齿轮轴加工工艺及铣键槽夹具设计[方案2]

齿轮轴加工工艺及铣键槽夹具设计全套图纸加扣3012250582学生姓名: 学生学号: 院（系）: 年级专业: 指导教师: 二一九年十一月 目 录第一章 前言1第二章 齿轮轴的加工工艺设计11零件图工艺性分析11.1零件结构功用分析11.2零件图纸分析11.3主要技术条件12.1 毛坯的结构确定22.1毛坯的结构工艺要求22.2毛坯形状、尺寸确定的要求22.3毛坯类型22.4毛坯余量确定32.5毛坯零件合图草图32.6 基面的选择32.7制定工艺路线42.8机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.9设备及其工艺装备确定43确定切削用量及基本工时44小结9第三章铣6mm键槽夹具设计103. 铣键槽夹具103.2定位基准的选择103.3定位元件的设计103.4定位误差分析103.5铣削力与夹紧力计算103.6夹具体槽形装置设计113.7夹紧装置及夹具体设计123.8夹具设计及操作的简要说明12第五部分设计体会13参 考 资 料14第一章 前言机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。第二章 齿轮轴的加工工艺设计1零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析：题目所给的零件是常见零件的一种齿轮轴零件，它的应用范围很广。由于它们功用的不同，该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的外圆及其槽，零件由内孔、外圆、端面等表面构成。1.2零件图纸分析：由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用锻造毛坯。由于该零件的外圆要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。一般为IT7-IT9。加工时外圆的与其键槽的垂直度要求较高.应该控制在0.03mm以内。1.3主要技术条件： 外圆精度：两60的外圆的尺寸误差和形状误差会影响到工作状态，因此对外圆的要求较高，其孔的尺寸公差为IT7 主要平面的精度：由于6mm键槽面影响联接时的密封性能，并且加工过程中常作为定位基面，则会影响孔的加工精度，因此须规定其加工要求。2.1 毛坯的结构确定2.1毛坯的结构工艺要求齿轮轴零件为锻造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 锻件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 锻造圆角要适当，不得有尖角。 锻件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时锻件变形或产生裂纹。 锻件的选材要合理，应有较好的可锻性。2.2毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。2.3毛坯类型 考虑到齿轮轴零件工作时的作用，要求材料要有很高的强度，并且该零件结构较为复杂，故选用锻造毛坯材料为45钢。2.4毛坯余量确定由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯端面加工余量为2mm孔加工余量为.mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.2.5毛坯零件合图草图2.6 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，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。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度醦）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽 精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度醦和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。2.7制定工艺路线: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中批量生产的条件下，可以考虑尽量采用专用夹具，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。具体工艺方案见附录工艺过程卡片。2.8机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定后托架零件材料为45钢。硬度HB190210，中批量生产，采用锻造毛坯。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如下： 由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯端面加工余量为2mm. 外圆加工余量为.mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.2.9设备及其工艺装备确定所用的设备有： CA6140、X62W、Z4012、检验台、钳工台。夹具有：钻2-6孔专用夹具、铣键槽专用夹具刀具有：90度车刀、硬质合金键槽铣刀、平板锉、开式自锁夹紧文化齿轮铣刀、硬质合金车刀、6钻头、圆锉刀量具有：游标卡尺、专用塞规。3确定切削用量及基本工时工序钻两端中心孔切削深度：进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1基本工时： 式（1.9）工序粗车外圆.（T1=T辅助时间 T2=T机床时间）挖1mm环形槽： ap=2由根据参考文献5 查表5.3-1可得进给量f=0.4m/r由表5.3-20得：v=90m/r则n=220x90/40=495 r/mm(2)工序工时定额： 根据参考文献3表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min所以辅助时间T1=0.64+0.16=0.8 min根据参考文献5表 5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 min根据文献13 表2-24得T基公式-则T总=T1+T2+T基=2.26 min粗车60外圆时：因为单边与量: Z=0.75mm根据参考文献表3中3-1得：f=0.5 m/r根据参考文献5中5.3-20得：v=82 m/r则机床主轴转速工时定额： 根据参考文献表3中 3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min根据参考文献由表3中 3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min所以T1=0.64+0.16=0.8 min根据参考文献表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r根据文献13 表2-24得T基公式-则T总=T1+T2+T基=0.347 min粗车35外圆时：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）粗车该圆的单边余量: Z=1mm车削深度: ap=1由表3-1得:f=0.4 m/r由表5.3-20得：v=100 m/r则工时定额： 由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 minT1=0.64+0.16=0.8 min由表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r则T总=T1+T2+T基=0.52 min工序精车外圆：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=0.5 由表3-1得：f=0.3 m/r由表5.3-20得：v=107 m/r则工时定额： 由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 minT1=0.64+0.16=0.8 min由表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r则T总=T1+T2+T基=1.75 min工序 : 铣6mm键槽查参考文献14表2.4-73刀具：硬质合金键槽铣刀（面铣刀），材料：，D=68mm ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3.5mm所以铣削深度：=3mm每齿进给量：根据参考文献7表2.4-75，取，铣削速度：参照参考文献7表3034，取V=1.33m/s机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。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：6.7mm/s60=402mm/min ：根据参考文献7表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知铣刀切入时取： ，铣刀切出时取：根据机械制造工艺学表可得：=0.22min由表3.3-7得：操作机床时间为：0.83 min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14 minT1=0.97min则T总=T1+T2 =1.19min工序铣齿轮；粗铣：切削用量：ap=2.5 v=1.33m/s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： 精铣时：切削用量：ap=1 由表6.3-2得：f=0.12 m/r V=2.5m/s由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰锻铁时v=150 m/r则机床转速工时定额：由表6.4-1得：由表3.3-7得：操作时间为0.83min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14minT1=0.97mi n则T总=T1+T2 =1.41min4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。第三章铣6mm键槽夹具设计3. 铣键槽夹具:本夹具主要用来铣齿轮轴零件铣6mm键槽，由于加工本道工序的工序简图可知。铣齿轮轴时，粗糙度要求，齿轮轴上平面与下平面有平行度要求,并与轴线有垂直度的要求，本道工序是对齿轮轴铣6mm键槽进行加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2定位基准的选择由零件图可知铣6mm键槽的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与外圆，设计基准也是要求保证外圆与上,下两平面的垂直度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证垂直度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。3.3定位元件的设计本工序选用的定位基准为外圆与平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与V型块。因此进行定位元件的设计主要是对V型和压板进行设计。3.4定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面与V型块定位,不存在定位误差.可见这种定位方案是可行的。3.5铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母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(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N3.6夹具体槽形装置设计根据参考文献8夹具U型槽的结构如图所示。U型槽3.7夹紧装置及夹具体设计夹紧装置采用移动的压头来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，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如上所示。3.8夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工，工件以与此相垂直的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在V型块与夹具体实现定位。采用转动压头夹紧工件。当加工完一件，可松开手柄来加工另一件。如夹具装配图所示。第五部分设计体会课程设计是对我们所学课程知识的总结。通过课程设计可以体现出我们在校期间的学习程度。从而对我们所学专业知识做出有力判断。从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。但是同过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解了我们的专业。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计