KCSJ-蝸桿機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書

1、設(shè)計(論文)題目: 蝸桿零件工藝及專用夾具設(shè)計 目錄1. 引言12工藝規(guī)程設(shè)計12.1 零件的分析12.1.1 零件的作用12.1.2 零件的工藝分析12.2 工藝規(guī)程設(shè)計22.2.1 確定毛坯的制造形式22.2.2 基面的選擇32.2.3 制定工藝路線32.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定52.2.5 確定切削用量73 夾具設(shè)計143.1 工序尺寸精度分析143.2 定位方案確定143.3 定位元件確定143.4 定位誤差分析計算153.5夾緊方案及元件確定163.6 夾具總裝草圖16參考文獻17致謝18I1. 引言機械制造技術(shù)基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)后的教學環(huán)節(jié)

2、，它一方面要求學生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后做好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓練和準備。學生應當通過機械制造技術(shù)基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計在下述各方面得到鍛煉：1.能熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學生通過設(shè)計夾具的訓練，應當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3.學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱出處、能夠做到熟練運用。32工

3、藝規(guī)程設(shè)計2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用題目說給定的零件是ZA蝸桿軸，位于傳動系統(tǒng)中，一般與蝸輪配合使用。主要作用是用于空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的傳動機構(gòu)。零件上有兩個的軸段，用于與軸承內(nèi)圈相配合，其支承作用。零件上有帶鍵槽的的軸頭用于與聯(lián)軸器相連接傳遞運動和動力。2.1.2 零件的工藝分析蝸桿軸這個零件從P108頁1零件圖上可以看出，它一共有四組加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這三組加工表面分述如下：1.以兩端中心孔為中心的加工表面這一組的加工表面包括：兩端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面為兩端中心孔，這要是因為中心孔的軸線要用作后面加工的定位

4、和工序基準。2.以軸頭外圓面為中心的加工表面這一組的加工表面包括：軸段外圓面、一個的鍵槽、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面、一個的鍵槽，這是用來連接聯(lián)軸器的。3.以兩個軸段外圓面為中心的加工表面這一組的加工表面包括：兩個軸段的外圓面及左邊倒角、右邊定位軸肩。其主要加工表面為兩個軸段的外圓面，這是用來與軸承內(nèi)圈配合用于支承的。4.以分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面為中心的加工表面這一組的加工表面包括：分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面、軸段外圓面及兩側(cè)的退刀槽。主要加工表面為分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面，這是用來與蝸輪配合用于傳遞運動和動力的。這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：軸頭外圓

5、面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面把兩端中心孔軸線AB作為公共基準，有圓跳動要求。鍵槽兩側(cè)面相對于公共基準AB有對稱度要求。由以上分析可知，對于這四組加工表面而言，我們可以先加工兩端中心孔這一組加工表面，然后以其軸線為基準，借助夾具進行其他三組表面的加工，并且保證它們之間的形狀精度要求。2.2 工藝規(guī)程設(shè)計2.2.1 確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，考慮到蝸桿在傳動過程中收到的振動，載荷，受力等方面的影響，因此應該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，由于零件產(chǎn)量為中大批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應該的。2.2.2

6、 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。3（1）粗基準的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，所有表面都需要加工，按照有關(guān)粗基準的選擇原則，選取最大外圓面作為粗基準。（2）精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。設(shè)計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準。2.2.3 制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸

7、精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1.工藝路線方案一工藝一：鍛造工藝二：去飛邊工藝三：銑端面，打中心孔工藝四：粗車外圓，以中心軸線為精基準。工藝五：半精車外圓，倒角，車退刀槽工藝六：銑鍵槽工藝七：車螺紋工藝八：粗磨外圓工藝九：精磨軸頸及軸頭，螺紋面工藝十：研磨螺紋面工藝十一：去毛刺工藝十二：檢驗入庫2.工藝路線方案二工藝一：鍛造工藝二：去飛邊工藝三：銑端面，打中心孔工藝四：粗車外圓，倒角，車退刀槽工藝五：半精車外圓面工藝六：銑鍵槽

8、工藝七：粗磨無粗糙度要求外圓面工藝八：粗磨，精磨軸頸，軸頭工藝九：車螺紋工藝十：粗磨，精磨螺紋面工藝十一：研磨螺紋面工藝十二：去毛刺工藝十三：檢驗入庫3.工藝路線方案的比較與分析上述兩個工藝路線方案的特點在于：方案一對于整個蝸桿軸一起加工，減少裝夾次數(shù)，同時在加工過程中有效防止了加工產(chǎn)生的應力對后加工工序的影響；方案二對不同部位進行粗、半精、精加工，不能對一臺機床進行連續(xù)運用。綜合比較選擇工藝路線方案一。工藝一：鍛造工藝二：去飛邊工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔。選擇六角車床工藝四：粗車蝸桿軸所有外圓面，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床工藝五：半精車外圓，倒角，車退刀槽，以中心孔軸

9、線為精基準。選擇普通車床工藝六：銑鍵槽，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通立式銑床，采用專用夾具。工藝七：車螺紋，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通車床，采用專用夾具。工藝八：粗磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。工藝九：精磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。工藝十：研磨螺紋面工藝十一：去毛刺工藝十二：檢驗入庫考慮到本零件在結(jié)構(gòu)上的特點，顯然上述方案還有一些欠考慮之處。例如加工與軸承配合軸段的定位軸肩時，定位軸肩在模鍛上不易直接加工出來，采用車床加工更合適，因此，這應該列為單獨的一道工序。綜合考

10、慮，工藝路線方案為：工藝一：鍛造工藝二：去飛邊工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔。選擇六角車床工藝四：粗車蝸桿軸所有外圓面，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床工藝五：車制兩個定位軸肩，以及兩個軸段退刀槽，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床工藝六：調(diào)制工藝七：半精車外圓，控制軸線方向的各個軸段的長度。以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床工藝八：倒角工藝九：銑鍵槽，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通立式銑床，采用專用夾具。工藝十：車螺紋，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通車床，采用專用夾具。工藝十一：淬火工藝十二：粗磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以及磨制過渡圓角，以兩中心孔軸

11、心線為基準。采用普通磨床。工藝十三：精磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。工藝十四：研磨螺紋面工藝十五：去毛刺工藝十六：檢驗入庫2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定蝸桿零件材料為45鋼，硬度為217255HBS，生產(chǎn)類型為中、大批生產(chǎn)，采用普通模鍛，精度IT13。根據(jù)原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.軸段外圓面這段軸表面粗糙度為1.6,需要粗車，半精車，粗磨，半精磨加工。直徑加工余量為2Z=7mm。2. 軸段沿軸線長度方向的加工余量長度余量取4mm，模鍛斜度為5。3直徑25軸段外圓

12、面這段軸無表面粗糙度要求，需要粗車，半精車，直徑加工余量為2Z=7mm。4直徑25軸段沿軸線長度方向的加工余量長度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R4。5.外圓表面（直徑30及直徑36及直徑30）考慮外圓表面直徑30加工長度為18,與其連接的外圓表面直徑為36mm且加工長度為7，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接根據(jù)外圓面直徑36取毛坯直徑，此段需粗車，半精車。直徑加工余量為2Z=7mm。6外圓表面（直徑30及直徑36及直徑30）沿軸線長度方向的加工余量長度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R47.蝸桿外圓面直徑60這段軸表面粗糙度為0.8，需要粗車，半精車，粗磨，半精磨，粗研加工。直

13、徑加工余量為2Z=10mm。8. 蝸桿外圓面直徑60沿軸線長度方向的加工余量長度余量取3.5mm，模鍛斜度為20，外圓角為R6。9外圓表面（及直徑36及直徑30）考慮到與直徑30連接的外圓表面直徑為36mm且加工長度為7，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接根據(jù)外圓面直徑36取毛坯直徑，此段需粗車，半精車。直徑加工余量為2Z=7mm。 10外圓表面（及直徑36及直徑30）沿軸線長度方向的加工余量長度余量取4mm，模鍛斜度為5，外圓角為R6。2.2.5 確定切削用量1） 車外圓面工步號工步內(nèi)容加工余量（mm）基本尺寸經(jīng)濟精度01粗車左端面227IT1202粗車右端面243IT1203粗車27外圓面227

14、IT1204粗車32端面232IT1205粗車32外圓面232IT1206粗車43端面243IT1207粗車43外圓面243IT1208粗車39外圓面2.539IT1209粗車70左端面270IT1210粗車70外圓面370IT1211粗車70右端面270IT1212粗車43左端面243IT1213粗車43外圓面243IT1214粗車39外圓面2.539IT1215半精車左端面1.623IT1016半精車右端面1.634IT1017半精車23外圓面1.3823IT1018半精車28端面1.528IT1019半精車28外圓面1.528IT1020半精車34端面1.534IT1021半精車34外圓

15、面1.634IT1022半精車39外圓面1.539IT1023半精車34外圓面234IT1024半精車64左端面1.564.5IT1025半精車64外圓面1.664IT1026半精車60.8右端面1.560.8IT1027半精車34外圓面234IT1028半精車39外圓面1.539IT1029半精車34外圓面1.834IT1030粗磨左端面0.421.4IT831粗磨右端面0.430.4IT832粗磨30.4外圓面0.230.4IT833粗磨60.8外圓面0.2560.8IT834粗磨20.24外圓面0.1220.24IT835精磨60.3外圓面0.1560.3IT62) 銑鍵槽銑刀：直柄鍵槽

16、銑刀 （根據(jù)GB/T1112.1-1997）d=6mm，l=10mm，L=45mm采用一次行程銑鍵槽，=3.5mm，垂直切入時 =14mm/min，縱向切入時=47mm/min。3） 蝸桿螺紋刀具：選螺紋刀，材料硬質(zhì)合金取f=5mm/r,兩次粗加工的加工余量=4mm，半精加工的加工余量= 1.6mm ，粗磨加工余量=0.25mm，精磨加工余量=0.15mm。4） 工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔本工序采用計算方法1.加工條件工件材料：45鋼正火，模鍛加工要求：車端面，打中心孔機床：普通車床C620-1刀具：刀具材料 YT15，刀桿尺寸1625mm2 ， ， ， ， ，刀尖半徑 中心鉆

17、：帶護錐的中心孔刀具，基本尺寸為d=4mm2.計算切削用量1）粗車右端面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。(2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=1000v/=100043=740.6r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為680r/min，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力=2305N切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW，由

18、機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。2）粗車左端面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。(2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=1000v/=100027=1179.5r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)

19、為1，故主切削力=2305N切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW，由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用3）粗車的外圓面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，肩軸采用一次切削，另兩個外圓面采用二次切削，取=2mm。(2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=1000v/=100043=740.6r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為680r/mi

20、n，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力=2305N切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW，由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。4）粗車的外圓面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2.3mm，所以取=2.3mm。(2)選擇進給量。查表得，f=0.5mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2.3mm，f=0.5mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=100

21、0v/=100070=454.96r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力=2305N切削功率=2958.23/60000KW=5.419KW，由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=5.419kW/0.8=6.77KW所以機床效率夠用。5）粗車32外圓面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。(2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，

22、由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=1000v/=100032=995r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力=2305N切削功率=1659.6/60000KW=2.77KW，由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.77kW/0.8=3.46KW所以機床效率夠用2）粗車27外圓面(1)選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。(2)選

23、擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。(3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。(4)確認機床主軸轉(zhuǎn)速=1000v/=100027=1179.5r/min從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，故實際切削速度/1000=3.14(5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數(shù)為1，故主切削力=2305N切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW，由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用3 夾具設(shè)

24、計3.1 工序尺寸精度分析本工序加工鍵槽，保證軸肩與鍵槽右端的長度為16，和外圓到鍵槽底部的距離43.5及鍵寬16該工序在X6132機床上加工，零件屬于中批量生產(chǎn)。3.2 定位方案確定根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準選擇的合理性。（1） 為了保證43.5必須限制Z向的移動及X向的轉(zhuǎn)動。（2） 為了保證16和槽面的對稱度必須保證Z向的轉(zhuǎn)動，X向的移動，Y向的轉(zhuǎn)動。（3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長度為16，必須限制Y向的移動。3.3 定位元件確定綜上分析：為了限制六個自由度，其中的Z移動Z轉(zhuǎn)動X移動X轉(zhuǎn)動用兩個V型塊限制，Y移動由右端V型塊上帶有一擋塊擋在的右端面限制，Y的轉(zhuǎn)動由的外圓柱面上的夾緊力限制。3.4 定位誤差分析計算注：V型塊夾角=90?；鶞饰灰普`差：工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差D，因此對一批工件來說，當直徑由最小DD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：Y=基準不重合誤差：從圖（b）中設(shè)計基準與定位基準不重合，假設(shè)定位基準不動，當工