机床夹具课程设计-进给箱齿轮轴零件的铣槽工序专用夹具设计.doc

机 床 夹 具 设 计课 程 设 计 说 明 书题目：进给箱齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备院 别： 机电学院 专 业： 机械设计制造及自动化（师范）姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期：2010年10月18日10月25日目 录序言3一、计算年生产纲领，确定生产类型4二、零件的分析41、零件的作用42、零件的工艺分析4三、工艺规程设计51、确定毛坯的制造形式52、基准面的选择53、零件表面加工方法的选择54、制定工艺路线65、加工设备与工艺装备的选择6四、专用夹具设计71、设计要求72、定位基准的选择73、定位误差分析84、定夹紧方案和夹紧机构85、夹紧力的计算8五、结论8六、参考文献911序言机床夹具课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。本次课程设计是机床夹具设计这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。我们在完成课程设计的同时,也培养了我们正确使用技术资料、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下了坚实的基础。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。设计题目： 进给箱齿轮轴零件的铣槽工序专用夹具设计（生产纲领：中批）零件图一、零件的分析1、零件的作用题目给定的零件是进给箱齿轮轴，其主要作用是支撑传动零部件，实现回转运动，并传递扭矩和动力，以及承受一定的载荷。齿轮轴零件是将齿轮部分和轴做成一体无需键配合的一种常见机械零件。齿轮轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。轴26mm圆柱面处有圆弧形的键槽，主要是通过键和其他部件相连。轴的左端部位为齿轮部分，主要传递运动和动力。2、零件的工艺分析从零件图上看，该零件是典型的零件，结构简单，属于阶梯轴类零件，由圆柱面、轴肩、键槽、齿轮等不同形式的几何表面及几何实体组成。其主要加工的表面有以齿轮轴左右端面为中心的60mm、45mm、30mm、29mm、26mm、24mm的外圆柱面，以26mm的外圆柱面和左右台阶面为中心的加工30824mm的键槽、8mm的孔，左右两端的端面，以及齿轮轴左端的齿轮加工。其多数表面的尺寸精度等级在IT7IT11之间，表面粗糙度值Ra为1.6m12.5m，齿轮的精度等级为8FH。其中位置要求较严格的,主要是保证加工60mm的外圆柱面与整个齿轮轴的中心轴线的同轴度在0.25mm范围内,以及保证30mm的外圆柱面与整个齿轮轴的中心轴线的同轴度在0.02mm范围内。通过分析，该零件布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。经过对以上加工表面的分析，对于这几组加工表面而言，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，并且保证它们的位置精度。二、工艺规程设计1、确定毛坯的制造形式毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。由于齿轮轴机械强度要求高，在使用过程中要承受重载荷、冲击载荷或交变载荷，因此推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为大批量（3000-10000件），所以综上所叙选择锻件中的模锻成型的方法制造毛坯。2、基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。基准面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应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与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以本零件可以以两端的外圆柱面作为粗基准。精基准的选择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。而本零件的精基准可选择为轴两端面的中心孔，满足基准重合的原则。最先进行机械加工的是两个端面，保证长度要求，再就是两个端面的中心孔，保证定位和夹紧。这时可选的夹紧方案为：用三爪卡盘固定一端，对另外一端面进行平整加工，打中心孔；调头加工另外一端面，打中心孔，保证长度。3、零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，主要取决于加工表面的技术要求，而且要考虑每种加工方法的加工经济精度范围，工件的结构形状和尺寸大小等。本零件的加工表面有外圆柱面、端面、齿面、键槽及孔，材料为45钢。参考机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-4、表2-7、表2-10，该零件的表面加工方法选择如下：（1）60mm齿圈外圆面：加工的公差等级50m，尺寸精度等级为IT8IT10，需进行粗车-半精车； （2）54mm齿面，齿数为18，精度为8级，表面粗糙度Ra值3.2m，采用AA级单头滚刀滚齿即可达到要求；（3）45mm外圆面，表面粗糙度Ra值12.5m，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗车；（4）30mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6m，尺寸精度等级为IT7IT8，需进行粗车-半精车-精车；（5）29mm外圆面，表面粗糙度Ra值12.5m，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗车；（6）26mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6m，尺寸精度等级为IT7IT8，需进行粗车-半精车-精车；（7）24mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6m，尺寸精度等级为IT7IT8，需进行粗车-半精车-精车；（8）308mm槽，表面粗糙度Ra值12.5m，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗铣；（9）8的孔，精度及表面粗糙度要求不高，直接钻孔可行；（10）端面，本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度Ra值12.5m，粗车即可。4、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行: 工序1 划线找正,以24mm外圆柱端面定位,夹住24mm外圆柱面，粗车60mm外圆柱面和轴左端面,钻中心孔。 工序2 调头找正，夹紧60mm外圆柱面，粗车轴右端面，钻中心孔。 工序3 顶住轴右端面中心孔,依次粗车、45、29、的外圆柱面及台阶面,保证各位置尺寸。工序4 半精车、的外圆柱面和及台阶面。 工序5 精车加工至、的外圆柱面和及台阶面。工序6 滚54mm齿面。 工序7 铣308（公差上0下-0.036）的键槽 工序8 终检。 5、加工设备与工艺装备的选择（1）机床的选择工序1、2、3、4和5是粗车、半精车和精车。各工序的工步数不多，大批量生产要求一定的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。工序6是滚齿。可选用滚齿机Y3150加工。工序7为铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属中批量生产，选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。（2）工艺装备的选择工艺装备主要包括夹具、刀具和量具。本零件除铣销工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面、半精车、精车外圆柱面采用前角为90的车刀，滚齿采用AA级单头滚刀，铣槽采用立铣刀。本零件属大批量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下：读数值0.02、测量范围0150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0150游标卡尺。6、机械加工工序7余量、工序尺寸、切削用量及基本工时的确定三、专用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，通常需要设计专用夹具。由上面的齿轮轴工艺方案可知需要设计专用夹具的工序有工序7的铣槽，所以在此就选择铣槽这一工序来进行专用夹具的设计。本夹具将用于X61W型铣床。刀具为立铣刀，对工件进行铣槽。1、设计要求本夹具主要用来铣308mm的槽，没有严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要考虑的问题。2、定位基准的选择由零件图可知，对所铣308mm的槽，没有严格的技术要求。且该齿轮轴零件属于阶梯轴零件，选用轴的中心线作为定位基准，可使定位基准和部分工序基准、设计基准重合，减小定位误差。在此选用30mm和24mm外圆柱面作为定位基面，以900 V形块为定位元件。轴向定位用V形块的侧面对26mm的左侧台阶面进行定位。定位方案如图1图13、定位误差分析定位方案的确定是一项十分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计的成败。因此，必须充分地进行研究和讨论，而不要急于绘图、草率行事。最好制定两种以上的结构方案，进行分析比较，确定一个最佳方案。在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是： 确保工件的加工质量； 工艺性好，结构尽量简单； 使用性好，操作省力高效； 定位、夹紧快速、准确，能提高生产率； 经济性好，制造成本低廉。设计者必须在设计的实践中，综合上述原则，统筹考虑，亦即灵活运用所学的知识，结合实际情况，注意研究互相制约的各种因素，确定最合理的设计方案。 本夹具主要的定位元件为V形块。所以该定位V形块的尺寸公差现规定与本零件在工作时与其相配的尺寸与公差相同。所以夹具能满足零件加工精度的要求。4、定夹紧方案和夹紧机构夹紧力的方向应指向主要竖直向下，考虑零件的结构特点，夹紧力作用点落在与24mm外圆柱面上，为了不使工件产生夹紧变形，在24mm下设计一个辅助支承钉，与夹紧力的作用点相对应。并且采用压板压紧零件，螺旋夹紧机构夹紧。五、结论此次课程设计确定了进给箱齿轮轴从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时也设计了其中一道铣槽工序的夹具。作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。六、参考文献1现代机床夹具设计 吴拓编 化学工业出版社 2切削用量简明手册 艾兴编 机械工业出版社3机械制造工艺学 曾庆福编 清华大学出版社4机械制造工艺设计简明手册 李益民主编 机械工业出版社5机床夹具设计原理 龚定安等主编总结与体会首先，要在这里感谢指导老师，如果没有老师在我们实习过程中遇到困难的时候耐心的教导。我相信我们不可能这么顺利的凭借自己的努力完成了此次的实习。在我们同组人的共同参与，共同的思考，共同的努力下，终于完成了这次的课程设计。就是这么一组人这么在一起讨论，一起研究，一起谈吐自己内心的想法，虽然没有曲折的过程，也没有让人激动人心的事情发生，但是却让大家都觉得这是一个很融洽的团体，团体里面的每个人都在工作中付出了自己的努力，付出自己的汗水，这是我们大家自己对自己能力的一种证明。整个夹具设计通过很多次方案调试，在这次设计中遇到了许多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上的理论知识与在实际运用中还是有一定出入的，因此要不断更正以前的错误思维，一切必须靠自己一点一滴的解决，在解决的过程中你会发现自己在飞速的提升。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习状态产生积极的影响。其次，这次实习让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证这个项目有条不紊。并且，有我们的实习导师孙老师及康老师的帮助，实习过程过程中的疑惑，老师总会耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，是偶们受益匪浅，通过实习我知道了学习的重要性，理论与实际结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将是我以后学习和工作的最好榜样。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。 实习诚