齿轮轴加工工艺的编制及夹具设计.doc

毕业设计说明书专业 机械制造及自动化班级：机制姓名：学号：指导老师：目录第一部分工艺设计说明书2第二部分第xx号工序夹具设计说明书3第三部分第xx号工序刀具设计说明书第四部分第xx号工序量具设计说明书第五部分毕业设计体会第六部分 参考资料第一部分工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析从传动轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质碳素结构钢的45号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织、提高力学性能，坯料要经过正火热处理1.2零件技术条件分析外圆尺寸精度 ：30k6，30f7两节，25k6，20h6，及m24x1.5的螺纹；外圆形状位置精度 ：要求为30f7两轴节相对30k6，20h6，25k630f7两轴节表面需高频淬火；外圆表面质量 ：30k6，30f7两节，25k6，20h6的表面质量要求 ra均为0.8um，其它面ra为12.5um1.3零件结构工艺性分析轴的锻件强度较高，形状比较简单，外轮廓尺寸不大，在轴径30k6，30f7两节，25k6，20h6，及m24x1.5的螺纹上均开有键槽，且轴两端带有b型中心孔。结论：轴的结构较规则，在加工键槽和b型中心孔时，采用专用夹具定位和夹紧，螺纹加工安排在半精加工后，精加工前进行。2.毛坯选择2.1毛坯类型在传递力矩过程时要承受很强的冲击力和很大的交变载荷, 要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性,而且其轮廓形状不复杂,故采用锻件；零件尺寸不大，而且零件属于批量生产,故采用模锻。2.2毛坯余量确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。2.2.11）.锻件公差等级：由该零件的功能和技术确定其锻件公差等级为普通级；2）.锻件质量mf ：根据锻件成品质量1.94g估算；3）.分析锻件形状复杂系数s：s=mf/mn该零件为圆形，假设其最大直径37长为375则在：mn=/4 d2 hs=mf/mn=vf/vn=229712.195 mm/316300.05mm=0.726由于0.726介于0.63和1之间，故该零件的形状复杂系数s属s 1 级。4）.锻件材质系数m：由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属m 1级； 5）.零件表面粗糙度 由零件图知，除30k6，30f7两节，25k6，20h6的表面质量ra为0.8um外，其余各加工表面ra为12.5um；2.2.2 初步确定机加工余量及毛坯尺寸，初选毛坯尺寸公差根据毛坯尺寸公差，锻件质量，材质系数，形状复杂系数，初步确定本零件毛坯尺寸允许偏差，根据锻件质量，零件表面粗糙度，形状复杂系数查参考书1中表5-9，由此查得单边余量：零件尺寸初选厚度方向单边加工余量初选水平方向单边加工余量确定厚度方向单边加工余量确定水平方向单边加工余量初选锻件尺寸偏差30k61.72.22.02.5234 +1.2 -0.630f7两节1.72.22.02.5234+1.2 -0.6291.72.22.02.5234+1.2 -0.625k61.72.22.02.5229+1.1 -0.5 241.72.22.02.5229+1.1 -0.51151.72.22.02.52.5115+1.4 -0.620h61.72.22.02.5224+1.1 -0.5321.72.22.02.52.533+1.2 -0.6331.72.22.02.5237+1.2 -0.63701.72.22.02.52.5375+1.7 -0.851.72.22.02.52.510+1.1 -0.52.2.3验证上述余量是否满足要求计算同上得，锻件形状复杂系数s= s=mf/mn=vf/vn=229712.195 mm/316300.05mm=0.726，s属于s 1级；查表得，机械加工余量与上述相同，满足要求。2.3毛坯零件合图草图3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定（1）30k6外圆-粗车（it12级，ra12.5um）-半精车（it9级，ra3.2um）-铣键槽（it9级，ra12.5um）-粗磨（it8级，ra0.8um）-精磨（it6级，ra0.8um）（2）25k6外圆-粗车（it12级，ra12.5um）-半精车（it9级，ra3.2um）-铣键槽（it9级，ra12.5um）-粗磨（it8级，ra0.8um）-精磨（it6级，ra0.8um）（3）20h6外圆-粗车（it12级，ra12.5um）-半精车（it9级，ra3.2um）-铣键槽（it9级，ra12.5um）-粗磨（it8级，ra0.8um）-精磨（it6级，ra0.8um）（4）30f7外圆-粗车（it12级，ra12.5um）-半精车（it9级，ra3.2um）- 热处理（30f7两节外圆表面局部高频淬火）-磨削（it7级，ra0.8um）（5）2m24x1.5螺纹-粗车（it12级，ra12.5um）-半精车（it9级，ra3.2um）-铣键槽（it9级，ra12.5um）-车螺纹（配螺母）3.2加工顺序的安排铣端面钻中心孔保证总长370mm，粗车各外圆和台阶端面，半精车各段外圆和切各段3x0.5退刀槽，加工30k6，25k6，20h6，及24各段的键槽，随后车m24x1.5的螺纹，局部热处理30f7两节表面进行高频淬火，最后粗精磨30k6，25k6，20h6外圆及30f7两节外圆表面，保证表面质量ra为0.8um。3.3定位基准选择3.3.1粗基准的选择：粗车时以外圆和两侧端面为粗基准；3.3.2精基准的选择：以两侧端面中心孔为精基准定位。3.4加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段为工序3、5、10；半精加工阶段为工序15，20，25，30；精加工阶段为工序35，40；方案讨论：m24x1.5的螺纹加工安排在半精加工后，精加工前进行，故放到半精加工阶段来实现。3.5主要机加工工序简图工序3.铣左端面，钻中心孔工序5.铣右端面，钻中心孔 工序10. 粗车各段外圆及端面 工序15 半精车各段外圆及端面工序20 铣30k6，25k6，20h6，24各段外圆的键槽工序25. 车m24x1.5的螺纹工序30.30f7两节外圆表面需高频淬火hrc40-45工序35.粗磨30k6，25k6，20h6，30f7两节，各段外圆工序40 精磨30k6，25k6，20h6 ，各段外圆工序45去毛刺；工序50检验；工序55入库.4.工序尺寸及其公差确定4.1工序尺寸确定加工表面工序余量（双边）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨30k6外圆2.61.00.30.131.4150 -0.3930.4150 -0.06230.1150 -0.02530.0150 -0.013ra12.5ra3.2ra0.8ra0.825k6外圆2.61.00.30.126.4150 -0.3325.4150 -0.05225.1150 -0.02125.0150 -0.013ra12.5ra3.2ra0.8ra0.820h6外圆2.61.00.30.121.40 -0.3320.40 -0.05220.10 -0.021200 -0.013ra12.5ra3.2ra0.8ra0.830f7外圆2.61.00.331.380 -0.4630.380 -0.05229.980 -0.021ra12.5ra3.2ra0.8加工表面工序余量（双边）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗车半精车半精车粗车半精车半精车粗车半精车半精车292.61.01.431.40 -0.4630.40 -0.062290 -0.052ra12.5ra3.2ra3.2242.61.01.426.40 -0.3325.40 -0.052240 -0.052ra12.5ra3.2ra3.21151.5（单边）1.0（单边）1140 -0.541150 -0.54ra12.5ra3.2321.5（单边）1.0（单边）310 -0.39320 -0.39ra12.5ra3.251.5（单边）1.0（单边）60 -0.1850 -0.18ra12.5ra3.23702.53700 -0.89ra12.54.2轴向尺寸的工序尺寸链图5.设备及其工艺装备确定5.1选择机床和夹具1）.工序03、05是铣端面和钻中心孔，可采用专用夹具在x53k铣床上加工；2）.工序10、15、25是粗车、半精车、车螺纹各工序的工步数不多，成批生产，不要求很高的生产率，故选用卧式车床能够满足使用要求，又由于要求的精度较高，表面粗糙度值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用c620-1，使用通用夹具（两顶尖）装夹；3）工序20是铣键槽，可采用专用夹具在立式铣床上加工，故选x53k；4）工序40，45是磨削外圆， 使用专用磨床夹具，选用卧式磨床m1432；5.2选择刀具1）工序03、05在铣床上加工，一般都选用硬质合金端铣刀；2）工序10、15、25在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀，加工刚质零件采用yt类硬质合金，粗加工用yt5，半精加工用yt15，为了提高生产率及经济性，选用90度车刀，螺纹车刀和镗刀，切槽刀宜选用高速钢；3）工序20铣键槽，零件要求铣切宽度分别为5h9，6h9，8h9故所选直柄键槽铣刀分别为5e8 gb/t1112.1-1997，6e8 gb/t1112.1-1997，8e8 gb/t1112.1-1997；5.3选择量具本零件属于成批生产，一般采用通用量具工序加工面尺寸尺寸公差选择量具粗加工外圆31.40.39读数值0.02，测量范围0150游标卡尺26.40.33粗加工轴向尺寸1160.54330.3960.18半精加工轴向尺寸1150.54320.3950.18半精加工外圆30.40.062读数值0.01，测量范围75100外径千分尺25.40.05220.40.052粗，精磨外圆30k60.013选用单头双限卡规（gb632286）25k60.01320h60.01330f70.0216切削用量及工时定额确定工序10（参考书1）本道工序为粗车（车台阶面和外圆）已知加工材料为45钢，6b=670mpa，锻件有外皮，机床为ca6140，工件采用两顶尖装夹。（1）.确定粗车外圆33的切削用量，所选刀具为yt5硬质合金车刀，刀杆尺寸bxh=16mmx25mm刀片厚为4.5mm，根据1表5-113，选择刀具几何角度s=00 ， o=120 ， o=60 o=40 r=90 0 ，r=100 ，=0.8mma.确定被吃刀量ap 粗车双边余量为2.6mm，则ap=1.3mmb.确定进给量f 根据表5-114在粗车钢料，刀杆尺寸16x25mm，ap3mm，工件直径在2040mm时f=0.30.5mm/r，按c620-1车床的进给量f=0.33mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的强度要求，故需进行校验：根据表5-55，c620-1车床进给机构允许的进给力fmax=3530n根据表5-123，当钢料6b=570670mpa，ap2mm，f0.75mm/r，r=45 0 ，v=65m/min时，进给力ff=760n。ff的修正系数为kr。ff=1.0，ksff=1.0， kktff=1.17故实际进给力为ff=760x1.17=889.2nfffmax，所选的进给量f=0.33mm/r可用。c .选择车刀磨钝标准及耐用度根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取1m，车刀的耐用度为t=60min。d .确定切削速度v根据表5-120，当用yt5硬质合金车刀加工6b=600-700mpa，钢料ap3mm，f0.75mm/r，v=109m/min切削速度的修正系数为ksv=0.8, ktv=0.65, kktv=0.81, ktv=1.0, kmv=kkv=1.0故，v109x0.8x0.81=45.9m/min，n=1000v/3.14d=1000x45.9/3.14x37=395.1r/min按c620-1车床的转速，选择n=380 r/min，则实际切削速度v=44.1m/mine.校验机床功率：由表5-125，当6b=580970mpa，hbs=166277，ap2mm，f0.75mm/r，v=44.1m/min时，pc=1.7kw切削功率的修正系数为ktrpc=1.13, kkrpc=1.17，kr。pc=kmpc=kkpc=1.0，kspc=0.8，ktpc=0.65，故实际切削时的功率为pc=0.72kw根据表5-29，当n=120r/min时，机床主轴允许功率pe=5.9kw，pc pe，故所选切削用量在c620-1车床上进行最后确定的切削用量为：ap=1.3mm，f=0.33mm/r，v=44.1m/min，n=380 r/min。（2）. 确定粗车外圆31.4mm及台阶面的切削用量，采用车外圆33的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，车外圆31.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，台阶面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与车外圆33的转速相同。（3）.确定粗车外圆26.4mm及台阶面的切削用量，采用车外圆33的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，车外圆26.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，台阶面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与车外圆33的转速相同。（4）. 确定粗车外圆21.4mm及台阶面的切削用量，采用车外圆33的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，车外圆21.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，台阶面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与车外圆33的转速相同。基本时间（1） 确定粗车外圆33的基本时间，根据表2-21车外圆基本时间：tj1=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=7.5mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f=0.33mm/r，n=380 r/min,i=1tj1=7.5+2/0.33*380=4.5s（2） 确定粗车外圆31.4的基本时间，根据表2-21车外圆基本时间：tj2=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=250mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj2=(250+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=122.97s（3） 确定粗车外圆26.4的基本时间，根据表2-21车外圆基本时间：tj3=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=83mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj3=(83+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=43.04s（4） 确定粗车外圆21.4的基本时间，根据表2-21车外圆基本时间：tj4=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=29.5mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj4=(29.5+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=17.44s确定工序10的基本时间：tj= tj1+ tj2+ tj3+ tj4=（4.5+122.97+43.04+17.44）s=187.95s第二部分第20号工序夹具设计说明书1.工序尺寸精度分析工序加工要在轴25.40 -0.052的外圆表面上铣键槽保证尺寸20.50 -0.52，键槽宽为6h9mm；无其它技术要求，该工序在立式铣床上加工，零件属中批量生产。2.定位方案确定理论上限制自由度分析：槽宽由定尺寸刀具保证；保证槽深应限制：x移动、y转动;保证键槽长度应限制：x移动；保证键槽对称度应限制：y移动,z转动；综合结果限制：x移动、y移动、y转动、z转动,z移动；实际上限制自由度分析：v形块定位30.40 -0.052限制：y移动、z移动、y转动、z转动，大头端面用定位销定位限制：x移动；综合结果实际限制：x移动、y移动、y转动、z转动、z移动；3.定位误差分析计算工件采用v形块定位，对称度分析：基准不重合误差为：jb=0.02mm，基准位移误差为：db=0则：dw=jb+db=0.02mm对尺寸20.50 -0.52分析：基准不重合误差为：jb=0.02+0.026=0.046mm基准位移误差为：db=0.707t（d）=0.707x0.062=0.044mm则：dw=jb+db=0.09mm由于t=0.52 mm，t/3=0.173mm,即dwt/3，故该夹具能够满足加工要求.4.夹紧方案及元件确定本套夹具采用铰链压板夹紧；工件在加工时所受的力主要是切削力f，由机床夹具设计手册表1-2-7得切削力的计算公式：fx=667dskp=667x7x700x650/7261083n实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为：(k由表1-2-2查得为1.15)f=kfx=1.15x1083=1245.45n5.夹具总装草图第三部分第10号工序刀具设计说明书1.工序尺寸精度分析粗车轴各段外圆保证尺寸33，31.4，26.4，21.4公差等级为it12。2.刀具类型确定此道工序保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量，属粗加工，因此可用90度外圆车刀。3.刀具设计参数确定（数据来源参考书3）序号项目数据来源或公式计算采用值1车刀外行表2-6、2-7焊接式900 强力外圆车刀2刀片材料yt5刀杆材料45钢3几何角度表2-8、2-9s=00 o=120 o=60 o=40 r=90 0 r=100 =0.8mm 4断削参数前面型式表2-11、2-12（f=0.33mm/r）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面ln=8.5m,o 1= -200 br1=0.6 qn=9.35过渡刃表2-13（ap=1.3mm）直线过渡刃 kre=450 b=16刀片型号表2-3a420l=20 ,b=12 ,c=7,r=12.5,r=1 e=0.87车刀外型结构尺寸表2-1、2-2、2-5bxh=20x30 l=150 m=8(900