机械制造技术课程设计-双联齿轮加工工艺及钻6-φ11孔夹具设计.doc

19全套图纸加扣3012250582目录第一章引言1第二章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析2第三章 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.3 零件各加工部位加工方法的选择43.4 制订工艺路线53.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定63.6 确定切削用量及基本工时7第四章夹具设计154.1定位基准的选择154.2定位误差的分析154.3钻削力与夹紧力计算154.4定位装置的设计164.5夹紧装置及夹具体设计164.6夹具设计及操作的简要说明17第五章 结 论19参 考 文 献20致 谢21第一章引言 课程设计是学生在毕业前对所学知识的综合性运用，是培养学生设计能力的一个重要环节。其目的是： 1.综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和发展。 2.学习和掌握通用零部件，机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。 3.提高学生在计算、制图、运用设计资料，进行经验估算，考虑技术决策等机械设计方面的基础技能以及机械，CAD技术 。 课程设计是学生在学校一次进行机械设计训练。它的意义在于为以后的设计打好基础。只有在设计的过程中严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面都获得较好的锻炼与提高。 一个零件的批量加工需要一套完整的加工工艺和一系列的夹具来完成。加工工艺决定着零件加工过程中所需要的时间，所需要机床的型号，刀具的种类。夹具则直接决定着零件的精度，方便型，生产效率，时间的长短。因此，需根据生产要求，所能达到的生产能力。时间的限制来尽可能地设计出一套合理的加工工艺，降低成本。夹具的设计必须满足工件的各个尺寸要求降低公认的劳动强度。提高装夹的速度。离开了机械工艺与夹具，就不能开发出先进的产品和保证产品质量，提高生产率，降低成本和缩短成本周期。21第二章 零件的分析2.1 零件的作用这次课程设计我选择的课题是，双联齿轮工艺夹具设计，双联齿轮装在变速箱中，是传动系统中用来负责运动方向的元件。借助于这些齿轮，便能对执行元件的启动，停止，运动方向，速度，动作顺序和克服负载的能力进行调节与控制，使各类机械都能按要求协调地进行工作，对圆周孔6个孔有比较高的精度要求。2.2 零件的工艺分析根据考虑零件图可以知道，本双联齿轮它主要要加工的表面有：1.零件主要的平面；2. 零件主要的孔；3. 零件其它部分的加工，零件的结构工艺分析主要应该分析以下几点：（1）零件的尺寸的公差以及形位的公差，和表面的粗糙度的要求，应该经济而且合理，重要的尺寸的精度镗95孔及611孔148孔公差在以内，形位的公差垂直度的要求以内,通常尺寸的精度是级；（2）各个加工表面的几何的形状，应该尽可能的简单；（3）有相互位置的要求的表面，应该尽可能在一次装夹当中加工；本双联齿轮在加工时后，对镗95孔及148孔加工要确保，孔和孔的孔距高度方向，在孔轴的线垂直度在以内，所以对镗95孔及148孔加工时，选择一次定位安装来对零件进行加工。根据以上的分析可以知道，相对于这些加工的表面以及孔系，我们可以先加工当中一组表面，然后借助于专用的夹具对另外的表面，以及孔系来进行加工，而且确保它们之间的位置的精度的要求。第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式齿轮零件多为锻造件。双联齿轮作为典型的工件，具有同样的结构的特点，该工件材料是40Cr钢，年产量为500件每年，已达中批量生产的水平，从提高生产的生产率，确保加工的精度上面考虑，它零件的毛坯可选择锻造的方法制作。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会零件的大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：一般零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。该双联齿轮最先加工的是外圆与端面。 3.3 零件各加工部位加工方法的选择本工件的加工的部位有外圆、端面和孔等，材料是40Cr。根据参考资料机械制造工艺设计简明手册上的有关的数据，它加工的方法选取如下：（1）端面的为未注的公差的尺寸，根据参考资料机械制造工艺设计简明手册，参照的规定，它公差等级的按照，表面的粗糙度是，就需要进行 粗车以及精车根据表(1.5-9)。（2）双联齿轮零件的上表面根据参考资料机械制造工艺设计简明手册，结合的规定，它公差等级按照，表面的粗糙度是，按照附表（1.2-9）可知，需要进行粗精车。（3）双联齿轮的外圆面：，需要进行粗精车。（4）95 mm的孔，需要在车床上面进行镗削加工（5）6-11孔，加工可以选择钻削来完成。3.4 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应该是使工件的几何的形状以及尺寸精度和位置的精度等技术要求能够得到正确的保证。在生产的纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑选则通用性的机床配以专用的夹具，并尽可能使工序集中来提高劳动的生产率。除此之外，还应该考虑经济的效果，以方便使生产成本下降。工艺线路方案一工序号工序名称工 序 内 容1锻造锻造2时效时效3铣铣大小端平面4车车大小外圆及镗孔5钻钻6-11孔6插齿大小外圆插齿7钳工去除锐边毛刺8检检验工艺线路方案二工序号工序名称工 序 内 容1锻造锻造2时效时效3铣铣大端平面4铣铣小端平面5车车大外圆及镗孔6车车小端外圆及镗孔7钻钻6-11孔8插齿大外圆插齿9插齿小外圆插齿10钳工去除锐边毛刺11检检验工艺方案的比较与分析上面两个工艺方案的特点在于：方案一工序比较集中，相对方案二来说，减少了装夹次数，体现了工序集中原则，但是方案二比方案一多选用了工序来加工；两个方案中，都以外圆面为基准，保证了设计基准与工艺基准相重合；通过仔细考虑零件的技术要求，分析两个方案采取的加工手段，最后加工路线确定工方案二为最终方案。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定双联齿轮零件材料为40Cr，需加工的加工部位有外圆、端面、孔根据上述原始资料及加工工艺；，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6 确定切削用量及基本工时切削用量正常包含切削加工的深度以及进给量和切削速度几项。确定的方法是先确定切削加工的深度以及进给量再来确定切削加工的速度。现在按照参考资料切削用量简明手册（简称简明手册）以及机械加工工艺手册简称工艺手册）决定本零件各道工序的切削的加工的用量，并且计算加工的基本的工时。 工序 铣大端平面, 保证粗糙度达到3.2加工的条件1）零件的材料选择40Cr2）加工的要求：铣双联齿轮端面，粗糙度是Ra3.2； 3）机床选择62铣床加工条件工件材料：40Cr钢正火，锻件。加工要求：铣端面，表面粗糙度值。刀具：材料为，刀杆，根据：机械加工工艺设计实用手册表.计算切削用量已知毛坯小端长度方向上的加工余量为，铣时分两次加工， ；毛坯大端长度方向的加工余量为，铣时分三次加工。进给量，根据机械加工工艺设计实用手册表当刀杆的尺寸为时为时，取 计算切削速度按机械加工工艺手册表当时，其中对端面得：确定机床转速：按机械加工工艺手册表，与相近的机床转速为及，选取，如果选，则速度损失太大。所以实际切削速度：工序铣小端平面已经知道a，所以根据参考资料工艺手册附表2.4-76，当时， 选择 ，得 = = 根据参考资料工艺手册附表2.4-82可得， 时，m/s,所以机床主轴的转动速度： = = 根据机床选择 （根据表3.1-73）所以实际切削加工的速度：= 实际每分钟的进给量：= 加工基本工时的计算 =工序 车大外圆及镗孔，保证粗糙度达到1.6选择CA6140车床镗刀材质选择硬质合金镗刀。镗95的孔切削加工的深度：，毛坯的孔径。工序的进给量：按照文献资料附表2.5-68，镗刀刀杆伸出的长度选择，切削加工的深度是=2.0mm。所以进给量的确定。切削加工的速度：根据参考书3附表2.5-8取镗床主轴的转动速度：，根据参考书3附表3.2-45选择实际的切削加工的速度：机床工作台每分钟的进给量： 被切削加工层的长度：镗刀切入的长度： 镗刀切出时的长度： 选择行程的次数：机械运动的时间：根据参考书1附表2.2-39工步的辅助时间是： min根据参考书1附表2.6-39本加工工步的辅助的时间是： min镗148孔根据参考资料工艺手册附表2.2-67以及表3.21-44选择，根据参考资料工艺手册附表2.3-7以及表2.4-21可得 所以机床主轴的转动速度：= = 根据机床来选择 （根据参考资料工艺手册附表3.3-46），所以实际切削加工的速度：= 加工基本的工时： =车大外圆：切削加工的深度：，车床的进给量：按照参考书附表2.5-67，刀杆伸出的长度选择，切削加工的深度是=2.0mm。所以进给量的确定为。切削加工的速度：根据参考书3附表2.6-8选择车床主轴的转动速度：，根据参考书3附表3.6-48选择实际切削加工的速度：机床工作台每分钟的进给量： 被切削层加工的长度：车刀的切入的长度： 车刀切出时的长度： 选择行程的次数：机动的时间：根据参考书1附表2.5-39加工工步辅助的时间是： min 工序 车小端外圆及镗孔本道加工工序选择CA6140车床来对外圆进行加工，根据参考资料工艺手册附表5.3-64可得，加工时选择的车刀。根据参考资料工艺手册附表3-5-6可得， 切削用量以及基本工时的确定车外圆已经知道a，所以根据参考资料工艺手册附表2.6-67以及表3.2-44选择 ，根据参考资料工艺手册附表2.5-25以及附表2.2-7可得 所以机床主轴的转动速度：= = 根据机床来选择 （根据参考资料工艺手册附表3.2-44），则实际切削速度：= 加工基本的工时： =精镗95孔切削加工的刀具选择合金镗刀切削深度： （见查阅的文献5表2.3） (见查阅的文献5.表2.13）=根据车床来取查阅参考书籍6附表4.1-14）切削加工实际的速度是V=切削工时工序 钻611孔保证尺寸 ，保证粗糙度达到3.2钻孔11： 选取材质为高速钢11锥柄麻花钻头；按照参考书籍（4的表3.27） 由参考资料书籍3的表2.6，与参考资料书籍3的表4.116知道 由参考书籍（4的表2.15） 根据钻床取 加工工时：工序：大外圆插齿加工条件：工件材料：40Cr，锻造。机床：Y54A插齿机床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金插齿，材料：， ，齿数。因其单边余量：Z=2mm所以切削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取削切速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V切削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,工序：小外圆插齿加工条件：工件材料：40Cr，锻造。机床：Y54A插齿机床。参考文献7表3031刀具：硬质合金插齿，材料：， ，齿数。因其单边余量：Z=2mm每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间第四章夹具设计本次设计的夹具主要就是用来对双联齿轮圆周上面6-11孔加工。根据加工本道工序的的工序简图可以知道。加工双联齿轮6-11孔时后，本道工序的粗糙度的要求是，本道加工工序是对双联齿轮圆周面上面-11孔来进行钻削的加工。所以在加工本道工序时，主要应该分析怎样提高工人劳动的生产效率，降低工人劳动的强度。同时应该确保加工的尺寸精度以及表面的质量。4.1定位基准的选择本道加工工序当中，定位的基准是外圆面以及端面，设计的基准是端平面与中孔，定位的基准以及设计的基准不重合，需要重算2平面的平行度，来确保垂直度达到要求。在本加工工序当中只需要确保端面放平就行。选择手动的夹紧的方式。4.2定位误差的分析本道工序的夹具选择的定位元件是定位心轴。可见这种定位的方案是可以行的通的。4.3钻削力与夹紧力计算本次设计的夹具是在钻床上加工零件的，为了确保零件在加工的过程当中能够不产生振动，一定要对对螺母与螺母使用一定的夹紧力。根据公式计算 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或者螺母)端部和零件(或者压块)的摩擦角()r螺杆(或者螺母)端部以及零件(或者压块)的当量摩擦半径()按照参考资料6它回归的方程是 当中Fj螺栓的夹紧力(N)； kt力矩的系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； 4.4定位装置的设计定位心轴的安装在夹具体中，经过夹具体以及定位心轴配合，使夹具上面定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有合理的位置。定位心轴以承受制钻削加工时所产生的扭转的力矩，可降低夹紧夹具的螺栓的负荷，提高夹具在加工当中的稳定性。4.5夹紧装置及夹具体设计夹紧的装置选择旋转铰链的压板来对工件进行夹紧，选择的开口的压板的好处就是加工合格以后，可以把可以把压板快速松开，然后后退一定的距离把零件取出来。夹具体的设计主要考虑工件的形状以及把上面各主要的元件联合成一个整体。这些主要的元件设计好以后就可以画出夹具的设计的装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图所示。本设计的夹具体可以在六个方和旋转从而完成工件六个孔的加工。4.6夹具设计及操作的简要说明本次设计的夹具是用在钻床上加工双联齿轮的圆周上面各个孔，选择端面以及中孔95为定位基准，在定位心轴上来实现定位。选择压板来对工件进行夹紧。当加工完成，可以松开螺母和支承钉来加工另一件。见夹具装配图所示。此夹具要求加工的是工件圆周面3个直径10孔，采用翻转装置完成工件一次装夹加工完6个孔，加工时，加工结束一个孔后，转动夹具，进行加工另一个，就这样依次完成各个的加工。第五章 结 论在这次设计过程中，真正让我感受到了知识的重要性。在这次的双联齿轮零件的设计当中，使用学过的CAD的画图软件，来对图纸进行绘制，因为很久都没有使用了，所以现在在开始画图的时候就出现很多问题，开始也不是很得心应手。但是熟练一下就能够画了。CAD制图对以后工作也是有很大的帮助的。把大学几年所学的专业的知识，和实际的应用相互联系到双联齿轮的设计当中来了。对双联齿轮机械加工工艺规程的制定，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的,这样在加工工件就可以用什么使用机床加工，保证怎样加工，加工工艺装备及设备等。在双联齿轮零件的设计当中也发现了自己欠缺的地方。对我自己来讲双联齿轮零件的设计，有收获也有不合理的地方，好处是a综合的运用的以前所学的各种知识，巩固了以前所学的知识。 B对多中参考书籍的查找，各样加工的余