1020双塞锁紧CA6140车床齿轮84002车削夹具设计.doc

此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）目录(双旋塞式锁紧螺母-CA6140车床齿轮84002)1、 前言12、 计算生产批量，确定生产类型13、 审查零件图样的工艺性14、 选择毛坯15、 工艺规程设计5.1 定位基准的选择15.2 零件加工方法的选择15.3 制定工艺路线26、 确定工序机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图6.1 确定机械加工余量26.2 确定毛坯尺寸36.3 设计毛坯图37、 工序设计7.1 选择加工设备与工艺设备47.2 确定工序尺寸57.3 确定铣槽的工序尺寸58、 确定切削用量69、 夹具设计8 9.1定位基准与方法对比. 9.2定位误差分析. 9.3夹具装配图、零件图. 9.4夹具结构说明及使用说明.10. 总结. 1、前言机械制造工艺学课程设计是在学完了制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力。为回厂后的工作打下一个良好的基础。2、计算生产批量，确定生产类型 年产量：4000件 1件/台 备品率5% 废品率1% 生产纲领 N零=Qn（1+%）（1+%） =40001（1+5%）（1+1%） =4242 N零零件的生产纲领（件/年） Q产品的生产纲领（台/年） n每台产品中含该零件的数量（件/台） %零件备用率 %零件废品率 生产类型为中批量生产3、审查零件图样的工艺性齿轮零件的图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔68K7mm要求Ra0.8m有些偏高。本零件各表面的加工并不困难。关于4个5mm的小孔，其位置是在外圆柱面上5mmX1.5mm的沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面距离为2.5mm。由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准，故要较精确地保证上述要求比较困难。位置精度不需要太高，只要钻到沟槽之内，因此4个5mm的孔加工亦不成问题。4、选择毛坯齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，做毛坯可采用模锻成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。5、工艺规程设计5.1定位基准的选择本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。即选68K7mm孔及一端面作为精基准。由于本齿轮全部表面都需加工，而孔作为精基准应选进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。外圆117h11表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。5.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及小孔等，材料为45钢。其加工方法选择如下：（1）90mm外圆面：为未标注公差尺寸，根据GB180079规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2m，需进行粗车及半精车。（2）齿圈外圆面：公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2m，粗车、精车即可。（3）106.50 -0.4mm外圆面：公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3m，粗车即可。（4）68K7mm内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.8m，毛坯孔已锻出，为未淬火钢，故加工方法采用粗车 、半精车，淬火、磨孔。（5）94mm内孔：为未标注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3m，毛坯孔已锻出，只需粗车即可。（6）端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度有两种要求。要求Ra3.2m的端面经粗车和半精车，要求Ra6.3m的端面，经粗车即可。 （7）齿面：齿轮模数为2.2，齿数为50，精度为7FL，表面粗糙度为Ra1.6m，采用A级单头滚刀滚齿。（8）槽：槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度分别为为Ra6.3m和Ra3.2m，采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣。（9）5mm小孔：采用复合钻头一次钻出即可。5.3制订工艺路线齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，齿坯加工按下述工艺路线进行： 工序10：以外圆106.5mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆90mm及台阶面，粗车外圆117mm,粗车孔68mm。 工序20：以粗车后的外圆90mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆106.5mm及台阶面，车5mmX1.5mm沟槽，粗车孔94mm，倒角。 工序30：以粗车后的外圆106.5mm及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆90mm及台阶面，半精车外圆117mm，半精车孔68K7,倒角。 工序40：以外圆90mm及端面定位，粗铣4个槽。工序50：以68孔及端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4个槽。此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）工序90：以90mm外圆及端面定位，磨68孔。 工序100：以68孔及端面定位，磨齿。工序110：终检。6、 确定工序机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图6.1 确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数，由表2.2-25可查得，直径方向为1.7-2.2mm，水平方向也为1.7-2.2mm，即锻件各外径的单面余量为1.7-2.2mm，各轴向尺寸的单面余量亦为1.7-2.2mm，锻件中心两孔的单面余量按表2.2-25查的为2.5mm6.2确定毛坯尺寸根据查得的加工余量适当选择稍大即可，只有68K7mm孔，因为表面粗糙度要求达到Ra0.8，故需增加磨削的加工余量，参考磨孔余量，确定磨削单面余量为0.5mm。其余个表面粗糙度均是Ra1.6m，因此，这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加工所查得的余量值即可（表面只需粗加工的，可取查得数据中的最小值，表面需粗加工和半精加工的，可取最大值）。6.3设计毛坯图(1)确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得如下：零件尺寸单面加工余量锻件尺寸偏差117h112121+1.7 -0.8106.50 -0.41.75110+1.5 -0.790294+1.5 -0.794+0.046 068K764+0.5 0202200.91232（2）确定圆角半径铸件的圆角半径按2.2-22确定，本锻件的各分阶的H/B皆小于2，故可以用下面的公式计算。外圆角r=0.05H+0.5=（0.0532+0.5）mm=2.1mm r圆整为2.5mm内圆角R=2.5r+0.5=（2.52.2+0.5）mm=6.75mm R圆整为7mm(3)确定拔模角此锻件由于上下模模腔深度不等，起模角应以模腔较深的一测计算。L/B=110/110=1 H/B=32/110=0.291按表2.2-23查的，外起模角=5，內起模角=7（4）确定分模位置锻件毛坯是HD的圆盘类锻件，应采取轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到最高，为了便于起模及便于发现上下模锻过程中的错位，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线（5）确定毛坯的热处理方式钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善了可加公性由上可画出毛坯的图形如下：7、 工序设计7.1选择加工设备与工艺设备工序号机床设备夹具量具切削刀具10CA6140三爪自定心卡盘游标卡尺外径千分尺极限量规DT1590车刀 YT1590 车刀 车孔刀20CA6140三爪自定心卡盘游标卡尺外径千分尺极限量规YT1590 车刀 车孔刀 切槽刀（高速钢） 45车刀30CA6140三爪自定心卡盘游标卡尺外径千分尺极限量规YT1590 车刀 车孔刀 切槽刀45车刀40卧式铣床X62铣槽夹具游标卡尺三面铣刀50卧式铣床X62铣槽夹具游标卡尺三面刃铣刀607090M2110磨床通用夹具极限量规A60K砂轮100Y7130磨齿机通用夹具公法线千分尺7.2确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度加工表面粗半精精粗半精精粗半精精117h11外圆2.51.5-118.50 -0.541170 -0.22-Ra6.3mRa3.2m-106.50 -0.43.5-106.50 -0.4-Ra6.3m-90外圆94孔68K7孔32165+0.19 067+0.074 068+0.009 -0.021Ra6.3mRa3.2mRa0.8m 7.3确定铣槽的工序尺寸半精铣可达到零件图样要求，则该工序尺寸：槽宽为16+0.28 0mm，槽深15mm。粗铣时，为半精铣留下加工余量，槽宽双边余量为3mm，槽深余量为2mm，则粗铣的工序尺寸：槽深为13mm,槽宽为13mm。8. 确定切削用量切削用量包括切削深度、切削速度、进给量三项，确定方法是先确定切削深度、进给量，最后确定切削速度。1. 工序10（车端面，外圆及镗孔）（1） 确定粗车外圆118.50 -0.54mm的切削用量 确定切削深度ap ap=121-118.5/2mm=1.25mm 确定进给量f f=0.66mm/r 确定切削速度v v=0.76m/s=45.6m/min (2)确定粗车外圆91.5mm，端面及台阶面的切削用量，采用车外圆118.5mm的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走到切除，车外圆91.5的f=0.66mm/r，车端面及台阶面f=0.52mm/r。此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）确定切削速度v v=78m/min2. 工序20（车端面、外圆、台阶面、车孔、车沟槽及倒角）切削用量 工步ap（mm）f（mm）v（m/s）粗车端面1.70.520.69粗车外圆106.60 -0.41.750.660.69粗车台阶面1.70.520.74车孔及台阶面2.5及1.70.21.13车沟槽手动0.17倒角手动0.693. 工序30（车端面、外圆、车孔、车沟槽及倒角）切削用量（1） 确定半精车外圆1170 -0.22mm的切削用量 确定切削深度ap ap=118.5-117/2mm=0.75mm确定进给量f f=0.30mm/r确定切削速度v v=141.6m/min（2） 确定半精车外圆90mm、端面、台阶面的切削用量，采用半精车外圆117mm的刀具加工这些表面，车外圆90的ap=0.75mm，端面及台阶面的ap=0.7mm，车外圆90mm、端面及台阶面的f=0.30mm/r。（3） 确定半精车孔67+0.074 0mm的切削用量（4） 确定车沟槽的切削用量选用变速钢切削刀，采用手动进给，主轴转速n=40r/min=0.67r/s,切削速度v=8.4m/min。确定切削深度ap ap=67-65/2mm=1mm确定进给量f f=0.10mm/r4、工序40（粗铣槽）切削用量所选刀具为变速钢错齿三面刃铣刀，铣削宽度ap=13mm,铣削深度ap=13mm。（1） 确定每齿进给量fz=0.07mm/z（2） 选择切削速度v和工作台每分钟进给量fmz V=0.39m/s fmz=75mm/min则实际的每齿进给量为fz=75/2060mm/z=0.063mm/z5.工序50（半精铣槽）切削用量选用工具为变速钢错齿三面刃铣刀（1） 确定每齿进给量Fz,Ra3.2m(槽侧面) Fz =0.03mm/z（2） 确定切削速度v和工作台每分钟进给量fmz V=58.8m/min fmz=95mm/min Fz =0.032mm/z6.工序60（钻孔）切削用量刀具选用高速钢复合钻头，直径d=5mm，钻4个通孔，使用切削液（1） 确定进给量f，由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。（2） 确定切削速度v，暂定f=0.16mm/r,v=17m/min。7.工序70（滚齿）切削用量选用标准的变速钢单头滚刀，模数m=2.25mm，直径63mm可以采用一次走刀切削至全深，工件齿面要求表面粗糙度Ra1.6m，可选择工件每转滚刀轴向进给量f=0.8-1.0mm/r，按Y3150型滚齿机进给量，选f=0.83mm/r，v=27m/min。8.工序90（磨68+0.009 -0.021mm孔）切削用量此处文档有重要部分删减（本文档附有CAD图等详细附件）确定切削速度v v=3248.72m/min9. 夹具设计9.1定位基准与方法对比1.根据零件分析可以知道直径68K7内孔是车床齿轮进行定位的基准，并且在车床工序中已经对内孔68K7设定了内磨削工序精加工保证精度。2.为了保证外部齿与内孔同心的精度传统的方法是：在齿轮内孔中插入对应尺寸的固定芯棒或者采用更为节约成本的方法，即加入衬套进行对不同内孔定心情况下的调整，这样传统的定心方式存在他的单一性，并且在加工是存在浪费情况。并且在加工完毕后拆卸工件时需要通过惯性力才能让工件退出，操作繁琐，浪费时间。3.本夹具定位采用1:10的锥面内孔塞紧套与外锥面1:10的中心轴进行定位，并且两内孔进行了必要的刮研，贴合度较好，可以有效定心。通过双旋塞锁紧螺母内外反螺纹吃紧，加速塞紧或者加速推出塞紧套，轻便灵活4.本夹具主要用于工序6：滚齿，即以中心轴两端中心孔定位进行滚齿。用与工序6磨齿加工，以两端中心孔定位分度磨削齿轮各齿9.2定位误差分析1.由于本装夹设备需要进行有中心轴锥面与内塞紧套的配合，需要较为细致的刮研并用红丹粉涂抹检查才能保证有效的贴合度。2.中心轴两端的中心孔是本工装的定位中心和精度中心必须进行细致的研磨才能保证他的同心度3.当内锥孔与中心轴锥面贴合后必须在吃紧力的情况下最后进行由中心轴的中心孔定位外圆磨削塞紧套的直径68外圆，才能保证同心9.3夹具装配图、零件图夹具复杂零件图9.4夹具结构说明及使用说明零部件主要有：车床齿轮（深灰色）、中心轴（青色），塞紧套（蓝色），双旋塞锁紧螺母（红色）车床齿轮：CA6140车床主轴箱中运动输入轴I轴上的一个离合器齿轮，他位于I轴上主要用于接通和断开主轴的反转传动录像，与其他零件一起组成摩擦片正反离合器。中心轴：1.轴上有1:10锥面长40，大头尺寸48，小头尺寸44,该斜度下有较好的楔面效果可以有效和塞进套内锥孔进行贴合，从而起到胀心作用，进行定心。2. 右侧的外螺纹M30与双旋塞锁紧螺母进行配合锁紧。3. 左端有扁丝面方便进行装夹。4.锥面上有定位孔可以装入销钉锁紧塞紧套在轴向运动，组织径向旋转。内塞紧套：1.本塞紧套内有1:10锥孔与中心轴1:10外锥孔进行配