齿条设计说明书.doc

机械制造工艺与夹具课程设计课程名称： 机械制造工艺学 设计课题： 齿条加工工艺与夹具设计 专业： 班级 姓名： 学号： 评分： 指导老师：（签字） 2011 年 1 月 15日目录序言 1工艺规程与夹具设计过程 2一、设计题目,计算生产纲领及生产型 2二、零件的分析 21零件的工艺分析 2三、确定毛坯的制造方法,初步确定毛坯的形状3四、工艺规程设计 3 1定位基准的选择 3 2零件表面加工方法的选择 43制订工艺路线 54确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 65确定铣削用量及基本工时105、1工序27mmX313mm前端面铣削用量及基本时间的却确定10 5、2工序26mmX313mm底端面铣削用量及基本时间的确定135、3工序26mmX27mm右端面削用量及基本时间的确定155、4 工工序车2-2X45，2-0.5X45倒角175、5工序钻8的配铰孔185、6工序I钻11mmX17mm的孔，铣11mmX17mm孔的端面,钻11孔195、7工序XII插模数2压力角20的齿22五、夹具的设计 21六、参考资料 23 序 言一、设计目的：现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。二、设计感想与体会：看着眼前的手工图纸、CAD图和设计计算的手稿，四周的设计过程一幕幕浮现在眼前。四周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算。我以前做的设计都是一个人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所有智慧。同时，得到了我们的指导老师陈为国老师的大力支持。在此表示感谢！由于我水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。工艺规程及机床夹具设计过程设计题目：设计齿条零件的机械加工工艺规程及其机床夹具。一、计算生产纲领，确定生产类型：该零件是齿条，按照指导老师的要求，设计此零件为中批量生产。二、零件分析：零件的工艺分析：该齿条共三个加工表面，各个加工分析如下：（1）27mmX313mm前端面（2）26mmX313mm底面（3）27mmX26mm右端面其他加工处分析如下：（1）倒四处倒角这一组加工面有：2-2X45倒角，2-0.5X45倒角(2) 8，17和11X17孔底面，11孔这一组加工面有：8的孔，11的孔，17孔和其底面，因为17孔的底面粗糙度为Ra1.6要求精度高，所以要先铣其底面。（3）模数2压力角20的齿三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状：零件材料为45#钢锻造件，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用锻造件，以满足不加工表面的粗糙度要求及生产纲量要求。零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近。材料还需要先正火，使其达到164HBS-217HBS的硬度。四、工艺规程设计：1、定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，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，使生产无法正常进行。、粗基准的选择：该零件属于一般方型零件，以三端面为粗基准就已经合理了，为保证各个端面垂直平行，以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求，总共要消除X，Y，Z，三个自由度，达到定位要求。、精基准的选择：主要考虑基准重合问题。2、零件表面加工方法的选择：本零件的加工面有端面、内孔、齿。材料为45#钢，参考机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）其加工方法选择如下：、27mmX313mm的前端面：根据GB1800-79规定毛坯的公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra12.5um，要达到零件的技术要求，公差等级为IT8且端面平行度误差为0.08，则需要经过粗铣精铣。、26mmX313mm底面：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6um，需要经过粗铣精铣。、 26mmX27mm右端面：零件技术要求表面粗糙度为Ra12.5，故需要采用粗铣。、 2X45，0.5X45倒角：零件技术要求倒角面表面粗糙度为Ra12.5um，只需要用15偏车刀车棱面。、 钻2-8的锥销孔：零件技术要求进行配铰，则该孔要在立式钻床采用钻铰。、T型螺栓孔零件技术要求11mmX17孔底面粗糙度Ra6.4则要铣。再钻11的孔。、插齿：零件要求模数为2，齿数50，压力角20的齿，精度等级为IT8。3、制定工艺路线：制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（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。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。、工艺路线方案一：工序：粗铣27mmX313mm的前端面工序：精铣27mmX313mm的前端面工序：粗铣26mmX313mm的底面工序：精铣26mmX313mm的底面工序：粗铣26mmX27mm的右端面工序：车2X45，0.5X45的倒角工序：钻8的配铰孔工序：钻11mmX17mm的孔工序：铣11mmX17mm孔的端面工序X：钻11mm的孔工序XI：插模数2压力角20的齿工序XII：去毛刺工序XIII：终检、工艺路线方案二：工序：粗铣27mmX313mm的前端面工序：精铣27mmX313mm的前端面工序：粗铣26mmX313mm的底面工序：精铣26mmX313mm的底面工序：粗铣26mmX27mm的右端面工序：车2X45，0.5X45的倒角工序：钻8的配铰孔工序：钻11mmX17mm的孔工序：铣11mmX17mm孔的端面工序X：钻11mm的孔工序XI：铣模数2压力角20的齿工序XII：去毛刺工序XIII：终检、工艺方案的比较与分析：上述两工艺方案的特点在于：方案一，方案二都是零件的端面作为基准。不同点是方案一最后采用插齿机插齿，方案二采用铣齿。插齿加工精度高，加工效率高，而铣齿效率低且加工过程出现刀具磨损更换后不能保证齿形齿厚。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见表2和表3，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。4、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图、确定毛坯余量（机械加工总余量），毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛坯图：确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由工艺手册表8-31，表8-43查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量），孔的加工总余量由表8-4,8-16查得。本零件“齿条” 材料为45#钢，毛坯重量估算约为0.3kg，生产类型为中批量生产，采用锻造毛坯，同时正火处理毛坯。、27mmX313mm前端面毛坯余量：加工表面形状简单，由锻件重量为0.3kg ，加工精度IT8，保证宽度尺寸为26 ，查工艺手册表8-41得加工单边余量为4mm ，另查表1.4-24得长度尺寸公差范围为-0.10或-0.20，即宽度方向毛坯尺寸为30-0.10mm。26mmX313mm底面毛坯余量加工表面形状简单，由锻件重量为0.3kg ，加工精度Ra1.6，保证高度尺寸为27，查工艺手册表8-41得加工单边余量为5mm ，即高度方向毛坯尺寸为32mm。26mmX27mm右端面加工表面形状简单，由锻件重量为0.3kg ，加工精度Ra1.6，保证高度尺寸为313，查工艺手册表8-41得加工单边余量为2mm ，即高度方向毛坯尺寸为315mm。绘制毛坯图如下：、确定工序余量，工序尺寸及其公差：确定工序（或工步）尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序（或工步）往前推算，最后工序（或工步）的工序（或工步）尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。前面已经根据有关资料查出零件各加工表面的加工总余量（即毛坯余量），将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。本零件各加工表面的加工方法（即加工工艺路线）已经在前面根据有关资料确定，本零件的各加工表面的各工序（或工步）的加工余量除粗加工工序（或工步）加工余量之外，其余工序（或工步）加工余量可以根据现代制造工艺设计方法以后简称为现代工艺中精、半精加工余量建议值来确定，粗加工工序（或工步）加工余量不是由表中查出确定，而是通过计算的方法得到的：本零件各加工表面的工序（或工步）的经济精度，表面粗糙度的确定，除最后工序（或工步）是按零件图样要求确定外，其余工序（或工步）主要是根据工艺手册定公差等级（即IT）和表面粗糙度。公差等级确定后，查工艺手册得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面的工艺路线，工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差，表面粗糙度如表表1 各加工表面的工艺路线、工序（或工步）、工序（或工步）加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸公差等级表面粗糙度（um）27mmX313mm前端面精铣Z=09mm25.9IT8Ra6.4粗铣Z=3.236.8IT11Ra8.0毛坯Z=440IT13Ra12.526mmX313mm底面精铣Z=0.7mm27IT8Ra1.6粗铣Z=4.327.7IT11Ra6.4毛坯Z=532IT13Ra12.527mmX26mm右端面粗铣Z=0313IT8Ra6.4毛坯Z=2.53151T13Ra12.52X45倒角2X452X45倒角0.5X45钻8孔铰2Z=28Ra12.5钻2Z=66Ra12.5钻11X17孔铣Z=1mm11X17Ra6.4扩2Z=110X17Ra12.5钻2Z=1610X16Ra12.5钻11孔钻2Z=1111Ra12.5插齿精插Z=0.6Ra6.4粗插Z=3.4Ra6.45、确定切削用量及基本工时（机动时间）在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。(2)确定方法是：确定切削深度确定进给量确定切削速度(3)具体要求是：由工序或工步余量确定精铣余量： 平面粗铣后精铣加工余量mm 平面长度平面宽度100平面宽度100200平面宽度2001000.60.7-1002500.60.80.70.9-2505000.71.00.751.00.81.15000.81.00.91.20.91.2按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式 换算出查表或计算法所得的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。5、1 工序27mmX313mm前端面铣削用量及基本时间的确定：(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：粗铣、精铣其前端面。机床选择：为X8120万能铣床，采用D4端铣刀粗铣。机床功率：4.5kw工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。(2)、确定切削用量及基本工时(2.1) 粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把D40端铣刀2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=4，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=3.2mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X8120万能铣床加工时，由于是粗铣,选择进给量f=2.0mm/r.4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册铣刀直径d0=40mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据公式V=ND兀/10006）、计算基本工时： T=0.3h(2.2)精铣1）、选择刀具：根据工艺手册选择用一把D40端铣刀2）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=0.9，故一次走刀内切完，则：a p= 0.9 mm3）、确定每齿进给量fz:f=1.0mm/r4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=40mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：Vc=ND兀/10006）、计算基本工时：t=0.51h5、2 工序26mmX313mm底端面铣削用量及基本时间的确定：(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：粗铣、精铣其前端面。机床选择：为X8120万能铣床，采用D4端铣刀粗铣。机床功率：4.5kw工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。 (2.1) 粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把D40端铣刀2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=4，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=4.3mm3）、确定每齿进给量fz:f=2.0mm/r4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册铣刀直径d0=40mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据公式V=ND兀/10006）、计算基本工时： T=0.32h(2.2)精铣1）、选择刀具：根据工艺手册选择用一把D40端铣刀2）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=0.7，故一次走刀内切完，则：a p= 0.7 mm3）、确定每齿进给量fz:f=1.2mm/r4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=40mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：Vc=ND兀/10006）、计算基本工时：t=0.52h5、3 工序26mmX27mm右端面削用量及基本时间的确定：(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：粗铣、精铣其前端面。机床选择：为X8120万能铣床，采用D4端铣刀粗铣。机床功率：4.5kw工件装夹：工件装夹在铣床专用夹具上。 (2).粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把D40端铣刀2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=2.5，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2.5mm3）、确定进给量fz:f=0.9mm/r4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册铣刀直径d0=40mm的端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据公式V=ND兀/10006）、计算基本工时： T=0.06h5、4工序车2-2X45，2-0.5X45倒角(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：粗铣、精铣其前端面。机床选择：为C6160普通车床，采用15度偏刀。机床功率：4.5kw工件装夹：工件装夹在车床专用夹具上。(2)、确定切削用量加工2-2X45，2-0.5X45的倒，切削深度a p=2, a p=0.5。由于单边加工余量不大，故一次走刀内切完。5、5工序钻8的配铰孔(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：钻，铰孔机床选择：为ZA5025立式钻床机床功率：1.8kw工件装夹：工件装夹在钻床专用夹具上。(2.1) 钻孔6mm选择6mm中心钻d=6 L=40mm f机=0.62mm/r Vc查=28.26m/min （见切削手册表2.15）按机床选取n机=300r/min基本工时：t=0.2h(2.2) 铰8mm孔选择8铰孔钻进给量f=0.62按机床选取n机=300r/min Vc=28.26基本工时：t=0.2h5、6工序I钻11mmX17mm的孔，铣11mmX17mm孔的端面,钻11孔(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：钻，扩孔，铣底面机床选择：为ZA5025立式钻床机床功率：1.8kw工件装夹：工件装夹在钻床专用夹具上。(2.1) 钻10X16mm孔选择16mm中心钻d=16 L=40mm f机=0.6mm/r Vc查=15m/min （见切削手册）按机床选取n机=300r/min基本工时：t=0.6h(2.2) 扩10X17mm孔选择17扩孔钻进给量f=0.6mm/r按机床选取n机=300r/min Vc=15基本工时：t=0.6h(2.3) 铣10X17mm孔底面选择D17铣刀进给量f=0.5mm/r切削深度a p=1mm按机床选取n机=200r/min Vc=10.3基本工时：t=0.1h(2.4) 钻11孔选择11中心钻进给量f=0.6mm/r切削深度a p=11按机床选取n机=300r/min Vc=14基本工时：t=0.54h5、7工序XII插模数2压力角20的齿(1)、加工条件工件材料：45#钢，b=220MPa，166217HBS 加工要求：插模数2压力角20齿机床选择：为Y5120插齿机机床功率：1.7kw工件装夹：工件装夹在插齿床专用夹具上。(2.1) 粗插选择模数2压力角20的插齿刀进给量f=0.4mm/r切削深度a p=3.4按机床选取n机=940r/min Vc=12基本工时：t=0.2