shè)計夾具時，為提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，決定選擇以“一面兩孔”作為定位基準。這種方法使支承架固定在夾具上，剛性好，制造精度高，工件裝卸方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 鏜削箱體孔系的方法經(jīng)常用坐標法和鏜模法。坐標法使用于孔間距精度要求較低的情形，采用游標尺；適用于孔間距精度叫高的情形，采用百分表。鏜模法適用于專用鏜孔的夾具。將工件上需要加工的孔系位置按圖樣要求的精度提高1級復制在鏜模板上，再將其安裝在夾具體上，并安裝在鏜床的工作臺上。工件在夾具上定位

25、夾緊，鏜刀桿支承在模板導套內(nèi)，這樣既增加刀桿的剛性，又保證同軸孔系的同軸度和平行孔系的平行度要求。鏜孔時，鏜刀桿與鏜床主軸應浮動鏈接。這樣，孔系的位置精度主要取決于鏜模的精度而不是機床的精度。 小結(jié) 幾個星期以來的畢業(yè)設(shè)計實踐，讓我們不斷探索研究機械加工及設(shè)計的具體理論與方法，再結(jié)合老師耐心指導，使我們逐漸了解運用一系列的可操作的機械設(shè)計的方法。我們從生活中區(qū)體會機械設(shè)計的無處不在，同時在該過程中發(fā)現(xiàn)機械設(shè)計中的種種不足之處，我們根據(jù)所學知識與實際生活相結(jié)合。 在開始的設(shè)計中，雖然有很好的想法，但是要把它實踐與書面理論相結(jié)合還是有困難的，于

26、是我們咨詢老師請求幫助，在老師的建議指導下我們一步步從簡單開始，在我們慢慢探索中，我們辛苦并愉快的實現(xiàn)我們的設(shè)計。為得出大概實物圖，我們運用了CAD,PRE等設(shè)計軟件，從中我們也復習了以前的功課，讓我們受益匪淺。 【參考文獻】 【1】孟少農(nóng)：機械加工工藝手冊，機械工業(yè)出版社1991 【2】李益民：機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，機械工業(yè)出版社1993 【3】喬世民：機械制造基礎(chǔ)，高等教育出版社2003 【4】李 洪：機械加工工藝師手冊，機械工業(yè)出版社1990 【5】崇 凱：機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南， 化學工業(yè)出版社2006 【6】王平嶂：

27、機械制造工藝與刀具，清華大學出版社2005 致謝 首先，要感謝學校的一些領(lǐng)導和老師，是他們提供給我們這次設(shè)計的機會，讓我們在即將步入社會的時候得到了一次鍛煉。通過這次設(shè)計，讓我三年來所學的知識得到了一次全面的鞏固，使我明白了設(shè)計的一般步驟和基本規(guī)律，讓我在理論和動手能力上得到了很大的提升。 在XX老師和XXX老師的精心指導下完成了本次畢業(yè)設(shè)計，他們豐富的專業(yè)知識、博愛的胸懷、謙遜的品質(zhì)和嚴謹細致、一絲不茍的作風是我以后學習和工作的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。通過這短短幾周的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，讓我在基礎(chǔ)理論知識、軟件操作技能、獨立思考問題上面有了長足的進步。 與此同時，他們還經(jīng)常教育我為人處事的道理，使我在增長知識的同時也收獲了許多人生哲理。在此謹對老師致以衷心的感謝！本論文從選題、畢業(yè)論文整個過程都傾注了老師的心血，再一次向他們表示衷心的感謝和誠摯的敬意！同時要感謝我的同學們，是他們在困難的時候給我?guī)椭? 最后，要感謝我的學校，讓我度過了這三年的快樂時光。 .頁腳.