毕业设计（论文）-空心齿轮轴的工艺规程及铣左端槽的工装夹具设计【全套图纸】.doc

毕业设计说明书全套图纸，加153893706题目：空心齿轮轴的工艺规程及铣左端槽的工装夹具设计 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。空心齿轮轴加工工艺规程及其铣左端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。ABSTRCTThis 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 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择传 42.3制定工艺路线 42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5确定切削用量及基本工时7三 夹具设计203.1问题的提出1203.2定位基准的选择203.3切削力及夹紧力计算203.4定位误差分析213.5定向键和对刀装置设计213.6夹具设计及操作简要说明23总 结26致 谢27参考文献 28序 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。空心齿轮轴的加工工艺规程及其铣右端齿轮轴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。一、 零件的分析1.1 零件的作用作用待查 1.2 零件的工艺分析从空心齿轮的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以20mm外圆为中心的加工面 这一组加工面包括：两端 20mm， 25mm的外圆，30mm的外圆及齿轮的外圆2. 左右两端槽及齿轮这一组加工面包括：铣右端键槽，铣左端槽及滚齿其中滚齿和基准A和基准B端面跳动公差0.018mm二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，零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，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 毛坯的设计空心齿轮轴零件材料为 45，硬度选用5558HRC，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用锻造，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 两端20的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量Z=1.5mm2. 两个25的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得，单边余量Z=1.5mm3. 30的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm4. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面）查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm5. 两端10mm的内孔查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表4-3得，单边余量Z=1.0mm6.左右两端槽在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 因其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2 “空心齿轮轴”零件毛坯简图。2.2 基面的选择的选择基面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，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，空心齿轮轴比较规则，所以粗基准比较容易选择。选择右端20外圆面作为粗基准。（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件被三爪卡盘夹紧，限制六个自由度，实现完全定位对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.3 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。 方案一工序：锻造。工序：表面渗碳0.6mm，淬火5558HRC工序：粗车，半精车左端20外圆及10内孔工序：粗车，半精车右端20、25、30、39等的外圆，及10的内孔工序：铣右端键槽工序：铣左端槽工序：精车左端20外圆，车M20X1.5-6g的螺纹工序：精车右端20、25、30等外圆工序：滚齿工序X：终检，入库。方案二工序：锻造。工序：表面渗碳0.6mm，淬火5558HRC工序：粗车，半精车左端20外圆及10内孔工序：粗车，半精车右端20、25、30、39等的外圆，及10的内孔工序：精车左端20外圆，车M20X1.5-6g的螺纹工序：精车右端20、25、30等外圆工序：铣右端键槽工序：铣左端槽工序：滚齿工序X：终检，入库。上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。第一个 方案先是进行粗加工和半精加工，然后铣槽，再进行精加工；而方案二则是粗加工，半精加工之后，接着就精加工，然后铣槽，这样的话，工件表面 的精度有可能在后面的加工过程被破坏，所以方案一相对比较合理，把精加工放到后面。具体的加工路线如下工序：锻造。工序：表面渗碳0.6mm，淬火5558HRC工序：粗车，半精车左端20外圆及10内孔工序：粗车，半精车右端20、25、30、39等的外圆，及10的内孔工序：铣右端键槽工序：铣左端槽工序：精车左端20外圆，车M20X1.5-6g的螺纹工序：精车右端20、25、30等外圆工序：滚齿工序X：终检，入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 两端20的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量Z=1.5mm2. 两个25的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得，单边余量Z=1.5mm3. 30的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm4. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面）查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm5. 两端10mm的内孔查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表4-3得，单边余量Z=1.0mm6.左右两端槽在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 2.5 确定切削用量及基本工时工序：锻造。工序II：表面渗碳0.6mm，淬火5558HRC工序III：粗车，半精车左端20外圆及10内孔工步一：粗车左端20外圆 选硬质合金外圆车刀1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(40+1)/475=0.052min。工步二：半精车20外圆 选择硬质合金内孔车刀1） 车削深度，因为后面还有精加工，故可以选择ap=0.4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(40+0.4)/475=0.050min。工步三：粗车10内孔1） 车削深度，因为后面还有半精加工，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(20+1)/475=0.027min。工步四：半精车10内孔 选择硬质合金内孔车刀1） 车削深度，选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(20+0.5)/475=0.025min。工序：粗车，半精车右端20、25、30、39等的外圆，及10的内孔工步一：粗车右端20，25，30，39等外圆 选硬质合金外圆车刀1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(116+1)/475=0.246min。工步二：半精车右端20，25，30，39等外圆 选硬质合金外圆车刀1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(116+0.4)/475=0.245min。工序：铣右端键槽选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则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 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时： ，则机动工时为总的时间T=2t=1.010min工序：铣左端槽工步一：钻9孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工31孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：铣槽选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则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7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时： ，则机动工时为工序：精车左端20外圆，车M20X1.5-6g的螺纹工步一：精车左端20外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.1mm 一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.1mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=;其中l=40mm; =0.1mm; =0mm; t=0.668(min)工步二：车M20X1.5-6g的螺纹1) 切削深度 单边余量为Z=0.75mm 一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 427.2r/min与427.2r/min相近的机床转速为475r/min。现选取=475r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=;其中l=20mm; =0.75mm; =0mm; t=0.346(min)工序：精车右端20、25、30等外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.1mm 一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.1mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=;其中l=112mm; =0.1mm; =0mm; t=1.868(min)工序：滚齿选择刀具刀具选取滚刀，模数m=1.5，齿数n=24，齿形角a=202. 决定滚削用量1）决定滚削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内走完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据Y38型滚床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3)计算工时切削工时： ，则机动工时为总的工时T=24t=7.073min工序X：终检，入库。三、 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VI道工序铣左端槽的铣床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣槽，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。我们要以已加工的两端20外圆作为定位基准。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。20的外圆已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的20外圆和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两小半圆弧和已加工好的20外圆配合，其端面与档块相配合，工件实现完全定位，同时为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的铰链压板作为夹紧机构。3.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺槽的铣槽加工，铣削力。由切削手册得：铣削力 式（5-2）铣削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺槽时，夹紧力方向与铣削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。3.5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：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.014-0.0452083105.713+0.0234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空心轴承座各外圆和内孔之后进行的，加工的为键槽，所以选用方形对刀块。方形对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：