中间轴齿轮毕业设计Word下载.docx
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3.确定毛坯………………………………………………………………………6
3.1、确定毛坯制造方法……………………………………………………6
3.2、确定总余量……………………………………………………………6
3.3、绘制毛坯图……………………………………………………………7
4.制定零件工艺规程……………………………………………………………8
4.1、选择表面加工方法……………………………………………………8
4.2、选择定位基准…………………………………………………………12
4.3、拟定零件加工工艺路线………………………………………………12
4.4、选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具…………………13
4.5、填写工艺过程卡片……………………………………………………16
4.6、机械加工工序设计……………………………………………………17
4.7、机械加工工序设计(续)……………………………………………21
5.夹具设计………………………………………………………………………30
5.1、功能分析与夹具总体结构设计………………………………………30
5.2、夹具设计计算…………………………………………………………30
5.3、夹具制造与操作说明…………………………………………………32
6.小结……………………………………………………………………………33
参考文献…………………………………………………………………………34
致谢………………………………………………………………………………35
1、设计任务
设计"
中间轴齿轮"
零件(图1)机械加工工艺规程及某一重要工序的夹具。
年产5000件
图S0-1中间轴齿轮
2.零件图分析
2.1、零件的功用
本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮,其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。
2.2、零件工艺分析
本零件为回转体零件,其最主要加工面是φ62H7孔和齿面,且两者有较高的同轴度要求,是加工工艺需要重点考虑的问题。
其次两轮毂端面由于装配要求,对φ62H7孔有端面跳动要求。
最后,两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用,故对φ62H7孔也有端面跳动要求。
这些在安排加工工艺时也需给予注意。
3确定毛坯
3.1、确定毛坯制造方法
本零件的主要功用是传递动力,其工作时需承受较大的冲击载荷,要求有较高的强度和韧性,故毛坯应选择锻件,以使金属纤维尽量不被切断。
又由于年产量为5000件,达到了批量生产的水平,且零件形状较简单,尺寸也不大,故应采用模锻。
3.2、确定总余量
由表S-1确定直径上总余量为6mm,高度(轴向)方向上总余量为5mm。
3.3、绘制毛坯图(图2)
图2中间轴齿轮毛坯图
4、制定零件工艺规程
4.1、选择表面加工方法
1)φ62H7孔参考表S-7
考虑:
①生产批量较大,应采用高效加工方法;
②零件热处理会引起较大变形,为保证φ62H7孔的精度及齿面对φ62H7孔的同轴度,热处理后需对该孔再进加
工。
故确定热前采用扩孔-拉孔的加工方法,热后采用磨孔方法。
2)齿面根据精度8-7-7的要求,并考虑生产批量较大,故采用滚齿-剃齿的加工方法(表S-3)。
3)大小端面采用粗车-半精车-精车加工方法(参考表S-4)。
4)环槽采用车削方法。
4.2、选择定位基准
1)精基准选择齿轮的设计基准是φ62H7孔,根据基准重合原则,并同时考虑统一精基准原则,选φ62H7孔作为主要定位精基准。
考虑定位稳定可靠,选一大端面作为第二定位精基准。
在磨孔工序中,为保证齿面与孔的同轴度,选齿面作为定位基准。
在加工环槽工序中,为装夹方便,选外圆表面作为定位基准。
2)粗基准选择重要考虑装夹方便、可靠,选一大端面和外圆作为定位粗基准。
4.3、拟定零件加工工艺路线
方案1:
1)扩孔(立式钻床,气动三爪卡盘);
2)粗车外圆,粗车一端大、小端面,一端内孔倒角(多刀半自动车床,气动可胀心轴);
3)半精车外圆,粗车另一端大、小端面,另一端内孔倒角(多刀半自动车床,气动可胀心轴);
4)拉孔(卧式拉床,拉孔夹具);
5)精车外圆,精车一端大、小端面,一端外圆倒角(普通车床,气动可胀心轴);
6)精车另一端大、小端面,另一端外圆倒角(普通车床,气动可胀心轴);
7)车槽(普通车床,气动三爪卡盘);
8)中间检验;
9)滚齿(滚齿机,滚齿夹具);
10)一端齿圈倒角(倒角机,倒角夹具);
11)另一端齿圈倒角(倒角机,倒角夹具);
12)剃齿(剃齿机,剃齿心轴);
13)检验;
14)热处理;
15)磨孔(内圆磨床,节圆卡盘);
16)最终检验。
方案2:
1)粗车一端大、小端面,粗车、半精车内孔,一端内孔倒角(普通车床,三爪卡盘);
2)粗车、半精车外圆,粗车另一端大、小端面,另一端外圆、内孔倒角(普通车床,三爪卡盘);
3)精车内孔,车槽,精车另一端大、小端面,另一端外圆倒角(普通车床,三爪卡盘);
4)精车外圆,精车一端大、小端面(普通车床,可胀心轴);
5)中间检验;
6)滚齿(滚齿机,滚齿夹具);
7)一端齿圈倒角(倒角机,倒角夹具);
8)另一端齿圈倒角(倒角机,倒角夹具);
9)剃齿(剃齿机,剃齿心轴);
10)检验;
11)热处理;
12)磨孔(内圆磨床,节圆卡盘);
13)最终检验。
方案比较:
方案2工序相对集中,便于管理,且由于采用普通机床,较少使用专用夹具,易于实现。
方案1则采用工序分散原则,各工序工作相对简单。
考虑到该零件生产批量较大,工序分散可简化调整工作,易于保证加工质量,且采用气动夹具,可提高加工效率,故采用方案1较好。
4.4选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具(表S-5,表S-6)
4.5填写工艺过程卡片
工艺过程卡片
4.6、机械加工工序设计
工序02
1)刀具安装由于采用多刀半自动车床,可在纵向刀架上安装一把左偏刀(用于车削外圆)和一把45°
弯头刀(用于车倒角);
可在横刀架上安装两把45°
弯头刀(用于车削大、小端面)。
加工时两刀架同时运动,以减少加工时间(图S0-3)。
图S0-3工序02排刀图
2)走刀长度与走刀次数以外圆车削为例,若采用75°
偏刀,则由表15-1可确定走刀长度为25+1+2=28mm;
一次走刀可以完成切削(考虑到模角及飞边的影响,最大切深为3-4mm)。
3)切削用量选择
①首先确定背吃刀量:
考虑到毛坯为模锻件,尺寸一致性较好,且留出半精车和精车余量后(直径留3mm),加工余量不是很大,一次切削可以完成。
取:
aP=(140-133)/2-12.5×
tan(7°
)=3mm;
考虑毛坯误差,取:
aP=4mm;
②确定进给量:
参考表S-7,有:
f=0.6mm/r;
③最后确定切削速度:
参考表S-8,有:
v=1.5m/s,n=212r/min。
4)工时计算
①计算基本时间:
tm=28/(212×
0.6)=0.22min(参考式S-3);
②考虑多刀半自动车床加工特点(多刀加工,基本时间较短,每次更换刀具后均需进行调整,即调整时间所占比重较大等),不能简单用基本时间乘系数的方法确定工时。
可根据实际情况加以确定:
TS=2.5min。
该工序的工序卡片见表。
机械制造与自动化
机械加工工艺卡片
工序名称
粗车
工序号
02
零件名称
中间轴齿轮
零件图号
45-1082
零件重量
同时加工零件数
1
材料
毛坯
牌号
硬度
型式
重量
20Cr
HRc58-64
模锻件
设备
夹具
辅助工具
名称
型号
气动可胀心轴
纵向刀架
横向刀架
多刀半自动车床
C7620
工步内容
刀具
量具
走
刀
长
度
mm
走刀
次数
背吃刀量mm
进给
量
mm/r
主轴
转数r/mm
切削
速度
m/s
工时min
2
粗车外圆,保证尺寸φ140
倒角3
粗车大、小,保证23.5
0.3和尺寸10
0.2
左偏刀
弯头刀
游标卡尺
0-200
30
25
3
0.6
212
1.5
设计者
吴苗苗
指导老师
隆文革
共4页
第1页
4.7、机械加工工序设计(续)
工序06
1)刀具安装由于在普通车床上加工,尽量减少刀具更换次数,可采用一把45°
弯头刀(用于车削大、小端面)和一把75°
左偏刀(用于倒角),见图S0-4。
图S0-4工序06刀具安装示意图
2)走刀长度与走刀次数考虑大端面,采用45°
弯头刀,由表S-9可确定走刀长度为27.5+1+1≈30mm;
因为是精车,加工余量只有0.5mm,一次走刀可以完成切削。
小端面和倒角也一次走刀完成。
3)切削用量选择
精车余量0.5mm,一次切削可以完成。
aP=0.5mm;
②确定进给量:
参考表S-10,有:
f=0.2mm/r;
③最后确定切削速度:
v=1.8m/s,n=264r/min。
tm=(30+8+3)/(264×
0.2)≈0.8min(参考式S-3);
②考虑到该工序基本时间较短,在采用基本时间乘系数的方法确定工时,系数应取较大值(或辅助时间单独计算)。
可得到:
TS=2×
tm=1.6min。
湖南工学院
机械制造与自动化
精车
05
工序09
1)工件安装由于滚齿加工时切入和切出行程较大,为减少切入、切出行程时间,采用2件一起加工的方法(见图)。
图工序09工件安装示意图
2)走刀长度与走刀次数滚刀直径为120mm,则由图S0-5可确定走刀长度为:
走刀次数:
①确定进给量:
参考表S-11,有:
f=1.2mm/工件每转;
②确定切削速度:
参考表S-12,有:
v=0.6m/s,计算求出n=96r/min;
③确定工件转速:
滚刀头数为1,工件齿数为25,工件转速为:
nw=96/25≈4r/min。
tm=140/[(4×
1.2)×
2]≈14min(参考式S-3);
②考虑到该工序基本时间较长,在采用基本时间乘系数的方法确定工时,系数应取较小值(或辅助时间单独计算)。
TS=1.4×
tm≈20min。
滚齿
09
20Cr
滚齿夹具
滚齿机
Y3150
滚齿,保证公法线平均长度
;
公法线长度变动量不大于0.036,在齿轮综合检查仪上测量,齿圈跳动量不大于0.06
剃齿滚刀
25-50
百分表0-10
检验心轴
标准齿轮
综合检查仪
136
12.5
96
20
刘伟
第3页
工序13
1)走刀长度与走刀次数走刀长度取:
L=l=40mm;
0.2/0.01=20(双行程)。
2)切削用量选择(参考表S-13)
①确定砂轮速度:
取砂轮直径d=50mm,砂轮转速n=10000r/min,可求出砂轮线速度:
v=26m/s;
②确定工件速度:
取vw=0.12m/s;
可计算出工件转数nw=36r/min;
③确定纵向进给量:
取fl=3m/min;
④确定横向进给量:
取fr=0.01mm/双行程;
⑤确定光磨次数:
4次/双行程。
3)工时计算
①计算基本时间:
tm=(40×
2/(3×
1000))×
(20+4)×
K
K是加工精度系数,取K=2,得到:
tm=1.28min;
TS=2.4×
tm=3min。
磨孔
15
节圆卡盘
内圆磨床
M2120
走
磨孔,保证孔径φ
及对齿圈的同轴(在齿轮综合检查仪上测量,齿圈跳动量不大于0.06)
砂轮
塞规φ62H百分表0-10
40
24
0.01
10000
26
第4页
5.夹具设计
5.1、功能分析与夹具总体结构设计
本工序要求以φ61.6H8孔(4点)和已加工好的大端面(1点)定位,精车另一大、小端面及外圆倒角(5×
15°
),并要求保证尺寸20±
0.2和10±
0.2以及大、小端面对φ61.6H8孔的跳动不大于0.05mm。
其中端面跳动是加工的重点和难点,也是夹具设计需要着重考虑的问题。
夹具方案设计
工件以孔为主要定位基准,多采用心轴。
而要实现孔4点定位和端面1点定位,应采用径向夹紧。
可有以下几种不同的方案:
1)采用胀块式自动定心心轴;
2)采用过盈配合心轴;
3)采用小锥度心轴;
4)采用弹簧套可胀式心轴;
5)采用液塑心轴。
根据经验,方案1定位精度不高,难以满足工序要求。
方案2和3虽可满足工序要求,但工件装夹不方便,影响加工效率。
方案4可行,即可满足工序要求,装夹又很方便。
方案5可满足工序要求,但夹具制造较困难。
故决定采用方案4。
夹具总体结构设计
1)根据车间条件(有压缩空气管路),为减小装夹时间和减轻装夹劳动强度,宜采用气动夹紧。
2)夹具体与机床主轴采用过渡法兰连接,以便于夹具制造与夹具安装。
3)为便于制造,弹簧套采用分离形式。
5.2、夹具设计计算
切削力计算(参考切削用量手册)
主切削力:
进给抗力(轴向切削力):
最大扭矩:
夹紧力计算(参考夹具设计手册)
式中φ1--弹簧套与夹具体锥面间的摩擦角,取:
tanφ1=0.15;
φ2--弹簧套与工件间的摩擦角,取:
tanφ2=0.2;
α--弹簧套半锥角,α=6°
D--工件孔径;
Fd--弹性变形力,按下式计算:
式中C--弹性变形系数,当弹簧套瓣数为3、4、6时,其值分别为300、100、20;
d--弹簧套外径;
l--弹簧套变形部分长度;
t--弹簧套弯曲部分平均厚度;
Δ--弹簧套(未胀开时)与工件孔之间的间隙。
将有关参数代入,得到:
将Fd及其他参数代入,得到:
选择气缸形式,确定气缸规格(参考夹具设计手册)
选择单活塞回转式气缸,缸径100mm即可。
5.3、夹具制造与操作说明
夹具制造的关键是夹具体与弹簧套。
夹具体要求与弹簧套配合的锥面与安装面有严格的位置关系,弹簧套则要求与夹具体配合的锥面与其外圆表面严格同轴。
此外,弹簧套锥面与夹具体锥面应配做,保证接触面大而均匀。
夹具使用时必须先安装工件,再进行夹紧,严格禁止在不安装工件的情况下操作气缸,以防止弹簧套的损坏。
夹具装配图见图。
6小结
通过这为期半个学期的毕业设计,我收获良多。
首先,我所设计的零件很复杂而且形状也不规则,这使本就很大的工作量变得更大了,以致于我每天都要看书,查阅大量的资料,毫不懈怠,希望能按时完成毕业设计的任务。
不过,任何事物都具有两面性,虽然我们工作很累很辛苦,但是我们从中学到了很多东西,查漏补缺,也弥补了过去所学知识的缺陷和不足,更加完善了自己,提高了自己。
由于毕业设计的涉及面广,牵扯到的知识很多,在设计的过程中必然要翻阅很多的资料和工具书,这就需要我们到图书馆去借阅资料,再一次锻炼了我们查阅资料和自觉学习的能力。
更重要的是,在设计的过程中综合运用了以前所学的相关知识,这是一次很好的复习机会。
通过对知识的综合运用,融会贯通,巩固和加深了知识,也达到了温故知新的目的。
同时,这次设计也给了我一个实践的机会。
以前我们所学得知识都来源于书本上的条条框框,学得是前人的经验,不是自己切身体会的东西,枯燥无味。
现在运用到实践中去,指导实践,学以致用,觉得很有意义,也使我对学习和探索新知识、新领域产生了浓厚的兴趣。
总之,这次设计我收益匪浅,很好地得到一次锻炼。
作为我人生中的一次重要经历,我会永远铭记于心。
参考文献
[1]《机械设计手册》编写组机械设计手册[M]机械工业出版社会1986
[2]龚桂义罗圣国机械设计课程设计指
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- 中间 齿轮 毕业设计
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