蜗杆轴的工艺设计毕业论文

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页湖北民族学院理学院机械电子工程 专业毕 业 论 文(设计)题 目 蜗杆轴工艺设计 设 计 人 （签名）设计说明书 页附 图 张附 表 张图 纸 张教 学 团 队 名 称 机械电子工程教研室 教学团队 负 责 人 （签名）设 计 指 导 教 师 （签名）评 阅 人 （签名）2012 年 5 月 15 日西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页作者声明本人郑重声明：所呈交的学位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。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编 或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论文题目：蜗杆轴工艺设计作者单位：湖北民族学院理学院作者签名：2012 年 05 月 15 日目 录中文摘要西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页英文摘要正文1 引言1.11.222.12.1.12.1.22.234致谢参考文献附录蜗杆轴工艺设计摘 要西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页蜗 杆 传 动 是 在 空 间 交 错 的 两 轴 间 传 递 运 动 和 动 力 的 一 种 传 动 机 构 。 由 于 其 传 动 比打 大 ， 零 件 数 目 少 ， 结 构 紧 凑 ， 冲 击 载 荷 小 ， 传 动 平 稳 等 特 点 ， 故 应 用 十 分 广 泛 。本 文 是 对 阿 基 米 德 蜗 杆 轴 的 加 工 工 艺 设 计 。 主 要 内 容 是 确 定 毛 坯 ， 拟定蜗杆轴的加工路线，通过查表或计算得出各道工序的基本尺寸、加工余量、公差及粗糙度，并对轴上键槽铣削工序的专用夹具的设计及其定位误差分析与计算。关键词： 蜗杆轴，工艺设计，专用夹具Worm shaft process designABSTRACT西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页Worm transmission is in space of two axis crisscross transmission between sports and motivation of a transmission mechanism. Because of its transmission ratio hit big, part number less, compact structure, small impact load, smooth transmission and other characteristics, so widely used.This paper is on the processing technology of the shaft Archimedes worm design. Main content is sure a blank, the worm of shaft for processing route, through the look-up table or calculated each procedure the basic sizes, machining allowance, tolerance and roughness, and the shaft keyways milling process of special jig design and its orientation error analysis and calculation.KEY WORDS： worm shaft , process design ,special fixture第一部分 引言1.1 设计背景1.1.1 机械制造工艺概述机械制造业是制造业的重要组成部分，是国家工业体系的重要基础和国民经济各部门的装备部。机械制造技术水平的提高与进步对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的重要影响，是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志之一。机械制造工艺通常可分为热加工工艺（包括铸造、塑性加工、焊接、热处西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页理、表面改性等）和冷加工工艺（一般指零件的机械加工工艺和机器的装配工艺） ，它们都是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品。与热加工相比较，机械制造冷加工成本低，能量消耗少，能加工各种不同形状、尺寸和精度要求的工件。因此，在相当长的一段时间内，冷加工仍是获得精密机械零件的最主要方法。零件的工艺设计作为机械制造冷加工中的一个重要环节。它是研究如何利用切削的原理使工件成形而达到预定的设计要求（尺寸精度，形状、位置精度和表面质量要求） 。1.1.2 机床夹具机床夹具是一种装夹工件的工艺装备。它的主要功用是实现工件定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。机床夹具的分类方法很多，按其使用特点可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具及拼装夹具等。虽然各类夹具结构不同，但一般都是由定位元件、夹紧装置、夹具体、其他装置或元件组成。随着机床夹具的广泛应用和技术的发展，夹具在零件加工过程中不仅仅能保证加工精度，更是可以提高劳动生产率，改善工人的劳动条件，降低成本和扩大机床工艺范围。1.2 设计内容（1）拟定蜗杆轴的加工路线；（2）确定毛坯的尺寸和公差和各道工序的基本尺寸、加工余量、公差及粗糙度；（3）铣键槽工序夹具设计、定位误差分析与计算。第二部分 工艺设计说明书2.1.零件图工艺性分析西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页图（2-1）2.1.1 零件结构工艺性分析（1）结构特性：此蜗杆轴零件 Ld12，所以属于刚性轴。主要加工表面为外圆柱面，所以零件总体工艺性良好。（2）轴的功用：此轴零件的主要功能起传动作用。2.1.2 零件技术要求分析尺寸精度和表面粗糙度分析：尺寸精度 IT7 表面粗糙度为 Ra1.6.0.21尺寸精度 IT5 表面粗糙度为 Ra0.8. .8052.2 毛坯选择西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页2.2.1 毛坯类型毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。由于蜗杆轴工作载荷较大，硬度和韧性要求都较高，结构简单，且为中批量生产，所以采用 45 号钢锻件毛坯(模锻)，模锻精度为普通级。2.2.2 毛坯余量确定欲知毛坯尺寸，要预先确定毛坯个加工面的余量；而确定各加工面余量又必须求出锻件的质量，这两者是相互矛盾的，先以零件简化尺寸代替毛坯尺寸。 2222(480150895)= 0.78175.fmA g 2(480)1.785gNmA =93.5240.8.fNSm其中 为毛坯锻件重量， 为相应锻件的外廓包容重量， 为毛坯锻件f Nm2S形状复杂系数。由此查得毛坯：径向余量 1.5-2.0mm,轴向余量 1.5-2.0mm，最终各方向余量均确定为 1.8mm。以此余量值重新求复杂系数和毛坯重量，西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页2 222(48+3.6)(0.)(83.6)95(3.6)0(83.6)15=.0.78fm 15g2(483.6)(103.6).785gNm=50921.420.633fNSm查得毛坯径向余量 1.7-2.2mm,轴向余量 1.7-2.2mm，最终均确定为 2mm。2.2.3 毛坯零件合图草图图（2-2）2.3机加工工艺路线确定2.3.1 加工方法分析确定（1）外圆表面Ra1.6: 粗车（IT12，Ra12.5）半精车（IT9，Ra6.3）精车20h7（IT8，Ra3.2） 精磨（IT7，Ra1.6）Ra0.8：粗车（IT12，Ra12.5）半精车（IT9，Ra6.3）精车25g（IT8，Ra3.2）精磨（IT7，Ra1.6）研磨（IT5，Ra0.8）西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页Ra1.6：粗车（IT12，Ra12.5）半精车（IT9，Ra6.3）精车48（IT8，Ra1.6）（2）蜗杆齿 Ra0.8: 车（IT9，Ra3.2）磨削（IT8，Ra1.6）（3）键槽 IT9 Ra3.2：铣（IT9，Ra3.2）2.3.2 加工顺序的安排工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散。（2）先粗后精即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。（3）热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，本零件蜗杆轴材料为 45 钢，在毛坯锻造之后进行正火处理；在粗加工之后进行调质热处理。2.3.3 定位基准选择（1）粗基准：工件在加工第一道道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用蜗杆齿两边 28 的毛坯外圆柱面作为粗基准，以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则。 （2）精基准:以两中心孔作为精基准。这个基准符合基准重合，基准统