畢業(yè)論文蝸桿零件設(shè)計(jì)

1、 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目 蝸桿設(shè)計(jì)系部 機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè) 機(jī)電一體化姓名 李滿學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 李紹鵬2012年10 月4 日、詞：蝸桿零件；圓錐面或圓環(huán)面；毛坯；校核。前言11.蝸桿軸的分析51桿軸類(lèi)零件的功用與結(jié)構(gòu)52 蝸桿軸類(lèi)零件的技術(shù)要求72.1 加工精度72.2表面粗糙度73.毛胚的確定及各部分加工方法83.1毛胚的選擇83.2各加工面加工方法的確定83.3基準(zhǔn)的選擇83.4擬定工藝路線103.6機(jī)械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的確定124.機(jī)床及量具的選擇124.1機(jī)床的選擇124.機(jī)床和量具的選擇134.2量具的選擇135.切削用量以及進(jìn)給速度的確定145.1主軸

2、轉(zhuǎn)速的確定145.2被吃刀量的確145.2進(jìn)給速度的確定146.確定各工序采用的加工設(shè)備和工藝裝備15致 謝17參考文獻(xiàn)18附錄19前言制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，社會(huì)財(cái)富的60%80%來(lái)自于制造業(yè)。在經(jīng)濟(jì)全球化的格局下，國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，中國(guó)制造業(yè)已向世界制造業(yè)基地轉(zhuǎn)變。 隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，齒輪對(duì)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間動(dòng)力的傳遞轉(zhuǎn)換越加清晰。齒輪中的蝸輪蝸桿對(duì)其傳遞與轉(zhuǎn)換的作用也是別的齒輪無(wú)法代替的。其對(duì)空間中相互成90°的傳動(dòng)及大的傳動(dòng)比，平穩(wěn)的機(jī)械性能都讓其在機(jī)械領(lǐng)域噪聲大作。 所以對(duì)于其工藝的設(shè)計(jì)將至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)將根據(jù)設(shè)計(jì)要求認(rèn)真詳細(xì)的確定加工順序、切削用量、進(jìn)給量、切削速

3、度、制定工藝線路。在實(shí)際生產(chǎn)中要完成某零件的加工通常需要鑄鍛車(chē)銑刨磨鉗熱處理等多工種的配合，而其中最基本的、最廣泛的工種就是車(chē)工。然而車(chē)工在加工中，很多零件是需要配合的，這時(shí)就要車(chē)蝸桿。在各種機(jī)械產(chǎn)品中，帶有蝸桿的零件運(yùn)用廣泛，車(chē)削是常用的方法。這樣就要求我們掌握蝸桿加工的基本原理、組成機(jī)構(gòu)、并能在實(shí)際中熟練的運(yùn)用。通過(guò)本次設(shè)計(jì)是要我們將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際加工中。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是集理論知識(shí)與實(shí)際技能訓(xùn)練于一體的一次全面性的運(yùn)用。1.蝸桿軸的分析1蝸桿軸類(lèi)零件的功用與結(jié)構(gòu)蝸桿軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中常見(jiàn)的典型零件之一。它支撐著其它轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時(shí)又通過(guò)軸承與機(jī)器的機(jī)架連

4、接。蝸桿軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長(zhǎng)度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔、螺紋及相應(yīng)端面所組成。加工表面通常除了內(nèi)外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。根據(jù)功用和結(jié)構(gòu)形狀，蝸桿軸類(lèi)有多種形式，如光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、偏心軸、曲軸、凸輪軸等。如圖1-1圖1-1 蝸桿軸2 蝸桿軸類(lèi)零件的技術(shù)要求2.1 加工精度 1)尺寸精度：蝸桿軸類(lèi)零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長(zhǎng)尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級(jí)，精密的軸頸也可達(dá)IT5級(jí)。軸長(zhǎng)尺寸通常規(guī)定為公稱(chēng)尺寸，對(duì)于階梯軸的各臺(tái)階長(zhǎng)度按使用要求可相應(yīng)給定公差。 2)幾何精度：蝸桿軸

5、類(lèi)零件一般是用兩個(gè)軸頸支撐在軸承上，這兩個(gè)軸頸稱(chēng)為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度外，一般還對(duì)支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。對(duì)于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時(shí)，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。 3)相互位置精度 蝸桿軸類(lèi)零件中的配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）相對(duì)于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸，配合精度對(duì)支撐軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為0.01-0.03mm，高精度軸為0.001-0.005mm。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。 2.2 表面粗糙度 根據(jù)機(jī)械的精密程度

6、，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的高低，軸類(lèi)零件表面粗糙度要求也不相同。一般情況下，支撐軸頸的表面粗糙度 Ra值為0.63-0.16 m。3.毛胚的確定及各部分加工工藝3.1毛胚的選擇該軸的材料采用40Cr 鋼鋼鍛件，根據(jù)選擇毛胚的考慮因素，該零件體積較小，形狀簡(jiǎn)單，而鍛件由于能獲得纖維組織的連續(xù)性和均勻分布，從而可以提高零件的強(qiáng)度，所以適用于強(qiáng)度高、形狀比較簡(jiǎn)單的零件毛胚。蝸桿軸外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件產(chǎn)生類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，而模鍛尺寸精度較高，故本零件毛胚采用模鍛,毛坯余量。3.2各加工面加工方法的確定平左端面，以工件左端面為基準(zhǔn)，鉆中心孔：調(diào)頭加工：平右端面，以工件右端面為基準(zhǔn)，鉆中心孔

7、，采用雙頂尖夾持，并保持兩基準(zhǔn)間的圓跳動(dòng)公差不大于0.015： 52mm外圓柱：粗車(chē)-半精車(chē)-磨削； 34mm外圓柱：粗車(chē)-半精車(chē)-磨削； 25mm外圓柱：粗車(chē)-半精車(chē)-磨削； 23mm槽：粗車(chē)； 28mm槽：粗車(chē)； 30mm槽：粗車(chē)-精車(chē)； 梯形螺紋：粗車(chē)-精車(chē)；3.3基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇 選取最大外圓面作為粗基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)的選擇 選用兩中心孔的公共中心線作為精基準(zhǔn)零件表面的加工方法序號(hào)加工方法經(jīng)濟(jì)精度粗糙度Ra/m適用范圍1粗車(chē)IT13-IT1150-12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車(chē)-半精車(chē)IT10-IT83粗車(chē)-半精車(chē)-精車(chē)IT8-IT74粗車(chē)-半精車(chē)-精車(chē)-滾壓IT8-IT75

8、粗車(chē)-半精車(chē)-磨削IT8-IT7主要用于淬火鋼也可用于未淬火鋼6粗車(chē)-半精車(chē)-粗磨-精磨IT7-IT67粗車(chē)-半精車(chē)-粗磨-精磨-超精加工IT58粗車(chē)-半精車(chē)-精車(chē)-粗精車(chē)（金剛車(chē)）IT7-IT6主要用于要求較高的有色金屬9粗車(chē)-半精車(chē)-粗磨-精車(chē)-超精磨IT5以上極高精度的外圓加工10粗車(chē)-半精車(chē)-粗磨-精磨-研磨IT5以上Rz0.1該零件某些表面加工粗糙度要求不高可以采用粗車(chē)半精車(chē) 即可達(dá)到要求而某些表面加工的粗糙度要求比較高需采用粗車(chē)半精車(chē)磨削。每個(gè)表面所用的加工方法如下表所示：加工表面加工方法IT8粗糙度Ø46粗車(chē)半精車(chē)磨削IT100.8Ø22粗車(chē)半精車(chē)IT86.3

9、Ø17粗車(chē)半精車(chē)磨削IT100.8Ø26粗車(chē)半精車(chē)IT86.3Ø20粗車(chē)半精車(chē)磨削IT100.8Ø18粗車(chē)半精車(chē)IT106.3Ø16粗車(chē)半精車(chē)磨削IT80.8錐面2°51粗車(chē)半精車(chē)磨削IT80.8Ø12粗車(chē)半精車(chē)IT106.3軸段外圓面粗車(chē)半精車(chē)IT106.33.4擬定工藝路線 方案一 1鍛造2去飛邊 3正火處理 4車(chē)端面M12左端 ø17右端面 打中心孔 以最大外圓定位5粗車(chē)一端外圓46、22、17掉頭粗車(chē)另一端外圓分別至26、2018、16、12粗車(chē)錐面 2°51以外圓及中心孔做為基準(zhǔn)。6半精車(chē)該端外

10、圓46、22、17車(chē)槽16×1、16×1、倒角1×45°。掉頭半精車(chē)該端外圓分別至26、20、18、16、12半精車(chē)錐面2°51車(chē)槽至16×1倒角1×45°車(chē)螺紋M18×1M12修整各階梯過(guò)度地方以?xún)芍行目鬃鳛榫鶞?zhǔn)7粗車(chē)蝸桿螺紋半精車(chē)蝸桿螺紋 8表面高頻淬火回火4555HRC 9修研兩端中心孔 10粗磨一端外圓至17精磨該端外圓至17粗磨另一端外圓至20精磨該端外圓至20磨錐面及蝸桿螺紋到規(guī)定尺寸。以?xún)芍行目鬃鳛榛鶞?zhǔn)。11去毛刺 12檢驗(yàn)入庫(kù)方案二1鍛造 2去飛邊 3正火處理4車(chē)端面M12左端 

11、8;17右端面 打中心孔 以最大外圓定位5粗車(chē)一端外圓462217以外圓及中心孔做為粗基準(zhǔn)。半精車(chē)該端外圓462217車(chē)槽16×116×1倒角1×45°以?xún)芍行目鬃鳛榫鶞?zhǔn) 6粗車(chē)另一端外圓分別至2620181612粗車(chē)錐面 2°51以外圓及中心孔做為粗基準(zhǔn)。半精車(chē)該端外圓分別至2620181612半精車(chē)錐面2°51車(chē)槽至16×1倒角1×45°以?xún)芍行目鬃鳛榫鶞?zhǔn) 7表面高頻淬火回火4555HRC 8修研兩端中心孔 9粗磨一端外圓至17精磨該端外圓至17粗磨另一端外圓至20精磨該端外圓至20磨錐面以?xún)芍行?/p>

12、孔作為精基準(zhǔn) 10車(chē)蝸桿螺紋 車(chē)螺紋M18×1M12 半精車(chē)蝸桿螺紋 磨蝸桿螺紋以?xún)芍行目鬃鳛榫鶞?zhǔn)11去毛刺 12檢驗(yàn)入庫(kù) 3.6機(jī)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217 -255HBS生產(chǎn)類(lèi)型為中大批生產(chǎn)采用普通模鍛IT13的精度。 該工件的最大直徑為ø46 質(zhì)量為4.1kg 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S =m鍛件m外輪廓包容體=4.622× 23.8× 4.1 = 1622g = 1.622kg m鍛件=4.1kg S=4.11.622= 2.53 > 1可定形狀復(fù)雜系數(shù)為S1屬于簡(jiǎn)單級(jí)別 機(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件重量、加工

13、精度F1F2、S1查表2.2-25得 Ø12 粗糙度為6.3 屬于一般加工精度 直徑方向單邊余量取2mm水平方向取2mm 同理ø18ø26ø22直徑方向單邊都是2mm水平方向都是2mm Ø16粗糙度為0.8 屬于磨削加工精度 直徑方向單邊余量取2.5mm 水平方向取2mm 同理ø20ø46ø17直徑方向單邊余量都是2.5mm 水平方向都是2mm 毛坯圖如下圖 ：4.機(jī)床及量具的選擇4.機(jī)床和量具的選擇4.1機(jī)床的選擇本次選擇了車(chē)床CK6140，因?yàn)樗ㄓ眯院谩K6140型普通車(chē)床是在C620型車(chē)床的基礎(chǔ)上改進(jìn)的臥

14、式車(chē)床,工件最大回轉(zhuǎn)直徑400毫米,可以加工普通螺紋、英制螺紋、摸數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋。傳動(dòng)鏈由電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角帶（V帶）將動(dòng)力傳遞到主軸箱在交換齒輪作用下，正轉(zhuǎn)24級(jí)，轉(zhuǎn)速10-1400轉(zhuǎn)/分鐘；反轉(zhuǎn)12級(jí)，轉(zhuǎn)速14-1580轉(zhuǎn)/分鐘。主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)掛輪箱將動(dòng)力傳遞到走刀箱，縱向走刀級(jí)數(shù)64，進(jìn)給范圍0.08-1.59mm/r，橫向進(jìn)給級(jí)數(shù)64，進(jìn)給范圍0.04-0.79mm/r。溜板行程橫向320mm，縱向按照車(chē)床長(zhǎng)度而定。4.2量具的選擇外徑、游標(biāo)卡尺、螺紋環(huán)、塞規(guī)及卡板測(cè)量。螺紋量規(guī)是綜合性檢驗(yàn)量具，分為塞規(guī)和環(huán)規(guī)兩種。塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋，環(huán)規(guī)檢驗(yàn)外螺紋，并由通規(guī)、止規(guī)兩件組成一副。螺紋工件只有在通規(guī)

15、可通過(guò)，止規(guī)通不過(guò)的情況下為合格，否則零件為不合格。5.刀具及夾具的選擇車(chē)削中采用金剛石或硬質(zhì)合金刀具，刀具主偏角選大些（45°-90° ）,刀具的刀尖圓弧半徑小于0.1-1.0mm，以減少工藝系統(tǒng)中彈性變形及振動(dòng)。 在車(chē)兩端面，鉆中心孔，采用45°車(chē)刀，中心孔鉆；在粗車(chē)一端外圓加工時(shí)我們采用90°車(chē)刀、外螺紋車(chē)刀夾具采用頂尖，三爪卡盤(pán)、雞心夾；半精車(chē)該端外圓時(shí)我們采用70°車(chē)刀、45°車(chē)刀，外螺紋車(chē)刀夾具采用頂尖、三爪卡盤(pán)、雞心夾；在車(chē)蝸桿螺紋半精車(chē)蝸桿螺紋是采用外螺紋車(chē)刀夾具采用頂尖、三爪卡盤(pán)、雞心夾；在粗磨一端外圓時(shí)夾具采用三爪

16、卡盤(pán)、頂尖、平行砂輪。同時(shí)，為了提高精度我們還選用一些輔助工具，如：粗細(xì)棉紗、端面試紙、膠墊片等。在去毛刺是采用銼刀。5.切削用量以及進(jìn)給速度的確定5.1主軸轉(zhuǎn)速的確定 車(chē)外圓是主軸轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件的直徑來(lái)選擇。其計(jì)算公式為Vc=(*n*d)/1000。車(chē)螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速，在車(chē)削螺紋時(shí)車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P大小5.2被吃刀量的確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件、刀具的剛度來(lái)決定。在鋼度允許的條件下應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量這樣就可以減少走刀次數(shù)提高生產(chǎn)效率為了保證加工表面質(zhì)量可以留少許加工余量一般為0.2mm0.5mm。車(chē)削用量的具體常規(guī)如下粗車(chē)時(shí)首先盡可能

17、大的背吃刀量，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量，最后確定一個(gè)合適的切削速度。精車(chē)時(shí)加工表面要求較高加工余量不大且均勻因此選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量。5.2進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的主要參數(shù)確定進(jìn)給速度的原則 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能得到保障時(shí)為提高生產(chǎn)率可選擇較高的進(jìn)給速度一般在100200mm/min范圍內(nèi)選擇。再切斷加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)宜選擇較低的進(jìn)給速度一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取6.確定各工序采用的加工設(shè)備和工藝裝備工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容車(chē)間加工設(shè)備工藝裝備1模鍛模鍛鍛工2熱正火3車(chē)車(chē)兩端面，鉆中心孔金工CA614045°車(chē)刀中心孔鉆 千分尺4車(chē)粗車(chē)一端外

18、圓462217掉頭粗車(chē)另一端外圓2620181612粗車(chē)錐面 2°51以外圓及中心孔做為基準(zhǔn)。金工CA614090°車(chē)刀、外螺紋車(chē)刀、頂尖雞心夾游標(biāo)卡尺5車(chē)半精車(chē)該端外圓462217車(chē)槽17×117×1倒角1×45°掉頭半精車(chē)該端外圓2620181612半精車(chē)錐面2°51車(chē)槽至16×1倒角1×45°車(chē)螺紋M18×1M12修整各階梯過(guò)度地方以?xún)芍行目鬃鳛榫鶞?zhǔn)金工70°車(chē)刀、 45°車(chē)刀外螺紋車(chē)刀、頂尖雞心夾千分尺6車(chē)蝸桿螺紋半精車(chē)蝸桿螺紋 以?xún)芍行目鬃鳛榛鶞?zhǔn)金工外螺紋車(chē)刀、頂尖、雞心夾、千分尺7熱調(diào)質(zhì)處理表面高頻淬火回火4555HRC金工8磨修磨中心孔金工M1432A9磨粗磨一端外圓17k5粗磨另一端外圓至20 j6 精磨該端外圓17 k5 另一端外圓20 j6磨錐面及蝸桿螺紋到尺寸金工M1432A頂尖、平行砂輪千分尺10鉗工去毛刺金工銼刀11檢檢驗(yàn)質(zhì)檢室千分尺、游標(biāo)卡尺、致 謝經(jīng)過(guò)一個(gè)月的準(zhǔn)備，查閱了很多參考書(shū)，閱讀了很多關(guān)于蝸桿知識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，心里如釋重負(fù)。作為一個(gè)大專(zhuān)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，回想起設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)個(gè)困難，心中涌動(dòng)的全是感激之情。首先要感謝的是我的指導(dǎo)教師李老師，從題目的