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1、天津大学仁爱学院机械工程系2011级机械制造课程设计提供各专业全套设计第一章 绪 论1.1 课题的提出 传动齿轮零件是机器或部件的基础零件，它把有关零件联结成一个整体，使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调地工作。因此，传动齿轮零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。因而传动齿轮一般具有较高的技术要求。随着技术的发展，对传动齿轮的工艺要求越来越高，因此，制定合理的加工工艺规程和设计合理的专用夹具是保证传动齿轮的加工质量的有效措施。全套图纸UG三维，加1538937061.2 课题的主要内容1. 根据给定的“传动齿轮”零件图，进行工艺分析；2. 进行给定零件
2、的机械加工工艺设计及工序设计，零件生产类型为中批生产；3. 进行工装设计，根据工艺过程，完成分度钻孔夹具设计，要求结构合理，工艺性、经济性好；4. 对所设计的夹具，进行装配图绘制5. 编写设计说明书。1.3 课题的构思零件的加工工艺及夹具课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（传动齿轮）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、
3、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，练习了运用CAD、UG制图软件，为未来从事的工作打下良好的基础。第2章 零件的工艺设计2.1 零件的功用及工艺分析2.1.1 零件的作用 图2-1 传动齿轮零件图该传动齿轮是一个过渡联接件，用于轴与其他部件的联接，轴与32孔配合，并通过键槽传递扭矩， 8个13的孔用于部件的紧定2.2.2 零件的工艺分析由传动齿轮零件图得知，其材料为20CrMnTi。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。传动齿轮类零件是机器和其他部件的基础零件，它把有关的轴、轴承、套、和齿轮等零件按一定的相对关联为一体，使它们保持
4、正确的相对位置，能按一定的传动关系彼此协调地运动。2.2.3零件各加工表面及技术要求(查公差与配合表)表2-1 零件各加工表面及技术要求序号加工表面基本尺寸（mm）公差等级（mm）尺寸公差（mm）位置公差（mm）表面粗糙度（）1105外圆面105 IT100-0.13.2246外圆面46未注公差12.5332内孔32IT8+0.02500.85左右两端面32未注公差0.021.66105外圆两侧面20未注公差0.021.678-13孔13未注公差12.58键槽35.3IT12+0.203.29齿面97.5未注公差1.62.2传动齿轮加工的主要问题由以上分析可知，该传动齿轮零件的主要加工表面是平
5、面和孔面。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于传动齿轮来说，加工过程中的主要问题是保证平面的精度及位置精度，处理好深槽和平面之间的相互关系。由于传动齿轮的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1孔与面的加工顺序传动齿轮类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工传动齿轮上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。变速箱传动齿轮的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，
6、也有利于保护刀具。2.2.2孔的加工方法传动齿轮孔加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据传动齿轮零件图所示的传动齿轮的精度要求和生产率要求。运用专用夹具保证孔的精度要求。2.3传动齿轮加工定位基准的选择2.3.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：A、保证各重要面的加工余量均匀；B、保证装入传动齿轮的零件与表面有一定的间隙。2.3.2精基准的选择从保证传动齿轮孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证传动齿轮传动齿轮在整个加工过程中
7、基本上都能用统一的基准定位。从传动齿轮传动齿轮零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是传动齿轮传动齿轮的装配基准，但因为它与传动齿轮的主要支承孔垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。从传动齿轮零件图中可知大部分尺寸和行为公差都是以32孔中心线及其端面为设计基准，因此，根据“基准重合”和“基准统一”的原则必须首先加工出32孔及其端面，作为后续工序
8、的精基准。根据粗基准的选择原则，选择铸件毛坯外圆作为粗基准。2.4传动齿轮加工主要工序安排 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度，参考机械加工工艺手册（考虑加工经济精度的加工方案选择表），得到各表面的加工方案，根据加工顺序的安排原则，制定如下加工方案：表2-2拟定机械加工工艺路线工序号工序名称工序内容设备01粗车1）粗车46外圆面，105外圆面2）粗车右端面及105外圆右侧面3）掉头，粗车左端面及105外圆左侧面车床02半精车1） 车105外圆面2） 车右端面及105外圆右侧面3）掉头，车左端面及105外圆左侧面车床03精车1）精车右端面及105外圆右侧面2）掉头，车左端面及105外圆左侧面车
9、床04车32孔1） 粗车32孔2） 半精车32孔3） 精车32孔车床05钻孔钻813孔，成钻床06滚齿滚齿滚齿机07插削键槽插削键槽插床08磨孔磨32孔，成磨床09去毛刺10检验2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定考虑到传动轴在运动时的偏心载荷产生的振动，为保证零件工作可靠，零件采用吸振性，稳定性较好，切削加工性能好，适用于承受较大应力，有一定的气密性或耐弱腐蚀性介质的，价格也比较低廉的20CrMnTi。由于零件尺寸不大，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。 （1）上下端面的加工余量。 根据工序要求，顶面和底面加工分粗、精车加工。各工步余量如下：粗车：参照实用机械制造
10、工艺设计手册表7-23。其余量值规定为2.73.5mm，现取3mm。 表7-27粗车平面时厚度偏差取-0.28mm。精车：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取1mm。毛坯的基本尺寸为32+3+3+1=39mm。根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，尺寸公差等级选用CT7，可得毛坯尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：39-0.8=38.2mm 毛坯最大尺寸为：39+0.8=39.8mm（2）8-13的孔毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT8，表面粗糙度要求为。参照机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为钻孔： 13孔
11、。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）2.6.1 粗车外圆面及端面（1）、车削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知：粗车：38 这里取3（2）、车削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知：0.10.3 这里取0.2 1（3）、车削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知：V = 0.40.6 m/s 这时取0.5m/s = 30m/min 查机械制造工艺设计实用手册表1151 取 由于是粗车，故整个车刀不必过整个工件 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知： 所以，查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以， 2.6.3 半精车外圆
12、面和各端面（1）、车削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127有半精车 这里取（2）、车削给量的选择查机械制造工艺设计手册表328有 （3）、车削深度的选择查机械制造工艺设计手册表329有 （4）、车削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表330有 所以：（5） 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知： 所以，（6）计算车削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以， 2.6.4钻端面的八个13孔工件材料为20CrMnTi。孔的直径为13mm，表面粗糙度12.5。加工机床为Z5125，加工工序为钻，加工刀具为：钻孔813mm。确定进给量 根据参考文
13、献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z3050立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z3050机床说明书，取。实际切削速度为由参考文献7表28-5，故校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，第3章分度钻孔夹具设计为了提高劳动生产率，保
14、证加工质量，降低劳动强度。在加工八个均等分的孔时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工八个均等分的13孔，以中间孔32及端面和外圆为基准。本夹具主要用来钻八等分的孔。这8-13孔表面粗糙度为6.3mm。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1定位基准和定位元件的选择由零件图可知，该零件的中心基准为整个零件的主要加工中心基准，此中心外圆面作为基准为，八个13孔以此为中心基准加工的，所以设计的夹具以此中心孔为定位，46外圆面作为支撑面
15、。另一定位元件采用分度套，即定子工件放置在分度套内，用三个夹紧螺钉夹紧定子，分度套圆周面上开有八个孔，分别对应用压紧螺钉旋入此孔内，以此达到分度钻孔的目的。分度套的大致图如下：图4.2 分度套零件图3.2定位基准和定位元件的选择由于本道工序主要完成钻孔加工。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 钻削力矩 式中： 本道工序加工孔时。采用平压板和压压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式： 式（3.1）式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； 原始作用力（N）； 作用力臂（mm）； 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）
16、； 螺杆端部与工件间的摩擦角（°）； 螺纹中径之半（mm）； 螺纹升角（°）； 螺旋副的当量摩擦角（°）。由式（3.1）根据参考文献11表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：3.3夹紧元件及动力装置确定本夹具装夹很简单，采用两侧面用压紧螺钉压紧，工件放在分度套内，分度套侧面开有孔用三个压紧螺钉对应压紧工件的三个外圆面上，以此实现压紧。分度套外的八个孔用两个固定式夹紧螺钉夹紧。压紧螺钉和固定式夹紧螺钉选用机床夹具附件。3.4夹具操作的简要说明该夹具安装简单，将工件放入分度套内，在分度套的外圆面上用三个压紧螺钉压紧定子侧面，两侧用销轴固定，并用螺母锁紧；在工
17、件钻完孔一个孔后，只需松开分度套侧边的固定手柄式压紧螺钉，只需转动分度套（分度套和工件连接为一体），转动到另一个孔与压紧螺钉相对，此时用压紧螺钉旋入分度套内，以此类推实现分度钻孔，达到八个孔分度的要求。图3-4 UG装配图第四章 说明校对在整个设计完成后，我对林宇豪同学制定的工艺过程和工序卡，以及夹具设计装配图进行了校对。发现其中几个问题 ：1夹具设计装配图中的夹具体上的连接孔不合理。2个别配合标注错误，需要查表进行改正。3 字体选择不符合。结 论通过近段时间的设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实
18、际问题的能力，而且比较系统的理解了夹具设计的整个过程。在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是在大学里最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在工件的加工工艺及工装设计的时候，不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了传动齿轮的工艺分析与加工设计。本次毕业设计过程中使我学到的知识，使我终生受益。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。参考文献1
19、王绍俊机械制造工艺设计手册M哈尔滨工业大学出版社，199535502龚定安,蔡建国机床夹具设计原理M陕西科技大学出版社，198184903黄克孚，王光逵机械制造工程学M机械工业出版社，199225364邱宣怀机械设计M高等教育出版社，200233655李哲 夹具设计手册M机械工业出版社，199340556东北重型机械学院机床夹具设计手册M. 上海科学技术出版社，19791031217陈露 AutoCAD2006基础及应用教程M电子工业出版社，200656748王启平机械制造工艺学M哈尔滨工业大学出版社，199815359刘品机械加工工艺编制手册M机械工业出版社，1993456310浦林祥机械零件设计手册M机械工业出版社，1997466311赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书M机械工业出版社，1994476212上海柴油机厂工艺设备研究所金属切削机床夹具设计手册M. 机械工艺出版社，198213石光源机械制图M. 高等教育出版社，1997568614张耀辰机械加工工艺设计实用手册M航空工业出版社，199912014615李益民机械制造工艺设计简明手册M机械工业出版社，19933658附录：1.工艺过程卡2.工序卡（2个工序）18
机械制造技术课程设计传动齿轮零件加工工艺及钻8φ13夹具设计【UG三维】
