機械制造技術(shù)課程設(shè)計傳動齒輪零件批加工工藝及滾齒夾具的設(shè)計【SW三維】

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1、 天津大學(xué)仁愛學(xué)院機械工程系2011級機械制造課程設(shè)計 提供各專業(yè)全套設(shè)計 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 說明書 題目：傳動齒輪零件批量生產(chǎn)機械加工工藝過程設(shè) 計及其滾齒夾具的設(shè)計 系 名 機械工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 2014年 9 月 9 日 摘 要 本

2、次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 齒輪加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：

3、工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 全套圖紙，加153893706 目 錄 第一章 零件圖分析 4 1.1 零件的作用 4 1.2 零件的工藝分析 4 1.3 確定毛坯的制造形式 5 2.2毛坯形狀及尺寸 5 第二章 制定零件工藝規(guī)程 6 2.1 基準(zhǔn)的選擇 6 2.1.2粗基準(zhǔn)選擇 6 2.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 7 2.4 工藝過程卡（見附錄） 8 3.2 制定工藝路線 8 第三章 機械加工工序設(shè)計 9 第四章 夾具設(shè)計 12 4.1 問題的提出 12 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 12 4.3 切削力及夾緊力計算

4、 12 4.4 夾具設(shè)計及操作簡要說明 14 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：傳動齒輪零件批量生產(chǎn)機械加工工藝過程設(shè)計及 滾齒夾具設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容與要求： 1. 制定傳動齒輪零件機械加工工藝規(guī)程，編制機械加工工藝過程卡片，選擇所用機床、夾具、刀具、量具、輔具； 2. 對所制定的工藝進行必要的分析論證和計算； 3. 確定毛坯制造方法及主要表面的總余量； 4. 確定主要工序的工序尺寸、公差和技術(shù)要求； 5. 對兩道主要工序進行工序設(shè)計，編制機械加工工序卡片，畫出的工序簡圖，選擇切削用量； 6．設(shè)計滾齒

5、夾具，繪制夾具裝配圖； 7．對　　　　　同學(xué)的設(shè)計進行校對； 8．編寫設(shè)計說明書。 車間設(shè)備（與設(shè)計有關(guān)的設(shè)備）： 普通車床C6125，CM6125，C6132，C6140；數(shù)控車床CK6125，CK6132，CK6140；立式銑床X51K，X52K；臥式銑床X61W，X62W；工具銑床X8120；立式鉆床Z5125；臺式鉆床Z4115；外圓磨床MG1416，MG1432；內(nèi)圓磨床MG2110，MG2120；平面磨床M7120；臥式鏜床T6150；鋸床G605 設(shè)計小組：組長： 　　　　　　　成員： 指導(dǎo)教師簽字　　　　　　

6、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 成績： 工作態(tài)度 （滿分20） 設(shè)計質(zhì)量 （滿分60） 答辯 （滿分10） 校對質(zhì)量 （滿分10） 總評 天津大學(xué)仁愛學(xué)院機械工程系2011級機械制造課程設(shè)計 第一章 零件圖分析 圖1-1傳動齒輪零件圖 1.1 零件的作用 該傳動齒輪是傳遞任意兩軸間的運動和動力。 1.2 零件的工藝分析 傳動齒輪用于軸與軸的之間的傳動，軸與Φ32H0.025孔配合，并通過鍵槽傳遞扭矩。8個Φ13

7、的孔用于節(jié)省材料，受力均勻。 齒輪的工藝有2組加工面的分別為 1：以車Φ105外圓和端面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面包括車Φ46外圓和端面，粗車Φ32內(nèi)孔， 2：一個是以Φ32內(nèi)孔為基準(zhǔn)的加工面，這個主要是鉆8-Φ13孔，插鍵槽。 1.3 確定毛坯的制造形式 確定毛坯包括選擇毛坯類型及其制造方法。毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。確定毛坯時要考慮下列因素： 1）零件的材料及其力學(xué)性能。當(dāng)零件的材料選定后，毛坯的類型就大致確定了。例如，材料是鑄鐵，就選鑄造毛坯；材料是鋼材，且力學(xué)性能要求高時，可選鍛件；當(dāng)力學(xué)性能要求較低時，可選型材或鑄鋼。 2）

8、零件的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜的毛坯，常用鑄造方法。薄壁零件，不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。 3）生產(chǎn)類型。大量生產(chǎn)應(yīng)選精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償。如鑄件應(yīng)采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件應(yīng)采用模鍛、冷軋和冷拉型材等。單件小批生產(chǎn)則應(yīng)采用木模手工造型或自由鍛。 4）生產(chǎn)條件。確定毛坯必須結(jié)合具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時，應(yīng)積極組織地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)，統(tǒng)一供應(yīng)毛坯。 5）充分考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新

9、工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展很快。例如，精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應(yīng)用日益增加。應(yīng)用這些方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可不再進行機械加工，其經(jīng)濟效果非常顯著。 齒輪零件毛坯采用20CrMnCi鑄造而成，生產(chǎn)機器為中批量生產(chǎn)。 查表的總體毛坯余量為徑向單邊3mm，軸向3mm。 2.2毛坯形狀及尺寸 毛坯的形狀及尺寸　毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以

10、，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術(shù)要求?！∶鞒叽缗c零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鍛件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關(guān)。 第二章 制定零件工藝規(guī)程 2.1 基準(zhǔn)的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 2.1.2粗基準(zhǔn)選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面

11、與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒

12、口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 從齒輪零件圖中可知大部分尺寸和形位公差都是以孔Φ32H0.025中心線及其端面為設(shè)計基準(zhǔn)，因此，根據(jù)“基準(zhǔn)重合”和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則必須首先加工出孔Φ32H0.025及其端面，作為后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇鑄件Φ110毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)。 2.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則： 1)為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)。 　2)為了保證零件上加工面

13、與不加工面的相對位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)零件上有幾個加工面，應(yīng)選與加工面的相對位置要求高的不加工面為粗基準(zhǔn)。 　3)為了保證零件上重要表面加工余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。零件上有些重要工作表面，精度很高，為了達到加工精度要求，在粗加工時就應(yīng)使其加工余量盡量均勻。 　4)為了使定位穩(wěn)定、可靠，應(yīng)選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準(zhǔn)。作為粗基準(zhǔn)的面應(yīng)無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 　5)粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準(zhǔn)是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗

14、基準(zhǔn)，兩次裝夾中加工出的表面就會產(chǎn)生較大的相互位置誤差。 以φ32孔作為定位精基準(zhǔn)，加工其它表面及孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。 2.4 工藝過程卡（見附錄） 3.2 制定工藝路線 根據(jù)各加工表面的加工精度和表面粗糙度，參考機械加工工藝手冊，得到各表面的加工方案，根據(jù)加工順序的安排原則，制定如下加工方案： 工藝方案： 表1 工藝過程表 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 01 粗車 1）粗車Φ105和Φ46端面和外圓 2）掉頭粗車Φ46外圓 車床 02 半精車

15、1）半精車Φ105和Φ46端面和外圓，倒角 2）掉頭精車Φ46外圓，倒角 車床 03 精車 精車Φ105兩側(cè)面 車床 04 鉆孔 劃線，鉆8-Φ13孔 臺鉆 05 滾齒 滾齒 滾齒機 06 齒圈倒角 齒圈兩端倒角 倒角機 07 剃齒 剃齒 剃齒機 08 插削鍵槽 插削鍵槽 插床 09 磨削 磨削Φ105和Φ46外圓和Φ32H0.025孔 磨床 10 檢驗 第三章 機械加工工序設(shè)計 采用滾齒機 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為2.57mm,考慮的模鑄拔模斜

16、度，=4mm 2) 進給量f 根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為1625 mm >3~5mm,以及工件直徑為112.5 /r 按滾齒機說明書（見切削手冊）取 f =0.8mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以

17、 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 481r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與481r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.031(min) 第四章 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降

18、低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 決定設(shè)計工序滾齒的夾具。 4.1 問題的提出 本夾具主要用于滾齒，本道工序加工精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 我們采用下端面為定位基準(zhǔn)，下端采用支撐板定位，外圓采用定位套定位。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用移動壓板作為夾緊機構(gòu)。 4.3 切削力及夾緊力計算 刀具： 采用滾刀 機床： 滾齒機 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)

19、 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘：

20、 公稱直徑d=16mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可定靠的夾緊力 4.4 夾具設(shè)計及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提

21、高夾具性價比。本道工序選擇了移動壓板夾緊方式。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速夾緊機構(gòu)。 參考 [1] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001． [2] 張世昌，李旦，高航．機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，2007． [3] 吳拓．現(xiàn)代機床夾具設(shè)計 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [4] 王健石．機床夾具和輔具速查手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007． [5] 王光斗，王春福．機床夾具設(shè)計手冊（第三版

22、）[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000． [6] 孫已德．機床夾具圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1984 14 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 機械加工工序卡 產(chǎn)品名稱 零件名稱 工序號 工序名稱 機械工程系 傳動齒輪 6 滾齒 零 件 重 量 同時加工件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 重 量 形 式 重 量 20CrMnTi 機 床 夾 具 輔 具 滾齒機 專用夾具 冷 卻 液 工 時 定 額 4min 工步號 安 裝 及 工 步 說 明 刀 具 量具 走刀 次數(shù) （次） 走刀量（mm/工件每轉(zhuǎn)） 切齒深（mm） 主 軸 轉(zhuǎn) 速 (轉(zhuǎn)/分) 切 削 速 度 (米/分分) 備 注 1 滾齒 滾刀 千分尺 1 1.2 0.8 600 15 設(shè)計 杜一杭 校對 審核 共　1　頁 第　1　頁