齿轮轴钻4孔专用夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

I 课程设计 课 题： 齿轮轴的工艺和钻直径 4 孔夹具设计 专 题： 专 业： 机械制造及自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 摘 要 本设计是基于齿轮轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。齿轮轴零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后槽的原则。并将孔与平面 的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。 关键词： 齿轮轴类零件；工艺；夹具； 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 he is on of of of of In of of to of as a as a to In to of of of of of be so is 买文档送全套 纸，交流 14951605 录 摘 要 1 章 加工工艺规程设计 1 件的分析 5 件的作用 5 件的工艺分析 6 轮轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 6 和平面的加工顺序 6 工方案选择 6 轮轴加工定位基准的选择 7 基准的选择 7 基准的选择 7 轮轴加工主要工序安排 8 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 10 择加工设备及刀、量具 11 定切削用量及基本工时（机动时间） 11 间定额计算及生产安排 27 第 2 章 齿轮轴钻 4孔夹具设计 28 计要求 28 具设计 28 定位基准的选择 28 切削力及夹紧力的计算 29 位误差的分析 32 具设计及操作的简要说明 33 结 论 33 参考文献 35 致 谢 37 1 第 1 章 加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 题目给出的零件是齿轮轴。齿轮轴的主要作用是传动连接作用，保证各轴各挡轴能正常运行，并保证部件与其他部分正确安装。因此齿轮轴零 件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 件的工艺分析 由齿轮轴零件图可知。齿轮轴是一个轴类零件，它的外表面上有 2 个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以 18 外圆面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 18 外圆 面的加 工； ，其中 表面粗糙度要求为 （ 2）以 圆面 主要加工面的加工面。 这一组加工表面包括 2 台阶面， 加工 粗糙度为 （ 3）以 8宽度的平面 为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：8宽度的平面 ， 粗糙度为 （ 4）其他各个孔的加工， 4 孔 轮轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该齿轮轴零件的主要加工表面是平面及孔系。 一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于齿轮轴来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 和平面的加工顺序 齿轮轴类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工齿轮轴上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。齿轮轴的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 齿轮轴零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 工方案选择 齿轮轴孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济 因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据齿轮轴零件图所示的齿轮轴的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （ 1） 用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将齿轮轴孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 在大批量生产中，齿轮轴孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗 刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 轮轴加工定位基准的选择 基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （ 1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （ 2）保证装入齿轮轴的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足 上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以齿轮轴的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 基准的选择 从保证齿轮轴孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证齿轮轴在整个加工 过程中基本上都能用统一的基准定位。从齿轮轴零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积 较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是齿轮轴的装配基准，但因为它与齿轮轴的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 轮轴加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。齿轮 轴加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到齿轮轴加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于齿轮轴，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证 孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 打及 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 根据以上分析过程 ，现将齿轮轴加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 型材开料毛坯 20 车右端面及外圆 180 粗车外圆 16台阶 40 粗车外圆 12台阶 50 掉头车左端面（长度达 115 60 调质处理 70 修磨中心孔 80 精车 18、 16、 12 及倒角 90 车退刀槽 44， 27， 100 车 纹 110 铣宽度为 5 的键槽 120 铣宽度为 8 的两平面 130 钻 4 孔 140 去毛刺 150 清洗 160 检验 170 油封、入库 工艺路线二： 10 型材开料毛坯 20 车右端面及外圆 180 粗车外圆 16台阶 40 粗车外圆 12台阶 50 掉头车左端面（长度达 115 60 精车 18、 16、 12 及倒角 70 车退刀槽 44， 27， 80 车 纹 90 铣宽度为 5 的键槽 100 铣宽度为 8 的两平面 110 钻 4 孔 120 去毛刺 130 清洗 140 检验 150 油封、入库 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面， 然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。 综合选择方案一： 10 型材开料毛坯 20 车右端面及外圆 1830 粗车外圆 16台阶 40 粗车外圆 12台阶 50 掉头车左端面（长度达 115 60 调质处理 70 修磨中心孔 80 精车 18、 16、 12 及倒角 90 车退刀槽 44， 27， 100 车 纹 110 铣宽度为 5 的 键槽 120 铣宽度为 8 的两平面 130 钻 4 孔 140 去毛刺 150 清洗 160 检验 170 油封、入库 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)毛坯种类的选择 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为 45、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择型材成型。 (2)确定毛坯的加工余量 根据毛坯制造方法采用的型材造型，查取机械制造工艺设计简明手 册表 “齿轮轴”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 45，硬度 170 241，生产类型为大批量生产，采用 型材 毛坯。 （ 1）结合面的加工余量。 根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规 定为 （ 2）面的加工余量。 根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规定为 差等级选用 查表 得铸件尺寸公差为 择加工设备及刀、量具 由于生产类型为大批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递，由于工件质量较大，故需要辅助工具来完成。 平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（ ,测量范围 0 1000考文献 2表 6 7）。采用车床加工，床选用卧式车床考文献 2表 4 3），专用夹具。 钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见（参考文献 2第五篇金属切削刀具，第 2、 3节），采用相匹配的钻头，专用夹具及检具。 钻中心孔。选用 60中心钻（参考文献 4第 6章）。 定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 10 无切削加工，无需计算 工序 20. 车右端面及外圆 18知工件材料： 45，型材，有外皮，机床 通车床，工件用内钳式卡盘固定。 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册于 床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸= 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 刀杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = （ 1 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度200 219铸件，pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，表 故： 0V=tV 3 （ 1 m n =1000 =127481000 =120 （ 1 根据 床说明书选择 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 1 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： =W （ 1 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 1机床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 工序 30 粗车外圆 60台阶 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册于 床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸= 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可 知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 车刀寿命 T = 可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度200 219铸件，pa f ，切削速度 V = 切削 速度的修正系数为.0，表 故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 床说明书选择 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量y + = 则 L =126+1 = 工序 40 粗车外圆 12台阶 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册于 床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸= 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构 允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度200 219铸件，pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，表 故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 床说明书选择 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超 切量y + = 则 L =126+1 = 工序 50 掉头车左端面（长度达 115 该工序与工序 20 的计算方法完 全一样，在此不一一计算。 工序 60 调质不需计算切削计算。 工序 70 修磨中心孔 由机械加工工艺手册 50 40 127 其含义为：砂轮磨料为棕刚玉，粒度为 46号，硬度为中软 1级，陶瓷结合剂， 6号组织手型砂轮其尺寸为 350 40 127 （ D B d） 选择 砂轮速度： n=1500r/V=30m/s 轴向进给量： 线程）机械加工工艺设计实用手册表 15向进给量： 线程） 工件速度 00 m/s ） N= 1000 1000 5=m （ 3 查机械加工工艺手册表 k= f = 12 52 = s） （ 3 磨机床选择为 具选择代号为 圆柱磨头，根据机械加工工艺设计实用手册表 定砂轮直接为 20则工件速度0 纵向进给量 0，工作台一次往复行程磨削深度p ，根据以上数据计算出所耗工时为 41.5 s。 工序 80 精车 18、 16、 12 及倒角 已知加工材料为 45，锻造件，有外皮，机床 通车床，工件用内钳式卡盘固定。 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册于 床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸= 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进 给机构允许的进给力，故所选f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册 表 6质合金刀加工硬度200 219 锻造件，pa f ，切削速度V = 切削速度的修正系数为.0，表 故： 0V = tV 63 （ 3 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 床说明书选择 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量y + = 则 L =127 +1 = 工序 90 车退刀槽 44， 27 切削深度 根据机械加工工艺手册表 6 查得：进给量 0 /fa m m z ,查机械加工工艺手册表 3 / m ， 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 3 4 5 . 8 / m i 1 4 1 6 0 ， 查机械加工工艺手册表 7 m 实际切削速度 v ： 3 . 1 4 1 6 0 4 7 . 5 0 . 4 0 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s 进给量 0 . 0 5 2 4 4 7 . 5 / 6 0 0 . 9 5 /a Z n m m s 工作台每分进给量 0 . 1 8 / 5 7 / m i m m s m m 被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知深度为 3l=3动时间 1573=序 100 车 纹 可在一次走刀内完成，故 3= f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构 允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f = 用。 根据切削用