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制造课程设计说明书

机械制造技术基础课程设计任务书

课程设计的任务：

制定小零件的工艺规程并针对某一工序设计专用夹具。

1.设计内容与要求

（1）设计参数

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（2）任务要求

1）完成零件工艺规程的编制；

2）针对滚齿工序设计专用夹具；

3）编写机械制造技术基础课程设计报告书和组内成员个人总结报告。

2.提交内容

1）机械制造技术基础课程设计报告书；

2）组内成员个人总结报告。

3.时间范围

2012年9月11日～2012年9月30日。

4.具体实施

1）组长负责制，小组成员协同工作、合作学习，共同完成设计任务；

2）分阶段集中授课；

3）每周例会，讨论与答疑；

4）最后提交报告，进行答辩。

目录

第一章零件的工艺分析………………

1.1零件图，使用功能………………………………………

1.2结构、工艺特点分析……………………………………

第二章工艺规程设计………………………………………

2.1工艺粗基准、精基准………………………………………

2.2工艺方案的分析比较………………………………………

2.3机床、刀具的选择………………………………………

第三章毛坯制造……………………………………………

3.1毛坯制造方法……………………………………

3.2各加工表面的加工总余量………………………………

3.3工序尺寸的确定……………………………………

3.4切削用量的选择与计算………………………………

第四章夹具设计……………………………………………

4.1定位方案的确定，定位误差的计算…………………………

4.2夹紧方案的确定，夹紧力的计算…………………………

4.3夹具总体结构方案………………………

4.4夹具体的设计和主要技术要求……………………………

小组成员个人总结………………………………………

参考文献…………………………………………

附录………………………………………

第一章零件的工艺分析

1.1零件图，使用功能

传动齿轮零件图如图1-1所示：

图1-1传动齿轮零件图

传动齿轮，它是齿轮的一个主要一种，其功用是传递运动和运动方向，以适应传动机构运动的需要。

1.2零件的工艺分析

传动齿轮零件主要加工表面及技术要求如图1所示。

该零件选用材料为20CrMnTi，这种材料具有低碳合金钢的特性，切削性能和工艺性均较好。

由各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的精度可知，该零件没有很难加工的表面，各表面的技术要求采用常规加工工艺均可达到。

但是在加工过程中应注意齿轮端面的加工。

第二章工艺规程设计

2.1粗精基准的选择

2.1.1粗基准的选择：

选择内孔和小外圆定位元件.先加工外圆，以外圆及端面为粗基准加工内孔。

2.1.2精基准的选择：

为了保证圆跳动要求，各主要圆柱表面均互为基准加工，并尽量遵守“基准重合”的原则。

其余表面加工采用“一孔一端面”的定位方式。

这样，基准统一，定位稳定，夹具结构及操作也较简单。

但必须提高这个内孔的精度，以保证定位精度。

2.2工艺方案分析比较

拟定方案，各表面加工方法及粗、精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“基准先行”等原则，初步拟定工艺过程方案.如下表所示：

方案1：

1）自由锻

2）正火

3）检验

4）粗车端面、外圆小外圆定位

5）钻内孔、均布孔大外圆、左端面定位

6）半精镗内孔大外圆、左端面定位

7）精车端面、外圆内孔定位

8）检验

9）滚齿内孔定位

10）剃齿内孔定位

11）倒角

12）去毛刺

13）渗碳、淬火

14）铣键槽齿面定位

15）磨内孔齿面定位

16）清洗

17）检验

方案2：

1）自由锻

2）正火

3）检验

4）粗车端面、外圆小外圆定位

5）半精镗内孔大外圆、左端面定位

6）精车端面、外圆内孔定位

7）钻均布孔大外圆、左端面定位

8）检验

9）滚齿内孔定位

10）剃齿内孔定位

11）倒角

12）去毛刺

13）插键槽齿面定位

14）渗碳、淬火

15）磨内孔齿面定位

16）清洗

17）检验

方案比较：

方案1中内孔可以预锻出来，无需另外钻，而插键槽在渗碳淬火之后，无法加工。

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。

故方案2比较合理。

2.3机床、刀具的选择

2.3.1机床选择：

车床：

由《手册》P529，表6-1，选车床C6132（卧式车床）；

钻床：

由《手册》P530，表6-15，选摇臂钻床Z3025；

滚齿机：

由《手册》P566，表6-35，选卧式滚齿机Y3150E；

剃齿机：

由《手册》P574，表6-37，选剃齿机YA4232；

插床：

由《手册》P582，表6-48，选插床B5020；

磨床：

由《手册》P545，表6-24，选内圆磨床M215A。

2.3.2加工刀具的选择：

高速钢是含有较多的W、Mo、Gr、V的的高合金工具钢，与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢具有较高的热稳定性（500℃～650℃时仍能切削），故高速钢刀具允许使用切削速度较高。

高速钢还具有良好的综合性能。

其强度和韧性是现有刀具材料中最高的（其抗弯强度是强硬质合金的2～3倍，韧性是硬质合金的9～10倍），具有一定的硬度和耐磨性，切削性能能满足一般加工要求，高速钢刀具制造工艺简单，刃磨易获得锋利的切削刃，能锻造，热处理变形小，所以适合加工本零件。

车床上用硬质的合金刀;滚齿机是用专用的齿轮滚刀;磨齿机上用专用的齿轮磨刀。

第三章毛坯制造

3.1毛坯制造方法

传动齿轮零件毛坯材料为20CrMnTi。

考虑到生产批量50件（查《手册》属于单件生产）,因此为了使制造过程更具有经济性，选择毛坯成型方法为自由锻。

3.2各个加工表面的总加工余量的确定

3.2.1粗车端面：

由《课设》P40表2-23，零件直径Φ120，全长40，选余量1.6，又因薄形工件需加50%-100%，确定余量3.2。

3.2.2精车端面：

由《课设》P39表2-22，选余量0.8。

3.2.3粗车外圆：

由《课设》P913表9-9，零件基本尺寸Φ126>120~180,折算零件长度40≤200，确定粗车外圆的直径余量为2.5。

3.2.4精车外圆：

由《课设》P37表2-17，轴径Φ126>50~80,零件长度40≤100，选余量1.1，小批生产须乘1.3，确定余量1.4。

3.2.5滚齿：

由《手册》P924表9-39，齿轮模数为3，齿厚余量0.75。

3.2.6剃齿：

由《手册》P925表9-40，齿轮模数为3，直径126，确定余量0.08-0.12，取0.10。

3.2.7锻件：

由《课设》P27表2-7，零件直径Φ126>100~160，高度H40≥40~63，精度等级F，取a=7±2，b=6+2,c=11±4。

3.2.8内孔：

由《课设》P42，孔径Φ40，取粗镗后的孔径为Φ38.0；由《课设》P42，表2-31，孔径Φ40，淬硬材料，孔长40≤50，取磨孔余量0.35，小批量生产乘1.3，确定余量0.5，由此确定半精镗孔余量为1.5。

3．3工序尺寸确定

外圆尺寸：

精车前

粗车前

大端面：

精车前30+0.8×2=31.6

粗车前31.6+3.2×2=38

38+6±2=44±2

小端面：

精车前40+0.8×2=41.6

粗车前41.6+3.2×2=48

48+6±2=54±2

内孔：

磨前40-0.5=39.5

半精镗前38.0

粗镗前38-11±4=27±4

外圆尺寸，由课本P215表5-6，粗车外圆的经济加工精度为IT12，表面粗糙度为12.5；精车外圆的经济加工精度为IT8，表面粗糙度为3.2。

表3-3-1外圆工序尺寸

工序名称

工序余量/mm

初定工序

基本工序尺寸

以入体单项公差标注

调整后的工序尺寸

经济精度/mm

粗糙度Ra/

m

工序尺寸

粗糙度Ra/

m

精车

1.4

h8

3.2

-

-

3.2

粗车

2.5

h12

12.5

126+1.4=127.4

12.5

锻

F

127.4+2.5=129.9

-

端面尺寸，由课本P217表5-8，粗车端面的经济加工精度为IT9，表面粗糙度为3.2；精车端面的经济加工精度为IT7，表面粗糙度为1.6。

表3-3-2小端面工序尺寸

工序名称

单边余量/mm

初定工序

基本工序尺寸

以入体单项公差标注

调整后的工序尺寸

经济精度/mm

粗糙度Ra/

m

工序尺寸

粗糙度Ra/

m

精车

0．8

h7

1.6

-

-

1.6

粗车

3．2

h9

3.2

40+0.8+0.8=41.6

3.2

锻

41.6+3.2+3.2=48

48

表3-3-3大端面工序尺寸

工序名称

单边余量/mm

初定工序

基本工序尺寸

以入体单项公差标注

调整后的工序尺寸

经济精度/mm

粗糙度Ra/

m

工序尺寸

粗糙度Ra/

m

精车

0．8

h7

1.6

-

-

1.6

粗车

3．2

h9

3.2

30+0.8+0.8=31.6

3.2

锻

31.6+3.2+3.2=38

内孔尺寸，由《课设》P10表1-7，粗镗内孔的经济加工精度为IT11，表面粗糙度为10；半精镗内孔的经济加工精度为IT8，表面粗糙度为3.2；磨内孔的经济加工精度为IT7，表面粗糙度为2.5。

表3-3-4内孔工序尺寸

工序名称

单边余量/mm

初定工序

基本工序尺寸

以入体单项公差标注

调整后的工序尺寸

经济精度/mm

粗糙度Ra/

m

工序尺寸

粗糙度Ra/

m

磨

0．5

H7

0.8

-

-

0.8

半精镗

1．5

H8

3.2

40-0.5=39.5

3.2

粗镗

13

H11

10

39.5-1.5=38

10

锻

38-13=25

25

3.4切削用量的选择与计算:

滚齿：

由《手册》P702，表7-73，模数为3≤10，选

为25~30m/min，

为1.5~3mm/r，由于材料为合金钢，

与

需减少20%，取

=20~24m/min，

=1.2~2.4mm/r，取

=20m/min，

=2mm/r

钻孔：

由《课设》P108，表5-21，切削速度

=21m/min，进给量

=0.48mm/r

车削：

粗车：

由《课设》P99，表5-2，选

7mm，

0.8mm/r，

m/min

精车：

由《课设》P99，表5-2，选

0.4mm，

0.15mm/r，

m/min

镗孔：

由《课设》P100，表5-4，

5mm，选

0.08mm/r，

m/min

第四章夹具设计

4.1定位方案的确定，定位误差的计算：

根据滚齿机的工作特点及外形，选择以一个小平面和一个长销的定位方式，由《夹具手册》P8表1-1-3可知，定位心轴按h6,g6或f7制造。

考虑到优先配合，选择心轴与内孔的配合为H8/f7.

定位误差：

△

=D

-d

=0.039-（-0.050）=0.089

4.2夹紧方案的确定，夹紧力的计算

由《机械加工工艺手册》P17-64表17.3-22，齿轮模数为3，进给量2mm/r，确定滚齿平均滚切力矩为45Nm,则滚刀齿顶圆上的圆周力：

F=

=1125N

由此可计算出滚齿所需实际夹紧力：

由《夹具手册》P34表1-2-14，可卸压板式螺旋夹紧机构产生的夹紧力：

夹紧力矩：

其中，

为螺旋机构效率，0.85~0.95，取0.9

为螺杆端部与工件间的当量摩擦半径

为螺杆端部与工件间的摩擦角

为螺旋副的当量摩擦角

为螺旋中径之半

为螺旋升角

预选螺纹公称直径为12，三角螺纹，由《夹具手册》P30表1-2-8，

=9.33，

=0.25

由《夹具手册》P31表1-2-9，

；表1-2-10，

，

因此，

由P33表1-2-12，M12螺栓许用夹紧力为5690N，加在螺母上的夹紧扭矩为15.892

故夹紧力满足要求。

4.3总体结构方案

4.4夹具体的设计和主要技术要求