机械毕业设计（论文）-齿轮轴承座零件的工艺规程及铣底端面夹具设计【全套图纸】 .pdf

设计说明书设计说明书 题目： 齿轮轴承座零件的工艺规程及铣底端 面夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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。 齿轮轴承座零件的工艺规程及铣底端面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。 abstrct this 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 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择传 5 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时14 三三 夹具设计夹具设计15 3.1 问题的提出15 3.2 定位基准的选择15 3.3 切削力及夹紧力计算16 3.4 定位误差分析17 3.5 夹具设计及简要操作说明18 总 结19 致 谢22 参考文献参考文献 23 第 1 页 共 28 页 序序 言言 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。 齿轮轴承座零件的工艺规程及铣底端面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。 第 2 页 共 28 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 齿轮轴承座零件作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 齿轮轴承座有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以底端面为基准的加工面，这组加工的主要是铣100 端面和 钻，扩，铰52 孔。 2：以52 孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及 其螺纹孔。 第 3 页 共 28 页 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht120，考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或 辅助转向，因此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，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上 考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 第 4 页 共 28 页 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取底端面作为定位基准， 。 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的52 孔和端面为定位精基准， 加工其它表面 及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准 不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门 的计算，在此不再重复。 第 5 页 共 28 页 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 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。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣87 上端面 4 铣 铣底端面 5 钻 钻，扩，铰52 孔 6 铣 铣100 端面 7 镗 镗80 孔 8 铣 铣 70x140 端面 9 钻 钻87 上端面 3-m12 螺纹孔 10 钻 钻87 下端面 3-m12 螺纹孔 11 检验 检验，入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 第 6 页 共 28 页 3 铣 铣87 上端面 4 铣 铣底端面 5 钻 钻52 孔 6 铣 铣100 端面 7 镗 镗80 孔 8 铣 铣 70x140 端面 9 钻 钻87 上端面 3-m12 螺纹孔 10 钻 钻87 下端面 3-m12 螺纹孔 11 检验 检验，入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一钻，扩，铰52 孔， 因为52 孔的粗糙度 1.6，精度要求比较高，需要经过钻，扩， 铰才能保证加工精度要求，有利用后面工序加工的时候利用钻扩 铰后的52 孔定位， 这样能能更好地保证工件钻孔时的位置度要 求，而方案二只有钻52 孔这一工步，很难保证加工精度要求， 综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣87 上端面 4 铣 铣底端面 5 钻 钻，扩，铰52 孔 6 铣 铣100 端面 7 镗 镗80 孔 8 铣 铣 70x140 端面 9 钻 钻87 上端面 3-m12 螺纹孔 第 7 页 共 28 页 10 钻 钻87 下端面 3-m12 螺纹孔 11 检验 检验，入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 零件材料为 ht120。 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、底端面 由于底面要与其他接触面接触，同时又是52 孔的中心线的基 准。粗糙度要求为 3.2，查相关资料知余量留 2 比较合适。 3、孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序 1：铸造：铸造 工序工序 2：时效处理：时效处理 工序工序 3：铣：铣87 上端面上端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 87dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 第 8 页 共 28 页 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 457 / min 87 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 500min/r 87 500 136/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 500r/min 时 0.2 4 500400/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取400/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：87lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 8793 0.99min 500 0.2 m w lll t n fx + + + = 工序工序 4：铣底端面：铣底端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, 2 p amm=， 0 140dmm=，250/ minvm=，2z = 。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 第 9 页 共 28 页 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 2 p amm= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 6kw，中等系统刚度。 根据表查出 0.4/ z fmm=齿，则 10001000 250 568 / min 140 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 600min/r 140 600 263.7/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 600r/min 时 0.4 2 600480/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取480/ m fmm r= 6）计算工时 切削工时：l=317 mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 31793 2.74min 600 0.2 m w lll t n fx + + + = 工序工序 5：钻，扩，铰：钻，扩，铰52 孔孔 工步工步 1：钻孔至：钻孔至51 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800s， 0 51dmmj=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工51 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 第 10 页 共 28 页 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取0.32/fmm r= 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度31/ minvm=所以 10001000 31 193 / min 51 s w v nr dpp = 根据机床说明书，取200 / min w nr=，故实际切削速度为 51 200 32/ min 10001000 ww d n vm pp = 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 12 10093 1.75min 200 0.32 m w lll t n f + + + = 工步工步:2：扩孔：扩孔 51.85mmj 利用钻头将 51mmj孔扩大至 51.85mmj，根据有关手 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 第 11 页 共 28 页 取min/68rnw=，实际切削速度为 51.85 68 11/ min 10001000 ww d n vm pp = 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步工步 3：铰：铰 52mmj孔孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，200 / min w nr=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 12 10093 1.6min 200 0.35 m w lll t n f + + + = 工序工序 6：铣：铣100 端面端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, 3 p amm=， 0 100dmm=，225/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 第 12 页 共 28 页 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 3 p amm= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 225 716 / min 100 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 750min/r 100 750 235.5/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 9）计算工时 切削工时：100lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 10093 0.75min 750 0.2 m w lll t n fx + + + = 工序工序 7：镗：镗80 孔孔 切削用量：ap=3 毛坯孔径 d=80 由表 8.2-1 得：f=0.5 m/r v=80 m/r 则 n=318v/d=1817m/r 取 d=1800r/min 实际切削速度 0 3.14 80 1800 7.5/ 10001000 60 d n vm s p = = 工作台每分钟进给量 min/90018005 . 0mmfnfm= 第 13 页 共 28 页 被切削层长度 20lmm= 刀具切入长度1 3 (2 3)28 30 p r a lmm tgktg =+=+ 刀具切出长度 mml53 2 = 取mml4 2 = 行程次数i： 1=i 基本工时 1 j t， 由式 （1.5） 有： 12 1 6 12 10.01min 900 j m lll t f + + + = 工序工序 8：铣：铣 70x140 端面端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, 3 p amm=， 0 70dmm=，175/ minvm=，2z = 。 2. 决定铣削用量 10） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 3 p amm= 11） 决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 6kw，中等系统刚度。 根据表查出 0.4/ z fmm=齿，则 10001000 175 796 / min 70 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 800min/r 70 800 175.8/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 800r/min 时 第 14 页 共 28 页 0.4 2 800640/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取640/ m fmm r= 12） 计算工时 切削工时：140lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 14093 0.76min 500 0.4 m w lll t n fx + + + = 工序工序 9：钻：钻87 上端面上端面 3-m12 螺纹孔螺纹孔 工步工步 1：钻：钻 m12 螺纹底孔螺纹底孔10mm 选用高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 min/m8vc=（ 切削表 2.15） c 1000v 1000x16 510r / min dx10 n= 机 机 按机床选取500 / minnr= 机 dn x10x500 15.7m/ min 10001000 c v= 机 机 基本工时： 12 1633 0.157 f500 0.28 lll t nx + + + = 机 机 min 工步工步 2：攻螺纹：攻螺纹 m12mm 选择 m12mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c vm= 机 第 15 页 共 28 页 10001000 7.5 238( / min) 10 c v nr dpp = 查 按机床选取275 / minnr= 机 6.8/min c vm= 机 基本工时： 12 1233 0.052(min) 275 1.25 lll t n f + + + = 机 工序工序 10: 钻钻87 下端面下端面 3-m12 螺纹孔螺纹孔 钻87 下端面 3-m12 螺纹孔切削用量工时计算与钻87 上端 面 3-m12 螺纹孔的相同，在此不再累述。 工序工序 11：检验，入库：检验，入库 第 16 页 共 28 页 三、三、 夹具设计夹具设计 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。 由指导老师的分配第 4 道工序的铣底端面的铣床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于铣底端面，粗糙度 3.2，和基准 a 有垂直度 要求，底端面主要是其他加工面的定位基准，加工时主要考虑如 何提高生产效率上和精度要求。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工底端面，我们采用已加工 好的87 端面和外 圆以及100 外圆定位，采用活动 v 型块和固定 v 型块定位，再 加上挡销定位，由于铣削力比较大，我们采用可调节辅助支撑， 使用手柄带动 v 型块快速夹紧即可以满足要求。 定位方案如下： 第 17 页 共 28 页 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 粗铣时受力最大， 选用高速端面铣刀 刀具：高速钢端面铣刀，140mm。 铣时的轴向力 查文献表 15-31， 0 1.00.8 9.81 42.7,1.0,0.8,1.0 9.81 42.740.31.0780 ff zy ff ffff fc dfk czyk fn = = = 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直， 为防止工件 在切削力作用下沿较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需 的夹紧力 lhf kl q + = 1 81 . 9 ， 摩擦系数 1 f 查4表 3-19， 1 f=0.25。 第 18 页 共 28 页 安全系数 54321 kkkkkk =， 式中 k1基本安全系数 1.5； k2加工状态系数 1.2； k3刀具钝化系数 1.5，由文献4表 3-20 查得； k4切削特点系数 1.0； k5考虑加紧动力稳定性系数 1.3。 l=20mm, h=42mm, l=34mm 9.81 1.5 1.2 1.5 1.0 1.3 64020 8756 0.25 4234 qn = + 查文献4表 3-26，知手柄用夹紧力9994q= 许 ，因此选用该 手柄夹紧足以满足加紧要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 夹具的主要定位元件为活动 v 型块和固定 v 型块和挡销，该 v 型块是根据零件定位方案设计的专用件，定位精度较高，同时 铣面时，面自身没有精度要求，因此定位误差可以不予考虑。 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用 v 型块和挡销， 采用手柄快速夹紧， 即可指定可靠的 卡紧力。同时我们采用圆形对刀块，保证导向的精度，这样就 大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。 第 19 页 共 28 页 装配图附图如下：装配图附图如下： 夹具体如下夹具体如下 第 20 页 共 28 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程 设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件 加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。 比如参数的确定、 计算、 材料的选取、 加工方式的选取、 刀具选择、 量具选择等； 也 培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思 考能力