蜗轮箱-NC小型蜗轮减速器箱体的钻4-M6螺纹孔夹具设计及加工工艺装备-数控编程、工装含非标6张CAD图

蜗轮箱-NC小型蜗轮减速器箱体的钻4-M6螺纹孔夹具设计及加工工艺装备-数控编程、工装含非标6张CAD图,蜗轮,NC,小型,减速器,箱体,M6,螺纹,夹具,设计,加工,工艺,装备,数控,编程,工装,非标,CAD 摘要：本文主要介绍了小型蜗轮减速器箱体的结构特点以及箱体类零件的发展趋势。箱体零件加工属于典型零件加工，由于箱体零件结构比较复杂，加工工艺也相对复杂。通过对相关文献资料的学习，对一些先进的变速箱有了一定的了解。由于本次设计与所学专业联系密切，不仅能够很好的复习、运用在四年里学习过的知识，而且还能让我们把各科的知识贯通起来，更全面了解零件加工工艺过程和相关的夹具设计。 关键词：减速器夹具加工工艺发展趋势 前言 机械设计制造是以研究机械加工工艺技术和夹具设计为主的技术性学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产实践，同时它又具有很强的综合性。机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程。本课题是小型蜗轮减速器箱体加工及其夹具设计,箱体零件加工属于典型零件加工由于箱体零件结构比较复杂加工工艺也相对复杂,通常都是采用铸铁材料。先铸造成毛坯,然后经过时效处理后,进行机加工,在机加工过程中,一般采用先面后孔的加工路线。 箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连接成一个整体，并保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。 箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器中功用的不同有着较大的差异。 在科学技术飞速发展的今天，先进加工工艺亦日新月异，20世纪70-80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。改革开放后，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种箱体零件的设计及制造技术。 1箱体概述 箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件。它将一些轴、套、轴承和齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系， 以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。 因此，箱体类零件的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。 箱体零件结构特点: 箱体零件有复杂的内腔，应选用易于成型的材料和制造方法。箱体零件材料常用灰铸铁，铸铁容易成型、切削性能好、价格低廉，并且具有良好的耐磨性和减振性，最常用的材料是HT200，而对于较精密的箱体零件(如坐标镗床主轴箱)则选用耐磨铸铁。因此，一般来说，箱体不仅需要加工部位较多，而且加工难度也较大。据统计资料表明，一般中型机床厂用在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品的15%~20%。 箱体零件的主要技术要求:轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度，定位销孔的精度与孔距精度;主要平面的精度;表面粗糙度等。 箱体零件材料及毛坯: （1）简易机床的箱体零件或小批量、单件生产的箱体零件，为了缩短毛坯制造周期和降低成本，可采用钢板焊接结构。 （2）大负荷的箱体零件有时也根据设计需要采用铸钢件毛坯。 （3）在特定条件下，为了减轻质量，可采用铝镁合金或其它铝合金制做箱体毛坯，如航空发动机箱体等。 另外，在毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生，应使箱体零件的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时产生的残余应力。 箱体类零件热处理方式的选择： 在铸造之后必须安排人工时效处理，消除残余应力。 人工时效的工艺规范为:加热到500°C~550°C，保温4h~6 h，冷却速度小于或等于30°C/h，出炉温度小于或等于200°C，一般在铸造之后安排一次人工时效处理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。 2箱体类零件工艺过程特点分析 2.1涡轮箱体的加工方法及技术要求 蜗轮箱体有许多精度要求不同的孔和平面组成，内部结构比较简单，但壁的厚薄不均匀，加工的难度较大。弄清箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意箱体零件的各孔系自身的精度(同轴度、圆度、粗糙度等)和它们的相互位置精度(轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求)，箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清箱体零件的每一个尺寸。减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类： (1)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)主要孔轴承孔及孔内环槽等。 (3)其它加工部分 联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。 2.2工艺过程设计应考虑的问题 根据减速箱体可剖分的结构特点和各加工表面的要求，在编制工艺过程时应注意以下问题： (1)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，就孔和面的加工还需粗精分开。 (2)箱体加工工艺的安排。安排箱体的加工工艺应遵循先面后孔的工艺原则，对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则。 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，还体现先主后次原则。 (3)箱体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表面的位置精度，应在装夹中尽量多加工一些表面。工序安排相对集中。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)合理安排时效工序。一般在毛坏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。 3国内外箱体研究现状 国内的箱体普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。而且材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。 国外的箱体特别是减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，其工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。上个世纪60年代末至70年代初,欧美、日本等发达国家就先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作,并逐渐采用了柔性制造系统来生产变速箱。例如，通用汽车公司的传动系部门于1993年开始作同样的准备，采用FMS， 以满足变速箱类壳体零件多品种的制造要求美国著名的工程机械生产商卡特彼勒公司东皮奧里亚工厂在1990年就从CincinnatiMilacron司引进柔性加工单元促进箱体零件生产率的提高。柔性制造系统在国外发达国家已经得到广泛应用，目前，柔性制造线在我国还处于开发阶段，与国际先进水平仍有较大差距。 当今的箱体是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。由于加工中心以及夹具本身的误差会使得箱体的加工质量受到影响，在国内外的箱体加工中，各生产厂家根据箱体的结构以及生产类型和加工精度的不同，合理选择不同的工艺装备和加工工艺过程，尽量减少误差，得到优秀的加工质量。加工工艺过程，加工中心和夹具本身的误差都会使箱体的加工质量受到影响，在加工该类零件的过程中，只有改进加工工艺方案，选择合适的定位夹紧方案，有效利用各种设备和加工刀具，设定最佳切削用量，才能切实有效地保证加工质量、提高生产效率。因此箱体类零件的工艺规程设计，对其加工质量及实用效率具有重要意义。 4箱体加工发展趋势 在科学技术飞速发展的今天，先进加工工艺亦日新月异，主要有以下发展趋势: (1)采用模拟技术，优化工艺设计。 (2)成形精度向近无余量方向发展。 (3)成形质量向近无“缺陷”方向发展。 (4)机械加工向超精密、超高速方向发展。 (5)采用新型能源及复合加工。解决新型材料的加工和表面改性难题。6采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制。 (6)采用清洁能源及原材料、实现清洁生产。 (7)加工与设计之间的界限逐渐淡化，并趋向集成及一体化。 (8)工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展。 5总结 蜗轮箱体加工属于典型零件加工，由于箱体零件结构比较复杂，加工工艺也相对复杂。夹具的设计关系到零件在加工过程中的位置是否准确、可靠、装夹方便和安全，也关系到机加工的精度。机械加工工艺制定的正确与否，直接关系到产品是否能够顺利进行机械加工，是产品加工能否达到所需的尺寸精度和表面粗糙度要求的关键，也关系到零件加工的经济性。在当今世界形势下，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的涡轮箱体零件，具有良好的发展前途。 参考文献 [1] 徐鸿本主编.机床夹具设计手册（第三版）机械工业出版社.2005 [2] 王光斗主编.机床夹具设计手册（第四版）上海科学技术出版社.2004 [3] 成大先主编．机械设计手册（第4卷）．第四版[M].北京：化学工业出版社．2002 [4] 车洪麟、张素辉．非标准机械设计（第一版）[M].北京：机械工业出版社，2011； [5] 彭如恕．现代工程制图（第一版）[M].长沙：国防工业出版社，2006； [6] 屈波．互换性与技术测量[M]. 北京：机械工业出版社，2014； [7] 孙桓、陈作模，机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2005； [8] 濮良贵、纪名刚．机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2005； [9] 于永泗、齐民．机械工程材料（第七版）[M].大连：大连理工大学出版社，2007； [10] 水根．机械制造工艺学（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2004； [11] 成大先，机械设计手册，单行本[M].北京：化学工业出版社，2004； [12] 杨昂岳等．机械制造工程学.[M].长沙：国防科技大学出版社，2004； [13] 绍华．热加工工艺基础（第二版）[M].北京：，北京高等教育出版社，2008； [14] 杨叔子主编．机械加工工艺师手册（第一版）机械工业出版社.2002； [15] 李洪主编．机械加工工艺手册（第三版）北京出版社.2000； [16] 孙本绪主编．机械加工余量手册（第二版）国防工业出版社.2003； [17] 马惠萍主编．互换性与测量技术基础案例教程（第二版）机械工业出版社.2019； [18] 周兆元、李翔英．互换性与测量技术基础（第四版）机械工业出版社.2019； [19] 邹青、呼咏．机械制造技术基础课程式设计指导教程（第二版）机械工业社.2018； [20] 熊良山等．机械制造技术基础（第一版）华中科技大学出版社.2009； [21] Mechanical Drive(Reference Issue)．Machine Design[M]．52(14)，1980：97-105． [22] Rajput R K．Elements of Machanical Engineering[M]．Katson Publ．House，1985：55-63． [23] Kuehnle M R．Toroidal Drive Concepts．Product Engineering．Aug．1979：21-36． [24]George W. Swisher Jr,Edmond Arthur G. Shaw. Drum for an Asphalt 6,1981. [25] Speedcrafts limited. Speedcrafts Product Catalogue [EB/OL] Binhar,India..