行星转架加工工艺规程及工装夹具设计
摘要：行星转架是风力发电机中不可或缺的一部分，需要与多个零件相配合，它的加工工艺和其所用到的工装夹具就显得尤为重要，我通过现场的观察与实践改良了企业中的加工工艺与专用工装夹具，把原本加工时工件不易固定并且会产生偏移，严重时还会发生脱落的问题用对边拧紧的方法解决掉，本工艺规程不仅解决了此零件的加工问题，还不会提高企业的加工成本，并降低由加工产生的危险性。
关键词：行星转架；工艺；工装夹具
Machining procedure of Planetary frame and Design of Special fixture
Abstract：planetary frame is an indispensable part of the wind turbine, it needs to work with multiple parts, its processing technology and the fixture it uses appear to be particularly important. I have been through the field observation and practice to improve the processing technology and special fixture in the enterprise. This procedure not only solves the machining problem of this part, but also solves the problem that the original work-hour workpiece is hard to be fixed and will be offset, and if it is serious, the problem of shedding will also be solved with the method of tightening on the opposite side, and this procedure not only solves the processing problem of this part. Still will not raise the processing cost of the enterprise, and reduce the risk that produces by processing.
Keywords: Planetary frame;Process; Fixtu
目录
第一章 序言.........................................................................................1
1.1课题背景与设计任务……………...……………………………..1
1.2机床夹具的历史与发展…………………………..……………...1
第二章 行星转架加工工艺规程…………………………………3
2.1行星转架加工工艺分析…………………………………………3
2.2工艺过程设计……………………………………………………5
2.3刀具的选择………………………………………………………8
2.4行星转架加工作业标准…………………………………………8
第三章 行星转架参数确定及计算..............................................12
3.1毛坯余量及加工余量的确定……………………….…………..12
3.2切削用量的计算及确定………………………………………...12
第四章 车削加工专用夹具设计…………………………...……15
4.1工装夹具的定义………………………………………………...15
4.2专用工装夹具设计的基本要求………………………………...15
4.3工装夹具总图上技术要求的制定……………………………...18
4.4工装夹具参数的制定…………………………………………...19
第五章 总结…………………………………………………….......20
小结与致谢……………………………………………………………21
参考文献………………………………………………………………23
附录目录………………………………………………………………24
第一章 序言
1.1课题背景与设计任务
随着新能源意识的全球普及，作为新能源中一颗冉冉升起的巨星，风能逐渐被人们所看重，风能最常见的利用形式就是将其转换为机械能再转换成电能。最早的风力发电机是丹麦的科研人员所研制出来的，从那时开始人们就已经逐步认识到了化石能源迟早会被用完，开始重视风能的发展。
中国作为世界上的一个制造大国，制造技术是非常重要的，不能被狭义的制造观念所束缚，不能有注重设计而轻视工艺的行为，要将设计与加工工艺结合起来以达到最理想的结果，只有这样才能与国际接轨。
本文中就主要介绍了风力发电机组中行星转架的加工工艺规程和立车加工工装夹具的设计，所要完成以下任务内容：
（1）了解风力发电机组行星齿轮传动系统的工作原理，根据内部行星转架的作用，具体分析行星转架的外廓特征，装配时所需达到的质量要求以及加工工艺的特点，在不影响行星齿轮传动系统正常运转的并尽可能达到更优传动性能的前提下进行行星转架加工工艺规程的编写。
（2）数控机床和加工所用刀具的选择，行星转架为叉架类零件，且一般为铸件，加工内容主要以立车车削和卧式镗床镗孔，还有一部分的孔需要用摇臂钻加工。机床的选择往往决定了加工工艺的编制，所以需要选择最合适加工工艺规程的机床。刀具的选择则是依托于选择的机床，每台机床所适用的刀具都不是一样的，要为所选机床与工序选择到最合适的刀具。
（3）工装夹具的设计，根据所编制的加工工艺规程，发现立车车削时该机床的通用夹具无法满足该工序的工艺要求，这就需要单独设计出一种满足该工序工艺要求的专用工装夹具以加工此工件
1.2机床夹具的历史与发展
随着人类科技的进步，机械制造行业得到了极为迅速的发展，机制行业的发展又离不开各种各样的机床，最早的机床结构很简单，功能也就相对简单，发展到今天，数控机床成为了机制行业中的主流，数控车床的各方面性能都比普通车床要好，而其性能之所以这么好，不单单是数字化程序控制的功劳，机床所使用的夹具也尤为重要，数控车床因加工工序比较集中并且工序基准确定好以后通常不会再改，所以数控车床所使用的夹具精密性要好，不仅要适应大批量生产，还应适应品种多样的中小批量生产。为了适应发展越来越迅速的现代化数控加工，数控机床夹具应主要向四个方向发展，即标准化、可调节可组合化、精密化以及高效自动化。
第二章 行星转架加工工艺规程
2.1行星转架加工工艺分析
风力发电机作为风力发电的重要组成部分，其里面的各个组成零部件的加工工艺都必须很完善，我要介绍的就是WE2800Y01004R1型风力发电机组增速机里的行星转架的加工工艺规程。
机械加工工艺规程的意义就是规定了产品或零件机械加工工艺过程和操作方法等。为了使加工出来的零部件能够满足“保证质量、降低成本、提高生产效率”的要求，零件的工艺过程就不能光凭着以往的工作经验来确定，必须严格按照机械制造工艺学理论的方法和原理，然后再结合加工实例和具体的加工条件，用比较合理的工艺过程和操作方法，并且按照图形表格或文字形式编撰而成的工艺文件，经审批合格后用来指导现场加工生产。
机械加工工艺规程有下面这几个作用：
1.机械加工工艺规程是机械加工工艺过程的重要技术性文件，是做计划、生产调度、机械加工、质量检验等的重要依据。生产单位的有关执行人员必须严格遵守，才能保证该零件的基本加工要求，获得比较高的加工效率和让人较为满意的经济效益。
2.机械加工工艺规程是新研发出的产品投入加工生产前做生产准备工作和技术准备工作的重要文件依据。例如刀具的选择、工装夹具的确定、量具的设计，粗毛坯、半成品外协件的采办与现场投料，确定零件投料至加工现场的时间和数量，调整加工设备的负荷情况等必须要以公司工艺工程师所编写的加工工艺规程为主要依据。
3.机械加工工艺规程是大批量加工生产中新建、扩建厂房的重要依据，用来确定加工所需的设备种类以及所需台数、车间可利用面积、操作技工工种及数量等问题。
行星转架是风机增速机机组行星齿轮传动装置的一个相当重要的构件，行星轴或者轴承就装在行星转架上。
行星轮是整个传动机构中承受外力矩最大的零部件。行星转架的结构设计和加工制造对于各个行星轮之间的所受载荷分担和整个传动系统的所受载荷能力、噪音和震动等都有比较大的影响。
行星转架是行星齿轮传动系统的一个重要的构件，是一个在结构方面比较复杂的零件。行星转架应该设计成重量比较轻的、刚性比较好的、以方便加工和装配。其最常见的结构形式大概有双侧板整体式、双侧板分离式和单侧板式这三种。
选择行星转架的结构时，在不影响其传动性能的前提下，应尽量使其外廓尺寸较小，整体重量较轻，但要能保持行星齿轮之间载荷的分配均匀，以获得较高的承受载荷的能力。
目前市场中，下面这几种行星转架结构是比较常见的：
(1)整体框架式结构
如果行星轮传动中的行星轮数量大于两个，那么其行星转架的结构一般就是用两块侧板中间用均匀分布的连接板连接起来的框架式。支撑柱的数目与行星轮的数目需保持一致，行星轮的大小决定了支撑柱的尺寸。行星轮的轴承一般都是安装在行星轮内部的时候采用这种行星转架结构是比较合适的，否则传动比小，行星轮的直径就会小，为保证行星轮的轴承能有理想的使用寿命，就会强迫将轴承布置在环形侧板内，导致行星转架环形侧板的厚度大大增加，因而传动的轴向外廓尺寸也就会大大增加，于传动不利。整体框架式结构行星转架因为它的刚性比较好，温度对其影响较小，所以受到了最为广泛的采用。
(2)焊接式结构和铸造结构
如果行星转架的整体都用锻件来制造，加工过程中不仅切削量大，而且很多的材料都会变成切屑，材料耗损比较严重，经济性不是太好。因此行星转架的毛坯可以由焊接或整体铸造来得到。这种毛坯的各项尺寸在很大程度上都会接近于行星转架的最终完工尺寸。制造焊接式结构或铸造结构的行星转架毛坯时，工艺过程设计中应该有消除其内部有害应力的工序，如果没有这一工序，在机械加工过程中，以及在最终的传动运转过程中，行星转架可能会产生比较严重的变形，对加工以及传动都会造成很严重的影响。焊接结构的行星转架一般在单件生产中才会选用。
(3)侧板可拆卸的悬臂梁式结构
对于用模具锻造的行星转架，可以采用一侧侧板可以拆卸的悬臂梁式结构。为了最后装配可以更加便利，行星转架可采用带侧板但不带轴向悬臂梁式的结构， 以及带可拆轴颈或者可拆卸侧板的组合式结构。此种行星转架是由锻造零件装配而成的，组合式结构的行星转架主要跟行星齿轮传动的装配工艺规程有关。
(4)单向侧板行星齿轮轴带悬臂的整体式结构
行星齿轮传动如果需要获得最小的外廓尺寸，则必须最大程度上地增加行星齿轮的数量。这样就必须取消掉行星转架的支撑柱，而采取只有一个侧板且带行星轮轴悬臂的整体式行星转架结构。此种形式的结构的刚度可以人为适度的加强，但最大刚度要比双侧板整体框架式结构的刚度小。
(5)组合式结构
在重度载荷的行星齿轮传动系统中，组合式结构的特点是它可以从支撑柱中部输出或输入扭矩，安转行星轮轴的构件的结构是轴对称的，这时如果行星转架的支撑柱和侧板发生变形，行星轮轴线相对于中心轮轴线也会产生偏斜，从而保证载荷沿啮合齿宽分布均匀。
行星转架的结构应满足下面这些要求：
（1）应该要有足够的强度 因为行星转架需要承受来自于齿轮的载荷，并且要把功率全部输送到输出轴上。
（2）应该要有较高的加工制造精度 特别是行星轮轴(或支承)孔的位置精度，例如孔和孔间的距离的相对误差、孔轴线角度的位置误差，轴与孔间的平行度误差等，对行星齿轮间载荷的分配是否均匀，以及载荷沿啮合齿宽是否分布均匀，都有非常重要的影响。
（3）应该具有一定程度的刚度 一定的刚度可以保证行星轮与太阳轮和内齿圈啮合时它们的齿是正确接触的。因为行星转架在外力载荷的作用下会产生塑性变形，这将导致行星轮的轴线相对于中心轮轴线产生倾斜，就会使载荷向啮合齿宽一端集中，造成载荷沿齿宽分布不均匀的不良影响。这种情况应该在最初选择行星转架的结构形式时，通过加强此结构的刚度来解决问题，也可以通过改良加工工艺来改善。如今高柔性行星转架已经被采用，它对于行星轮之间载荷达到最大化的均匀分配有非常有利的帮助。
参考文献
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