双联齿轮的机械加工工艺规程及加工Φ287的齿夹具设计【含CAD图纸、说明书】
产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 双联齿轮 共 1 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号8 滚齿 45 钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 287 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数Y3150 1夹具编号 夹具名称 切削液专用夹具工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/min mm 进给次数 机动 辅助1 加工 287 的齿Y3150 滚齿机 公法线千分尺 480 158.6 54 2 1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 期零件号 机械加工工艺卡片设备 夹具 刀具 量具工序号 工序名称 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 模锻 退火处理III 车 287 端面,外圆, 卧式车床 CA6140 通用夹具外圆车刀,端面车刀,内圆刀卡尺车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔卧式车床 CA6140 专用夹具外圆车刀,端面车刀,内圆刀游标卡尺V 车 287 端面 卧式车床 CA6140 通用夹具 端面车刀 游标卡尺VI 车 173 端面 卧式车床 CA6140 专用夹具 端面车刀 卡尺VII 钻 8-15 孔锪孔 30 立式钻床 Z525 专用夹具 麻花钻,锪孔钻 游标卡尺VIII 滚 m=3.5,z=80 大齿轮 滚齿机 Y3150 专用夹具 专用滚刀 公法线测量尺IX 插 m=3,z=65 小齿轮 插齿机 Y58 专用夹具 专用插齿刀 公法线测量尺X 齿部加热淬火 40-50HRCXI 磨齿 m=3.5 z=80 大齿轮 剃齿机 H630 专用夹具 磨齿刀XII 磨齿 m=3 z=65 小齿轮 剃齿机 H630 专用夹具 磨齿刀XIII 检验 入库机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:双联齿轮的机械加工工艺规程及加工 287 的齿夹具设计班 级:辽宁工程技术大学课程设计 1姓 名:学 号:指导教师:完成日期:任 务 书一、 设计题目:双联齿轮的机械加工工艺规程及加工 287 的齿夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:(中批或大批大量生产)三、上交材料1所加工的零件图 1 张2毛坯图 1 张3编制机械加工工艺过程卡片 1 套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套5绘制夹具装配图(A0 或 A1) 1 张6绘制夹具中 1 个零件图(A1 或 A2。装配图出来后,由指导教师为学生指定需绘制的零件图,一般为夹具体) 。 1 张7课程设计说明书,包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。 (约 5000-8000 字) 1 份四、进度安排本课程设计要求在 3 周内完成。1第 l2 天查资料,绘制零件图。2第 37 天,完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法,编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第 810 天,完成夹具总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步) 。4第 1113 天,完成夹具装配图的绘制。5第 1415 天,零件图的绘制。6第 1618 天,整理并完成设计说明书的编写。7第 19 天21 天,完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定综合评定成绩: 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格指导教师 日 期 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。双联齿轮的加工工艺规程及其滚齿的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录1 绪论11.1 机床夹具的概念12. 零件分析 12.1 零件作用 22.2 零件的工艺分析 23. 工艺规程设计23.1 确定毛坯的制造形式 33.2 基面的选择传 33.3 制定工艺路线 33.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 53.5 确定切削用量及基本工时 54 夹具设计 84.1 问题的提出94.2 定位基准的选择94.3 切削力及夹紧力计算104.4 定位误差分析114.5 夹紧误差计算115 方案综合评价与结论125.1 方案综合评价与结论 12 体会与展望15参考文献 1611 绪 论1.1 机床夹具的概念在机械加工过程中,为了保证加工精度,首先要使工件在机床上占有正确的位置,确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程,称为工件的定位。定位后将其固定,使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具,简称夹具。夹具最早出现在 1787 年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。2 零件的分析2.1 零件的作用齿轮的作用,齿轮用于变速箱中,主要起传递动力和扭矩的作用22.2 零件的工艺分析齿轮有 2 组加工面他们有位置度要求。这 2 组加工面的分别为1, 一外圆为基准的加工面,这组加工面包括,外圆自身和端面,和内圆2, 2:一个事以内圆为基准的加工面,这个主要是齿轮的加工。3. 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 45 据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用模锻。33.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择:对双联齿轮这样的回转体零件来说,选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。精基准的选择:精基准 的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用内孔做为定位基准。3.3 工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:方案一工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:车 287 端面工序:车 160 端面4工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序 XI:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 XII:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XIII:去毛刺工序 XIV:检验入库方案二工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序:齿部加热淬火 40-50HRC工序 IX:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 X:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XI:去毛刺工序 XII:检验入库5工艺方案一和方案二的区别在于方案一在车完所有的外圆和内孔之后,又以内孔定位车削了 2 端面,因为端面相对于孔中心线有跳动要求,这样我们可以保证端面相对于孔中心线的端面跳动,而方案二则很难保证,因此我们选用方案一具体的工艺路线如下工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:车 287 端面工序:车 160 端面工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序 X:齿部加热淬火 40-50HRC工序 XI:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 XII:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XIII:去毛刺工序 XIV:检验入库63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定齿轮零件材料为 45,类型为大批量生产,采用模锻。1、 齿轮的外圆和端面因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高,其加工余量为 2mm。2:端面采用铣一次走刀完表面加工,表面粗糙度为 3.2,根据参考文献,其余量为Z=2.5mm3.5 确定切削用量及基本工时工序三:车 287 端面,外圆,选硬质合金外圆车刀,端面车刀,工步一:车 287 左端端面1) 车削深度,可以选择 ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc 98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s7据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(287-145)/475x2=0.149473min工步二:车 287 外圆选择硬质合金车刀1) 车削深度,选择 ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc 98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)8=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(18)/475=0.03789min工序四,工序五,工序六的切削用量及基本工时计算如上在此不再类述。工序 VII 钻 15 孔,锪孔 30 深 5 个工序 III:钻 14 孔扩孔 15工步一钻孔至 14确定进给量 :根据参考文献表 2-7,当钢的 ,f MPab80时, 。由于本零件在加工 14 孔时属md140rmf/47.039.于低刚度零件,故进给量应乘以系数 0.75,则rf /35.029.5.根据 Z525 机床说明书,现取 rmf/.切削速度:根据参考文献表 2-13 及表 2-14,查得切削速度所以min/18vin/7.3014810rdvws 9根据机床说明书,取 ,故实际切削速度为min/375rnwin/37.2104dv切削工时: , , ,则机动工时为ml8l61ml2in.025.3721fnltwm工步二:扩孔 15利用钻头将 孔扩大至 ,根据有关手册规定,扩钻的切mm15削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.221钻根据机床说明书,选取 mf/5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ,并按车床说明书取in/46.5rn,实际切削速度为mi/68rnw min/238.10dvw切削工时: , , ,则机动工时为l8l61l2in5.07.321fnltwm10工序 X 滚齿夹具设计1)滚齿机,采用 m=3.5 z=80 的滚刀1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 2.57mm,考虑的模铸拔模斜度,=4mmpa2) 进给量 f 根据 实用机械加工工艺手册 中表 2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm 235mm,以及工件直径为 112.5 /rpa按滚齿机说明书(见切削手册)取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度,按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为 (寿命T=60min)(m/min)vyxpmckfaTCvv其中: =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见切削手册vCvxvyvk表 1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MvksvkvkrvBv所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)vxvc35.015.02.464)确定机的主轴转速ns= = 504r/minWd10cvx106.5811按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机床转速为480r/min 及 600r/min。现选取 =480r/min。wn5) 切削工时,按工艺手册表 6.2-1L= =40mm , =2mm, =0, =02011l2l3tm= = =0.098(min)fnlw31l0.948其余滚齿和磨齿轮的加工工时和切削用量的计算如上,在此也不再一一叙述4、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。由指导老师的分配,决定设计第 X 道工序滚齿轮夹具设计4.1 问题的提出本夹具主要用来滚直径 287 的齿轮,同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在滚齿时还要保证其对中心线精度要求,为了使其误差减小,在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。124.2 定位基准的选择我们采用 145 内孔作为定位基准,因为我们滚齿的时间,工作台和滚刀是同时旋转的,且我们所加工齿轮,可以从任何地方入刀,齿轮加工在定位正确的情况下,全靠工作台和滚刀的运动决定,因此我们只要工件放好定好位置,然后压紧既可以,因此我们采用 145 内孔和端面定位,采用 U 型压板压紧即可满足要求,使用 145 内圆定位我们用的是一个定位盘。定位盘和工件过度配合来定位工件。134.3 削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算(1)刀具: 采用 m=3.5 z=80 的滚刀机床: 滚齿机由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中: 修正系数 .1vk30FC3.Fq0.FXz=24 65.y8.uPa0Fw代入上式,可得 F=889.4N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K= 4321K其中: 为基本安全系数 1.51为加工性质系数 1.12K为刀具钝化系数 1.13为断续切削系数 1.14K14所以 NKF7.15(2)夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKfN21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数,取 25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉: 公称直径 d=16mm,材料 45 钢 性能级数为 6.8 级MPaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限: PaB192603.2.01 极限应力幅: Mkma7.51li许用应力幅: PaSa3.li螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=415得 MPa120满足要求8.24cHdFPaNc153.2经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力4.4 定位误差分析由于用 145 内孔和端面定位,齿轮设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差,故径向尺寸无基准不重合度误差。本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位,定位销为水平放置,由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙,即工件始终以孔壁与心轴上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向,且向下,见下图。 0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙(mm) ;工件圆孔直径公差(mm) ; DT定位销外圆直径公差(mm) 。d16图 3.2 定位销水平放置时定位分析图4.5 夹紧误差分析和计算因为本道工序的夹具靠内孔定位,我们只要保证定位内孔的轴的尺寸精度,我们的加工精度就可以保证,因为我们靠内孔定位,开口压板直接压紧,压紧力是垂直的,不存在压紧误差。因此压紧误差不予考虑。5.方案综合评价与结论5.1 具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用 U 型压板,以便装卸,夹具体底面上的止口定位可以精确保证齿顶圆和分度圆相对于中心线的跳动,从而保证了精度。便于滚齿加工,本夹具总体的感觉是操作比较简单,结构比较紧凑,效率大大提高17装配图如下图:18夹具体如下图:19体会与展望课程设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件,为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。20参 考 文 献1 于英华.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社.2 任青剑,贺敬宏.机械零件课程设计M.西安:陕西科学技术出版社,2003:66-93.3 胡凤,兰主.互换性与技术测量基础M.北京:高等教育出版社,2005.4 杨黎明.机床夹具设计手册M.北京:国防工业出版社,1996:323-456.产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 双联齿轮 共 1 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号8 滚齿 45 钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数铸件 287 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数Y3150 1夹具编号 夹具名称 切削液专用夹具工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/min mm 进给次数 机动 辅助1 加工 287 的齿Y3150 滚齿机 公法线千分尺 480 158.6 54 2 1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 期零件号 机械加工工艺卡片设备 夹具 刀具 量具工序号 工序名称 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 模锻 退火处理III 车 287 端面,外圆, 卧式车床 CA6140 通用夹具外圆车刀,端面车刀,内圆刀卡尺车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔卧式车床 CA6140 专用夹具外圆车刀,端面车刀,内圆刀游标卡尺V 车 287 端面 卧式车床 CA6140 通用夹具 端面车刀 游标卡尺VI 车 173 端面 卧式车床 CA6140 专用夹具 端面车刀 卡尺VII 钻 8-15 孔锪孔 30 立式钻床 Z525 专用夹具 麻花钻,锪孔钻 游标卡尺VIII 滚 m=3.5,z=80 大齿轮 滚齿机 Y3150 专用夹具 专用滚刀 公法线测量尺IX 插 m=3,z=65 小齿轮 插齿机 Y58 专用夹具 专用插齿刀 公法线测量尺X 齿部加热淬火 40-50HRCXI 磨齿 m=3.5 z=80 大齿轮 剃齿机 H630 专用夹具 磨齿刀XII 磨齿 m=3 z=65 小齿轮 剃齿机 H630 专用夹具 磨齿刀XIII 检验 入库机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:双联齿轮的机械加工工艺规程及加工 287 的齿夹具设计班 级:辽宁工程技术大学课程设计 1姓 名:学 号:指导教师:完成日期:任 务 书一、 设计题目:双联齿轮的机械加工工艺规程及加工 287 的齿夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型:(中批或大批大量生产)三、上交材料1所加工的零件图 1 张2毛坯图 1 张3编制机械加工工艺过程卡片 1 套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套5绘制夹具装配图(A0 或 A1) 1 张6绘制夹具中 1 个零件图(A1 或 A2。装配图出来后,由指导教师为学生指定需绘制的零件图,一般为夹具体) 。 1 张7课程设计说明书,包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。 (约 5000-8000 字) 1 份四、进度安排本课程设计要求在 3 周内完成。1第 l2 天查资料,绘制零件图。2第 37 天,完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法,编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第 810 天,完成夹具总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步) 。4第 1113 天,完成夹具装配图的绘制。5第 1415 天,零件图的绘制。6第 1618 天,整理并完成设计说明书的编写。7第 19 天21 天,完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定综合评定成绩: 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格指导教师 日 期 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。双联齿轮的加工工艺规程及其滚齿的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录1 绪论11.1 机床夹具的概念12. 零件分析 12.1 零件作用 22.2 零件的工艺分析 23. 工艺规程设计23.1 确定毛坯的制造形式 33.2 基面的选择传 33.3 制定工艺路线 33.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 53.5 确定切削用量及基本工时 54 夹具设计 84.1 问题的提出94.2 定位基准的选择94.3 切削力及夹紧力计算104.4 定位误差分析114.5 夹紧误差计算115 方案综合评价与结论125.1 方案综合评价与结论 12 体会与展望15参考文献 1611 绪 论1.1 机床夹具的概念在机械加工过程中,为了保证加工精度,首先要使工件在机床上占有正确的位置,确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程,称为工件的定位。定位后将其固定,使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具,简称夹具。夹具最早出现在 1787 年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。2 零件的分析2.1 零件的作用齿轮的作用,齿轮用于变速箱中,主要起传递动力和扭矩的作用22.2 零件的工艺分析齿轮有 2 组加工面他们有位置度要求。这 2 组加工面的分别为1, 一外圆为基准的加工面,这组加工面包括,外圆自身和端面,和内圆2, 2:一个事以内圆为基准的加工面,这个主要是齿轮的加工。3. 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 45 据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用模锻。33.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择:对双联齿轮这样的回转体零件来说,选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。精基准的选择:精基准 的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用内孔做为定位基准。3.3 工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:方案一工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:车 287 端面工序:车 160 端面4工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序 XI:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 XII:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XIII:去毛刺工序 XIV:检验入库方案二工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序:齿部加热淬火 40-50HRC工序 IX:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 X:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XI:去毛刺工序 XII:检验入库5工艺方案一和方案二的区别在于方案一在车完所有的外圆和内孔之后,又以内孔定位车削了 2 端面,因为端面相对于孔中心线有跳动要求,这样我们可以保证端面相对于孔中心线的端面跳动,而方案二则很难保证,因此我们选用方案一具体的工艺路线如下工序:模锻工序:退火处理工序:车 287 端面,外圆,内孔工序:车另一端的各个端面,外圆退刀槽,插齿空刀槽,内孔工序:车 287 端面工序:车 160 端面工序:钻 8-15 孔锪孔 30工序:滚 m=3.5,z=80 大齿轮工序:插 m=3,z=65 小齿轮。工序 X:齿部加热淬火 40-50HRC工序 XI:磨 m=3.5.,z=80 大齿轮齿工序工序 XII:磨 m=3.,z=65 小齿轮工序 XIII:去毛刺工序 XIV:检验入库63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定齿轮零件材料为 45,类型为大批量生产,采用模锻。1、 齿轮的外圆和端面因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高,其加工余量为 2mm。2:端面采用铣一次走刀完表面加工,表面粗糙度为 3.2,根据参考文献,其余量为Z=2.5mm3.5 确定切削用量及基本工时工序三:车 287 端面,外圆,选硬质合金外圆车刀,端面车刀,工步一:车 287 左端端面1) 车削深度,可以选择 ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc 98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s7据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(287-145)/475x2=0.149473min工步二:车 287 外圆选择硬质合金车刀1) 车削深度,选择 ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc 98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)8=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(18)/475=0.03789min工序四,工序五,工序六的切削用量及基本工时计算如上在此不再类述。工序 VII 钻 15 孔,锪孔 30 深 5 个工序 III:钻 14 孔扩孔 15工步一钻孔至 14确定进给量 :根据参考文献表 2-7,当钢的 ,f MPab80时, 。由于本零件在加工 14 孔时属md140rmf/47.039.于低刚度零件,故进给量应乘以系数 0.75,则rf /35.029.5.根据 Z525 机床说明书,现取 rmf/.切削速度:根据参考文献表 2-13 及表 2-14,查得切削速度所以min/18vin/7.3014810rdvws 9根据机床说明书,取 ,故实际切削速度为min/375rnwin/37.2104dv切削工时: , , ,则机动工时为ml8l61ml2in.025.3721fnltwm工步二:扩孔 15利用钻头将 孔扩大至 ,根据有关手册规定,扩钻的切mm15削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.221钻根据机床说明书,选取 mf/5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ,并按车床说明书取in/46.5rn,实际切削速度为mi/68rnw min/238.10dvw切削工时: , , ,则机动工时为l8l61l2in5.07.321fnltwm10工序 X 滚齿夹具设计1)滚齿机,采用 m=3.5 z=80 的滚刀1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 2.57mm,考虑的模铸拔模斜度,=4mmpa2) 进给量 f 根据 实用机械加工工艺手册 中表 2.4-3,当刀杆尺寸为1625 mm 235mm,以及工件直径为 112.5 /rpa按滚齿机说明书(见切削手册)取 f =0.9mm/r3) 计算切削速度,按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为 (寿命T=60min)(m/min)vyxpmckfaTCvv其中: =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见切削手册vCvxvyvk表 1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MvksvkvkrvBv所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)vxvc35.015.02.464)确定机的主轴转速ns= = 504r/minWd10cvx106.5811按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机床转速为480r/min 及 600r/min。现选取 =480r/min。wn5) 切削工时,按工艺手册表 6.2-1L= =40mm , =2mm, =0, =02011l2l3tm= = =0.098(min)fnlw31l0.948其余滚齿和磨齿轮的加工工时和切削用量的计算如上,在此也不再一一叙述4、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。由指导老师的分配,决定设计第 X 道工序滚齿轮夹具设计4.1 问题的提出本夹具主要用来滚直径 287 的齿轮,同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在滚齿时还要保证其对中心线精度要求,为了使其误差减小,在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。124.2 定位基准的选择我们采用 145 内孔作为定位基准,因为我们滚齿的时间,工作台和滚刀是同时旋转的,且我们所加工齿轮,可以从任何地方入刀,齿轮加工在定位正确的情况下,全靠工作台和滚刀的运动决定,因此我们只要工件放好定好位置,然后压紧既可以,因此我们采用 145 内孔和端面定位,采用 U 型压板压紧即可满足要求,使用 145 内圆定位我们用的是一个定位盘。定位盘和工件过度配合来定位工件。134.3 削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算(1)刀具: 采用 m=3.5 z=80 的滚刀机床: 滚齿机由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中: 修正系数 .1vk30FC3.Fq0.FXz=24 65.y8.uPa0Fw代入上式,可得 F=889.4N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K= 4321K其中: 为基本安全系数 1.51为加工性质系数 1.12K为刀具钝化系数 1.13为断续切削系数 1.14K14所以 NKF7.15(2)夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKfN21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数,取 25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉: 公称直径 d=16mm,材料 45 钢 性能级数为 6.8 级MPaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限: PaB192603.2.01 极限应力幅: Mkma7.51li许用应力幅: PaSa3.li螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=415得 MPa120满足要求8.24cHdFPaNc153.2经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力4.4 定位误差分析由于用 145 内孔和端面定位,齿轮设计基准与定位基准重合,故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差,故径向尺寸无基准不重合度误差。本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位,定位销为水平放置,由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙,即工件始终以孔壁与心轴上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向,且向下,见下图。 0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙(mm) ;工件圆孔直径公差(mm) ; DT定位销外圆直径公差(mm) 。d16图 3.2 定位销水平放置时定位分析图4.5 夹紧误差分析和计算因为本道工序的夹具靠内孔定位,我们只要保证定位内孔的轴的尺寸精度,我们的加工精度就可以保证,因为我们靠内孔定位,开口压板直接压紧,压紧力是垂直的,不存在压紧误差。因此压紧误差不予考虑。5.方案综合评价与结论5.1 具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用 U 型压板,以便装卸,夹具体底面上的止口定位可以精确保证齿顶圆和分度圆相对于中心线的跳动,从而保证了精度。便于滚齿加工,本夹具总体的感觉是操作比较简单,结构比较紧凑,效率大大提高17装配图如下图:18夹具体如下图:19体会与展望课程设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件,为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。20参 考 文 献1 于英华.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社.2 任青剑,贺敬宏.机械零件课程设计M.西安:陕西科学技术出版社,2003:66-93.3 胡凤,兰主.互换性与技术测量基础M.北京:高等教育出版社,2005.4 杨黎明.机床夹具设计手册M.北京:国防工业出版社,1996:323-456.
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