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
专班姓学
业：
级：
名：
号：
机械制造与自动化
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）二零零九届毕业设计（论文）任务书
专业：
机械制造与自动化二、设计条件：
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：
㈧指定工序机床夹具设计1、工序图分析；3、定位误
差计算；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：
八、设计评语：
年月日九、
设计成绩：
年月日系主任：
2、定位方案确定；4、夹具总装图绘制；2、编写工艺规程：
2、基准
的选择班级：
姓名学号：
一、设计题目（附图）齿类1、零件图零件机械加工工艺规程制订及第工
序工艺装备设计2、生产批量：
中批量生产（4000件）
第一部分一、零件图分析
1、结构工艺性分析
工艺设计说明书
其余
′
′′
齿端齿节
相配齿轮
图号齿数
A32-3128
Z=17
型格里森面模数Ms=4数z=17径Dt=68刀旋旋度锥方等振角α=20角β=35向
左
′
压螺螺精面
级IT8摆0.025
每转一齿的综合振摆0.06
淬火前0.17
每转周的综合振摆
淬火后0.23齿长上60%齿高上40%
接触面积
A
技术要求热处理齿部端面及?
处高频淬火未注倒角空刀
螺旋伞齿轮
标记处数分区更改文件号签名年月日
陕西国防学院
设计审核工艺
标准化
阶段标记重量比例0.751:
1
JZ307203胡青青
批准
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：
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锻造热处理正火
3
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
2729
热处调质理精车
C6130
31
磨
M520
333537
校正检验入库
校正基准
四、工序尺寸计算
￠40工艺路线锻造粗车半精车精车磨工序公差10.130.0620.020.02210.80.2工序
余量基本尺寸44424140.240工序尺寸44±0.542?
0.1341?
0.06240.2?
0.0240?
0.025
0.05000
五、设备、工艺装备确定设备、
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60min2.背吃刀量确定：
已知：
孔Φ6进行钻削，最
大余量约为6mm令ap=8mm3.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=0.18mm4.切削速度计算：
v=
因为
T
m
Cvxvapf
yv
查表Cv=8.1
xv=0
yv=0.55
m=0.125
Zv=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F=
CdZfK
F
yF
F
o
F
查表得
C
F
=420
Z
F
=1.0
y
F
=0.8
K
F
=1
计算的F=1704N
扭矩计算：
M=
CdZf
M
yM
M
O
K
M
C
M
=0.206
Z
M
=2
y
F
=0.8
K
M
=1
计算的M=44N.m功率计算
P
M
=
M?
V=0.35kw30do
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?
?
F
=Z?
J
3fESJ
L
3
弹性摸量：
ES=210*103N/mm3
惯性矩：
J=
πd
32
4
=6430
刀杆伸出长度：
L=2d=32mm;允许挠度f=0.1故?
?
F
Z
=?
J
3*0.1*210*10*6430.7
3
32
J
3
=12364N
因为
F
Z
FZ?
?
?
故所确定的切削用量合里2.工时定额的确定工时定额的确定工时定额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）
填写工艺卡片六、填写工艺卡片
第二部分
1．．
第15工序夹具设计说明书
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.定位元件确定定位元件确定
选择定位元件：
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=0.165Δdb=0∵
Δjb和Δdb相关∴Δdw=Δjb+Δdb=0.165=0.0891/3T=1/3x0.5=0.167∵Δdw≤1/3T∴满足要
求。
5.夹紧方案及元件确定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
螺母垫圈形压板镙栓定位键形块对刀块定位销螺钉
钢钢钢钢钢钢钢钢钢
技术要求1、定位元件工作表面对定位键的平行度或垂直度不大于0.02/100；2、定位元件工作表面
对夹具体底面的平行度不大于0.02/100；
对刀块工作表面对定位键侧面的平行度或垂直度不大于0.02：
1004.对刀块工作表面对定位底面的
平行度或垂直度不大于0.02：
100
夹具体支承螺钉序号代号名称钢材料数量单件重量总计备注
（零件名称）
编制审核（班级学号）（姓名）
比例数量
材料
图号
陕西国防学院机械工程系
第三部分
已知条件：
第45道工序刀具设计说明书
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
=1.0472.齿升量afaf1=0.03af2=0.0250.020.015af3=0.01af4=03.齿数ZZ2=3Z3=4Z4=6Z1=
[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=32Af=0.050.04
0.034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=29.9629.9830.00
30.0230.027校准齿：
Dz24-Dz29=35.0275.几何参数：
γo=15°αo=1.5°-2.5°bo1=0.1-0.36.齿
距：
P=（1.2—1.5）*6.7=8.04—10.05选P=97.检验：
同时工作的齿数Ze=L/P+1=6>3Ze>3
8.容屑槽深度：
h=3.229.容屑槽形式和尺寸：
形式：
圆弧齿背形尺寸：
粗切齿：
P=9g=3h=3.5
r=1.8R=5精切齿：
P=7g=2.5h=2.5r=1.3R=410.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=5.8411.检验：
检验切削力
：
Fc刀强度σ=Fc/AminAmin=531σ=52504/531=98.9Mpa<350Mpaσ<[σ]12.前柄：
D1=32-0.064-0.025
D2=24-0.2100L1=2513.过渡槽与颈部：
过渡锥L3=15颈部D2=32L2=9014.前导部与后导部：
前导部
D4=dmin=34-0.020L4=45后导部D6=350+0.027L7=3015.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≈44516.中心孔：
两端采用B型带护锥中心孔d=2
d1=6.3t1=2.54t=217.材料与热处理硬度：
W6Mo5CrV2刀齿与后导部HRC63-66柄部HRC40-5218.技
术条件:
拉刀各项技术条件参考国标确定
前导部HRC60-66
4、刀具工作草图
号
形
粗切齿
过渡齿
拉前孔径：
工件材料：
45钢拉床；
齿容屑槽形
齿角度分屑槽，槽数8，前后刀齿上槽交错分布
齿圆弧分屑槽，槽数10，前后刀齿上槽交错分布
精切齿校准齿
拉削工件示意图
齿容屑槽形
技术要求材料：
2.热处理硬度：
刀齿，后导部63-66，前导部60-66，柄部40-523.拉刀切削刃应
锋利，不得有毛刺，崩刃和烧伤等缺陷。
4.拉刀表面不的有裂纹，碰伤，锈迹等缺陷。
5.拉刀容屑槽连
接应圆滑，不允许有台阶。
6.24-30齿外圆直径尺寸一致性为0.005，25-30齿不允许有正锥度。
。
陕西国防学院圆拉刀设计图
：
1
第四部分：
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
轴用止规的校对量规“ZT”上偏差=ei+Tp=（-0.016+0.0012）mm=0.0148mm
（2）
1）
2）
3）
下偏差=ei=-0.016mm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。
其余：
1.卡规测量面的硬度要大于582.测量面不应有锈迹.黑斑.划痕，其他表面不应有锈蚀和裂纹。
3.
量规和校对量规应进行时效处理
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：
参考文献：
〔1〕机床夹具设计手册：
〔2〕公差配合与技术测量：
主编：
杨黎明主
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：
〔5〕机械制造工艺学：
主编：
袁哲俊刘华明主编：
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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