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1、毕业设计论文设计（论文）题目： 双联齿轮机械加工工艺规程 下 达 日 期： 2014 年 09月 10日开 始 日 期： 2014年 09 月 10日完 成 日 期： 2015年 01月 16日指 导 教 师： 杜和平 王丽 学 生 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机制1204班 学 生 姓 名： 梁少博（22） 教 研室主任： 机械工程 学院陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容1. 齿轮加工工艺；2. 专用夹具图（二）要求1按正确格式书写论文二、 技术指标：1硬度达到HRC5560三、 主要参考资料：四、 1机械制造工艺学课程
2、设计指导书及习题，张龙勋主编, 机械工业出版社, 2003.2五、 2机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐主编,机械工业出版社, 2002.1六、 3机械制造基础课程设计，王富山，陈抗生主编,机械工业出版社, 2002.1七、 4切削用量简明手册，艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，2000.1八、 5机械制造技术，朱正心主编，机械工业出版社，2001.10九、 6机械制造工艺学，徐嘉元、曾家驹主编，机械工业出版社，1999.5十、 7金属切削原理及刀具，吴道全、万光珉等编，重庆大学出版社, 2001.3十一、 8机械制造工艺与机床夹具，刘守勇主编，北京机械工业出版社, 2002.2十二、 9机械
3、制造工艺学，王启平主编，哈尔滨工业大学出版社, 2002.1十三、 10机床夹具设计手册，王光斗，上海科技出版社，2000.2十四、 11机械制造工艺设计简明手册，李益民，机械工业出版社，1995.3十五、 12机床夹具图册，王小华，机械工业出版社，1992.2陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 进 程 计 划 表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名123456789102014.11.20212014.11.22232014.11.24262014.11.27302014.12.01062014.12.07092014.12.10132014.12.14152014.12.1
4、6202014.12.21明确任务，准备资料确定加工路线确定主要加工工序余量确定工序尺寸及公差选择加工机床设备、夹具、刀具、量具填写机械加工工艺规程卡片，整理设计文件编辑电子稿确定夹具设计方案绘制夹具图总体检查完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博梁少博 摘 要 人们的生产和生活广泛使用各种机器。随着近代科学技术的发展，人类运用各方面的知识和技术，不断创新出各种新型的机器，因此“机器”也有了新含义。本设计研究的对象是为机械中常见的齿轮传动、齿轮的校核和基本设计理论、计算方法以及一些零件的选择和维护。各部分内容都是按照工作原理、结构、强度计
5、算、使用维护的顺序介绍的。随着科学技术的发展，对设计的理解在不断的深化，设计方法也在不断的发展，然而常规的设计方法是工程技术人员进行机械设计的重要基础。设计的传动方案满足其工作要求，具有结构紧凑、便于加工、使用维护方便等特点。关键词： 机械加工；齿轮；工艺工装；加工工艺ABSTRACT Peoples production and life are widely used in various machine. With the development of modern science and technology, the human aspects of the knowledge an
6、d use of technology, continuous innovation to a variety of new machines, so the machine has a new meaning. The object of this research is to verify the design of gear transmission, the common gear in machinery and the calculation of the basic design theory, method and some parts of the selection and
7、 maintenance. The contents of each part are in accordance with the working principle, structure, strength calculation, the use of maintaining the order introduced. With the development of science and technology, the design of the constant deepening of understanding, the design method is also in cons
8、tant development, however, the conventional design method is an important basis for engineering and technical personnel for mechanical design. Transmission programme designed to meet the demands of work, has the characteristics of compact structure, easy processing, convenient use and maintenance et
9、cKey word: machining; gear ; Technology and equipment；Processing technology目 录第一章 计算生产纲领，确定生产类型.1第二章 分析零件图12.1 齿轮的作用及结构特点12.2 齿轮轴零件的主要技术要求与工艺分析1第三章 确定毛坯23.1 齿轮轴的材料及毛坯的选择23.2 热轧制圆钢各加工面机械加工余量的确定2第四章 制订工艺路线.24.1 定位基准的选择34.2 拟定工艺过程.3第五章 加工设备与工艺设备的选择.45.1 机床选择的依据45.2 刀具的选择45.3 量具的选择55.4 夹具的选择5第六章 加工余量工序尺
10、寸及公差的确定.56.1 加工余量的确定56.2 工序尺寸及其公差的确定5第七章 主要工序切削用量及基本时间的确定.67.1 切削用量确定原则6.7.2 机械加工时间定额6.7.3 工序的切削用量和基本时间的确定7第八章 夹具设计.108.1 问题的提出118.2 夹具定位.11主要参考文献.12.附录13致谢14符 号 说 明1.切削速度 n：工件或刀具的转速，单位为r/min；d：工件或刀具选定点旋转直径，单位为mm;：指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，单位为m/min。2.进给量f: 刀具在进给速度方向上相对工件的位移量，单位为mm/r。3.背吃刀量：指垂直于进给速度方向测量的切
11、削层最大尺寸，单位为mm。= 式中-待加工表面直径，单位mm ; -已加工表面直径,单位mm。4. 切削时间T: 切削时直接改变工件尺寸，形状等工艺过程所需的时间，单位为s。T= i= 式中l-刀具行程长度，单位为mm; A-刀具半径方向上的加工余量，单位mm。第一章 计算生产纲领，确定生产类型如图所示为齿轮，该产品的月产量为10000件，设其备品率为10，机械加工的废品率为2，现制定该齿轮轴零件的机械加工工艺规程。NQn1+a+b10000*1*1+10+211200（件/月）齿轮零件的月产量为11200件，现已知该产品属于轻型机械，根据教材表2-3生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为
12、大批量生产。第二章 分析零件图2.1 齿轮的作用及结构特点2.1.1 齿轮的作用齿轮是机器中广泛采用的传动零件之一。它可以传递动力，又可以改变转速和回转方向。 齿轮的种类很多，根据其传动形式可分为三类：圆柱齿轮用于平行两轴之间的传动；锥齿轮用于相交两轴之间的传动；蜗轮与蜗杆用于交叉两轴之间的传动。2.1.2 结构特点本零件为齿轮，它的结构因其使用要求的不同而具有各种不同的形状和尺寸，但从工艺观点大体上可以把它们分为齿圈和轮体两大部分，齿圈上分布着所需要的各种齿形，而轮体上则设有安装用的孔和轴颈。2.2 齿轮零件的主要技术要求与工艺分析2.2.1 主要技术要求 （1） 轴颈的圆跳动0.013，同
13、轴度为0.01，表面粗糙度为1.6，其余为3.2；（2） 齿轮 z23 m2 20 n=3 L15.405 。（3） a.粗加工后渗碳1.5mm深； b淬火HRC55-60； c淬火后磨齿。2.2.2 工艺分析为了保证齿轮各表面的相互位置精度，尺寸精度及表面粗糙度，正确选择加工方法及定位基准是齿轮加工中的主要工艺问题。第三章 确定毛坯3.1 齿轮的材料及毛坯的选择3.1.1 材料（20CrMo） 一般齿轮零件的毛坯材料根据工件载荷的大小可选用普碳钢、优碳钢、合金钢。20CrMo的淬透性较高，无回火脆性，形成冷裂的倾向性很小，可切削性及冷应变塑性良好，一般在调质或渗碳淬火状态下使用，用于制造较高
14、级的渗碳零件，如齿轮，轴等。所以选20CrMo。3.1.2 毛坯的制造方式 齿轮的毛坯一般采用轧制的圆钢或锻件，若各台阶直径相差不大，可直接选取圆棒料。若各台阶直径相差较大。为节约材料和减少机械加工的劳动量，则宜选择锻件毛坯。本零件各台阶直径相差不大，固采用热轧制的圆钢，它具有生产率高、节约材料、成本低、产品质量和力学性能好等优点。3.2 热轧制圆钢各加工面机械加工余量的确定圆钢各加工面机械加工余量，参考文献【2】P337表15-25根据零件基本尺寸和零件长度与基本尺寸之比，查表得毛坯直径为60mm，L=45mm参考文献【2】P245表11-2根据基本尺寸、零件长度L41mm，查表得端面加工余
15、量为1.2mm。第四章 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点是应使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可考虑采用万能性机夹配以专用夹具并尽量使工序基准集中来提高生产率。除此以外还考虑经济效果，以使生产成本尽量降低。4.1 定位基准的选择4.1.1 粗基准的选择1.选择原则 为了保证所有加工表面都有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度，其选择原则有：（1）重要表面原则（2）非加工表面原则（3）最小加工余量原则（4）不重复使用原则（5）尽量能选大而平整的表面作为粗基准2.选择粗基准 根据以上原则，结合零件的结构，粗基准采用
16、热轧圆钢的毛坯外圆。4.1.2精基准的选择1.选择原则 为了保证加工精度和安装方便可靠，精基准选择原则有：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则（5）对精基准的要求2.选择精基准 为了保证相对于基准轴线A的同轴度要求，而且又是实心轴，所以应选择其中心轴线为基准，采用自定心三爪卡盘装夹方法，以保证零件的技术要求。4.2 拟定工艺过程4.2.1加工方案的选择 加工方案的选择根据加工面的尺寸公差查参考文献【2】P355表15-53，P346表15-32及其他条件查表确定加工方案。（1） 钻孔（IT10）磨孔（IT7）（2） 粗车（IT10）磨削（IT7） Ra=1.
17、6um L=11mm（3） 粗车（IT10）磨削（IT7） Ra=1.6um L=30mm(4) 50的齿轮 粗滚（IT8）磨齿（IT7）Ra=1.6um（5）229槽精车（IT8）Ra=3.2um（6） 键槽2bhl（622） bhl（622.50.1） 粗铣（IT9）Ra=0.8um 4.2.2确定工艺过程方案按“先粗后精，先主后次，先面后孔，基准先行，就近不就远”为原则，初步拟定工艺方案。工艺方案：（1）下料；（2）毛坯料检验无损探伤仪（3）钻中心孔，车端面；（4）粗车，L=11； ，L=30；内孔；车229槽，b=2；以及倒角R1（5）调头粗车右端面L=；（6）镗铣床工作台进行180度
18、转向进行粗铣削两个对称键槽bhl=322.50.5；（7）滚齿Z=23,m=2，=20，n=3（8）热处理 渗碳2mm,淬火；（9）以外圆30为基准磨内孔（10）以内孔为基准磨外圆（11）以内孔为基准磨齿部；（12）镗铣床工作台进行180度转向进行精铣削两个对称键槽bhl=322.50.5；（13）以两外键定位，找内孔中心，线切割内键槽bh=3（14）钳工去毛刺（15）检验（16）入库第五章 加工设备与工艺设备的选择5.1 机床选择的依据5.1.1 机床的主要规格尺寸应与加工零件的外廓尺寸相适应，机床的精度与工艺要求加工精度相适应。机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。5.1.2 本零件为大
19、批生产，零件外廓尺寸不大，工序加工精度不高。故均选择普通车床。5.2 刀具的选择5.2.1 选择刀具时，要考虑加工方法、表面尺寸大小、工件材料、加工精度、生产率、经济性等方面的问题，刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。5.2.2 本零件均采用标准刀具。5.3 量具的选择5.3.1 选择量具时按考虑生产类型和检验的精度，单件小批量和中批量生产时广泛采用通用量具：游标卡尺、百分尺和千分表等；大批量生产时应采用极限量规和高效的检查仪、检验夹具等。5.3.2 本零件为大批生产故均采用极限量规和高效的检查仪、检验夹具等，有些通用量具可满足其检验要求。5.4 夹具的选择5.4.1 单件小批量生产尽量
20、选用通用夹具，有条件的可采用组合夹具。多品种，中批量生产可采用可调夹具或成组夹具。大批量、中批量生产应根据工序要求设计专用夹具。5.4.2 本零件为大批量生产，所以零件大部分工序采用专用夹具和有些工序采用通用夹具。第六章 加工余量工序尺寸及公差的确定6.1 加工余量的确定6.1.1 基本概念 加工余量是指加工中被切去的金属层厚度。加工余量的确定是机械加工中很重要的问题。余量过大，必然会增大机械加工工作量、浪费材料、增加电力、工具的消耗，从而导致成本提高。有时，从某种毛坯切去抗疲劳的金属层，会降低零件的力学性能。余量过小，又往往会选成某种毛坯表面缺陷层尚未切掉就已达到规定的尺寸，从而使工件成为废
21、品。总加工余量 或总加工余量=毛坯尺寸-零件设计尺寸工序加工余量 工序加工余量=两工序尺寸之差 =a-b回转面的加工余量是对称加工余量，为刀具在加工表面上直接切除金属厚度的两倍。6.1.2 确定方法1.查表修正法对称表面（孔、轴等）加工余量是双边余量。非对称表面的加工余量是单边余量确定加工余量时（粗加工工序的加工余量不能查表确定而是有总加工余量或其它各工艺余量）2.经验估算法3.分析计算法6.2 工序尺寸及其公差的确定6.2.1 本零件各工序尺寸及公差均采用查表修正法确定各表面加工余量主要参考【2】P357表15-55（1）先查表确定各道工序余量。（2）根据设计尺寸和各工序余量从后向前推算各工
22、序基本尺寸。（3）最后将各工序尺寸的公差按“入体原则”确定。第七章 主要工序切削用量及基本时间的确定7.1 切削用量确定原则 粗加工时，由于要尽量保证较高的生产率和必要的刀具耐用度应优先选用大的背吃刀量；其次根据机床动力和钢性限制条件取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定合适的切削速度。精加工时，为保证工件的加工质量，应选用较小的进给量和吃刀量深度，选用尽可能高的切削速度。从而能够保证加工质量，降低加工成本和提高生产率。7.2 机械加工时间定额7.2.1 确定方法（1）经验估计法（2）统计分析法（3）类推比较法（4）技术定额法7.2.2 完成某工序所用时间（单件） 7.3 工序的切削用量和
23、基本时间的确定7.3.1 1.工序 粗车端面、钻中心孔、外圆已知加工材料为20CrMo钢、机床为CA6140型卧式车床，工件装夹在三爪自定的卡盘中，所选刀具为直头焊接或外圆车刀，根据【3】表1.1，由于CA6140机床的中心高为200mm（表1.3D，故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带到棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）粗车外圆mm的切削用量（1）确定切削深度 由于单边余量为3mm，可在三次走刀内切完，故 （2）确定进给量f，根据表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm，mm，工件直径为30
24、60mm时，f=0.30.6mm/r。按CA6140机床的进给量【4】表4.2-9，选择f=0.46mm/r。（3）选择车刀磨钝标准及寿命 根据【3】表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀寿命T=60min。（4）确定切削速度 切削速度V可根据公式计算，也可直接由表中查出。现在采用查表法确定切削速度。根据【3】表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=630700MPa钢料，7mm,f0.54mm/r。切削速度=109m/min。切削速度的修正参数为=1.0,=0.81,=0.9,=1.0,=1.0(均见【3】表1.0和1.28)，故 V=1091.00.810.91.01.0m/mi
25、n=79.461m/min。 根据CA6140机床的转速【4】表4.2-8，选择 =560r/min=9.33r/s 则实际切削速度（5）校验机床功率 由【3】表1.24得，当=580970MPa, 3.4mm,f0.47mm/r,Vc70m/min时，=3.4KW 切削功率的修正参数=1.0、=0.89 表1.28，故实际切削时的功率 P=3.40.89=3.0kw 根据【3】表1.31，当n=560r/min时，车床主轴允许功率=5.9KW，因P，故所选择的切削用量可在CA6140车床上进行。 最后决定的切削用量为=1.33mm,f=0.46mm/r,n=560r/min,V=70m/mi
26、n。2）确定粗车其他外圆、端面、钻中心孔的切削用量。 采用车mm的外圆的刀具加工这些表面，其中在端面用刀。车=mm,f=0.46mm/r。端面=1mm,f=0.55mm/r,车30mm, 为2mm；f都为0.46mm/r，主轴转速与车外圆mmmm相同。钻中心孔采用中心钻4mm，=8.9mm，f=0.16mm/r，n=900r/min2.基本时间（1）确定粗车外圆mm的基本时间。 根据【4】表6.2-1，车外圆基本时间为 式中 11mm , , =, 3mm, 0, 0, f=0.46mm/r, n=9.33r/s, i=1则 （2）确定粗车外圆30mm的基本时间。式中 30mm ，3 mm，0
27、, 0, f=0.46mm/r, n=9.33r/s, i=1 则 其他计算方法同理（3）确定钻中心孔的基本时间 s=5s（7）确定粗车端面的基本时间 ， 式中d=40mm, =0, =3mm, =3mm, =0, f=0.55mm/r, n320r/min, i=1则1.工序 半精车各个外圆7.3.5 1.工序 粗铣键槽切削用量及基本时间的确定。切削用量：所选刀具为高速钢直柄键槽铣刀。铣刀直径d=5mm，L=45mm，l=10mm，=5mm。根据【3】表3.2选择铣刀的几何形状，由于加工钢料在6001000MPa范围内。故选前角，后角（周齿），（端齿）。机床选用数控铣床。 使用上面的确定切削
28、用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如表工步(mm)f(mm/s)V(m/s)n(r/s)(s)粗铣键槽40.51.3310607.3.6 1.工序 滚齿切削用量及基本时间的确定切削用量：选用标准的高速钢单头滚刀，模数m=2mm，直径71mm，可以采用两次走刀切至全深。工件齿面要求表面粗糙度为=1.6um。根据【3】表4.2，选择工件每转滚刀轴向进给量=2.02.5mm/r。按【3】表4.10的计算公式确定齿轮滚刀的切削速度： 式中=281，T=480min，=2.15mm/r，m=2mm，=0.33，=0.5，=0，=1.01.0=1 n=r/min=285.73r/min根据Y3150
29、型滚齿机床主轴转速（【4】表4.2-50），选n=275r/min 实际切削速度为V=61.31m/min=1.02m/s加工时的切削功率按下式计算（【3】表4.15）式中=124，=0.9，=1.7，=-1.0，=0，=1.0，=2.15 mm/r，m=3mm，d=71mm,z=18,v=61.31m/min Y3150型滚齿机的主电动机功率=3kw (【4】表4.2-49)因，故所选择的切削用量可在该机床上使用。2.基本时间根据【4】表6.2-13，用滚刀滚圆柱齿轮的基本时间为：式中B=50 mm，z=18, q=1, n=3.5r/s, =2.15mm/r+(23) mm=+2 mm=2
30、3 mm=3 mm s=163 s7.3.8工序 磨削外圆 机床采用M1432A型万能外圆磨床。 第八章 夹具方案为了提高劳动的生产率，保证加工质量，降低劳动强度，人身及设备的安全，以及整个生产的经济效果，需要设计专用夹具铣键槽537.517夹具将用于数控铣床上。刀具为一把专用键槽铣刀5，对安装在V型槽专用夹具的轴进行加工。8.1 问题的提出利用本夹具主要解决的问题：定位准确，夹紧方便，效率高，适用于成批、大量生产。因此在本道加工工序时主要考虑到生产率，加工质量的问题，用专用夹具，操作方便，迅速，有利于提高生产效率。使用专用夹具，定位准确，从而在加工时能保证质量，所耗费的工时和成本减少。8.2
31、 定位8.2.1定位基准选择为了保证工件的加工精度，工件加工前必须准确的定位。所谓准确的定位，除限制必要的自由度、准确地选择定位基准和定位元件之外，还应使选择的定位方式所产生的误差在工件允许的误差范围以内。从零件图我们分析，采用基准重和原则，选用轴的中心线为定位基准。两个V型块限制工件的四个自由度，两块压板限制两自由度。8.2.2夹紧方案设计采用2块压板4个夹紧点同时夹紧2根齿轮轴，同时夹紧两个工件受力平衡，可以提高加工效率。考虑到夹具制造方便和降低制造成本选择采用手动夹紧的方式。8.2.3夹具的精度分析铣键槽的这个工序中要保证的尺寸有22.50.1mm和槽宽其中仅有的精度比较高。总的来说要求
32、不高，因此V型块的安装及制造需要保证轴轴线与夹具底面的平行度在0.01和两轴之间的平行的平行度保证在0.01就可以了。在夹具底板上加工出两条宽与V型块宽度相等的槽并用磨床磨槽使得V型块的定位达到装配的技术要求。8.2.4夹紧力的计算 因为加工力不大，根据经验一个M16的螺栓提供的预紧力足够。主要参考文献1.机械制造工艺学课程设计指导书及习题 张龙勋编 机械工业出版社2.机械制造工艺及设备设计手册 李云编 机械工业出版社3.切削用量简明手册 艾兴、肖诗纲编 机械工业出版社4.机械制造工艺设计简明手册 李益民编 机械工业出版社5.机械夹具设计 蔡光耀编 机械工业出版社6.机床夹具图册 中国劳动社会
33、保障出版社7.机械制造工艺学课程设计指导书 赵家齐编 机械工业出版社附 录附表一：CA6140车床进给级数(mm/r) 横向进给数 纵向进给数0.080.160.330.661.590.790.330.160.080.040.090.180.380.711.470.730.350.170.090.450.100.200.410.811.290.640.400.200.100.500.110.230.460.911.150.570.450.220.110.550.120.240.480.961.090.540.480.240.120.600.130.260.511.021.030.510.500
34、.250.130.650.140.280.561.120.940.470.560.280.140.700.150.300.611.220.860.430.610.300.150.75附表二：CA61040车床主轴转速(r/min)1012162025324050638010012516020025032040045050056071090011201400致 谢本论文在杜和平和王丽老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：老师，谢谢您！同时还要感谢那些提供对论文工作有过帮助的单位及个人表示感谢。22