机械毕业设计（论文）-高速齿轮轴的工艺规程及铣键槽的工装夹具设计【全套图纸】.pdf

课程设计说明书课程设计说明书 题目： 高速齿轮轴零件的工艺规程及铣键槽 的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 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。 高速齿轮轴加工工艺规程及其铣键槽的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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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 140 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 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.5 确定切削用量及基本工时8 三三 夹具设计夹具设计18 3.1 工序尺寸精度分析18 3.2 定位方案的确定18 3.3 定位误差分析算19 3.4 切削力及夹紧力计19 3.5 定向键与导向装置12 3.6 夹具设计及操作简要说明13 总 结15 致 谢16 参考文献参考文献 17 第 1 页 共 22 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。 高速齿轮轴的加工工艺规程及其铣键槽的夹具设计是在学完 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 22 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 高速齿轮轴的作用，在变速箱中通过齿轮的啮合传递扭矩和动力 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 高速齿轮轴个加工面他们有位置度要求。 这三个加工面的分别为 1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，各个端面，和钻中 心孔。 2：以中心孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个外圆，端面 3：以105，110 为基准的加工面，这组加工面主要是 2 个键 槽 第 3 页 共 22 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 45 考虑到高速齿轮轴运转期间承受的轴向力， 因此 零件在工作过程中经常受到微冲击性载荷，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， 选用模锻，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 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 第 4 页 共 22 页 该面有足够的加工余量。 （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90 外圆为定位基准。 3.2.2 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、 第 5 页 共 22 页 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 2 个 b 型中心孔为精基准 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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序：模锻 工序：退火处理 工序：车右端面，钻中心孔 工序：车左端面，钻中心孔 工序：粗车各段外圆及端面 工序：精车105，110 的外圆 工序：车各个退刀槽 工序：滚齿 z=57 工序：齿轮高频淬火 hrc50-55 工序 x：铣宽 28mm，8mm 的槽。 工序 xi：质检 工序 xii：入库 方案二 方案一 工序：模锻 工序：退火处理 第 6 页 共 22 页 工序：车右端面，钻中心孔 工序：车左端面，钻中心孔 工序：粗车各段外圆及端面 工序：精车105，110 的外圆 工序：车各个退刀槽 工序：高频淬火 hrc50-55 工序：滚齿 z=57 齿轮 工序 x：铣宽 28mm，8mm 的槽。 工序 xi：质检 工序 xii：入库 工艺方案一和方案二的区别在于工序一先加工齿轮然后淬 火， 而方案二则是先淬火后 加工齿轮， 这样对加工带来很大的难 度，因此我们选择方案一 具体的方案如下 方案一 工序：模锻 工序：退火处理 工序：车右端面，钻中心孔 工序：车左端面，钻中心孔 工序：粗车各段外圆及端面 工序：精车105，110 的外圆 工序：车各个退刀槽 工序：滚齿 z=57 工序：齿轮高频淬火 hrc50-55 工序 x：铣宽 28mm，8mm 的槽。 工序 xi：质检 工序 xii：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 高速齿轮轴零件材料为 45，生产类型为大批量生产，采用砂 第 7 页 共 22 页 型机铸造毛坯。 1、高速齿轮轴毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差， 由锻造可 直接获得。 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 25：滚齿轮 z=70 工步一：滚的左旋齿轮 1)滚齿机，采用 z=70 的滚刀 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 3 +08 - 0。7mm,考虑的模铸拔模 斜度， p a =4mm 2) 进给量 f 根据 实用机械加工工艺手册 中表 2.4- 3,当刀 杆尺寸为 1625 mm 2 p a 35mm,以及工件直径为 112.5 /r 按滚齿机说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按切削手册表 1.27,切削速度的计算 公式为(寿命 t=60min) v yx p m v c k fat c v vv =(m/min) 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 第 8 页 共 22 页 v xx vc 35 . 0 15 . 0 2 . 0 5 . 0460 342 =x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns= w d 1000 c v = x100 6 . 1581000 504r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近 的机床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 w n =480r/min。 所以实际切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1 l= 2 20100 =160mm , 1 l =4mm, 2 l =2, tm= fn l w 21 ll + = 0.9480 24160 + =0.38426(min) 工步二：滚右旋齿轮的切削用量及基本工时与左端齿轮相同 第 9 页 共 22 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，决定设计第 35 道工序铣键槽 3.1.工序尺寸精度分析工序尺寸精度分析 工序加工要在轴90， 和100 的外圆表面上铣键槽保证尺寸 40， 键槽宽为 8mm；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。 3.2 定位方案确定定位方案确定 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 直径 100 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； 3.3 定位误差分析计算定位误差分析计算 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 20.5 0 -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. 3.4.夹紧方案及元件确定夹紧方案及元件确定 本套夹具采用铰链压板夹紧； 第 10 页 共 22 页 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=667ds 7 . 0 kp=667x7x700 7 . 0 x650/7261083n 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=1245.45n 3.5 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离 尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 t 形槽的配合，使 夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位 置。 根据 gb220780 定向键结构如图所示： o 图 3.3 夹具体槽形与螺钉图 根据 t 形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下： 第 11 页 共 22 页 表 3.1 定向键数据表 b l h h d 1 h 夹具体槽形尺寸 2 b 2 h 公称 尺寸 允差 d 允差 4 d 公称尺寸 允 差 d 25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24 +0 .0 23 7 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对 位置。 由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工， 所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示： 第 12 页 共 22 页 图 3.4 对刀块图 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标记 四周倒圆 图 3.5 平塞尺图 第 13 页 共 22 页 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 h 允差 d c 3 -0.006 0.25 3.6：夹具简要操作说明 工件以90mm，和100 的外圆定位，采用 2 个固定 v 型块定 位，为了装卸方便，夹紧快速，我们采用铰链压板压紧，这样我 们装卸方便， 夹紧快速， 总之对这套设计方案我还是比较满意的。 装装 配配 图图 附附 图如下图如下 夹具体附图如下 第 14 页 共 22 页 第 15 页 共 22 页 总总 结结 课程设计即将结束了， 时间虽然短暂但是它对我们来说受益 菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论， 不再是纸上谈兵， 而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计， 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我 们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各 种设计手册和 autocad 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的 基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够 的，还应该更好的做到理论和实