齿轮加工工艺及夹具设计.docx
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齿轮加工工艺及夹具设计
毕业设计说明书
专 业：
机械制造与自动化
班 级：
姓 名：
学 号：
指导老师：
陕西国防工业职业技术学院
第一部分 工艺设计说明书…………………………………………………………
第二部分 第15道工序夹具设计说明书………………………………
第三部分 第45道工序刀具设计说明书………………………………
第四部分 第45道工序量具设计说明书…………………………………
第五部分 毕业设计体会……………………………………………………………
陕西国防工业职业技术学院
二零零九届毕业设计（论文）任务书
专业：
机械制造与自动化班级：
姓名学号：
一、设计题目（附图）齿类零件机械加工工艺规程制订及第_____工序工艺装备设计
二、设计条件：
1、零件图2、生产批量：
中批量生产（4000件）
三、设计内容：
㈠零件图分析：
1、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）；2、绘制零件图。
㈡毛坯选择
㈢机械加工工艺路线确定：
1、加工方案分析及确定2、基准的选择
3、绘制加工工艺流程图
㈣工序尺寸及其公差确定
1、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）；2、利用工序尺寸关系图计算工序尺寸；3、基准重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。
㈤设备及其工艺装备的确定
㈥切削用量及工时定额确定：
确定全部工序切削用量及工时定额。
㈦工艺文件制订：
1、编写工艺文件设计说明书：
2、编写工艺规程：
㈧指定工序机床夹具设计
1、工序图分析；2、定位方案确定；
3、定位误差计算；4、夹具总装图绘制；
㈨刀具、量具设计
四、设计任务（工作量）：
1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；
2、工艺文件一套（含工艺流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序附图）；
3、机床夹具设计说明书一份；
4、夹具总装图一张（A2图纸）；零件图两张（A4图纸）；
5、刀量具设计说明书一份；
6、刀具工作图一张（A4图纸）；量具图一张（A4图纸）。
五、起止日期：
2008年月日——2008年月日
六、指导教师：
七、审核批准
教研室主任：
系主任：
八、设计评语：
年月日
九、设计成绩：
年月日
第一部分 工艺设计说明书
一、零件图分析
1、结构工艺性分析
图示为套筒类，结构简单，刚性很好。
主要表面为￠30.5内孔和￠40表面及齿形，工艺性较好。
2、技术要求分析
（1）尺寸精度及表面质量分析
内孔：
￠30.5的内孔Ra1.6表面粗糙度是Ra1.6
上述表面的加工难度不大，工艺性良好。
（2）位置精度分析
该零件位置精度较高，工艺性良好。
二、毛坯确定
1、毛坯类型确定
零件结构简单，工作载荷不大，且为中批生产，查表取锻件。
2、毛坯结构、尺寸和精度确定
简化零件结构细节，由于零件为中批生产，故毛坯精度取普通级，CT9级。
由表查得工件顶、侧面余量为2m.。
根据这些数据，绘出毛坯——零件合图。
如图所示：
三、工艺路线拟订
1、主要表面加工方案确定
￠40Ra1.6
粗车（IT11，Ra12.5）——半精车（IT9，Ra6.3）——精车（IT7，Ra1.6）
￠30.5孔Ra1.6
粗车（IT11，Ra12.5）——半精车（IT9，Ra6.3）——精车（IT7，Ra1.6）
2、加工阶段划分
零件精度要求不是很高，因此可划分为粗加工，半精加工和精加工阶段。
粗车为粗加工阶段，半精车精加工阶段，精车磨、工阶段。
其他非重要表面的加工穿插到各阶段之间进行。
3、加工顺序确定
工艺流程图：
1
锻造
3
热处理
正火
5
C6140
9
粗车
CA6140
11
粗车
C6140
13
粗车
C6140
15
粗车
C6132
17
半精车
C6130
19
半精车
C6130
21
拉花键
L6110
23
铣齿
X62w
25
铣槽
X523
27
热处理
调质
29
精车
C6130
31
磨
M520
33
校正
校正基准
35
检验
37
入库
四、工序尺寸计算
￠40
工艺路线
工序公差
工序余量
基本尺寸
工序尺寸
锻造
1
44
44
粗车
0.13
2
42
42
半精车
0.062
1
41
41
精车
0.02
0.8
40.2
40.2
磨
0.02
0.2
40
40
五、设备、工艺装备确定
1、根据中批生产的生产类型和工艺特性，设备主要采用普通设备，而工艺装备主要采用手动专用装备。
2、切削用量确定
切削用量按照首先ap,再f，最后v的顺序确定。
确定ap时，对于普通切削加工，各工序的余量尽量一个行程切除。
如果余量太大，也可分为两个行程切除，第一次切去2/3，第二次切去剩下的1/3。
确定f时，应该算是否能够保证表面粗糙度要求。
然后查表确定刀具的耐用度。
最后利用公式求得v的大小。
以下以钻Φ20孔为例，说明确定切削用量的方法和步骤：
1.刀具有关数据：
刀具Φ6键槽铣刀采用国标
车刀耐用度取60min
2.背吃刀量确定：
已知：
孔Φ6进行钻削，最大余量约为6mm
令ap=8mm
3.进给量确定考虑到表面粗糙度要求为Ra=12.5，因HT200的硬度HBS170~241,在因为钻孔后进行精确加工。
计算的进给量f=0.18mm
4.切削速度计算：
因为
查表
=8.1xv=0yv=0.55m=0.125Zv=0.25
所以v=3.78m/min
机床主轴转速n=76r/min
然后选用机床具有的与计算转速接近的额定的转速作为实际转速
5.机床主电机的功率核算
粗加工阶段要切除的余量大，加工时需要较大的切削功率，所以，还要对机床的功率进行核算
轴向力计算
查表得
计算的F=1704N
扭矩计算：
计算的M=44N.m
功率计算
已知：
Z525机床主电机功率2.2kw，可以肯定，完全可以满足加工要求。
6.刀杆强度校核：
可承受切削力
弹性摸量：
惯性矩：
刀杆伸出长度：
=2d=32mm;允许挠度
=0.1
故
因为
故所确定的切削用量合里
2.工时定额的确定
各辅助工作所消耗的时间查表求得并列与图中
故T辅助=3+3+2+2+1+3+3=17（s）
注：
由于采用调整法加工并非每个工件都要进行检测，故测量时间归为布置时间
由图中可以看出，切入过程有1次，切出过程有1次，切入切出均取为3mm，则总长度为6mm。
轴向切削长度90mm
则基本时间T基本=[（6+90）/0.5]*60/76=160s
故作业时间T作业=T基本+T辅助=160+17=177s
可布置工作地时间T布置=T作业*0.05=177*0.05=9s
取休息及生理需要时间T休息=T作业*0.02=177*0.02=3.5s
取工作准备，终结时间T准，终=2*3600=7200s
故单件时间定额T单件=T作业+T布置+T休息+T准，终=177+9+3.5+7200/4000=192（s）
六、填写工艺卡片
第二部分 第15工序夹具设计说明书
1．工序尺寸精度分析
由工序图可知此工序的加工精度要求不高，体加工要具求如下：
铣12宽键槽，为自由公差，无其他技术要求，该工件在立式钻床上加工，零件属中批量生产。
2.定位方案确定
（1）理论限制自由度分析
分析加工要求必须限制的自由度，为保孔的正确位置，该工件必须限制工件五个自由度，即X移动、z移动y移动、y转动、Z转动。
（2）定位基准选择
选φ40面及小端面为定位基准。
3.定位元件确定
选择定位元件：
由于本工序的定位面是端面和φ40外圆定位,所以定位采用定位销和v型块定位，而夹紧元件采用压板夹紧。
4.定位误差分析计算
定位误差（Δdw）的计算：
由于定位基准与工序基准重合
∴Δjb=0.5x0.33=0.165
Δdb=0
∵Δjb和Δdb相关
∴Δdw=Δjb+Δdb
=0.165
=0.089
1/3T=1/3x0.5=0.167
∵Δdw≤1/3T∴满足要求。
5.夹紧方案及元件确定
7.工件在加工时所受的力有加紧力F、切削力F´和工件重力G，三者方向一致，钻削力有利于夹紧，故所需夹紧力很小，可以满足
8.夹具总装草图
第三部分 第45道工序刀具设计说明书
已知条件：
工件材料45钢185——220HBSσb=0.735GPa，胚孔为镗孔
使用设备：
L6110型卧式拉床
拉孔前Dw=300.2-0拉孔后Dm=30.5+0.027长Lo=45-0.10
设计过程：
1．直径方向切削余量A=Dmax-dwmin=1.047
2.齿升量afaf1=0.03af2=0.0250.020.015af3=0.01af4=0
3.齿数ZZ2=3Z3=4Z4=6
Z1=[A-（A2+A3）]/2*af1=14.12
取Z1=14余下的切除余量为：
2A=0.007
则过渡齿Z2=3
2Af=0.050.040.03
4直径Dx粗切齿:
Dz1=dwmin=34
余量:
A1=0.84
由Dz2-Dz15齿切除，则每齿直径应为：
Dz2-Dz15=Dz1-Dz15=2afx
过渡齿:
Dz16-Dz18=29.8729.9129.94
精切齿:
Dz19-Dz24=29.9629.9830.0030.0230.027
校准齿：
Dz24-Dz29=35.027
5.几何参数：
γo=15°αo=1.5°-2.5°bo1=0.1-0.3
6.齿距：
P=（1.2—1.5）*6.7=8.04—10.05选P=9
7.检验：
同时工作的齿数
Ze=L/P+1=6>3Ze>3
8.容屑槽深度：
h=3.22
9.容屑槽形式和尺寸：
形式：
圆弧齿背形
尺寸：
粗切齿：
P=9g=3h=3.5r=1.8R=5
精切齿：
P=7g=2.5h=2.5r=1.3R=4
10.分屑槽尺寸：
弧形槽n=10R=25
槽宽b=dowinsin90°-（0.3-0.7）mm=4.8mm
切削厚度HD=2dominsin（90°/nk）-a=5.84
11.检验：
检验切削力：
FcFc=Fc’*Bd*Ze*k
=191*3.1416*35/2*5*1
=52.5kN
Fq=100*0.75=75KN
比较可知Fc检验拉刀强度σ=Fc/Amin
Amin=531
σ=52504/531=98.9Mpa<350Mpa
σ<[σ]
12.前柄：
D1=32-0.064-0.025D2=24-0.2100L1=25
13.过渡槽与颈部：
过渡锥L3=15
颈部D2=32L2=90
14.前导部与后导部：
前导部D4=dmin=34-0.020L4=45
后导部D6=350+0.027L7=30
15.长度：
L=前柄+过渡锥+颈部+前导部+刀齿部+后导部
=45+30+25+15+90+（9*18+11*7）
=444≈445
16.中心孔：
两端采用B型带护锥中心孔
d=2d1=6.3t1=2.54t=2
17.材料与热处理硬度：
W6Mo5CrV2刀齿与后导部HRC63-66前导部HRC60-66柄部HRC40-52
18.技术条件:
拉刀各项技术条件参考国标确定
4、刀具工作草图
第四部分：
量具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
轴径尺寸40mm精度h7级
2.量具类型确定
Φ40h7轴用环规卡规。
3.Φ40h7的上偏差es=0下偏差ei=-0.016mm
表6—1查得IT6，尺寸为35mm的量规公差T=0.0024mm位置要素Z=0.0028mm
（1）形状位置公差=T/2=0.0012mm。
通规上偏差=es-Z+T/2=（0-0.0028+0.0012）mm=-0.0016mm
下偏差=es-Z-T/2=（0-0.0028-0.0012）mm=-0.004mm
磨损极限=es=0
止规上偏差=ei+T=（-0.0016+0.0024）=-0.0136mm
下偏差=ei=-0.016mm
（2）校对量规的极限偏差。
校对量规公差Tp=T/2=0.0024/2=0.0012mm
校对量规形状公差=Tp=0.0012mm
1）轴用通规用的校对量规“TT”
上偏差=es-Z-T/2+Tp=（0-0.0028-0.0012+0.0012）mm=-0.0028mm
下偏差=es-Z-T/2=（0-0.0028-0.0012）mm=-0.004mm
2）轴用止规的校对量规“ZT”
上偏差=ei+Tp=（-0.016+0.0012）mm=0.0148mm
下偏差=ei=-0.016mm
3）校对轴用通规是副否磨损用的校对量规“ST”
上偏差=es=0
下偏差=es-Tp=0-0.0012=-0.0012mm
各种量规尺寸公差带见图下
4。
极限量具结构设计
第五部分 毕业设计体会
毕业设计是对我们这些年来在学校所学知识的总结。
通过毕业设计可以体现出我们在校期间的学习程度。
从而对我们所学专业知识做出有力判断。
从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。
为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。
我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。
但是同过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解了我们的专业。
刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。
老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。
在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。
遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。
同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。
在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。
相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中更好的发挥。
参考文献：
〔1〕机床夹具设计手册：
主编：
杨黎明
〔2〕公差配合与技术测量：
主编：
徐茂功桂定一
〔3〕机械加工工艺设计资料；主编：
张征祥
〔4〕刀具设计手册：
主编：
袁哲俊刘华明
〔5〕机械制造工艺学：
主编：
郑修本
〔6〕机械加工工艺装备设计手册：
编委会编制
〔7〕公制、美制和英制螺纹标准手册（第二版）主编：
李晓滨
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