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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机械制造技术基础课程设计说明书题目：传动齿轮的批量生产机械加工工艺过程设计及磨32孔的夹具设计 系 名： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 第一章 零件的工艺分析1.1 零件图图1-1 零件二维图图1-2 零件三维图1.2 零件的作用及工艺分析1.2.1 零件的作用设计做的零件是节圆卡盘，通过过渡盘连接在磨床上，对传动齿轮起到装夹固定的作用。全套图纸UG三维，加1538937061.2.2 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
2、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，使它们保持正确的相对位置，能按一定的传动关系彼此协调地运动。1.2.3零件各加工表面及技术要求表1-1 零件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105IT100-0.13.2246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
3、槽35.3IT12+0.203.29齿面97.5未注公差1.61.3零件毛坯与生产纲领1.3.1 确定毛坯零件的材料为20CrMnTi，1.3.2 传动齿轮加工的主要问题和工艺过程设计由以上分析可知，该传动齿轮零件的主要加工表面是平面和孔面。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。1.3.3 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
4、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，也有利于保护刀具。1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。1.3.4传动齿轮加工定位基准的选择1粗基准的选择粗基准选择
5、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、
6、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。第二章 制定零件工艺规程 2.1 拟定机械加工工艺路线: 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2-1 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
7、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2.2 确定切削用量及基本工时： 由于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
8、）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=39.8mm2.2.1 粗车外圆面及端面（1）、车削宽度的选择查机械制造工
9、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， 2.2.2 半精车外圆面和各端面（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
10、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， 2.3 磨32内圆孔工件材料为20CrMnTi。孔的直径为32mm，表面粗糙度12.5。加工磨床为MG2110，加工范围880mm。加工工序为磨，加工刀具为：磨孔32mm。确定进给量 根据参考文献。查MG2110说明书，取fr=0.5mm。磨削力按机械加工工艺设计实用手册所示公式计算1
11、 内圆磨削砂轮直径小，转速受到内圆磨床转速的限制一般为（10000-20000r/min）砂轮圆周速度一般达不到30-35m/s2 砂轮高速旋转运动是主运动，磨削速度是外圆线速度 Vc=3.14dn/1000*60 d=砂轮直径 n砂轮转速 3.14*32*14400/1000/60=24.11523 工件圆周进给速度Vw单位m/min Vw=3.14dn/1000 d-工件直径 n-工件转速（28-500r/min）取32 3.14*32*28/1000=2.8134 轴向进给量fa 轴向进给量是指工件转一周沿轴线方向相对于砂轮移动的距离mm/r通常 Fa=（0.02-0.08）B，B为砂轮
12、宽度 取fa=0.645 径向进给量fr 径向进给量是指砂轮相对工件在工作台每双单行程内移动的距离，fr=0.5mm6 查MG2110磨床说明书砂轮（Z1、Z2轴）电动机功率4Kw、2.2Kw机床总功率15.6kw第三章 夹具设计3.1. 夹具设计任务： 由于生产类型中等批量生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。本次设计主要是32磨孔的夹具设计，3.2夹紧元件及动力装置确定 1 本夹具装夹很简通过薄膜盘链接的卡爪对节圆柱的夹紧。固定工件的齿轮。并通过保持架对端面的固定。固定工件的位置。 2 通过过渡盘链接薄膜盘 3-1 过渡盘图3-2 过渡盘和保持架装配的三维图3
13、.3定位基准的选择：出于定位简单和快速的考虑，选择46的左端面和齿面作为定位基准面，用保持架进行定位限制了3个自由度，选择齿面作为定位基准面，用一个节圆柱进行定位，它限制了2个自由度。所限制的自由度为5个，由于没有1个自由度被重复限制，所以属于完全定位。3.4 定位误差分析： 本工序采用46端面为基准定位，在竖直方向上存在定位误差，误差大小为T=0.0163.5夹具操作的简要说明 该夹具安装简单，将工件放入节圆卡盘内用保持架固定端面，用卡爪压紧节圆柱。节圆柱卡在工件分度圆的位置上固定尺轮面。将薄膜盘安装在过渡盘上并用螺栓锁紧； 图3-图 3-4 夹具装配图三维图3 夹具装配图二维图第四章 组内
14、校对 在整个设计完成后，我对吴广平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夹具设计装配图中钻磨板过高与所加工的孔距离有点大。2钻磨板的设计不合理经改正距离已经合里了。3芯轴的设计不合理，应改用阶梯芯轴。 4个别配合标注错误，需要查表进行改正。 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
15、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课程设计指导书及参考资料M.天津： 天津大学，1998.2金属切削手册M. 上海：科学技术出版社，1982.5.3邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M. 北京：机械工业出版社，2012. 4李名望机床夹具选用简明手册M北京：化学工业出版社，2012.1.5现代机床夹具设计M北京：化学工业出版社，20096张世昌，李旦，高航机械制造技术基础M北京：高等教育出版社，20077孟宪栋，刘彤安机床夹具图册M北京：机械工业出版社，1999.128张策.机械原理与机械设计（第二版）M北京：机械工业出版社，2011.19曹岩，白瑜.机床夹具手册与三维图库M北京：化学工业出版社，2010.310刘长青.机械制造技术课程设计指导M湖北；华中科技大学出版社，2007.10.附录：1. 工艺过程卡2. 工序卡（3个工序）16