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低速级蜗轮机械制造工艺规程及相关工序专用夹具设计【插键槽+钻中心孔】.doc
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购买后包含有 纸和论文 ,咨询 I 院 毕业设计 课 题： 低速级蜗轮 加工工艺及夹具设计 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： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 要 本设计是 基于 低速级蜗轮 零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 低速级蜗轮 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： 低速级蜗轮 类零件； 工艺 ； 夹具 ； 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 I 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 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 录 摘 要 I 1 加工工艺规程设计 9 件的分析 9 件的作用 9 件的工艺分析 9 速级蜗轮加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 10 速级蜗轮加工定位基准的选择 10 基准的选择 10 基准的选择 10 速级蜗轮加工主要工序安排 10 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 14 择加工设备及刀、量具 15 定切削用量及基本工时（机动时间） 15 间定额计算及生产安排 22 2 加工键槽夹具设计 24 序尺寸精度分析 24 位方案确定 24 削力及夹紧力的计算 24 位元件确定 27 位误差分析计算 27 具设计及操作的 简要说明 28 3钻孔夹具设计 29 究原始质料 29 位、夹紧方案的选择 29 削力及夹紧力的计算 29 差分析与计算 30 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 套、衬套、钻模板设计与选用 31 具设计及操作的简要说明 33 结 论 34 参考文献 35 致 谢 37 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 买后包含有 纸和论文 ,咨询 V 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 买后包含有 纸和论文 ,咨询 买后包含有 纸和论文 ,咨询 买后包含有 纸和论文 ,咨询 9 1 加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 题目给出的零件是 低速级蜗轮 。 低速级蜗轮 的主要作用是传动 连接作用 ，保证 减速器 能正常运行 ，并保证部件与 其他部分 正确安装。因此 低速级蜗轮 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。 图 1 低速级蜗轮 件的工艺分析 由 低速级蜗轮 零件图可知。 低速级蜗轮 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 206 外圆 面 为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 206 外圆面 的加工； ，其中 表面粗糙度要求为 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 10 （ 2）以 18宽度的平面 为主要加工表面的 槽 。这一组加工表面包括： 18宽度的 槽 ，粗糙度为 （ 3） 其它是各个端面及孔倒角等 速级蜗轮 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 低速级蜗轮 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 低速级蜗轮 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。 低速级蜗轮 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。 速级蜗轮 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 的加工余量均匀； （ 2）保证装入 低速级蜗轮 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 低速级蜗轮 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。 基准的选择 从保证 低速级蜗轮 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 低速级蜗轮 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 低速级蜗轮 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 低速级蜗轮 的装配基准，但因为它与 低速级蜗轮 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。 速级蜗轮 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。 低速级蜗轮 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。第二个工序购买后包含有 纸和论文 ,咨询 11 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 低速级蜗轮 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。对于 低速级蜗轮 ，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 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 低速级蜗轮 加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 轮心的加工路线 10 铸造 铸造出毛坯 铸造车间 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 铸造车间 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 右端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机加工车间 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机加工车间 50 钻扩铰 钻扩铰 64 孔 机加工车间 60 精车 精车右端面，精车外圆 161 及其附近台阶，精车外圆 104 右端面及倒角 机加工车间 70 精车 掉头，精车左端面，左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及倒角 机加工车间 80 插键槽 插 18 宽度的键槽 机加工车间 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 轮缘的加工工序 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 12 10 铸造 铸造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车外圆 206 右端面，粗车外圆 206 及 弧面，注意各外圆留1精车余量 40 粗车 掉头，粗车外圆 206 左端面注意各外圆留 1精车余量 50 粗车 粗车 161 孔及台阶面孔 60 精车 精车 161 孔及台阶面孔 70 精车 掉头，精车外圆 206 右端面，精车外圆 206 及 弧面 80 精车 掉头，粗车外圆 206 左端面 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 蜗轮组合一起加工的工序 10 装配 将轮心 和轮缘装配在一起 20 钻孔攻丝 钻孔攻丝 80 滚齿 滚齿加工蜗轮的齿 40 钳 去毛刺，清洗 50 终检 终检入库 工艺路线二： 轮心的加工路线 10 铸造 铸造出毛坯 铸造车间 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 铸造车间 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 右端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机加工车间 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机 加工车间 50 钻扩铰 钻扩铰 64 孔 机加工车间 60 精车 精车右端面，精车外圆 161 及其附近台阶，精车外圆 104 右端面及倒角 机加工车间 70 精车 掉头，精车左端面，左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及倒角 机加工车间 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 13 80 插键槽 插 18 宽度的键槽 机加工车间 90 粗车 粗车外圆 206 右端面，粗车外圆 206 及 弧面，注意各外圆留1精车余量 100 粗车 掉头，粗车外圆 206 左端面注意各外圆留 1精车余量 110 粗车 粗车 161 孔及台阶面 孔 120 精车 精车 161 孔及台阶面孔 130 精车 掉头，精车外圆 206 右端面，精车外圆 206 及 弧面 140 精车 掉头，粗车外圆 206 左端面 150 装配 将轮心和轮缘装配在一起 160 钻孔攻丝 钻孔攻丝 870 滚齿 滚齿加工蜗轮的齿 180 钳 去毛刺，清洗 190 终检 终检入库 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， 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： 轮心的 加工路线 10 铸造 铸造出毛坯 铸造车间 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 铸造车间 30 粗车 粗车右端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 右端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机加工车间 40 粗车 掉头，粗车左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 机加工车间 50 钻扩铰 钻扩铰 64 孔 机加工车间 60 精车 精车右端面，精车外圆 161 及其附近台阶，精车外圆 104 右端面及倒角 机加工车间 70 精车 掉头，精车左端面，左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及倒角 机加工车间 80 插键槽 插 18 宽度的键槽 机加工车间 90 钳 去毛刺，清洗 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 14 100 终检 终检入库 轮缘的加工工序 10 铸造 铸造出毛坯 20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车 粗车外圆 206 右端面，粗车外圆 206 及 弧面，注意各外圆留1精车余量 40 粗车 掉头，粗车外圆 206 左端面注意各外圆留 1精车余量 50 粗车 粗车 161 孔及台阶面孔 60 精车 精车 161 孔及 台阶面孔 70 精车 掉头，精车外圆 206 右端面，精车外圆 206 及 弧面 80 精车 掉头，粗车外圆 206 左端面 90 钳 去毛刺，清洗 100 终检 终检入库 蜗轮组合一起加工的工序 10 装配 将轮心和轮缘装配在一起 20 钻孔攻丝 钻孔攻丝 80 滚齿 滚齿加工蜗轮的齿 40 钳 去毛刺，清洗 50 终检 终检入库 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 铝铸青铜 、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 铸造 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 “ 低速级蜗轮 ”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 铝铸青铜 ，硬度 170 241，生产类型为大批量生产，采用 型材 毛坯。 （ 2） 面的加工余量。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 15 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 余量值规定为 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。 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. 粗车右端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 右端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 已知工件材料： 铝铸青铜 ，型材，有外皮，机床 通车床，工件用 卡盘固定。 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，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 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 16 按 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 30，530N 。 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 刀后刀面最大磨损量取为 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 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 1 m n =1000 =127481000 =120 （ 1 根据 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 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 17 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = （ 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 粗车左端面，粗车外圆 161，粗车外圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1精车余量 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，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 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 30，530N 。 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 = 由购买后包含有 纸和论文 ,咨询 18 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 刀后刀面最大磨损量取为 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 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 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 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 19 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 精车右端面，精车外圆 161 及其附近台阶，精车外圆 104 右端面及倒角 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，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 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 30，530N 。 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。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 20 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 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 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 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 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 21 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，精车左端面，左端面，粗车外圆 161，粗车外 圆 104 左端面，粗车各外圆台阶及倒角 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 调质不需计算切削计算。 工序 90 插 18 宽度的键槽 至图纸尺寸 切削深度 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 切削速度 23 / 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=60 去毛刺 无切削计算 170 清洗 无切削计算 180 检验 无切削计算 190 油封、入库 无切削计算 工序 90、终检 无切削计算 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 22 间定额计算及生产安排 假设该零件年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于 417件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于 参照机械加工工艺手 册表 械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： %)1)( （大量生产时 0/ 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)( 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间 。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 k 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序：粗、精铣结合面 机动时间照机械加工工艺手册表 工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时 间很短，所以取装卸工件时间为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m i i 131)()1)( 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，m dd 即能满足生产要求 工序：粗铣平 面 机动时间照机械加工工艺手册表 铝铸青铜 ，取工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为 则m 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 23 k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m i i 131)()1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 工序 ：铣 端面 机动时间照机械加工工艺手册表 铝铸青铜 ，取工步辅助时间为 由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间 为 则m k ：根据机械加工工艺手册表 13k 单间时间定额 m i i 131)()1)( 因此布置一台机床即能满足生产要求。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 24 2 加工键 槽 夹具设计 序尺寸精度分析 本工序加工键槽，保证 尺寸 属于批量生产。 为了提高 劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。 位方案确定 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 根据工件的加工要求，该工件必须限制工件的六个自由度，现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。 （ 1） 必须限制 Z 向的移动及 X 向的转动。 （ 2） 为了保证必须保证 Z 向的转动， X 向的移动， Y 向的转动。 （ 3） 为了保证轴肩与键槽右端必须限
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