锥齿轮传动设计说明书

毕业设计说明书

专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机制3081班 姓 名： 弓宏国 学 号： 11308123 指导老师： 白福民

陕西国防工业职业技术学院

目 录

第一部分 工艺设计说明书……………………………………………………………………………4 …………

第二部分 第17号工序夹具设计说明书……………………………………………………………13 …………

第三部分 第7 号工序刀具设计说明书……………………………………………………………15 …………

第四部分 第17号工序量具设计说明书……………………………………………………………17 …………

第五部分 毕业设计体会………………………………………………………………………………18 …………

第六部分

参考资料……………………………………………………………………………………19 - 1 -

二O一O届毕业设计（论文）任务书 专业：机械制造与自动化 班级：机制3081班 姓名：钟磊 学号：11308110 一、设计题目(见附图)：

锥齿轮传动（CL24-A） 零件机械加工工艺规程制订及第17工序工艺装备设计。 二、设计条件：

l、零件图； 2、生产批量：中批量生产。 三、设计内容：

1、零件图分析：l）、零件图工艺性分析（结构工艺性及技术条件分析）；2）、绘制零件图；

2、毛坯选择： 1）、毛坯类型； 2）、余量确定； 3）、毛坯图。

3、机械加工工艺路线确定： 1）、加工方案分析及确定； 2）、基准的选择；3）、绘制加工工艺流程图（确定定位夹紧方案）。

4、工艺尺寸及其公差确定： 1）、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）； 2）、利用尺寸关系图计算工序尺寸； 3）、基准不重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。 5、设备及其工艺装备确定：

6、切削用量及工时定额确定： 确定每道工序切削用量及工时定额。

7、工艺文件制订： 1）、编写工艺设计说明书； 2）、填写工艺规程；（工艺过程卡片和工序卡片）

8、指定工序机床夹具设计： 1）、工序图分析； 2）、定位方案确定； 3）、定位误差计算； 4）、夹具总装图绘制，绘制夹具中所有非标零件图。 9、刀具、量具没计。（绘制刀具量具工作图） 四、上交资料（全部为电子文稿）：

1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；（按统一格式撰写）

2、工艺文件一套（含工艺流程卡片、每一道工序的工序卡片含工序附图）； 3、机床夹具设计说明书一份；（按统一格式撰写）

4、夹具总装图一张（A4图纸）；零件图两张（A4图纸）； 5、刀量具设计说明书一份；（按统一格式撰写）

6、刀具工作图一张（A4图纸）；量具工作图一张（A4图纸）。 五、起止日期：

2 010年11月1日一2 01 年 月 日(共 周) 六、指导教师： 七、审核批准：

教研室主任： 系主任：

年 月 日

八、设计评语：

九、设计成绩：

年 月 日

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设计题目：

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第一部分 工艺设计说明书

1.零件图工艺性分析

1.1零件结构功用分析

图示锥齿轮轴,结构较复杂,刚性好,主要表面为外圆面﹑螺纹﹑齿面,属于传动轴，主要用于传递扭矩，载荷较小，工艺性较好。 1.2零件技术条件分析

1.2.1 尺寸精度:形状精度和表面粗糙度分析

外圆柱表面 ： φ26?0.021 尺寸精度IT7 表面粗糙度Ra1.6 矩形螺纹 ： 牙宽 3?0.03 尺寸精度IT9 表面粗糙度Ra1.6 螺距 6?0.04 尺寸精度IT11 大径 26

?0.020?0.104000 尺寸精度IT10

小径 20?0.21 尺寸精度IT12

螺纹侧面表面粗糙度Ra1.6

齿 ： 精度等级7级 表面粗糙度R1.6 上述表面加工难度不太大,工艺性良好。 1.2.2位置精度

齿部背面对φ26两段有垂直度为0.01要求, 齿背轴向尺寸小,此项要求不太严格； 齿轮端面对φ26两段有跳动0.08要求； 矩形螺纹大径对φ26两段有跳动0.04要求。

总而言之,零件位置精度要求不是很高,工艺性良好。 1.2.3其他技术要求分析

零件要求调质热处理，其硬度为235HBS，应注意合理安排在工艺过程中的位置.

1.3零件结构工艺性分析

此零件顶部有锥齿，中部有矩形螺纹属典型传动部件，φ26两段可能为安装轴承，加工中刚性好，易加工，其形位公差只要保证装夹准确，也易于保证。

2.毛坯选择

2.1毛坯类型

a).考虑齿轮轴在传动受力不大, 要求材料应有一般的强度和耐磨性,而且其轮廓形状不 是很复杂,故采用锻件。

b).零件结构比较复杂、工作载荷不大、力学性能好，零件部分尺寸精度要求高,余量小，而且零件属于中批量加工,故采用模锻

2.2毛坯余量确定

按《锻件尺寸公差与机械加工余量》确定、步骤如下：

钢质模锻件的机械加工余量按JB3835确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各表面的加工余量。表中余量值为单边余量。

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锻件质量 根据零件成品质量估算得： 2.2.1分析锻件形状复杂系数S：

2v件= 3.14×3.22 ×103 ×17+3.14×1.3

=1093.191cm3

M件=ρv=1093.191cm3×7.85g/ cm3=8.5 kg

2.2.2 锻件形状复杂系数S： S=5.2/8.5=0.612

经查表2.2-10得S2>0.63-1为一般件,查的毛坯各尺寸方向余量为2.0MM-2.2MM,暂确定为2MM.

2.2.3 对所查的余量进行校核计算：

v毛坯=πr

2 h=3.14×1.52 ×17=1344.768cm ×103+3.14×3.4

323M毛坯=ρv=1344.768cm×7.85=10.5 kg

M件= 8.5 kg

分析锻件形状复杂系数S： S=8.5/10.5=90.1

经查表2.2-10得S1>0.63-1为简单件,查的毛坯各尺寸方向余量为2.0MM-2.2MM,确定为2MM.

所查的余量和校核前相同。

2.3毛坯－零件合图草图

3．机加工工艺路线确定

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3.1加工方法分析确定

外圆表面 ：粗车(IT11 ，Ra12.5 ) —半精车(IT9 ，Ra3.2)—磨(IT8，Ra1.6 ) 齿 ： 粗铣(IT11， Ra6.3 ) — 精铣(IT8 ，Ra1.6 ) 螺纹：车螺纹

3.2加工顺序的安排

加工阶段分为：粗加工阶段3-9、半精加工阶段11-15、精加工阶段17-23； 在第19工序中对齿轮来说是粗加工阶段。

3.3定位基准选择

粗基准的选择：在粗加工阶段粗车大端的外圆面和端面，以小端外圆、台阶定位。然后再以大端的外圆和端面定位车小端端面；

精基准的选择：大端外圆表面和中心孔。

3.4加工阶段的划分说明

零件精度要求较高，应划分阶段进行加工，各面粗车为粗加工阶段，半精车为半精加工阶段磨削为精加工阶段。

3.5主要机加工工序简图

0 备料

3 锻造

5 热处理 正火

7

粗车

9 粗车

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热处理 调质 精车

15 精车

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11

13

磨

粗铣

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17 19

21 磨

23 钳 去毛刺

25 清洗

27 检验

29 油封入库

4.工序尺寸及其公差确定

4.1基准重合时工序尺寸确定

φ26h7 上偏差es =0; 下偏差ei= -0.021mm

Φ26h7: 工艺路线 工序公差 工序余量 基本尺寸 工序尺寸 模锻 ?1.7?0.0.8 30 30?1.7?0.0.8 粗车 0?0.25 2 28 280?0.25 半精车 0?0.12 1.5 26.5 26.50?0.12 磨 0?0.021 0.2 26 260?0.021

5.设备及其工艺装备确定

所用的设备有 ： C6140、专用铣、外园磨床、验台、钳工台。 夹具有 ：铣齿专用夹具、磨外圆专用夹具、卡盘、 刀具有 ：普通车刀、平板锉、砂轮、中心钻、圆锥齿轮滚刀 量具有：游标卡尺、千分尺、 螺纹量规、外圆卡规

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6．切削用量及工时定额确定

1、切削用量确定：

切削用量按照首先ap，再f ，最后v的次序进行确定。确定ap时，对于普通切削加工，各工序的余量尽量一个行程切除。如果余量太大，也可分为两个行程切除，第一次切去第二次切去剩下的

2；31。对于磨削加工，则应查表确定每一行程的ap。确定f时，应核算是否3能够保证表面粗糙度要求。然后查表确定刀具耐用度，最后利用公式求得v的大小。

以下以粗车?26h7处外圆为例，说明确定切削用量的方法和步骤。 (1)、刀具有关数据：

刀杆：截面尺寸：H?B =25?16 ; 材料：钢45

00刀头材料：YT15 ；?0=12 ; ?0=5 ;

kr=900 ; kr'=120 ;?s=00 ；

车刀耐用度取60min 。

(2)、背吃刀量确定：

计算得知，粗车直径最大余量约为5mm ,故单边最大余量约为2.5mm。令ap=2.5mm （3）、进给量确定：

考虑到表面粗糙度要求为Ra12.5?m 取r??0.8mm ；进给量f不能大于0.5mm ，令f=0.5mm （4）、切削速度计算：

?v?CvxvTmapfyv ；查表得Cv=242 ；xv=0.15 ；yv=0.35 ；m =0.20 （刀具材料采

用T15） 代入v==

242?118(m/min)

600.20?2.50.15?0.50.35118?103? 626(r/min) 机床主轴转速n =

2?3.14?30然后，选择机床具有的，与计算转速接近的额定转速作为实际采用的主轴工作转速。 （5）、机床主电机功率校核：

粗加工阶段要切除的余量大，加工时需要较大的切削功率。所以，还要求对机床的功率进行核算。

?Fz?CFZapFZfxyFZvnFZCFZ=2650 ；xFZ=1.0 ；yFZ=0.75 ；nFZ= -0.15 kF ；查表得：

Z修正系数kFZ=kMFkkrFkroFk?sFkTFZkMFZ ；查表得：加工材料机械性能改变的修正系数

kMF=(

?b650)nf=(5970.75)=0.94 ；刀具几何参数改变的修正系数kkrF=0.89 ；kroF=1.05 ；650- 10 -

k?sF=1.0 ；车削条件改变的修正系数kTFZ=1.0 ；kMFZ=0.92 ；代入：

kFZ=0.94?0.89?1.05?1.0?1.0?0.92=0.81

?FZ=2650?2.5?0.380.75?130?0.15?0.81=1288 (N)

故切削功率Pm?FZV1288?130??2.79 (KW) 446?106?10已知，CA6140机床主电机功率为7.5kw ，可以肯定，完全可以满足加工需求。

(6)、刀杆刚度校核： 可承受切削力[FZ]J?弹性模量

3fESJ 3l32=210?10N/mm ：惯性矩

ES?210?109PaBH316?253?20833 ;刀杆伸出长度l?1.5H=1.5?25?37.5mm ;允许绕度f =0.1mm J==

12123?0.1?210?103?20833故：[FZ]J?=24888 (N)? 337.5可见FZ?[FZ]J ；

故所确定的切削用量是合适的。

本工序其他工步之主轴转速、进给量均取为与前相同（为减少机床调整时间）；背吃刀量虽小有差异，但机床主电机功率完全满足加工需求。

2、工时定额确定：

车小端面外圆：T=L/Fn=L+L1+L2+L3/Fn=102+4.5+4+4/0.4x800=20.7s第一次切去端端面： T=L/Fn=d/2+L1+L2+L3 L=40/2+4.5+4+4=32.5， 所以T=32.5/0.4X800=6.1s

车大端面外圆: T=L/Fn=L+L1+L2+L3/Fn=18+4.5+4+4/0.4x800=5.7s T=L/Fn=L+L1+L2+L3/Fn

车大端端面: T=L/Fn=d/2+L1+L2+L3 L=72.81/2+4.5+4+4=85.31s T=85.31/0.4x800=16.1s

2次切去车小37．工艺设计总结

从我们拿到零件图纸的第一天开始，指导老师就详细的给我们讲解了设计的步骤，安排辅导时间，为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只是侧面的了解，但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解

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了我们的专业。做好机械加工工艺路线的安排，需要我们用长远的眼光看待问题，要用经济的头脑合理安排工艺路线，既要省时省力，又要经济合理化，毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高，知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以只有把学到的灵活贯通到实践当中去，才是真正的学会了。

刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后分析出零件技术要求，再根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图等等。要一步步，跟着老师的指导，加上自己的创新意见，合理安排，创新设计。

这是我们第一次接触机械加工工艺的设计，对我有了很大提高，遇到不懂的问题时，查阅资料，指导老师的细心的帮助，同学之间的经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中更好的发挥，努力的工作，更好的表现。

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第二部分 第17号工序夹具设计说明书

1.工序尺寸精度分析

φ26?0.021 尺寸精度IT7 表面粗糙度Ra1.6

02.定位方案确定

根据该工件的加工要求可知该工序必须限制：x移动、x转动、y移动、y转动、z移动，采用两顶一夹定位方案可以和设计基准重合。

3.定位元件确定

在上一道工序中螺纹M12已被加工，但在本道工序中要磨削φ26?0.021外圆，为了不破坏其牙型采用以保护螺纹套进行保护，在装夹时夹住保护螺纹套即可。零件的另一端用上一道工序中所车成的齿轮外锥面定位，故采用一端面有中心孔的锥坑定位，因为两锥面配合时对中性很好，对其同轴度影响小，不会导致磨偏。

定位元件：保护螺纹套、锥堵

04.定位误差分析计算

一端采用中心孔定位，另一端采用锥堵定位，都是以轴线为基准

△jb=0 △db=0 所以：△dw=0 故满足定位要求。

5.夹紧方案及元件确定

1）夹紧力施加在保护螺纹套上，使工件可以转动起来。

2）使用一夹一顶定位方案，左端用顶尖顶住，右端用锥堵顶住，夹紧力施加在保护螺纹套上。 3）夹紧元件： 保护螺纹套 铜

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锥堵 45钢

6.夹具总装草图（宋体、加黑、四号）

（此部分插入夹具总装草图即可）

备 注

序号代 号名 称数量材 料单件- 14 -

第三部分 第7号工序刀具设计说明书

1.工序尺寸精度分析

φ26h7 上偏差es =0; 下偏差ei= -0.021mm

2.刀具类型确定

粗车外圆，精度要求低，用硬质合金刀具 YT15 75°外圆粗车刀具

3.刀具设计参数确定

序号 1 2 3 项目 车刀类型 刀片材料 刀具材料 几何角度 数据来源或公式计算 表3-6，表3-7 硬质合金 结构钢 表3-9，表3-8 采用值 焊接式 75° 外圆车刀 YT15 45钢 r＝25°, a＝6°,α＝4° k＝75°,k＝15°,λ＝- 4° 带倒棱曲面的圆弧卷屑槽前刀面 r01＝-20,bFi＝0.3 qn＝4,ln＝3.5 4 切削参数 前刀面型式 表(3-11,3-12) （估计f＝0.5mm/r） 5 过渡刃 表(3-13) （估计ap＝3~5mm/r） 直线过渡刃 Krξ＝45°,bξ＝1.5 A416 l ＝ 16,t＝10,s＝5.5, r ＝0,rξ ＝1, e ＝ 0.8 6 刀片型号 表3-3（e） 7 车刀外形结构尺寸 表3-1， 3-2，3-3 表3-4 Sinr ＝ ln/2q ＝ 3.5/2×4＝0.4375 rc ＝r0－rj ＝25°－25.9°＝-0.9° hc ＝ H ＋(1~2)ccosα0/cos(α0＋rc) ＝ 30＋1－5.5 Bc ＝ B－Ctan(α0＋rc) ＝10－5.5×tan6° Lc ＝ L ccosα0/cos(α0＋rc)tanα0 ＝ 16 － 5.5tan4° B×H＝20×30, L ＝ 150, m＝8(75° 直头车刀) 半封闭槽 rj＝ 25.9° rc ＝ -0.9° hc ＝ 25.5mm Bc ＝ 9.42mm lc＝ 15.62mm 8 刀槽型式 4.刀具工作草图（见附图）

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第四部分 第17号工序量具设计说明书

1.工序尺寸精度分析

φ26h7 上偏差es =0; 下偏差ei= -0.021mm

2.量具类型确定

对外圆φ26h7卡规进行检测，量具测量面的材料为硬质合金，测量面的硬度为58-65HRC，其它部分的材料为45钢。

3.极限量具尺寸公差确定

由表6—1查得：IT7 尺寸为40mm的卡规公差T = 0.0024mm，位置要素z = 0.0034mm,形状位置公差=T/2=0.0012mm

通规上偏差 ＝ es－z ＋T/2 ＝ (0－0.0034＋0.0012)mm＝－0.0022mm

下偏差 ＝ es－z－T/2 ＝ (0－0.0034－0.0012)mm ＝ －0.0046mm

磨损极限 ＝ es ＝ 0

止规上偏差 ＝ ei ＋ T ＝(－0.021＋0.0024)mm ＝ －0.0186mm

下偏差 ＝ ei ＝ －0.021mm

4.极限量具尺寸公差带图

5. 极限量具结构设计

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第五部分 毕业设计体会

毕业设计是对我们这些年来在学校所学知识的总结。通过毕业设计可以体现出我们在校期间的学习程度。从而对我们所学专业知识做出有力判断。

从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。但是同过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解了我们的专业。

刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。

在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中更好的发挥。

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第六部分 参考资料

参考文献：

〔1〕机械零件课程设计 ： 主编：任青剑 贺敬宏 〔2〕机床夹具设计手册： 主编：杨黎明

〔3〕公差配合与技术测量： 主编：徐茂功 桂定一 〔4〕机械加工工艺设计资料；主编：张征祥 〔5〕刀具设计手册： 主编：袁哲俊 刘华明 〔6〕机械制造工艺学： 主编： 郑修本

〔7〕机械加工工艺装备设计手册：编委会编制

〔8〕光面量规及技术条件：中华人民共和国第五工业部标准

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hifa.html