减速器加工工艺及右端面夹具设计

1、 机4袁虎减速箱粗铣右端面一. 零件分析1箱体的作用 箱体的主要作用可以概括为: 1传动机构的载体 2润滑机构的载体 3冷却机构的载体 4密封原件的载体箱体一般对各种运动部件起支撑作用,并且在机器工作的过程中具有保证各个运动副处于正确的相对位置,同时有吸收冲击、缓和振动的作用。对于在内部开设有油槽或是水道的箱体,还能对其内部的各个运动副提供润滑或冷却作用。此外,箱体还能为其内部的运动部件提供一个密封环境,进而隔绝外界的污染,保持内部共工作环境的性对稳定。2 箱体的结构 减速器箱体的结构及加工特点: 1要求有足够的强度和刚度 2外形为六面体的多孔多加强筋的薄壁结构 3加工内容多,尺寸多 4部分尺

2、寸精度要求高为了便于安装内部部件,同时为了铸造方便、节省成本,一般将减速箱的箱体做成剖分式的。由机座和机盖组成,取轴的中心线所在平面为剖分面。 为了便于分模,在箱体上设置有拔模斜度。减速箱的箱体因其承受的力不大,所以做成薄壁结构,以节省材料。为了增加薄壁结构的强度,在箱体上的薄弱位置还设置了加强筋,以增加箱体抗冲击的能力。箱体上还设有多处圆角,和加强筋一样具有改善箱体受力状况的作用。箱体内部是空腔结构用于放置相互啮合的齿轮轴,和一定量的润滑油。此外,其轴承座上安装了与轴相配合的轴承和密封原件,分别用于改善旋转轴的工作条件和对工作环境进行密封。下箱体上设计有用于将减速器安装在地面上的地脚螺栓孔。

3、为了能够将上下箱体安装在一起,在上下箱体上分别设计了多个螺栓孔,用于安装螺栓,将上下箱体牢固地联接在一起,联接在一起之后既能以上下箱体为整体对轴承孔进行加工,又能对箱体的联接进行预紧。并用定位销定位。 二.工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式箱体类零件的结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多,加工难度大。零件的材料是HT200,该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、减震性、切削加工性、铸造性,价格便宜,制造方便,但塑性较差、脆性高,适用于承受较大应力、要求耐磨的场合。考虑到其内部结构复杂，因此应该选用铸造件，由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适

4、应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。故此处采用砂形铸造.2、基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，在加工工艺过程中会问题百出，甚至会造成零件的成批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择根据粗基准选择原则，选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准。以保证该表面有足够而均匀的加工余量，且按粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用原则。因此选择左端面为粗基准比较合理，如果选择机体的下底面为粗基准，则结合面的表面粗糙度与几何精度都不好保证，下底面误差会全部反映到结合面上，使结合面加工余

5、量不均匀，这是我们不希望看到的。精基准的选择由精基准选择原则：a.基准重合原则b.基准不变原则c.互为基准，反复加工原则。可选箱体的下底面为精基准，这样是较为合理的。3零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有端面、底面、内孔、小孔、螺纹孔等，材料为HT200。以公差等级和表面粗糙度要求，其加工方法选择如下。（1）.减速箱上、下面 粗糙度要求不高，只需进行粗铣就行。（2）结合面 粗糙度1.6，需要粗铣，半精铣。精铣（3） 2-20H7定位销孔，公差等级为IT7，可以采用钻孔。粗铰 精铰就可以满足加工要求。（4） 端面 粗糙度要求为1.6，需进行粗铣、半精铣、精铣，（5） 螺丝孔及地脚螺钉孔， 孔

6、较多，但要求不高，保证好位置度后一次性在加工中心上完成即可。 3制定工艺路线 按照加工原则，先加工基准面及先粗后精，先面后孔。同时，为保证加工效率，成批量生产，此零件的加工工艺路线按如下方式进行。 工序1：以底面为定位基准加工上表面，钻4个26的孔以及加工9个M10的螺纹。 工序2：以粗铣后的上表面为基准加工下底面及钻4个13的孔。 工序3：加工完成右端面轮廓尺寸，粗镗、半精镗、精镗42内孔、两个72内孔，加工完成两个30、22的内孔以及加工完成右端面上的螺纹孔。 工序4：加工完成左侧面轮廓尺寸，粗镗、半精镗、精镗80、62内孔、92内孔以及加工完成左端面上的螺纹孔 工序5：加工两个英制螺纹。

7、 工序6：钳工去毛刺。 工序7：终检。三.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定该减速器箱体的材料为HT200，硬度200220HBS，采用砂型铸造毛坯。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、尺寸公差及毛坯尺寸如下：1、机体结合面的尺寸公差及加工余量查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表2.2-1和表2.2-3，由于材料为HT200且选用砂型手工造型，故选择尺寸公差等级为12级，结合面尺寸公差数值取4.4mm。选择加工余量等级为H级，故结合面加工余量数值选择6.0mm。粗铣结合面时z=3.5mm精铣结合面时z=1.5mm2、机体下底面的尺寸公差及加工余量查工艺

8、手册表2.2-1和表2.2-3，选择下底面的尺寸公差数值为7mm,加工余量查工艺手册表2.2-4和2.2-5，选择3.5mm。粗铣下底面z=3.5mm3.机体右端面的尺寸公差及加工余量查工艺手册表2.2-1和表2.2-3，选择右端面的尺寸公差数值为7mm,加工余量查工艺手册表2.2-4和2.2-5，选择3.5mm。4、2-20孔的尺寸公差及加工余量 毛坯上孔径小于40mm的孔是不容易铸的，由于这两个孔的精度不是很高，因此采用直接钻头钻孔。钻头直径是d=19mm。四.选择刀具及确定切削用量工序：粗铣机体的右端面 1加工条件工件材料：HT200，硬度，铸件加工要求：用标准硬质合金端铣刀粗铣，以下表

9、面为定位基准，加工余量h=3.5mm机床：选用X2010C龙门铣床加专用夹具2选择刀具（1）根据切削用量简明手册（以下简称切削用量）表1.2，选择YG6硬质合金刀片（如图1所示）。根据切削用量表3.1，由于铣削宽度180mm,故选择=250mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数z=20（切削用量表3.13）。（2）铣刀几何形状（切削用量表3.2）：由于铸件硬度250HBS，故选择：，（假定），。 （ 图1 ）3选择切削用量决定铣削深度：由于粗加工余量不大，故可在一次走刀完成，则：=h=3.5mm5. 夹具设计1 机床夹具的功能和作用 机床夹具的功能机床夹具的主要功能是装夹工件使工件在夹具中定

10、位和夹紧夹具还要与机床连接并在机床上相对定位以完成切削成形的加工过程除上述功能外根据工艺要求夹具还可具备对刀导向分度等功能 1 夹具夹具是一种装夹工件的工艺装备种类很多其广泛应用于机械制造的切削加工焊接装配检测热处理等工艺过程中如机床夹具焊接夹具检测夹具等 2机床夹具在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具 3 定位确定工件在夹具中占有准确位置的过程称为定位定位是通过工件的定位基准面与夹具定位件的定位面接触或相配合实现的准确定位可保证加工面的尺寸和表面之间的位置精度要求 4 夹紧为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位必须对工件施加夹紧力这个过程称为夹紧夹紧为工件提供了安全可靠的加工条件 5

11、 对刀对刀就是调整刀具相对工件或夹具的准确位置 6 导向导向的作用是确定刀具相对于夹具的准确位置并引导刀具进行切削 7 分度分度的作用是确定多个加工表面间位置的分度间距或角度分度分为圆角分度和直线分度两大类 8 装夹从定位到夹紧的全过程称为装夹工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种机床夹具的作用夹具是机械制造厂里的一种工艺装备在机械制造过程中广泛采用大量夹具机床夹具就是夹具中的一种它装在机床上使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置并能承受切削力的作用如车床上使用的三爪自定心卡盘铣床上使用的平口虎钳分度头等都是机床夹具在机械加工中机床夹具的主要作用有以下六个方面 1 保证加工精度用专用夹具安

12、装工件能迅速准确的定位工件不受工人操作水平等因素的影响不同批次零件基本达到相同的精度保证加工精度稳定可靠 2 提高劳动生产率采用机床夹具工件定位和夹紧迅速可靠既可减少画线找正等辅助工时又提高工件加工时的刚度还可以选用较大的切削量从而提高劳动生产率 3 改善工人的劳动条件采用夹具装夹工件方便省力安全可靠当采用气动液动等夹紧装置时可减轻工人的劳动强度同时保证安全生产 4 降低生产成本在成批生产中使用夹具生产效率高对工人的技术要求低可相对降低生产成本批量越大生产成本降低越显著 5 保证工艺纪律 6 获得良好经济效率然而在不同的生产条件下应该有不同的侧重点夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求生产成本和

13、工人操作方便等方面的要求以便达到预期的效果虽然机床夹具的种类繁多但它们的工作原理基本上是相同的将各类夹具中作用相同的结构或元件加以概括可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分这些组成部分既相互独立又相互联系机床夹具由以下六个部分组成定位元件夹紧装置夹具体连接元件对刀导向元件其他元件或装置 1 定位元件定位元件是夹具的主要功能元件之一通常按工件定位基准面的形状设计如V形块可调V形块定位轴销键 2 夹紧装置其包括两部分分为夹紧机构 如螺旋夹紧机构偏心夹紧机构等夹紧动力装置 如液压动力装置气压动力装置电动装置等使用夹紧动力装置可实现工件的自动夹紧达到较高的劳动生产率 3 夹具体夹具体是夹具的基体骨架用

14、来配置安装各夹具元件使之组成一整体常用的夹具体为铸件结构锻造结构焊接结构和装配结构形状有回转体形和底座形等形状 4 连接元件 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴工作台或导轨的相互位置通常有两种形式一种是连接在机床工作台上一种是连接在机床主轴上 5 对刀导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件 6 其他元件或装置 根据加工需要有些夹具上还设有分度装置靠模装置上下料装置工件顶出机构电动扳手和平衡块等以及标准化了的其它联接元件2弓箭的定位 1 自由度的概念 由刚体运动

15、学可知一个自由刚体在空间有且仅有六个自由度工件在空间的位置是任意的即它既能沿OxOyOz三个坐标轴移动称为移动自由度分别表示为又能绕OxOyOz三个坐标轴转动称为转动自由度分别表示为 2 六点定位原则如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置就必须设置相应的六个约束分别限制刚体的六个运动自由度分析工件定位时通常是用一个支承点限制工件的一个自由度用合理设置的六个支承点限制工件的六个自由度使工件在夹具中的位置完全确定这就是六点定位原则根据工件加工面的位置精度包括位置尺寸要求有时需要限制6个自由度有时仅需要限制1个或几个少于6个自由度具体视工件加工要求而定下面分几种情况讨论 1 完全定位 完全定位是

16、指不重复地限制了工件的六个自由度的定位当工件在xyz三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时一般采用这种定位方式 2 不完全定位 根据工件的加工要求有时并不需要限制工件的全部自由度这样的定位方式称为不完全定位 3 欠定位 根据工件的加工要求应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位欠定位无法保证加工要求因此在确定工件在夹具中的定位方案时决不允许有欠定位的现象产生 4 过定位 夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象称为过定位在本设计中采用完全定位3.工件的夹紧在机械加工过程中工件会受到切削力离心力惯性力等的作用为了保证在这些外力作用下工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定

17、的加工位置而不致发生振动和位移在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢 1 夹紧装置的组成及基本要求工件定位后将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置称为夹紧装置 1.夹紧装置的组成由以下三部分组成动力源装置 它是产生夹紧作用力的装置分为手动夹紧和机动夹紧两种手动夹紧的力源来自人力用时比较费时费力为了改善劳动条件和提高生产率目前在大批量生产中均采用机动夹紧机动夹紧的力源来自气动液压气液联动电磁真空等动力夹紧装置传力机构 它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构传力机构的作用是改变作用力的方向改变作用力的大小具有一定的自锁性能以便在夹紧力一旦消失后仍能保证整个夹紧系统处于可

18、靠的夹紧状态这一点在手动夹紧时尤为重夹紧元件 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件 2 设计夹紧装置应遵循以下原则工件不移动原则 夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置工件不变形原则 夹紧力的大小要适当既要保证夹紧可靠又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形工件不振动原则 对刚性较差的工件或者进行断续切削以及不宜采用气缸直接压紧的情况应提高支承元件和夹紧元件的刚性并使夹紧部位靠近加工表面以避免工件和夹紧系统的振动安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程手动夹紧要有自锁性能以保证夹紧可靠经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应在保证生产效率的前

19、提下其结构应力求简单便于制造维修工艺性能好操作方便省力使用性能好夹紧机构是指能实现以一定的夹紧力夹紧工件选定夹紧点的功能的完整结构它主要包括与工件接触的压板支承件和施力机构对夹紧机构通常有如下要求可浮动 由于工件上各夹紧点之间总是存在位置误差为了使压板可靠地夹紧工件或使用一块压板实现多点夹紧一般要求夹紧机构和支承件等要有浮动自位的功能要使压板及支承件等产生浮动可用球面垫圈球面支承及间隙联接销不实现可联动 为了实现几个方向的夹紧力同时作用或顺序作用并使操作简便设计中广泛采用各种联动机构可增力 为了减小动力源的作用力在夹紧机构中常采用增力机构最常用的增力机构有螺旋杠杆斜面铰链及其组合铰链增力机构常

20、和杠杆机构组合使用称为铰链杠杆机构它是气动夹具中常用的一种增力机构其优点是增力比较大而摩擦损失较小可自锁 当去掉动力源的作用力之后仍能保持对工件的夹紧状态称为夹紧机构的自锁自锁是夹紧机构的一种十分重要并且十分必要的特性常用的自锁机构有螺旋斜面及偏心机构2 夹紧力的确定夹紧力的三要素 1 夹紧力的大小夹紧力的大小对于保证定位稳定夹紧可靠确定夹紧装置的结构尺寸都有着密切的关系理论上夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力力矩相平衡而实际上夹紧力的大小还与工艺系统的刚度夹紧机构的传递效率等因素有关计算是很复杂的其一般根据切削原理的公式求出切削力的大小必要时算出惯性力离心力的大小然后与工件的重力及待求的夹

21、紧力组成静平衡力系列平衡方程式因此实际设计中常采用估算法类比法和试验法确定所需的夹紧力 当采用估算法确定夹紧力的大小时为简化计算通常将夹具和工件看成一个刚性系统根据工件所受切削力夹紧力大型工件应考虑重力惯性力等的作用情况找出加工过程中对夹紧最不利的状态按静力平衡原理计算出理论夹紧力最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力安全系数一般可取k=23，或按下列公式计算 k=k1k2k3k4 式中 k1-一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切削力的变化k1=1.52； K2-加工性质系数，粗加工k2=1.2，精加工k2=1； K3-刀具钝化系数，k3=1.11.3； K4-断续切削系数，断续切

22、削时k4=1.2，连续切削时k4=1. 2 紧力的方向紧力的方向与工件定位的基本配置情况以及工件所受外力的作用方向等有关选择时必须遵守以下准则夹紧力的方向应有助于定位稳定且主夹紧力应朝向主要定位基面夹紧力的方向应有利于减小夹紧力以减小工件的变形减轻劳动强度夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向由于工件在不同方向上刚度是不等的不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异尤其在夹压薄壁零件时更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向 3 夹紧力作用点夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首

23、要因素合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内应尽可能使夹紧点与支承点对应使夹紧力作用在支承上夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位这对刚度较差的工件尤其重要如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧可使变形大为减小并且夹紧更加可靠夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面以防止工件产生振动和变形提高定位的稳定性和可靠性有时一个工件很难找出合适的夹紧点，这时采取支撑板（如图附1）分散着力点增加压紧件接触面积并采用M合适的螺栓作为夹具夹紧螺栓.夹紧力三要素的确定实际是一个综合性问题必须全面考虑工件结构特点工艺方法定位元件的结构和布置等多种因素才能最后确定并具体设计出较为理

24、想的夹紧装置3.夹紧的动力装置在大批大量生产中为提高生产率降低工人的劳动强度大多数夹具都采用机动夹紧装置，常见的机动夹紧的动力装置有手动。气动。液动，气液联合驱动电动真空夹紧等多种形式，采用机动夹紧时原始夹紧作用力可以连续作用夹紧可靠机构可不必自锁。本设计采用气动夹紧装置（图附1）。其结构和工作原理基本与液压夹紧装置不同的是，它所用的工作介质是空气。与液压夹紧装置相比气动夹紧具有以下优点，原材料广，价格低廉，制造简单。4 对刀元件铣床夹具的对刀元件是对刀块和塞尺（图附1），对刀时铣刀与对刀块的对刀面不能接触，留有一定的间距用塞尺检验调整铣刀的位置来实现对刀确定夹具与刀具间的相对位置.5 定位键铣床夹具与铣床工作台连接，使夹具的位置与工作台纵向进给方向