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__大学机械工程学院专业课课程设计说明书班级机电087班姓名何吉学号20082001056指导教师早热木完成日期2012年4月1日机械自动化教研室新疆大学专业课课程设计任务书机械自动化教研室班级机电087班专业机电一体化姓名何吉学号20082001056课程设计题目汽车螺旋伞齿轮的机械__工艺规程及专用机床夹具设计课程设计完成内容主动螺旋伞齿轮零件图专用机床夹具装配图机械__工艺过程综合卡片一张课程设计设计说明书一份说明书页数17页图纸数3张发题日期2011年2月20日完成日期2011年4月1日指导老师早热木教研室主任早热木目录TOC\o1-3\h\u序言1第1章零件的分析
21.1结构工艺性分析
21.2技术要求分析2第2章毛坯确定
32.1毛坯类型确定
32.2毛坯结构、尺寸和精度确定3第3章工艺路线拟订
43.1工艺分析
43.2制订机械__工艺路线
43.3确定各工序__余量6第4章设备、工艺装备确定
114.1工序7车轴颈及背锥
114.2工序15__小孔
124.3工序17__螺纹13第5章 第5工序夹具设计
145.1工序尺寸精度分析
145.2定位方案确定
1414145.3定位元件确定
145.4定位误差分析计算
145.5夹具总装草图15心得体会16____17序言齿轮传动作为一种传统、高效的传动形式很早以前就出现了,随着科学技术的进步,出现了一系列的齿轮传动形式,并形成了相应的齿轮啮合理论、设计、__方法,这些工作都丰富和发展了齿轮传动理论体系螺旋伞齿轮作为齿轮的一种,在各种机械中都有广泛的使用在汽车驱动桥中,螺旋伞齿轮是纵向配置发动机的汽车所不可缺少的,因此,螺旋伞齿轮的制造工艺在汽车制造业占有重要地位螺旋伞齿轮在汽车上的主要功用为
1.将发动机输出的动力经变速箱、主传动器传给驱动车轮;
2.将纵向配置的发动机所输出的旋转运动改变方向,使驱动车轮获得与汽车行驶方向一致的旋转运动;
3.降低发动机输出的旋转速度,提高发动机输出的扭矩,使驱动车轮获得足够的牵引力汽车行业通常将螺旋伞齿轮称为减速齿轮,由其组成的总成称为减速器总成CA1092汽车采用双极主传动器,由一对螺旋伞齿轮实现一级减速,一对螺旋圆柱齿轮实现二级减速螺旋伞齿轮共有四种速比11:2512:2513:259:
25.螺旋圆柱齿轮有两种速比14:4715:
46.驱动桥组成四种速比25/11*47/14=
7.63,25/12*46/15=
6.39,25/13*46/15=
5.__7,25/9*47/14=
9.33汽车的行驶状况是随外界条件瞬息变化的,所以螺旋伞齿轮的工况极其复杂中型载重汽车螺旋伞齿轮的线速度可高达17m/s,要求齿面具有耐磨性能、抗冲击性能及抗弯曲性能等通常要求齿面具有高硬度,心部具有良好的任性本文通过对CA1092汽车驱动桥中螺旋伞齿轮主动轮的分析,进行了汽车螺旋伞齿轮的机械__工艺规程及专用机床夹具设计本文多采用常规设计方法,使用通用机床以及通用夹具,只对铣齿的夹具进行了设计本文并无创新之处,只是通过此次设计整理所学知识,将理论与实际相结合第1章零件的分析
1.1结构工艺性分析螺旋伞齿轮的设计精度一般是依据齿轮线速度确定工作平稳性精度等级的,然后在按标准规定选定运动精度等级、接触精度等级及齿侧间隙精度等级中型载重汽车螺旋伞齿轮的精度等级一般为8-7-7CA1092载重汽车驱动桥中,主、从动螺旋伞齿轮轮的精度为8-7-7D图1为主动螺旋伞齿轮轴的零件图图1主动螺旋伞齿轮轴零件图
1.2技术要求分析螺旋伞齿轮经过渗碳淬火后会产生变形,其中轮齿变形可通过磨齿或研齿方法进行修正,同时会显著降低螺旋伞齿轮的传动噪音,这种方法已在轿车生产中被采用中型载重汽车通常以提高齿形精度来弥补热处理造成的精度损失表1所示为主动螺旋伞齿轮轴的渐开线花参数和齿轮参数表1主动螺旋伞齿轮轴的渐开线花键参数和齿轮参数渐开线花键参数齿轮参数花键齿形渐开线齿轮13模数(mm)3分齿圆上端面模数(mm)9齿数14法面计算啮合角20o原始齿形压力角20o齿顶高(mm)
10.26原始齿形移位距(mm)+
1.5齿全高(mm)
16.992分齿圆直径(mm)42轮齿中点螺旋角35o分齿圆上弧齿厚理论值(mm)用通过量规检验(mm)用量棒检验(mm)
5.
805.
825.76旋转方向左刀盘直径(mm)Ø
228.6
(9)分齿圆上端面理论弧齿厚(mm)
16.652配对齿轮研磨后在检验台上的齿隙(mm)
0.20~
0.35渐开线的转变直径(mm)Ø41齿的工作表面粗糙度(um)Ra
1.6齿侧表面粗糙度(um)Ra
3.2按需要量研磨牙齿,配对后在齿轮上打上标记第2章毛坯确定
2.1毛坯类型确定汽车驱动桥齿轮一般都选用20GrMnTi合金钢,采用渗碳淬火处理CA1092汽车驱动桥齿轮材料及热处理如表2大批生产中齿轮毛胚采用模锻工艺制造经正火处理,硬度为157~207HV表2汽车驱动桥齿轮材料及热处理零件名称材料渗碳深度(mm)表面硬度HRC心部硬度HRC螺旋伞齿20CrMnTi
1.2~
1.658~6333~48螺旋圆柱齿轮20CrMnTi
1.0~
1.658~6333~48差速器齿轮20CrMnTi
1.0~
1.458~6333~
482.2毛坯结构、尺寸和精度确定简化零件结构细节,由于零件为大批生产,故毛坯精度取普通级,CT9级根据这些数据,绘出毛坯图如图2所示图2主动螺旋伞齿轮轴的毛胚图第3章工艺路线拟订
3.1工艺分析螺旋伞齿轮的__主要分成以下几个阶段1齿坯__齿坯成形,保证铣齿基准的__精度2中间检查重点检查铣齿定位夹紧尺寸精度3齿形__保证接触区的形状、位置、大小、齿面间隙及齿侧间隙变动量4中间检查重点检查接触区、齿侧间隙和轮齿表面的粗糙度5热处理渗碳淬火,校正6热处理后__精__装配(使用)基准7最后检查全面检查装配基准尺寸精度
3.2制订机械__工艺路线制订机械__工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证在生产纲领已确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降低⑴工艺路线方案一工序1锻造造;工序3热处理;工序5铣两端面及钻中心孔;工序7车轴颈及背锥;工序9车槽锥端面;工序11铣渐开线花键;工序13磨轴颈及端面;工序15__小孔;工序17__螺纹;工序19中间检查轴颈;工序21粗铣螺纹;工序23精磨齿轮工序25中间检查;工序27热处理校正;工序29磨轴颈及端面;工序31最后检查;工序33入库⑵工艺路线方案二工序1铸造;工序3热处理;工序5铣两端面及钻中心孔;工序7车轴颈及背锥;工序9车槽锥端面;工序11铣渐开线花键及钻小孔;工序13磨轴颈及端面;工序15__螺纹;工序17中间检查;工序19粗铣轮齿;工序21精铣轮齿凸面;工序23精铣轮齿凹面;工序25中间检查;工序27热处理校正;工序29磨轴颈及端面;工序31最后检查;工序33入库⑶工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一是按工序集中原则及保证各__面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线而方案二只是按工序集中原则制订,没有考虑到各个__面的__要求及设计基准这样虽然提高了生产率,但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差,使工件报废因此,最后的__路线确定如下工序1铸造;工序3热处理;工序5铣两端面及钻中心孔;工序7车轴颈及背锥;工序9车槽锥端面;工序11铣渐开线花键及钻小孔;工序13磨轴颈及端面;工序15__螺纹;工序17中间检查;工序19粗铣轮齿;工序21精铣轮齿凸面;工序23精铣轮齿凹面;工序25中间检查;工序27热处理校正;工序29磨轴颈及端面;工序31最后检查;工序33入库
3.3确定各工序__余量
1.车轴颈及背锥由于零件整体__为外圆端面,故所有轴颈可以一次车削__,所有轴颈__余量相同现已轴颈为例,说明所有轴颈的__余量(参考《机械制造工艺设计简明手册》表
2.3-9),确定工序尺寸及余量粗车ø
65.5mm;精车具体工序尺寸见表3表3工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精车
0.5H9Ra
6.366Ra
6.3粗车1H12Ra
12.568Ra
12.
52.__Ø5mm孔毛坯为实心,而孔没有精度要求,因此可以只钻孔(参照《机械制造工艺设计简明手册》表
2.3-9及表
2.3-12),确定工序尺寸及余量钻孔Φ5mm;具体工序尺寸见表4表4工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm钻孔5H12Ra
12.55无Ra
12.
53.__螺纹螺纹参数为M27x
1.5-6h,(参照《机械制造工艺设计简明手册》表
2.3-9及表
2.3-12),确定工序尺寸及余量具体工序尺寸见表5表5工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/μm表面粗糙度/μm尺寸公差/mm表面粗糙度/μm精车螺纹
0.166hRa
6.
326.68Ra
6.3粗车螺纹
0.808hRa
12.
525.08Ra
12.
53.4工艺流程图序号工序名称使用机床1锻造3热处理正火5铣两端面及钻中心孔ZBT8216铣钻组合机床7车轴颈及背锥CA6140卧式车床9车槽锥端面CA6140卧式车床11铣渐开线花键及钻小孔ZBT8216铣钻组合机床13磨轴颈及端面3T16端面外圆磨床15__螺纹CA6140卧式车床17中间检查Ø
65.4Ø
50.40Ø
47.2519粗铣齿轮格里索铣齿机N01621精铣齿轮凸面格里索铣齿机N01623精铣齿轮凹面格里索铣齿机N01625中间检查接触区、齿侧间隙、齿面粗糙度27热处理校正渗碳层深
1.2~
1.6淬火表面硬度58~63HRC,心部硬度33~48HRC29磨轴颈及端面M1420A外圆磨床31检验图3主动螺旋伞齿轮工序简图第4章设备、工艺装备确定
4.1工序7车轴颈及背锥
1.__条件工件材料20CrMnTi正火,模锻__要求粗车ø27mm、ø
47.5mm、ø
50.75mm、ø64mm、ø
65.75mm外圆及27o锥面机床CA6140卧式车床刀具刀片材料YT15,刀杆尺寸16x25mm
22.计算切削用量1)切削深度单边余量Z=
1.5,可一次切除2)进给量根据《切削手册》表
1.4,选用f=
0.5mm/r3)计算切削速度见《切削手册》表
1.274)确定主轴转速按机床选取n=600r/min所以实际切削速度5)检验机床功率主切削力Fc按《切削手册》表
1.29所示公式计算其中所以切削时消耗功率PC为由《切削手册》表
1.30中CA6140机床说明书可知,CA6140主电动机功率为
7.8KW,当主轴转速为600r/min时,主轴传递的最大功率为
5.5KW,所以机床功率足够可以正常__6)校验机床进给系统强度已知主切削力Fc=
1012.5N,径向切削力FP按《切削手册》表
1.29所示公式计算其中所以而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N,故机床进给系统可正常工作7)切削工时其中所以
4.2工序15__小孔1)确定进给量f根据《切削手册》表
2.7,当钢的时,f=
0.39~
0.47mm/r由于本零件在__ø25mm孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数
0.75,则f=(
0.39~
0.47)x
0.75=
0.29~
0.35(mm/r)根据Z4006A机床说明书,现取f=
0.25mm/r218m/min所以根据机床设计说明书,取nw=195r/min,故实际切削速度为切削工时以上为钻一个孔时的基本时间故本工序的基本时间为
4.3工序17__螺纹1)切削速度的计算见《切削用量手册》表21,刀具寿命T=60min,采用高速钢螺纹车刀,规定粗车螺纹时ap=
0.17,走刀次数i=4;精车螺纹时ap=
0.08,走刀次数i=2其中所以粗车螺纹时精车螺纹时2)确定主轴转速粗车螺纹时按机床说明书取实际切削速度精车螺纹时按机床说明书取实际切削速度3)切削工时取切入长度粗车螺纹时精车螺纹时所以车螺纹的总工时为第5章 第5工序夹具设计
5.1工序尺寸精度分析由工序图可知此工序的__精度要求不高,铣两端面和钻中心孔__要具求如下铣两端面和钻中心孔,为自由公差,无其他技术要求,该工件在铣钻组合机床上__,零件属中批量生产
5.2定位方案确定理论限制自由度分析分析__要求必须限制的自由度,为保两端面的相对位置,该工件必须限制工件五个自由度,即X__、z__y__、y转动、Z转动定位基准选择一般情况下,铣齿基准要与装配基准(通常亦是设计基准)重合从产品使用方面分析,主动螺旋伞齿轮的轴颈ø65mm和轴颈ø50mm是配合表面,根据__距(118mm)可知ø65mm的轴颈端面是装配基准;从产品设计方面分析,ø65mm轴颈端面又是设计基准,其轴线是形位公差的基准因此,可确定齿形__的定位基准应该是ø65mm和ø50mm两个轴颈和ø65mm轴颈的端面
5.3定位元件确定选择定位元件由于本工序的定位面是ø65mm和ø50mm两个轴颈和ø65mm轴颈的端面所以采用v型块及挡板定位,而夹紧元件采用压板夹紧
5.4定位误差分析计算定位误差(Δdw)的计算由于定位基准与工序基准重合∴Δjb=
0.5x
0.33=
0.165Δdb=0∵Δjb和Δdb相关∴Δdw=Δjb+Δdb=
0.165=
0.0__1/3T=1/3x
0.5=
0.167∵Δdw≤1/3T∴满足要求
5.5夹具总装草图夹具总装草图如图4所示图4铣齿夹具总装草图心得体会通过这次课程设计使我对这些年来在学校所学知识有了一个更深的了解通过课程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的知识的一个衡量从拿到设计图纸开始,指导老师就详细给我讲了设计的要求,使我对此次课程设计有了一个初步的认识,为我做此次设计有了一个很好的铺垫通过此次设计使我对机械__工艺有了更深的了解,加深了对机械设计的理解,增强了我的专业水平当自己刚刚开始设计并绘图时,感觉难度还是挺大的,不知道从何处下手,对一些设计的要求也不知道怎么去安排,怎么分析但后来老师给我详细讲解了此次课程设计的步骤,接着我一步一步开始,按着老师的要求与建议慢慢的完成可说明书与设计图纸在设计期间,每当遇到不懂的问题时,指导老师们都能细心的帮助我同学之间也互相帮助,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,锻炼了我们的团队精神感谢老师在此次设计中给我的帮助您为我的解决了很多难题,使我的专业能力进一步的提高与巩固通过这次课程设计,我一定能在以后的学习生活中有一个更好的表现____〔1〕机床夹具设计手册主编杨黎明〔2〕公差配合与技术测量主编徐茂功桂定一〔3〕机械__工艺设计资料;主编张征祥〔4〕刀具设计手册主编袁哲俊刘华明〔5〕机械制造工艺学主编郑修本〔6〕机械__工艺装备设计手册编委会编制〔7〕公制、美制和英制螺纹标准手册(第二版)主编李晓滨。