行星支架零件的機加工工藝及鉆模夾具設(shè)計

-本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目 ： 行 星 支 架 零 件 的 機 加 工 藝 及 鉆 孔 夾 具 設(shè) 計系 別 ： 機 電 工 程 系 專 業(yè) ： 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 2012 年 12 月 8 日- 0 -本科畢業(yè)設(shè)計開題報告系別 機電工程系 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其 自動化 班級 本機制 113姓名 學(xué)號 聯(lián)系方式題目 行星支架零件的機加工工藝及鉆模夾具設(shè)計一、選題背景行星齒輪傳動，屬于現(xiàn)代的先進機械傳動，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運用在汽車、飛機上。行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，它具有許多獨特的優(yōu)點。它的最顯著的特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時，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，行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動，而作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 行星齒輪傳動的主要特點如下。 (1)體積小、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大 由于行星齒輪傳動具有功率分流和各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動以及合理地應(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)個行星輪來共同分擔(dān)載荷，從而使得每個齒輪所承受的負(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，行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動的 1/21/5 (即在承受相同的載荷條件下)。(2)傳動效率高 由于行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)的對稱性，即它具有數(shù)個勻稱分布的行星輪，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，從而有利于達到提高傳動效率的作用。在傳動類型選擇恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其效率值可達 0.970.99。 (3)傳動比較大，可以實現(xiàn)運動的合成與分解 只要適當(dāng)選擇行星齒輪傳動的類型及配齒方案，便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中，其傳動比可達到幾千。應(yīng)該指出，行星齒輪傳動在其傳動比很大時，仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點。而且，它還可以實現(xiàn)運- 1 -動的合成與分解以及實現(xiàn)各種變速的復(fù)雜的運動。 (4)運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強 由于采用了數(shù)個結(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，也使參與嚙合的齒數(shù)增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，工作較可靠。 總之，行星齒輪傳動具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大及效率高（類型選用得當(dāng)）等優(yōu)點。因此，行星齒輪傳動現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工程機械、礦山機械、冶金機械、起重運輸機械、輕工機械、石油化工機械、機床、機器人、汽車、坦克、火炮、飛機、輪船、儀器和儀表等各個方面。行星傳動不僅適用于高轉(zhuǎn)速、大功率，而且在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動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，故目前行星傳動技術(shù)已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一。 隨著行星傳動技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，高速漸開線行星齒輪傳動裝置所傳遞的功率已達到 2000KW，輸出轉(zhuǎn)矩已達到 4500KNm。據(jù)有關(guān)資料介紹，人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動技術(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 多個漸開線行星齒輪傳動系列設(shè)計；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 行星傳動機構(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 級以上。顯然，采用硬齒面、高精度有利于進一步提高承載能力，使齒輪尺寸變得更小。 （3）高轉(zhuǎn)速、大功率 行星齒輪傳動機構(gòu)在高速傳動中，如在高速汽輪中已獲得日益廣泛的應(yīng)用，其傳動功率也越來越大。 （4）大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩 在中低速、重載傳動中，傳遞大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星齒輪傳動已有了較大的發(fā)展。 行星齒輪傳動的缺點是：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)定的運動，協(xié)調(diào)運動件。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)品的各項要求是否達到精度要求，同樣夾具的設(shè)計在生產(chǎn)過程中也起到相當(dāng)?shù)淖饔?，可以確定加工- 2 -位置、減少輔助時間等等，這關(guān)系到零件加工的經(jīng)濟性。二、課題設(shè)計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加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計，主要完成以下內(nèi)容一、畢業(yè)設(shè)計圖紙1.行星支架零件圖（1 號圖紙） ；2. 行星支架零件的毛坯圖（3 號圖紙） ；3.行星支架零件的機加工藝規(guī)程 1 本；4.鉆模夾具總圖（0 號圖紙，CAD 繪圖） ；5鉆模非標(biāo)零部件圖（2 號圖紙，CAD 繪圖） 。6、插齒刀設(shè)計零件圖（2 號圖紙，CAD 繪圖） 。共三張 0 號圖紙的工作量。二、說明書1行星支架零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件分析； 2行星支架機加工藝規(guī)程編制和相關(guān)工藝計算；3鉆模設(shè)計；4、插齒刀的設(shè)計與計算；5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；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)計的目的：鞏固和加深學(xué)生所學(xué)到的知識。培養(yǎng)學(xué)生全面綜合應(yīng)用所學(xué)知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。提高學(xué)生的自學(xué)能力，學(xué)會結(jié)合生產(chǎn)實際正確使用有關(guān)手冊。使學(xué)生樹立正確的設(shè)計理念，懂得設(shè)計要盡量向先進技術(shù)、合理經(jīng)濟、可行等方向靠近。通過本次設(shè)計任務(wù)讓學(xué)生靈活運用各種資料來理解零件的工藝設(shè)計理論和夾具設(shè)計的方法，規(guī)劃出可行的工藝路線，保證行星支架零件達到加工要求。在設(shè)計過程中可對行星齒輪在實際使用中所遇到的問題進行針對性的改進。2.3 課題的意義機械零件加工工藝及夾具設(shè)計具有普遍性，在機械產(chǎn)業(yè)中很多時候都需要設(shè)計工藝還有后續(xù)可能出現(xiàn)的夾具。對于本專業(yè)的學(xué)生來說，工藝制定和夾具設(shè)計里面所要運用的知識正好貫穿了大學(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，減小各種輔助時間，提高生產(chǎn)率。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我們可以很好的運用有關(guān)的手冊、圖表等資料。結(jié)合書本和實際應(yīng)用進一步來深化所學(xué)到的知識，如制圖、運算等基本技能。為下一步打好堅定的基礎(chǔ)。2.4 文獻綜述 另見文獻綜述三、課題研究現(xiàn)狀3.1 國外研究現(xiàn)狀行星齒輪傳動，屬于現(xiàn)代的先進機械傳動，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運用在汽車、飛機上。行星齒輪傳動共有三種類型：漸開線行星齒輪傳動、擺線針輪行星傳動和諧波齒輪傳動。世界上一些工業(yè)發(fā)達的國家，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，進行了大量的實驗室試驗和工業(yè)試驗，取得了不少科研成果。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計制定了我國的 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，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技術(shù)還存在一定的差距。四、課題設(shè)計方案4.1 設(shè)計方案選型與分析方案一：工序：1.鍛造毛坯2.鍛件檢驗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+0.140x28 0-0.21槽- 4 -7.車油槽8.車 36 端面9.車 36 外圓、倒圓角10.車 176 內(nèi)孔11.車 3x187 內(nèi)孔12.車 197 外圓、倒角13. 車 197 端面14.銑大端面的四個凸臺15.車 121 外圓16.粗車 197 端面17.精車 197 端面18.鉆 10 的通孔、倒角19. 精鉸 10x30 的孔20鉆 4x24j6 孔21.擴 4x24j6 孔 22.精鏜 4x24j6 孔23.線割 60x60 的十字槽24.銑 53 與 14 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 3.退火處理 4.車 121 端端面5.粗車 121 端外圓、197 端面、外圓、倒角 6.精車 121 端外圓、197 端面、外圓7.車 30 端面 8.粗車 30 端外圓、倒角- 5 -9.精車 30 端外圓、油槽、花鍵卡槽10.鉆 9.8 通孔，擴 10 深 96 孔、倒角11 車 36 外圓、內(nèi)齒端面、內(nèi)齒退刀槽、176.67 +0.250 內(nèi)孔、197 外圓、倒角12.插內(nèi)齒13.滾小端外花鍵14 鉆、擴 4X20 的通孔15.線切割 60X60 的十字槽16.車 53 內(nèi)孔、14 與 53 形成的圓環(huán)槽17.精鉸 10 深 13 的孔、倒角18.粗鏜 4X24 孔19精磨 4X24 孔20.銑 121 端面四個凸臺 21 精磨 29.95 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多一點，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，對機床設(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)整時間，便于發(fā)現(xiàn)錯誤加以調(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，使得機床設(shè)備的數(shù)量也多。方案二的工序顯得相對集中，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。但是工序集中會對設(shè)備的要求提高，增加刀具的數(shù)目、停機和換刀時間。而設(shè)備要求高，相對工人水平來說，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 方案的特點及創(chuàng)新 按照機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 -還會保持一定的經(jīng)濟性。第二個方案的創(chuàng)新點在于結(jié)合零件本身的情況，利用更多的換刀時間去換取更少的裝夾次數(shù)，從而達到相對減少加工時間。五、預(yù)期結(jié)果 通過方案的實施，可以從相關(guān)的各種文獻中查閱到相關(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算出加工余量、工時定額，以及能按照進度計劃表及時完成畢業(yè)設(shè)計。雖然在實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)計主要步驟本課題的主要其設(shè)計步驟如下：(一)工藝規(guī)程設(shè)計的一般步驟 分析加工對象，確定工藝原則。 毛坯選擇。 擬定加工工藝路線。 選擇各工序所需要的設(shè)備、工藝裝備，提出專用機床設(shè)備、工藝裝備的設(shè)計任務(wù)書。 查表確定工序 (工步)的加工余量，計算工序尺寸和工序公差。檢驗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。 選擇切削用量，確定工時定額。本次設(shè)計僅要求對所選定的工序進行切削用量和基本時間定額的計算。 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)機床夾具設(shè)計的一般步驟 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。 夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 結(jié)構(gòu)方案的審定。 確定定位元件和夾緊方式。 確定夾具和刀具的正確關(guān)系，導(dǎo)向、對刀件的布置 確定夾具和機床的正確聯(lián)系，定向件的布置，確定夾具在機床上的正確安裝方法。 夾具總體設(shè)計。 分析夾具及其主要零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 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。 繪制零件圖。(三)編寫設(shè)計說明書 設(shè)計計算說明書中應(yīng)包括以下內(nèi)容: - 7 -設(shè)計任務(wù)與序言。目錄。3.行星支架零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件分析； 4.行星支架機加工藝規(guī)程編制和相關(guān)工藝計算；5.鉆模設(shè)計；6.插齒刀的設(shè)計與計算；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、進度計劃序號 任務(wù)名稱 開始時間 結(jié)束時間1 選題 2014.10.27 2014.11.52 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計方案2014.11.6 2014.11.153 開題 2014.11.16 2014.12.84 進行畢業(yè)設(shè)計 2014.12.9 2015.4.255 中期檢查 2015.3.20 2015.3.256 上交畢業(yè)設(shè)計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計及設(shè)計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯 ppt2015.426 2015.5.37 畢業(yè)答辯 2015.5.16 2015.5.17八、參考文獻1 趙志修主編·機械制造工藝學(xué)·北京：機械工業(yè)出版社，20012 王先逵主編·機械制造工藝學(xué)·北京：機械工業(yè)出版社，20043 戴陸武主編·機床夾具設(shè)計·西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，19914 王啟平主編·機床夾具設(shè)計·哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20055 王光斗主編·機床夾具設(shè)計手冊·上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，20006 明興祖主編·數(shù)控加工技術(shù)·北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.17 機械工業(yè)出版社編·機械工程手冊，1999.58齒輪設(shè)計手冊·北京：機械工業(yè)出版社，2003.19 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)計手冊- 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：本開題報告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）檔案袋存檔。