減速器殼體機械加工工藝與工裝設計-文獻綜述

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1、減速器殼體機械加工工藝與工裝設計文獻綜述 專業(yè)：機械設計制造及自動化 班級： 作者：童慶 指導老師：王坤發(fā) 一、前言 制造工藝是制造技術的靈魂、核心和關鍵，是生產中最活躍的因素。其過程是 采用金屬切削刀具或磨具及其他加工方法來加工工件，使工件達到所要求的形狀、 尺寸、表面粗糙度和力學物理性能，從而生產成為合格零件。而機械加工工藝規(guī)程 是規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關生產人 員都應嚴格執(zhí)行、 認真貫徹的紀律性文件。 機床夾具是機床上裝夾工件的一種裝置， 其作用是使工件相對于機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位 置不變。使用夾具可以有效的保證

2、加工質量，提高生產效率，降低生產成本，擴大 機床的工藝范圍，減輕工人勞動強度，保證安全生產等，因此，夾具在機械制造中 占有重要的地位?？紤]到機械加工工藝安排及夾具的使用在減速器殼體的生產中直 接影響到其加工質量和生產效率等，所以對減速器殼體的機械加工工藝及夾具設計 的課題有著十分重要的意義。 課題的主要研究內容是減速器殼體的加工工藝、 規(guī)程設計和鏜夾具的工裝設計。 其中需要解決的主要問題是處理好生產中工件的加工質量、生產效率和經濟性之間 的關系。本課題設計說明書分三個章節(jié)寫： 第 1章 緒論；第 2章減速器殼體工藝規(guī) 程設計，第 3章鏜床夾具設計。 為了更好地完成課題， 拓展關于設計的有關知

3、識面， 我通過圖書館書籍的借閱以及網上的相關資料的搜索等方式進行設計資料的收集。 主要查閱的資料和書籍有：《機械加工工藝師手冊》《金屬切削原理與刀具》《機 械制造工藝學》 《金屬切削機床夾具設計手冊》 《床夾具圖冊》 《機械零件設計手 冊》《公差與配合》《機械設計基礎》《機械制圖（應用本科）》《金屬工藝學》 等。 二、文獻資料綜述一（工藝規(guī)程部分） 減速機是一種動力傳達機構， 利用齒輪的速度轉換器， 將電機（馬達） 的回轉 數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機 構中，減速機的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的 蹤跡，從交通工具的船

4、舶、汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工 機具及自動化生產設備， 到日常生活中常見的家電， 鐘表等等. 其應用從大動力的傳 輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用， 且在工業(yè)應用上， 減 速機具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。 減速器的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩， 扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比， 但要注意不能超 出減速機額定扭矩。 2 ）減速同時降低了負載的慣量， 慣量的減少為減速比的平方。 大家可以看一下一 般電機都有一個慣量數值。 減速機的工作原理 減速機一般用于低轉速大扭矩的傳動設備， 把電動機 .內燃機或其它高

5、速運轉的動 力通過減速機的輸入軸上的齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目 的，普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數 之比，就是傳動比。 減速機的種類 減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。它的種類 繁多，型號各異，不同種類有不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可分 為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數不同可分為單級和多 級減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓柱齒 輪減速器；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。以下是 常用的減速機分類： （1）擺線針輪

6、減速機 （2）硬齒面圓柱齒輪減速器 （3）行星齒輪減速機 （4）軟齒面減速機 （5）三環(huán)減速機 （6）起重機減速機 （7）蝸桿減速機 （8）軸裝式硬齒面減速機 （9）無級變速器 工藝路線是制造單位按照 規(guī)定的作業(yè)流程完成生產任務 的途徑，主要用來進 行工序排產和車間成本統(tǒng)計。其包含了定位基準的選擇，主要表面的加工，加工階 段的劃分與工序的合理組合等內容。 通過查閱了楊淑子主編《機械加工工藝師手冊》 ， 現(xiàn)就文中有關內容論述如下： 1、定位基準的選擇 在制定工藝過程時，選擇定位基準的主要目的是為了保證加工表面的位置精度， 因此選擇定位基準的總原則應該是從有較高位置精度要求的

7、表面中進行選擇。定位 基準的選擇包括粗基準和精基準的選擇。 在制訂零件機械加工工藝路線時，總是首先考慮選擇怎樣的精基準把各個主要 表面加工出來，然后再考慮選擇怎么的粗基準把作為精基準的表面先加工出來。機 械加工工藝路線的制定中粗基準和精基準的選擇很關鍵，選擇是否合理直接關系到 加工工藝路線制訂的全局。 （1）粗基準的選擇 選擇粗基準時， 考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量， 使不加工表 面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準的選擇原則是： 1）選擇應加工表面為粗基準。 目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關 系精度。如果工件上表面有好幾個不需加工的表面，則應選擇

8、其中與加工表面的相 互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。 例如：機床床身導軌面是其 余量要求均勻的重要表面。 因而在加工時選擇導軌面作為粗基準， 加工床身的底面， 再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少余量，使表層保留 而細致的組織，以增加耐磨性。 3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。 這樣可以保證該面有足夠的加工余 量。 4）應盡可能選擇平整、 光潔、面積足夠大的表面作為粗基準， 以保證定位準確 夾緊可靠。 有澆口、冒口、 飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準， 必要時需經初加工。 5

9、）粗基準應避免重復使用， 因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的， 多次使 用難以保證表面間的位置精度。 箱體粗基準選擇要求： 在保證各加工表面均有加工余量的前提下， 使主要孔加 工余量均勻； 裝入箱體內的旋轉零件應與箱體內壁有足夠間隙； 此外還應保證定位、 夾緊可靠。為了滿足上述要求，一般選箱體的主要孔的毛坯孔作為粗基準。減速箱 體加工的第一個面是蓋或底座的結合面，由于分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在蓋 和底座兩個不同的部分上很不規(guī)則，因而在加工蓋和底座的結合面時無法用主要孔 的毛坯作粗基準。而是用頂面與底面作為粗基準。這樣可以保證結合面加工后凸緣 的厚度叫均勻。 （2）精基準的選擇 選擇精

10、基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準 確、牢固、方便。 精基準選擇原則是： 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基 準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則。應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證個表 面間的位置精度， 避免基準轉換所帶來的誤差， 并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一， 從而可減少夾具設計和制造工作。 例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。 車削、 磨削都是頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多數表面，而且保證了各外 圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被

11、加工面，可以互為基準反復加 工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面， 這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加 工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像 拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固 可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 箱體上孔與孔、孔與平面、平面與平面之間都有較高的位置精度要求，這些 要求的保證與精基準的選擇有很大的關系。 為此，通常優(yōu)先考慮 “基準統(tǒng)一” 原則。 使具有相

12、互位置精度要求的大部分工序，盡可能用同一組基準定位。以避免因基準 轉換過多而帶來的積累誤差，并且由于采用同一基準，使所用夾具具有相似的結構 形式，可減少夾具設計與制造工作量、降低成本。 2、主要表面的加工 （1）箱體的平面加工 箱體平面的粗加工和半精加工常選擇刨削和銑削加工。 刨削箱體平面的主要特點是： 刀具結構簡單； 機床調整方便； 在龍門刨床上可 以用幾個刀架，在一次安裝工件中，同時加工幾個表面，于是，經濟地保證了這些 表面的位置精度。 箱體平面銑削加工的生產率比刨削高。 在成批生產中， 常采用銑削加工。 當批 量較大時，常在多軸龍門銑床上用幾把銑刀同時加工幾個平面，即保證了平面間的

13、 位置精度，又提高了生產率。 （2）孔系加工 減速器箱體的孔系， 是有位置精度要求的各軸承孔的總和， 其中有平行孔系 和同軸孔系兩類。 平行孔系主要技術要求是各平行孔中心線之間以及中心線與基準面之間的 尺寸精度和平行精度根據生產類型的不同，可以在普通鏜床上或專用鏜床上加工。 單件小批生產箱體時， 為保證孔距精度主要采用劃線法。 為了提高劃線找正 的精度，可采用試切法，雖然精度有所提高，但由于劃線、試切、測量都要消耗較 多的時間，所以生產率仍很低。 坐標法加工孔系， 許多工廠在單件小批量生產中也廣泛采用， 特別是在普通 鏜床上加裝較精密的測量裝置（如數顯等）后，可以較大地提高其坐標位移

14、精度。 必須指出，采用坐標發(fā)加工孔系時，原始孔和加工順序的選定是很重要的。 因為，各排孔的孔距是靠坐標尺寸保證的。坐標尺寸的積累誤差會影響孔距精度。 如果原始孔和孔的假定順序選擇的合理，就可以減少積累誤差。 成批或大量生產箱體時，加工孔系都采用鏜模。孔距精度 主要取決與鏜模 的精度和安裝質量。雖然鏜模制造比較復雜，造價較高，但可利用精度不高的機床 加工出精度較高的工件。因此，在某些情況下，小批生產也可考慮使用鏜模加工平 行孔系。同軸孔系的主要技術要求是各孔的同軸度精度。成批生產時，箱體的同軸 孔的同軸度大部分是用鏜模保證，單件小批量生產中，在普通鏜床上用以下兩種方 法進行加工： 1）從箱

15、體一端進行加工 加工同軸孔系時，出現(xiàn)同軸度誤差的主要原因是： 當主軸進給時，鏜桿在重力作用下，使主軸產生撓度而引起孔的同軸度誤 差；當工作臺進給時，導軌的直線度誤差會影響各孔的同軸度精度。 對于箱壁較近的同軸孔，可采用導向套加工同軸孔。對于大型箱體，可利 用鏜床后立柱導套支撐鏜桿。 2）從箱體兩端進行鏜孔 一般是采用“調頭鏜”使工件在一次安裝下，鏜完一端的孔后，將鏜床工 作臺回轉 180，在鏜另一端的孔。 具體辦法是：加工好一端孔后， 將工件退出主軸， 使工作臺回轉 180，用百（千）分表找正已加工孔壁與主軸同軸， 即可加工另一孔。 “調頭鏜”不用夾具和長刀桿，鏜桿懸伸長度短，剛性好。

16、但調整比較麻 煩和費時，適合與箱體壁相距較遠的同軸孔。 3、加工階段的劃分與工序的合理組合 零件上的全部加工表面應安排在一個合理的加工順序中加工，這對保證零件質 量，提高生產率，降低加工成本都至關重要。參考文獻 [1] 中的第 1篇械加工工藝基 礎 第 4章 機械加工工藝規(guī)程制訂有： （1）加工階段的劃分 按加工性質和目的的不同，工藝過程一般可劃分成粗加工、半精加工、精加工 和光整加工幾個階段。劃分加工階段的作用是：能減少或消除內應力、切削力和切 削熱對精加工的影響；及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷；便于安排熱處理、可合理使用機床；避 免或減少損傷已精加工過的表面。 （2）工序的組合 組合工序有兩種不

17、同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的特點：零件各個表面的加工集中在少數幾個工序中完成，每個工序 所安排的加工內容多；有利于保證各加工面間的相互位置精度要求；有利于采用高 效機床和工藝裝備； 生產面積和操作工人數量減少； 生產計劃和生產組織得到簡化； 工件裝夾次數減少。 工序分散的特點；工序多，工藝過程長，每個工序所包含的加工內容少；所使 用的工藝設備和裝備比較簡單、易于調整和掌握；生產技術準備工作較容易，易于 變換產品。 三、文獻資料綜述二（夾具設計部分） 鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工箱體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模不 僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用于

18、一般車床、銑床和搖臂鉆床上， 加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機構和夾具體 等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣，鏜套也 按照被加工孔或孔系的坐標位置，布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精度和孔的 幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。 夾具的設計要考慮的有定位元件的選擇，夾緊裝置與夾緊力的確定以及典型夾 具的設計原則等因素，我主要查閱了《金屬切削機床夾具設計手冊》《機床夾具圖 冊》《機床夾具設計與制造》《機械零件設計手冊》《公差與配合》《機械制造工 藝學》等資料和書籍。 一、在零件加工時，要考慮的重要問題之一就

19、是如何將工件正確地裝夾在機床上或 夾具中。所謂裝夾有兩個含義，即定位和夾緊，有些書中將裝夾稱之為安裝。李昌 年主編《機床夾具設計與制造》有以下論述： 1、定位元件的確定 定位是指確定工件在機床（工作臺）上或夾具中占有正確位置的過程，通常可 以理解為工件相對于切削刀具或磨具的一定位置，以保證加工尺寸和形位精度的要 求。所以參考文獻 [4] 第二章中介紹常用定位方法有： （1）工件以平面定位 （2）工件以圓柱孔定位 （3）工件以外圓表面定位 （4）工件以其他表面定位 （5）定位表面的組合 （6）一面兩孔定位 2、夾緊裝置和夾緊力的確定 夾緊是指工件在定位后將其固定，使其在加工過程

20、中能承受重力、切削力等而 保持定位位置不變的操作。由參考文獻 [4] 第三章有： （1）夾緊裝置的確定 夾緊裝置時夾具的重要組成部分。在設計夾緊裝置時，應注意滿足以下要求： 1）在加緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置。 2）夾緊力大小適當。 夾緊機構應能保證在加工過程中工件不產生松動或振動， 同時 又要避免工件產生不適當的變形和表面損傷。 而且夾緊機構一般應有自鎖作用。 3）夾緊裝置應操作方便、省力、安全。 4）夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與生產批量和生產方式相適應。 結構設計應 力求簡單、緊湊、并盡量采用標準化元件。 （2）夾緊力的確定 夾緊力包括大小、方向和作用

21、點三要素。 夾緊力方向的選擇一般應遵循以下原則： 1）夾緊力的作用方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。 2）夾緊力作用方向盡量與工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。 3）夾緊力作用方向應盡量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。 夾緊力作用點的選擇： 1）夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內， 以保證工件已 獲得的定位不變。 2）夾緊力作用點應處于工件剛性較好的部位，以減少工件夾緊變形。 3）夾緊力作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉力矩。 夾緊力大小的估算： 估算夾緊力的一般方法是將工件視為分離體，并分析作用在工件上各

22、種力，再 根據力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力，最后將最小夾緊力乘以一 適當的安全系數，即得到所需的夾緊力。 二、夾具的結構類型 鏜床夾具按其結構特點，使用機床和鏜套位置的不同，有以下分類方法。 1．按使用機床類別分，可分為萬能鏜床夾具，多軸組合機床鏜床夾具、精密鏜床 夾具，以及一般通用機床鏜床夾具。 2．按夾具的結構特點分，可分為臥式鏜床夾具和立式鏜床夾具等。 3．按鏜套的位置分布，可分為單支承前引導的鏜床夾具，即鏜套為于被加工孔的 前方；單支承后引導的鏜床夾具。 三、夾具設計基本要求 1．夾具應滿足零件加工工序的精度要求，特別是對于精加工工序，應適當提高夾 具

23、的精度，以保證工件的尺寸公差和位置公差等。 2．夾具應達到加工生產率的要求。 3．夾具的操作要方便、安全。 4．能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。 5．要適當提高夾具元件的通用化和標準化程度。 6．要具有良好的結構工藝性，以便于夾具的制造和維修 注：鏜夾具精加工用的夾具側重于加工精度的要求等 四、夾具的設計方法 主要是繪制所需的圖樣同時制定有關的技術要求。 應在參閱有關典型夾具圖樣 的基礎上，按加工要求構思出設計方案，再經修改，最后確定夾具的結構。 五、夾具設計的步驟 1．設計的準備： 夾具設計前， 設計人員應明確設計任務和要求， 根據任務認真調 查研究，要收

24、集所需資料，并對其進行分析： （1）收集產品零件圖、裝配圖、毛坯圖、工序圖和工藝規(guī)程等技術文件，分析 零件的作用、形狀、結構特點、材料和技術要求。 （2）分析零件的加工工藝規(guī)程， 特別是本工序半成品的形狀、 尺寸、 加工余量、 切削余量和所使用的工藝基準 （3）分析工藝裝配設計任務書 （4）了解所使用的機床規(guī)格、性能、精度以及夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸。 （5）了解所使用的刀具、量具的規(guī)格 （6）收集有關設計的資料，其中包括國家標準、部頒標準、企業(yè)標準等資料已 經典型夾具資料。 2．夾具設計的方案設計： （1）確定夾具的類型。 （2）根據六點定位規(guī)則確定工件的定位方式，選擇

25、合適的定位元件。 （3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。 （4）確定刀具的調整方案，選擇合適的對刀元件或導向元件。 （5）確定夾具與機床的連接方式。 （6）確定其他元件和裝置的結構形式，如分度裝置、靠模裝置等。 （7）確定夾具總體布局和具體的結構形式。 （8）繪制總體草圖。 （9）進行工序精度分析。 （10）對動力夾緊力驗算。 小結 綜上所述，機械制造工藝與夾具是機械制造業(yè)的基礎，是將設計圖樣轉化成產 品的必要條件。一套符合生產實際的工藝技術和夾具，可以實現(xiàn)產品的“優(yōu)質、高 產、低耗”的條件。本次減速器殼體的機械加工工藝及鏜夾具的設計是在學完了機 械制造工藝理論課和

26、大部分專業(yè)課的基礎上進行的大學畢業(yè)前的最后一個實踐環(huán) 節(jié)。是對所有課程一次深入的綜合性的復習，也在設計過程中拓展了更多的相關專 業(yè)知識面，是一次理論聯(lián)系實際的適應性訓練。通過該次設計不僅能鍛煉自己的分 析和解決問題的能力，同時也培養(yǎng)了查閱手冊及書籍資料的能力，為以后畢業(yè)后工 作積累了一定的經驗。 13 參考文獻 [1] 《機械加工工藝師手冊》，楊叔子主編 .北京：機械工業(yè)出版社， 2008.1 [2] 《機械制造工藝學》，王先逵主編 .北京：機械工業(yè)出版社， 2006.1 [3] 《金屬切削原理與刀具》，陸劍中，孫家寧主編 .北京：機械工業(yè)出版社， 2005.1 [4] 《機床

27、夾具設計與制造》，李昌年主編 . 北京：機械工業(yè)出版社 ,2006 [5] 《金屬切削機床夾具設計手冊》，浦林祥主編 .北京：機械工業(yè)出版社， 1995 [6] 機床夾具圖冊，薛源順主編 .北京：機械工業(yè)出版社 [7] 機械零件設計手冊，王紹俊主編 .北京：機械工業(yè)出版社 [8] 《機械設計基礎》，陳立德主編 .北京：高等教育出版社， 2007 [9] 《公差與配合》，任嘉卉主編 .北京：機械工業(yè)出版社， 2000.4 [10《] 金屬工藝學》上下冊，鄧文英，郭曉鵬主編 .-5版.-北京：高等教育出版社， 2008.4 [11] 《機械制圖》（應用本科），郭紀林，余桂英主編 .大連：大連理工大學出版社， 2005.8 15