機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪零件加工工藝及鉆8φ13夾具設(shè)計(jì)【全套圖紙UG三維】

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)第一章 緒 論1.1 課題的提出 傳動(dòng)齒輪零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，使這些零件保持正確的相對(duì)位置，彼此能協(xié)調(diào)地工作。因此，傳動(dòng)齒輪零件的制造精度將直接影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響機(jī)器的使用性能和壽命。因而傳動(dòng)齒輪一般具有較高的技術(shù)要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)齒輪的工藝要求越來(lái)越高，因此，制定合理的加工工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)合理的專用夾具是保證傳動(dòng)齒輪的加工質(zhì)量的有效措施。全套圖紙UG三維，加1538937061.2 課題的主要內(nèi)容1. 根據(jù)給定的“傳動(dòng)齒輪”零件圖，進(jìn)行工藝分析；2. 進(jìn)行給定零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及工序設(shè)計(jì)，零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)；3. 進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝過(guò)程，完成分度鉆孔夾具設(shè)計(jì)，要求結(jié)構(gòu)合理，工藝性、經(jīng)濟(jì)性好；4. 對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具，進(jìn)行裝配圖繪制5. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。1.3 課題的構(gòu)思零件的加工工藝及夾具課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)。獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（傳動(dòng)齒輪）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實(shí)踐機(jī)會(huì)，練習(xí)了運(yùn)用CAD、UG制圖軟件，為未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。第2章 零件的工藝設(shè)計(jì)2.1 零件的功用及工藝分析2.1.1 零件的作用 圖2-1 傳動(dòng)齒輪零件圖該傳動(dòng)齒輪是一個(gè)過(guò)渡聯(lián)接件，用于軸與其他部件的聯(lián)接，軸與32孔配合，并通過(guò)鍵槽傳遞扭矩， 8個(gè)13的孔用于部件的緊定2.2.2 零件的工藝分析由傳動(dòng)齒輪零件圖得知，其材料為20CrMnTi。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。傳動(dòng)齒輪類零件是機(jī)器和其他部件的基礎(chǔ)零件，它把有關(guān)的軸、軸承、套、和齒輪等零件按一定的相對(duì)關(guān)聯(lián)為一體，使它們保持正確的相對(duì)位置，能按一定的傳動(dòng)關(guān)系彼此協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)。2.2.3零件各加工表面及技術(shù)要求(查公差與配合表)表2-1 零件各加工表面及技術(shù)要求序號(hào)加工表面基本尺寸（mm）公差等級(jí)（mm）尺寸公差（mm）位置公差（mm）表面粗糙度（）1105外圓面105 IT100-0.13.2246外圓面46未注公差12.5332內(nèi)孔32IT8+0.02500.85左右兩端面32未注公差0.021.66105外圓兩側(cè)面20未注公差0.021.678-13孔13未注公差12.58鍵槽35.3IT12+0.203.29齒面97.5未注公差1.62.2傳動(dòng)齒輪加工的主要問(wèn)題由以上分析可知，該傳動(dòng)齒輪零件的主要加工表面是平面和孔面。一般來(lái)說(shuō)，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對(duì)于傳動(dòng)齒輪來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)題是保證平面的精度及位置精度，處理好深槽和平面之間的相互關(guān)系。由于傳動(dòng)齒輪的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過(guò)程中的主要考慮因素。2.2.1孔與面的加工順序傳動(dòng)齒輪類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工傳動(dòng)齒輪上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。變速箱傳動(dòng)齒輪的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。2.2.2孔的加工方法傳動(dòng)齒輪孔加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。根據(jù)傳動(dòng)齒輪零件圖所示的傳動(dòng)齒輪的精度要求和生產(chǎn)率要求。運(yùn)用專用夾具保證孔的精度要求。2.3傳動(dòng)齒輪加工定位基準(zhǔn)的選擇2.3.1粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：A、保證各重要面的加工余量均勻；B、保證裝入傳動(dòng)齒輪的零件與表面有一定的間隙。2.3.2精基準(zhǔn)的選擇從保證傳動(dòng)齒輪孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c傳動(dòng)齒輪的主要支承孔垂直。如果用來(lái)作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。從傳動(dòng)齒輪零件圖中可知大部分尺寸和行為公差都是以32孔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32孔及其端面，作為后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇鑄件毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)。2.4傳動(dòng)齒輪加工主要工序安排 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)（考慮加工經(jīng)濟(jì)精度的加工方案選擇表），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：表2-2擬定機(jī)械加工工藝路線工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備01粗車1）粗車46外圓面，105外圓面2）粗車右端面及105外圓右側(cè)面3）掉頭，粗車左端面及105外圓左側(cè)面車床02半精車1） 車105外圓面2） 車右端面及105外圓右側(cè)面3）掉頭，車左端面及105外圓左側(cè)面車床03精車1）精車右端面及105外圓右側(cè)面2）掉頭，車左端面及105外圓左側(cè)面車床04車32孔1） 粗車32孔2） 半精車32孔3） 精車32孔車床05鉆孔鉆813孔，成鉆床06滾齒滾齒滾齒機(jī)07插削鍵槽插削鍵槽插床08磨孔磨32孔，成磨床09去毛刺10檢驗(yàn)2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定考慮到傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)的偏心載荷產(chǎn)生的振動(dòng)，為保證零件工作可靠，零件采用吸振性，穩(wěn)定性較好，切削加工性能好，適用于承受較大應(yīng)力，有一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質(zhì)的，價(jià)格也比較低廉的20CrMnTi。由于零件尺寸不大，因此我們采用鑄造的形式，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。 （1）上下端面的加工余量。 根據(jù)工序要求，頂面和底面加工分粗、精車加工。各工步余量如下：粗車：參照實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-23。其余量值規(guī)定為2.73.5mm，現(xiàn)取3mm。 表7-27粗車平面時(shí)厚度偏差取-0.28mm。精車：參照實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-24。其余量值規(guī)定為0.81.0mm，現(xiàn)取1mm。毛坯的基本尺寸為32+3+3+1=39mm。根據(jù)實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-5，尺寸公差等級(jí)選用CT7，可得毛坯尺寸公差為1.6mm。 毛坯的名義尺寸為：39-0.8=38.2mm 毛坯最大尺寸為：39+0.8=39.8mm（2）8-13的孔毛坯為實(shí)心，不沖孔。兩孔精度要求為IT8，表面粗糙度要求為。參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為鉆孔： 13孔。2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）2.6.1 粗車外圓面及端面（1）、車削寬度的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.127可知：粗車：38 這里取3（2）、車削進(jìn)給量的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表328 329可知：0.10.3 這里取0.2 1（3）、車削速度的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表330可知：V = 0.40.6 m/s 這時(shí)取0.5m/s = 30m/min 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表1151 取 由于是粗車，故整個(gè)車刀不必過(guò)整個(gè)工件 查機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表1.415 可知： 所以，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表325有 ：式中： 所以， 2.6.3 半精車外圓面和各端面（1）、車削寬度的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.127有半精車 這里?。?）、車削給量的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表328有 （3）、車削深度的選擇查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表329有 （4）、車削速度的選擇 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表330有 所以：（5） 計(jì)算切削時(shí)間 查機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表1.415 可知： 所以，（6）計(jì)算車削力 查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表325有 ：式中： 所以， 2.6.4鉆端面的八個(gè)13孔工件材料為20CrMnTi。孔的直徑為13mm，表面粗糙度12.5。加工機(jī)床為Z5125，加工工序?yàn)殂@，加工刀具為：鉆孔813mm。確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z3050立式鉆床說(shuō)明書，取。根據(jù)參考文獻(xiàn)7表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說(shuō)明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)7表28-9，允許的進(jìn)給量。由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：，由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。由參考文獻(xiàn)7表28-3，故查Z3050機(jī)床說(shuō)明書，取。實(shí)際切削速度為由參考文獻(xiàn)7表28-5，故校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應(yīng)地，第3章分度鉆孔夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工八個(gè)均等分的孔時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)加工八個(gè)均等分的13孔，以中間孔32及端面和外圓為基準(zhǔn)。本夾具主要用來(lái)鉆八等分的孔。這8-13孔表面粗糙度為6.3mm。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。因此再本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。3.1定位基準(zhǔn)和定位元件的選擇由零件圖可知，該零件的中心基準(zhǔn)為整個(gè)零件的主要加工中心基準(zhǔn)，此中心外圓面作為基準(zhǔn)為，八個(gè)13孔以此為中心基準(zhǔn)加工的，所以設(shè)計(jì)的夾具以此中心孔為定位，46外圓面作為支撐面。另一定位元件采用分度套，即定子工件放置在分度套內(nèi)，用三個(gè)夾緊螺釘夾緊定子，分度套圓周面上開有八個(gè)孔，分別對(duì)應(yīng)用壓緊螺釘旋入此孔內(nèi)，以此達(dá)到分度鉆孔的目的。分度套的大致圖如下：圖4.2 分度套零件圖3.2定位基準(zhǔn)和定位元件的選擇由于本道工序主要完成鉆孔加工。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)9得：鉆削力 鉆削力矩 式中： 本道工序加工孔時(shí)。采用平壓板和壓壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，該機(jī)構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)11可查得夾緊力計(jì)算公式： 式（3.1）式中： 單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）； 原始作用力（N）； 作用力臂（mm）； 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）； 螺桿端部與工件間的摩擦角（）； 螺紋中徑之半（mm）； 螺紋升角（）； 螺旋副的當(dāng)量摩擦角（）。由式（3.1）根據(jù)參考文獻(xiàn)11表1-2-23可查得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力：3.3夾緊元件及動(dòng)力裝置確定本夾具裝夾很簡(jiǎn)單，采用兩側(cè)面用壓緊螺釘壓緊，工件放在分度套內(nèi)，分度套側(cè)面開有孔用三個(gè)壓緊螺釘對(duì)應(yīng)壓緊工件的三個(gè)外圓面上，以此實(shí)現(xiàn)壓緊。分度套外的八個(gè)孔用兩個(gè)固定式夾緊螺釘夾緊。壓緊螺釘和固定式夾緊螺釘選用機(jī)床夾具附件。3.4夾具操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明該夾具安裝簡(jiǎn)單，將工件放入分度套內(nèi)，在分度套的外圓面上用三個(gè)壓緊螺釘壓緊定子側(cè)面，兩側(cè)用銷軸固定，并用螺母鎖緊；在工件鉆完孔一個(gè)孔后，只需松開分度套側(cè)邊的固定手柄式壓緊螺釘，只需轉(zhuǎn)動(dòng)分度套（分度套和工件連接為一體），轉(zhuǎn)動(dòng)到另一個(gè)孔與壓緊螺釘相對(duì)，此時(shí)用壓緊螺釘旋入分度套內(nèi)，以此類推實(shí)現(xiàn)分度鉆孔，達(dá)到八個(gè)孔分度的要求。圖3-4 UG裝配圖第四章 說(shuō)明校對(duì)在整個(gè)設(shè)計(jì)完成后，我對(duì)林宇豪同學(xué)制定的工藝過(guò)程和工序卡，以及夾具設(shè)計(jì)裝配圖進(jìn)行了校對(duì)。發(fā)現(xiàn)其中幾個(gè)問(wèn)題 ：1夾具設(shè)計(jì)裝配圖中的夾具體上的連接孔不合理。2個(gè)別配合標(biāo)注錯(cuò)誤，需要查表進(jìn)行改正。3 字體選擇不符合。結(jié) 論通過(guò)近段時(shí)間的設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了夾具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是在大學(xué)里最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在工件的加工工藝及工裝設(shè)計(jì)的時(shí)候，不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了傳動(dòng)齒輪的工藝分析與加工設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中使我學(xué)到的知識(shí)，使我終生受益。由于個(gè)人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指教。參考文獻(xiàn)1王紹俊機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，199535502龔定安,蔡建國(guó)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理M陜西科技大學(xué)出版社，198184903黃克孚，王光逵機(jī)械制造工程學(xué)M機(jī)械工業(yè)出版社，199225364邱宣懷機(jī)械設(shè)計(jì)M高等教育出版社，200233655李哲 夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M機(jī)械工業(yè)出版社，199340556東北重型機(jī)械學(xué)院機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19791031217陳露 AutoCAD2006基礎(chǔ)及應(yīng)用教程M電子工業(yè)出版社，200656748王啟平機(jī)械制造工藝學(xué)M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，199815359劉品機(jī)械加工工藝編制手冊(cè)M機(jī)械工業(yè)出版社，1993456310浦林祥機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)M機(jī)械工業(yè)出版社，1997466311趙家齊機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M機(jī)械工業(yè)出版社，1994476212上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 機(jī)械工藝出版社，198213石光源機(jī)械制圖M. 高等教育出版社，1997568614張耀辰機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M航空工業(yè)出版社，199912014615李益民機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)M機(jī)械工業(yè)出版社，19933658附錄：1.工藝過(guò)程卡2.工序卡（2個(gè)工序）18