小轴机械加工工艺规程及铣宽10槽夹具设计（全套含CAD图纸）
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1 (2005) 368378a of 989. It is to be by as et 3 N r 2005 +15088316092; +H. 1. of of of of by 985, y 1 of as a of et 2 is a in to a in a in to of a In 3is a 1. a at of by is of of to a In a to on is An if it be to to 005 100 d, 1609, 4 004; in 004; 0 004Y. of a at 4a be as 5 s on to ys is q*, at a is to be is gi(as 1)as : To be be a ; i 1;2; .; n, (1)n is of q z0;y0;f0;of of q y N Y. 1 (2005) 368378 369(2)of as by q. (3). be if q. (2) to :9=; 6. (3). If is is at of is by If is at be of a be to 6a be to Z O X Y Z O (x0,y0,1. to N of is no on to a to is by it is as to is to If is is of a to or A to of a is of is to of L:As 3, n; i 1;2; .; n; n be as : : : :2637et 7 to a to It et 8 an to of L( of to of It X of r of as (4) (5) (6)l is an of 6 6 6 46 Y. 1 (2005) 368378370WL: : : :7) n 6; is is n be of n n of to N Y. 1 (2005) 368378 371n n of n to of is to be to on of in n a s 2. Y (a1,b1,2,b2,(x1,y1,(x2,y2,(ai,bi,(xi,yi,(3. A N V X 0. (9) q. 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Y. 1 (2005) 3683783745 a of in as 1: 0, 1, 00, 896, ,0, 1, 00, 1060, ,0, 1, 00, 1010, , 977, , 977, , 1034, of 1 0 515:000:896001 0378: 1:06000 1 0 612:00:01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 960 866:6257998 :2466 0:093626666666643777777775,o6 is It is of ve of 1is L; N 10378:001:06000 1 0 612: :01000:9955 349 0:0880 445 664 0:86380:9955 349 0:0880 728 664 0:82800:0880 0:0170 96 866:6257998 :2466 0:of :8768 607 665 21:3716 0:49953:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 is on ve is as 5. 10 (H. Y. 1 (2005) 368378 375:0551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 o ve to ,1:876860766521:37160:499526666666643777777775551 551 448 32:4448 0956 1:0862 12:0648 764 916044 0:0044 0:0061 061 00:0025 025 0:0065 069 0:0007004 0:0004 0:0284 284 0266666666437777777750; 13; 432; 706; 0: ; 13; 432; 706; 0:04a by of a 0, a To to of 1in . of if a 1in . is an To an an N Y. 1 (2005) 36837837614wof It an locat夹具定位规划 中 完整性评估和修订 验室，机械工程学系，伍斯特理工学院研究院， 100 路，伍斯特，硕士 01609，美国 2004年 9月 14日收稿 ;2004年 11 月 9日修订 ;2004年 11 月 10日 发表 摘 要 几何约束是夹具设计中最重要的考虑因素之一。确定位置的解析拟订已发达。然而，如何分析和修改 在 实际夹具设计实践过程中的一个非确定性的定位计划尚未深入研究。在本文中，提出了一种方法来描述 在限制 约束下的重点夹具系统的几何约束状态。 一种限制 约束 下 状态，如果它存在，可以识别给定定位计划。可以自动识别工件的 所有 限制 约束下约束状态的提案。这有助于改善逆差定位计划，并为修订提供指引，以最终实现确定性的定位。 关键词：夹具设计 ;几何约束 ;确定性定位 ;限制 约束 ;过约束 夹具是用 于 制造 工业进 行工件牢固 定 位的一种机制。在零件加工过程中规划一个关键的第一步，夹具设计需要，以确保定位精度和三维工件的精度。 3一般情况下，是最广泛使用的指导原则发展的位置计划。 一个加工夹具定位方案必须满足一些要求。最基本的要求是，必须提供工件确定的位置。 这种观点指出 ，定位计划生产 的 确定位置，工件不能移动，而至少有一个定位不会失去联系。这一直是夹具设计的最根本的准则之一，许多研究人员关于几何约束状态的研究 表明 ，工件在任何定位计划分为以下三个类别： 1、 良好的约束（确定性）：工件在一个独特的位置 进行配合 ，工件表面 与 6个定位器取得联系。 2、 限制 约束 ：不完全约束工件的自由度。 3、 过约束：工件自由度超过 6定位的制约。 在 1985年 ,浅田 1提出了满秩为准则雅可比矩阵的约束方程 ,基于分析形成了调研后 ,确定定位。周等 2在 1989年制定了在确定性定位问题上使用螺旋理论。结果表明 ,定位矩阵的定位需要压力满秩达到确定的位置。该方法的确定通过无数的研究。王等 3考虑定位工件的接触的影响，而采用点接触面积。他们介绍了接触矩阵，并指出，两个接触的机构不应该有平等的，但在接触点曲率相反。卡尔森 4认为，可能没有足够的应用，如一些不是非棱柱的表面或相对误差近似 的 非小线性。他提出一个二阶泰勒展开，其中也考虑到定位误差相互作用。马林和费雷拉 5应用周 对 3定若干按照规则的规划。尽管众多的位置上的确定分析研究 很 少注意非确定性分析的位置。 在浅田的拟定方案中 ,他们 假设工件夹具元件和点之间的联络无阻力。理想的位置 q*,而应放置工件表面和分片，可微函数是 图 1)。 表面函数定义为 :gi(q*)=0是确定的 ,应该有一个独一无二的解决方案为下列所有定位方程组。 gi(q)=0,i=1,2,.,n (1) 其中 向 ,代表了工件的定位和方向。 只有考虑到目标位置 q*附近在 处 : 浅田表明 (2) 阵式所示 （ 3）。确定定位 如果雅可比矩阵满秩，可满足要求。 (2)只有 q=q*一个解决办法 (3) 在 1个 3 ，一个约束方程的雅可比矩阵的 满 秩 的 约束状态如表1所示。如果 定位 是小于 6，工件是 限制约束 的，即存在至少有一个工件 自由 定位议案不 受 限制的。如果矩阵满秩，但定位 大于 6定位，工件 是 过约束，这表明存在至少一个定位等 ;而几何约束工件被删除不影响的状态。 找出一个模型除了3以建立基准框架提取等效 的定位点。胡等 6已经发展出一种系统的方法 ,对这个用途。因此 ,这则能适用于所有的定位方案。 图 1 表 1 等级 数量的定位 地位 6 等 7遵循这些方法和他们实施制定的几何约束分析模块其自动化的计算机辅助夹具设计的核查制度。他们 的 也可以分析工件的位移和灵敏度定位错误。 熊等人 8提出的等级检查方法的定位矩阵 附件 )。他们还介绍了左 /右边的定位矩阵广义逆理论 ,分析了工件的几何误差。结果表明 ,定位及发展方向误差 X 和位置误差 X=r, (4) X=(1r, (5) X=1 r+(1 , (6) 是 任意一个向量。 他们还介绍了从这些矩阵的几个指标，评价定位配置，其次是通过约束非线性规划的优化。然而，他们的研究分析，不涉及非确定性定位的修订。目前，还没有就如何处理与提供确定的位置 的 夹具设计系统的研究。 如果不确定性的位置达到夹具系统设计的 要求 ，设计师知道约束状态是什么，以如何改善设计是 非常 重要的 条件 。如果夹具系统是过度约束， 是理想定位需要的 不必要的 信息 。而下约束时，所有有关知识约束工件的议案，可以引导设计师选择额外的定位或 使得 修改定位计划更有效。的总体战略定位计划表征几何约束的状态描述图 2。 在本文中 ,定位矩阵秩的几何约束的施加评价状态 (见附件为获得的定位矩阵 )。确定需要六个定位器定位提供矩阵的满秩定位 如图 3所示 ,在给定的定位器数量 n,定位法向量 ai,bi,定位的位置 xi,yi,每一个定位器 ,i=1,2,.,n,n*6定位矩阵可以确定如下 : （ 7） 当等级 （ =6， n=6时，是工件良好约束。 当等级（ =6， n6时 ;是工件过约束。 这意味着（ 不必要的定位在定位方案上。工件将不存在限制（ 位器。这种状态的数学表示方法 ,那就是（ 定位向量矩阵 ,可表示为线性组合的其他六行向量。 图 2 几何约束状态描述 图 3一个简化的定位方案。 定位方案，提供了确定性的位置。发达国家的算法使用下列方法确定不必要的定位： 1、找到所有的（ 合定位 的。 2、为每个组合 ,从（ 位器确定定位方案。 3、重新计算矩阵秩的定位为左六个定位器。 4、如果等级不变 ,被删除的 (位器是负责过约束状态。 这种方法可能会产生多种解决方案，并要求设计师来决定哪一套不必要的定位应该被删除 以 最佳定位性能。 当等级（ 6,工件的 限制 约束。 参考文献 1 , B.。自动重构夹具的柔性装配夹具的运动学分析。 机器人 6 2 C， ， 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0 . 8 0 1 . 1 1 . 1 0 . 12 3 3 5 2 . 0 0 . 0 8 2 8 2 0 . 5 2 2 2 . 4 8 3 6 . 2 4 ( ) 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数 K 可按下式计算： 6543210 式中：60 种因素的 安全系数， 查参考文献 51 2 1 可知其公式参数： 1 2 34 5 61 . 0 , 1 . 0 , , 1 . 0 ,1 . 3 , 1 . 0 , 1 . 0 K 由此可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 8 3 6 . 2 4 1 . 5 6 1 3 0 4 . 5 3 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹 紧力应朝向主要的定位基面 。 夹紧力的方向尽可能与切 削力和工件重力同向。 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的 传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中 的影响。 估算的步骤： 主要最大切削力 ( 应考虑安全系数， 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一 起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力， 并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构 的特点： （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢 。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具 中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一 。 力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板 。 达到夹紧和定心作用 。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件的定心 ， 使 其定位基准的对称中心在规定位置上 。 查参考文献 51 2 26 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有 ： )( 210 考文献 5可查得： 901 0592 2 29 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 )夹具采用 夹紧机构， 由上述计算易得： W 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构 。 位误差的分析 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差 。 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示： 定位误差 ： 11 1 m i D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D a r c t g L 其中： 1 0 2D ，2 0D 1 0 1d ，2 0 3d 1，2 m i n 0 4 夹紧误 差 ： co s)(m a x 其中接触变形位移值： 1( ) ( )1 9 . 6 2 a Z a Z l 查 5表 1 2 15有10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。 夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足 够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。 由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取造成型后时效处理，以消除内应力。 由于工件采用 V 型块定位外圆面，这就要求 V 型块固定在一个与水平面成 45的支撑面上。我们可以采用加工一有 45面的支撑块固定在夹具体上 ，经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。 结 论 通过近 一 个月的 课程设计 ，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得 到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。 在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。 本设计研究过程中 仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下： （ 1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。 （ 2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。 （ 3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。 （ 4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。 参考文献 1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具， 1982. (1) 2 孙已德，机床夹具图册 M，北京：机械工业出版社， 1984： 20 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册 M，贵阳：贵州任命出版社， 1983： 42 4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社， 1992 。 5 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷 M，北京：机械工业出版社，1991。 6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1979。 7 李洪，机械加工工艺师手册 M，北京：机械工业出版社， 1990。 8 马贤智，机械加工余量与公差手册 M，北京：中国标准出版社，1994。 9 上海金属切削技术协会，金属切削手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1984。 10 周永强，高等学校 课程设计 指导 M，北京：中国建材工业出版社， 2002。 11 薛源顺 ,机床夹具设计 (第二版 ) M,机械工业出版社 ,12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计 M，重庆：重庆大学出版社， 1995。 13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1980。 14 李庆寿，机械制造工艺装备设 计适用手册 M，银州：宁夏人民出版社， 1991。 15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量 M，中国计量出版社， 2000： 9 16 哈尔滨工业大学 ,哈尔滨市教育局 ,专用机床夹具设计与制造 ,黑农 43 江人民出版社 ,17 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社， 2005： 4 18 984. 19 973. 20 984 . 21 of 致 谢 在本文完成之际，首先向我最尊敬的导师老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。几个月以来， 他 不遗余力地对我的设计进行了指导。在我 课程设计 这段时间，无论在学习还是在生活 上， 恩师都给予了我无微不至的关怀 。他 以其渊博的知识，宽厚的胸怀、无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进 取的精神激励着我，并言传身教，身体力行地不断培养我独立思考，深入探索，解决实际问题的能力，使我受益匪浅。老师给与了 该设计 关键性的技术指导，并指明了研究的方向， 虽然平日里工作繁多，但在我做 课程设计 的过程中，特别在说明书的撰写和修改上给予了我悉心的指导， 特此 向 老师表示衷心的感谢和敬意 ! 课程设计 虽已完成了，但由于知识水平的局限，实际经验缺乏，设计还存在许多不足，有很多地方需要改进。对于这些不足，我 将在以后的工作中 利用 尽 自已所 能的去补充和完善 ， 让自己成为对 社会作更多的贡献，成为 有用之才。 此外还要感谢那些给予过我 关心、帮助的老师和同学，正是有了大家的关怀、鼓力和我自己的努力，此设计才得以顺利完成。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 小轴机械加工工艺规程及 铣 宽 10 槽 夹 具设计 班 级： （宋体四号字） 姓 名： （宋体四号字） 学 号： （宋体四号字） 指导教师： （宋体四号字） 完成日期： （宋体四号字） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 任 务 书 一、设计题目 :小轴机械加工工艺规程及 铣宽 10 槽 夹具设计 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :（中批量生产 ） 三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（ 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（ 配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约 5000） 1 份 四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l 2 天查资料，绘制零件图。 2第 3 7 天，完成零件的工艺性分析 ,确定毛坯的 类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 8 10 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。 4第 11 13 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 14 15 天，零件图的绘制。 6第 16 18 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天 21 天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩 五、指导教师评语 该生 设计的过程 中 表现 ， 设计 内容 反映的基本概念 及计算 ，设计方案 ， 图 纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。 综合评定成绩： 指导教师 日 期 辽宁工程技术大学课程设计 要 本设计是基于轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。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：轴类零件；工艺；夹具； 辽宁工程技术大学课程设计 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 辽宁工程技术大学课程设计 录 1 零件的分析 . 1 件的作用 . 6 件的工艺分析 . 6 析、审查产品的零件图和 装配图 . 6 件的结构工艺性分析 . 7 2 确定毛坯画毛坯图 . 8 3 工艺规程设计 . 9 位基准的选择 . 9 定工艺路线 . 9 案比较与分析 . 10 择加工设备及刀、量具 . 12 定切削用量及基本工时 . 12 4 铣宽 10 槽夹具设计 . 29 计要求 . 29 具设计 . 29 位基准的选择 . 29 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 . 34 参考文献 . 35 致 谢 . 36 辽宁工程技术大学课程设计 1 辽宁工程技术大学课程设计 2 辽宁工程技术大学课程设计 3 辽宁工程技术大学课程设计 4 辽宁工程技术大学课程设计 5 辽宁工程技术大学课程设计 6 1 零件的分析 件的作用 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。 下面所示为动力输出装置中的主要零件。再由 26通过键将动力输出。 图 1 轴 件的工艺分析 析、审查产 品的零件图和装配图 制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定辽宁工程技术大学课程设计 7 工艺规程时采取适当的措施加以保证。 件的结构工艺性分析 所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。 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 36 外圆 面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 36外圆 面的加工； ，其中 表面粗糙度要求为 （ 2）以 26圆面 主要加工面的加工面。 这一组加工表面包括 26加工 粗糙度为 （ 3）以 10 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 10宽度的平面 ， 粗糙度为 铣 6槽 10槽 , 铣 （ 4）其他各个孔的加工， 5锥 孔 , 6孔 , 钻 13 由图所示得知：其零件材料为 45 钢，调质处理 200为低碳钢具有较高 的强度，耐磨性，耐热性及减振性适用于较大应力，要求耐磨的零件。 该零件的主要加工面为轴的表面和孔销。轴的表面会直接影响配合的接触精度和密封。键槽的平行度也直接影响配合的精度。 加工的关键所在。该零件上的平行度为 0 08，圆度为 圆跳读 参考文献中有关资料所得和机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的工艺性是 可行的。 辽宁工程技术大学课程设计 8 2 确定毛坯画毛坯图 在拟订机械加工 工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具以及工时的消耗都有很大影响。毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯制造的成本可能会越高。由于原材料消耗的减少，会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑，以选择毛坯。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。 毛坯的种类包括： 锻造件 、锻件、型材、冲压件、冷或 热压制件、焊接件等。合理的选择毛坯，通常从下面几个方面综合考虑： 1、零件材料的工艺特性；2、生产纲领的大小； 3、零件的形状和尺寸； 4、现有的生产条件。 根据零件材料确定此毛坯为锻件。锻造时应安排人工调质处理 200考文献， 1表 2。 3锻件的尺寸公差等级为 加工精度要求高的地方：例如：粗， 精， ( 根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量 3 此为圆柱所以保留加工余量为 6 锻件直接锻造出此大概形状，参考文献（ 1）表 查表法确定各个加工的总余量如上图所示。 由参考文献（ 1） 得锻件主要尺寸的公差如下表所示： 主要毛坯尺寸及公差 （ 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差件的长度尺寸 146 6 152 辽宁工程技术大学课程设计 9 3 工艺规程设计 位基准的选择 粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准： 1、在 保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀； 2保证定位准确、夹紧可靠。 选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则如下： 1、基准重合原则； 2、基准统一原则； 3、自为基准原则； 4、互为基准原则； 5、所选精基准 应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。 精基准的选择：加工输出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定 A 面面积较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用 夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。 定工艺路线 根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度，确定各外圆面加工方法如下：外圆面：粗车 精车 因为外圆面与 A 端面的中心孔有同轴度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原则，先完成一端的粗加工后再精加工，再调头加工另外一端。然后加工键槽，滚斜齿轮，最后进行修磨加工。 为改善工件材料的力学性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在半精加 工和精加工之间进行，这是因为淬火处理后尤其是渗碳淬火后工件会有较大的变形产生，为修正渗碳、淬火处理产生的变形，热处理后需要安排精加工工序。在淬火处理之前，需要将铣键槽、钻孔、攻螺纹，去毛刺等次要表面的加工进行完毕。当工件需要作渗碳淬火处理时，由于渗碳过程工件会有较大的变形产生，常将渗碳过程放在次要表面加工之前进行，这样可以减少次要表面与淬硬表面间的位置误差。 辽宁工程技术大学课程设计 10 根据机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则： 1、 先加工定位基准，再加工其他表面。 2、 先加工主要表面，后加工次要表面。 3、 先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4、 先加工平面，后加工孔。 为了减少工件的换位带来的加工误差，可以在一次装夹中通过换刀来完成几个工序的加工。对于位置度要求较高的孔系，宜在同一工位工安排该孔系相关表面的加工工作，以消除工件更换装夹误差对孔系位置精度要求的影响。 综合上述论述，初步拟订加工工艺路线如下： 案比较与分析 加工路线方案一： 5 热处理 退火 10 车 车两端中心孔 15 粗车 粗车大端面， 36圆，倒角 20 粗车 粗车右端面，台阶端面， 26圆，倒角 30 半精车 半精车 26圆，台阶端面，倒角 40 精车 精车 26圆，台阶端面， 45 钻孔 钻 5锥孔 50 钻孔 钻 6孔 55 钻孔 钻 13 60 铣键槽 铣 6槽 10槽 65 铣槽 铣 加工路线方案二： 5 热处理 退火 10 粗车 粗车大端面， 36圆，倒角 15 粗车 粗车右端面，台阶端面， 26圆，倒角 25 半精车 半精车两端中心孔 辽宁工程技术大学课程设计 11 30 半精车 半精车 26圆，台阶端面，倒角 40 精车 精车 26圆，台阶端面， 45 钻孔 钻 5锥孔 50 钻孔 钻 6孔 55 钻孔 钻 13 60 铣键槽 铣 6槽 10槽 65 铣槽 铣 上述方案中遵循了工艺路线拟定的一般原则，但是在某些工序上有些问题还值得进一步讨论。 从上述 2 种方案比较可以看出，二者的区别在于调质工序的安排，方案一把调质放到后面工序，而方案二把调质放到粗加工之后加工。从手册了解可知调质容易出现开裂变形等缺陷，如果安排在最终工序将会导致零件尺寸超差达不到使用要求。 根据零件 的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工跟开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的机床或不同的刀具顺次同步进行加工。对于单个零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工。或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后，再加工另的其他表面；否则，可能会在对新的表面进行大切削量加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面变形。所以在车削中应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙 度的要求。粗精加工中间最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分的恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。 在工序中钻孔、扩孔和对孔的攻丝可以只安排一个工序，这样就可以节省工时，而且还减少了工步。 修改后的工艺路线如下： 锻造毛坯 辽宁工程技术大学课程设计 12 5 热处理 退火 10 粗车 粗车大端面， 36圆，倒角 15 粗车 粗车右端面，台阶端面， 26圆，倒角 25 半精车 半精车两端中心孔 30 半精车 半精车 26圆，台阶端面，倒角 40 精车 精车 26圆，台阶端面， 45 钻孔 钻 5锥孔 50 钻孔 钻 6孔 55 钻孔 钻 13 60 铣键槽 铣 6槽 10槽 65 铣槽 铣 择加工设备及刀 、 量具 由于生产类型为少批量生产，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 01000考文献 2表 6 7）。采用车床加工，床选用卧式车床 卧式车床 （参考文献 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）。 铣键槽 5。选择 式（万能）铣床（参考文献 2表 4 17）。选择与键槽宽度相同型号的刀具。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给 量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，辽宁工程技术大学课程设计 13 艾兴、肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 序 10 粗车大端面， 36圆，倒角 ，已知加工材料为 45， 锻造件 ，有外皮，机床 卧式车床 普通车床，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表 于 卧式车床 机床的中心高为 125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 卧式车床 机床进给量（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 130， 卧式车床 机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： 辽宁工程技术大学课程设计 14 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 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 200219 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 3 （ 3 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 卧式车床 车床说明书选择 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 辽宁工程技术大学课程设计 15 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 （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 卧式车床 机床上进行，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 = （ 3 序 15 粗车右端面，台阶端面， 26圆，倒角 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 于 床的中心高为 125 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辽宁工程技术大学课程设计 16 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 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 200219铸件，pa f ，切削速度 V = 辽宁工程技术大学课程设计 17 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 时 3 辽宁工程技术大学课程设计 18 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 = 序 25 本工序为 半精车两端中心孔 ，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。 根据机械加工工艺手册第 2 卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 削 速 度 计 算 公 式 为 m （ 3 查得 参数为 , 具耐用度T=35则 v = =1.6 所以 n =72 选取 所以实际切削速度为1000 v=确定切削时间（一个孔） t = 28 序 30 半精车 26圆，台阶端面，倒角 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 宁工程技术大学课程设计 19 由于 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 卧式车床 机床进给量（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 130， 卧式 车床 机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： 950
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