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1、前言3一零件的分析41. 1零件的作用41.2零件的结构简介41.2.1蜗杆的分类41.2.2蜗轮及蜗杆机构的特点51.2.3蜗轮蜗杆正确啮合的条件5二工艺规程的设计62.1 确定毛坯的材料62.1.1蜗杆材料的选择求62.2加工定位基面的选择72.2.1粗基准的选择72.2.2精基准的选择82.3拟定工艺路线82.4填写工艺卡片9三工件安装及余量选择123.1工序尺寸及毛坯尺寸的确定123.2工件的安装12四机床、刀具、夹具、量具的选择134.1机床的选择134.3量具的选择134.4工时定额与劳动生产率144.4.1工时定额144.4.2提高劳动生产率的途径144.5切削用量的选择154.
2、5.1主轴转速的确定154.5.2进给速度的确定15设计小结16致谢17参考文献18刖言制造业是国民经济的主体，社会财富的60%80%来自于制造业。在经济 全球化的格局下，国际市场竞争异常激烈，中国制造业已向世界制造业基地转 变。随着我国制造业的发展，齿轮对原动机与工作机之间动力的传递转换越加 清晰。齿轮中的蜗轮蜗杆对其传递与转换的作用也是别的齿轮无法代替的。其 对空间中相互成90的传动及大的传动比，平稳的机械性能都让其在机械领域 噪声大作。所以，对于其工艺的设计将至关重要。本设计将根据设计要求，认真详细 的确定加工顺序，切削用量，进给量，切削速度，制定工艺线路。在实际生产中，要完成某零件的加
3、工，通常需要铸锻车铣刨磨钳热处理等多工种 的配合，而其中最基本的，最广泛的工种就是车工。然而车工在加工中，很多 零件是需要配合的，这时就要车蜗杆。在各种机械产品中，带有蜗杆的零件运用广泛，车削是常用的方法。这样 就要求我们掌握蜗杆加工的基本原理，组成机构，并能在实际中熟练的运用。 通过本次设计，是要我们将所学的理论知识运用于实际加工中。毕业设计是集理论知识与实际技能训练于一体的一次全面性的运用。通过此次设计，应达到如下要求：1. 掌握各种蜗杆车削的方法；2. 掌握蜗杆的组成机构；3. 工作原理；4. 能熟练的掌握蜗杆加工过程中的有关计算方法；5. 并能正确查阅有关的技术手册的资料；能合理6.
4、的选择零件的定位基准；7. 掌握工件的定位；8. 夹紧的基本原理和方法；9. 能分析零件的加工工艺；10. 尽可能采用先进的工艺；-零件的分析1.1零件的作用蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间 平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与蜗杆形状相似。蜗轮与蜗杆机构常被用于 两轴交错，传动比大，传动功率不大或间隙工作的场合。1.2零件的结构简介1.2.1蜗杆的分类普通圆柱蜗杆的齿面（除ZK型蜗杆外）一般是在车床上用直线刀刃的车刀车 制的。根据车刀安装位置的不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线 也不同。根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆），
5、 渐开线蜗杆（ZI蜗杆），法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）和锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）等 四种。GB1008588推荐采用ZI蜗杆和ZK 蜗杆两种。现将上述四种普通圆柱蜗 杆传动所用的蜗杆及配对的蜗轮齿型分别介绍：阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）。这中蜗杆在垂直于蜗杆轴线的平面（即端面）上， 齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线，其 齿形角a 0=20，它可以在车床上用直线刀刃的单刀（当导程角yW3时）或 双刀（当yN3时）车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴 线，这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不方便。法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）。通中蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线
6、，法面齿廓为 直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀刃单刀或双刀在车床上车削加工。渐开线 蜗杆（ZI蜗杆）。遇中蜗杆的齿廓为渐开线，所以它相当于一个少齿数（齿数等 于蜗杆头数），大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。其中蜗杆可用两把直线刀刃的车 刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切，中一把刀具高于蜗杆轴线， 另一把刀具则低于蜗杆曲线，刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱相切，其中一 把刀具高于蜗杆轴线，另一把刀具则低于蜗杆轴线，刀具的齿形角应等于蜗杆 的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以在专用机床上磨削。锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗 杆）这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工
7、时，除工件做螺旋运动外，刀具同2时绕其自身的轴线做回 转运动。这时，铣刀（或砂轮）回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面。这种 蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。至于与上述各类蜗杆配对的 蜗轮齿廓，则完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在液齿机上用滚刀或飞刀加 工的。为了保证蜗杆和蜗轮能够正确啮合，切削蜗轮的滚刀齿廓，应与蜗杆的 齿廓一致；深切时的中心距，也应与蜗杆传动的中心距相同。1.2.2蜗轮及蜗杆机构的特点 可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿机构。 蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳，噪音小。 具有自锁性，
8、当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁 性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动涡轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其 重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可以起安全保护作用。 传动效率低， 磨损较严重，蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗 大，效率低；另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重，发热严重，为了散热 和减小磨损，常用价格较为昂贵的减磨性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置， 因而成本较高。蜗杆轴向力较大。1.2.3蜗轮蜗杆正确啮合的条件中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的 轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆
9、的轴面压力角且为标准值， 即二=m,=二当蜗轮蜗杆的交错角为0时，还需保证而且蜗轮与蜗杆螺旋线相同几何 尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需要注意的个问题：I. 蜗杆导程角是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角，与蜗杆 螺旋角的关系为：蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦 角时，机构自损。II. 引入蜗杆直径系数9是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标 准化m，一定时，9大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大;一定时，9小则导程 角增大，传动效率相应提高。III. 蜗杆头数推荐值为1，2, 4, 6,当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。与圆
10、柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于， 而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等于。W.蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向（平行于螺旋线 的切线）及垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手 握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。零件的工艺分析蜗杆加工中，中心孔是定位基准，但由于精度高，易出现直线度，圆柱等加 工误差，不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求，加工时还须增加 辅助支承。同样，为了确保定位基准的精度，在工艺过程先后安排了三次研磨 中心孔工序。由于蜗杆螺纹是关键部位，为防止因淬火应力集中所引起的裂纹和避免螺纹 在全长上的变形而使磨削余量不均等弊病，
11、螺纹加工采用“全磨”加工方法， 即在热处理后直接采用磨削螺纹工艺，以确保螺纹加工精精度。二工艺规程的设计2.1确定毛坯的材料2.1.1蜗杆材料的选择求具有优良的加工性能，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具 磨损作用较小。抗拉极限度一般不低于588MPa。有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能 获得较高的硬度，从而保证蜗杆的耐磨性和尺寸的稳定性。材料硬度均匀，金相组织符合标准。常用的材料有：T10A,T12A,45,9Mn2V,CrMn等o其中9Mn2V有较好的工艺性和稳定性，但淬透性 差;优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削
12、工艺 性差，蜗杆的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。2.2加工定位基面的选择蜗杆定位基面：从结构上分，蜗杆有两种形式，套装蜗杆，整体蜗杆。套装蜗杆以内孔加工基面，因此应先精加工内孔，然后以内孔为基面加工外圆及支 承轴颈，螺纹的加工同样以内孔为基面，因此需要心轴。一般精密分度蜗杆的 内孔精度要求是很高的，有的需要进行研磨老保证精度。一般精度分度蜗杆内 孔应不低于1级精度，表面粗糙度不低于0.12，内孔的端面振摆应不小于 0.005mm。蜗杆装在心轴上加工时，应首先检查两端轴肩的径向跳动是否在规定 允差之内，以后每道工序均应校验，在蜗杆装配时，同样要校验两端轴肩的径 向跳动，心轴精度必须等于或高于
13、与套装蜗杆相配的轴精度。整体蜗杆以中心孔为加工基面，对中心孔的要求很高，应该有保锥，保证光 洁度和接触面积，每道工序前要检查和修正中心孔，对支承轴颈应保证与中心 孔同轴度和本身的几何精度，在半精加工和精加工工序前，都应检查支承轴颈 的径向，跳径和端面的轴向振摆是否在公差以内。2.2.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工面有足够的余量，使不加工基 面与加工表面间的尺寸，位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。这是为了保证加工面与不加工面的相互 位置关系精度，如果工件上表面上有好几个不需要加工的表面，则应选择其中 与加工表面的相互位置精度要
14、求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀，外形 对称，少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该表面有足够的加工余 量。应尽可能选择平整，光洁，面积足够大的表面作为粗精准，以保证定位准确夹 紧可靠。有浇口，冒口，飞边，毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加 工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的，多次使用 难以保证外表面间的位置精度。按照粗基准的选择原则，夹住外圆在一次装夹中把大部分表面加工出来，能保证 外圆与内孔同轴度以及端面与轴线的垂直度。2.2.2精基准的选择基准重合原则即可能选择设计基准作为定位基准。这样
15、可以避免定位精准选择与设计基准 不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面 间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统 一，从而减少夹具设计和制造工作。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工 表面本身为基准。此外，还应选择工件上精度高，尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。 并考虑工件装夹和加工方便，夹具设计简单等按照基准重合的原则。2.3拟定工艺路线不淬硬套装蜗杆备料一一正火一一粗车一一（调制）一一半精车外圆，粗车螺旋面一一人工时效 精车（精磨）内孔端面一一插键槽一一半精车螺旋面一一钳（休整不完全 齿）一一半精磨外圆一一精磨螺旋面一一低温时效一一研中心孔一一精磨外圆一 一精磨螺旋面渗碳淬火整体蜗杆锻造一一退火一一粗车一一正火一一半精车外圆及螺旋面一一钳（休整不完全齿）渗碳一一精车外圆（去不需渗碳部分）一一淬火回火一一研磨中心孔一一车 紧固 螺纹一一铣槽一一半精磨外圆一一半精磨螺旋面一一低温
