反向齒輪器箱體零件加工,反向,齒輪,箱體,零件,加工 課程設計說明書 設計題目：反向齒輪器箱體零件加工工藝規(guī)程 及相關夾具設計 第一部分：加工工藝規(guī)程設計 一 反向齒輪箱的用途 該反向齒輪箱用途非常廣泛。常用于加速減速，就是常說的變速齒輪箱；改變傳動方向，例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉動軸；改變轉動力矩，同等功率條件下，速度轉的越快的齒輪，軸所受的力矩越小，反之越大；離合功能，我們可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪，達到把發(fā)動機與負載分開的目的，比如剎車離合器等；分配動力，例如我們可以用一臺發(fā)動機，通過齒輪箱主軸帶動多個從軸，從而實現(xiàn)一臺發(fā)動機帶動多個負載的功能。 二 反向齒輪箱的技術要求 按表1的形式將反向齒輪器的主要技術要求列于表1中。 表1 反向齒輪箱零件技術要求表 加工表面 尺寸及偏差 mm 表面粗糙度Ra um 形位公差 mm 上蓋接合面 200 1.6 0.05 后側面 130 6.3 上蓋接合面Φ12mm孔 12 6.3 Φ16mm沉頭孔 16 6.3 吊耳上凸臺面 6.3 左右端面 6.3 Φ47mm軸承孔 Φ47-0.008+0.018 1.6 ◎ Φ0.01 A-B Φ35mm軸承孔 Φ35-0.008+0.018 1.6 ◎ Φ0.01 A-B 后側面Φ12mm孔 Φ120+0.019 1.6 Φ35mm吊耳孔 Φ350+0.027 3.2 ∥ 0.05 C 該反向齒輪箱形狀復雜、結構簡單，屬于典型的箱體零件。為了實現(xiàn)改變方向、力矩等功能，其軸承孔與軸承有很高的配合要求，因此尺寸加工精度要求較高，而且要求較高的同軸度。上蓋結合面作為設計基準和定位基準，要求較高的平面度。為了保證齒輪箱有較高的裝配精度，上蓋面采用銷定位。吊耳孔雖然尺寸精度要求不高，但要求對上蓋面有很好的平行度。 綜上所述，該反向齒輪箱的各項技術要求比較合理，符合零件在實際工作中的功用。 三 審查反向齒輪箱的工藝性 分析零件圖可知，齒輪箱的上蓋接合面和后側面均要求銑削加工，上蓋接合面的四角伸出端與左右端面相接，這樣既減少了加工面積，又減少了材料的使用，同時還提高了接觸剛度；加工Φ47mm軸承孔和Φ35mm軸承孔時，由于孔徑較大，要選擇鏜刀進行加工，為了滿足兩孔的同軸度，可以用在一個工位里完成它們的加工；該齒輪箱是單件小批量的生產(chǎn)，要求工序盡可能的集中，因此多選用在加工中心上完成，以提高生產(chǎn)效率。由此可見，該零件的工藝性較好。 四 選擇毛坯 由于該反向齒輪箱在工作過程中不會受到很大的沖擊載荷，對齒輪箱的強度的沖擊韌性要求不是很高所以毛坯可以選用鑄件。由于是單件小批量生產(chǎn)，可以選用灰鑄鐵材料，用金屬模砂型機械鑄造的方法得到毛坯。 五 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1. 精基準的選擇 根據(jù)該箱體零件的技術要求和裝配要求，選擇上蓋結合面和后側面作為精基準進行加工，然而這兩個平面是需要加工的表面，因此首先要加工這兩個面。選擇上蓋接合面和后側面作精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。由于上蓋接合面和后側面又是作為設計是選用的基準，因此選用它們作為基準又遵循了“基準重合”的原則。選用上蓋結合面作基準時，采用一面兩孔的方式定位，夾緊穩(wěn)定可靠。 2. 粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整和光潔，不能有飛邊、澆口、毛刺、冒口及其他的缺陷。本箱體零件選用下底面作為粗基準。以下底面作為粗基準加工上蓋接合面和后側面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 六 工序的分散與集中 本零件是單件小批量生產(chǎn)，可以選擇工序集中原則來安排齒輪箱的加工工序。這樣就可在工件的一次裝夾中，加工好工件的多個平面。因此可以較好地保證這些表面之間的相互位置精度，同時可以減少裝夾的次數(shù)和輔助時間，并減少工件在機床之間的搬運次數(shù)和工作量，有利于縮短生產(chǎn)周期。選用工序集中原則，還可以減少機床和夾具的數(shù)量，并相應地減少操作工人，節(jié)省車間面積，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織管理工作。 七 加工順序的安排 1. 機械加工順序 （1） 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準——上蓋接合面和后側面。 （2） 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。 （3） 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——上蓋接合面和后側面，后加工次 要表面——左右端面和四角端面。 （4） 遵循“先面后孔”原則，先銑削上蓋接合面，再鉆接合面上的孔，先銑削吊耳凸臺面，再鉆孔。 2.熱處理工序 先對鑄件毛坯進行正火處理，以提高其金屬性能。 2. 輔助工序 在熱處理之后、粗加工之前對鑄件涂底漆，以防止工件生銹；精加工之后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 八 機床的選用及工藝設備選用 在單件小批量生產(chǎn)前提下，為了滿足工序集中的原則，可以選用高效專用設備和組合機床，該零件多選用加工中心完成加工過程，其中就有四軸聯(lián)動的加工中心。在加工的初始階段選用了通用的立式銑床，這些要提出機床特征并注明機床的型號。工藝設備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片上寫出它們的名稱，如鉆頭、千分尺、塞規(guī)和銑床夾具等。該零件的加工采用專用夾具。 九 確定加工方案 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表2列出了反向齒輪箱的工藝路線。 表2 反向齒輪箱工藝路線、設備及工裝的選用 加工表面 表面粗糙度Ra/um 加工方案 上蓋結合面 1.6 粗銑-半精銑-精銑 前端面 6.3 粗銑 吊耳上凸臺面 6.3 粗銑 左右側面 6.3 粗銑 上蓋接合面Φ12mm孔 6.3 鉆 Φ16mm沉頭孔 6.3 锪 Φ47mm軸承孔 1.6 粗鏜-半精鏜-精鏜 Φ35mm軸承孔 1.6 粗鏜-半精鏜-精鏜 前端面Φ12mm孔 1.6 擴鉸 Φ35mm吊耳孔 3.2 粗鏜-精鏜 十 確定加工路線 在綜合考慮上述工作結果和工序順序安排原則的基礎上，將反向齒輪器箱體零件的工藝路線填入機械加工工藝卡片中?？ㄆ姼巾?。 第二部分：三號夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具，經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計三號夾具。該工序要加工兩個不同尺寸的軸承孔，且軸承孔有同軸度要求，故在設計夾具是考慮利用轉位工作臺進行。另外還要加工吊耳孔，其與上蓋結合面有平行度要求，最后加工前端面上的孔。 一、定位方式和定位元件的選擇 完成該箱體的加工一共需要三個不同的夾具，根據(jù)工藝規(guī)程設計，三號夾具用在以上蓋結合面為定位面加工左右兩端面的軸承孔，吊耳孔和前端面上的孔。由于上蓋結合面已經(jīng)精加工，且是設計基準，故根據(jù)“基準重合”原則可以設為精基準，利用上蓋結合面上有4個孔中的兩個孔，采用一面兩銷定位方式進行加工。 一面兩孔組合定位常用于加工箱體、杠桿、蓋板等零件，易做到基準統(tǒng)一，保證工件的位置精度，又有利于夾具的設計與制造。工件的定位平面一般是加工過的精基面，兩孔可以是工件結構上原有的，也可以是為定位需要而專門設置的工藝孔。一面兩孔定位時相應的定位元件是一面兩銷，兩定位銷可以有以下兩種：(1)兩個圓柱銷（圖1）；(2)一個圓柱銷和一個削邊銷（圖2）。 圖1兩個圓柱銷 圖2 一個圓柱銷和一個切邊銷 圖1這種定位是過定位，沿連心線方向的自由度被重復限制了，只能用于加工要求不高的場合，使用較少。三號夾具采用圖2的定位方式。工件以平面作主要定位基準，用支承板限制工件的三個自由度；其中一孔用定位銷定心定位，限制工件的兩個自由度；另一孔用菱形銷定位，僅消除工件的一個轉動自由度，如圖3所示。菱形銷作為防轉支承，其軸長方向應與兩銷的中心連線相垂直，并應正確選擇菱形銷直徑的基本尺寸和經(jīng)削邊后圓柱部分的寬度，以保證僅限制一個轉動自由度的功能。 圖3 限制的自由度 二 定位誤差分析 左端：圓柱銷與加工零件孔之間的配合為間隙配合，選用H8/f7。故孔徑120+0.022mm，公差為TD1=0.022mm；圓柱銷銷徑12-0.034-0.016 mm公差為Td1=0.018mm；最小間隙為Δ1=0.016mm。 右端：菱形銷與加工零件孔之間的配合為間隙配合，選擇H8/f7。故孔徑公差為TD2=0.022mm；菱形銷銷徑公差為Td2=0.018mm；最小間隙為Δ2=0.016mm。 分析： 先單獨分析左端圓銷1的定位情況。銷與孔之間的最大間隙為：ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 。 ε1將使一批工件安裝時孔的中心偏離銷的中心。其中偏心位移誤差范圍，是以 ε1為直徑的圓，圓心即為銷的中心O1（如圖b中所示）。 再分析削邊銷2定位情況：由于削邊銷不限制X 的移動自由度，而限制Z的轉動自由度，所以孔2與削邊銷2的中心偏移范圍為： 在X方向： εx ＝ ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 = 0.056mm 在Y方向： εy ＝ ε2 ＝Δ2 ＋ TD2 ＋ Td2 = 0.056mm 綜合誤差： 孔1、2的中心偏移誤差組合起來，將引起工件的兩種定位誤差： (1)?縱向定位誤差：即在兩孔聯(lián)心線方向的最大可能移動量（ εx ）。 εx ＝ ε1 ＝Δ1 ＋ TD1 ＋ Td1 = 0.056mm （相當于第一孔定位誤差） (2)?角度定位誤差：即工件繞O1和O2的最大偏轉角θ 。 角度定位誤差： =0.000318 分析： 由上式看出，欲減小，可以從兩方面著手： （i）提高孔與銷的加工精度，減小配合間隙； （ii）增大孔間距。故在選擇定位基準時，應盡可能選距離較遠的兩孔；若工件上無合適的兩孔而需另設工藝孔時，兩工藝孔也應布置在具有最大距離的適當部位。 若采用以上兩種措施還不能滿足要求，應采用單邊靠。此時，角度誤差為： 為了保證工件的加工精度，必須使上述所有誤差因素對工件加工的綜合影響，控制在工件所允許的公差（T公差）范圍之內(nèi)，即： 　　　　　　ε＝ε制造 ＋ε安裝 ＋ε加工 ≤T工件 上式即為保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件，也稱為用夾具安裝加工時的誤差計算不等式。 為使T工件做到合理地分配給以上機械加工中產(chǎn)生誤差的各個環(huán)節(jié)，通常在夾具設計時，夾具上定位元件之間，定位元件與引導元件之間，以及其他相關尺寸和相互位置的公差，一般取工件上相應公差的1/5～1/2，最常用的是1/3～1/2，因粗加工的T工件大，此時，夾具上相應公差取小的比例。 三 工件夾緊裝置 由螺釘、螺母、螺栓或螺桿等帶有螺旋結構的元件與墊圈、壓板或壓塊等組成的夾緊機構稱為螺旋夾緊機構。目前夾具上用得最多的一種。三號夾具采用螺旋壓板夾緊裝置。 圖5 螺旋壓板夾緊裝置 l L1:原始力Q離支點的距離 l L2:夾緊力W離支點的距離 l 支承在中間，工件在左端，螺旋壓緊的原始作用力位于壓板右端 l 對支承取短，通常夾緊力： 其中η——效率=0.95 對于夾緊力作用點及作用力方向的選擇，夾緊力應落在工件剛性較好的部件上。如圖6所示： 圖6 夾緊力作用點及作用力方向 螺旋夾緊機構的特點：夾緊力大W≈（60～120)Q，自鎖性能好，工作安全可靠。但夾緊行程大，操作費力費時，難以實現(xiàn)機動。 在估算時，將工件視為分離體，以最不利于夾緊時的狀況為工件受力狀況，分析作用在工件上的各種力，列出工件的靜力平衡方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實際所需的夾緊力。 夾緊力：F=KFj K—安全系數(shù)，一般取1.5～2.5； F—由靜力平衡計算出的理論夾緊力，單位為N。 分析工件的受力情況時，除了夾緊力、切削力外，大工件還應考慮重力，運動速度較大時還必須考慮離心力和慣性力的影響。 四 繪制夾具裝備圖，并打印出A2圖紙 裝配圖見A2圖紙。