机械制造技术课程设计-三四档齿套工艺规程及夹具设计

三四档齿套工艺规程及夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日目录第1章 绪论21.1机械加工工艺规程的作用212课题背景及发展趋势2第2章 工艺规程设计321毛坯的制造形式322零件分析323 基面的选择324制定工艺路线425机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定526确定切削用量及基本工时6第三章 铣齿轮专用夹具设计133.1夹具定位原理分析133.2定位元件的设计133.3定位误差分析133.4夹紧装置的确定143.5切削力与夹紧力的计算143.6夹具的设计与使用的说明15总 结17参 考 文 献18第1章 绪论全套图 纸加扣 3346389411或30122505821.1机械加工工艺规程的作用对于机械加工，什么叫工艺规程，就是对需要的产品或者零部件怎么造出来的来说明的文件，写出各个部分的工艺还有整个操作的流程。工艺规程怎么定，首先要确保达到样图上提出的技术条件，不但生产的效率要够高，技术不能落后，收到的利益也要高，生产时候的条件还不能差。工艺规程设定的顺序：先写纲要，用什么类型来生产围绕产品的装配图全方位的分析，相关零部件的图样怎么定选毛坯的种类、确立形状、尺寸的大小以及精度等级决定好工艺的路线设立操作的每道工序，定好加工余量、求出切削的用量、工序的尺寸公差都要一一确认，选哪种工艺装备，确定好时间的额定长短等。12课题背景及发展趋势现在的社会，各种技术都在飞速发展，人们不断提出新的概念、理论，发现新的工艺方法，对于机械工艺方面，用来生产各种装备的机械都在更新换代。在机械加工过程里面，机床的夹具是一种不能少的部件，作用很重要。我们的机床技术在不断提升，相应的各种夹具也会往速度高、效率高方面去延伸，从精密程度、智能等级、还有环保等等方面都会有对应的提升。对于机床的夹具，它主要是把工件紧紧夹住，固定到机床上，让刀具加工起来的位置更准，让加工出来的面满足工序提出的条件。我们把工件定位好，再紧紧夹牢，加工的时候有很多力作用，切削力、重力、离心力等等，都要保证工件不会移动。每个行业提的要求不一样，所以夹具的型号也很多，各种精度的各种档次的各种价格的都有。常见的可以用找正法来装或者用专用的夹具，前一种方法主要是在单一的、生产数量不大的时候用，生产的数量多或者另有要求的话就用专用的夹具。第2章 工艺规程设计21毛坯的制造形式这次零件的毛坯选20rMnTiH材料，三四档齿套年产量40000件，零件废品率2%，备品率4%要大批量的来生产，每个加工的零件外形尺寸不是太大，我们就选机械翻砂造型去铸造生产，定九级的造精度，这样的话尺寸能达标，从生产效率来看也是可以的。22零件分析我们要把零件的槽、零件的平面还有各个孔给加工出来：镗中间大孔 表面粗糙程度=3.2车外圆 表面粗糙程度=0.8铣2齿（三处） 表面粗糙程度=3.2铣齿轮 表面粗糙程度=3.2加工时对技术方面的条件：1.这次的铸件主要参考JB/T 6431-92，也就是铸件技术要求里面的各种条件。2.铸件的最外层要光滑，加工之后不能留下型砂或芯砂，也不能有浇冒口、多肉、疤痕粘在上面，加工之后的表面上也不能有裂缝、缩松、砂眼、铁豆、碰伤这些残次品的状态。3.未标注的圆角半径大小等于R6。4.对于加工余量多出部分的表面硬度保持在190%p30HB。5.选20rMnTiH的材质。 23 基面的选择我们怎么选基面，这在设计整个规程的时候很重要。基面选的好，选的合适话，可以让产品的质量有保证，生产的效率也会提升。不然的话加工起来就会有很多问题，甚至还有可能大范围的报废，零件都没法用，生产受影响。.1）工件上有的表面是要加工的，有的表面不用加工，如果这两种面之间对应的位置要先提条件，就要把不用加工的那个表面当作粗基准。假如这个工件上不用加工的面有很多，那么就要选一个面，这个不加工的面跟加工面之间的位置精度要相对对高一点，把这个不加工面选成粗基准。2）有的工件上会有相对更重要的加工面，如果先要保证这个面加工的余量，那我们就把这个重要的表面当作精基准。3）每个要加工的表面，想要它们都先留出足够的加工余量，那么就选加工余量不多的那个面当作粗基准。4）如果表面被选成粗基准，那么这要是光滑的面，不要出现浇口、飞边一些缺点，这样定位起来才更容易。5）如果是当成粗基准的面，大多只能选一次，尤其是要来定位的，就只能用一次，不然位置差距就会大，加工不准。如果是可以回转的那种零件，用外圆面来定位就可以了，这属于粗基准，我们这次用外外圆面来当粗基准。24制定工艺路线 工艺路线从哪边出发，主要考虑零件的外形、尺寸大小以及位置之间的精度条件这些方面，要满足要求。假设是大批量的生产，就选通用的机床加上专用的工夹具，尽量把每个工序集中一点，这样生产的效率才高。当然也要看成本，越低越好，这样效益就高。10铸造铸造成型20时效去除铸造应力30镗镗中间大孔40镗车外圆50铣铣齿轮60铣铣2齿（三处）70钳工清洗、去毛刺、80终检检验第一种工艺方案10铸造铸造成型20时效去除铸造应力30铣铣齿轮40铣铣2齿（三处）50镗镗中间大孔60镗车外圆70钳工清洗、去毛刺、80终检检验第二种方案比较上面两种不同的工艺：最不一样的地方是第二种把镗中间大孔与车外圆先处理，第一种方法就比较靠后，那么如果是把车外圆与铣齿轮加工出来的话，这样之后的环节就可以用这个孔当成定位的基准，接下来的加工更省时间，夹具也可以更简单，所以我们选第二种方案。25机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据 机械制造工艺设计简明手册 可以知道1.镗中间大孔留存的加工余量查表，铸件的一条边留出的加工余量是Z=2.0mm, CT9级当作铸件的尺寸公差，加工的余量是MA-E级。精度方面只要进行粗精车削就可以了。2. 车外圆留存的加工余量查表，铸件的一条边留出的加工余量是Z=2.0mm, CT9级当作铸件的尺寸公差，加工的余量是MA-E级。精度方面只要进行铣削就可以了。 3.铣齿轮留存的加工余量查表，铸件的一条边留出的加工余量是Z=1.0mm, CT9级当作铸件的尺寸公差，加工的余量是MA-E级。精度方面只要进行二次铣削就好了。其地地方还是用实心的来造。26确定切削用量及基本工时工序开始铸造工序 控制人工时效工序 镗中间大孔粗镗中间大孔1、 用20rMnTiH的材料 硬度要达到200到220HBS的锻件来加工目的是要加工出中间大孔，深度2.5mm, 达到H12到H13的精度，再用乳化液去降温。选CA6140型号车床的专用夹具2、用外圆车刀来车中间大孔看图选用合金镗刀，加工出中间大孔3切削用量的确定（1）进给量大小查切削用量手册，如果铸件的超过200H的硬度那么。（2）求出切削的速度查表，铸件的硬度在=200220HBS范围里时， , 如果直径超过20mm， =r/min。 修正系数可以查表：，算出切削的速度=2001.01.00.751.0m/min=150 m/min =r/mm 对于CA6140型号的车床，查手册可以选 r/mm， 4基本的工时长短其中，入切量还有超切量可以查表， ，那么 t=精镗中间大孔1）切削深度：余量mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，mm/r,查机床说明书，现取mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12k (m/min)4）确定主轴转速：n(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： (m/min)5）切削工时:刀具行程 mm (min)工序 车外圆（1）计算切削用量粗车外圆根据中可以查知，；车削的加工余量为；由于刀具的最大吃刀的深度为，因此，经过一次加工就可以了，。代入数据，可以计算 得到： 式中：；。根据所使用的车床可以查知， ； (见文献15中）因此，实际的切削速度为 精车外圆根据中可以查知，；制件；代入数据，可以计算得到：根据所使用的CA6140车床可以查知， ； (见文献15中）代入数据，可以计算得到实际的切削速度为（2）计算切削用时 式中：；主偏角时，；，当加工到台阶时，；其中，代入数据，可以计算得到实际的切削用时为。工序 铣齿轮（1）粗加工选择齿轮铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为立铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度（按照铣削尺寸计算）刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间（2）精加工选择齿轮铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为齿轮铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间工序 铣2齿（三处）机床选用：选用铣床X51刀具选用：选用镶齿套式端面铣刀，铣削深度：每齿进给量：根据表5-11，取铣削速度：参照表5-11，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为端面铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度本次的端面铣刀的主偏角，那么式中，查询表5-11得出本次的端面铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择2mm：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间工序 去毛刺检验第三章 铣齿轮专用夹具设计3.1夹具定位原理分析本次的三四档齿套的铣齿轮的定位原理我们来进行一次分析，根据其三四档齿套的工艺流程来看，车外圆是加工完了，后续的表面特征都是可以以这个外圆中心作为精基准的使用，本次的铣齿轮也不例外，就是以这个外圆作为一个主要的定位基准，一次外圆作为一个主要定位基准可以限制四个自由度，另外以下叉口的两侧宽度此处作为一个定位基准可以限制一个自由度，另外选择端面车外圆作为一个定位基准就可以限制一个自由度，这样整个工件的六个自由度都被限制住，此定位原理分析满足要求。铣齿轮要在三四档齿套的中心基准外圆完后再进行加工的，这样有助于刀具铣刀的进入，并且避免在铣齿轮后再进行铣齿轮采用X51型的万能铣床上进行加工，铣刀要横着摆放来从外向里进行铣削，这样就需要将工件针对水平放置，借助工装夹具来实现这个问题是个很不错的想法。3.2定位元件的设计以外圆为定位的主要定位元件，我们一般采用定位套的形式，本次的定位定位套采用螺纹的形式，外圆与定位套配合，可以固定在夹具体和固定夹紧在工件上。此定位定位套采用自制的制造件。3.3定位误差分析本次的定位误差主要就是要分析其外圆与其定位的误差分析，这种的误差分析主要就是外圆面的定位误差分析。任意边接触的时候固定边接触时候（工件水平放置）式中：定位型块与工件之间的最小间隙本次的定位定位套与工件之间固定边接触的形式，以固定边接触的定位误差公式3.4夹紧装置的确定本次的三四档齿套的定位是定位套，这样我们确定本次的夹紧方式就是外圆的夹紧方式，也就是在定位定位套与工件的连接处的外圆上就可以选择压板和锁紧螺母将工件压紧的方式。3.5切削力与夹紧力的计算（1）切削力的计算本次的刀具铣削的时候才要高速钢，根据如下的计算式来计算铣削力铣刀为齿轮铣刀式中：切削力：使用高速钢铣刀铣削的时候，工件材料及铣刀类型的系数查表选取：铣削深度：每齿进给量：铣刀直径：铣削宽度：铣刀每分钟的转速：铣刀的齿数：用高速钢铣削的时候，工件材料机械性能不同的修正系数。对于结构钢、铸钢为，对于灰口铸铁时为：工件材料的抗拉强度MPa：工件材料的布式硬度按照查询表格为，铣削深度按照前面计算的为，没转进给量为，铣刀直径为，铣削宽度为，铣刀齿数，代入上式（2）夹紧力的计算计算的公式如下式中：实际所需的夹紧力N：切削力N：安全系数，本次选择为1：夹紧元件与工件之间的摩擦系数，本次选择为：工件与夹具支承面间的摩擦系数，本次选择为式中的、按照本次设计的分别为30mm、10mm、30mm切削力按照之前计算的为所以3.6夹具的设计与使用的说明对于零件的工装和卸来说，首先把固定套放在夹具体上面固定；其次对固定套进行夹紧的时候要使用压紧螺母；然后加工。当完成后，用专用工具把压紧螺钉拧开，再取出。本次设计的铣夹具主要用来铣零件的齿轮。从工序图得出，铣齿轮时，粗糙度要求：，其中具有位置度要求的有零件的齿轮以及平面和轴线。然而还需要保证零件尺寸精度和表面质量。总 结这次的课程设计，主要有两个任务，编写工艺的流程，接着设计出夹具的结构。编写工艺流程时，每一道工序是怎么安排的，工位怎么安置，什么顺序的工步，每一步用什么型号的机车，机床给出多少的进给量，算好切削的深度，主轴工作的转速还有切削的速度要一一确定，每步用的夹具，刀具还有量具，包括走多少刀次和走多长都要进行计算，最后还得确定需要的工作时长，辅助工作的时长等。其中各个型号机床的进给量大小，主轴的转速还有切削的速度是要查资料并且计算确认的。 经过这几周的设计工作，尽可能的用到课本，当然也有很多没学过的知识点，查资料查手册，让我对手册内容也有所了解，这对之后的实际工作肯定大有把帮处。当然老师们和同学们也给了我很大支持，从一开始一片茫然，到现在没有放弃并且完成了设计，谢谢各位。这次的设计肯定还有很多弊端还有不合理的地方，希望老师们可以指正，谢谢！参 考 文 献邹青 主编 机械制造技