行星支架零件的機(jī)加工工藝及鉆模夾具設(shè)計(jì)

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-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目 ： 行 星 支 架 零 件 的 機(jī) 加 工 藝 及 鉆 孔 夾 具 設(shè) 計(jì)系 別 ： 機(jī) 電 工 程 系 專 業(yè) ： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 2012 年 12 月 8 日- 0 -本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告系別 機(jī)電工程系 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化 班級(jí) 本機(jī)制 113姓名 學(xué)號(hào) 聯(lián)系方式題目 行星支架零件的機(jī)加工工藝及鉆模夾具設(shè)計(jì)一、選題背景行星齒輪傳動(dòng)，屬于現(xiàn)代的先進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用在汽車、飛機(jī)上。行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它的最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對(duì)于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動(dòng)效率高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、起重運(yùn)輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動(dòng)裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動(dòng)裝置，行星齒輪傳動(dòng)已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下。 (1)體積小、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大 由于行星齒輪傳動(dòng)具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動(dòng)以及合理地應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪副，因此可使其結(jié)構(gòu)非常緊湊。再由于在中心輪的周圍均勻地分布著數(shù)個(gè)行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使得每個(gè)齒輪所承受的負(fù)荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數(shù)。此外，在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)支架本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)非常緊湊，且承載能力大。一般，行星齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動(dòng)的 1/2～1/5 (即在承受相同的載荷條件下)。(2)傳動(dòng)效率高 由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，即它具有數(shù)個(gè)勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能互相平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率的作用。在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達(dá) 0.97~0.99。 (3)傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動(dòng)的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個(gè)齒輪而獲得很大的傳動(dòng)比。在僅作為傳遞運(yùn)動(dòng)的行星齒輪傳動(dòng)中，其傳動(dòng)比可達(dá)到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動(dòng)在其傳動(dòng)比很大時(shí)，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點(diǎn)。而且，它還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)- 1 -動(dòng)的合成與分解以及實(shí)現(xiàn)各種變速的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。 (4)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng) 由于采用了數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻地分布于中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的性力相互平衡。同時(shí)，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，工作較可靠。 總之，行星齒輪傳動(dòng)具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高（類型選用得當(dāng)）等優(yōu)點(diǎn)。因此，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、輕工機(jī)械、石油化工機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、汽車、坦克、火炮、飛機(jī)、輪船、儀器和儀表等各個(gè)方面。行星傳動(dòng)不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置上也已獲得了應(yīng)用。它幾乎可適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，故目前行星傳動(dòng)技術(shù)已成為世界各國機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)之一。 隨著行星傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，高速漸開線行星齒輪傳動(dòng)裝置所傳遞的功率已達(dá)到 2000KW，輸出轉(zhuǎn)矩已達(dá)到 4500KNm。據(jù)有關(guān)資料介紹，人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向如下。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化、多品種 目前世界上已有 50 多個(gè)漸開線行星齒輪傳動(dòng)系列設(shè)計(jì)；而且還演化出多種型式的行星減速器、差速器和行星變速器等多器種的產(chǎn)品。 （2）硬齒面、高精度 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪廣泛采用滲碳和氮化等化學(xué)熱處理。齒輪制造精度一般均在 6 級(jí)以上。顯然，采用硬齒面、高精度有利于進(jìn)一步提高承載能力，使齒輪尺寸變得更小。 （3）高轉(zhuǎn)速、大功率 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速傳動(dòng)中，如在高速汽輪中已獲得日益廣泛的應(yīng)用，其傳動(dòng)功率也越來越大。 （4）大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩 在中低速、重載傳動(dòng)中，傳遞大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星齒輪傳動(dòng)已有了較大的發(fā)展。 行星齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和安裝較困難。 而行星支架零件，它是行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)零部件。它將太陽輪、小行星輪等零部件及部件中的有關(guān)零部件組合成一個(gè)整體并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成所規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)件。因此，行星輪內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)的加工質(zhì)量直接影響著行星傳動(dòng)系統(tǒng)的性能精度和壽命。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的外表面均需加工，而且孔系的加工精度要求很高，此外，還需加工內(nèi)齒和外花鍵，所以整個(gè)加工的要求比較高。所以行星支架零件的加工工藝的正確與否關(guān)系到產(chǎn)品的各項(xiàng)要求是否達(dá)到精度要求，同樣夾具的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過程中也起到相當(dāng)?shù)淖饔茫梢源_定加工- 2 -位置、減少輔助時(shí)間等等，這關(guān)系到零件加工的經(jīng)濟(jì)性。二、課題設(shè)計(jì)2.1 課題的內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容是完成行星支架零件的機(jī)加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)，主要完成以下內(nèi)容一、畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙1.行星支架零件圖（1 號(hào)圖紙） ；2. 行星支架零件的毛坯圖（3 號(hào)圖紙） ；3.行星支架零件的機(jī)加工藝規(guī)程 1 本；4.鉆模夾具總圖（0 號(hào)圖紙，CAD 繪圖） ；5．鉆模非標(biāo)零部件圖（2 號(hào)圖紙，CAD 繪圖） 。6、插齒刀設(shè)計(jì)零件圖（2 號(hào)圖紙，CAD 繪圖） 。共三張 0 號(hào)圖紙的工作量。二、說明書1．行星支架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件分析； 2．行星支架機(jī)加工藝規(guī)程編制和相關(guān)工藝計(jì)算；3．鉆模設(shè)計(jì)；4、插齒刀的設(shè)計(jì)與計(jì)算；5．?dāng)?shù)控車削、數(shù)控鉆、鏜孔、數(shù)控線切割等數(shù)控加工程序及相關(guān)工藝調(diào)整卡；6．說明書中英文摘要。三、外文翻譯翻譯約三千文字的專業(yè)英語資料。2.2 課題的目的本次設(shè)計(jì)的目的：鞏固和加深學(xué)生所學(xué)到的知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生全面綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決機(jī)械制造中的問題的能力。提高學(xué)生的自學(xué)能力，學(xué)會(huì)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際正確使用有關(guān)手冊(cè)。使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)理念，懂得設(shè)計(jì)要盡量向先進(jìn)技術(shù)、合理經(jīng)濟(jì)、可行等方向靠近。通過本次設(shè)計(jì)任務(wù)讓學(xué)生靈活運(yùn)用各種資料來理解零件的工藝設(shè)計(jì)理論和夾具設(shè)計(jì)的方法，規(guī)劃出可行的工藝路線，保證行星支架零件達(dá)到加工要求。在設(shè)計(jì)過程中可對(duì)行星齒輪在實(shí)際使用中所遇到的問題進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。2.3 課題的意義機(jī)械零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有普遍性，在機(jī)械產(chǎn)業(yè)中很多時(shí)候都需要設(shè)計(jì)工藝還有后續(xù)可能出現(xiàn)的夾具。對(duì)于本專業(yè)的學(xué)生來說，工藝制定和夾具設(shè)計(jì)里面所要運(yùn)用的知識(shí)正好貫穿了大學(xué)四年所學(xué)到的全部課程和專業(yè)技能。而且正確的工- 3 -藝規(guī)程可以穩(wěn)定地保證產(chǎn)品的質(zhì)量和獲得較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。至于夾具則可以保證工件的加工表面的位置精度，減小各種輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們可以很好的運(yùn)用有關(guān)的手冊(cè)、圖表等資料。結(jié)合書本和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)一步來深化所學(xué)到的知識(shí)，如制圖、運(yùn)算等基本技能。為下一步打好堅(jiān)定的基礎(chǔ)。2.4 文獻(xiàn)綜述 另見文獻(xiàn)綜述三、課題研究現(xiàn)狀3.1 國外研究現(xiàn)狀行星齒輪傳動(dòng)，屬于現(xiàn)代的先進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用在汽車、飛機(jī)上。行星齒輪傳動(dòng)共有三種類型：漸開線行星齒輪傳動(dòng)、擺線針輪行星傳動(dòng)和諧波齒輪傳動(dòng)。世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，如德國、日本、英國、美國等，在行星齒輪的研究、生產(chǎn)制造和應(yīng)用等方面均處于領(lǐng)先水平。3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀行星齒輪傳動(dòng)在我國早就有應(yīng)用，而較深入的研究與制造，則是在 60 年代后。一方面，從理論上做了很多的分析研究工作；另一方面，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)，取得了不少科研成果。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制定了我國的 NGW 型（JB1799-76）、NGW-Z 型（JB3722-84）、NGW-S 型（JB3723-84）、和 NGW-L 型（JB3722-84）四種行星齒輪減速器的標(biāo)準(zhǔn)。大規(guī)格低速重載行星齒輪傳動(dòng)的研制工作，在我國也取得了一定的成果。高速行星齒輪傳動(dòng)，在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。但無論在研究、生產(chǎn)制造和應(yīng)用等方面與世界先進(jìn)技術(shù)還存在一定的差距。四、課題設(shè)計(jì)方案4.1 設(shè)計(jì)方案選型與分析方案一：工序：1.鍛造毛坯2.鍛件檢驗(yàn)3.小端端面、倒角4.粗車小端外圓5.精車小端外圓6. 車 1.3+0.140xφ28 0-0.21槽- 4 -7.車油槽8.車 φ36 端面9.車 φ36 外圓、倒圓角10.車 φ176 內(nèi)孔11.車 3xφ187 內(nèi)孔12.車 φ197 外圓、倒角13. 車 φ197 端面14.銑大端面的四個(gè)凸臺(tái)15.車 φ121 外圓16.粗車 φ197 端面17.精車 φ197 端面18.鉆 φ10 的通孔、倒角19. 精鉸 φ10x30 的孔20．鉆 4xφ24j6 孔21.擴(kuò) 4xφ24j6 孔 22.精鏜 4xφ24j6 孔23.線割 60x60 的十字槽24.銑 φ53 與 φ14 的圓環(huán)槽25.滾小頭花鍵26.插內(nèi)齒輪27.磨小端外圓28.檢查入庫方案二：工序：1.鍛造毛坯2.鍛件檢驗(yàn) 3.退火處理 4.車 φ121 端端面5.粗車 φ121 端外圓、φ197 端面、外圓、倒角 6.精車 φ121 端外圓、φ197 端面、外圓7.車 φ30 端面 8.粗車 φ30 端外圓、倒角- 5 -9.精車 φ30 端外圓、油槽、花鍵卡槽10.鉆 φ9.8 通孔，擴(kuò) φ10 深 96 孔、倒角11 車 φ36 外圓、內(nèi)齒端面、內(nèi)齒退刀槽、φ176.67 +0.250 內(nèi)孔、φ197 外圓、倒角12.插內(nèi)齒13.滾小端外花鍵14 鉆、擴(kuò) 4Xφ20 的通孔15.線切割 60X60 的十字槽16.車 φ53 內(nèi)孔、φ14 與 φ53 形成的圓環(huán)槽17.精鉸 φ10 深 13 的孔、倒角18.粗鏜 4Xφ24 孔19．精磨 4Xφ24 孔20.銑 φ121 端面四個(gè)凸臺(tái) 21 精磨 φ29.95 外圓22去毛刺23.檢查入庫4.2 方案的確定方案一的工序相對(duì)多一點(diǎn)，而且比較分散。但是由于分散的原因使得每道工序都比較簡單，對(duì)機(jī)床設(shè)備和工藝裝備的要求不高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，可減少調(diào)整時(shí)間，便于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤加以調(diào)整，適合中、大批量生產(chǎn)。但是由于工序多，而且都是用專用夾具，使得機(jī)床設(shè)備的數(shù)量也多。方案二的工序顯得相對(duì)集中，這可以大大減少裝夾次數(shù)，便于保證各表面之間的位置公差。但是工序集中會(huì)對(duì)設(shè)備的要求提高，增加刀具的數(shù)目、停機(jī)和換刀時(shí)間。而設(shè)備要求高，相對(duì)工人水平來說，也就提高了。 題目給的行星支架零件，加工精度要求不較高，尤其是形位公差。所以經(jīng)過各方面的考慮選擇方案二為最終的加工方案。4.3 方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新 按照機(jī)械加工工藝順序的安排原則：先基準(zhǔn)面后其它表面；先面后孔；先主要面后次要面；先粗加工后精加工；力求在工藝規(guī)程上向零件圖上的加工要求靠齊，- 6 -還會(huì)保持一定的經(jīng)濟(jì)性。第二個(gè)方案的創(chuàng)新點(diǎn)在于結(jié)合零件本身的情況，利用更多的換刀時(shí)間去換取更少的裝夾次數(shù)，從而達(dá)到相對(duì)減少加工時(shí)間。五、預(yù)期結(jié)果 通過方案的實(shí)施，可以從相關(guān)的各種文獻(xiàn)中查閱到相關(guān)的內(nèi)容，規(guī)劃出可行的加工行星支架零件的加工工藝路線并計(jì)算出加工余量、工時(shí)定額，以及能按照進(jìn)度計(jì)劃表及時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。雖然在實(shí)施方案過程中遇上各種未知的困難或者潛在未分析的問題，也可在設(shè)計(jì)說明書中說明。本方案最后能加工出夠符合零件圖上的要求并且符合生產(chǎn)綱領(lǐng)要求的行星支架零件六、設(shè)計(jì)主要步驟本課題的主要其設(shè)計(jì)步驟如下：(一)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的一般步驟 ⒈ 分析加工對(duì)象，確定工藝原則。⒉ 毛坯選擇。⒊ 擬定加工工藝路線。⒋ 選擇各工序所需要的設(shè)備、工藝裝備，提出專用機(jī)床設(shè)備、工藝裝備的設(shè)計(jì)任務(wù)書。⒌ 查表確定工序 (工步)的加工余量，計(jì)算工序尺寸和工序公差。檢驗(yàn)毛坯草圖及總余量是否符合要求。在此基礎(chǔ)上繪制毛坯圖，完善技術(shù)要求。⒍ 選擇切削用量，確定工時(shí)定額。本次設(shè)計(jì)僅要求對(duì)所選定的工序進(jìn)行切削用量和基本時(shí)間定額的計(jì)算。⒎ 填寫工藝文件。填寫要求是：內(nèi)容完整，層次清楚，語言精練，字跡清晰。(二)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的一般步驟 根據(jù)工藝規(guī)程，由指導(dǎo)教師指定其中兩道主要工序的專用夾具設(shè)計(jì)任務(wù)，其任務(wù)為：完成一副鉆夾具和一副鏜夾具的設(shè)計(jì)。⒈ 夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。⒉ 結(jié)構(gòu)方案的審定。⒊ 確定定位元件和夾緊方式。⒋ 確定夾具和刀具的正確關(guān)系，導(dǎo)向、對(duì)刀件的布置 確定夾具和機(jī)床的正確聯(lián)系，定向件的布置，確定夾具在機(jī)床上的正確安裝方法。⒌ 夾具總體設(shè)計(jì)。⒍ 分析夾具及其主要零件的結(jié)構(gòu)工藝性。⒎ 標(biāo)注夾具總圖上的尺寸、公差，制定夾具制造和裝配的技術(shù)要求。⒏ 繪制零件圖。(三)編寫設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書中應(yīng)包括以下內(nèi)容: - 7 -⒈設(shè)計(jì)任務(wù)與序言。⒉目錄。3.行星支架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件分析； 4.行星支架機(jī)加工藝規(guī)程編制和相關(guān)工藝計(jì)算；5.鉆模設(shè)計(jì)；6.插齒刀的設(shè)計(jì)與計(jì)算；7.數(shù)控車削、數(shù)控鉆、鏜孔、數(shù)控線切割等數(shù)控加工程序及相關(guān)工藝調(diào)整卡；10.說明書中英文摘要。 11.主要參考資料和技術(shù)文件。七、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào) 任務(wù)名稱 開始時(shí)間 結(jié)束時(shí)間1 選題 2014.10.27 2014.11.52 查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2014.11.6 2014.11.153 開題 2014.11.16 2014.12.84 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 2014.12.9 2015.4.255 中期檢查 2015.3.20 2015.3.256 上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說明書光盤，完成畢業(yè)答辯 ppt2015.4．26 2015.5.37 畢業(yè)答辯 2015.5.16 2015.5.17八、參考文獻(xiàn)[1] 趙志修主編·機(jī)械制造工藝學(xué)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[2] 王先逵主編·機(jī)械制造工藝學(xué)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[3] 戴陸武主編·機(jī)床夾具設(shè)計(jì)·西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1991[4] 王啟平主編·機(jī)床夾具設(shè)計(jì)·哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005[5] 王光斗主編·機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)·上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000[6] 明興祖主編·數(shù)控加工技術(shù)·北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.1[7] 機(jī)械工業(yè)出版社編·機(jī)械工程手冊(cè)，1999.5[8]齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1[9] 齒輪國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10095-1988）[10]漸開線國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3478.1-1995）[11]齒輪刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)- 8 -指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日備注：本開題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。