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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：齒輪軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)------
班 級(jí)：汽車06-2班
姓 名： 李宗山
指導(dǎo)教師： 劉克銘
完成日期： 2009-6-29
一、 設(shè)計(jì)題目
齒輪軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:中批或大批大量生產(chǎn)
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 毛坯圖 1張
(3)機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張
(4) 與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片 1張
(4) 夾具裝配圖 1張
(5) 夾具體零件圖 1張
(6) 課程設(shè)計(jì)說明書(5000～8000字) 1份
四、進(jìn)度安排
(1) 熟悉零件,畫零件圖 2天
(2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天
(3) 工藝裝備設(shè)計(jì)(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天
(4) 編寫說明書 3天
(5) 準(zhǔn)備及答辯 2天
五、指導(dǎo)教師評(píng)語
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
這次設(shè)計(jì)的是主動(dòng)齒輪，有零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機(jī)械加工工藝過程卡片和與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件，題目所給的零件是主動(dòng)齒輪。了解主動(dòng)齒輪的作用，接下來根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機(jī)械加工余量。然后我們?cè)俑鶕?jù)定位基準(zhǔn)先確定精基準(zhǔn)，后確定粗基準(zhǔn)，最后擬定主動(dòng)齒輪的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖，夾具體零件圖。
這就是我設(shè)計(jì)的基本過程。
Abstract
After the machine manufacture technology curriculum project was we studies university's complete basic course, the technical basic course as well as the majority of professional courses, carried on. This is we before carrying on the graduation project to studies various curricula a thorough comprehensive total review, is also a apply theory to reality training, therefore, it holds the important status in we four year university life.
. What this design is a driving gear, has the detail drawing, the semifinished materials chart, assembly drawing each, the machine-finishing technological process card and with designs the jig to correspond that working procedure operation card each. First we must be familiar with the components, the components which the topic gives are the driving gear. Understands driving gear's function, then on basis components nature and detail drawing various end surfaces' roughness determination semifinished materials size and machining allowance. Then we determine the fine datum first again according to the localization datum, latter determines the thick datum, finally draws up driving gear's craft road map, works out this work piece clamp plan, draws the jig assembly drawing.
This is the unit process which I design.
目 錄
摘 要 II
Abstract III
1． 零件的分析 1
1.1零件的作用 1
1.2零件的工藝分析 1
1.3審核齒輪軸的工藝性 1
1.4確定生產(chǎn)類型 1
2.確定毛坯并繪制毛坯簡(jiǎn)圖 2
2.1確定毛坯種類 2
2.2確定毛坯的尺寸公差和加工余量 2
2.2.1.公差等級(jí) 2
2.2.2鍛件質(zhì)量 2
2.2.3. 鍛件的材質(zhì)系數(shù) 2
3.制定工藝路線 3
3.1定位基準(zhǔn)的確定 3
3.1.1. 粗基準(zhǔn)的選擇： 3
3.1.2.精基準(zhǔn)的選擇： 4
3.2表面加工方法的確定 4
3.3工序的集中與分散 4
3.4工序順序的安排 5
3.5確定工藝路線 5
4.夾具的設(shè)計(jì) 6
4.1問題的提出 6
4.2夾具的設(shè)計(jì) 7
4.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 7
4.2.2.定位誤差的分析 7
小結(jié)： 7
參考文獻(xiàn)： 8
1零件的分析
1.1 零件的作用
題目給定的零件是齒輪軸。齒輪軸通過連接兩個(gè)零件，起到連接、支撐傳遞動(dòng)力等一系列作用，在工作中，由于受到彎應(yīng)力和沖擊載荷，因此該零件應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度及韌性。以適應(yīng)其工作環(huán)境變化。
（參考文獻(xiàn)1）
1.2 零件的工藝分析
零件的工藝分析就是通過對(duì)零件圖紙的分析研究，判斷該零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求是否合理，是否符合工藝性要求。
（1）：審查零件圖紙 通過對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。
（2）：零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件比較簡(jiǎn)單，沒有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較高的加工要求。主要的加工有各個(gè)外圓表面、端面的車削、磨削等。各個(gè)待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。
零件的材料為45#鋼，可鍛鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，。該主動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，屬典型的軸類零件，為實(shí)現(xiàn)其連接與傳遞動(dòng)力的功能，加工精度要求較高。為保證其技術(shù)要求，增加耐磨性，對(duì)零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，HBS179-229。
（參考文獻(xiàn)5，6）
1.3 審核齒輪軸的工藝性
該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過車削的粗加工，半精加工，精加工等就可以達(dá)到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對(duì)較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用磨削的方法加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。
（參考文獻(xiàn)5，6）
1.4 確定生產(chǎn)類型
依設(shè)計(jì)題目知：Q=8000臺(tái)/年，齒輪軸重量為0.8kg，齒輪軸屬輕型零件。m=1件/臺(tái)，備品率a=3%,廢品率b=0.5%。代入公式N=Qm(1+a)*(1+b),求得N=8281.2件/年。查表得知該主動(dòng)齒輪的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
（參考文獻(xiàn)7）
2.確定毛坯并繪制毛坯簡(jiǎn)圖
2.1 確定毛坯種類
零件材料45#鋼，考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，且生產(chǎn)類型屬大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率和鍛件精度，選用模鍛方法制造毛坯。
（參考文獻(xiàn)10）
2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量
2.2.1 公差等級(jí)
由于主動(dòng)齒輪的功用和技術(shù)要求，可以確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。
2.2.2 鍛件質(zhì)量
已知機(jī)械加工后齒輪軸的重量為0.8kg，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鑄件毛坯的重量為1kg。
2.2.3 鍛件的材質(zhì)系數(shù)
由于該主動(dòng)齒輪材料為45#鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65%的碳素鋼，該鑄件的采制系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)
。
齒輪軸鍛造毛坯尺寸公差及加工余量
鑄造重量/kg
包容體重量/kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級(jí)
0.8
1
S2
M1
普通級(jí)
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
直徑20
1.5-2.0
1.2
表2-11
直徑35
1.5-2.0
1.4
表2-11
直徑40
1.5-2.0
1.4
表2-11
直徑60
1.5-2.0
1.6
表2-11
長(zhǎng)度288
1.5-2.0
1.6
表2-11
3制定工藝路線
3.1 定位基準(zhǔn)的確定
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定粗基準(zhǔn)，然后再確定精基準(zhǔn)。
3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇：
為了保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應(yīng)以不加工表面作為定位基準(zhǔn)。若工件上有多個(gè)不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求高的表面為粗基準(zhǔn)。為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡可能選擇光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)該盡量避免重復(fù)使用。在齒輪軸的加工中，首先選用左端面為粗基準(zhǔn)，對(duì)右端面及內(nèi)圓φ40進(jìn)行粗加工，?？傞L(zhǎng)231mm,留出后面半精加工余量。
3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇：
應(yīng)滿足基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一，自為基準(zhǔn)，互為基準(zhǔn)等原則。所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，夾具簡(jiǎn)單，操作方便等。
本零件是軸類的零件，軸是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選軸為定位基準(zhǔn)。在加工中，選擇φ20外圓為加緊定位基準(zhǔn)，并對(duì)鍵槽精加工。
3.2 表面加工方法的確定
本零件的毛坯為鍛件，待加工面有端面，鍵槽，螺紋等。材料為45#鋼.公差等級(jí)及粗糙度要求參考零件圖。其加工方法的選擇如下：
（1） 端面 本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分無需去除材料。待加工的主要端面有零件的右端面和左端面，經(jīng)車削即可獲得。
（2）鍵槽 本零件主要加工鍵槽，銑鍵槽
（3）外圓 主動(dòng)齒輪上有較多的外圓，根據(jù)不同的公差等級(jí)及粗糙度要求，選擇粗車，半精車，精車等加工方法，保證不同的技術(shù)要求。
（4）螺紋 對(duì)螺紋的加工需要專用的螺紋車刀。
3.3工序的集中與分散
選用工序集中原則安排連接軸的加工工序。該主動(dòng)齒輪的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。
3.4工序順序的安排
（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)——首先加工軸的右端面，保其總長(zhǎng)，后車外圓。
（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面——各外圓表面及錐面，后加工次要表面——螺紋的車削。
3.5確定工藝路線
在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表列出了齒輪軸的工藝路線，如下：
工
序
號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè) 備
工 藝 裝 備
1
下料
鋸棒料φ65 長(zhǎng)233
鋸床
鋸片 卡尺
2
車
車端面?？傞L(zhǎng)231，粗車大外圓φ65
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
3
車
車端面?？傞L(zhǎng)289，辦精車大外圓φ62
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
4
車
車端面?？傞L(zhǎng)288.5，精車大外圓φ60
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
5
車
車端面?？傞L(zhǎng)288,粗車倆端內(nèi)圓φ45
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
6
車
精車倆端內(nèi)圓φ40
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
7
車
粗車倆端次內(nèi)圓φ37，保內(nèi)圓長(zhǎng)8
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
8
車
精車倆端次內(nèi)圓φ35
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
9
車
粗車右端次外圓φ33，保次內(nèi)圓長(zhǎng)28
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
10
車
精車右端次外圓φ30
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
11
車
粗車右端外圓φ25，保次外圓長(zhǎng)43
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
12
車
精車右端外圓φ20，保長(zhǎng)53
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
13
車
車螺紋
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
14
銑
銑鍵槽
銑床
專用夾具、卡尺、銑刀
15
磨
磨至圖樣尺寸
磨床
頂裝、砂輪、卡尺
16
檢驗(yàn)
塞規(guī)、百分表、卡尺等
1：切削用量
銑鍵槽
立式銑床：X5012，專用夾具。
（1）背吃刀量確定 i= h/ ap 通常i=1即一次銑削到規(guī)定深度ap=h=3.5mm
（2）進(jìn)給量確定 由表5-7按機(jī)床功率為1.5kw，工件-夾具系統(tǒng)剛度為中等條件選取，該工序的每齒進(jìn)給量為0.04
（3）銑削速度的計(jì)算 由表5-9按鑲齒銑刀d/z=80/10的條件選取，銑削速度v可取44.9m/ min。有公式5-1n=1000v/ πd可求得該工序銑刀轉(zhuǎn)速，n=178.65r/min，參照表4-15所列X5012型立式銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取主軸轉(zhuǎn)速n=188r/min再代入公式5-1，可求該工序?qū)嶋H銑削速度v=47.22m/min
2：基本時(shí)間 查《設(shè)計(jì)指南》表2-26
Tj=【（l+l1+l2）*i】/fmz
L1=0.5d+（1~2）l2=1-3
有上述公式可得：tj=62.5s
4.夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。設(shè)計(jì)工序銑鍵槽專用夾具。本夾具將用于立式銑床X5012
4.1問題的提出
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)銑鍵槽工序的專用夾具。本夾具將用于立式銑床X5012，來對(duì)工件進(jìn)行加工。
本夾具主要用來鍵槽的加工，所以主要應(yīng)該考慮，鍵槽的精度，勞動(dòng)生產(chǎn)率，勞動(dòng)強(qiáng)度等。
4.2夾具的設(shè)計(jì)
4.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
工件以左端面及φ20mm圓柱為定位基準(zhǔn)，采用3組V型塊組成的定位方案。V型塊限制六個(gè)自由度,達(dá)到完全定位的目的。當(dāng)六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱為完全定位。在夾緊方面，用螺釘與夾具體的作用來控制夾緊力的大小。
4.2.2.定位誤差的分析
由于V型塊的作用，軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的制造精度和安裝精度。
（參考文獻(xiàn)2，3，4）
小結(jié)：
為期三周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
經(jīng)過這三個(gè)星期的設(shè)計(jì)，我們基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，學(xué)會(huì)了查找相關(guān)手冊(cè)、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。
總之，這次設(shè)計(jì)使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于個(gè)人能力有限，所學(xué)知識(shí)還不能完全掌握，設(shè)計(jì)中還有許多錯(cuò)誤和不足，請(qǐng)各位老師和同學(xué)們批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)：
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5、機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué) 陳國(guó)香主編 清華大學(xué)出版社 2006.5
6、機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù) 李彩霞主編 上海交通大學(xué)出版社 2006.1
7、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 方子良主編 上海交通大學(xué)出版社 2005.1
8、敏捷夾具設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用 武良臣、郭培紅等主編 煤炭工業(yè)出版社 2003.9
9、機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 孫麗媛 冶金工業(yè)出版社 2002.12
10、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 鄒青主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.8
11、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南 崇凱主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2007.2