行星支架零件的机加工工艺及钻模夹具设计

-本科毕业设计开题报告题 目 ： 行 星 支 架 零 件 的 机 加 工 艺 及 钻 孔 夹 具 设 计系 别 ： 机 电 工 程 系 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 2012 年 12 月 8 日- 0 -本科毕业设计开题报告系别 机电工程系 专业 机械设计制造及其 自动化 班级 本机制 113姓名 学号 联系方式题目 行星支架零件的机加工工艺及钻模夹具设计一、选题背景行星齿轮传动，属于现代的先进机械传动，现在已经广泛运用在汽车、飞机上。行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。 行星齿轮传动的主要特点如下。 (1)体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大 由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副，因此可使其结构非常紧凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，从而使得每个齿轮所承受的负荷较小，并允许这些齿轮采用较小的模数。此外，在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内支架本身的可容体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其体积小，质量小，结构非常紧凑，且承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的 1/21/5 (即在承受相同的载荷条件下)。(2)传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达 0.970.99。 (3)传动比较大，可以实现运动的合成与分解 只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且，它还可以实现运- 1 -动的合成与分解以及实现各种变速的复杂的运动。 (4)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。 总之，行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高（类型选用得当）等优点。因此，行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得了应用。它几乎可适用于一切功率和转速范围，故目前行星传动技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。 随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到 2000KW，输出转矩已达到 4500KNm。据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下。 （1）标准化、多品种 目前世界上已有 50 多个渐开线行星齿轮传动系列设计；而且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多器种的产品。 （2）硬齿面、高精度 行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在 6 级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。 （3）高转速、大功率 行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。 （4）大规格、大转矩 在中低速、重载传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已有了较大的发展。 行星齿轮传动的缺点是：材料优质、结构复杂、制造和安装较困难。 而行星支架零件，它是行星齿轮传动系统的基础零部件。它将太阳轮、小行星轮等零部件及部件中的有关零部件组合成一个整体并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成所规定的运动，协调运动件。因此，行星轮内齿圈结构的加工质量直接影响着行星传动系统的性能精度和寿命。该零件结构复杂，它的外表面均需加工，而且孔系的加工精度要求很高，此外，还需加工内齿和外花键，所以整个加工的要求比较高。所以行星支架零件的加工工艺的正确与否关系到产品的各项要求是否达到精度要求，同样夹具的设计在生产过程中也起到相当的作用，可以确定加工- 2 -位置、减少辅助时间等等，这关系到零件加工的经济性。二、课题设计2.1 课题的内容 本课题的主要内容是完成行星支架零件的机加工工艺及钻孔夹具设计，主要完成以下内容一、毕业设计图纸1.行星支架零件图（1 号图纸） ；2. 行星支架零件的毛坯图（3 号图纸） ；3.行星支架零件的机加工艺规程 1 本；4.钻模夹具总图（0 号图纸，CAD 绘图） ；5钻模非标零部件图（2 号图纸，CAD 绘图） 。6、插齿刀设计零件图（2 号图纸，CAD 绘图） 。共三张 0 号图纸的工作量。二、说明书1行星支架零件的结构特点和技术条件分析； 2行星支架机加工艺规程编制和相关工艺计算；3钻模设计；4、插齿刀的设计与计算；5数控车削、数控钻、镗孔、数控线切割等数控加工程序及相关工艺调整卡；6说明书中英文摘要。三、外文翻译翻译约三千文字的专业英语资料。2.2 课题的目的本次设计的目的：巩固和加深学生所学到的知识。培养学生全面综合应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。提高学生的自学能力，学会结合生产实际正确使用有关手册。使学生树立正确的设计理念，懂得设计要尽量向先进技术、合理经济、可行等方向靠近。通过本次设计任务让学生灵活运用各种资料来理解零件的工艺设计理论和夹具设计的方法，规划出可行的工艺路线，保证行星支架零件达到加工要求。在设计过程中可对行星齿轮在实际使用中所遇到的问题进行针对性的改进。2.3 课题的意义机械零件加工工艺及夹具设计具有普遍性，在机械产业中很多时候都需要设计工艺还有后续可能出现的夹具。对于本专业的学生来说，工艺制定和夹具设计里面所要运用的知识正好贯穿了大学四年所学到的全部课程和专业技能。而且正确的工- 3 -艺规程可以稳定地保证产品的质量和获得较高的生产率和经济效益。至于夹具则可以保证工件的加工表面的位置精度，减小各种辅助时间，提高生产率。通过本次毕业设计，我们可以很好的运用有关的手册、图表等资料。结合书本和实际应用进一步来深化所学到的知识，如制图、运算等基本技能。为下一步打好坚定的基础。2.4 文献综述 另见文献综述三、课题研究现状3.1 国外研究现状行星齿轮传动，属于现代的先进机械传动，现在已经广泛运用在汽车、飞机上。行星齿轮传动共有三种类型：渐开线行星齿轮传动、摆线针轮行星传动和谐波齿轮传动。世界上一些工业发达的国家，如德国、日本、英国、美国等，在行星齿轮的研究、生产制造和应用等方面均处于领先水平。3.2 国内研究现状行星齿轮传动在我国早就有应用，而较深入的研究与制造，则是在 60 年代后。一方面，从理论上做了很多的分析研究工作；另一方面，进行了大量的实验室试验和工业试验，取得了不少科研成果。在此基础上，设计制定了我国的 NGW 型（JB1799-76）、NGW-Z 型（JB3722-84）、NGW-S 型（JB3723-84）、和 NGW-L 型（JB3722-84）四种行星齿轮减速器的标准。大规格低速重载行星齿轮传动的研制工作，在我国也取得了一定的成果。高速行星齿轮传动，在我国也得到了广泛的应用。但无论在研究、生产制造和应用等方面与世界先进技术还存在一定的差距。四、课题设计方案4.1 设计方案选型与分析方案一：工序：1.锻造毛坯2.锻件检验3.小端端面、倒角4.粗车小端外圆5.精车小端外圆6. 车 1.3+0.140x28 0-0.21槽- 4 -7.车油槽8.车 36 端面9.车 36 外圆、倒圆角10.车 176 内孔11.车 3x187 内孔12.车 197 外圆、倒角13. 车 197 端面14.铣大端面的四个凸台15.车 121 外圆16.粗车 197 端面17.精车 197 端面18.钻 10 的通孔、倒角19. 精铰 10x30 的孔20钻 4x24j6 孔21.扩 4x24j6 孔 22.精镗 4x24j6 孔23.线割 60x60 的十字槽24.铣 53 与 14 的圆环槽25.滚小头花键26.插内齿轮27.磨小端外圆28.检查入库方案二：工序：1.锻造毛坯2.锻件检验 3.退火处理 4.车 121 端端面5.粗车 121 端外圆、197 端面、外圆、倒角 6.精车 121 端外圆、197 端面、外圆7.车 30 端面 8.粗车 30 端外圆、倒角- 5 -9.精车 30 端外圆、油槽、花键卡槽10.钻 9.8 通孔，扩 10 深 96 孔、倒角11 车 36 外圆、内齿端面、内齿退刀槽、176.67 +0.250 内孔、197 外圆、倒角12.插内齿13.滚小端外花键14 钻、扩 4X20 的通孔15.线切割 60X60 的十字槽16.车 53 内孔、14 与 53 形成的圆环槽17.精铰 10 深 13 的孔、倒角18.粗镗 4X24 孔19精磨 4X24 孔20.铣 121 端面四个凸台 21 精磨 29.95 外圆22去毛刺23.检查入库4.2 方案的确定方案一的工序相对多一点，而且比较分散。但是由于分散的原因使得每道工序都比较简单，对机床设备和工艺装备的要求不高，生产准备周期短，可减少调整时间，便于发现错误加以调整，适合中、大批量生产。但是由于工序多，而且都是用专用夹具，使得机床设备的数量也多。方案二的工序显得相对集中，这可以大大减少装夹次数，便于保证各表面之间的位置公差。但是工序集中会对设备的要求提高，增加刀具的数目、停机和换刀时间。而设备要求高，相对工人水平来说，也就提高了。 题目给的行星支架零件，加工精度要求不较高，尤其是形位公差。所以经过各方面的考虑选择方案二为最终的加工方案。4.3 方案的特点及创新 按照机械加工工艺顺序的安排原则：先基准面后其它表面；先面后孔；先主要面后次要面；先粗加工后精加工；力求在工艺规程上向零件图上的加工要求靠齐，- 6 -还会保持一定的经济性。第二个方案的创新点在于结合零件本身的情况，利用更多的换刀时间去换取更少的装夹次数，从而达到相对减少加工时间。五、预期结果 通过方案的实施，可以从相关的各种文献中查阅到相关的内容，规划出可行的加工行星支架零件的加工工艺路线并计算出加工余量、工时定额，以及能按照进度计划表及时完成毕业设计。虽然在实施方案过程中遇上各种未知的困难或者潜在未分析的问题，也可在设计说明书中说明。本方案最后能加工出够符合零件图上的要求并且符合生产纲领要求的行星支架零件六、设计主要步骤本课题的主要其设计步骤如下：(一)工艺规程设计的一般步骤 分析加工对象，确定工艺原则。 毛坯选择。 拟定加工工艺路线。 选择各工序所需要的设备、工艺装备，提出专用机床设备、工艺装备的设计任务书。 查表确定工序 (工步)的加工余量，计算工序尺寸和工序公差。检验毛坯草图及总余量是否符合要求。在此基础上绘制毛坯图，完善技术要求。 选择切削用量，确定工时定额。本次设计仅要求对所选定的工序进行切削用量和基本时间定额的计算。 填写工艺文件。填写要求是：内容完整，层次清楚，语言精练，字迹清晰。(二)机床夹具设计的一般步骤 根据工艺规程，由指导教师指定其中两道主要工序的专用夹具设计任务，其任务为：完成一副钻夹具和一副镗夹具的设计。 夹具结构的设计。 结构方案的审定。 确定定位元件和夹紧方式。 确定夹具和刀具的正确关系，导向、对刀件的布置 确定夹具和机床的正确联系，定向件的布置，确定夹具在机床上的正确安装方法。 夹具总体设计。 分析夹具及其主要零件的结构工艺性。 标注夹具总图上的尺寸、公差，制定夹具制造和装配的技术要求。 绘制零件图。(三)编写设计说明书 设计计算说明书中应包括以下内容: - 7 -设计任务与序言。目录。3.行星支架零件的结构特点和技术条件分析； 4.行星支架机加工艺规程编制和相关工艺计算；5.钻模设计；6.插齿刀的设计与计算；7.数控车削、数控钻、镗孔、数控线切割等数控加工程序及相关工艺调整卡；10.说明书中英文摘要。 11.主要参考资料和技术文件。七、进度计划序号 任务名称 开始时间 结束时间1 选题 2014.10.27 2014.11.52 查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案2014.11.6 2014.11.153 开题 2014.11.16 2014.12.84 进行毕业设计 2014.12.9 2015.4.255 中期检查 2015.3.20 2015.3.256 上交毕业设计正稿打印版及电子材料，毕业设计及设计说明书光盘，完成毕业答辩 ppt2015.426 2015.5.37 毕业答辩 2015.5.16 2015.5.17八、参考文献1 赵志修主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社，20012 王先逵主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社，20043 戴陆武主编机床夹具设计西安：西北工业大学出版社，19914 王启平主编机床夹具设计哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20055 王光斗主编机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，20006 明兴祖主编数控加工技术北京：化学工业出版社，2003.17 机械工业出版社编机械工程手册，1999.58齿轮设计手册北京：机械工业出版社，2003.19 齿轮国家标准（GB/T10095-1988）10渐开线国家标准（GB/T3478.1-1995）11齿轮刀具设计手册- 8 -指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日教研室审核意见： 教研室主任签名： 年 月 日备注：本开题报告须装入学生的毕业设计（论文）档案袋存档。