1152-WH212减速机壳体加工工艺及夹具设计
1152-WH212减速机壳体加工工艺及夹具设计,wh212,减速,机壳,加工,工艺,夹具,设计
1故障的分析、尺寸的决定以及凸轮的分析和应用前言介绍:作为一名设计工程师有必要知道零件如何发生和为什么会发生故障,以便通过进行最低限度的维修以保证机器的可靠性。有时一次零件的故障或者失效可能是很严重的一件事情,比如,当一辆汽车正在高速行驶的时候,突然汽车的轮胎发生爆炸等。另一方面,一个零件发生故障也可能只是一件微不足道的小事,只是给你造成了一点小麻烦。一个例子是在一个汽车冷却系统里的暖气装置软管的松动。后者发生的这次故障造成的结果通常只不过是一些暖气装置里冷却剂的损失,是一种很容易被发现并且被改正的情况。能够被零件进行吸收的载荷是相当重要的。一般说来,与静载重相比较,有两个相反方向的动载荷将会引起更大的问题,因此,疲劳强度必须被考虑。另一个关键是材料是可延展性的还是脆性的。例如,脆的材料被认为在存在疲劳的地方是不能够被使用的。很多人错误的把一个零件发生故障或者失效理解成这样就意味着一个零件遭到了实际的物理破损。无论如何,一名设计工程师必须从一个更广泛的范围来考虑和理解变形是究竟如何发生的。一种具有延展性的材料,在破裂之前必将发生很大程度的变形。发生了过度的变形,但并没有产生裂缝,也可能会引起一台机器出毛病,因为发生畸变的零件会干扰下一个零件的移动。因此,每当它不能够再履行它要求达到的性能的时候,一个零件就都算是被毁坏了(即使它的表面没有被损毁) 。有时故障可能是由于两个两个相互搭配的零件之间的不正常的磨擦或者异常的振动引起的。故障也可能是由一种叫蠕变的现象引起的,这种现象是指金属在高温下时一种材料的塑性流动。此外,一个零件的实际形状可能会引起故障的发生。例如,应力的集中可能就是由于轮廓的突然变化引起的,这一点也需要被考虑到。当有用两个相反方向的动载荷,材料不具有很好的可延展性时,对应力考虑的评估就特别重要。一般说来,设计工程师必须考虑故障可能发生的全部方式,包括如下一些方面:压力变形磨损腐蚀振动环境破坏固定设备松动在选择零件的大小与形状的时候,也必须考虑到一些可能会产生外部负载影响的空间因素,例如几何学间断性,为了达到要求的外形轮廓及使用相关的连接件,也会产生相应的残余应力。凸轮是被应用的最广泛的机械结构之一。凸轮是一种仅仅有两个组件构成的设备。主动件本身就是凸轮,而输出件被称为从动件。通过使用凸轮,一个简单的输入动作可以被修改成几乎可以想像得到的任何输出运动。常见的一些关于凸轮应用的例子有:凸轮轴和汽车发动机工程的装配专用机床自动电唱机2印刷机自动的洗衣机自动的洗碗机高速凸轮(凸轮超过 1000 rpm 的速度)的轮廓必须从数学意义上来定义。无论如何,大多数凸轮以低速(少于 500 rpm)运行而中速的凸轮可以通过一个大比例的图形表示出来。一般说来,凸轮的速度和输出负载越大,凸轮的轮廓在被床上被加工时就一定要更加精密。材料的设计属性当他们与抗拉的试验有关时,材料的下列设计特性被定义如下。静强度:一个零件的强度是指零件在不会失去它被要求的能力的前提下能够承受的最大应力。因此静强度可以被认为是大约等于比例极限,从理论上来说,我们可以认为在这种情况下,材料没有发生塑性变形和物理破坏。刚度:刚度是指材料抵抗变形的一种属性。这条斜的模数线以及弹性模数是一种衡量材料的刚度的一种方法。弹性:弹性是指零件能够吸收能量但并没有发生永久变形的一种材料的属性。吸收的能量的多少可以通过下面弹性区域内的应力图表来描述出来。韧性:韧性和弹性是两种相似的特性。无论如何,韧性是一种可以吸收能量并且不会发生破裂的能力。因此可以通过应力图里面的总面积来描述韧性,就像用图 2.8 b 描绘的那样。显而易见,脆性材料的韧性和弹性非常低,并且大约相等。脆性:一种脆性的材料就是指在任何可以被看出来的塑性变形之前就发生破裂的材料。脆性的材料一般被认为不适合用来做机床的零部件,因为当遇到由轴肩,孔,槽,或者键槽等几何应力集中源引起的高的应力时,脆性材料是无法来产生局部屈服的现象以适应高的应力环境的。延展性:一种延展性材料会在破裂之前表现出很大程度上的塑性变形现象。延展性是通过可延展的零件在发生破裂前后的面积和长度的百分比来测量的。一个在发生破裂的零件,其伸长量如果为 5%,则认为该伸长量就是可延展性和脆性材料分界线。可锻性:可锻性从根本上来说是指材料的一种在承受挤压或压缩是可以发生塑性变形的能力,同时,它也是一种在金属被滚压成钢板时所需金属的重要性能。硬度:一种材料的硬度是指它抵抗挤压或者拉伸它的能力。一般说来,材料越硬,它的脆性也越大,因此,弹性越小。同样,一种材料的极限强度粗略与它的硬度成正比。机械加工性能(或切削性):机械加工性能是指材料的一种容易被加工的性能。通常,材料越硬,越难以加工。压应力和剪应力除抗拉的试验之外,还有其它一些可以提供有用信息的静载荷的实验类型。压缩测试:大多数可延展材料大约有相同特性,当它们处于受压状态的紧张状态时。极限强度,3无论如何,不能够被用于评价压力状态。当一件具有可延展性的样品受压发生塑性变形时,材料的其它部分会凸出来,但是在这种紧张的状态下,材料通常不会发生物理上的破裂。因此,一种可延展的材料通常是由于变形受压而损坏的,并不是压力的原因。剪应力测试:轴,螺钉,铆钉和焊接件被用这样一种方式定位以致于生产了剪应力。一张抗拉试验的试验图纸就可以说明问题。当压力大到可以使材料发生永久变形或发生破坏时,这时的压力就被定义为极限剪切强度。极限剪切强度,无论如何,不等于处于紧张状态的极限强度。例如,以钢的材料为例,最后的剪切强度是处于紧张状态大约极限强度的 75%。当在机器零部件里遇到剪应力时,这个差别就一定要考虑到了。动力载荷不会在各种不同的形式的力之间不停发生变化的作用力被叫作静载荷或者稳定载荷。此外,我们通常也把很少发生变化的作用力叫作静载荷。在拉伸实验中,被分次、逐渐的加载的作用力也被叫作静载荷。冲击载荷:这类载荷是由于冲击作用产生的。一个例子就是一台升降机坠落到位于通道底部的一套弹簧装置上,这套装置产生的力会比升降机本身的重量大上好几倍。当汽车的一个轮胎碰撞到道路上的一个突起或者路上的一个洞时,相同的冲击荷载的类型也会在汽车的减震器弹簧上发生。温度对屈服强度和弹性模数的影响一般说来,当在说明一种拥有特殊的属性的材料时,如弹性模数和屈服强度,表示这些性能在室温环境下就可以存在。在低的或者较高的温度下,材料的特性可能会有很大的不同。例如,很多金属在低温时会变得更脆。此外,当温度升高时,材料的弹性模数和屈服强度都会变差。图 2.23 显示了低碳钢的屈服强度在从室温升高到 1000oC 过程中被降低了大约 70%。当温度升高时,图 2.24 显示了低碳钢在弹性模数 E 方面的削减。正如从图上可以看见的那样,弹性模数在从室温升高到 1000oC 过程中大约降低了 30%。从这张图表中,我们也能看到在室温下承受了一定载荷而不会发生变形的零件却可能在高温时承受相同载荷时发生永久变形。蠕变: 一种塑性变形的现象由于温度效应的影响,金属中产生了一种被称为蠕变的现象,一个承受了一定的载荷的零件的塑性变形是按照一个时间函数来逐渐增加的。蠕变现象在室温的条件下也是存在的,但它发生的过程是如此之慢,以致于很少变得像在预期寿命中温度被升高到 300oC 或更多时那样显著,逐渐增加的塑性变形可能在一段短的时期内变得很明显。材料的抗蠕变强度是指材料抵抗蠕变的属性,并且抗蠕变强度的数据可以通过处理长期的蠕变试验(模拟实际零件的操作条件)来获得。在试验的过程中,给定的材料在规定的温度下的塑性应变被被进行了实时监控。由于蠕变是一种塑性变形现象,发生了蠕变的零件的尺寸可能就会被永久的改变。因此,如果一个零件是在很强的强度下运转的话,那么设计工程师必须精确地预言将在机器的使用寿命期间可能发生的蠕变的次数。否则,与此伴随的或者相关的问题就可能发生。在高温下,当螺栓被用来紧固零件时,蠕变就可能变成一个必须解决的问题。处在压力状态下的螺钉,蠕变是按照一个时间函数来发生的。因为变形是塑性的,夹紧力的损失将可能导致螺纹连接件的意外松动。像这种特殊的现象,通常被称为松弛,我们可以通过进行适当的蠕变强度时测试来确定是不是发生了蠕变。4总结机器设计者必须理解进行抗拉的静止强度的测试目的。这种试验可以确定被在设计方程式过程中使用的许多金属的机械特性。像弹性模数,比例极限,屈服强度,弹性,以及延展性等等可以根据抗拉试验来决定它们的特性。温度能影响金属的机械特性。温度的增加可能会引起金属的热胀和蠕变,并且还可能降低它的屈服强度和它的弹性模数。如果大多数金属不被允许在温度发生变化时发生膨胀或者收缩,那么压力就会被当做载荷来看待。这现象在依靠干涉配合来进行零件装配时是有益的。一个毂或者孔的内径比与它相配的轴或者圆柱的直径小一点。先将毂加热后,由于热胀冷缩,此时可以轻松的将轴插入其中。当它冷却以后,同样由于热胀冷缩,它的内孔直径会变小,从而对插入其中的轴产生了很大的摩擦力,有效的防止了轴的松动。1Failure Analysis,Dimensional Determination And Analysis,Applications Of CamsINTRODUCTIONIt is absolutely essential that a design engineer know how and why parts fail so that reliable machines that require minimum maintenance can be designedSometimes a failure can be serious, such as when a tire blows out on an automobile traveling at high speedOn the other hand,a failure may be no more than a nuisanceAn example is the loosening of the radiator hose in an automobile cooling systemThe consequence of this latter failure is usually the loss of some radiator coolant,a condition that is readily detected and correctedThe type of load a part absorbs is just as significant as the magnitudeGenerally speaking,dynamic loads with direction reversals cause greater difficulty than static loads,and therefore,fatigue strength must be consideredAnother concern is whether the material is ductile or brittleFor example,brittle materials are considered to be unacceptable where fatigue is involvedMany people mistakingly interpret the word failure to mean the actual breakage of a partHowever,a design engineer must consider a broader understanding of what appreciable deformation occursA ductile material,however will deform a large amount prior to ruptureExcessive deformation,without fracture,may cause a machine to fail because the deformed part interferes with a moving second partTherefore,a part fails(even if it has not physically broken)whenever it no longer fulfills its required functionSometimes failure may be due to abnormal friction or vibration between two mating partsFailure also may be due to a phenomenon called creep,which is the plastic flow of a material under load at elevated temperaturesIn addition,the actual shape of a part may be responsible for failureFor example,stress concentrations due to sudden changes in contour must be taken into accountEvaluation of stress considerations is especially important when there are dynamic loads with direction reversals and the material is not very ductileIn general,the design engineer must consider all possible modes of failure,which include the followingStressDeformationWearCorrosionVibrationEnvironmental damageLoosening of fastening devicesThe part sizes and shapes selected also must take into account many dimensional factors that produce external load effects,such as geometric discontinuities,residual stresses due to forming of desired contours,and the application of interference fit jointsCams are among the most versatile mechanisms availableA cam is a simple two-member device The input member is the cam itself,while the output member is called the 2followerThrough the use of cams,a simple input motion can be modified into almost any conceivable output motion that is desiredSome of the common applications of cams areCamshaft and distributor shaft of automotive engineProduction machine toolsAutomatic record playersPrinting machinesAutomatic washing machinesAutomatic dishwashersThe contour of high-speed cams (cam speed in excess of 1000 rpm) must be determined mathematicallyHowever,the vast majority of cams operate at low speeds(less than 500 rpm) or medium-speed cams can be determined graphically using a large-scale layoutIn general,the greater the cam speed and output load,the greater must be the precision with which the cam contour is machinedDESIGN PROPERTIES OF MATERIALSThe following design properties of materials are defined as they relate to the tensile testFigure 2.7Static Strength The strength of a part is the maximum stress that the part can sustain without losing its ability to perform its required functionThus the static strength may be considered to be approximately equal to the proportional limit,since no plastic deformation takes place and no damage theoretically is done to the materialStiffness Stiffness is the deformation-resisting property of a materialThe slope of the modulus line and,hence,the modulus of elasticity are measures of the stiffness of a materialResilience Resilience is the property of a material that permits it to absorb energy without permanent deformationThe amount of energy absorbed is represented by the area underneath the stress-strain diagram within the elastic regionToughness Resilience and toughness are similar propertiesHowever,toughness is the ability to absorb energy without ruptureThus toughness is represented by the total area underneath the stress-strain diagram, as depicted in Figure 28bObviously,the toughness and resilience of brittle materials are very low and are approximately equalBrittleness A brittle material is one that ruptures before any appreciable plastic deformation takes placeBrittle materials are generally considered undesirable for machine components because they are unable to yield locally at locations of high stress because of geometric stress raisers such as shoulders,holes,notches,or keywaysDuctility A ductility material exhibits a large amount of plastic deformation prior to ruptureDuctility is measured by the percent of area and percent elongation of a part loaded to ruptureA 5%elongation at rupture is considered to be the dividing line between ductile and 3brittle materialsMalleability Malleability is essentially a measure of the compressive ductility of a material and,as such,is an important characteristic of metals that are to be rolled into sheetsFigure 2.8Hardness The hardness of a material is its ability to resist indentation or scratchingGenerally speaking,the harder a material,the more brittle it is and,hence,the less resilientAlso ,the ultimate strength of a material is roughly proportional to its hardnessMachinability Machinability is a measure of the relative ease with which a material can be machinedIn general,the harder the material,the more difficult it is to machineCOMPRESSION AND SHEAR STATIC STRENGTHIn addition to the tensile tests,there are other types of static load testing that provide valuable informationCompression Testing Most ductile materials have approximately the same properties in compression as in tensionThe ultimate strength,however,can not be evaluated for compressionAs a ductile specimen flows plastically in compression,the material bulges out,but there is no physical rupture as is the case in tensionTherefore,a ductile material fails in compression as a result of deformation,not stressTemperature can affect the mechanical properties of metalsIncreases in temperature may cause a metal to expand and creep and may reduce its yield strength and its modulus of elasticityIf most metals are not allowed to expand or contract with a change in temperature,then stresses are set up that may be added to the stresses from the loadThis phenomenon is useful in assembling parts by means of interference fitsA hub or ring has an inside diameter slightly smaller than the mating shaft or postThe hub is then heated so that it expands enough to slip over the shaftWhen it cools,it exerts a pressure on the shaft resulting in a strong frictional force that prevents loosening大连水产学院本科毕业论文(设计) 摘要I本设计已经通过答辩,如果需要图纸请联系 QQ 251133408 另专业团队代做毕业设计,质量速度有保证。 摘要本设计要求“以质量求发展,以效益求生存” ,在保证零件加工质量的前提下,提高了生产率,降低了生产成本,是国内外现代机械加工工艺的主要发展方面方向之一。通过对 WH212 减速器箱体零件图的分析及结构形式的了解,从而对减速器进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。然后再对减速器箱体的底孔、轴承孔的加工进行夹具设计与精度和误差分析,该工艺与夹具设计结果能应用于生产要求。关键词: 减速器 加工工艺 定位 夹具设计大连水产学院本科毕业论文(设计) 摘要II大连水产学院本科毕业论文(设计) AbstractIIIAbstractThis Paper requires that with quality beg development, with benefits seek to live on to store , under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing , have raised productivity and reduced production cost, is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing. Through knowing and analysis the configuration of the casing part drawing for WH212 gear reducer, so as to analysis the process, make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of gear reducer. Then, carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error for the processing of bearing hole and the base hole of the casing of gear reducer, this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.Key phrase: gear reducer , processing technology , Fixed position ,Tongs design大连水产学院本科毕业论文(设计) 绪论IV绪 论机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后,进行的一次理论联系实际的综合运用,使我对专业知识、技能有了进一步的提高,为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分,不论是传统制造,还是现代制造系统,夹具都是十分重要的。因此,好的夹具设计可以提高产品劳动生产率,保证和提高加工精度,降低生产成本等,还可以扩大机床的使用范围,从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中,对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全,但是,夹具设计还经常会遇到一些小问题,这些小问题如果处理不好,也会给夹具的使用造成许多不便,甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下:清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时,会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根,应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位,则不需要清根,而且交界处可以倒为圆角 R。端面与外圆定位时,与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工的夹具时,会存在让刀问题。设计这类夹具时,应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后,铣刀或砂轮的退刀位置,其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小,留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似,尺寸不同的系列产品零件夹具时,为了降低生产成本,提高夹具的利用率,往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。随着机械工业的迅速发展,对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中,应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具,尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。大连水产学院本科毕业论文(设计) 零件分析1第一章 零件分析一 箱体的结构特点箱体是机器和部件的基础零件,由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动.常见的箱体零件有:各种形式的机床主轴箱.减速箱和变速箱等.各种箱体类零件由于功用不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点 :1.尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长达 56m,宽34m,重 5060 吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件.2.形状复杂其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求.3.精度要求有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔,这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度,使用性能和使用寿命。4有许多紧固螺钉定位箱孔。这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上,有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点,故机械加工劳动量相当大,困难也相当大,例如减速箱体在镗孔时,要如何保证位置度问题,都是加工过程较困难的问题。二箱体的材料、毛坯及热处理1、 毛坯种类的确定。常用毛坯种类有:铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时,一大连水产学院本科毕业论文(设计) 零件分析2般要综合考虑以下几个因素:(1)依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如,零件材料为铸铁,须用铸造毛坯;强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。(2) 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯,例如结构比较复杂的零件采用铸件比锻件合理;结构简单的零件宜选用型材,锻件;大型轴类零件一般都采用锻件。(3) 依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中,应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法,例如手工木模砂型铸造。(4)确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本减速器是大批量的生产,材料为 HT2040 用铸造成型。2毛坯的形状及尺寸的确定:毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上(对于外型尺寸)或减去(对内腔尺寸)加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定,毛坯的形状时,为了方便加工,有时还要考虑下列问题:(1)为了装夹稳定、加工方便,对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。(2)为了提高机械加工的生产率,有些小零件可以作成一坯多件。(3)有些形状比较特殊,单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻,待加工到一定程度再切割分开。在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证大连水产学院本科毕业论文(设计) 减速机箱体加工工艺过程及分析 3零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。3毛坯的材料热处理长期使用经验证明,由于灰口铸铁有一系列的技术上(如耐磨性好,有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等)和经济上的优点,通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT2040,HT2547,当载荷较大时,采用 HT3054,HT3561 高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件(受铸造能力的限制)时,可以采用焊接结构件,它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯,解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工,可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前,为不消除毛坯的内应力,对毛坯应进行人工实效处理,对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时,应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。第二章 减速机箱体加工工艺过程及分析冶金矿山机械中应用最多的减速机是平行轴孔圆柱齿轮卧式的,箱体是分离式结构。毛坯常用 HT15或 HT2040 灰口铸铁制作,但在一些轻载荷的机器中所用的减速器体积小、结构简单。如蜗杆、蜗轮减速机。其毛坯的材料常用 HT2040 灰口铸铁制作。减速箱箱体为了减轻重量常将上盖分为轴承座和罩盖两部分。轴承采用铸件,结构简单,制造方便。一、 减速器箱体的主要技术要求。分离的减速器箱体的主要加工部位有:轴承支承孔、结合面、端面、底座(装配基面) ,上平面、螺栓孔、螺纹孔等。对这些加工部位的技术要求有:1、减速器箱体、机盖的上平面与结合面及机体的底面与结合面必须平行,其误差一超过0.06/1000mm2、减速器箱体结合面的表面粗糙度 Ra 植不超过两结合面间隙不超过 0.03mm,取 0.02mm。3、轴承支承孔的轴线必须在结合面上,其误差不超过0.2mm。4、轴承支承孔的尺寸公差一般为 HT,表面粗糙度 Ra 小于 1.6m,圆柱度误差不超过孔径公差大连水产学院本科毕业论文(设计) 减速机箱体加工工艺过程及分析 4的一半,孔距精度允许公差为0.03mm0.05mm.5、减速器箱体的底面是安装基准,保证精度为 0.2mm.6、减速器箱体各表面上的螺孔均有位置度要求,其位置度公差为 0.15mm二、减速器箱体的机械加工工艺过程。图 1-1技 术 要 求1.未 注 明 铸 造 圆 角 5-8m2铸 件 进 行 时 效 处 理3机 体 与 机 盖 一 起 镗 孔4机 体 与 机 盖 自 由 组 合 后 , 主 剖 面 处 缝 隙 不 大 , 0.5mM6 15深刮 平 深 锥 销 孔 与 机体 同 加 工刮 平向 F向 深 机 盖吴 紫 东 万HT20-4.机 体 不 准 漏 油深 15 制 图攀 枝 花 学 院 01机 制 本校 核 比 例材 料件 数 : 1深 25 深10背 面 刮 平 背 面 刮 平锥 销 孔 与 盖 同 时 加 工 机 座1.未 注 明 铸 造 圆 角 5-8m2铸 件 进 行 时 效 处 理3机 体 与 机 盖 一 起 镗 孔4机 体 与 机 盖 自 由 组 合 后 , 主 剖 面 处 缝 隙 不 大 , 0.5m技 术 要 求.机 体 不 准 漏 油向刮 平 攀 枝 花 学 院 01机 制 本吴 紫 东校 核制 图 万件 数材 料比 例 : 1HT20-4x45大连水产学院本科毕业论文(设计) 减速机箱体加工工艺过程及分析 5图 1-2分析图 1-1 和图 1-2 可知。1、主要孔装轴承支承孔 2-110 -0.0250.012、主要平面底座的底面和结合面,箱盖的结合面和顶部为孔面,支承孔的端面等。3、其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。轴承支承孔通常在镗床上镗削;加工连接孔、螺孔、销钉在钻床上进行,主要平面通常在龙门铣削,支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来。减速器箱体的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件,中间有无热处理工序。由图可知,减速器箱体整个加工工艺过程分为两大阶段,先对箱盖和机体分别进行加工,而后合箱对整体箱进行加工。第一阶段主要完成平面、紧固孔、油塞孔和油标的加工,为整体合箱做准备。第二阶段为合装好的箱体上加工轴承孔及其端面,第二阶段加工完成后,还应拆箱,为了保证轴承孔加工精度和拆装后的重复精度,应在两阶段之间安排钳工工序,钻铰二定位销孔,并打入定位销。三、零件图分析1.110 -0.0250.01 两轴孔的圆度公差 0.01mm,圆柱度公差为 0.01mm;2.上箱体结合面对 E 面的位置度公差为 0.2mm;大连水产学院本科毕业论文(设计) 减速机箱体加工工艺过程及分析 63.110 的轴心线对 C、D 端面的垂直度公差为 0.08mm,对另一轴心线的垂直度为 0.046mm;01.254.110 的轴心线对 A、B 的垂直度公差为 0.08mm;.05.下箱体结合面对 C 面的位置度公差为 0.2mm;6.铸件人工时效处理; 7.零件材料 TH-40;8.箱体做煤油参漏试验。四、减速器加工的工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多提几个方案,加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题:大连水产学院本科毕业论文(设计) 减速机箱体加工工艺过程及分析 7采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量(参考参数)表(1-1)1.加工方法的选择在选择各表面的加工方法时,要综合考虑以下因素加工表面 加工方法 表面粗糙度 表面光洁度 公差等级 形状公差 加工余量 说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨256.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径 180以下,长度在 500以下,铸件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.040.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180 以下,铸件直径的余量.L/dD 的方式,则在加工这种较长的孔时,刀具的悬伸长度 h 必然很大,起码应大于 L.由于刀具悬伸长度大,所以刀具易引偏,严重时会使镗杆与镗套蹩住,否则须增加镗套长度,以保证足够的导引刚度。但这样将导致整个镗套部分的结构庞大。上述两种的单支承引导的镗杆与机床主轴作刚性联接,这样,要使镗套中心对准机床主轴中心,不容易做到很准确,而且还需要技术水平较高的工人能胜任。三、夹紧力大小的确定原则夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸,保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计37引起工件变形,影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧,在加工过程中容易发生工件位移,从而破坏工件定位,也影响加工精度,甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成一个刚性系统,然后根据工件受切削力、夹紧力(大工件还应考虑重力,运动的工件还需考虑惯性)后处于静力平衡条件,求出理论夹紧力,为了安全起见再乘以安全系数 K。 kW式中 W计算出的理论夹紧力;W实际夹紧力;K安全系数,通常 k=1.53.当用于粗加工时,k=2.53,用于精加工时 k=1.52.这里应注意三个问题:(一)切削力在加工过程中往往方向、大小在变化,在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。如图 2-1 所示切削方向进行静力平衡,求出理论夹紧力,再乘以安全系数即为实际夹紧力,图中 W 为夹紧力,N1、N1为镗孔各方向镗削力,可按切削原理中求切削力。而 N1 切削力将使夹紧力变大,在列静平衡方程式时,我们应按不利的加工条件下,即N1 时求夹紧力。既 KN5.1图 2-1(二)在分析受力时,往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹紧力最大的一个方程,然后求出所需的夹紧力。如图所示垂直方向平衡式为 W=1.5KN;水平方向可以列出: ,f 为工件与定位件间的摩擦系数,一般 0.15,即 W=10KN;对 o 点取矩可fKNW/5.1得下式大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计38KNllllW2.325.05.022比较上面三种情况,选最大值,既 W=10KN。(三)上述仅是粗略计算的应用注意点,可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值,受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响,计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致,故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的,如果是一些关键性的重要夹具,则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。表 2-1,削边销尺寸参考表(mm)d 36 68 820 2025 2532 3240 4050 50B d-0.5 d-1 d-2 d-3 d-4 d-5 d-5 -b 1 2 3 3 3 4 5 -12 3 4 5 5 6 8 14大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计39图 2-2图 2-3四、定位销尺寸确定与高度计算1、定位销尺寸的确定以一面两销(一圆柱销和一削边销及一平面支承)实现定位。这是增加两孔连心线方向上的大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计40间隙并减小转角误差的有效措施,如图 2-2,为使工作在极端情况下能装到定位销上,可把碰到工件孔壁的部分削去,只留下一部分圆柱面。这样在连心线方向上,仍有减小第二销直径的作用。但在垂直于连心线的方向上,由于定位销直径减小,故工件的转角误差没有增大,有利于保证加工精度。(1)确定定位销中心距及尺寸公差(如图 2-3)取mLDd01.31故销间距为 .25(2)确定圆柱销尺寸及公差取 mg01.05.496(3) 按表 2-1 选削边销的 b 及 B 之值取;B=d-2=19-2=17mmb41(4)确定削边销的直径尺寸及公差 maDbd983.1401.2min2inax公差配合取为 0.017,其下偏差为 0.017mm故削边销直径为大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计41m190.07.(5)计算定位误差由于两孔定位有旋转角度误差 a,使加工尺寸产生定位误差 和 ,应考虑较大值对加1D2工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此,只对一个方向偏转误差进行计算。 mLtgXa0628.1507.max2ax1mLtgla630.1207.253.ax2ax1x11l7.12式中 中心线与圆柱销中心线交点至左端面的距离中心线与圆柱销中心线交点至右端面的距离l2由于转角误差很小,不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响,故 mtgadl 014.628.03.1221 D 37较大的定位误差 尚小于工件公差的三分之一 ;此方案可取。11.042 定位销高度的计算确定定位销高度时,要注意防止卡住现象,当安装比较笨重的工件时,不太可能将工件托平后同时装入定位销,而是将工件一边支在夹具支承面上,逐渐套入两销。这时,如定位销高度选择不当,将使工件卡在定位销边缘上而装不进去。避免产生卡住的最大高度 ,可按下Hmax列计算。大连水产学院本科毕业论文(设计) 镗床夹具设计42图 2-4定位装置为一面两销,第一个定位销的最大工作高度为mdlXH379.601.9215.0.minax第二个定位销的最大高度为mdLlLX461.201.92595.03.minax式中 d定位销直径;定位 副最小间隙。Xmin为了装卸工件方便,可使削边销低于圆柱销 35mm。大连水产学院本科毕业论文(设计) 结 论43结 论通过本次的毕业设计,使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习,对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解,本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、镗钻夹具的设计与分析,对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。大连水产学院本科毕业论文(设计) 参考文献44参 考 文 献1梁炳文主编, 机械加工工艺与窍门精选 ,机械工业出版社。2周增文 张亮蜂等编著, 机械加工工艺基础 ,中南大学出版社。3郑文虎编 , 机械加工实用经验 ,国防工业出版社。4李喜桥编 , 加工工艺学 ,北京航空航天大学出版社。5杨方主编 , 机械加工工艺基础 ,西北工业大学出版社。6陈宏均主编, 实用机械加工工艺手册 ,机械工业出版社。7王绍俊主编, 机械制造工艺设计手册 ,哈尔滨工业大学出版社。8王生力主编, 重型机械制造工艺学 ,冶金工业出版社 1986 年。9谢明才等主编, 机床夹具设计 ,机械工业出版社 1980。10李庆寿主编, 机床夹具设计 ,机械工业出版社 1984。11李家宝主编, 夹具设计 ,机械工业出版社 1961。12贵州工学院机制工艺研究室编, 机床夹具结构图 ,机械工业出版社 1983。13龚定安 蔡建国编著, 机床夹具设计原理 ,陕西科技出版社,1981 年。14潘晓弘, 机械制造工程 ,浙江大学出版社 2001 年。15刘文剑 曹天河编著, 夹具工程师手册 ,黑龙江科学技术出版社 1987 年。16于骏一主编, 典型零件制造工艺 ,机械工业出版社 1989 年。17成大先,王德夫,姜勇,等.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,1993。18乐兑谦主编.金属切削刀具机械工业出版社,1985。大连水产学院本科毕业论文(设计) 致 谢45致 谢本毕业设计是在指导老师刘文萍老师的指导下完成的,在我即将完成毕业设计之际,衷心感谢刘文萍老师的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。刘文萍老师不仅以其渊博的学识、创造性的思维方式、严谨的治学风范、高度的责任感使作者在学术上受益匪浅、而且言传身教,以其高尚的人格和坦荡宽广的胸怀教导了我做人的道理。在此毕业设计完成之际,瑾向刘文萍老师表示最衷心的感谢,并致以崇高的敬意!在课题的研究和设计过程中,得到了同学们的无私帮助,在此对他们表示衷心的感谢。在设计工作中,得到了机械工程系有关领导和老师的帮助与支持,在此表示衷心的感谢。最后,深深地感谢父母和家人多年来的支持、理解和关心。
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