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

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

2、次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。 齒輪加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。 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(jī)械加工工序設(shè)計(jì) 9 第四章 夾具設(shè)計(jì) 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(jì)算

4、 12 4.4 夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明 14 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：傳動(dòng)齒輪零件批量生產(chǎn)機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)及 滾齒夾具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求： 1. 制定傳動(dòng)齒輪零件機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制機(jī)械加工工藝過程卡片，選擇所用機(jī)床、夾具、刀具、量具、輔具； 2. 對(duì)所制定的工藝進(jìn)行必要的分析論證和計(jì)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(duì)兩道主要工序進(jìn)行工序設(shè)計(jì)，編制機(jī)械加工工序卡片，畫出的工序簡(jiǎn)圖，選擇切削用量； 6．設(shè)計(jì)滾齒

5、夾具，繪制夾具裝配圖； 7．對(duì)　　　　　同學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行校對(duì)； 8．編寫設(shè)計(jì)說明書。 車間設(shè)備（與設(shè)計(jì)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(tái)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(jì)小組：組長： 　　　　　　　成員： 指導(dǎo)教師簽字　　　　　　

6、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 成績(jī)： 工作態(tài)度 （滿分20） 設(shè)計(jì)質(zhì)量 （滿分60） 答辯 （滿分10） 校對(duì)質(zhì)量 （滿分10） 總評(píng) 天津大學(xué)仁愛學(xué)院機(jī)械工程系2011級(jí)機(jī)械制造課程設(shè)計(jì) 第一章 零件圖分析 圖1-1傳動(dòng)齒輪零件圖 1.1 零件的作用 該傳動(dòng)齒輪是傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 1.2 零件的工藝分析 傳動(dòng)齒輪用于軸與軸的之間的傳動(dòng)，軸與Φ32H0.025孔配合，并通過鍵槽傳遞扭矩。8個(gè)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(gè)是以Φ32內(nèi)孔為基準(zhǔn)的加工面，這個(gè)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(shí)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(shí)，可選鍛件；當(dāng)力學(xué)性能要求較低時(shí)，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(jìn)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(fèi)用可由材料消耗的減少和機(jī)械加工費(fèi)用的降低來補(bǔ)償。如鑄件應(yīng)采用金屬模機(jī)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(chǎng)毛坯制造的實(shí)際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時(shí)，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(jī)械中的應(yīng)用日益增加。應(yīng)用這些方法后，可大大減少機(jī)械加工量，有時(shí)甚至可不再進(jìn)行機(jī)械加工，其經(jīng)濟(jì)效果非常顯著。 齒輪零件毛坯采用20CrMnCi鑄造而成，生產(chǎn)機(jī)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(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，力求達(dá)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(jī)械加工達(dá)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(jì)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(huì)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(gè)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(duì)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(jī)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(shí)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(xì)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(shí)需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?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(jì)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(gè)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(duì)位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)零件上有幾個(gè)加工面，應(yīng)選與加工面的相對(duì)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(dá)到加工精度要求，在粗加工時(shí)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(shí)，還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)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(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)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(jī)械加工工藝手冊(cè)，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(hào) 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(tái)鉆 05 滾齒 滾齒 滾齒機(jī) 06 齒圈倒角 齒圈兩端倒角 倒角機(jī) 07 剃齒 剃齒 剃齒機(jī) 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(yàn) 第三章 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì) 采用滾齒機(jī) 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(jìn)給量f 根據(jù)《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》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(jī)說明書（見切削手冊(cè)）取 f =0.8mm/r 3) 計(jì)算切削速度，按《切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的計(jì)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(cè)》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(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 ns== 481r/min 按機(jī)床說明書(見《工藝手冊(cè)》表4.2-8),與481r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。 5) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.031(min) 第四章 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降

18、低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 決定設(shè)計(jì)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(shí)間，決定用移動(dòng)壓板作為夾緊機(jī)構(gòu)。 4.3 切削力及夾緊力計(jì)算 刀具： 采用滾刀 機(jī)床： 滾齒機(jī) 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(jì)算切削力時(shí)，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(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 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(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?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(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)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(jì)及操作簡(jiǎn)要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，降低成本。提

21、高夾具性價(jià)比。本道工序選擇了移動(dòng)壓板夾緊方式。 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速夾緊機(jī)構(gòu)。 參考 [1] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001． [2] 張世昌，李旦，高航．機(jī)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(jī)床夾具設(shè)計(jì) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [4] 王健石．機(jī)床夾具和輔具速查手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007． [5] 王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版

22、）[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000． [6] 孫已德．機(jī)床夾具圖冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984 14 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 機(jī)械加工工序卡 產(chǎn)品名稱 零件名稱 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)械工程系 傳動(dòng)齒輪 6 滾齒 零 件 重 量 同時(shí)加工件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號(hào) 重 量 形 式 重 量 20CrMnTi 機(jī) 床 夾 具 輔 具 滾齒機(jī) 專用夾具 冷 卻 液 工 時(shí) 定 額 4min 工步號(hào) 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(jì) 杜一杭 校對(duì) 審核 共　1　頁 第　1　頁