毕业设计（论文）_减速器上箱盖的三维建模与模拟加工

1、减速器上箱盖的三维建模与模拟加工作者陕理工机械工程学院机械制造及自动化081班，陕西 汉中 723003指导老师： 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，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的根本时间，辅助时间和工作地效劳时间。关键词：工序，工位，工步，加工余量，定位方案，三维建模，数控加工。 Reduction Gear Desi

2、gn and Three Dimensional Modelingand SimulationAuthor:ZhangHongChaoShaanxi technical mechanical engineering institute mechanical electronic engineering 081 classes, the Shaanxi Hanzhong 723003instructs teacher: HeYaYinAbstract The reduction gear uses in adjusting the transmission speed, the output m

3、oment of force, provides the power for each kind of terminal device, by the transmission components (gear or worm bearing adjuster), the axis, the bearing, the box body and the appendix is composed.Reduction gear design including various transmissions components external dimensions and correlation p

4、erformance parameter design calculation, as well as various transmissions components three dimensional full-scale mockup and complete machine movement simulation.In now manufacturing industry, traditional empirical design, analogy design and static design because the development cycle long, the qual

5、ity bad, the product cost higher shortcoming more and more does not adapt the market competition which intensifies day by day, whether does the enterprise make the rapid response to the market, produces the greatest degree to satisfy the high grade low cost product which the customer requests to bec

6、ome the competition the focal point, therefore the social product steep competition urgent need one kind can enhance the manufacture efficiency and the request tool vigorously, the three dimensional CAD/CAM technology has solved this problem in the product design and the manufacture domain and obtai

7、ned the widespread application.Key word Reducer、Rransmission ratio、ProENGINEER 3D Modeling目 录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc296373847 1.概述 PAGEREF _Toc296373847 h 1 HYPERLINK l _Toc296373848 2.零件工艺的分析 PAGEREF _Toc296373848 h 2 HYPERLINK l _Toc296373849 零件的工艺分析 PAGEREF _Toc296373849 h 2 HYPERLINK l

8、 _Toc296373850 2.2 箱盖零件的结构工艺性 PAGEREF _Toc296373850 h 2 HYPERLINK l _Toc296373851 3.拟定箱盖加工的工艺路线 PAGEREF _Toc296373851 h 3 HYPERLINK l _Toc296373852 位基准的选择 PAGEREF _Toc296373852 h 3 HYPERLINK l _Toc296373853 加工路线的拟定 PAGEREF _Toc296373853 h 3 HYPERLINK l _Toc296373854 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确实定 PAGEREF _To

9、c296373854 h 5 HYPERLINK l _Toc296373856 5.确定切削用量及根本工时 PAGEREF _Toc296373856 h 6 HYPERLINK l _Toc296373858 6.工序卡 PAGEREF _Toc296373858 h 13 HYPERLINK l _Toc296373859 箱体类零件特点 PAGEREF _Toc296373859 h 13 HYPERLINK l _Toc296373860 工艺过程设计应考虑的问题 PAGEREF _Toc296373860 h 14 HYPERLINK l _Toc296373861 剖分式减速箱体

10、加工定位基准的选择 PAGEREF _Toc296373861 h 14 HYPERLINK l _Toc296373862 6.5 三维模型 PAGEREF _Toc296373862 h 15 HYPERLINK l _Toc296373863 7.数控加工过程 PAGEREF _Toc296373863 h 20 HYPERLINK l _Toc296373865 参考文献 PAGEREF _Toc296373865 h 25 HYPERLINK l _Toc296373866 结论： PAGEREF _Toc296373866 h 26箱盖件是机器或部件的根底零件,它把有关零件联结成一

11、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;有假设干精度要求较高的平面和孔系,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,价格也比拟廉价.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.

12、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3050mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量.要加工孔的孔轴配合度为H7，外表粗糙度为Ra小于1.6um,圆度为,垂直度为,同轴度为。 其它孔的外表粗糙度为Ra小于12.5um,锥销孔的外表粗糙度为Ra小于1.6um。盖体上平面外表粗糙度为Ra小于12.5um,端面外表粗糙度为Ra小于3.2um，机盖机体的结合面的外表粗糙度为Ra小于3.2um，结合处的缝隙不大于，机体的端面外表粗糙度为Ra小于12.5um。 确定毛坯的制造形式：由于铸铁容易成形

13、，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，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，已到达大批生产的水平，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。2.2 箱盖零件的结构工艺性箱体的结构形状比拟复杂，加工的外表多，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：本箱体盖加工的根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。箱盖的内端面加工比拟困难，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。为了减少加工中的换刀次数，箱体上的

14、紧固孔的尺寸规格应保持一致，本箱体分别为直径11和13。 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。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局部工序的定位基准，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。加工路线的选择加工的第一个平面是盖或低坐的对

15、和面，由于别离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同局部上很不规那么，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。别离式箱体盖工艺路线与整体式箱体盖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

16、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。 表一齿轮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清砂去除浇注系统，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，装夹工件，铣结合面，保证尺寸12mm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,413mm孔，钻攻4 M6mm孔专用钻床9检验检查各部尺寸及精度 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确实定根据上述原始资料及加工工艺，分别确

17、定各加工外表的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为330230133 mm，外表粗糙度要求RZ6，按公差等级79级，取7级，加工余量等级取F级确定， 毛坯长：330+23.5=337mm 宽：230+23=236mm 高：133+22.5=138mm 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，在铣削工件外表时，工序5的铣削深度ap=，工序6的铣削深度ap=，留磨削余量,工序8的磨削深度ap= 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=(2)钻4-1

18、3mm 孔钻孔：13mm，2Z=13 mm，ap=(3)攻钻4-M6mm 孔钻孔：6mm，2Z=6 mm，ap=3mm攻孔：M6mm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 毛坯被加工长度为125 mm，最大加工余量为Zmax=,可一次铣削，切削深度ap=确定进给量f：75,确定fz=/Z切削速度：参考有关手册，确定V=/s,即27m/min 86,取nw=37.5r/min,故实际切削速度为：V=dwnw /1000=26.5(m/m

19、in)当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fzznz2037.5=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，那么行程为l+l1+l2=125+3+2=130mm 故机开工时为： tm =130150=0.866min=52s辅助时间为： tf其他时间计算： tb+tx=6%故工序5的单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx 工序6 粗粗铣结合面1加工条件： 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 毛坯被加工长度

20、为330 mm，最大加工余量为Zmax=,留磨削量，可一次铣削，切削深度ap=确定进给量f：75,确定fz=/Z切削速度：参考有关手册，确定V=/s,即27m/min 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：fm=fzznz2037.5=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，那么行程为l+l1+l2=330+3+2=335mm 故机开工时为： tm =335150=2.23min=134s辅助时间为： tf其他时间计算： tb+tx=6%故工序6的

21、单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx 工序7 磨分割面工件材料：灰铸铁加工要求：以底面及侧面定位，装夹工件，磨分割面，加工余量为 机床：平面磨床M7130 刀具：砂轮 量具：卡板选择砂轮8，那么结果为 P35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127DBd切削用量的选择 砂轮转速为N砂 =1500r/min,V砂=/s 轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程) 工件速度Vw =10m/min 径向进给量fr =/双行程切削工时 ?工艺手册?式中L加工长度，L=330mm b加工宽度，230mm Zb

22、单面加工余量，Zb =0.0 5mm K V工作台移动速度m/min fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量mm fr工作台往返一次砂轮径向进给量mm 辅助时间为： tf 其他时间计算： tb+tx=6% 故工序7的单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx 工序8 钻孔1钻4-11mm 孔 工件材料：灰铸铁 加工要求：钻4个直径为11mm的孔 机床：立式钻床Z535型 刀具：采用10mm的麻花钻头走刀一次， 扩孔钻11mm走刀一次10mm的麻花钻： f=/r?工艺手册?2.4-38) v=/s=/min?工艺手册?2.4-41) ns=1000v/dw=405(r/min)按机床选取nw=400

23、r/min, 按?工艺手册?3.1-36所以实际切削速度11mm扩孔:f=/r?工艺手册?2.4-52v=/s=/min?工艺手册?2.4-53ns=1000v/dw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min, 按?工艺手册?3.1-36所以实际切削速度由于是加工4个相同的孔，故总时间为T=4(t1 +t2)= 4 辅助时间为： tf 其他时间计算： tb+tx=6% 故单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx (2)钻4-13mm 孔工件材料：灰铸铁加工要求：钻4个直径为13mm的孔 机床：立式钻床Z535型 刀具：采用13mm的麻花钻头走刀一次，f=38，3.1-36 v=/

24、s=/min?工艺手册?2.4-41 ns=1000v/dw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min, 按?工艺手册?3.1-36所以实际切削速度由于是加工4个相同的孔，故总时间为T=4t=420.4=81.6 s辅助时间为： tf其他时间计算： tb+tx=6%故单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx (3)钻4-M6mm 孔工件材料：灰铸铁加工要求：攻钻4个公制螺纹M6mm的孔 机床：立式钻床Z535型刀具：6mm的麻花钻M6丝锥钻4-6mm的孔f=38，3.1-36 v=/s=/min?工艺手册?2.4-41 ns=1000v/dw=466(r/min)按机床选取nw=

25、400r/min, 按?工艺手册?3.1-36所以实际切削速度 辅助时间为： tf其他时间计算： tb+tx=6%故单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx 攻4-M6mm 孔v=/s=6m/min ns=238(r/min)按机床选取nw=195r/min, 那么实际切削速度V=4.9(m/min)故机动加工时间：l=19mm, l1 =3mm,l2 =3mm,t= (l+l1+l2)2/nf辅助时间为： tf其他时间计算： tb+tx=6%故单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx 一般减速箱盖为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，如图6-6所示，这种箱体在矿山、冶金和起重运输机械中应

26、用较多。剖分式箱体也具有一般箱体结构特点，如壁薄、中空、形状复杂，加工外表多为平面和孔。减速箱盖的主要加工外表可归纳为以下三类： = 1 * GB2 主要平面 箱盖的对合面和顶部方孔端面、底座的底面和对合面、轴承孔的端面等。 = 2 * GB2 主要孔 轴承孔。 = 3 * GB2 其它加工局部 联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。根据减速箱体盖可剖分的结构特点和各加工外表的要求，在编制工艺过程时应注意以下问题： = 1 * GB2 加工过程的划分 整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工合件加工。为保证效率和精度的兼顾，就孔和面的加

27、工还需粗精分开； = 2 * GB2 箱盖加工工艺的安排 安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原那么，对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原那么。因为如果不先将箱体的对合面加工好，轴承孔就不能进行加工。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所以底座的底面也必须先加工好。由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加工方面，应先加工对合面，然后再加工其它平面，还表达先主后次原那么。 = 3 * GB2 箱盖加工中的运输和装夹 箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和装夹次数。为了便于保证各加工外表的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些外表。工序安排相对

28、集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求。 = 4 * GB2 合理安排时效工序 一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可；对一些高精度或形状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效，以消除粗加工产生的内应力，保证箱体加工精度的稳定性。6.3剖分式减速箱体加工定位基准的选择 = 1 * GB2 粗基准的选择 一般箱盖零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。 剖分式箱体最先加工的是箱盖或底座的对合面。由于别离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底

29、座两个不同局部上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而是以凸缘的不加工面为粗基准，即箱盖以凸缘面A，底座以凸缘面B为粗基准。这样可保证对合面加工凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形。 = 2 * GB2 精基准的选择 常以箱盖零件的装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。剖分式箱体的对合面与底面装配基面有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体装合后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准

30、，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，轴承孔的加工，其定位基准既符合基准统一的原那么，也符合基准重合的原那么，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面的尺寸精度和平行度。6.5 三维模型 减速器中，箱体和箱盖相互配合，组成了减速器的外壳，其中各种零件的放置根底。虽然箱盖和箱体的形状不同，但其设计广泛和步骤根本相同。可知，箱盖的创立过程和箱体的创立流程相似，都综合采用了拉伸、筋特征、拔模特征等造型方法。下面对箱盖的创立步骤作具体介绍。1创立新文件 单击“文件工具栏中的按钮，或者单击【文件】【新建】，系统弹出“新建对话框，输入所需要的文件名“cover_top，取消“使

31、用缺省模板选择框后，单击【确定】，系统自动弹出“新文件选项对话框，在“模板列表中选择“mmns_part_solid选项，单击【确定】，系统自动进入零件环境。2.创立拉伸特征 在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。选择FRONT平面作为草绘平面，设拉伸特征的深度选项为，输入深度值8 ，单击完成特征创立，如图2-9，2-10.图2-9 草绘矩形图2-10 选择左右对称拉伸 单击“工程特征工具栏中的按钮，进入壳特征工具操控板。选择应移除的曲面，并设壳特征的厚度。单击按钮，生成壳特征。如图2-11图2-11 草绘拉伸截面 在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。 选

32、择草绘平面后，绘制拉伸的截面图。设拉伸特征的深度选项为，深度值，单击按钮，调整拉伸实体生成方向，单击完成特征创立。在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。平面作为草绘平面后，拉伸截面图。设拉伸特征的深度选项为，输入深度值，单击按钮，调整拉伸实体生成方向，单击完成特征创立。如图2-12图2-12 输入拉伸数值20 在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。选择平面作为草绘平面后，绘制拉伸截面图。如图2-13图2-13 草绘拉伸 单击“基准工具栏中的按钮，系统弹出“基准平面对话框。 选择参照平面后，设“参照种类为【偏移】，输入偏移距离 ，调整平移方向，单击【确定】，完

33、成基准平面DTM2创立。如图2-14图2-14拉伸草绘突台 在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。选择前一步中创立的基准平面DTM2作为草绘平面后，拉伸截面图。设拉伸特征的深度选项为，单击按钮，调整拉伸实体生成方向， 单击完成特征创立。如图2-15图2-15 拉伸草绘突台 单击“基准工具栏中的按钮，系统弹出“基准平面对话框，选择将一步中创立的基准轴A_1和RIGHT平面作为参照基准， 设置参照类型分别为【平行】和【穿过】， 系统生成DTM2基准平面。使用相同的方法，创立DTM3基准平面。如图2-16图2-16创立基准平面9.镜像特征 在模型树中，选取第5步到第10步中所创立的

34、所有实体特征，完成后单击“编辑特征工具栏中的按钮，进入特征镜像工具操控板。选择镜像平面为FRONT平面后，直接单击按钮，得到实体模型。如图2-17图2-17打孔10.创立拉伸特征 在“根底特征工具栏中，单击按钮，进入拉伸特征工具操控板。选择草绘平面后，绘制拉伸截面图。设拉伸特征的深度选项为，单击按钮，调整拉伸实体生成方向，按下按钮创立切口。单击完成特征创立。如图2-18图2-18拉伸取除材料开透视窗11.倒圆角 该实体模型中，需要进行多处倒角。如图2-19，完成倒圆角操作后，减速器箱体创立完成。图2-19倒圆角最终到得的三维建模图形如下图，如图2-20. 图2-20三维模型过程7.1 NC代码

35、 对合面铣削% G71； 建立坐标系O0601； T1M06； 选择道具，翻开切削液;S1000M03； 主轴正转，选择转速； ； 快速定位；01M08； 直线插补； 选取进给； ；X-215；Y9；Y-9；X-215；Y-27；Y-45；Y-27；Y-45；Y-63；Y-45；X215；Y9；X215；Y63；Y45；Y27；Y45；Y63；Z10；M30； 主轴停转。% 钻连接孔 %G71； 建立机床坐标系；O0602；T1M06； 选择道具，翻开切削液；S1000M03； 择转速，主轴正转； 快速定位；01M08； 矩形循环，选择刀补，选择切削液；G01Z1000； 直线插补，选择进给量

36、；Y-215；X-9；X9；Y-215；X27；X45；X27；X45；X63；X45；Y215；X-9；Y215；X-63；X-45；X-27；X-45；X-63；T1M06； 换刀，选择切削液；S200M03； 主轴正转，选择转速； 快速定位；01M08； 选择刀补，翻开切削液；G80； 选择平安面；G00Z46； 快速定位； 钻通孔，选择进给；G80； 定位到平安面；G00Z-35； 快速定位；G80； 返回平安面；G00Z45； 快速定位； 钻通孔，选择进给次数及进给量；G80； 返回平安面； 快速定位；Z-35；G80； 返回平安面；G00Z46； 快速定位； 钻通孔，选择进给次数及进给量； ；G80； 返回平安面； G00Z-10； 快速定位；M30； 主轴停转； 参考文献【