開(kāi)題報(bào)告-齒輪軸零件加工工藝及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目:齒輪軸零件的機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景機(jī)械制造工藝對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制起著重要作用，夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以應(yīng)用十分廣泛。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面的作用：保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本；改善工人勞動(dòng)條件；在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。主要作用是支撐回轉(zhuǎn)零件、實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩和動(dòng)力。齒輪軸具備傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是通用機(jī)械特別是工程機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件之一。齒輪軸加工材料、熱處理方式、機(jī)械加工工藝過(guò)程的優(yōu)化，將對(duì)提高齒輪軸的加工質(zhì)量及壽命有著重要借鑒意義。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況：夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段:第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這時(shí)夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是使加工過(guò)程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生了變化，它主要用于工件的定位和夾緊，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)：a現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，已實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動(dòng)化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)等．近10余年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等；b機(jī)械加工工藝的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，集成化發(fā)展趨勢(shì)、微納化發(fā)展趨勢(shì)、自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)、數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)。隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)張，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流。為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出了更高的要求。特別像推動(dòng)架零件的加工還處于落后的階段。在今后的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精度、高效、模塊組合、通用、經(jīng)濟(jì)等方向發(fā)展。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要內(nèi)容首先認(rèn)真分析已給定的齒輪軸零件圖紙，明確相關(guān)技術(shù)要求和加工質(zhì)量要求，在讀懂圖紙的基礎(chǔ)上，利用solidworks和CAD繪制該齒輪軸的三維模型以及二維工程圖；然后根據(jù)圖紙上相關(guān)要求等確定該零件的生產(chǎn)類型，本次設(shè)計(jì)的零件屬大批量生產(chǎn)。其次，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，確定毛坯類型和制造方法，齒輪軸的材料為20CrMnMo,擬采用以鍛造的形式進(jìn)行毛坯的制造，然后設(shè)計(jì)兩套不同的工藝路線方案，分析兩套方案的優(yōu)劣并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件和相關(guān)要求確定最終方案，完成機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要地經(jīng)濟(jì)分析。最后，對(duì)銑鍵槽或者齒輪部位進(jìn)行夾具裝配圖及主要零件圖的設(shè)計(jì)，對(duì)夾具進(jìn)行精度校核并對(duì)其設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。2.2研究方案:如下圖所示的輸入齒輪軸，屬于階梯軸類零件，由圓柱面、軸肩、鍵槽、齒輪等不同形式的幾何表面及幾何實(shí)體組成。零件的材料為20CrMnMo，屬于合金結(jié)構(gòu)鋼。它的強(qiáng)度高于15CrMnMo，塑性及韌性稍低，淬透性及力學(xué)性能比20CrMnTi高，淬火低溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能和低溫沖擊韌度。滲碳淬火后具有較高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性能，但磨削時(shí)易產(chǎn)生裂紋。焊接性不好，適于電阻焊接，焊前需預(yù)熱，焊后需回火處理，切削加工性和熱加工性良好。常用于制造高硬度、高強(qiáng)度、高韌性的較大重要滲碳件（其要求均高15CrMnMo），如曲軸、凸輪軸、連桿、齒輪軸、齒輪、銷軸，還可代替12Cr2Ni4使用?！褒X輪軸的精度要求高，輸入齒輪軸的加工難度大，必須對(duì)齒輪軸加工過(guò)程中的一些重要問(wèn)題，如材料、基準(zhǔn)、熱處理和齒形加工等做出正確的選擇和分析，才能保質(zhì)保量地完成批量齒輪軸的加工。以此輸入齒輪軸為例，其多數(shù)外圓表面尺寸精度達(dá)IT6,表面粗糙度值Ra為6.3～1.6，而位置精度則通常應(yīng)為尺寸精度數(shù)值的1/3～1/5；齒輪的精度等級(jí)為7級(jí)。在綜合考慮上述各因素基礎(chǔ)上，現(xiàn)初步擬定了兩套工藝路線方案，如下：（1）工藝路線方案一工序1：下料。工序2：鍛造——模鍛成型。工序3：6正火處理——正火后硬度達(dá)到HB171～229工序4：超聲波探傷（圖紙技術(shù)要求）。工序5：粗車——?jiǎng)澏嗣婕巴庑尉€，左端插入主軸孔，夾住B面，粗車K面鉆中心孔，夾齒輪軸左端端部，頂K面中心孔，粗車各段的外圓面。夾齒輪軸右端，車A面，鉆中心孔，頂A面中心孔，粗車B面剩余部分。E、I(77外圓面)表面尺寸精度和表面粗糙度要求低，粗車即可。工序6：半精車——夾J面右端端部，頂A面中心孔，半精車B、C、D、G面及D和I面右端面，掉頭后再半精車剩余部分。工序7：檢驗(yàn)。工序8：精車——夾B面左端端部，頂K面中心孔，精車B、J面。掉頭后再精車剩余部分。精車完后，倒45斜角、R2mm圓角。工序9：粗、精滾齒——用AA級(jí)單頭滾刀滾齒。工序10：粗、精銑鍵槽——鍵槽內(nèi)側(cè)面需精銑達(dá)到尺寸精度要求。工序11：鉆孔——軸兩端鉆孔，孔深20mm。工序12：攻螺紋——用絲錐攻螺紋至M10。工序13：去除毛刺。工序14：滲碳、淬火處理——淬火處理后低溫回火，對(duì)齒部滲碳淬火。工序15：校直。工序16：研磨中心孔。工序17：磨削C面、D面——消除淬火處理帶來(lái)的變形，使零件達(dá)到相應(yīng)精度要求。工序18：磨削齒面——采用Y7131磨齒機(jī)進(jìn)行磨削。工序19：檢驗(yàn)——檢驗(yàn)各部尺寸及精度。工序20：探傷——磨削齒面探傷檢查。工序21：入庫(kù)。（2）工藝路線方案二工序1：下料。工序2：鍛造——模鍛成型。工序3：正火處理——正火后硬度達(dá)到HB171～229。工序4：超聲波探傷（圖紙技術(shù)要求）。工序5：粗車——?jiǎng)澏嗣婕巴庑尉€，左端插入主軸孔，夾住B面，粗車K面,鉆中心孔，夾齒輪軸左端端部，頂K面中心孔，粗車各段的外圓面及端面。夾齒輪軸右端，車A面，鉆中心孔，頂A面中心孔，粗車B面剩余部分。I(77外圓面)表面尺寸精度和表面粗糙度要求低，粗車即可。工序6：粗滾齒——用AA級(jí)單頭滾刀滾齒。工序7：檢驗(yàn)。工序8：調(diào)質(zhì)。工序9：精車——夾B面左端端部，頂K面中心孔，精車B、J面。調(diào)頭后再精車剩余部分。精車完后，倒45斜角、R2mm圓角。工序10：精滾齒——用AA級(jí)單頭滾刀滾齒。工序11：粗、精銑鍵槽——鍵槽內(nèi)側(cè)面需精銑達(dá)到尺寸精度要求。工序12：鉆孔——軸兩端鉆孔，孔深20mm。工序13：攻螺紋——用絲錐攻螺紋至M10。工序14：去除毛刺。工序15：滲碳淬火處理——對(duì)齒部滲碳淬火，淬火后低溫回火。工序16：研磨中心孔。工序17：磨削C面/D面——消除淬火處理帶來(lái)的變形，使零件達(dá)到相應(yīng)精度要求。工序18：磨削齒面——采用Y7131磨齒機(jī)進(jìn)行磨削。工序19：檢驗(yàn)——檢驗(yàn)各部尺寸及精度。工序20：探傷——磨削齒面探傷檢查。工序21：入庫(kù)。兩種工藝路線方案分析如下：兩種工藝路線的前5道工序和后面6道工序是一樣的，不同的是在中間的幾道工序。方案一是將軸的外形尺寸精加工完成后再進(jìn)行粗精滾齒，方案二是軸的外形粗加工和齒形粗加工一起完成后再進(jìn)行精加工。經(jīng)分析兩種方案均可以達(dá)到零件的加工精度要求。但方案二中間的粗精加工工序較為分散，不利于大批量生產(chǎn)模式下生產(chǎn)效率的提高。方案一的工序較集中適合于大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)效率的提高。綜上分析，本零件選擇方案一作為最終加工工藝路線。三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作3.1重點(diǎn)及難點(diǎn)：工藝及夾具的設(shè)計(jì)，并且分析和計(jì)算定位誤差、夾緊力等，然后進(jìn)行繪制CAD二維圖，solidworks三維圖。3.2前期已開(kāi)展的工作：1.查閱相關(guān)資料，積累基礎(chǔ)知識(shí)；2.對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，擬定工藝路線；3.初步了解常規(guī)夾具的設(shè)計(jì)及加工方法；4.運(yùn)用CAD、solidworks等繪圖軟件進(jìn)行制圖。四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）1．明確設(shè)計(jì)要求，收集資料，文獻(xiàn)綜述；（1-2周）2.進(jìn)行零件圖的二維和三維繪制，確定工藝總體方案（3周）進(jìn)行工藝規(guī)程方案設(shè)計(jì)，撰寫開(kāi)題報(bào)告。(4-5周)填寫工藝文件，完成中期答辯。(7-9周)各夾具的設(shè)計(jì)計(jì)算，定位分析，設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。(10-12周)繪制各夾具的三維裝配圖、部分零件工程圖。(13-14周)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，總體修改。（15周）末期答辯。（15周）指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）指導(dǎo)教師：年月日所在系審查意見(jiàn)：系主管領(lǐng)導(dǎo)：年月日參考文獻(xiàn)[1]趙如福等．機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．[2]王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．[3]鄒青．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[4]李益民．機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[5]孫麗媛等．機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2006．[6]孫已德．機(jī)床夾具圖冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983．[7]林陳彪．工程機(jī)械齒輪軸加工工藝分析與優(yōu)化[J]．機(jī)電技術(shù)，2008(4)：42-44．[8]艾興．切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[9]李潤(rùn)蓮．ZSY450硬齒面減速器高速齒輪軸加工工藝的改進(jìn)[J]．礦業(yè)快報(bào)，2005(7)：50-51．[10]陳日曜．金屬切削原理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．[11]趙如福等．金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006．[12]王光斗，王春福．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000．[13]陳宏鈞．實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第二版）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[14]劉?。听X輪軸滾齒夾具[J]．機(jī)械工人冷加工，2001(12)：19-20．[15]秦寶榮等．機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題[M]．北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1998[16]張玉花等．減速器高速齒輪軸的經(jīng)濟(jì)加工工藝[J]．南方農(nóng)機(jī)，2007（5）：28-28．[17]PengGaoliang,ChenGuangfeng,LiuXinhua.UsingCBRtodevelopaVR-basedintegratedsystemformachiningfixturedesign[J].AssemblyAutomation,2010,303[18]WutthigraiBo