蝸桿零件工藝的指方法和專用夾具的

1、.【摘要】本論文主要闡述蝸桿零件工藝的指設(shè)計(jì)方法和專用夾具的設(shè)計(jì)，蝸桿是只具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒，并且與蝸輪嚙合而組成交錯(cuò)軸齒輪副的齒輪。其分度曲面可以是圓柱面，圓錐面或圓環(huán)面。在論文中首先簡(jiǎn)單簡(jiǎn)述了蝸桿的設(shè)計(jì)，再以KCSJ-12為例詳細(xì)講述就設(shè)計(jì)蝸桿的步驟、要求、及注意事項(xiàng)。目前在蝸桿零件的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大的差距。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造蝸桿零件過(guò)程中存在著很大程度上的缺點(diǎn)，正如論文中揭示的那樣，重要的問(wèn)題如：齒輪的根切、蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)、蝸輪蝸桿的校核，夾具選擇等。有待于更好的探討與發(fā)展。關(guān)鍵詞：蝸桿軸 數(shù)控加工 加工工藝 程序面；毛坯；校核。Abstract t

2、his paper mainly expounds the process to worm parts design method and special fixture design, and the worm is with only one or a few spiral, and with worm gear teeth mesh and composition of the gear axis gear pair interlaced. The dividing surface can be YuanZhuMian, cone surface or ring surface. In

3、the thesis first described the design of simple worm, again with KCSJ-for example detailed design steps about the worm, requirements, and the matters needing attention. The milling flutes for design the fixture.At present in the worm parts design, manufacturing and application, the domestic and fore

4、ign advanced level still has a big gap compared. In the design and manufacture of domestic worm parts process there are a largely the shortcomings, as the paper reveals that the important issues such as:, the root of gear cutting, worm of blank design, correct worm checking fixture design, the speci

5、ficity. To be a better approach and development. Keywords: worm parts; Taper surface or circle face; Blank; Checking.【摘要】1ABSTRACT2文獻(xiàn)綜述5蝸桿傳動(dòng)簡(jiǎn)介5蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)5引言6蝸桿軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)62 蝸桿軸類零件的技術(shù)要求72.1 加工精度72.2 表面粗糙度73 蝸桿軸類零件的材料和毛坯83.1 蝸桿軸類零件的材料83.2 蝸桿軸零件的毛坯83.2.1 蝸桿軸加工的工藝及車床選擇分析84 蝸桿軸加工的工藝路線114.1 基本加工路線114.2 蝸桿軸的加工工

6、藝114.3 蝸桿軸的加工過(guò)程124.3.1 外圓表面的加工方法和加工精度124.3.2 外圓表面的車削加工134.3.3 外圓表面的磨削加工144.3.4 外圓表面的光整加工154.3.5 蝸桿軸的加工工總結(jié)195 專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟205.1對(duì)專用夾具的基本要求205.2專用夾具設(shè)計(jì)步驟205.3 蝸桿軸夾具體的設(shè)計(jì)215.3.1 對(duì)夾具體的要求215.3.2 夾具體毛坯的選型225.3.3 專用夾具設(shè)計(jì)225.4 夾具總圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注245.4.1 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差245.4.2 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求245.4.3 夾具總圖上公差值的確定255

7、.5 工件在夾具上加工廠的精度分析255.5.1 影響加工精度的因素255.5.2 保證加工精度的條件265.6.1 經(jīng)濟(jì)分析的原始數(shù)據(jù)27結(jié)論28致 謝29參考文獻(xiàn)30附錄30文獻(xiàn)綜述蝸桿傳動(dòng)簡(jiǎn)介蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動(dòng)件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)齒。蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用Z1表示（一般Z1=14），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。從傳動(dòng)比公式I=Z2/Z1可以看出，當(dāng)Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn)Z

8、2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動(dòng)比，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比I=10-80；在分度機(jī)構(gòu)中，I可達(dá)1000。這樣大的傳動(dòng)比如用齒輪傳動(dòng)，則需要采取多級(jí)傳動(dòng)才行，所以蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。2.傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音。因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時(shí)是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒(méi)有進(jìn)入和退出嚙合的過(guò)程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪音小。3.具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時(shí)，蝸桿只能帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。4.蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率在0.5以下，一般效率只有0.70.9。5.發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。

9、蝸桿傳動(dòng)類型按蝸桿形狀的不同可分：1圓柱蝸桿傳動(dòng)2環(huán)面蝸桿傳動(dòng)3錐蝸桿傳動(dòng)引言蝸桿軸類零件的功用與結(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)架連接。蝸桿軸類零件是旋轉(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 蝸桿軸類零件的技術(shù)要求2.1 加工精度 1)尺寸精度：蝸桿軸類零件的

10、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：蝸桿軸類零件一般是用兩個(gè)軸頸支撐在軸承上，這兩個(gè)軸頸稱為支撐軸頸，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

11、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，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的高低，軸類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 ；配合軸頸的表面粗糙度Ra值為2.5-0.63m。3毛胚的確定及各部分加工方法3.1毛胚的選擇該軸的材料采用445#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

12、、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。如圖：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，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-半精車-磨削； 34mm外圓柱：粗車-半精車-磨削； 25mm外圓柱：粗車-半精車-磨削； 23mm槽：粗車； 28mm槽：粗車； 30mm槽：粗車-精車； 梯形螺紋：粗車-精車；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

13、 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IT13-IT1150-12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT10-IT86.3-0.83粗車-半精車-精車IT8-IT71.6-0.84粗車-半精車-精車-滾壓IT8-IT70.2-0.0255粗車-半精車-磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火鋼也可用于未淬火鋼6粗車-半精車-粗磨-精磨IT7-IT60.4-0.17粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工IT50.1-0.0128粗車-半精車-精車-粗精車（金剛車）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求較高的有色金屬9

14、粗車-半精車-粗磨-精車-超精磨IT5以上0.025-0.006極高精度的外圓加工10粗車-半精車-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半精車 即可達(dá)到要求而某些表面加工的粗燥度要求比較高需采用粗車半精車磨削。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粗車半精車磨削IT100.8Ø22粗車半精車IT86.3Ø17粗車半精車磨削IT100.8Ø26粗車半精車IT86.3Ø20粗車半精車磨削IT100.8Ø18粗車半精車IT106.3Ø16粗車半精車磨削IT8

15、0.8錐面2°51粗車半精車磨削IT80.8Ø12粗車半精車IT106.3軸段外圓面粗車半精車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車端面M12左端 ø17右端面 打中心孔 以最大外圓定位5粗車一端外圓462217掉頭粗車另一端外圓分別至2620181612粗車錐面 2°51以外圓及中心孔做為基準(zhǔn)。6半精車該端外圓462217車槽16×116×1倒角1×45°掉頭半精車該端外圓分別至2620181612半精車錐面2°51車槽至16×1倒角1×45

16、76;車螺紋M18×1M12修整各階梯過(guò)度地方以兩中心孔作為精基準(zhǔn)7粗車蝸桿螺紋半精車蝸桿螺紋 8兩端軸頸高頻淬火回火4045HRC 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。以兩中心孔作為基準(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車端面M12左端 ø17右端面 打中心孔 以最大外圓定位 5粗車一端外圓462217以外圓及中心孔做為粗基準(zhǔn)。半精車該端外圓462217車槽16×116×1倒角1×45°以兩中心孔作為精基準(zhǔn) 6粗車另

17、一端外圓分別至2620181612粗車錐面 2°51以外圓及中心孔做為粗基準(zhǔn)。半精車該端外圓分別至2620181612半精車錐面2°51車槽至16×1倒角1×45°以兩中心孔作為精基準(zhǔn) 7兩端軸頸高頻淬火回火4045HRC 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磨錐面以兩中心孔作為精基準(zhǔn) 10車蝸桿螺紋 車螺紋M18×1M12 半精車蝸桿螺紋 磨蝸桿螺紋以兩中心孔作為精基準(zhǔn) 11去毛刺 12檢驗(yàn)入庫(kù) 方案比較 上述兩個(gè)工藝路線的特點(diǎn)在于方案一對(duì)整個(gè)蝸桿一起加工減少了裝夾次數(shù)同時(shí)在

18、加工過(guò)程中有效防止了加工產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)后加工工序的影響。方案二對(duì)不同部位進(jìn)行粗 半精 精加工不能對(duì)一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行連續(xù)運(yùn)用。誤差相對(duì)方案一來(lái)的大所以選方案一。3.5最終方案 1鍛造 2去飛邊 3正火處理4車左端面端面打中心孔車右端面打中心孔 5粗車一端外圓462217掉頭粗車另一端外圓分別至2620181612粗車錐面 2°51以外圓及中心孔做為基準(zhǔn)。 6半精車該端外圓462217車槽16×116×1倒角1×45°掉頭半精車該端外圓分別至2620181612半精車錐面2°51車槽至16×1倒角1×45°車螺紋M

19、18×1M12修整各階梯過(guò)度地方以兩中心孔作為精基準(zhǔn) 7粗車蝸桿螺紋半精車蝸桿螺紋 8熱處理兩端軸頸高頻淬火回火4045HRC 9修研兩端中心孔 10粗磨一端外圓至17.1 k5精磨該端外圓至17 k5粗磨另一端外圓至20.1 j6精磨該端外圓至20 j6磨錐面及蝸桿螺紋到尺寸 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217255HBS生產(chǎn)類型為中大批生產(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

20、.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2m

21、m 毛坯圖如下圖 ：4.機(jī)床及量具的選擇4.1機(jī)床的選擇本次選擇了車床CA6140，因?yàn)樗ㄓ眯院?。CA6140型普通車床是在C620型車床的基礎(chǔ)上改進(jìn)的臥式車床,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，縱向按照車床長(zhǎng)度而定。4.2量具的選擇外徑、內(nèi)

22、徑千分尺、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)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.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=1000v/Iid。車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速，在車削螺紋時(shí)車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P大小，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響。5.2被吃刀量的確背吃刀量根據(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)盡可能使背吃刀等于工

23、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。車削用量的具體常規(guī)如下粗車時(shí)首先盡可能大的背吃刀量，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。當(dāng)加工精度表面粗糙度要求時(shí)進(jìn)給量應(yīng)選小

24、一些，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)工序名稱工序內(nèi)容車間加工設(shè)備工藝裝備1模鍛模鍛鍛工2熱正火3車車兩端面，鉆中心孔金工CA614045°車刀中心孔鉆 千分尺4車粗車一端外圓462217掉頭粗車另一端外圓2620181612粗車錐面 2°51以外圓及中心孔做為基準(zhǔn)。金工CA614090°車刀、外螺紋車刀、頂尖雞心夾游標(biāo)卡尺5車半精車該端外圓462217車槽17×117×1倒角1×45°掉頭半精車該端外圓2620181612半精車錐面2°51車槽至16×1倒角1×45°車螺紋M18×1M12修整各階梯過(guò)度地方以兩中心孔作為精基準(zhǔn)金工70°車刀、 45°車刀外螺紋車刀、頂尖雞心夾千分尺6車蝸桿螺紋半精車蝸桿螺紋 以兩中心孔作為基準(zhǔn)金工外螺紋車刀、頂尖、雞心夾、千分尺7熱調(diào)質(zhì)處理兩端軸頸高頻淬火回火4045HRC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