減速器直齒圓柱齒輪的鉆φ20孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備含4張CAD圖
減速器直齒圓柱齒輪的鉆φ20孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備含4張CAD圖,減速器,圓柱齒輪,20,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,CAD
XXXX
XX設(shè)計（XXX）成績評定表
專業(yè)班級 姓名
畢業(yè)設(shè)計
（論文）題目
減速器直齒圓柱齒輪加工工藝及工裝設(shè)計
指導(dǎo)教師姓 名
指導(dǎo)教師職 稱
指導(dǎo)教師評分
（滿分 30 分）
指導(dǎo)教師評語：
該論文選題符合機械制造專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，具有較強的實用性，能全面反映對專業(yè)知識的 掌握程度，達(dá)到綜合訓(xùn)練與鍛煉實際應(yīng)用能力的目的。
該生設(shè)計態(tài)度端正，資料收集較完整，設(shè)計思路清晰，章節(jié)銜接合理，設(shè)計內(nèi)容較完善， 參考文獻(xiàn)引用較恰當(dāng)，能根據(jù)指導(dǎo)老師要求的進(jìn)度按時完成相關(guān)設(shè)計任務(wù)，但是有些參考資料未標(biāo)明出處，工藝設(shè)計的內(nèi)容與實際應(yīng)用之間還存在差距。論文結(jié)構(gòu)合理，符合畢業(yè)論文的要求。
簽名： 2021 年 6 月 4 日
評閱教師姓 名
郭曉娥
評閱教師職 稱
副教授
評閱教師評分
（滿分 30 分）
22
評閱教師評語：
該生選題合適，資料收集較完整，設(shè)計思路清晰，章節(jié)銜接合理，設(shè)計內(nèi)容較完善，參考文獻(xiàn)參考引用較恰當(dāng)。但是有些參考資料未標(biāo)明出處，工藝設(shè)計的內(nèi)容與實際應(yīng)用之間還存在差距。零件圖和夾具裝配圖的繪制基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸標(biāo)注基本齊全，布局合理，制圖基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
論文內(nèi)容結(jié)構(gòu)合理，符合畢業(yè)論文的要求。
簽 名 ： 2021 年 6 月 4 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：
減速器直齒圓柱齒輪加工工藝及工裝設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：
1、原始數(shù)據(jù)（資料）：
零件材料為 45 鋼，齒面硬度為：220～250HB， 該零件年產(chǎn)量為：1000 件，備品率 3%，廢品率 0.5%，采用鍛件毛坯。
2、畢業(yè)設(shè)計（論文）要求：
全面了解設(shè)計任務(wù)書，掌握設(shè)計意圖，明確設(shè)計任務(wù)，根據(jù)原始數(shù)據(jù)和零件圖，分析減速器直齒圓柱齒輪的材料、結(jié)構(gòu)特點、毛坯制作。擬定減速器直齒圓柱齒輪的加工工藝及夾具設(shè)計方案，完成減速器直齒圓柱齒輪的工藝工裝設(shè)計與計算、填寫相應(yīng)的工藝文件，繪制夾具裝配圖、部件圖、毛坯圖和部分零件圖。
同時完成相應(yīng)的計算說明過程。主要任務(wù)如下：
①畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告；
②文獻(xiàn)綜述&外文翻譯；
③設(shè)計、計算、繪制相應(yīng)設(shè)計內(nèi)容的技術(shù)圖紙；
④畢業(yè)設(shè)計說明書。
（2）、時間進(jìn)度要求
序號
時間
周次
指導(dǎo)教師工作及要求
1
2021.3.22-202
1.3.28
第 1 周
按任務(wù)書，查閱相關(guān)文獻(xiàn)、撰寫文獻(xiàn)綜述翻譯外文資料
2
2021.3.29-202
1.4.4
第 2 周
開題報告的攥寫
3
2021.4.5-2021
.4.11
第 3 周
審核開題報告，進(jìn)行開題答辯
4
2021.4.12-202
1.5.9
第 4-7 周
試驗研究或設(shè)計階段，繪制相關(guān)圖紙，編
設(shè)計說明書
5
2021.5.10-202
1.5.16
第 8 周
畢業(yè)設(shè)計期中檢查
6
2021.5.17-202
1.5.30
第 9-10
周
修改相關(guān)圖紙，完善畢業(yè)設(shè)計說明書
7
2021.5.31-202
1.6.6
第 11 周
論文查重、修改論文
8
2021.6.7-2021
.6.13
第 12 周
打印裝訂、指導(dǎo)老師與評閱老師賦分、畢
答辯
畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：
1、設(shè)計圖樣要求：
設(shè)計原理正確，運用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、查閱相關(guān)手冊，正確處理好圖、數(shù)字、符號、標(biāo)準(zhǔn)等的關(guān)系，圖樣完整準(zhǔn)確。總體設(shè)計完整、圖紙表達(dá)清晰、標(biāo)注采用國家最新標(biāo)準(zhǔn)；完成毛坯圖、夾具裝配圖、部件圖設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)方案確定最優(yōu)化；完成毛坯圖、夾具裝配圖、
部件圖設(shè)計。
、
寫
業(yè)
2、畢業(yè)設(shè)計說明書：
（1）.據(jù)原始數(shù)據(jù)和有關(guān)資料，進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、資料收集、調(diào)查研究工作；
（2）.綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，制定機械加工工藝；正確選擇各工序需要的工藝裝備（夾具、刀具、量具、檢具等）；
（3）.夾具選擇適當(dāng)（至少兩套）。夾具設(shè)計要求方案合理，各種參數(shù)處理、選取得當(dāng)，計算正確；
（4）.所繪圖紙要求布局合理，正確清晰，符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定；
（5）.畢業(yè)設(shè)計說明書要求內(nèi)容完整、層次清晰、文理通順，具體按照學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書規(guī)范撰寫；
（6）.通過本次畢業(yè)設(shè)計，初步掌握機械加工工藝規(guī)程的制定與機床夾具設(shè)計的基本方法；
（7）.結(jié)合本課題查閱并翻譯不少于 8000 印刷字符的英文資料；
（8）.獨立、按時完成畢業(yè)設(shè)計所承擔(dān)的各項任務(wù)，杜絕抄襲。
學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）：
設(shè)計成果要求：提交紙質(zhì)資料（打印和部分手工繪制圖紙）和電子文檔資料。圖紙使用 AutoCAD 軟件繪制，文件為*.dwg 格式。設(shè)計說明書資料為*.doc 格式。
1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告。
2、畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份，字?jǐn)?shù) 2-2.5 萬字。按《山西能源學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 撰寫規(guī)范》執(zhí)行。
（1）工藝規(guī)程設(shè)計（零件分析、確定生產(chǎn)類型、確定毛坯種類和生產(chǎn)方法、擬定加工 工藝路線、編制工藝文件（工藝過程卡片、工序卡片）；
（2）加工余量和工序尺寸確定；
（3）切削機床和工藝裝備的選擇；
（4）切削用量選擇和時間定額計算；
（5）專用夾具設(shè)計。
3、圖紙：
(1) 專用夾具總裝配圖（A0 號）1 張；
(2) 專用夾具部件圖（A2 號）2 張；
(3) 毛坯圖、零件圖（A3 號或 A2 號，要求按 1：1 比例繪制）不少于 2 張；
4、文獻(xiàn)綜述&外文翻譯：按《山西能源學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。
(1) 文獻(xiàn)綜述 1 篇：字?jǐn)?shù)不少于 3000 字；
(2) 外文翻譯 1 篇（附外文原文）：外文翻譯必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)，字?jǐn)?shù)不少于
5000 字，外文原文不少于 8000 個印刷符號，并標(biāo)明文章出處。
主要參考文獻(xiàn)（資料）：
[1]呂明.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第 3 版）[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2015.
[2]楊叔子.機械加工工藝師手冊[S].北京:機械工業(yè)出版社,2002.
[3]李益民.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊[S].北京:機械工業(yè)出版社,1994.
[4]上海市金屬切削學(xué)會.金屬切削手冊[S].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000.
[5]艾興.切削用量簡明手冊[S].北京:機械工業(yè)出版社,1999.
[6]哈爾濱工業(yè)大學(xué).機床夾具設(shè)計手冊[S].北京:機械工業(yè)出版社,2002.
[7]陳立德.工裝設(shè)計[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,1999.
[8]孫本緒,熊萬武.機械加工余量手冊[S].北京:國防工業(yè)出版社,1999.
[9]馮辛安.機械制造裝備設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.
[10]教育部高等教育司.畫法幾何及機械制圖[M].北京:高等教育出版社,1999.
[11]毛平淮.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.
[12]鄧文英.金屬工藝學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2000.
[13]樊曉燕.車床主軸箱齒輪的材料選擇及熱處理工藝[J].機械管理開發(fā)，2009.
[14]許自英.車床專用夾具設(shè)計的分析與加工[J].硅谷，2012.
[15]賀毅.如何設(shè)計車床夾具[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013.
[16]馬宏福.機械加工工藝知識本體及檢索方法研究[J].大連交通大學(xué)，2006.
[17]水根．機械制造工藝學(xué)（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004；
[18] 成大先，機械設(shè)計手冊，單行本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004；
指 導(dǎo) 教 師 簽 字
年
月
日
教研室主任審查簽字
年
月
日
系負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)簽字
年
月
日
減速器直齒圓柱齒輪加工工藝及工裝設(shè)計
摘 要
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，人們開始普遍使用齒輪裝置。齒輪是機械動力傳輸必不可少的設(shè)備。有下列優(yōu)點：如緊湊的設(shè)計、傳輸功率大、效率高、使用壽命長、可靠性好、傳輸速率準(zhǔn)確；目前已廣泛的應(yīng)用于汽車、機床以及各種儀表當(dāng)中，適用于幾乎所有的功率和速度范圍。齒輪傳動技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為世界各國對直齒輪設(shè)計和加工技術(shù)設(shè)計發(fā)展機械齒輪的關(guān)鍵問題之一。至于如何設(shè)計直齒圓柱齒輪的話，首先要考慮正齒輪材料和參數(shù)如何正確的選取，然后根據(jù)設(shè)計和檢驗公式確定齒輪熱處理方法和精度等級，在確定了上述的參數(shù)之后，運用原來學(xué)習(xí)的CAD的知識，對齒輪的草圖進(jìn)行正確的繪畫。最后分析齒輪的加工工藝內(nèi)容，設(shè)計兩種需要的加工方案，并且在兩種齒輪加工方案中，選取最優(yōu)的一種，對直齒圓柱齒輪進(jìn)行加工。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)特點；工作原理；夾具設(shè)計
ABSTRACT
In the modern industrial production system, people begin to use the gear device generally.?Gear is an essential equipment for mechanical power transmission.?It has the following advantages: such as compact design, large transmission power, high efficiency, long service life, good reliability, accurate transmission rate;?It has been widely used in automobiles, machine tools and various instruments, and is suitable for almost all power and speed ranges.?Gear transmission technology has now become one of the key problems in the design and development of spur gear and machining technology in the world.?As to how to design the tooth cylindrical gears, first of all, we need to consider is how to correctly choose materials and parameters of gear, and then according to the design and test formula of gear heat treatment and precision grade, after the above parameters, we will use the original CAD knowledge learning, draw sketch of spur gear.?Finally, the content and process of the spur gear processing technology are analyzed, and in the two kinds of gear processing schemes, the best one is selected to process the spur gear.?
?
Key words: structural characteristics；working principle；fixture design
37
目 錄
1緒論 3
1.1中國古代齒輪的發(fā)明歷史 3
1.2中國近代齒輪的發(fā)展 4
2直齒圓柱齒輪的設(shè)計 6
2.1齒輪的基礎(chǔ)知識 6
2.1.1齒輪機構(gòu)的特點： 6
2.1.2 齒輪的分類 6
2.2直齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)及零件圖 6
2.3零件的原始數(shù)據(jù) 10
2.4直齒圓柱齒輪材料及其參數(shù)合理選取 11
2.4.1滿足材料的工藝性能 11
2.4.2滿足材料的機械性能 12
2.4.3材料的經(jīng)濟(jì)性要求 12
2.4.4齒輪的材料及熱處理 12
2.5齒輪的技術(shù)要求 13
2.6零件的工藝分析 13
3加工齒輪的方法 15
3.1直齒圓柱齒輪的加工方法 15
3.1.1齒輪傳動的特點 15
3.1.2齒輪材料的選擇 15
3.1.3齒輪加工的常用方法 15
4 零件的工藝規(guī)程分析 17
4.1零件的毛坯形式 17
4.2基準(zhǔn)的選擇 17
4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 17
4.2.2精基準(zhǔn)的選擇 17
4.3工件表面加工方法的選擇 17
4.4制定工藝路線 18
4.5機械加工余量、毛坯尺寸和公差 19
4.5.1機械加工余量、工序尺寸 19
4.5.2毛坯圖的確定 21
4.6 確定切削用量及基本工時 21
5夾具設(shè)計 29
5.1問題的提出 29
5.2夾具設(shè)計 29
5.2.1夾具定位基準(zhǔn)的選擇 29
5.2.2夾具的主要組成 29
6總結(jié) 31
7參考文獻(xiàn) 34
致 謝 35
1緒論
我們中華民族有著悠久的古老文化，歷史上有許多文物。齒輪的發(fā)明就是其中之一。中國至少在2200年前在我國發(fā)明了齒輪。人們廣泛使用齒輪。這些設(shè)備主要包括導(dǎo)航車輛、水車、遙測儀等涉及到天文、農(nóng)業(yè)和交通運輸方面的機械設(shè)備。從新中國成立伊始，擺線齒輪、漸開線齒輪和圓弧齒輪開始發(fā)展并流行起來。，齒輪設(shè)計和齒輪制造技術(shù)都開始逐漸成熟起來。我國還成立了專業(yè)的齒輪機、齒輪工廠和齒輪制造企業(yè)，使得國內(nèi)的齒輪制造行業(yè)發(fā)展成為一個非常完整的門類。我國在低速齒輪的研制和生產(chǎn)也取得了長足的進(jìn)步，用于各種重型和高速大功率的行星齒輪也已經(jīng)開始批量生產(chǎn)。我們還積極學(xué)習(xí)世界各地各種錐齒輪的制造技術(shù)，還可以自制各種各樣的蝸桿，汽車和機床行業(yè)使用的各種齒輪也都有很高的生產(chǎn)率。齒輪聯(lián)鎖原理的系統(tǒng)研究、精度驗證材料、熱處理新齒形新技術(shù)方法新齒輪類型和結(jié)構(gòu)等，取得了令人振奮的成果。我們還定義了一套基本的齒輪標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但與國際高水平相比，我們還有相當(dāng)大的差距，需要進(jìn)一步改進(jìn)。
1.1中國古代齒輪的發(fā)明歷史
中國是一個擁有著有悠久歷史的國家，在過去的幾千年中，諸侯割據(jù)，三國鼎立，我們是四大古文明國家之一，曾經(jīng)踏足山巔，也曾進(jìn)入低谷，但我們的文化一直未曾斷絕，這是世界上許多其他國家不曾擁有的，因此我們國家的文物儲量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是其他國家可以比擬的，例如聞名世界的西安秦兵馬俑、抵御外族的萬里長城，瑰麗的唐三彩，這都是我們國家寶貴的財富，我們應(yīng)積極發(fā)掘并保護(hù)它們。
新中國成立以來我國在考古學(xué)方面一直在積極發(fā)展。我們在發(fā)現(xiàn)文物的過程中發(fā)現(xiàn)，中國很可能早在2200年前就發(fā)明出了齒輪，1954年，在考古學(xué)家的努力下，在山西出土了一件類似秦青銅器的齒輪，這個齒輪現(xiàn)在理所當(dāng)然的保存在山西省博物館。
1959年6月30日，在保定出土了一件西漢時期的鑄造文物，這又是我國發(fā)現(xiàn)齒輪的一次突破，現(xiàn)在保存在沈陽博物館內(nèi)。
1953年在陜西省長安縣紅慶村漢墓，中國考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了東漢初期的人字形齒輪，現(xiàn)藏陜西省博物館。后來，這種人字形齒輪在長沙也被發(fā)現(xiàn)，并發(fā)現(xiàn)它制造于西漢初期（公元前200年）。
上述研究結(jié)果證明齒輪由銅制成，有正齒輪、斜齒輪和人字形齒輪，并且中國早在秦代、漢代(公元前221- -220年)的時候就發(fā)明并制造出了齒輪。
同時發(fā)明了齒輪系統(tǒng)。它將幾個齒輪組合成一個傳動系統(tǒng)，用在“軌道車”（即里程表）上，這種車又被稱為大章車或者記里車。大車行走一里地鼓就被敲打一次，所以它也被稱為記里鼓車。它的功能是在汽車向前移動時利用車輪自身的旋轉(zhuǎn)，然后這時候換個檔位就可以每里計數(shù)一次了，可以說，現(xiàn)代汽車?yán)锍瘫砭褪菑哪莻€時代借鑒來的，新技術(shù)只是一種不同的結(jié)構(gòu)而已。晉代（公元397-414年）使用的記里鼓車中，有一個木人在車上拿著木槌敲擊鼓，走一里的路程敲擊鼓一次。
吳德仁發(fā)明創(chuàng)造出了一種指南車模型，指南車的車箱總共分為上下2層，車廂每層有13個齒輪，車子在運動的時候，車子和車上的小人總是指向南方。
唐代梁瓚用20-30個齒輪制作水文儀器。北宋時期（1086-1089），蘇頌、韓公廉用數(shù)十個齒輪制作齒輪組，建造了水文臺，這使得渾象觀測成為可能。
1.2中國近代齒輪的發(fā)展
新中國成立后，經(jīng)過第一個五年計劃機械工業(yè)的建設(shè)，我國的齒輪行業(yè)已經(jīng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。而在經(jīng)過了六個五年計劃后，中國慢慢發(fā)展，厚積薄發(fā)，創(chuàng)立了世界上最大的齒輪專家團(tuán)隊，并在齒輪軸領(lǐng)域逐漸取得了優(yōu)異的成績。專業(yè)齒輪廠和通用齒輪制造商建立了試驗設(shè)計與制造技術(shù)。生產(chǎn)工具結(jié)構(gòu)，齒輪刀具完整的齒輪制造產(chǎn)業(yè)體系。
圓柱齒輪是機械產(chǎn)品中最常用的，品種很多。正齒輪的齒廓系統(tǒng)主要使用三種類型的齒廓：擺線，漸開線和圓弧。大多數(shù)使用漸開線齒形。
漸開線正齒輪的制造工藝是特定于行業(yè)的，例如在汽車、拖拉機和機床等行業(yè)。批量生產(chǎn)中小型齒輪模塊通常采用滾軋（嵌體）—剃齒（擠壓）—熱處理工藝—輔助，用于冶金、礦山、起重和運輸通用機械工程大中型模塊齒輪常用在回火和滾齒過程中。過去，發(fā)電廠、石油化工、冶金、造船和航空航天的高速齒輪均采用調(diào)質(zhì)工藝—小齒輪—剝皮工藝。但近年來采用了多種滾齒、滲碳、淬火處理—硬齒面技術(shù)。
從上面的論述可以知道，我們國家擁有十分厚重的文化歷史，能記載這些的不僅僅只有書籍和漢字，各朝各代的文物同樣在默默的記載著這一切，甚至它們比文字來得更加直接、直觀。例如清朝乾隆年間的十二生肖獸首銅像，在第二次鴉片戰(zhàn)爭的時候，英法聯(lián)軍聯(lián)手攻入了我國當(dāng)時的政治文化中心——北平，他們攻陷北京后，燒殺搶掠，無惡不作，將當(dāng)時的寶庫圓明園中的各種瑰寶劫掠一空，導(dǎo)致它們這么多年一直漂泊海外，這其中就包括了十二生肖獸首銅像，我初中學(xué)到這段歷史的時候也是十分的氣憤，好在在我國愛國人士的努力下，這些文物的一部分回到了祖國母親的懷抱，但至今仍有四件無法回歸，但我相信屬于我國的東西最終都會回到我們手中，我們也應(yīng)努力學(xué)習(xí)，爭取能為這些文物的回歸做出一分努力，我們也要牢記這些歷史，將這些作為我們進(jìn)步的動力，這樣我們的國家才能越來越強大，才不會像當(dāng)初一樣被人任意欺負(fù)。
2直齒圓柱齒輪的設(shè)計
2.1齒輪的基礎(chǔ)知識
2.1.1齒輪機構(gòu)的特點：
齒輪機構(gòu)的優(yōu)點：
①跟其他零件作比較，齒輪的瞬時傳動比恒定；②齒輪的傳動效率很高（可達(dá)0.99）；③工作很少會出現(xiàn)故障，④可以使用很長的時間。
齒輪機構(gòu)的缺點：
①低精度齒輪產(chǎn)生的沖擊載荷很危險，②制造齒輪機構(gòu)需要很大的費用，③齒輪機構(gòu)不像其他機構(gòu)一樣適合長距離的傳動。
2.1.2 齒輪的分類
齒輪分類的方法：可以按照齒輪的齒形、齒面和制作方法分成不同類型的齒輪。因為漸開線齒輪制造起來相對簡單。所以，漸開線齒輪在很多地方都在使用，擺線和圓弧齒輪的使用相對而言就要少了。
與壓力角相比，壓力角的大小與齒輪承載能力呈現(xiàn)出來的關(guān)系是正相關(guān)，壓力角較寬的齒輪理所當(dāng)然的擁有較高的負(fù)載能力，反之亦然。但是當(dāng)齒輪在相同扭矩力的作用下時，軸承上的載荷反而會增加，這就是為什么僅在特殊情況下使用它的原因。齒輪齒的高度是標(biāo)準(zhǔn)化的。而一般使用標(biāo)準(zhǔn)齒高的位移齒輪有很多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各類機器設(shè)備中。
2.2直齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)及零件圖
2.2.1齒輪各部分名稱及符號
圖1-1 齒輪各部分名稱及代號
（1）齒頂圓：過輪齒頂端所作的圓稱為齒頂圓，其直徑（或半徑）用da（或ra ）表示。
（2）分度圓：為了便于齒輪設(shè)計和制造而選擇的一個尺寸參考圓稱為分度圓，其直徑（或半徑）用d（或r表示）。
（3）齒根圓：過輪齒槽底所作的圓稱為齒根圓，其直徑（或半徑）用df（或rf）表示。
（4）齒頂高：輪齒介于分度圓與齒頂圓之間的部分稱為齒頂，其徑向高度稱為齒頂高，用ha表示。
（5）齒根高：輪齒介于分度圓與齒根圓之間的部分稱為齒根，其徑向高度稱為齒根高，用hf表示。
2.2.2直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)與齒輪各部分的尺寸關(guān)系
（1） 齒數(shù)：在齒輪中心距不變的情況下，以下適用：齒數(shù)越高，傳動越順暢，噪音越低。但是，齒數(shù)多的時候，因為模量小，齒厚度也小，所以降低了彎曲強度。因此，當(dāng)齒輪滿足抗彎曲強度時，要使用更多的齒數(shù)和更小的模數(shù)。為了避免誤動作，牙齒的數(shù)量通常為Z≥17，線芯的齒數(shù)盡量少，但至少不少于14，最好是偶數(shù)。
為了使傳動平穩(wěn)，當(dāng)中心距a不變的時候，需要設(shè)計更多的齒數(shù)，使重合度增加。在閉式齒輪傳動中，例如變速器中，為了滿足傳動平順性的要求，小齒輪齒數(shù)一般選擇在二十到四十之間，同時為了使齒輪不至于太小，小齒輪齒數(shù)一般選擇在十七到二十之間。在變速器中，選擇α=20°的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，當(dāng)z1≥17時，可以避免此輪發(fā)生根切。而且可以使兩個齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，保管齒輪間磨損平均。
（2）模數(shù)：用m表示，定義為p與π之比，即：
m = p / π
所以齒輪的分度圓直徑d可用下面的式子表示，即：
d = mz
輪齒的彎曲承載能力主要是看齒輪模數(shù)如何進(jìn)行選取。為了使齒輪的體積較小，并且在工作的時候噪音低，切削量小，提高生產(chǎn)或使用過程的經(jīng)濟(jì)型，要設(shè)計較小的模數(shù)。同時，模數(shù)的減少可以降低滑動率，提高了運行的安全性。模數(shù)已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計中要盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
將 2 個齒輪連接在一起。齒輪之間的距離必須相同，因此連接兩個齒輪的齒輪的模數(shù)m必須相等。由d=mz可以看出，模數(shù)m越高，輪齒越大，模數(shù)m越小，輪齒越小。
模數(shù)m已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，如下表所示
（圖1-2 摘自機械原理（第八版）P202表10-1）
（3）選擇模數(shù)時，應(yīng)先使用第一行的模數(shù)，再使用第二行，括號內(nèi)的模數(shù)盡量不要使用。
在確定標(biāo)準(zhǔn)正齒輪的模數(shù)m時，可以根據(jù)與m的比例比來確定齒的基本尺寸。
（圖1-3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算公式）
（4）壓力角
齒輪的壓力角大小有利有弊，當(dāng)壓力角增加時，有利于齒輪的接觸強度、抗膠合能力的提高，但是壓力角也不能設(shè)計的過大，其角度在大于25°后對于這兩個性能的改善就捉襟見肘了；在設(shè)計壓力角的過程中，要選擇適當(dāng)?shù)拇笮 τ?500型壓裂車變速器的設(shè)計，可以選擇18度的標(biāo)準(zhǔn)壓力角。
（5）傳動比
定軸輪系設(shè)計時，首先要考慮的時傳動比分配，這是進(jìn)行其他選擇的基礎(chǔ)。傳動比分配對機構(gòu)的承載能力、使用壽命或者變速器的質(zhì)量、體積都有著決定性的影響。傳動比的分配有以下要求：各級傳動強度相近；考慮到傳動過程中的平穩(wěn)，要降低構(gòu)件轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動慣量。在確定傳動比分配時，這些條件都很重要，但是它們又相互制約，互為矛盾的存在，所以在設(shè)計過程中，必須綜合考慮，選擇合理方案。在2500型壓裂車傳動系統(tǒng)設(shè)計與仿真分析中，主要把強度準(zhǔn)則放在第一個考慮的因素內(nèi)。在減速傳動設(shè)計中，高速級傳動比略大于低速級傳動比，并且各級傳動比采用前大后小的原則而不是等比級數(shù)分配。這樣的設(shè)計有利于質(zhì)量減輕，方便潤滑，各級傳動也接近強度。在本次變速器的設(shè)計中，要把誤差控制在0.5％。
（6）中心距
當(dāng)齒數(shù)確定時，中心距I = (Z1+Z2) / 2 * m
（7）齒輪嚙合條件
模數(shù)和壓力角相同的齒輪都可以正確嚙合。
2.3零件的原始數(shù)據(jù)
零件材料為45鋼，齒面硬度為：220～250HB， 該零件年產(chǎn)量為：1000件，備品率3%，廢品率0.5%，采用鍛件毛坯。如圖1-4所示
（圖1-4 減速器圓柱直齒輪原始數(shù)據(jù)）
直齒圓柱齒輪零件圖如圖1-5所示
（圖1-5直齒圓柱齒輪零件圖）
2.4直齒圓柱齒輪材料及其參數(shù)合理選取
檢查齒輪的可靠性，增加其使用壽命。齒輪的材料和熱處理工藝在運行前應(yīng)根據(jù)實際工況和材料性能進(jìn)行選擇。對齒輪直齒材料的基本要求是齒面應(yīng)足夠堅硬和耐磨。齒輪軸應(yīng)足夠耐用以防止出現(xiàn)任何空腔，并應(yīng)具有良好的冷熱加工工藝，滿足齒輪的各種技術(shù)要求。
2.4.1滿足材料的工藝性能
材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工要求的能力。
制作一個齒輪需要經(jīng)過鍛造、切削、熱處理等工序。因此，選擇的材料的工藝效率是其中最重要的東西。從以前的人的經(jīng)驗來看，碳鋼特別適合鍛造和切削。另外，鋼材的力學(xué)性能可以滿足一般勞動情況的要求。因此，通過改變過程規(guī)則和熱處理等方法，可以提高材料的工藝效率。
2.4.2滿足材料的機械性能
如果在加工過程中齒根承受較大的彎曲載荷的話，就會降低齒面或齒體的強度；當(dāng)齒面上各處都很光滑的時候，就會發(fā)生磨損。
齒輪損傷的大部分形態(tài)是齒面的磨損、齒面的附著以及塑性變形和斷裂。因此，在與齒輪接觸時需要顯示彎曲疲勞和強度的齒輪材料。當(dāng)然，核心必須堅固耐用。
2.4.3材料的經(jīng)濟(jì)性要求
在滿足性能要求的同時，也要注意降低零件的整體成本。相比較而言，碳鋼和鑄鐵相較于其他材料的價格比較低。因此，選擇碳鋼和鑄鐵時必須考慮零件的機械性質(zhì)。不僅需要有更好的加工效率，還要有較低的成本。
2.4.4齒輪的材料及熱處理
齒輪材料的基本要求是：齒面必須硬化，齒軸必須是實心的，易于加工和熱處理，配套的軟齒平面齒輪的硬度差為30-50HBS。
中碳鋼和中碳合金鋼40、45、40Cr、40MnB鋼通常用于低負(fù)荷能力。低速、中速齒輪可調(diào)節(jié)溫度或正火（要求不高時）表面的低溫調(diào)整后的性能要求（綜合力學(xué)性能良好），表面硬度可達(dá)到52~58HRC，耐磨耗性高。這種傳動方式承受不了巨大的沖擊負(fù)荷。
適用于大直徑齒輪毛坯（φ> 400 ～ 600 mm）和復(fù)雜形狀。如果很難偽造也可以用鑄鐵，如ZG270-500、ZG310-570等。
適用于低負(fù)載、低速和不運轉(zhuǎn)的不太關(guān)鍵的齒輪?？梢赃x擇使用灰口鑄鐵，如HT200、HT250、HT300等可用于精度要求不高的場合。
（5）用于在腐蝕性介質(zhì)中操作的工具中的薄齒輪。有色金屬如黃銅、鋁青銅、錫青銅、硅青銅等可用于無負(fù)載工具和工具齒輪。這些設(shè)備在非潤滑條件下運行小齒輪可由工程塑料制成，如尼龍、ABS、聚甲醛等。
常用的齒輪材料及其熱處理方法有:
（1）表面淬火，特點是抗疲勞孔隙率高，附著力高，耐磨。
（2）滲碳淬火，特點是齒輪抗彎強度高，接觸齒面耐磨。
（3）滲氮，滲氮是一種對表面進(jìn)行化學(xué)熱處理的方法。
（4）正火，通過正火處理后，可以消除齒輪的內(nèi)應(yīng)力，優(yōu)化晶粒，
（5）調(diào)質(zhì)；
本文中我選用的齒輪材料為45鋼，其熱處理方法為調(diào)質(zhì)處理。
2.5齒輪的技術(shù)要求
齒輪的制造精度對齒輪效率的影響是十分巨大的。根據(jù)使用條件，齒輪傳動應(yīng)該滿足下面三個要求：
（1）傳遞運動平穩(wěn)性
我們使用齒輪的時候，首先想到的肯定是需要它傳輸平穩(wěn)，不會產(chǎn)生太多的震動和噪音，這也是首要的任務(wù)。
（2）傳遞運動準(zhǔn)確性
選用齒輪時，我們還需要考慮它傳遞運動時的準(zhǔn)確性，即我們需要的是：齒輪轉(zhuǎn)動一圈，角度的變化不超過我們提前設(shè)想的值。
（3）傳動側(cè)隙的合理性
齒輪在運行的時候，肯定是需要潤滑劑的，這就需要我們在不工作的齒面之間留下一些縫隙，用來儲存潤滑油，以此補償因一些不可抗力引起的誤差。
2.6零件的工藝分析
減速器圓柱直齒輪是一種回轉(zhuǎn)體零件,此零件的的材料為45鋼。零件需要加工的表面主要有三組，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)在按以下步驟詳細(xì)介紹下：
⑴圓柱直齒輪兩端面加工
圓柱直齒輪的齒寬為16mm，兩端面的表面粗糙度為3.2；兩端面以中心孔為基準(zhǔn)，圓跳動為0.026。
⑵圓柱直齒輪的齒面加工
齒輪的分度圓直徑為Φ45，它的表面粗糙度為0.8；齒輪的齒頂圓直徑為
Φ500-0.059,其表面粗糙度為1.6，以中心孔為基準(zhǔn)，圓跳動為0.04；兩端倒角1×45°。
⑶圓柱直齒輪的中心軸孔加工
齒輪中心軸孔的尺寸為Φ2000.021，它的表面粗糙度是1.6；中心孔鍵槽的寬度為600.03，兩個端面的表面粗糙度都是6.3，鍵槽上端面距離軸孔下端象限點的距離為22.600.01，其上端面的表面粗糙度為3.2；中心孔兩端倒角1×45°。
3加工齒輪的方法
3.1直齒圓柱齒輪的加工方法
有幾種加工齒廓的方法。它們可分為非切削加工和機械加工。非機械加工工藝包括熱軋齒輪、冷軋齒輪和精密鍛造齒輪，新型粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)效率高、材料消耗低、成本低，是非機械加工技術(shù)的優(yōu)勢，由于加工精度低，工藝不穩(wěn)定，適用范圍廣，因此很難，推薦小規(guī)模生產(chǎn)。并且使用是有限制的。
展成法也稱為范成法，是利用齒輪刀具和齒坯的嚙合運動來切割齒形的過程。 用同一把模數(shù)和齒廓角相同的刀具可以加工不同齒數(shù)的齒輪。根據(jù)生成原理加工齒廓的工藝包括：刮削、珩磨和磨削、滾齒、插齒等工藝。刮、珩磨和研磨是用于改善齒形的過程。展成(范成)的加工精度和生產(chǎn)率高，刀具通用性好，它在生產(chǎn)中被廣泛使用。
3.1.1齒輪傳動的特點
齒輪的傳輸速率比較準(zhǔn)確，適合許多的速度，可以設(shè)計成不同的圓周范圍，可以使用很長的時間， 結(jié)構(gòu)也適合許多場景。缺點是無過載保護(hù)和特殊齒輪成本更高等。
3.1.2齒輪材料的選擇
齒輪在不同工作條件下的破壞情況也是不一樣的，與此對應(yīng)的材料的選擇也不盡相同。例如，慢速和重型齒輪一定是要選用強度和硬度好的材料的。齒面硬度高的材料對應(yīng)的是高速的齒輪。熱處理能夠提高齒輪的機械性能，使齒輪更耐磨，也能承載更大的載荷。最常見的鑄鐵是 ZG40和ZG45。
3.1.3齒輪加工的常用方法
(1) 滾齒
滾齒是高效且通用的。 它可以被認(rèn)為是一種沒有齒隙的齒輪齒條傳動裝置。 滾齒加工度是8-9級的齒輪精度，可以粗加工和半精加工7級以上的精度。
（2）插齒
加工雙齒輪或三齒輪時，由于兩齒輪間距很小，不能使用成型或滾齒；這種情況下的插齒加工是由制造實踐產(chǎn)生的。插齒刀就是一種在齒輪上磨削齒的前后角并產(chǎn)生刀刃的特殊齒輪。如果要使用插齒刀，必須形成上下旋轉(zhuǎn)的切削運動。同時，必須保持保持著一對漸開線齒輪的嚙合關(guān)系。
（3）剃齒
由高速鋼制成的精密斜齒輪在齒面做圓周運動，淬火后形成切削刃，形成剃刀。 滾壓后齒面保留。 加工有一定間隙的齒輪迫使它們此時與一定的速度相關(guān)，因為齒輪刀具的齒面和加工的齒輪齒面在齒寬方向上是相關(guān)的。齒輪切割器的刀片可以加工其余的齒輪齒表面。由于剃須刀刀片的精密螺旋性質(zhì)，刀刃被輕輕刮掉，以提供更精確的齒形，在滾動過程中更加接地 并且齒面質(zhì)量也得到提高。
（4）珩齒
齒輪淬火后，不可避免地會變形，降低齒輪的精度。此外，齒輪表面呈黑色。 這時候剃須刀是刮不掉的，所以需要工具。通過使用研磨劑和添加環(huán)氧樹脂進(jìn)行改進(jìn)。這種材料被鑄造或熱壓成斜齒輪，即用磨刀輪代替剃須刀片來加工正齒輪，即斜齒輪。機床在磨刀時的各種運動，齒輪與剃須時齒輪的運動完全相同。這些機床的區(qū)別在于它們是不同的工具。
（5）磨齒
齒輪磨削也采用強制漸開線嚙合原理產(chǎn)生加工或使用精密漸開線齒廓進(jìn)行輪廓加工。
4 零件的工藝規(guī)程分析
4.1零件的毛坯形式
零件的材料是45鋼。零件的年產(chǎn)量為1000件，是中批量，而且零件加工的輪廓尺寸不大。因為零件的形狀不復(fù)雜，所以毛坯的形狀盡量接近零件的形狀，所以采用了45鋼作為原材料制作毛坯。在確定加工余量后再決定毛坯尺寸。。?
4.2基準(zhǔn)的選擇
基面的選擇是工藝設(shè)計中最基礎(chǔ)的任務(wù)之一。要保證加工質(zhì)量，就需要我們對基面進(jìn)行正確合理的選擇，而且這樣還可以提高生產(chǎn)效率。如果基面我們選擇的不夠準(zhǔn)確，我們生產(chǎn)的時候就有可能無法進(jìn)行，再嚴(yán)重些的話很多零件都會報廢，導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。
4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
選取粗略參考點主要用于選取第一次加工操作的位置零點。以便為后續(xù)處理操作提供良好的參考點。
選擇粗基準(zhǔn)的要求主要為：
⑴要考慮如何分配各加工面的余量，必須考慮原始面和加工面的相互位置要求。但是，這兩個要求一般情況下我們是無法做到全部考慮到的。但是一般軸類的零件，選擇外圓作為大致的參考點。這是因為軸類零件的表面都進(jìn)行了加工。本論文中我設(shè)計的零件應(yīng)該選擇加工余量最小的表面作為粗糙基準(zhǔn)（這是粗基準(zhǔn)選擇原則中的余量足夠原則）。選擇外圓柱面和端圓Φ50的表面作為粗基準(zhǔn)。車床使用帶擋塊的三爪卡盤夾緊工件，這樣可以消除工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位。
4.2.2精基準(zhǔn)的選擇
（1）主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重疊的問題。如果設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)無法匹配的話，那么我們就要進(jìn)行尺寸換算。這將在以后進(jìn)行專門計算，在此不再贅述。
4.3工件表面加工方法的選擇
根據(jù)齒輪的加工特性以及零件各個尺寸的要求，現(xiàn)在選擇加工齒輪的加機床，具體內(nèi)容如下表4.1所示：
表4.1 零件加工表面選擇表格
序號
工序
選擇機床
1
?50兩端面
CA6140車床
2
?50圓柱面
CA6140車床
3
?20H內(nèi)孔
Z525立式鉆床
4
鍵槽
5020插床
5
齒輪
Y3150滾齒機
4.4制定工藝路線
?工藝路線的首要任務(wù)應(yīng)該是確保幾何形狀以及確保其他技術(shù)要求，如尺寸精度、位置精度等。在生產(chǎn)批量已經(jīng)確定的條件下，可以考慮使用采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中，用以提高生產(chǎn)率。此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，盡可能降低生產(chǎn)成本。
⑴工藝路線方案（一）
工序10 鍛造齒輪的毛坯；
工序20 對Φ500-0.059左端面進(jìn)行粗車、半精車；
工序30 對Φ500-0.059右端面進(jìn)行粗車、半精車；
工序40 對Φ2000.021孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸；
工序50 粗車、半精車Φ500-0.059外圓；
工序60 插鍵槽；
工序70 滾齒機滾齒；
工序80 倒角；
工序00 檢查、入庫；
⑵工藝路線方案（二）
工序10 鍛造齒輪的毛坯；
工序20 對Φ500-0.059左端面進(jìn)行粗車；
工序30 對Φ500-0.059右端面進(jìn)行粗車；
工序40 半精車Φ500-0.059右端面；
工序50 半精車Φ500-0.059左端面；
工序60 鉆、擴(kuò)、鉸Φ2000.021；
工序70 粗車、半精車Φ500-0.059外圓；
工序80 插鍵槽；
工序90 滾齒機滾齒；
工序100 倒角；
工序110 檢查、入庫；
⑶最終工藝路線
將工序方案（二）與工序方案（一）進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，不僅工序數(shù)量增加了，同時裝夾的次數(shù)也增加了，這樣就會因為裝夾次數(shù)增加在成不必要的加工誤差，而工序方案一的加工較為集中，也方便裝夾，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率。所以選擇方案一為本零件的加工方案。所以零件的最終加工方案如下所示：
工序10 鍛造齒輪的毛坯；
工序20 對Φ500-0.059左端面進(jìn)行粗車、半精車；
工序30 對Φ500-0.059右端面進(jìn)行粗車、半精車；
工序40 鉆、擴(kuò)、鉸Φ2000.021；
工序50 粗車、半精車Φ500-0.059外圓；
工序60 插鍵槽；
工序70 滾齒機滾齒；
工序80 倒角；
工序90 檢查、入庫；
4.5機械加工余量、毛坯尺寸和公差
4.5.1機械加工余量、工序尺寸
⑴Φ500-0.059左端面加工余量尺寸的計算
根據(jù)最終我選擇的工序，Φ500-0.059左端面加工余量尺寸及工序尺寸的確定如表4.2所示：
表4.2Φ500-0.059左端面加工余量尺寸及工序尺寸的確定
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
半精車端面
1
16
0.1
粗車外端面
2
17
+0.3
毛坯
3
19
0.5
⑵Φ500-0.059右端面加工余量尺寸的確定
根據(jù)以上工序的選擇，Φ500-0.059右端面加工余量尺寸及工序尺寸的確定如表4.3所示：
表4.3Φ500-0.059右端面加工余量尺寸及工序尺寸的確定
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
半精車端面
1
22
0.1
粗車外端面
2
23
+0.3
毛坯
3
25
0.5
⑶鉆、擴(kuò)、鉸Φ2000.021加工余量尺寸的確定
根據(jù)以上工序的選擇，對Φ2000.021孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸的加工余量尺寸的確定如表4.4所示：
表4.4鉆、擴(kuò)、鉸Φ2000.021加工余量尺寸的確定
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
鉸孔
0.6
20
擴(kuò)孔
1.4
19.4
+0.1
鉆孔
2
18
+0.3
毛坯
3
16
0.5
⑷粗車、半精車500-0.059外圓加工余量尺寸的確定
根據(jù)以上工序的選擇，對500-0.059外圓進(jìn)行粗車、半精車的加工余量尺寸的確定如表4.5所示：
表4.5粗車、半精車500-0.059外圓加工余量尺寸的確定
工序名稱
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及公差
半精車端面
1
0.1
粗車外端面
2
+0.3
毛坯
3
0.5
4.5.2毛坯圖的確定
根據(jù)以上內(nèi)容繪制零件的毛坯圖，零件的最終毛坯圖，附圖零件毛坯圖所示：
（圖4-1直齒圓柱齒輪毛坯圖）
4.6 確定切削用量及基本工時
⑴工序20 粗車、半精車500-0.059左端面
1）加工條件
工件材料：45鋼，齒輪材料的屈服強度δb=220MPa，45鋼鍛件。
機床：選用CA6140臥式車床
刀具：采用刀片材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2）計算切削用量
① 粗車Φ50mm左側(cè)端面
①已知毛坯長度方向的加工余量為3+2=5mm,所以=5mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[14]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>3~5mm,以及工件直徑為50時，f =0.7~1.0mm/r，按CA6140車床說明書《見切削手冊》取 f =0.9mm/r。
③計算切削速度
按[14]表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min)
(m/min)
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=128.6(m/min)
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 819r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和819r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為900r/min?，F(xiàn)選取=900/min。
⑤切削工時
按[14]表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
② 半精車Φ50mm左側(cè)端面
①已知毛坯長度方向的加工余量為1mm,所以=1mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[11]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>1~2mm,以及工件直徑為50時，f =0.25~0.3，按CA6140車床說明書42取 f =0.3mm/r。
③計算切削速度
計算切削速度，按根據(jù)上述條件查42表4-15選=130～160。根據(jù)CA6140機床選取
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1019r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和1019r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1120r/min?，F(xiàn)選取=1120/min。
⑤切削工時
按[14]表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
⑴工序30 粗車、半精車右端面
1）加工條件
工件材料：45鋼，材料的屈服強度δb=220MPa，45鋼鍛件。
機床：CA6140臥式車床
刀具：采用刀片材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2）計算切削用量
① 粗車Φ50mm右側(cè)端面
①已知毛坯長度方向的加工余量為3+2=5mm,所以=5mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[11]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>3~5mm,以及工件直徑為50時，f =0.7~1.0mm/r，按CA6140車床說明書42取 f =0.9mm/r。
③計算切削速度
按[14]表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min)
(m/min)
其中：=342, =0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=128.6(m/min)
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 819r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和819r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為900r/min。現(xiàn)選取=900/min。
⑤切削工時
按[14]表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
② 半精車Φ50mm右側(cè)端面
①已知毛坯長度方向的加工余量為1mm,所以=1mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[14]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>1~2mm,以及工件直徑為50時，f =0.25~0.3，按CA6140車床說明書[15]取 f =0.3mm/r。
③計算切削速度
計算切削速度，按根據(jù)上述條件查[15]表4-15選=130～160。根據(jù)CA6140機床選取
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1019r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和1019r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1120r/min?，F(xiàn)選取=1120/min。
⑤切削工時
按[14]表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
工序40 鉆、擴(kuò)、鉸；
1）加工條件
工 件 材 料 ：45 鋼，材料的屈服強度δb=220MPa，45鋼鍛件。
機 床：Z525立式鉆床
刀具：麻花鉆頭、鉸刀
2）計算切削用量
①鉆Φ18mm孔
①進(jìn)給量
據(jù)[14]表10-66,當(dāng)45鋼≤HB200時，D=Φ18時，取f=0.3mm/r。
②切削速度
根據(jù)[19]表10-70,及10-66,查得V=35m/min.
③確定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 619.2r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-2),和619.2r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為555r/min?，F(xiàn)選取=555r/min。
所以實際切削速度
==
削工時，按[14]表6.2-1?！?
i ;
其中l(wèi)=16mm; ，;
②擴(kuò)Φ19.4mm孔
查閱相關(guān)資料可以得知，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時，其進(jìn)給量和切削速度和鉆同樣尺寸的實心孔時的進(jìn)給量和切削速度之關(guān)系為：
，
式中的、——加工實心孔進(jìn)的切削用量?，F(xiàn)已知
=0.36mm/r([14])表2.7 =42.25m/min ([14])表2.13
①進(jìn)給量
取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r
②切削速度
v=0.4×42.25=16.9m/min.
③定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 271.8r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-2),和271.8r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為275r/min?，F(xiàn)選取=275r/min。
所以實際切削速度
==
④切削工時，按[14]表6.2-1。
t=i ;
其中l(wèi)=16mm; =0mm; =0mm;
t= ==0.12(min)
③絞孔至Φ19.4mm至Φ20mm
① 進(jìn)給量
取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r
② 切削速度
按[14]選取v=0.4×48.25=19.3m/min.
③定機床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 298.3r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-2),和298.3r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為275r/min。現(xiàn)選取=275r/min。
所以實際切削速度
==
④工時，按[14]表6.2-1。
t=
其中l(wèi)=16mm; =0mm; =0mm
t= ==0.12(min)
工序50 粗車、半精車外圓；
1）加工條件
工件材料：45鋼，材料的屈服強度δb=220MPa，45鋼鍛件。
機床：CA6140臥式車床
刀具：采用刀片材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15,
=12,=0.5mm
2）計算切削用量
① 粗車Φ50mm外圓
①已知毛坯長度方向的加工余量為3+2=5mm,所以=5mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[19]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>3~5mm,以及工件直徑為60時，f =0.7~1.0mm/r，按CA6140車床說明書見[14]取 f =0.9mm/r。
③計算切削速度
按[14]表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min)
(m/min)
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見[11]表1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=128.6(m/min)
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 819r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和819r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為900r/min?，F(xiàn)選取=900/min。
⑤切削工時
按《工藝手冊》表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
② 半精車Φ50mm外圓
①已知毛坯長度方向的加工余量為1mm,所以=1mm
②進(jìn)給量f的確定
根據(jù)[15]中表2.4-3,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16×25 mm，>1~2mm,以及工件直徑為50時，f =0.25~0.3，按CA6140車床說明書[15]取 f =0.3mm/r。
③計算切削速度
計算切削速度，按根據(jù)上述條件查[7]表4-15選=130～160。根據(jù)CA6140機床選取
④確定機的主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1019r/min
按機床說明書(見[14]表4.2-8),和1019r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1120r/min?，F(xiàn)選取=1120/min。
⑤切削工時
按[14]表6.2-1。L=, =2mm, =0, =0
工序60 插鍵槽；
根據(jù)相關(guān)手冊，確定拉削速度v為3,6m/min。
切削公式為
式中-單邊余量，3mm；
L-拉削長度，16mm；
η-校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.2；
K- 考慮機床返回的形成次數(shù)，取1.4；
L- V-拉削速度，3,6m/min。
-拉刀的單面齒升，取0.06；
Z- 拉刀同時工作齒數(shù)，取1。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)帶入公式中可得：
0.33min
5夾具設(shè)計
5.1問題的提出
零件材料為45鋼，齒面硬度為：220～250HB， 該零件年產(chǎn)量為：1000件，備品率3%，廢品率0.5%，采用鍛件毛坯。根據(jù)任務(wù)要求需要設(shè)計加工時的專用夾具。在本次畢業(yè)設(shè)計中，我們選擇對工序40 鉆、擴(kuò)、鉸的加工工藝過程中的專用夾具設(shè)計。
5.2夾具設(shè)計
5.2.1夾具定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。我的零件圖沒有特別高的技術(shù)要求，對于平行度和對稱度要求也沒有太高的要求，所以要考慮的是該怎么樣提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。
⑴工序40 鉆、擴(kuò)、鉸夾具定位基準(zhǔn)的選擇
以齒輪的一個端面為定位基準(zhǔn)，這樣可以將沿著豎直z方向的位移自由度得到固定，同時沿著左右x方向，和前后y方向的旋轉(zhuǎn)自由度得到固定，通過端面固定了齒輪零件的3個自由度；以齒輪零件的外圓作為基準(zhǔn)，通過固定V型塊對零件的外圓進(jìn)行固定，這樣沿著左右x方向，和前后y方向的位移自由度得到固定，同時沿著豎直z方向的旋轉(zhuǎn)自由度得到固定，通過固定零件的外圓，固定了零件的三個自由度。通過以上分析，零件的六個自由度都得得到了固定，最終通過活動V型塊將零件進(jìn)行夾緊。
5.2.2夾具的主要組成
⑴工序40 鉆、擴(kuò)、鉸夾具的主要組成
1.夾具體 2.固定手柄壓緊螺釘 3.壓板 4.彈簧 5.活動V型塊 6.壓板 7.套 8.鉆套
圖3.1 工序40 夾具的主要組成
夾具體1通過U型槽和T型螺栓將夾具體與機床連接在一起，夾具體1的上平面與零件接觸，可以將沿著豎直z方向的位移自由度得到固定，同時沿著左右x方向，和前后y方向的旋轉(zhuǎn)自由度得到固定；
固定手柄壓緊螺釘2主要用于手動鎖緊零件；
壓板3、活動V型塊5、彈簧4組成組件，聯(lián)合起作用?；顒覸型塊5主要是用于對零件的夾緊。壓板3對活動V型塊5起到了導(dǎo)向作用，彈簧4主要是給活動V型塊5提供回彈力，方便松開取件。
6總結(jié)
在山西能源學(xué)院專升本的這兩年時間，時光飛逝，很快我們迎來了我們專升本的最后一項任務(wù)，畢業(yè)設(shè)計。在山西能源學(xué)院學(xué)習(xí)的這兩年使我收獲頗豐，是我生命中不可遺忘并且十分珍惜的一段時光，使我在最無助的時候感受到一絲像太陽照射一樣的溫暖，溫暖著我的精神世界。畢業(yè)設(shè)計是人生一次寶貴的財富，這段時光一定會陪伴我的一生。
我的畢業(yè)設(shè)計開始于2021年1月初，剛剛結(jié)束了元旦，大家還沉浸在節(jié)日的喜悅中，此時迎來了我們最后一學(xué)期唯一的任務(wù)，畢業(yè)設(shè)計。我畢業(yè)設(shè)計的主要課題為直齒圓柱齒輪加工工藝及工裝設(shè)計，零件材料為45鋼，齒面硬度為：220～250HB，該零件年產(chǎn)量為1000件，備品率3%，廢品率0.5%，采用鍛件毛坯；畢業(yè)論文的字?jǐn)?shù)為2萬-2.5萬；專用夾具總裝配圖（A0號）1張；專用夾具部件圖（A2號）2張；毛坯圖、零件圖（A3號或A2號，要求按1：1比例繪制）不少于2張；這就是我畢業(yè)論文課題的主要內(nèi)容。
今年的畢業(yè)設(shè)計課題從內(nèi)容上來講都符合我們學(xué)習(xí)的專業(yè)與內(nèi)容，課題充實并且每個組員都有自己需要去攻克的難關(guān)。由于大四第二學(xué)期只有這一項課題需要去完成，所以大家都有非常充裕的時間進(jìn)行準(zhǔn)備，但也存在著相應(yīng)的困難需要我們自己去克服。其中的困難不言而喻，首先時查閱資料的嚴(yán)重匱乏，其次是對自己專業(yè)知識掌握的能力不完善。這些都成為我們在完成此次畢業(yè)設(shè)計課題的難點和重點。
在我國1978年實行改革開放的之后，我國機械工業(yè)的水平也得到長足的進(jìn)步并慢慢的趕上其他發(fā)達(dá)國家，但仍然與發(fā)達(dá)國家機械工業(yè)的發(fā)展有著不小的差距。在國家指導(dǎo)各國企、民營企業(yè)走科技強國、可持續(xù)發(fā)展、提高生產(chǎn)技術(shù)，加強對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)管、以及密切和發(fā)達(dá)國家進(jìn)行貿(mào)易往來、產(chǎn)品交流，甚至在2011年上海成功的舉辦了世博會等一系列措施，我國在這些措施與政策的幫助下，機械工業(yè)的發(fā)展也得到了長足的進(jìn)步。
現(xiàn)在，批量生產(chǎn)逐漸成為現(xiàn)代制造業(yè)的新生產(chǎn)方式。在這樣的模式下，機床和夾具必須具有比原來更好的強度，為縮短生產(chǎn)交貨期打下基礎(chǔ)，降低生產(chǎn)成本。 因此，手工固定的方法現(xiàn)在已經(jīng)逐漸不能滿足生產(chǎn)和發(fā)展的要求。用于工具和設(shè)備生產(chǎn)模式的氣動和液壓配件。它對縮短技術(shù)裝備的設(shè)計和制造起著關(guān)鍵作用。為了適應(yīng)這種生產(chǎn)方式，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是開發(fā)新產(chǎn)品和機械制造的有效手段。產(chǎn)品的材料，加工，結(jié)構(gòu)和圖像有機地結(jié)合在一起，各個環(huán)節(jié)的變化導(dǎo)致整體的變化。隨著機床精度的提高，定位誤差的減小和夾具精度的提高，世界著名夾具生產(chǎn)企業(yè)是精密機械生產(chǎn)企業(yè)。事實上，家庭有不同的齒輪精度模型和標(biāo)準(zhǔn)，以滿足不同行業(yè)和經(jīng)濟(jì)銀行的需求。撥叉是機車齒輪箱的一個重要組成部分。在這個階段處理鍛造零件的主要問題，沒有達(dá)到現(xiàn)代加工水平。在批量生產(chǎn)中，其處理過程還需要手動繪制線條以確保準(zhǔn)確性，并且工作負(fù)載也通過手動方法進(jìn)行。在此期間，鍛件中不規(guī)則零件的加工仍處于低效率和高加工成本階段，必須推進(jìn)機械的高要求。
本論文完成的主要內(nèi)容有:
(1)在分析零件圖的基礎(chǔ)上,對齒輪設(shè)計的工藝進(jìn)行了規(guī)劃和設(shè)計。
(2)研究設(shè)計了齒輪的具體加工工藝,實現(xiàn)了對零件的整體加工。
(3)熟悉表面加工,這要求我們在加工過程之前,應(yīng)該做到充分了解每一臺參與加工過程的機床的具體情況,比如加工的具體方法和詳細(xì)的的加工精度參數(shù)值,在這同時,每一臺機床的主要用途也是我們需要做到詳細(xì)了解的,同時,也要充分考慮加工過程中的時效性以及經(jīng)濟(jì)性,這些前期準(zhǔn)備會一會保證我們所設(shè)計加工方案是完美的,加上它的的輔助,會使得零件的后期加工變得事半功倍。
(4)最后確定加工工序的安裝位置的是否正確以及保證所需工序的完好,加工這道工序用到的的具體機床型號，最后我們可以通過計算,繼而最后得出加工這道工序需要的的基本時間和輔助時間,還有工作場所服務(wù)所用到的具體時間。在這中間,機床的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和切削速度,這些參數(shù)的確定必然是按照說明書來計算的,最終來進(jìn)行確定的。如何利用好輔助工具,這個時候就顯得很重要了,比如查詢相關(guān)知識用到的加工工藝手冊。
本次論文設(shè)計中的不足主要反映在以下幾方面:
這種設(shè)計研究方法上來得到體現(xiàn)的方式主要在工藝設(shè)計這一層面上,還有就是在設(shè)計過程中諸如切削參數(shù)、切削力、切削振動、切削熱、工件和刀具材料等一系列問題是之前加工過程中并沒有考慮到的,僅僅是簡單的對如何去進(jìn)行鑄造加工以及設(shè)計最基本的工藝路線等方面進(jìn)行了基本設(shè)計。所以,自然會允許有一定的偏差存在,這指的是最后與實際加工過程所存在的微小偏差。所以如果最后評估的時候,如果把那些零件的加工工藝加上,這個要求是可以達(dá)到的。
在這里感慨一下，畢業(yè)設(shè)計確實十分費腦筋。但是，當(dāng)我電腦上的資料慢慢多起來，我的設(shè)計也慢慢完成的時候，我又覺得這種累對我來說也算不得什么了，一種成就感油然而生。雖然這種程度的畢業(yè)設(shè)計對別人來說不算什么，但它是我人生的一次勝利，它使我感到自己變得成熟了許多。通過這次設(shè)計，使我深深體會到，做任何事都一定要靜心，不能三心二意，哪一頭都想抓。我的設(shè)計中有許多計算，有的時候不禁令我感到心煩意亂，有兩次因為不小心計算出現(xiàn)了重大錯誤，影響巨大，我不得不將好幾頁的計算全都推翻重來，雖然我也想將錯就錯，但想到今后我們走到自己的崗位上如果也這樣的話，那會引起多大的事故，我不希望蝴蝶效應(yīng)發(fā)生在我的身上。我時刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對待的良好習(xí)慣。
這次設(shè)計使我在做事的態(tài)度上得到了一定的鍛煉，我學(xué)會了今日事今日畢，也學(xué)會了劃分時間，在設(shè)計中我還發(fā)現(xiàn)了我腦海里存儲的知識還是太少，自己對所學(xué)的專業(yè)知識的運用還是存在很大短板，這些年來我學(xué)習(xí)了許多的課程，以為自己學(xué)的很好，直到今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的心急如焚，老師卻對我，每個人都是這樣過來的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，只有實踐過后才能對知識有更好的掌握。老師的親切鼓勵了我的信心，使我更加的自信。
7參考文獻(xiàn)
[1] 徐鴻本主編.機床夾具設(shè)計手冊（第三版）機械工業(yè)出版社.2005
[2] 水根．機械制造工藝學(xué)（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004；
[3] 成大先，機械設(shè)計手冊，單行本[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004；
[4] 楊昂岳等．機械制造工程學(xué).[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，2004；
[5] 紹華．熱加工工藝基礎(chǔ)（第二版）[M].北京：，北京高等教育出版社，2008；
[6] 楊叔子主編．機械加工工藝師手冊（第一版）機械工業(yè)出版社.2002
[7] 李洪主編．機械加工工藝手冊（第三版）北京出版社.2000
[8] 孫本緒主編．機械加工余量手冊（第二版）國防工業(yè)出版社.2003
[9] 馬惠萍主編．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)案例教程（第二版）機械工業(yè)出版社.2019
[10] 周兆元、李翔英．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)
收藏