空心齿轮轴的工艺规程及铣右端键槽夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 毕业设计说明书 题目：空心齿轮轴的工艺规程及铣右端键槽的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 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。 空心齿轮轴 加工工艺规程及其铣右端键槽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。 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 so on 140 is as as on in to is on to a of is on to as as in to 文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 件作用 2 2 二 . 工艺规程设计 3 3 4 4 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 7 三 夹具设计 20 题的提出 20 位基准的选择 20 削力及夹紧力计算 20 位误差分析 22 向键和对刀装置设计 23 具设计及操作简要说明 26 总 结 28 致 谢 29 参考文献 30 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 1 页 共 30 页 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支 柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 空心齿轮轴 的加工工艺规程及其铣右端齿轮轴的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种 理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 2 页 共 30 页 一、 零件的分析 零件的作用 作用待查 零件的工艺分析 从空心齿轮的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以 20 这一组加工面包括：两端 20 25302. 左右两端槽及齿轮 这一组加工面包括：铣右端键槽，铣左端槽 及滚齿 其中滚齿和基 准 端面跳动公差 文档送全套 纸，交流 14951605 第 3 页 共 30 页 二 . 工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 零件材料为 45，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为 2 级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 毛坯的设计 空心齿轮轴零件材料为 45，硬度选用 55 58坯重约1产类型为成批生产，采用锻造， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯 初步设计如下： 1. 两端 20的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3. 两个 25的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3单边余量 Z=. 30的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面） 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 两端 10查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 4单边余量 Z=在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 因其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和买文档送全套 纸，交流 14951605 第 4 页 共 30 页 尺寸见图 空心齿轮轴 ” 零件毛坯简图。 基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过 程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，空心齿轮轴比较规则，所以粗基准比较容易选择。选择右端 20外圆面作为粗基准。 （即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被三爪卡盘夹紧，限制六个自由度，实现完全定位 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合 时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 5 页 共 30 页 方案一 工序 ：锻造。 工序 ：表面渗碳 火 55 58序： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等 的外圆，及 10的内孔 工序：铣右端键槽 工序：铣左端槽 工序：精车左端 20外圆，车 工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 工序：滚齿 工序 X： 终检，入库。 方案二 工序 ：锻造。 工序 ：表面渗碳 火 55 58序： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工序：精车左端 20外圆，车 工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 工序 ：铣右端键槽 工序：铣左端槽 工序：滚齿 工序 X： 终检，入库。 上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。第一个 方案先是进行粗加工和半精加工，然后铣槽，再进行精加工；而方案二则是粗加工，半精加工之后，接着就精加工，然后铣槽，这样的话，工件表面 的精度有可能在后面的加工过程被破坏，所以方案一相对比较合理，把精加工放到后面。 具体的加工路线如下 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 6 页 共 30 页 工序 ：锻造。 工序 ：表面渗碳 火 55 58序： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工序：铣右端键槽 工序：铣左端槽 工序：精车左端 20外圆，车 工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 工序：滚齿 工序 X： 终检，入库。 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 两端 20的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3. 两个 25的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3单边余量 Z=. 30的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面） 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 两端 10查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 4单边余量 Z=在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 7 页 共 30 页 确定切削用量及基本工时 工序 ：锻造。 工序 表面渗碳 火 55 58序 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工步一：粗车左端 20 外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 8 页 共 30 页 L/ 40+1)/475= 工步二：半精车 20 外圆 选择硬质合金内孔车刀 1） 车削深度，因为后面还有精加工，故可以选择 次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 40+475= 工步三：粗车 10 内孔 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，故可以选择 次走刀即可完成所需长度。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 9 页 共 30 页 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 30+1)/475= 工步四：半精车 10 内孔 选择硬质合金内孔车刀 1） 车削深度，选择 次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180文档送全套 纸，交流 14951605 第 10 页 共 30 页 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 20+475= 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工步一：粗车 右端 20， 25， 30， 39等外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 11 页 共 30 页 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 116+1)/475= 工步二：半精车 右端 20， 25， 30， 39等外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择次走刀即可完成所需长 度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 12 页 共 30 页 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 116+475= 工序：铣右端键槽 选择刀具 刀具选取立铣刀，刀片采用 p ， 0 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 13 页 共 30 页 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603） 计算工时 切削工时： 01 ， 2 ，则机动工时为 m 5 22021 fn =2t=序：铣左端槽 工步一：钻 9 孔 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的00 ， 0 时， 。由于本零件在加工 31 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 m 529 181 0 0 01 0 0 0 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 0 0 17591 0 0 0 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 14 页 共 30 页 切削工时： 6 ， ， 2 ，则机动工时为 m 槽 选择刀具 刀具选取立铣刀，刀片采用 p ， 0 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀 内铣完，则 p 5） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 1160买文档送全套 纸，交流 14951605 第 15 页 共 30 页 6） 计算工时 切削工时： 61 ， 2 ，则机动工时为 m 5 31621 fn 精车左端 20外圆，车 工步一：精车左端 20外圆 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册 取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 6 961000 585r/ 585r/近 的机床转速为 600r/现选取00r/ 所以实际切削速度 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 16 页 共 30 页 000 m 006 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=;其中 l=401l = 2l =0tm=工步二： 车 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根 据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 20 961000 近的机床转速为 475r/选取买文档送全套 纸，交流 14951605 第 17 页 共 30 页 75r/ 所以实际切削速度 000 m 7520 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=; 其中 l=201l = 2l =0tm=工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 18 页 共 30 页 6 961000 585r/ 585r/近 的机床转速为 600r/现选取00r/ 所以实际切削速度 000 m 006 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=;其中 l=1121l = 2l =0tm=工序：滚齿 选择刀具 刀具选取滚刀，模数 m=数 n=24，齿形角 a=20 2. 决定滚削用量 1）决定滚削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内走完，则 p 2）决定每次进给量及切削速度 根据 滚床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 19 页 共 30 页 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603)计算工时 切削工时： 41 ， 2 ，则机动工时为 m 2421 =24t=序 X： 终检，入库。 三、 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 V 道工序铣右端键槽的铣床买文档送全套 纸，交流 14951605 第 20 页 共 30 页 夹具。 题的提出 本夹具主要用于铣槽，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。我们要以已加工的两端 20 外圆作为定位基准。 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的 加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 20的外圆已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 20外圆和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两固定 V 型块和已加工好的 20外圆配合，其端面与档销相配合，工件实现完全定位，同时为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的铰链压板作为夹紧机构。 削力及 夹紧力计算 （ 1）刀具： 采用锯片铣刀 6床： 由 3 所列公式 得 查表 8 得其中： 修正系数 0.1C q X y u 8 z=24 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 21 页 共 30 页 0 代入上式，可得 F= 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为断续切削系数 以 （ 2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 21 其中 F= G N 夹紧螺钉： 公称直径 d=10料 45钢 性能级数为 006 M P 8 0108 螺钉疲劳极限 ： M P 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 22 页 共 30 页 极限应力幅： M P 许用应力幅： M P aS 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s= 取 s=4 得 满 足要求 M P 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用铰链压板的夹紧机构，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 位误差分析 （ 1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为两固定 （ 2） 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准 不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知， T= 96a 。买文档送全套 纸，交流 14951605 第 23 页 共 30 页 d ）（已知孔的形状公差为 据经验公式， 易知此结果符合。 向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 根 据 80定向键结构如图所示： 夹具体槽形与螺钉图 根据 a=14向键的结构尺寸如下 ： 表 定向键数据表 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 24 页 共 30 页 B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2h 公称尺寸 允差 d 允差 4d 公称尺寸 允差D 14 0 8 3 10 3 + 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成后空心轴承座各外圆和内孔之后进行的，加工的为键槽，所以选用方形对刀块。方形对刀块的结构和尺寸如图所示： 买文档送全套 纸，交流 14951605 第 25 页 共 30 页 图 对刀块图 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标记 四周倒圆图 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 平塞尺尺寸表 公称尺寸 H 允差 d C 2 具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用铰链买文档送全套 纸，交流 1495