齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计【17张CAD图纸+毕业论文】

齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计36页 13000字数+论文说明书+任务书+17张CAD图纸【详情如下】任务书.doc夹具体零件图.dwg总工序卡11张.dwg拉槽夹具装配图.dwg机械加工工序卡片1.dwg机械加工工序卡片10.dwg机械加工工序卡片11.dwg机械加工工序卡片2.dwg机械加工工序卡片3.dwg机械加工工序卡片4.dwg机械加工工序卡片5.dwg机械加工工序卡片6.dwg机械加工工序卡片7.dwg机械加工工序卡片8.dwg机械加工工序卡片9.dwg机械加工工艺规程卡片.dwg齿轮毛坯图.dwg齿轮零件图.dwg齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计论文.doc齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计目 录一.计算生产纲领，确定生产类型.2二.审查零件图样的工艺性.4三.毛坯的选择.4四. 工艺过程设计. .5 1.定为基准的选择. .52.零件表面加工方法的选择. .53.制定工艺路线. .6五.确定机械加工余量及毛坯尺寸. .61.确定机械加工余量.62. 确定毛坯尺寸.73.设计毛坯图.8六工序设计（选择加工设备和工艺设备）.91.选择机床.92.选择刀具.103.选择夹具.104.选择量具.105 确定工序尺寸. .12七确定切削用量及基本时间（机动时间）.141.工序切削用量及基本时间确定.142.工序切削用量及基本时间的确定.173.工序切削用量及基本时间的确.184.工序IV切削用量及基本时间的确定.205.工序切削用量及基本时间的确定.206.工序VI切削用量及基本时间的确定.217.工序VII切削用量及基本时间的确定.24八夹具设计.  .25总 结.35参 考 文 献.36一.计算生产纲领，确定生产类型：某产品上的一个齿轮零件。该产品产量为20000件，某生产备品率为3%，机械加工废品率为2%，现制定该齿轮零件的杰械加工工艺规程：N=Qn（1+a%+b%）=20000*1*(1+3%+2%)件/年=21000件/年式中：Q产品的年产量；      n每台产品中该零件的数量；      a,b零件生产备品率（%），废品率（%）。齿轮零件的年产量为21000件/年，现已知该产品属于轻型机械。根据机械制造基础表11生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。二.审查零件图样的工艺性：齿轮零件图样的视图正确完整。尺寸，公差及技术要求齐全。本零件个表面的加工并不困难，只需要注意其基准孔 58，以及所需要加工的齿轮面的表面粗糙度要求也为Ra=1.6m 。其精度为七级。需要对齿轮面进行精加工。零件图如下：总 结本次课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入和综合的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此他在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析和解决问题的能力，为今后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。已度过的大二的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次大作业的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用AutoCAD制图、CAXA电子图板、Word文档编辑等，所以我们还要好好掌握这几门软件在此次课程设计中，虽然时间有些短暂。但也算从中间学会了一些东西吧！也从感性上真正理解了原来课本上学的一些东西，明白了其实那些知识皆和实际是相互关联的，从弄完课程设计后，把以前学的知识又得以更好的巩固呵！通过这次课程设计，使我了解了理论联系实际的重要性，要把书本的理论知识应用到实际的应用中不是那么容易的，只有真正地理解和掌握了基本的知识概念才能在实际的应用中充分发挥其作用。我想这样对我以后走上工作岗位进行技术性的研究提供了一定的基础！虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学CAD时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望王老师批评指正。最后，谢谢老师给我们这次机会，让我们意识到了团队的合作精神，我们几个人一起作这样的课程设计使得我们都发挥了我们的特长。大家互相帮助，再加上老师的认真的指点，使得我这次的课程设计能很顺利的完成，也希望老师们以后能多给我学生一些实践的机会，这样来锻炼每个人的动手意识。由于设计能力有限，所以设计的齿轮尚有许多的不足之处，还恳请各位老师给予指正，帮助我以后有更大的进步！参 考 文 献1. ISBN 7-111-04062-7 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，19932. ISBN 7-5024-3139-X 孙丽媛编著.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京：冶金工业出版社，20033.ISBN 7-111-17753-3 黄健求主编.机械制造技术制造基础. 北京：机械工业出版社，20054.艾兴，肖诗钢编.切削用量手册. 北京：机械工业出版社，19855.（机械制造工艺及自动化教研室）王绍俊 主编.机械制造工艺设计手册.北京：哈尔滨工业大学，19816.ISBN 7-04-009346-4 周开勤 主编.机械零件手册（第五版）北京.高等教育出版社，20007.ISBN 7-5026-1191-6 廖念钊，莫雨松，李硕根，杨兴骏主编.互换性与技术测量（第四版）.北京：中国计量出版社，2001.18.ISBN 7-04-009348-0 濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第七版）.北京：高等教育出版社，2001 学生毕业设计任务书 批次、层次、专业 _201102 本科、机械设计制造及自动化 校外学习中心 学生姓名 _ _ 学号 一、毕业设计题目 齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计 已知条件： 某齿轮零件 （见附图 1） ，材料为 45，年产量为 20000 件，备品率为3%，废品率为 2%， 试根据零件的各项技术要求进行该零件的机械加工工艺过程设计及键槽加工用夹具设计。 二、毕业设计工作自 2011 年 9 月 1 日起至 2011 年 11 月 30 日止 三、毕业设计内容要求： 1、计算生产纲领，确定生产类型 根据题目中给定的零件的年产量计算生产纲领，确定生产类型。 2、零件的分析 （ 1）熟悉零件图，了解零件的用途及工作条件。 （ 2）分析零件图上各项技术要求，确定主要加工表面。 （ 3）加工表面的尺寸精度和形状精度。 （ 4）主要加工表面间的相互位置精度。 （ 5）加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求。 （ 6）热处理要求及其它要求。 3、选择毛坯 （ 1）根据零件用途确定毛坯类型。 （ 2）根据生产批量确定毛坯制造方法。 （ 3）根据手册查定表面加工余量及余量公差。 4、工艺规程设计 （ 1）定位基准的选择（包括粗、精基准的选择） （ 2）零件表面加工方法的选择 （ 3）制定工艺路线 （ 4）确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯 零件综合图 （ 5）工序设计 选择加工设备与工艺装备 a. 选择机床 工序尺寸的确定及计算 （ 6）选择切削用量、确定时间定额 （ 7）填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片。 5、机床夹具设计 （ 1）拟定夹具的结构方案 确定夹具的类型 确定工件的定位方案 确定工件的夹 紧形式 确定刀具的导向方式或对刀装置 确定其它机械，如分度、装卸用的辅助装置等。 夹具体的结构类型的设计 （ 2）夹具总图设计 （ 3）夹 紧力的计算及夹 具精度的校核 （ 4）绘制夹具零件图样 6、编写说明书 说明书内容如下： （ 1）目录 （ 2）设计任务书。 （ 3）总论或前言 （ 4）对零件的工艺性分析（零件的作用结构特点、结构工艺性、关键表面的技术要求分析等）。 （ 5）工艺设计 确定生产类型。 毛坯选择与毛坯图说明。 工艺路线的确定（粗、精基准的选择依据，各表面加工方法的确定，工序集中与工序分散的运用， 工序前后顺序的安排，选择的加工设备及安装，列出不同工艺方案，进行分析比较等）。 加工余量、切削用量、工时定额（时间定额）的确定（说明数据来源，计算指定工序的时间定额）。 夹具定位夹紧方案分析与论证 （含夹紧力的计算） 。 夹具总体结构分析及夹具的使用说明。 设计小结。 参考文献。 7、夹具装配图的绘制 8、主要要求及应达到的技术指标 （ 1） 完成下面所要求的图纸绘制，各项图幅可以自行调整，但要求布局合理。 名 称 比 例 要 求 备 注 机械加工工艺规 程卡片 1:1 填写 机械加工工序卡片 1:1 填写 毛坯零件合图 1:1 制 零件图 1:1 制 夹具装配图 1:1 制 （ 2） 设计说明书一份。 9、夹具设计参考资料 （ 1）机械制造工艺与装备课程设计指导书，倪森寿； （ 2）机床夹具图册，机械工业出版社 （ 3）现代机械设备设计手册，机械工业出版社 （ 4）机械工程手册，机械工业出版社 （ 5）机床夹具设计，机械工业出版社 10、格式要求 （ 1）图 纸 按机械制图国家标准绘制，工序 图 纸，零件图、毛坯零件合图、夹具体图采用 纸，装配图用 纸，标题栏及基本幅面尺寸和图框格式按图 1、图 2及表 1 所示。 共 张 第 张比例重量阶段标记年、月、日签名更改文件号分 区处数标记标准工艺审核（年月日）（签名）标准化（签名） ( 年 月 日 )设计（图样代号）（ 图 样 名 称 ）（材料标记）重庆大学网 络 教 育 学 院图 1 标题栏格式 表 1 基本幅面尺寸 幅面代号 1 3 寸 1189841 841594 594420 420297 297210 c 10 5 a 25 e 20 10 标题栏标题栏 图框格式 （ 2）机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片 格式如表 2、表 3 所示。 5 表 2 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片 产品名称 零件名称 共 页 材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 备注 工序号 工序名称 工序内 容 车间 工段 设备 工艺装备 设计（日期） 校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 6 表 3 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品名称 零件名称 共 页 第 页 （该栏要求画工序简图） 车间 工序号 工序名称 材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件 数 每台件数 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 /分 准终 单件 工步号 工步内容 工艺设备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 设计（日期） 校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 7 （ 3）计 算 书 计算书采用 印纸 60 页以上的设计采用双面打印， 60 页及其 60 页以下设计采用单面打印 上边距： 边距： 边距： 边据： 距： 正文字体使用小四号字，宋体， 一级标题使用四号字体，黑体，加粗；二级标题使用小四号字体，黑体，加粗；三级标题使用小四号字体，宋体，加粗。 序号：毕业设计各章节序号采用阿拉伯数字编码，格式为： 1 （最多不超过 3 层） 页码：阿拉伯数字进行编号，位于每页页底中部。 （ 4）公 式 用 “公式编辑器”或“ 件完成，大小为 12以进行适当调整），位置居中 m a x 0 . 0 3 5 3 1 3 7 . 4 4 . 8 5xM k N m 221 0 . 6 3 . 6 1 3 7 . 4q l k N m 指导教师 下发日期 8 毕业设计各阶段完成内容明细表 平台阶段名称 平台提交时间 进 度 计 划 备注 图纸 档 毕业设计 第一阶段 按网院平台时间要求 1、机械加工工艺规程 卡片 2、零件图 1 张（用 ： 1 的比例）； 3、毛坯零件合图 1 张（用制 1： 1 的比例）； 1、设计目的及背景 2、 生产纲领及生产类型的确定； 3、 零件的分析； 4、 选择毛坯； 5、 工艺规程设计； 6、开题报告； 提交开题报告及第一阶段内容 毕业设计 第二阶段 按网院平台时间要求 1、机械加工工序卡片 2、机械加工工序图 （用制 1： 1 的比例）； 1、选择 加工设备（机床）与工艺装备（夹具、刀具、量具）； 2、工序尺寸的确定及计算（圆柱面及轴向工序尺寸、工序余量，偏差） 3、确定切削用量（切削速度、进给量、切削深度）及时间定额 4、拟定夹具的结构方案 （夹具的类型、工件的定位方案、工件的夹紧形式 、刀具的导向方式或对刀装置、辅助装置等。 5、夹具体的结构类型的设计 加工工序卡片 表格填写及提交第二阶段内容 毕业设计 第三阶段 按网院平台时间要求 夹具体装配图 （用 制 1： 1 的比例）； （ 1） 夹具精度的校核； （ 2） 整理设计说明书； （ 3） 参考文献； 提交毕业 设计终稿 附图 1 齿轮 零件 第 1 页 共 36 页 1 齿轮零件机械加工工艺过程及键槽加工用夹具设计 目 录 一 定生产类型 . . . . 工艺过程设计 . . . . . . . 确定毛坯尺寸 .工序设计（选择加工设备和工艺设备） . 确定工序尺寸 . .确定切 削用量及基本时间（机动时间） .削用量及基本时间确定 .削用量及基本时间的确定 .削用量及基本时间的确 .V 切削用量及基本时间的确定 .削用量及基 本时间的确定 .I 切削用量及基本时间的确定 .削用量及基本时间的确定 .夹具设计 . .2 总 结 . 考 文 献 . 第 3 页 共 36 页 3 一 定生产类型： 某产品上的一个齿轮零件。该产品产量为 20000 件，某生产备品率为 3%，机械加工废品率为 2%，现制定该齿轮零件的杰械加工工艺规程： N=1+a%+b%） =20000*1*(1+3%+2%)件 /年 =21000件 /年 式中： Q 产品的年产 量； n 每台产品中该零件的数量； a,b 零件生产备品率（ %），废品率（ %）。 齿轮零件的年产量为 21000 件 /年，现已知该产品属于轻型机械。根据机械制造基础表 1 1生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。 4 二 齿轮零件图样的视图正确完整。尺寸，公差及技术要求齐全。本零件个表面的加工并不困难，只需要注意其基准孔 58，以及所需要加工的齿轮面的 表面粗糙度要求也为其精度为七级。需要对齿轮面进行精加工。零件图如下： 第 5 页 共 36 页 5 三 齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。该零件的材料为 廓尺寸不大，形状亦不复杂，有属成批生产，故毛坯可采用模锻成型。 零件形状并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状精良接近。即外形做成盘状，内部孔锻出。 毛坯尺寸通过计算加工余量后决定。毛坯图如下： 6 四 . 工艺过程设计 1. 定位基准的选择： 本 零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准亦是（装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而才产生的误差，应选孔为定位基准，既遵循“基准重合”原则。具体而言，即选 58及一端面做为精基准。 由于本齿轮全部表面都需加工，而孔做为精基准应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。 根据制造工艺及专用夹具，其加工方法如下： 1） 圆面：为未标注公差 ，其表面粗糙度为 知道其公差等级为 粗车，精车即可（机械制造工艺简明手册表 6）。 2） 差等级按 面粗糙度为 粗车，精车（机械制造技术基础）。 3） 58 内孔：公差等级为 面粗糙度为 坯孔已锻出，为未淬火钢，根据机械制造工艺设计简明手册表 7，加工方法可采取粗镗，半精镗之后用精镗， 拉孔或磨孔，铰孔等都能满足加工要求。由于拉孔适用于大批大量生产，磨孔运用于单件小批生产，但由于该孔有键槽，故采用绞孔，应此本零件宜采用粗镗，半精镗，绞孔。 4） 端面：本零件的端面为回转体面，尺寸精度都要求不高，粗车，半精车即可（机械制造工艺简明手册表 8）。 第 7 页 共 36 页 7 5）齿面：齿轮法面模数为 3，齿数为 79，精度 688,表面粗糙度为 用 单头滚刀滚齿即能达到要求（机械制造工艺简明手册6，表 7）。 6） 槽：槽深和槽宽的公差等级为 面粗糙度为 m ，所以大批量生产采用拉键槽即可。 3. 制定工艺路线： 齿轮的加工路线一般是先进行齿轮加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先加工基准面，及先粗后精的原则，齿坯加工可按下述工艺路线进行： 工序 ：以 58精车 工序 ：以粗精车 车端面保长度至 60 工序 ：以粗精车 粗精镗 58；倒角； 加工齿面是以孔 58了更好的保证它们之间的位置精度，应此，在加工齿面之前，应该先精铰孔 58 工序 ：以 铰 58角。 工序 ：以 58齿。 工序：以 58键槽。 工序：以 58齿。 工序 ：钳工去毛刺。 工序：终检。 8 五 众所周知，齿轮是机械设备中的关键零件，要求齿轮既具有优良的耐磨性、又要具备高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能，齿轮质量的优劣直接关系到整个设备的使用寿命。而齿轮质量的好坏在很大程度上取决于齿轮材料及其热处理工艺。因此，国内外与齿轮制造相关的厂家都极为重视齿轮材料及其热处理技术的研究开发，并先后开发出一系列新型齿轮材料及先进的热处理工艺。 由机械制造工艺简明手册25 可查得除孔以 外各内孔表面的加工余量。孔的加工余量由机械制造工艺简明手册表 24 查得。表中余量值为单面余量。 铸件质量：根据经过利用该零件图上的相关尺寸以及 钢的密度估算得该零件的成品重量约为 算为 取成品重量的 （ 1） 加工精度：零件除孔外的其他表面为一般加工精度1F。 （ 2） 铸件形状复杂系数 S： 锻 件外 廓 包 容 体铸件的最大直径为 242 542 4 . 2 5 . 4 7 . 8 52m 外 廓 包 容 体=19498g=1 2 m K g锻 件 所以 1 2 0 1 9 8S 按机械制造工艺简明手册表 10，可定形状复杂系数为1S，属简单级别。 （ 4） 机械加工余量：根据铸件重量，1F，1械制造工艺简明手册25。由此查得直径方向为 平方向亦为 铸件各外径的单面余量为 轴向尺寸的单面余量亦为 件中心的孔的单面余量按机械制造工艺简明手册表 24 查得为 第 9 页 共 36 页 9 2. 确定毛坯尺寸： 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 m。而表面粗糙度m 的表面，应为需要精加工，故余量要取得大一些！分析本零件，除了斜孔 58a=m，各表面皆 m，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据中的小值，当表面需经粗加工和半精加工时，可取其较大值）。 58a=m，故需要增加铰孔的加工余量，参考磨孔的加工余量（定铰孔的加工单面余量为 毛坯尺寸如表所示其后，为又保证 260齿面的表面粗糙度为 m，确定磨齿单面余量为 （ 1）确定毛坯尺寸公差： 表 1 齿轮毛坯（铸件）尺寸 （ 零件尺寸 单面加工余量 铸件尺寸 245 260 58 35 30 60 10 80 毛坯尺寸公差根据铸件重量，形状复杂系数，粉模线形状种类及铸件精度等级从有关的表中查得。 本零件铸件重量 状复杂系数为1S， 碳量为 其最高含碳量为 按机械制造工艺简明手册表 11，铸件材质系数为1M，采取平直分模线，铸件为普通精度等级，则毛坯公差可从机械制造工艺简明手册表 13，表 16查得。 10 本零件毛坯尺寸允许偏差如表 2 所列。毛坯同轴度偏差允许值为 留飞边为 机械制造工艺简明手册表 13） 表 2 齿轮毛坯（铸件）尺 寸允许偏差 （ 铸件尺寸 偏差 根据 245 机械制造工艺简明手册表 13 60 同上 35 同上 58 同上 （ 2）确定圆角半径： 铸件的圆角半径按机械制造工艺简明手册表 22确定。 本铸件需要圆角的地方； H /B=50 /2 故可用下式计算： 外圆角半径： r= 内圆角半径： R=简化起见，本铸件的内外圆角半径分别取相同得数值。以最大的 H 值进行计算： r=（ 0+ R=（ + 以上所取得圆角半径数值能保证各表面的加工余量。 （ 3）确定拔模角： 因为 L=B= L/B=， H/B=50/按机械制造工艺简明手册表 23，起模角 =5 。 （ 4）确定分模位置： 由于毛坯是 HD 的圆盘类零件，应采取轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上下模锻过程中错移，分模线位置选在最大外径中部，分磨线为直线 ；也就是齿轮的台阶面。 （ 5）确定毛坯的热处理方式： 钢制齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并是不均匀的金 第 11 页 共 36 页 11 相组织通过重新结晶而得到细化，均匀的组织，从而改善了加工性。所以确定毛坯图如下： 12 六工序设计（选择加工设备和工艺设备）： （ 1）工序，是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不需要很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的 1 型卧式车床即可（机械制 造工艺简明手册表 7）。 （ 2）工序 于加加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上铰孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度数值较小需要选用较精密的车床才能满足要求。选 （机械制造工艺简明手册表 7）。 （ 3）工序 V 为滚齿。从加工要求及尺寸大小考虑，选 滚齿机合适（机械制造工艺简明手册表 49）。 （ 4）工序 拉键槽，为了能提高加工的功率，并且能在有限的时间里，在生产中使用工序分散原则，故选择 机械制造工艺简明 手册45）。 （ 5）工序 磨齿，故需要选择磨齿机，由所需要加工的齿轮的模数 m=数 Z=66选择用 齿机。（由表 54） （ 1）在车床加工的工序中，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用 加工用 精加工用 加工用 提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（ 85， 85）。 （ 2）滚齿根据（机械制造工艺简明手册表 16），采用 单头滚刀能达到 6级精 度。滚刀的选择按机械制造工艺简明手册表 53，选模数为 3 85）。 （ 3）键槽拉刀的选择。应为该零件的孔上的键槽并没有特别的精度和尺寸要求，故参照机械零件手册可大概选择键的尺寸为 b x h =16 表 择 第 13 页 共 36 页 13 拉刀，其长度 L=900度 H=60 （）绞刀的选择。应孔需要加工出 1： 24的斜度，又应为是大批生产，故选择套式机用绞刀，其直径 d=100L=100 （ 5）磨齿机上砂轮的选择。由于是磨齿，选择碟型一号砂 轮，代号为 D，由机械制造工艺设计手册表 33查到选择磨料为棕红玉（ 硬度为2200 2280选择陶瓷结合剂（ A），在由机械制造工艺简明手册表 于是加工淬火钢，选择砂轮的宽度 B=80径 D=500度号是 70。 本零件除拉键槽需要选用专用夹具外，其他各工序使用普通夹具即可。前 3 道车床工序用三爪自定心卡盘，滚齿及磨齿工序用锥心轴。 本零件是成批生产，一般均采用通用量具。 （ 1）选择各外圆加工面的量 具：工序中半精车外圆 245 达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具：该尺寸公差为 T=机械制造工艺简明手册表 1计量器具不确定度允许值1u=据机械制造工艺简明手册表 2 分度值 游标卡尺，其不确定度为 度值 不可用，由表 25 250分度值为 85）即可满足要求。 加工 245 外圆面可用测量范围为 0 150度值 游标卡尺进行测量。 各外圆面所用量具列下表所示： 加工面尺寸 尺寸公差 量具 245 度值为 量范围为 225 350游标卡尺 58 度值为 量范围为 0 150游 标卡尺 （ 2）选择加工孔用量具： 14 58经粗镗，半精镗，精绞孔三次加工。粗镗至 55 精镗至 58按计量器的测量方法极限误差选择其量具。 精绞 58，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限 量规。按机械制造工艺简明手册表 1，根据孔径可选三牙锁紧式非全型塞规（ 86）。 （ 3）选择滚齿工序所用量具：滚齿工序在加工时测量公法线长度即可。根据机械制造工艺简明手册表 15，选分度值 量范围 2550公法线百分尺（ 86）。 5确定工序尺寸： 确定工序尺寸一般的方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序 尺寸应用工艺尺寸链解得： （ 1） 确定圆柱面的工序尺寸： 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济度确定。 （ 2） 确定轴向工序尺寸： （ 本零件各工序的轴向尺寸如图 1图所示：（附图） 第 15 页 共 36 页 15 1）确定各加工表面的工序加工余量：本零件各端面的工序加工余量如表 2所 示： 表 2 各端面的工序加工余量 （ 工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量 1 1Z=I 2 2 21Z=2 2 32Z=2 1 3Z=）确定工序尺寸13L： 该尺寸在工序中应达到零件图样的要求，则13L= 3）确定工序尺寸12L，11 12L=13L+13Z=（ 50+=1L=12L+32Z=（ ） =1L=23L+13Z=（ 25+=16 4）确定工序尺寸8L：工序尺寸8 工艺尺寸链如图 2所示：（附图） 图中235 未标注公差尺寸，其公差等级 23L= 工艺尺寸链得8L= 5）确定工艺尺寸链11L，1211L= 2L= 1L= 第 17 页 共 36 页 17 七确定切削用量及基本时间（机动时间）： 切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度，进给量，在确定切 削速度。 削用量及基本时间确定： （ 1）切削用量： 本工序为粗车（车端面，外圆及镗孔）。已知加工材料为 b=670件，有外皮； _机床为 1型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中和固定在轴上。 1）确定粗车外圆 245选刀具为 据切削用量简明手册第一部分表 于 1机床的中心高为 200切削用量简明手册表 故选刀杆尺寸 B*H=165片厚度为 据切削用量简明手册表 择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0=12 ，后角0=6 ，主偏角 0 ，负偏角 =10 ，刃倾角s=0 ，刀尖圆弧半径 r= A确定切削深度p：由于单边余量仅为 要考虑模锻斜度及公差，其最大单边余量为 在一次走刀内切完，故p=（ 确定进给量 f：根据切削用量简明手册表 粗车钢料，刀杆尺寸为16 25mm，p 3件直径为 100400， f=r 按 1 机床的进给量（切削用量简明手册），选择 f=r 确定进给量尚需满足机床进给机构强度 的要求，故需校验。 根据切削用量简明手册表 1 机床进给机构允许的进给力600N 根据切削用量简明手册表 钢料b=570 670 p 2f 18 r， 5 ， v=65m/计）时，进给力 800N。 修正系数为00.1，1.0，据切削用量简明手册表 2），故实际进给力为00 60N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的 f= C选择车刀磨钝标准及耐用度：根据切削用量简明手册表 刀后刀面最大磨损量取为 1转位车刀耐用度 T=30 D确定切削速度 v：切削速度 v 可根据公式计算，也可直接由表中查得。现采用查表法确定切削速度。 按机械制造工艺简明手册表 计算公式确定： v=中91， m=0.2，T =60 V= 0 0 1 0 86 0 1 . = n=1000 1机床上的转速，选择 n=76r/s。 实际的切削速度为 V=81.8 m/校验机床功率：由切削用量简明手册表 b=580970 66277, p 2f r， v 60m/ 切削功率的修正系数.0，.8，切削用量简明手册表 实际切削是的功率为 根据切削用量简明手册表 n=120r/机床主轴允许功率所选的切削用量可在 1上进行。 最后决定的切削用量为： p=f=r， n=s， v = 第 19 页 共 36 页 19 2）确定粗车端面的切削用量： 采用车外圆 245工余量皆可一次走刀切除，车端面的p=端面的 f=r。 3）确定粗镗孔 58 所选刀具为 径为 20。 A确定切削深度p： p=（ 58确定进给量 f：根据切削用量简明手册表 粗镗钢料，镗刀直径为 20mm，p 3刀伸出长度为 125， f=r 按 1 机床的进给量（机械制造工艺简明手册表 9），选择f=r C确定切削速度 v： 按机械制造工艺简明手册表 计算公式确定： v=中91， m=0.2，T =60 V= 0 0 1 0 86 0 2 = n=1000 1 机床上的转速，选择 n=230r/ 实际的切削速度为 V=67.2 m/ 2）基本时间： 1）确定粗车外圆 245 根 据 机 械 制 造 工 艺 简 明 手 册 表 1 ， 车 外 圆 基 本 时 间 为11 2 3l l l i 20 式中： l=25 1l= +（ 2 3） =2 2l =4 3l =0 f=r，n=s， i=1。 则12 5 4 2 2 . 61 . 0 1 1 . 2 7 s 2）确定粗车端面的基本时间： 根据机械制造工艺简明手册表 1，车端面的基本时间为2 +1l+2l+3l， d=238d=l=2l=0l=0f=r，n=s， i=1 则 L= 2 3 8 9 9 2 = 2）确定粗车台阶面的基本时间 : 根据机械制造工艺简明手册表 1，车台阶面的基本时间为 2=（ +1l+2l+3l， d=d=130l=0l=4l=0mm，f=r， n=s， i=1 则 L= 2 3 9 3 0 42 = 2) 确定粗镗 93 选镗刀的主偏角5 ，则1l=l=l=4l=0f=r，n=s， i=1。 3=）确定工序的基本时间： 41 =（ =167s 1. 工序切削用量及基本时间的确定： 第 21 页 共 36 页 21 本工序仍为粗车（车端面，外圆及倒角）。已知条件与工序相同，车端面可采取与工序相同的可转位刀具。镗刀选 质合金，主偏角0 ，直径为 20 采取工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如表 1所列： 表 1 工序的切削用量及基本时间 工步 p（ f（ mm/r） V（ m/s） n（ r/s） iT(s) 粗车端面 96 3 倒角 手动 粗车外圆 245 8 于是总时间为 23+18=41s 削用量及基本时间的确定： （ 1）切削用量： 本工序为半精加工（车端面，车外圆，镗孔及倒角）。已知条件与粗加工工序相同。 1）确定半精车外圆 245选刀具为 刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。根据切削用量简明手册表 刀几何形状为0r=12 ，0=8 ，0 ，5 ，s=0 ，刀尖圆弧半径 r= A确定切削深度p: p=(2602=f： 根据切削用量简明手册表 1 机床进给量（机械制造工艺简明手册表 9）；选择 f=r 由于是半精加工，切削力较小，故不需要校核机床进给机构强度。 22 C选择车刀磨钝标准及耐用度： 根据切削用量简明手册表 择车刀后刀面最大磨损量为 用度 为 T=30 D确定切削速度 v： 根据切削用量简明手册表 用 630700 p f r，切削速度 v=200m/ 切削速度的修正系数为，其余 的修正系数均为 1（切削用量简明手册表 故 V=200 62m/ n= 1 0 0 0 1 6 2 2 1 5 . 6 / m i n 3 . 6 /3 . 1 4 2 3 9 . 3 r r s 按机床的转速（表 择 n=185r/s 实际的切削速度为： v= 1 8 5 3 . 1 4 2 3 9 . 3 2 . 3 2 /1000 半精加工时，机床功率不需要校验。 最后决定的切削用量为：p= f= n=s 2）确定半精镗孔 58的切削用量： 所选择的刀具为 偏角为 45度，直径为 20圆形镗刀，其耐用度为 T=60 Ap=（ 58 f=r C v=0 2 0 . 1 5 0 . 2291 0 . 9 1 8 2 . 2 / m i 0 . 6 0 . 1 5 m D 1 0 0 0 1 8 2 . 2 6 1 5 . 7 / m i . 2故根据机床的转速选择， n=600r/0r/s 实际的切削速度为： 1 0 9 4 . 2 2 . 9 6 /1000v m sE基本时间的确定： a确定半精车外圆 245的基本时间： 第 23 页 共 36 页 23 2 5 4 1 5 . 1 40 . 5 3 . 8 3 b确定半精车端面的基本时间： 2 3 9 . 3 9 0 . 8 2 4 8 0 . 2 52L 2 8 0 . 2 5 520 . 5 3 . 0 8 c半精 镗 58孔的基本时间： 3 2 5 3 . 5 4 2 1 . 70 . 1 5 1 0d. 确定工序的基本时间： 31 =（ 2+=89s 切削用量的确定：本工序为精铰孔 58 所选刀具为高速钢，套式机用绞刀，根据表可查得该刀具的耐用度为 120 p= 9 5 . 2 0 9 4 0 . 62 0 /f m m r a f0 . 30 . 4 0 . 2 0 . 6 51 0 . 5 5 0 3 . 3 4 / m i n 0 . 0 5 6 /1 2 0 0 . 6 0 . 0 6v m m s 削用量及基本时间的确定： (1)切削用量 ： 本工序为滚齿。选用标准的高速钢单头滚刀，模数 m=径 80 以采用一次走刀切至全深。工件齿面要求表面粗糙度为 据切削用量简明手册第四部分表 择工 件每转滚刀轴向进给量r。按 机械制造工艺简明手册表 51),选r。 24 按切削用量简明手册表 v=kT f m 式中64， T=240r， m=m=0.5，0.5， v=0 . 5 0 . 8 5 0 . 53 6 4 0 . 6 4 3 0 . 5 / m i 0 0 . 8 3 3 m n= 1 0 0 0 3 0 . 5 1 2 1 . 3 6 / m i r 根据 滚齿机主轴转速（机械制造工艺简明手 册表 50），选n=103r/s，实际切削速度为 v=s。加工时的切削功率按下式计算（切削用量简明手册表 310P P P Pc c c cc cy x u cC f m d z 式中24， f=r， m=d=80mm，z=66， v= 0 . 9 1 . 7 1 . 0 031 2 4 0 . 8 3 3 . 5 8 0 6 6 3 0 . 5 1 . 2 0 . 4 010 W 机械制造工艺简明手册表 49)P，故所选择的切削用量可在该机床 上使用。 (2) 12c o l l zT q n f 式中 B=25 a r c c o s 0z=66 q=1 n=s s 1 ( ) ( 2 3 )l h d h 2l=3 3 8 ( 6 6 2 2 0 . 2 5 ) 3 . 5 7 . 8 7 522 第 25 页 共 36 页 25 1 7 . 8 7 5 ( 8 0 7 . 8 7 5 ) 2 2 5 . 8 3l m m 2 5 2 5 . 8 3 3 6 6 2 4 8 8 . 61 1 . 7 2 0 . 8 3 s 切削用量：本工序为拉键槽，由于加工刚料的强度 0 b G ，且选择拉键槽刀的材料为 质合金，由机械制造工艺设计手册 可以查得相关的参数为：则取 v=s v=s 拉削力为 F=273N/ 则根据相关的参数可以选取电动机功率为： P=查表可知道所 选的拉床可以用 . 削用量及基本时间的确定： (1)选择砂轮： 本工序为磨齿，是为了达到齿面的表面粗糙度为 要求，由前面的刀具选择中可以知，选择了碟型一号砂轮，代号为 D，由机械制造工艺设计手册表3取砂轮的磨料为，棕刚玉（ 硬度 2200表 3择 24表选择陶瓷结合剂！ 由机械制造工艺简明手册表 4，可以选择砂轮的粒度号为 70，由于加工淬火钢，选择砂轮的磨具，砂轮的直径为 500轮的宽度为 80 （ 2） 切削用量： 是由（机械制造工艺设计手册表 3得砂轮的转速为： n=s。 轴向进给量 0 . 5 4 0 m m工件速度： 0 . 6 5 1 . 2 5 /wv m s 径向进给量： （相关参数可以查机械制造工艺设计手册） 26 0 . 0 0 9 0 . 0 0 9 2 3 8 0 . 8 0 . 9 0 . 0 0 54 0 0 . 8wr f 由相关公式可以查得，求解磨削力：公式为： 9 . 8 1 /9 . 8 1 /2z F w r m v f B v a v f B v t g 查表 3 101得： 0 2 5 /0 51800m sv m sf m 9 . 8 1 1 8 0 0 0 . 8 0 0 0 5 8 0 / 2 5 0 . 8 3 5 4 8 6 301113 . 1 49 . 8 1 1 8 0 0 0 . 8 0 . 0 0 5 8 0 / 2 5 4 5 3 5 4 . 8 62t g N 则磨削功率，由公式可以计算得： / 1 0 0 3 0 1 1 0 . 8 / 1 0 0 0 2 . 4 0 8 8 v K w 由表可知道，所选的磨床的功率为 5在此机床上可以很好的工作。 第 27 页 共 36 页 27 第八章 夹具设计 夹具设计的基本要求 （ 1） 工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。 （ 2） 夹紧的可靠 性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。 （ 3） 良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。 （ 4） 夹具体的外形尺寸。在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。根据设计 要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。 定位方式及元器件选择 定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。 工件的定位原理 自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿 Y,个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生产中 ，为了调整和控制不可避免产生的焊接应力和变形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在拉削夹具设计中，按加工要求应限制的自由度而没有被限制的欠定位是不允许的；而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。 （ 1） 以工件的平面为基准进行定位时，常采用挡铁、支撑钉进行定位 （ 2） 工件以圆孔内表面为基准进行定位时常采用销定位器 （ 3） 工件以圆柱外表面为基准进行定位时常采用 28 夹紧 方式及元器件选择 夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。 对夹紧机构的基本要求如下： （ 1） 夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。 （ 2） 夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量 （ 3） 夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。 （ 4） 结构力求简单，便于制造和维修。 主要零件设计的说明 夹具体 综合考虑了结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；考虑到定位的 精确度，要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作；考虑到焊件小，夹具体的强度要求以及夹具体的结构要求，没有在夹具体上设计加强筋。 定位的概念 使用夹具安装工件时，工件在夹具中的位置是由定位元件确定的。工件的有关表面需紧靠在定位元件上，从而被确定在一个既定的位置上，实现工件的定位。工件定位的作用在于使工件准确占据定位元件所规定的位置，并且使一批逐次加工的工件在夹具中占据同一正确的位置。通常夹具是用来安装加工成批工件的，所以工件的定位需要保证一批工件加工位置的一致性。 工件定位的基本原理 没有采取定位措施时，每 个工件在夹具中的位置是任意的。因此，对一个工件来说，其位置是不确定的，而对一批工件来说，其位置将是变动的、不一致的。一个物体在空间可能具有的运动称为自由度。从理论力学可知，一个在空间处于自由状态的物体具有六个自由度，它们是沿三个垂直坐标轴 x、 y、 y、 z 的转动。若使物体在某方向上有确定的位置，就必须设法限制该方向的自由度。当物体的六个自由度完全被限制后，则该物体在空间的位置就完全被确定了。在夹具设计时，是采用各种定位元件限制工件的自由度，实现工件的定位。 压板的强度校核 第 29 页 共 36 页 29 各种材料因强度不足引起的失效现象是不同的。塑性材料，如普通碳钢，以发生屈服现象，出现塑性变形为失效的标志。脆性材料，如铸铁，失效现象则是突然断裂。在单向受力情况下，出现塑性变形的屈服极限 s 和发生断裂时的强度极限 b，可由实验测定。 安全系数除失效应力，便得到许用应力 ，于是建立强度条件 可见，在单向应力状态下，失效状态或强度条件都是以实验为基础的。 实际构件危险点的应力状态往往不是单向的。实现复杂应力状态下的实验，要比单向拉伸或压缩困难得多。常用方法是把材料加工成薄壁圆筒，在内压 壁为二向应力状态。如 再配以轴向拉力 F，可使两个主应力之比等于各种预定的数值。这种薄壁筒试验除作用内压和轴力外，有时还在两端作用扭矩，这样还可得到更普遍的情况。此外，也还有一些实现复杂应力状态的其他实验方法。尽管如此，完全复现实际中遇到的各种复杂应力状态，并不容易。况且，复杂应力状态中应力组合的方式和比值，又有各种可能。如果像单向拉伸一样，靠实验来确定失效状态，建立强度条件，则必须对各式各样的应力状态一一进行实验，确定失效应力，然后建立强度条件。由于技术上的困难和工作的繁重，往往是难以实现的。解决这类问题，经常是依据部分实验结果 ，经过推理，提出一些假说，推测材料失效的原因，从而建立强度条件。 事实上，尽管失效现象比较复杂，但经过归纳，强度不足引起的失效现象主要还是屈服和断裂两种类型。同时，衡量受力和变形程度的量又有应力、应变和应变能密度等。人们在长期的生产活动中，综合分析材料的失效现象和资料，对强度失效提出各种假说。这种假说认为，材料之所以按某种方式（断裂或屈服）失效，是应力、应变或应变能密度等因素中某一因素引起的。按照这类假说，无论是简单或复杂应力状态，引起失效的因素是相同的。亦即，造成失效的原因与应力状态无关。这类假说称为强度 理论。利用强度理论，便可由简单应力状态的实验结果，建立复杂应力状态的强度条件。 强度理论既然是推测强度失效原因的一些假说，它是否正确，适用于什么情况，必须由生产实践来检验。经常是适用于某种材料的强度理论，并不适用于另一种材料；在某种条件下适用的理论，却又不适用于另一种条件。 切削加工时，在刀具的作用下，被切削层金属、切屑和工件已加工表面金属都要产生弹性变形和塑性变形，这些变形所产生的抗力分别作用在前刀面和后刀面上；同 30 时，由于切屑沿前刀面流出，刀具与工件之间有相对运动，所以还有摩擦力作用在前刀面和后刀面上。这 些作用在刀具上的合力就是总切削力 F，简称切削力。 由于 此，其大小和方向都是不固定的。为了便于分析切削力的作用和测量切削力的大小，常常将总切削力 （ 1） 切削里 是总切削力在主运动方向上的分力。因此，它垂直于基面，是切削力中最大的一个切削分力。其所消耗的功率占总功率的 95%它是计算机床动力，校核刀具、夹具的强度与刚度的主要依据