机械制造技术课程设计-圆柱直齿轮加工工艺及铣φ42端面夹具的设计.doc

全套图纸加153893706摘 要圆柱直齿轮零件工艺的制定和专用夹具的设计，在零件的生产过程中具有不可替代的作用。在进行工件的加工时必须先设计好加工的工艺路线以及加工时所要使用的夹具。这样才能确保加工出来的零件具有相应的产品质量，能完成装配。具体的设计分为以下几步.第一步，对圆柱直齿轮零件进行机械加工工艺的设计，对圆柱直齿轮资料的研究分析了解圆柱直齿轮的具体使用场合，然后对圆柱直齿轮图纸的分析，总结出圆柱直齿轮的加工所要达到的技术的要求。由圆柱直齿轮图纸所要求技术的要求，选择合适的毛坯。第二步，对制造过程当中的粗基准和精基准，使用选择好的基准设计，编制零件的加工工艺的路线，一般编制两种机械加工工艺的路线，经过2种加工工艺路线相比较以及研究，选择合适的一种。第三步，按选定的方案，计算出加工余量和工序尺寸等等.再对比选择合适的加工机器。刀具，能有有效提高资源的利用率。关键词： 机械；机械加工工艺；专用工装设计目录摘 要11序言12 圆柱直齿轮加工工艺规程设计22.1零件的分析22.1.1零件的作用22.1.2零件的工艺分析22.2圆柱直齿轮加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施32.2.1确定毛坯的制造形式32.2.2基面的选择42.2.3确定工艺路线42.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.2.5确定切削用量62.3小结143专用夹具设计153.1铣42的端面夹具设计153.1.1定位基准的选择153.1.2定位元件的设计153.1.3定位误差分析153.1.4铣削力与夹紧力计算163.1.5夹具体槽形与对刀装置设计173.1.6夹紧装置及夹具体设计203.1.7夹具设计及操作的简要说明204总结22参考文献23致 谢241序言我们国家的制造机械生产的零件与产品,并且把其加工成制造行业的设备或者部件。制造的的设备或者部件不仅能自己行业使用,也又能给其他的的行业使用,机械加工的行业中有着多种多样的设备或者部件。制造产业在生活当中是人们所不能离开的, 所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主要的重大支撑。,这也是对国家基础经济的发展里面当中,比较主要的重大的支撑。因此说从当中一种层面的来说,机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。我自己对本工装夹具的设计是在学完了了机械制图。以及工艺学课程以后,对所学知识的检验。用合理的方法解决圆柱直齿轮零件,零件生产当中,零件的定位与夹紧。正确的安排圆柱直齿轮加工过程当中的方法,合理地解决工序的尺寸这些的问题,和对车孔工序；进行加工的专用夹具设计，确保了圆柱直齿轮加工工序的尺寸和圆柱直齿轮的加工的质量。我的这个设计主要就是培养,我自学以及创新的知识水平。我的这个设计是综合层次性,实习所起到的作用很大,许多知识面也要被广泛的使用。所以在制造加工的时候,不仅要分析到基本的制造的原理和基础的理论的知识,还要仔细研究生活当中制造的需求,只有把许多种理论知识和现实制造互相的结合在一起,本圆柱直齿轮设计才能够顺利的完成。我自己对圆柱直齿轮设计不是太好,能力有有限制,所以难免容易出现些许缺陷等问题,在这我能够给我批评以及指导。2 圆柱直齿轮加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用本课题老师所指定的是圆柱直齿轮零件的工艺和夹具的设计，圆柱直齿轮的主要的作用，是传递力,能改变转动的速度,能改变转动的方向,因此在平常的生活工作当中使用得比较广泛，也因此起到啦比较重要的作用。2.1.2零件的工艺分析 零件的材料为ZG45，生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。圆柱直齿轮需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）铣62的端面2）铣42的端面3）车62外圆面4）钻-铰25孔5）插62齿（2）主要基准面：1）以62的端面为基准的加工表面这一组加工表面包括：圆柱直齿轮车62外圆及钻-铰25孔，插62齿2）以25孔及平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是钻攻6孔，车62外圆面。2.2圆柱直齿轮加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施2.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料ZG45。中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合中批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。2.2.2基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的42的端面表面作为加工的粗基准，可用装夹对外圆进行加紧，利用端面定位块支承和型面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的62外圆及端平面作为精基准。2.2.3确定工艺路线工艺路线方案一工序号工序名称工 序 内 容10铸铸造成型20时效热处理30插插62齿40剃剃62齿50钻钻-攻M6孔60钻钻-铰25孔70铣铣62的端面80铣铣42的端面90车车62外圆面100钻钻-攻M6孔110钳工去除锐边毛刺120检检验工艺路线方案二工序号工序名称工 序 内 容10铸铸造成型20时效热处理30铣铣62的端面40铣铣42的端面50车车62外圆面60钻钻-铰25孔70插插键槽80插插62齿90剃剃62齿100钻钻-攻M6孔110钳工去除锐边毛刺120检检验工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将铣平面工序放到前面。加工完平面后以平面这基准加工孔,其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。采用互为基准的原则，先加工平面，然后以平面为精基准再加工平面上的孔，这样便保证了，平面的平行度要求同时为加平面上孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加工时不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先平面后加工孔，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证密封面与62外圆的形位公差要求从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定圆柱直齿轮的材料是ZG45，生产类型为中批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为中批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。1） 加工圆柱直齿轮的平面，根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，粗2.5mm，精铣削的深度是0.5mm。2） 铣42的端面时，用铣削的方法加工平面。由于平面的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足.3）加工25孔，根据参考文献8表4-23考虑加工余量24mm。可一次钻削加工余量12mm，精加工1mm，可达到要求。4）加工6孔时，根据参考文献8表4-23考虑加工余量5mm,精加工0.5mm。.2.2.5确定切削用量工序：铣62的端面粗铣62的端面：选择圆柱直齿轮的材质料为ZG45，铸件。取X51式的机床。查阅参考书籍7的表3135取的材料的硬质合金的铣刀， ，深度加工：进给量：查参考资料2的附表2.1-75，取加工切削的速度：由参考书籍7的表3236，选择。铣床主轴的转动速度： 式（2.1）式中 V切削的速度； d铣刀的宽度。由式2.3铣床主轴的转速：参照参考书籍4的资料表3.4-76 实际切削的速度：进给量： 工作台60秒的进给量： ：查参考书籍7资料表2.2-86,加工时间加工层的距离：按照圆柱直齿轮毛坯的大小得， 刀具切入时长度： 刀具切出的长度：选择走刀次加工的时间：按照参考书籍1的表2.4-48加工的辅助用时精铣62的端面深度加工：进给量每齿：查参考书籍2的表3235，选择切削的加工的速度：查参考书籍3的表1832，选择铣床主轴的转速，查书籍的公式式（2.2）知道：查参考书籍8的表3.2-37 切削加工的实际的速度：加工进给的量，查书籍的表（1.4）得：工作台60秒的进给量： 得加工切削层的长度：由圆柱直齿轮毛坯的长度得 刀具切入的长度：得铣刀切出的尺寸长度：得切削为1次机加工的用时：查参考书籍3的表2.2-47知道切削的辅助的用时工序：铣42的端面根据工序的加工要求，选用铣床X51。由参考书籍4的表4.1-37与4.3-35可得出它的技术参数。刀具的材质，选用硬质合金的铣刀。所选铣刀的宽度。刀具的几何的参数查参考书籍7的表9.1-25选用：、。深度的加工：刀具的耐用度：查参考书籍3的表9.6-9的表9.4-7取后刀面磨损的极限选取，使用年限。实际的加工的速度V：查参考书籍3的表9.3-11选择 铣床主轴转速： 根据铣床加工的说明知： 加工实际速度：工作台60秒的进给量加工： 根据铣床机床的使用的说明书得： 校验铣床的机动的功率：由参考书籍3P5-107页3.2的式子： 其中， ，把上面的代入式（2-6）知道： =2361.46NV=0.99m/s把、V算入1-3知：由于电机的功率为7.5K机床主轴的，故加工切削用量能够满足加工。确定加工用时：由参考书籍2的表9.3-36加工的切削加工的时间得： 其中：，查参考书籍2的表9.2-37知，计入式2-5得： 工序 钻-铰25孔选取Z525钻床，查相关参考文献3表4.215.0的选高速钢锥形柄的麻花钻头。钻孔到24.5，进给量：参考选用相关书籍文献3表2.238，取。切削速度：查阅书籍文献2的表2.442选择，取。主轴转动速度：，根据参考书3的表3.2236，取故加工的实际速度：加工时间 切削层的距离：刀具切入时距离： 刀具切出时的距离： 取1次走刀加工用时： 铰孔至25刀具：根据查阅书籍文献3表4.354，选择硬质合金机用铰刀。切削深度：。进给量：查阅书籍文献3表2.458，取。切削加工的速度：根据参考书籍4附表2.562，选择。机床主轴转速：查阅书籍参考文献3表3.131取实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度，刀具铰孔切出长度： 取铰刀走刀次数为1机动时间：工序：车62外圆面机床选取CA6140车床车刀材质选择硬质合金车刀。深度加工：，加工时：由参考书籍的表2.4-69，车刀的刀杆伸出的长度使用取，深度制造。加工进给距离得出。制造的速度：依据教科书籍书3资料表2.3-7取主轴制造时的动度：，依据教科书籍3 资料表3.2-45得出制造时的速度：工作台60秒钟的加工进给距离： 被切削层的距度：刀具切入的距离： 刀具切出时的距离： 选择行程的次数：机器所用的工时：依据教科书籍1资料表2.5-37工步的另外的耗时是： 工序 钻攻6孔钻螺纹底孔：使用Z525式的钻床，选取材质为高速钢5锥柄麻花钻头；加工进给的距离：加工进给的距离速度加工：按照参考书籍5资料表2.3.106，取依据式子.机床主轴制造速度：，取钻头的转速：使用加工实际的速度： 被切削加工层的距离：刀具切入时的距离：钻头切出时的距离：1次加工机动所用的时间：按照参考书籍5附表2.3.41能够知道钻5锥的辅助的时间攻丝6孔按照查阅书籍文献4表4. 356，选择丝攻对孔来进行加工。切削深度：。进给量：查阅书籍文献3表2.356，取。切削加工的速度：根据参考书籍4附表2.662，选择。主轴转动速度：根据参考书籍8的表3.237选择实际切削速度：加工用时切削层的距离：切入距离，刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：2.3小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。143专用夹具设计3.1铣42的端面夹具设计为了提高零件的生产量，保证零件制造达到使用的要求量，使工人的劳动的强度能够有所减低。所以制造圆柱直齿轮时，就非常有必要设计专用的夹具，经过和指导老师商量，确定设计铣42的端面的专用夹具一套，用于X51铣床，刀具为硬质合金的铣刀，来对平面进行加工。3.1.1定位基准的选择研究圆柱直齿轮图得出，62的端面和42的端面具有平行度的技术要求，从定位与夹紧的来分析，加工圆柱直齿轮，选择平面为定位的基准，设计的基准要达到两平面的位置度的要求，定位的基准以及设计的基准相重合，就能达到位置度的要求。加工42的端面需要把平面放平正就可以，让平面以及两个定位板贴合合理就可以了。为了使工人干活加快，最早终确定用铣刀；对圆柱直齿轮的平面来进行铣削加工。同时选择手动的夹紧方式。3.1.2定位元件的设计圆柱直齿轮夹具设计，选择两定位型块来定位，故相对应的专用夹具上的定位元件，应该是两个型块。所以定位元件的设计，主要就是对带型块来进行制作。3.1.3定位误差分析圆柱直齿轮夹具设计，其定位的误差主要是：12mm平面与定位板相配合，加工的误差根据式子 因此本种定位的方案是合理的。3.1.4铣削力与夹紧力计算圆柱直齿轮夹具设计，是用在床端面的，设计的型块的不仅起到定位的作用，还可以用来夹紧，为了使圆柱直齿轮在加工的时候不会发生振动，就要对螺母加大一些夹紧力，并选择使用压紧螺栓来对其压紧。根据公式算出 式（3.2）Fs螺旋压紧用螺母的作用力L力矩作用时产生的力 (mm) D 0要用的螺纹中间直径(mm)螺纹升降角度()1螺纹副的当量摩擦()2压紧螺杆接触部分与零件的摩擦角()r 压紧螺杆接触部分与零件的摩擦的当量摩擦半径()依据查阅的参考文献6其回方程式应为 其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts工作在用其上的力矩(N.cm)； 3.1.5夹具体槽形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U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。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献3定向键的结构如图3.1所示。图3.1 定向键根据参考文献10夹具U型槽的结构如图所示。图3.2 U型槽主要结构尺寸参数如下表3.1所示。表3.1 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成零件圆柱直齿轮的铣加工，所以选用圆型对刀块。根据塞尺选用平塞尺，其结构如图3.4所示。图3.4 平塞尺塞尺尺寸如表3.2所示。表3.2 平塞尺结构尺寸公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.1.6夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的压紧螺栓来夹紧工件，采用的旋转压紧螺栓的好处就是加工完成后，可以将压紧螺栓松开，然后退后一定距离把工件取出。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图所示。3.1.7夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在铣床上加工圆柱直齿轮，工件以与此相平行的62的端面为及其侧面为定位基准，在型块实现定位。采用压紧型块通过压紧螺栓来夹紧工件。当加工完一件，可松开螺栓、来加工另一件。如夹具装配图所示。4总结经过接近两周的设计，使我自己比较充分的了解了正常的设计的方法以及步骤，不仅仅是对所学过的专业知识的一个复习，也从设计当中得到了新的启发以及感受，而且也增强了自己使用理论的知识，解决实际问题的能力也有所提高，并且比较全面的了解了，零件机械加工工艺以及夹具设计的整个的过程。在整个的工艺与夹具的设计的过程当中，我本着脚踏实地理念，抱着科学与严谨的学习的态度，主要就是根据教科书上的步骤，到图书馆查看相关的资料，也在网上查找一些与本课题有关的资料。在设计当中不时的需要计算与比较，然后修改，再来比较然后再来修改，我自己也付出了比较多的心血与汗水，在设计当中也遇到了很多的困难以及挫折，幸亏有了xxx老师的指导以及帮助，我才能够在这次的设计当中少走了许多的弯路，还算顺利的完成了圆柱直齿轮零件的设计。本次的设计研究的过程当中依然存在很多不合理的地方，比如：（1）缺少实际工厂加工的经验，对于一些参数以及元件的选取大概不是比较的合