半軸齒輪畢業(yè)設(shè)計.doc

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1、沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計題目是汽車差速器半軸齒輪工藝規(guī)程及工裝夾具設(shè)計。本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容主要包括零件圖的工藝分析，包括零件的結(jié)構(gòu)分析，技術(shù)條件分析，材料及切削特性的分析，零件的工藝性分析等；毛坯的設(shè)計，包括毛坯種類的確定，毛坯的工藝要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件圖繪制；工藝規(guī)程設(shè)計，包括工藝路線的制定，工序尺寸的制定，主要表面的加工方法及表面質(zhì)量和尺寸精度的保證方法，熱處理工序和輔助工序的安排，工時計算以及繪制工藝流程圖。 關(guān)鍵字：機(jī)械加工；半軸齒輪；夾具設(shè)計；加工工藝 Abstract This graduation

2、 design topic is the car differential half axle gear process planning and fixture design. This graduation design mainly includes the analysis of the process of parts drawing, including the analysis of parts of the structure, technical condition analysis, analysis of materials and cutting characteris

3、tics, parts of the process analysis and so on; blank design, including the determination of blank type, process requirements blank, blank allowance and tolerance and blank parts drawing process; design, including the development of technology, the development process size, ensure the method of proce

4、ssing methods of surface and surface quality and dimensional accuracy, arrange heat treatment process and auxiliary process, man hour calculation and drawing process flow diagram. Key words: Half axle gear machining; fixture design; process 目錄 前 言............................................

5、.............................................................................................1 1 左后駐車制動鉗體的工藝規(guī)程設(shè)計 2 1.1 零件圖工藝分析 2 1.1.1 零件的工作狀態(tài)及工作條件 2 1.1.2 零件的作用 2 1.1.3 零件的技術(shù)條件分析 2 1.1.4 駐車制動鉗體材料及切削加工性 4 1.1.5 熱處理檢驗 6 1.1.6 零件的工藝性分析 6 1.2 毛坯的設(shè)計 7 1.2.1 毛坯種類的確定 7 1.2.2 毛坯的工藝要求

6、7 1.2.3 毛坯余量和公差 8 1.3工藝規(guī)程的設(shè)計 11 1.3.1 工藝路線的制定 11 1.3.2 工序尺寸的確定 18 1.3.3 加工過程中有關(guān)機(jī)床、夾具、刀具、量具的選用 20 1.3.4 確定切削用量 21 1.3.5 時間定額計算 23 2 機(jī)床夾具設(shè)計 26 2.1 夾具的設(shè)計方案 26 2.2 夾具總體設(shè)計及說明 26 2.3 夾具構(gòu)造特點及原理 27 2.3.1 定位裝置設(shè)計 28 2.3.2 夾緊裝置設(shè)計 29 2.3.3 定位零件的設(shè)計 31 2.4 夾具體外輪廓的設(shè)計 32 2.5 操作說明 34 2.

7、6夾具體的定位誤差………………..…………….…………………………...…......34 2.6.1產(chǎn)生定位誤差的原因………………………………………………………..….34 2.6.2定位誤差的計算……………………………………………………..………....34 2.7工件夾緊力的計算……………………………………………..………….……….35 2.7.1 鉆削力的計算 35 2.7.2 夾緊力的計算 36 3 鉗體經(jīng)濟(jì)性分析 37 總結(jié) 38 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 附錄A 41 附錄B 47 III 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

8、 前 言 對典型零件的工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，在加深我們對課程基本理論的理解和加強(qiáng)對解決工程實際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。使我們能夠?qū)⒋髮W(xué)四年所學(xué)知識融會貫通，也使我們在設(shè)計過程中不斷學(xué)習(xí)一些新知識。通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，培養(yǎng)我們廣泛查找資料、分析問題、解決問題的能力，使我們養(yǎng)成認(rèn)真仔細(xì)，精益求精的科學(xué)工作習(xí)慣。 選擇半軸齒輪計夾具設(shè)計能很好的綜合考查我們大學(xué)四年來所學(xué)的知識。本次所選設(shè)計內(nèi)容主要包括：工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，各種圖紙的繪制，設(shè)計說明書的編寫等。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零件的機(jī)械加工工藝過程、操作方法及指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量

9、、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞將直接影響到該產(chǎn)品的質(zhì)量。 利用合理、方便的夾具可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及加工表面相互之間的位置精度。提高生產(chǎn)率，降低成本，使用專用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，且易于實現(xiàn)多工位加工，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。在機(jī)床上使用專用夾具后可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，減輕工人勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 此次畢業(yè)設(shè)計有著其特殊的重要性，這是對自己大學(xué)四年來學(xué)習(xí)的一次綜合檢驗

10、，是一次大型的將自己所學(xué)與現(xiàn)實應(yīng)用的一次結(jié)合，對以后的工作學(xué)習(xí)都有重要的指導(dǎo)意義。同學(xué)們也認(rèn)真對待，積極查閱有關(guān)資料，作好每周必須完成的任務(wù)。在老師和學(xué)生的共同努力下，將學(xué)院布置的畢業(yè)設(shè)計圓滿完成。 1 半軸齒輪工藝規(guī)程 1.1 零件圖工藝分析 1.1.1零件的工作狀態(tài)及工作條件 半軸齒輪 安裝在差速器總成上，是汽車差速器里的圓錐齒輪，通過花鍵連接傳動軸，汽車有兩個傳動軸，通過花鍵分別連接兩個半軸齒輪。兩個半軸齒輪也是差速器殼的轉(zhuǎn)動中心。 1.1.2 零件的作用 一般轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)都是只有一個自由度，而差速器機(jī)構(gòu)有兩個轉(zhuǎn)動自由度。就是說，當(dāng)某

11、種條件不滿足時，差速器殼轉(zhuǎn)動時，兩個半軸齒輪的轉(zhuǎn)動是無序、不可控的。然而，兩個半軸齒輪、行星齒輪的齒數(shù)分別相同，兩個行星齒輪的安裝距相等且對稱。所以，當(dāng)兩個半軸齒輪的扭矩相同或負(fù)載轉(zhuǎn)速相同的時候，行星輪只有公轉(zhuǎn)，沒有自轉(zhuǎn)，此時行星輪的輪齒是以“鍵”的作用傳遞動力和運動的，此時兩個半軸齒輪同速，即等轉(zhuǎn)速。當(dāng)兩個半軸齒輪的負(fù)載扭矩不同或轉(zhuǎn)速不同時，行星輪不僅公轉(zhuǎn)，還要自轉(zhuǎn)，把大齒輪的動力、運動，自動的“分配”到兩個半軸齒輪上，順暢地實現(xiàn)兩個半軸齒輪的“差速”。 1.1.3 零件的技術(shù)條件分析 由半軸齒輪零件圖可知，它的外表面上有多個表面需要進(jìn)行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和通孔?，F(xiàn)

12、分析如下： 1、零件的表面粗糙度 主視圖：齒輪內(nèi)孔表面粗糙度為Ra=6.3。 側(cè)視圖：齒輪端面Ra=0.8 齒輪外圓Ra=0.8 油孔Φ4*2 2、表面間的位置精度 外圓與內(nèi)孔圓跳動： ↗ 0.04　　　 B 齒輪端面與外圓垂直度： ⊥ 0.03　　　 A 1.1.4 半軸材料及切削加工性 半軸齒輪材料采用的是20CrMnTi。 20CrMnTi是滲碳鋼,滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動齒輪。是中淬透性滲碳鋼中Cr Mn Ti 鋼,其淬透性較高,在保證淬透情況下,具有較高

13、的強(qiáng)度和韌性,特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性,加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。用途:用于齒輪,軸類,活塞類零配件等。用于汽車,飛機(jī)各種特殊零件部位。 牌號：20CrMnTi 標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3077-1999 特性及適用范圍： 是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面＜30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。是18CrMnTi的代用鋼，廣泛用作滲碳零件，在汽車.拖拉機(jī)工業(yè)用于截

14、面在30mm以下，承受高速。中或重負(fù)荷以及受沖擊。摩擦的重要滲碳零件，如齒輪、軸、齒圈、齒輪軸、滑動軸承的主軸、十字頭、爪形離合器、蝸桿等。 化學(xué)成分： 碳C：0.17～0.23 硅Si：0.17～0.37 錳Mn：0.80～1.10 硫S：允許殘余含量≤0.035 磷P：允許殘余含量≤0.035 鉻Cr：1.00～1.30 鎳Ni：允許殘余含量≤0.030 銅Cu：允許殘余含量≤0.030 鈦Ti：0.04～0.10 力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度σb (MPa)：≥1080(110) 屈服強(qiáng)度σs (MPa)：≥835(85) 伸長率δ5

15、(％)：≥10 斷面收縮率ψ (％)：≥45 沖擊功Akv (J)：≥55 沖擊韌性值αkv (J/cm2)：≥69(7) 硬度：≤217HB 試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為15mm 1.1.5 熱處理檢驗 熱處理規(guī)范： 淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷;回火200℃,水冷、空冷。 詳細(xì)的熱處理規(guī)范與力學(xué)性能: 試樣毛坯尺寸/mm: 15 熱處理|淬火|加熱溫度/℃|第一次淬火: 880 熱處理|淬火|加熱溫度/℃|第二次淬火: 870 熱處理|淬火|冷卻劑: 油 熱處理|回火|加熱溫度/℃: 200 熱處理|回火|冷卻劑: 水、空

16、 力學(xué)性能|抗拉強(qiáng)度σb/MPa|≥: 1080 力學(xué)性能|屈服點σs/MPa|≥: 850 力學(xué)性能|伸長率δ5(％)|≥: 10 力學(xué)性能|面縮率ψ(％)|≥: 45 力學(xué)性能|沖擊吸收功AKV/J|≥: 55 交貨狀態(tài)硬度HBS|≥: 217 20CrMnTi的密度及彈性模量： 密度:7.8103kg/m3彈性模量:207GPa泊松比:0.25導(dǎo)熱率:1.2610-51/℃ 20CrMnTi正火 20CrMnTi正火，20CrMnTi鋼材在加熱860℃保溫速冷到680℃保溫后空冷的等溫正火工藝與加熱960℃保溫后霧冷的高溫正火工藝，兩種工藝相對比不同之處及作

17、用 1.2 毛坯的設(shè)計 1.2.1毛坯種類的敲定 零件毛坯制造方法的選擇主要考慮零件的材料及其力學(xué)性能、零件的形狀和尺寸、生產(chǎn)類型、零件制造的經(jīng)濟(jì)性、毛坯的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平等因素的影響。 半軸齒輪機(jī)械性能要求高、零件的輪廓尺寸不大、形狀較為簡單，且需要批量生產(chǎn)，故采用模鍛成型。 1.2.2 毛坯的工藝要求 1、圓角半徑 本鍛件個部分的H/B＜2，查書機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊確定結(jié)果如下： 外圓角半徑r=6，內(nèi)圓角半徑R=3 2、分模面的確定 本零件采取軸向分模，這樣可以沖孔，使材料利用率得到提高。為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上、下模在模鍛過程中錯移，選擇最大直徑即齒輪處的

18、對稱平面為分模面，分模線為直線，屬于直線分模。 1.2.3 毛坯余量和公差 經(jīng)估算，鍛件質(zhì)量mf=2.4kg，mH≈2.45 形狀復(fù)雜系數(shù)S=mf/mH=0.98 0.63＜S≤1，故鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)為S1級別 由零件圖可知，除外圓及端面為Ra=0.8um其余各加工面均為Ra≥1.6 根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表2.12可知，鍛件精度等級E為9級，極限偏差為3 查表2.13可知，鍛件單邊余量在厚度方向為1.7mm-2.2mm，水平方向亦為1.7mm-2.2mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.7mm-2.2mm，各軸向尺寸的單面余量為1.7mm-2.2mm。鍛件內(nèi)孔余量α=2.0mm 以上查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度Ra≥1.6um。Ra≤1.6um的表面，余量要適當(dāng)增大。 分析本零件，除外圓及端面為Ra=0.8um其余各加工面均為Ra≥1.6，因此這些表面的毛皮尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。外圓及端面需精加工達(dá)到Ra=0.8um查書確定精車單面余量為0.5mm。 綜上所述，確定毛皮尺如下： 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 Φ54. 2 Φ56 Φ76 3 Φ79 Φ138.69 1.31 Φ140 6