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1、摘 要减速器是通过齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数改变为所需要的回 转数，并获到较大转矩的一种用来传递动力的机构。在减速器中起着支持和固定轴 组件的减速器箱体，对于保证轴组件运转精度、润滑及密封的可靠都起着重要作用。因此减速器箱体的加工工艺的不断完善对于减速器的使用有着很重要的作用。本文进行了对减速器箱体的加工工艺的设计。要对减速器箱体的加工工艺进行细致全面的设计，必须通过制造毛坯采用的形式、选择定位基准、拟定减速器零件加工的工艺路线、通过确定机械生产加工的余量、工序尺寸及制造毛坯的尺寸，以及确定减速器的切削用量及加工的基本工时等方面来设计。通过对减速器箱体加工工艺分析设计，提高减速器
2、箱体制造的加工的工艺的水平，促进减速器箱体制造产业的进步。关键词：减速器；加工工艺；箱体III减速器箱体的加工工艺设计AbstractThe reducer is the speed converter through the gear, the motor (motor) of the number of rotation to the number of the required rotation, and was a kind of large torque used to transfer power mechanism. Reducer box in the reducer play
3、s a support and fixed axis components, ensure the shaft assembly operation accuracy, good lubrication and reliable sealing and other important role. So the process of the reducer box of the continuous improvement of the use of the reducer has a very important role.The design of the processing techno
4、logy for the reducer box is carried out in this paper. Determine manufacturing the blank form, select the locating datum, drawn up by deceleration parts machining process, mechanical production and processing of the margin, process dimension and blank manufacturing size determine, determine the dece
5、leration device of cutting parameters and machining man hour and so on, to conduct a more comprehensive design to reduce the speed reducer box body processing technology.Through the analysis and design of the gearbox processing technology, improve the process level of the reducer box manufacturing,
6、and promote the progress of the manufacturing industry of the reducer box.Keywords: reducer；processing technology；box目 录1 绪论11.1 课题的研究背景及意义11.2 减速器的研究现状11.3 本文的主要研究内容22 减速器箱体的结构和工艺分析32.1 箱体的结构分析32.2 零件加工的技术要求42.3 箱体的毛坯种类42.4 箱体的工艺性分析53 铸造工艺设计63.1 工艺分析63.2 工艺方案的确定63.3 工艺参数74 减速器箱体的加工工艺设计114.1 加工工艺的设计
7、114.1.1 设计原则114.1.2 步骤和内容114.2 基准的选择114.2.1 工艺基准114.2.2 定位基准的选择124.2.3 表面加工方法的选择124.3 加工工艺路线的拟定134.4 加工余量的确定及工序尺寸计算154.5 工艺卡片（见附加页）24结论与展望25参考文献26致 谢271 绪论减速器箱体的加工工艺设计1.1 课题的研究背景及意义减速器是通过齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数改变为所需要的回转数，并获到较大转矩的一种用来传递动力的机构1。 在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器是使用最普遍的机构。箱体质量约占减速器总质量的50%。因此，箱体结构对减速器的工
8、作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大影响。通过对减速器箱体加工工艺分析设计，提高减速器箱体制造的加工的工艺的水 平，促进减速器箱体制造产业的进步。减速器箱体的的设计工艺是否完好，对减速 器运行时的加工效率和配合精度影响很大。特别是现代工艺对减速器的要求越来越 高，已经运用于各种场合，很多工业设备对其运用非常重要。减速器应用的广泛， 正好是对减速器加工生产的质量的更高要求的一个推动。对其加工的工艺非常重要。1.2 减速器的研究现状及类型和应用在国外，欧洲和日本的企业凭借生产的减速器使用寿命长，可靠性好较国内企业一直处于减速器制造的领先地位，他们主要是因为工作过程中应用的材料和制造加工工
9、艺方面占据优势。但国外的减速器，还是主要以定轴传动为主，尚未解决好体积和重量等问题。国外的几家减速器制造的知名企业均登陆中国境内，在天津均设有其生产企业和基地，以此辐射全国的市场，他们利用了我国的廉价资源，看好中国机械工业近几年的落后现状和今后发展的市场前景，看好国内市场。它们凭借先进的装备、超前的技术、雄厚的资金和生产大规模的优势，同国内的企业进行市场竞争，已经在高档产品方面占据了优势。近年来，随着绿色节能的提倡，国际产业环境也向着绿色节能高效的方向发展， 改变陈旧的生产模式，发展高净化、低耗能、高附加值的绿色集约型经济增长方式。我国传统的减速器一直跟不上国际同类产品发展的趋势，主要是因为生
10、产方式都是按照单台套设备，设计和要求也都是根据单台套设备进行设计的，这样子造成了零部件相互差异大、与其他减速器的互换性能差，从而造成生产周期长，制造成本很高。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主。材料品质和加工工艺水平上还需不断改进和提高，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。目前全球的行业都在向着产业清洁、环保、低耗、高效、柔性变化发展，但是我国在这些方面还不能进行更好的适应市场的变化，主要是因为国内工业产业起步较晚，技术和设备跟不上国际要求，还需靠国外的进行生产发展。现在的减速器正向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的特点在进行着革命性的变化。我国信1减速器箱体的
11、加工工艺设计息化、节能化的生产减速器的技术还没有完全摆脱对国外技术的依赖。不管是船舶、机车各类交通工具，建筑、生产加工中用的重型机械，还是工厂 使用的加工机器以及自动化生产线上的生产设备，再到日常生活中常用的家电等等， 几乎在各种各样的机械的传动系统中都可以见到减速器的存在。减速机是降低转速，增加转矩的一种相对精密的机械。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途2。 按照他用来传递的介质类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器，如图1-1、1-2、1-3；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照传递用的齿轮的类型可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动
12、的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。图 1-1齿轮减速器图 1-2 蜗杆减速器图 1-3行星齿轮减速器1.3 本文的主要研究内容本文通过确定毛坯的制造形式、定位基准的选择、拟定零件加工的工艺路线、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、确定切削用量及基本工时等，对减速器箱体的加工工艺进行全面的设计，通过查阅机械加工工艺相关资料，制定加工工艺路线，确定加工方案，选择机床刀具，分析计算切削用量等加工参数，完成机械加工工艺说明书。根据说明书计算所得方法和数据，填写机械加工工艺规程卡片、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡片，并绘制对应的工序简图。2 减速器箱体的加工工艺设计2 减速器箱体的结
13、构和工艺分析2.1 箱体的结构分析 64安H噱矗 沈 0笺丑一二五玉；寸； V己了呐二寻 亟了图 2-1 箱体零件图3减速器箱体的加工工艺设计箱体为一级减速器箱体，外廓尺寸为 230x104x80 mm，采用分离式，分箱座，箱盖，二者采用螺栓连接，为保证箱体上安装轴承和端盖的孔的正确形状，两个零件 的孔是合在一起加工的，装配时它们之间采用推销定位，销孔钻成通孔，便于拔销。箱座下为油池，内装有机油，供齿轮润滑。齿轮和轴承采用非润滑方式，油面高度 通过油面观察结构观察，通气塞为排放箱内的挥发气体。拆去小盖可视察齿轮磨损 情况或油污多少。为了方便运输，箱体的两边要有四个成钩状的加强肋板。箱体前 后要
14、对称，将两个齿轮相互啮合，放在在该对称面上，轴承和端盖要对称分布在齿 轮两侧。为了方便油池的清洗，在放油时能够清理净油，油池底部要保留有一定的 斜度，并且要留有低于油池底面的放油螺塞。2.2 零件加工的技术要求（1） 箱体加工部位多为平面和孔系，其结构复杂，精度要求高加工时注意基准的选择及加紧力。（2） 箱体为铸件，铸件必须经过时效处理，以消除应力。（3） 镗孔时，为了增加杆的刚性，提高加工精度，要在可能的情况下尽量采用支撑镗削方法。对于直径较小的孔应采用钻，扩，绞的方法加工。（4） 为提高孔加工精度，应将粗镗，半精镗，精镗分开。（5） 孔尺寸精度的检验，使用内径千分尺或内径千分表进行检验。（
15、6） 为了保证同轴各孔的同轴度，可以在已加工孔上安装导向套进行加工其它的方法。2.3 箱体的毛坯种类毛坯是零件生产过程的一部分。在确定毛坯时，为了既不影响的毛坯的经济性， 又不影响到机械加工的经济性，要根据加工零件的技术要求、结构特点、材料和生 产纲领等，又要考虑热加工方面兼顾冷加工方面的要求，以便既能合理的确定毛坯 的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状和尺寸，又能降低零件的制造成本。有铸件、段件、冲压件、型材和焊接件等几种常用的毛坯种类。如铸铁材料毛坯均为铸件，钢材料毛坯一般为锻件或型材等。依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制
16、品零件一般采用锻件。依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。62.4 箱体的工艺性分析为了保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本，结构较复杂、加工面广、技术要求高、机械加工的劳动量大的减速器箱体结构工艺性有着重要意义。本箱体加工保证要加工孔的孔轴配合度为 H7，表面粗糙度为Ra 小于 3.2um，圆度为 0.0175mm
17、，垂直度为 0.08mm，同轴度为 0.02mm。其它孔的表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um，锥销孔的表面粗糙度为 Ra 小于 6.3um。上端面表面粗糙度为 Ra 小于3.2um，箱体表面粗糙度为 Ra 小于 12.5um。由于加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大箱体结构形状比较复杂，箱体加工的基本孔要分为加工工艺性最好的通孔和相对较差的阶梯孔两类。加工比较困难的箱体内端面，应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径， 对于尺寸过大的内端面，需采用专用径向进给装置。箱体上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，以减少加工中的换刀次数。因为减速器要大批量生产，通常采用机器加工，所以选用
18、容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好的铸铁，大多数箱体零件也都选用 HT20-40 的铸铁。因为毛坯才用铸铁铸造，这样其精度将大为提高，所以在制造毛坯时预留的加工余量可以适当的减少。鉴于铸铁的优势，所以本箱体也将才用铸铁来制造毛坯。为了不影响齿轮啮合精度，避免在工作时候产生噪音和震动，为了使轴的装配能相对简单，在齿轮啮合孔系之间，预留一定的传动齿轮副的中心距允差和齿轮啮合的精度的孔距，能减少轴承的磨损和发热，使轴的运转情况更加良好，使齿轮的使用寿命得到延长，使机器能保持较长时间较高的精度延长正常工作的时间。一般都是采用装配或加工中的定位基准面来作为加工箱体的主要平面。来确保不
19、影响箱体与机器总装时的相对位置和接触刚度，以及箱体在加工过程中的定位精度。3 铸造工艺设计3.1 铸造工艺分析3.1.1 零件图分析熟悉零件图图形各部分，而且要求提供的零件图必须是清晰无误，并且要有完 整的尺寸和各种尺寸标记。仔细对照图样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性， 有两个方面：（1） 查看零件结构是否符合铸造要求。（2） 在铸造过程中，考虑在既定的零件结构条件下可能出现的主要缺陷。零件材料：HT403.1.2 零件技术要求铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。3.1.3 选材的合理性铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济
20、成本等常用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。3.1.4 铸件结构工艺性铸件壁厚不小于最小壁厚 5-6mm，又在临界壁厚 20-25mm 以下。3.2 工艺方案的确定3.2.1 铸造方法的确定铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择（1） 造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型（2） 铸造方法的选择根据零件的各参数，选择砂型铸造。（3） 铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。3.2.2 浇注位置的确定浇注位置选择的原
21、则：（1） 部件的重要部分要置于底部；（2） 重要加工面应朝上或呈直立状态；（3） 使铸件的大平面朝下，避免结疤类缺陷；（4） 应保证铸件能充满；减速器箱体的加工工艺设计（5） 应有利于铸件补缩；（6） 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致； 所以浇注位置选择在箱体底部。3.2.3 分型面的选择本铸件采用两箱造型，分型面选在机座中心面上。图 3-1 分型面简图3.3 工艺参数3.3.1 加工余量的确定根据造型方法、材料类型进行查询表 3-1，查得加工余量等级为 11-14， 取加工余量等级为 123。表 3-1 造型方法、材料公差等级表方法砂型铸造 手工造型 砂型铸造机器造型和壳型金属型
22、铸造（重力铸造低压铸造）公差等级CT 铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金11-1411-1411-1411-1410-1310-138-128-128-128-128-108-108-108-108-108-107-97减速器箱体的加工工艺设计根据零件基本尺寸、加工余量等级。铸件尺寸为基本公差数值为 10。根据零件尺寸公差、公差等级表 3-2。查得机械加工余量为 5.5。表 3-2 公差等级加工余量表10尺寸公差 加工余量 基本尺寸1011EFGHEFGH加工余量数1002.533.5433.544.51.522.5322.233.5100-16033.5453.544.55.522
23、.5342.533.54.5160-2503.54564.55672.534533.54.55.5250-4004567.55678.53456.53.54.55.57400-6304.55.56.58.55.56.57.59.53.54.55.57.54568630-10005.56.58106.57.5911456.58.54.55.5793.3.2 起模斜度的确定根据所属的表面类型测量面高 140，起模角度为 0 度 25 分（0.42）。3.3.3 铸造圆角的确定根据铸造方法和材料，最小铸造圆角半径为 3。3.3.4 铸造收缩率的确定根据铸件种类查表 3-3 得：阻碍收缩率为 0.8-
24、1.0，自由收缩率为 0.9-1.1。表 3-3 铸铁阻碍收缩率自由收缩率表铸铁种类铸件种类阻碍收缩率下限（%）阻碍收缩率上限（%）自由收缩率下限（%）自由收缩率上限（%）灰铸铁中小型铸件0.810.91.1灰铸铁大中型铸件0.70.90.81灰铸铁特大型铸件0.60.80.70.9球墨铸铁珠光体组织0.81.211.3球墨铸铁铁素体组织0.61.20.81.23.3.5 最小铸造孔的选择根据孔的深度、铸件孔的壁厚，最小铸孔的直径是 80mm。3.4 浇注系统设计（1） 浇注位置的确定根据内浇道的位置选择底注式。（2） 浇注系统类型选择根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。（3）
25、 浇注系统尺寸的确定3.4.1 计算铸件质量：按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在内）计算出 铸件的体积和铸件的质量。其计算公式为： m = pv式中 m -铸件质量（g）；p-金属材料的密度，对一般铸件可取 p=7.2/cm3； v-铸件的体积（cm3）；对于不太复杂的铸件可以根据以上公式计算。3.4.2 各个浇道的截面积计算奥赞公式法该方法利用力学公式先求出浇注系统的最小横截面积，再根据不同工艺条件下的浇注系统各组元例，确定其它的横截面积。铸铁件浇注系统最小横截面积计算公式Gg ut 2gHpF=（3-1）式 中 F 最 小 最 小 横 截 面 ； G流过浇注系统最小横截面积的铸铁金属液总质
26、量（kg）；g -金属材质密度（kg/cm）； t浇注时间（s）；u 流量因数，量纲为 1； Hp 平均静压头（m）；式中各参数的确定方法如下（1） 金属液总质量 G 的确定根据铸件质量和生产类型选择铸铁件浇注系统占的质量百分比为 20%，金属液总质量 G=m(1+20%)=42.8657kg1.20=51.45kg。（2） 浇注时间 t 的确定铸件壁厚取 s1=2.2，浇注时间 t=2.27.173=15.7s。3.4.3 冒口的设计（1） 铸铁件无冒口工艺设计的条件：铸件的冷却模数 M，要求铸件的 ，铸件太薄（如 M1），初始膨胀压力 铁水反馈到浇注系统中去，形成无效膨胀力释放；M=595
27、4cm3/2786.31cm2=2.14cm100-1601.52.02.51.52.00.91.52.01.51.5160-2501.52.03.02.02.51.52.02.51.52.0250-4002.02.53.52.53.01.52.03.02.02.5400-6302.53.04.02.53.52.02.53.52.02.5按公差等级 79 级，取 7 级，加工余量等级取 F 级确定， 毛坯长：230+23.5=337mm宽：104+23=110mm高：80+23=86mm4.4.2 主要平面的加工工序尺寸及加工余量为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序 5 的铣削深
28、ap=2.5mm， 工序 6 的铣削深度ap=2.45mm，留磨削余量0.05mm,工序 10 的磨削深度ap=0.05mm。工序 16 的铣削深度 ap=2.0mm，工序 17 的铣削深度 ap=0.5mm。4.4.3 加工工序尺寸及加工余量（1） 钻 4-18mm 孔钻孔：15mm，2Z=15 mm，ap=7.5mm 扩孔：18mm，2Z=2mm，ap=1mm（2） 钻 4-9mm 孔钻孔：8mm，2Z=8 mm，ap=4mm 扩孔：9mm，2Z=1mm，ap=0.5mm（3） 钻 6-9mm 孔钻孔：9mm，2Z=9 mm，ap=4.5mm（4） 攻钻 M6mm钻孔：6mm，2Z=6mm
29、，ap=3mm 攻孔：M6mm（5） 攻钻 3M3mm 孔钻孔：3mm，2Z=3 mm，ap=1.5mm 攻孔：M3mm（6） 镗 34 孔镗孔：30mm，2Z=4mm，ap=2mm（7） 镗 24 孔镗孔：20mm，2Z=4 mm，ap=2mm（8） 镗 14 孔镗孔：12mm，2Z=2 mm，ap=1mm（9） 钻绞 2-4mm 推销孔钻孔：2mm，2Z=2 mm， ap=1mm绞孔：4mm（10） 镗 2-47mm 轴承孔粗 镗 ：44.4mm，2Z=2.6mm，ap=1.3mm 半精镗：46.8mm，2Z=0.4mm，ap=0.2mm 精镗：46.8mm,2Z=0.2mm，ap=0.1
30、mm（11） 镗 2-62mm 轴承孔粗 镗 ：60.4mm，2Z=1.6mm，ap=0.8mm 半精镗：61.8mm，2Z=0.4mm，ap=0.2mm 精镗：61.8mm，Z=0.2mm，ap=0.1mm（12） 镗 R34mm镗 R30mm，2Z=4mm，ap=2(13) 镗 R40mm镗 R37mm，2Z=3mm，ap=1.5mm4.4.4 切削用量及基本工时（1） 工序 5 粗铣箱体下平面（a） 加工条件： 工件材料：灰铸铁加工要求：粗铣箱结下平面，保证顶面尺寸 3 mm。机床：卧式铣床 X63刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数 Z=20量具：卡板（b） 计算铣削
31、用量已知毛坯被加工长度为140 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm，留磨削量0.05mm，可一次铣削。确定进给量 f：根据表 4-3，确定 fz=0.2mm/Z。表 4-3 三面刃铣刀铣平面及凸台的进给量硬质合金三面刃铣刀的进给量机床功工艺系铣削宽度a （mm）率（kw）统钢a30进给量a 钢a（mm/z）钢b 30钢b0.883GPa0.883GPa0.883GPa0.883GPa5-10上等0.18-0.220.12-0.150.15-0.20.1-0.12中等0.15-0.20.08-0.10.1-0.150.08-0.110上等0.2-0.250.15-0.200.18-0.22
32、0.12-0.15中等0.18-0.220.12-0.150.15-0.20.1-0.12粗精铣切削速度：确定 V=0.45m/s，即 27m/minns = 1000V =p dw1000 273.14 225= 38(r/min)（4-1）取 nw=37.5r/min，故实际切削速度为：V = p dw nw = 26.5(m/min)1000当 nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=0.22037.5=150(mm/min)（4-2）切削时由于是粗铣， 故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件， 则行程为l+l1+l2=140+3+2=145mm。故机动工时为：tm =145150=0.966min=58s。辅助时间为：