WD-400型挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設(shè)計-夾具設(shè)計【上下蓋組合件】

WD-400型挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設(shè)計-夾具設(shè)計【上下蓋組合件】,上下蓋組合件,WD,400,挖掘,機(jī)主,減速器,箱體,加工,工藝,及其,工裝,設(shè)計,夾具,上下,組合 攀枝花學(xué)院 Panzhihua University 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 文獻(xiàn)綜述 題 目：WD-400型挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋加工工藝 及其工裝設(shè)計 院 （系）： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 2011級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化2班 學(xué)生姓名： 楊開發(fā) 學(xué) 號： 201110601170 指導(dǎo)教師： 曾富洪 職 稱： 教授 二0一四年十二月 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述評價表 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 WD-400型挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設(shè)計 綜述名稱 WD-400型挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設(shè)計文獻(xiàn)綜述 評閱教師姓名 職稱 評 價 項 目 優(yōu) 良 合格 不合格 綜述結(jié)構(gòu) 01 文獻(xiàn)綜述結(jié)構(gòu)完整、符合格式規(guī)范 綜述內(nèi)容 02 能準(zhǔn)確如實地闡述參考文獻(xiàn)作者的論點和實驗結(jié)果 03 文字通順、精練、可讀性和實用性強(qiáng) 04 反映題目所在知識領(lǐng)域內(nèi)的新動態(tài)、新趨勢、新水平、新原理、新技術(shù)等 參考文獻(xiàn) 05 中、英文參考文獻(xiàn)的類型和數(shù)量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范 06 圍繞所選畢業(yè)設(shè)計（論文）題目搜集文獻(xiàn) 成績 綜合評語： 評閱教師（簽字）： 年 月 日 關(guān)于箱體箱蓋加工工藝及工裝設(shè)計的文獻(xiàn)綜述 一、前言 減速器是一種動力傳動機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)化器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。[1]使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機(jī)。減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機(jī).內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的。按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)[2]。 本課題是WD -400挖掘機(jī)主減速器箱體箱蓋的加工工藝和夾具設(shè)計，而減速器箱的設(shè)計主要在于箱體的設(shè)計，減速器箱體起著支持和固定軸系零件，保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度，良好潤滑及可靠密封等重要作用。箱體是減速器的基礎(chǔ)零件，它把減速器有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)的零件連接成一個整體，并使之保持正確的相對位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動。因此，箱體加工質(zhì)量，直接影響減速器性能，精度和壽命。加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。 機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。[3]該課題是減速器箱體箱蓋加工工藝及其工裝設(shè)計。通過對WD-400挖掘機(jī)主減速器箱體零件圖的分析及結(jié)構(gòu)形式的了解，從而對減速器進(jìn)行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術(shù)要求和精度分析。然后再對減速器箱體箱蓋的底孔、軸承孔的加工進(jìn)行夾具設(shè)計與精度和誤差分析，該工藝與夾具設(shè)計結(jié)果能應(yīng)用于生產(chǎn)要求。 二、箱體箱蓋加工工藝的發(fā)展現(xiàn)狀 機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程。如毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。箱體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件,由它將機(jī)器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運(yùn)動.常見的箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱.減速箱和變速箱等。由于箱體零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,加工工藝也相對復(fù)雜,通常都是采用鑄鐵材料。.因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價格也比較便宜。先鑄造成毛坯,然后經(jīng)過時效處理后,進(jìn)行機(jī)加工,在機(jī)加工過程中,一般采用先面后孔的加工路線。[4]箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件。有時為了減輕重量,用有色金屬合金鑄造箱體毛坯，單件生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體[5]。減速器箱體有許多精度要求不同的孔和平面組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，但壁的厚薄不均勻，加工的難度較大。弄清箱體加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意箱體零件的各孔系自身的精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），箱體零件的尺寸是整個零件加工的關(guān)鍵，必須弄清箱體零件的每一個尺寸。制訂箱體工藝過程的共同性原則 （1）加工順序為先面后孔箱體類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來加工孔。因為箱體孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時還可以使孔的加工余量較為均勻。由于箱體上的孔分布在箱體各平面上，先加工好平面，鉆孔時，鉆頭不易引偏，擴(kuò)孔或絞孔時，刀具也不易崩刃。 （2）加工階段粗、精分開箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。粗、精分開也可及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免更大的浪費(fèi)；同時還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來合理選擇設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。 （3）工序間合理按排熱處理箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時效處理。人工時效的工藝規(guī)范為：加熱到500℃～550℃，保溫4h～6h，冷卻速度小于或等于30℃/h，出爐溫度小于或等于200℃。 （4）用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn)箱體類零件的粗基準(zhǔn)一般都用它上面的重要孔作粗基準(zhǔn)，這樣不僅可以較好地保證重要孔及其它各軸孔的加工余量均勻，還能較好地保證各軸孔軸心線與箱體不加工表面的相互位置。 在箱體類零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的支承孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的互相位置精度則較難保證。 所以，再制定箱體類零件加工工藝過程的時，應(yīng)將如何保證孔的精度為重點來考慮[5]。 精度與表面粗糙度要求，目的是保證安裝在孔內(nèi)的軸承和軸的回轉(zhuǎn)精度；平面的平面度和平直度，其目的在于保證裝配后整機(jī)的接觸面接觸剛度和導(dǎo)向面的定位精度； 孔系的位置精度是箱體類零件最主要的技術(shù)要求，其中包括孔與孔的位置精度箱體類零件加工表面的主要問題是平面和孔。其技術(shù)要求主要體現(xiàn)在三個方面：孔的尺寸和孔與平面位置精度，箱體定位基準(zhǔn)的選擇。 為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。[6]軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐筋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底一般不采用完整的平面。[3] 現(xiàn)擬定減速器箱體箱蓋的加工工藝過程： （1）先面后孔的加工順序； （2）粗精加工分階段進(jìn)行； （3）合理地安排熱處理工序。 三、箱體工藝研究內(nèi)容以及研究方法 （1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)來獲得相關(guān)資料，全面正確的掌握箱體加工工藝以及工裝設(shè)計的問題 。 （2）利用經(jīng)驗總結(jié)法總結(jié)出前人對箱體箱蓋加工工藝以及工裝設(shè)計的成就。 （3）利用所確定的數(shù)據(jù)以及相關(guān)公式進(jìn)行計算，隨后將確定得出的結(jié)果與箱體簡圖相結(jié)合，從而形成箱體箱蓋加工工藝以及工裝設(shè)計基本框架。 （4）充分利用學(xué)校為我們提供的龐大資源，優(yōu)化自己的研究設(shè)計結(jié)果。 （5）積極與老師和同學(xué)研究，相互了解研究進(jìn)度，分享研究成果和經(jīng)驗，以便于下一階段的設(shè)計。 （6）對減速器箱體箱蓋加工工藝以及工裝設(shè)計進(jìn)行全方位的分析，從而獲得各種資料，以及各種機(jī)床的加工方法，工藝路線的制定方案，從而制定出一條最合理的箱體箱蓋加工工藝路線，最后設(shè)計出相應(yīng)的箱體箱蓋工裝。 （7）對自己的整個畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行全面的檢查，并修改其中的錯誤和不足，積極向指導(dǎo)老師請教以完成畢業(yè)設(shè)計，以檢測是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 三、研究的方法與技術(shù)路線： 第一步：查找國內(nèi)外銑刀頭箱體改進(jìn)設(shè)計的相關(guān)文章，對有用的資料進(jìn)行整理。 第二步：分析零件工作過程中存在的缺點及危害。 第三步：進(jìn)行零件圖和工藝過程進(jìn)行分析； 第四步：對加工工藝過程進(jìn)行改進(jìn)； 第五步：計算主要工藝參數(shù)； 第六步：制作改進(jìn)后的工藝流程卡片及工藝加工圖； 第七步：整理文件和各種工程圖完成論文。 四、箱體箱蓋的工裝設(shè)計 夾緊裝置的設(shè)計實際上是一個綜合性的問題，確定夾緊力的大?。较蚝妥饔命c時，必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)與布置等因素。要求夾緊裝置動作迅速，操作安全省力，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造并且體積小，剛度好，有足夠的夾緊行程和裝卸工件的間隙。常見的夾緊機(jī)構(gòu)有斜鍥機(jī)構(gòu)．螺旋機(jī)構(gòu)．偏心機(jī)構(gòu)等。也可采用機(jī)動夾緊如液壓，氣動夾緊等。[7] 1、夾緊裝置的設(shè)計步驟： （1）工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置； （2）確定刀具的導(dǎo)向方式或?qū)Φ堆b置； （3）確定夾具體的結(jié)構(gòu)類型； （4）夾具總圖設(shè)計； （5）夾具總圖上尺寸及精度、位置精度與技術(shù)要求的標(biāo)注。[8] 2、機(jī)床夾具的作用： （1）保證加工精度 用機(jī)床夾具裝夾工件，能準(zhǔn)確確定工件與刀具、機(jī)床之間的 相對位置關(guān)系，可以保證加工精度。 （2）提高生產(chǎn)效率 機(jī)床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間， 提高生產(chǎn)效率。 （3）減輕勞動強(qiáng)度 機(jī)床夾具采用機(jī)械、氣動、液動夾緊裝置，可以減輕工人的 勞動強(qiáng)度。 （4）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 利用機(jī)床夾具，能擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍，例如，在車 床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床的功能。[9] 3、夾具一般由下列元件或裝置組成: （1）定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基 面與夾具定位元件直接接觸或相配合。 （2）夾緊裝置 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。 （3）對刀元件、導(dǎo)向元件對刀元件、導(dǎo)向元件是指夾具中用于確定（或引導(dǎo)） 刀具相對于夾具定位元件具有正確位置關(guān)系的元件，例如鉆套、鏜套、對刀塊等。 （4）連接元件 夾具連接元件是指用于確定夾具在機(jī)床上具有正確位置并與之連 接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。 五、箱體箱蓋工裝設(shè)計的國內(nèi)、國外研究現(xiàn)狀 1、我國箱體箱蓋夾具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀 我國于80 年代末開始對組合夾具元件的設(shè)計與管理進(jìn)行了研究和開發(fā),在總結(jié)和吸取我國應(yīng)用和發(fā)展槽系夾具經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械加工特征及夾具的發(fā)展趨勢,研制了新一代孔系組合夾具系統(tǒng)。此系統(tǒng)發(fā)揮了槽系平移可調(diào)性和孔的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性的優(yōu)勢,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統(tǒng)把大中小三個系列的元件有機(jī)融為一體,可在一塊多夾具基礎(chǔ)板上,既能組裝單個大工件夾具,又能組裝多個中小零件夾具,有利于裝夾具基礎(chǔ)板長期固定在機(jī)床工作臺上,此系統(tǒng)還設(shè)有孔系和槽系過渡元件,便于實現(xiàn)孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學(xué)麻建東和劉璇開發(fā)的組合夾具元件庫,元件庫模塊的核心程序用ObjectARX SDK2. 02工具包開發(fā),界面程序用AU TOCAD 提供的對話框控制語言DCL (Dialog Cont rol Language) 語言開發(fā),在VC + + 6. 0 下編譯和聯(lián)接,生成的ARX 可執(zhí)行程序在AU TOCADR14 下直接加載運(yùn)行。元件庫可為使用者提供7 類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設(shè)計功能,并生成三維組合夾具構(gòu)形圖,在CAD 環(huán)境中可進(jìn)行修改或刪除山東工業(yè)大學(xué)的徐志剛在“廣義映射原理”的指導(dǎo)下,開發(fā)了支持“top - down”風(fēng)范的夾具設(shè)計軟件自動化系統(tǒng)。吳玉光博士在這個領(lǐng)域取得了較大的突破。提出孔系基礎(chǔ)板組合夾具設(shè)計的系統(tǒng)方法[10]。該方法利用連桿機(jī)構(gòu)原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。 2、國外箱體箱蓋夾具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀 夾具的設(shè)計包括三個步驟:設(shè)備規(guī)劃、夾具規(guī)劃和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前,Joneja以及Ferreira等人在進(jìn)行CAPP 方面的研究中對設(shè)備規(guī)劃有詳細(xì)論述。計算機(jī)輔助夾具設(shè)計(CAFD) 就夾具方面也作了一些工作:Chou YC ,Chandru V等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法;De Meter EC提出的利用機(jī)械杠桿原理進(jìn)行定位和夾緊位置選擇的一種算法;Markus A等人提出的針對棱柱形工件進(jìn)行組合夾具設(shè)計的基于規(guī)則的系統(tǒng)。目前,關(guān)于工件夾具的自動化配置方面的工作,自動夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計( AFCD) 中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一個二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的AFCD 研究者都承認(rèn),在一個成功的AFCD 系統(tǒng)中, 工件的幾何形狀是一個關(guān)鍵因素。Nnaji B ,Alladin S等人也對具有復(fù)雜幾何形狀的工件進(jìn)行嘗試研究。然而其結(jié)果也僅僅適用于特定的幾何體,比如多邊形棱柱。Brost 和Goldberg 提出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設(shè)計。并開發(fā)出一個組合夾具設(shè)計系統(tǒng),針對一個任意存在的工件,能自動產(chǎn)生所有可行的夾具設(shè)計。并且采用力球分析的方法對產(chǎn)生的方案進(jìn)行優(yōu)化。以后的許多研究者大多借鑒了Brost 和Goldberg 的算法。組合夾具在動力學(xué)方面的研究也取得了一定的進(jìn)步,Yu and Goldberg 的夾具加載規(guī)劃方案是把夾具的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規(guī)劃算法。Cai 等提出了一種指導(dǎo)夾具設(shè)計的方法,此方法是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。Hockenberger 與DeMter 提出的模式是在工件加工期間工件的靜態(tài)分析,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。[11] 六、總結(jié) 機(jī)械制造工藝與夾具是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，是將設(shè)計圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的必要條件。在具體設(shè)計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計，但是當(dāng)你運(yùn)用結(jié)合實際的時候往往會存在各種問題。這樣，在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機(jī)構(gòu)是否合理，在實際運(yùn)用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)會了從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具。本次減速器殼體的機(jī)械加工工藝及鏜夾具的設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝?yán)碚撜n和大部分專業(yè)課的基礎(chǔ)上進(jìn)行的大學(xué)畢業(yè)前的最后一個實踐環(huán)節(jié)。是對所有課程一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也在設(shè)計過程中拓展了更多的相關(guān)專業(yè)知識面，是一次理論聯(lián)系實際的適應(yīng)性訓(xùn)練。通過該次設(shè)計不僅能鍛煉自己的分析和解決問題的能力，同時也培養(yǎng)了查閱手冊及書籍資料的能力，為以后畢業(yè)后工作積累了一定的經(jīng)驗。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛等著.機(jī)械設(shè)計（第八版）.北京：高等教育出版社,2006. 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