锥齿轮座加工工艺规程及夹具设计说明书分析

1、机械制造工程学课程设计说明书题目： 锥齿轮座机械加工工艺规程及 52H7 孔夹具设计班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：- 1 -任 务 书一、设计题目 : 锥齿轮座机械加工工艺规程及钻52H7孔夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图1 张(2) 生产类型: （中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图1 张2毛坯图1 张3编 制机械加工工艺过程卡片1 套4绘制夹具装配图（A0 或 A1）1 张5课程设计说明书.1 份四、进度安排本课程设计要求在 1 周内完成，具体细节内容听从老师安排务，必在周五早上进行答辩。五、指导教师评语综合评定成绩：指导教师I目录1锥齿轮座的工艺 分析及

2、生 产类型 的确定 . .11.1锥齿轮座的作 用 .11.2锥齿轮 座的技术 要求 . .21.3锥齿轮 座工艺分 析 . .42 确定毛坯 、绘制 毛坯简图 .42.1选择毛 坯 .42.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量错误！未定义书签。2.3绘制锥 齿轮座毛 坯的铸造 简图 .63.拟定锥齿 轮座工艺路线 . .83.1定位基 准的选择 . .83.1.1精基准的选 择 .83.1.2粗基准的选 择 .83.2各面、 孔加工方 法的确定 .83.3加工阶 段的划分 . .103.4工序的 集中与分 散 . .103.5工序顺 序的安排 . .103.5.1机械 加工工序 .103.5.

3、2热处 理工序 .123.5.3辅助 工序 .123.6确定加 工路线 .124机床设备及工艺 装备的选 用 .144.1机床设 备的选用 . .144.2工艺装 备的选用 . .145加工余量、工序 尺寸和公 差的确 定 . .146切削用量、时间 定额的计 算 .错误！未定义书签。6.1切削用 量的计算 . .156.1.1扩孔 工步 .156.1.2粗铰 工步 .156.1.3精铰 工步 .15I6.2 时间定 额的计算 . .16II6.2.1基本 时间 t j 的计 算 .166.2.2辅助 时间 t f 的计 算 . .176.2.3其他 时间的计 算 .176.2.4单件 时间

4、t dj 的计 算 .177 夹具设计 .187.1问题的 提出 .187.2夹具设 计 .197.2.1定位方案 .197.2.2夹紧机构 .197.2.3定位误差分 析 .197.2.4切削 力及夹紧 力的计算 .198 参考文献 .错误！未定义书签。I1 锥 齿 轮 座的工艺分析及生产类型的确定1.1锥齿轮座的作用锥齿轮座是一个典型的交叉孔零件（见图 11），主要应用在混凝土拖泵中导向轮部件上，其上要安装两个配对锥齿轮座，因此主要的 工作表面 为 90mm和 52mm的两个孔 。图 1-111.2 锥齿轮座的技术要求锥齿轮座的技术要求见表 1-1表 1-1锥齿轮座技术要求加工表面尺寸及偏

5、差公差及精度表面粗糙度形位公差等级/mmmmRam80mm 孔80IT136.373mm 的73IT136.3孔90mm 孔90H7IT71.652mm 孔52H7IT71.6两 端面164IT136.3280mm孔的外圆面52mm 孔轴 线 101mm 的 端面锥 销孔100f7IT71.63.21010.05IT90.058IT91.652mm 孔82IT136.3端 面从锥齿轮座技术要求表来看，加工锥齿轮座主要存在以下加工难点 ：（ 1 ） 52mm 孔和 90mm 孔两尺 寸属于空 间尺 寸，加工 过程中难以测量，因而两尺寸的加工精度难以保证；（ 2）安装齿轮的两个交叉孔的中心线必须相

6、交处于同一基准平面内，才能确保锥齿轮的传动效果。为此，通过对该零件的加工工艺性分析，找出了合理的加工方法，保证零件的加工质量。31.3 锥齿轮座的工艺分析分析可知本零件材料为灰口铸铁，HT200。该 零件具有较高的强度，耐磨性，耐热性，减震性，适应于承受较大的应力，要求耐磨的零件。锥 齿轮座具有两组工作表面，他们之间有一定的位置要求。由零件图 可知， 90mm孔和 52mm孔的 中心线是 主要 的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1. 以 90mm孔 为中 心加工 表 面这一 组加 工表 面包 括， 80mm 的 端面 和倒 角 及内 孔 73mm、 90mm的孔及退 刀槽 ，

7、 120mm的孔 ， M5 的内螺 纹， M8 的内螺纹 ，M8锥销孔。2. 52mm孔 为中心的 加工 表面这一组加 工表面包 括： 52mm的 端面 ，孔 和倒角及 M6 的 内螺 纹 。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：1. 52mm孔 的中 心线 与 90mm中 心线 垂直度公 差为 0.012 ；2. 52mm孔 端面 与 90mm孔 中心 线的 距离为 119mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。另外考虑到零件的精度不高可以在

8、普通机床上加工。2 确定 毛 坯 、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯根据零件查资料知：零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询 资料可知 ，毛坯重 量约 为 1.45kg 。 生产 类型为大 批量 ，可采用金属型铸造毛坯。由于各个孔都需要预先铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。零件基本尺寸在 150170 之间，由表 2-1 可知，差得该铸件的42.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量尺寸公差等级为 G级，故 CT=10CT为 10 级。由表 2-5 可知，机械加工余量等级 MA 级，MA为 G级。表 2-1 用查表法确定各加工表面的总余量加工表面基本尺

9、寸加工余量机械加工尺寸公差备注等 级余量 /mm顶面降一上下端面164G44级，双侧加工 52mm的端面119G43.2单侧加工孔 降一孔 52H42.8级，双侧52mm加工孔 降一孔 73H43.2级，双侧73mm加工表 2-2 由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要 加工 表面零件尺 寸 /mm总余 量 /mm毛坯 尺寸 /mm5上下端面1646170 52mm的端面1191256 52mm的孔 52466 73mm的孔 73 7032.3 绘制锥齿轮座毛坯的铸造简图由表 2-1 和表 22 所得结果，绘制毛坯简图如图 2-2 所示。6图 2273. 拟定锥齿轮座 工艺路线3.1

10、定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基 面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基 面选择得正确与合理，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，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采 用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度 和位置精 度能可靠 的得 以保证 。 为使基准 统一 ，先选择 52mm 孔的 中心线和 90mm孔 的中 心线 作为精基 准 。粗基

11、准的选择对一般的箱体类零件来说，以底面作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，锥齿轮座以下底面作为粗基准。3.2 各面、孔加工方法的确定根据锥齿轮座零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表 3-1 ：表 3-1锥齿轮座各表面加工方案8加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案Ra/ m6.3粗车80mm 孔IT136.3粗车73mm 孔IT1390mm 孔1.6粗车半精车IT7 磨52m

12、m 孔1.6扩粗铰精IT7铰两 端面6.3粗车IT1380mm 孔 的外1.6粗车半精车圆面IT79距 52mm 孔3.2粗车半精车轴线 101mm 的IT9端面52mm 孔 端面6.3 粗铣 IT131.6钻锥销孔IT93.3 加工阶段的划分该锥齿轮座的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成面加工和孔加工两个阶段。加工过程中，首先加工面，然后加工各孔，最后加工各细节部分（攻丝、拉槽等）3.4 工序的集中与分散该零件选用工序集中原则安排锥齿轮座的加工工序。该锥齿轮座的生产类型是大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，

13、而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.5 工序顺序的安排机械加工工序由于设计加工方案时要遵循“先基准后其他”原则 、“先粗后精”原则、“先主后次”原则、“先面后孔”原则。制定机械加工工序如下：工序 00粗车下端面10工序 05粗车内孔73孔工序 10粗车90孔工序 15粗车120 孔工序 20粗车上端面工序 25粗车外圆面100工序 30粗车80 孔工序 35半精车90 内孔，切退刀槽 3*0.5工序 40半精车100 外圆面，切 3*1 退刀槽工序 45粗铣右端面工序 50扩粗铰精铰52 内孔工序 55钻孔 4M8螺纹底孔，攻丝 4M8工序 60

14、钻孔 4M5螺纹底孔，攻丝 4M5工序 65钻孔 3M6螺纹底孔，攻丝 3M6工序 70钻孔 M3螺纹底孔2 通孔，后攻丝工序 75磨90 内孔工序 80磨100 外圆工序 85磨52 内孔又因为工序集中有利于采用搞生产率机床；减少工件装夹次数，节省装夹工作时间；有利于保证各加工面的相互位置精度；减少工序数目，缩短了工艺路线，也简化了生产计划和组织工作；所以最终制定机械加工工序如下：工序 00铸造毛坯工序 05时效，硬 度要 求 HBS187220工序 10粗车下端面，粗车内孔73 孔，粗车90孔，粗车 120孔工序 15粗车上端面，粗车外圆面100，粗车80孔工序 20半精车90 内孔，切退

15、刀槽 3*0.5工序 25半精车100 外圆面，切 3*1 退刀槽工序 30粗铣右端面工序 35扩粗铰精铰52 内孔11工序 40钻孔 4M8螺纹底孔，攻丝 4M8工序 45 钻孔 4M5螺纹底孔，攻丝 4M5工序 50 钻孔 3M6螺纹底孔，攻丝 3M6工序 55钻孔 M3螺纹底孔2 通孔，后攻丝工序 60去毛 刺工序 65磨90内孔工序 70磨100 外圆工序 75磨90内孔工序 80磨52内孔工序 85终检热处理工序加工之前进行时效处理。时效处理指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造、锻造后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。辅助工序在半精加工后，安排

16、去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该锥齿轮座工序的安排顺序为：热处理（时效处理）主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表面精加工。3.6 确定加工路线在综合考虑上述工序安排的原则基础上，由表 3-2 列出锥齿轮座的工艺路线：表 32工序工序内容工艺装备号1200铸 造05时效，硬 度要 求 HBS18722010粗车下端面，粗车内孔73 孔，粗端面车刀，内孔车刀，盲孔车90 孔，粗车120孔车刀，游标卡尺15粗车上端面，粗车外圆面100，粗外圆车刀，端面车刀，盲孔车80 孔车刀，游标卡尺20半精车90内孔，切退刀槽 3*0.

17、5盲孔车刀，切槽刀，游标卡尺25半精车100外圆面，切 3*1退 刀槽端面车刀，切槽刀，游标卡尺30粗铣右端面端铣刀，游标卡尺35扩粗铰精铰扩孔钻，铰刀，卡尺，塞规40 钻孔 4M8螺纹底孔，攻丝 4M8 6.7 的麻花钻，M8丝锥，游标卡尺，螺纹塞规45 钻孔 4M5螺纹底孔，攻丝 4M54 麻花钻，M5丝锥，游标卡尺，螺纹塞规50 钻孔 3M6螺纹底孔，攻丝 3M6 5 麻花钻，M6丝锥，游标卡尺，螺纹塞规55钻孔 M3螺纹底孔2 通孔2 麻花钻，M3丝锥60去毛 刺1365磨90 内孔砂轮，内径千分尺70磨100 外圆砂轮，外径千分尺75磨52 内孔砂轮，内径千分尺80终 检4机床设备及

18、工艺装备的选用4.1 机床设备的选用在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。所 选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征，如“四面组合机床”。主要以由表 3.2 给出。4.2 工艺装备的选用工艺装配主要包括刀具、夹具和量具。在 工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。刀具、量具以在 3.2 给出。该 零件的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。5 加工余量、工序尺寸和公差的确定此处只对对第 35 道工序进行相关计算。由表 1-20可以依次确定各工序的加工精度等级为：精铰：IT7;14粗铰： IT10; 扩

19、孔：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定 各工步的 公差值分 别为 ，精铰： 0.030mm;粗铰 ： 0.120mm; 扩 孔：0.300mm 。毛坯为空心，通孔，孔内要求尺寸精度等级介于 IT7 ，由表 2-28可查得工序尺寸及余量：扩孔：5000.3002z=1.75mm粗铰: 51.750.1202z=0.18mm0精铰：51.930.0302z=0.07mm06 切削用量、时间定额的计算6.1 切削用量的计算计 算工序 35 扩、粗铰 、精 铰 52mm孔 。扩孔工步1）背吃刀量的确定取双边 被吃刀量 p=2.75mm 。2）进给量的确定由表 5-22和 表 4-9 ，选

20、 取该工步 的每转的 进给 量 f =1.20mm/r 。3）切削速度的计算由表 5-24 ，按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度可以取为72m/min 。 由 公 式 （ 5-1 ）n1000 v /d 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速n =458.62r/min, 参 照表 4-9 所列 Z5505 型 立式 钻床 的主 轴转速，取转速 n =500r/min 。再 将此转 速带 入 公式（ 5-1 ），可 求出 该工序的 实际 钻削速度：vn d /1000 =500r/min50mm/1000=78.5m/min。粗铰工步1) 背吃刀量的确定取双面 被吃刀量 p=0.18mm

21、。进给量的确定2) 由表 5-31 和表 4-9 ，选 取该 工步的每 转的 进给 量 f =1.20mm/r 。3) 切削速度的计算15由表 5-31 ，按工件材料为灰铸铁的条件选取，切削速度可以取为 6m/min 。 由 公式（ 5-1 ） n 1000v / d 可求 得该工序 钻头转速n =37.5r/min,参照 表 4-9 所列 Z550 型 立式 钻床的主 轴转速， 取转 速n =47r/min 。 再将此转 速带 入公式（ 5-1 ）， 可求 出该 工序的实 际钻 削速 度vn d/ 10 0 051mm/1000=6m/min 。=47r/min精铰工步1) 背吃刀量的确定取

22、双面 被吃刀量 p=0.07mm 。2) 进给量的确定由表 5-31和 表 4-9 ，选 取该工步 的每转进 给量 f =0.90mm/r 。3) 切削速度的计算由表 5-31 ，按 工件材料 为灰 铸铁的条 件选 取，切 削 速度 v 可以取为 3m/min 。 由 公式（ 5-1 ） n 1000v / d 可求 得该工序 钻头 转速n =37.5r/min, 参照 表 4-9 所列 Z550 型 立式 钻床的主 轴转速， 取转 速 n =47r/min 。 再将此转 速带 入公式（ 5-1 ）， 可求 出该 工序的实 际钻 削速 度vn d/ 10 0 051mm/1000=6m/min

23、 。=47r/min6.2 时间定额的计算6.2.1基本时 间 t j 的 计算1）扩孔工步根据表 5-41 ，本工 序时 间可由公 式 t jL f n( ll 1) /f nl 2求得 。Dd 1 cot( 1 2)，l 1式 中 l=59mm；l 2 =24mm；l 12r =542.4mm；r，取l 2 =4mm；f =1.20mm/r ； n=78.5r/min 。 将 上述 结果 带入 公式，则 该工 序的基 本时间 t=(59+2.4+4)/1.20mm/r / 78.5r/min=41.66s2）粗铰工步根据表 5-41 ，铰圆柱孔的基本时间可由公式t jL f n ( l)

24、/ f nr =15 、l 1 l 2求得 。 式 中 l 1 、 l 2 由表 5-42 按 p=0.18mm 条 件查得 l 1 =0.37mm； l 2 =15mm；而 l =59mm； f =1.20mm/r ；n=6m/min 。 将上述结 果代 入公式， 则该工序 的基 本时间16t=(59+0.37+15)/1.20mm/r / 6m/min=172.15s。3）精铰工步根据表 5-41 ，铰圆柱孔的基本时间可由公式Lf n ( l) /f n5-42=15t jl 1l 2求得 。 式 中 l 1 、 l 2 由表按r、 p=0.07mm 条 件查得 l 1 =0.19mm；

25、l 2 =13mm；而 l =59mm； f0.90mm/ r ；n=6m/min 。 将上述结 果代 入公式， 则该工序 的基 本时间t=(59+0.19+13)/0.90mm/r / 6m/min=222.8s。6.2.2辅助时 间 t f 的计算辅助时 间 t f 与基本时 间 t j 之间 的关系为 t f =(0.15 0.2)t j ，该 零件 取 t f =0.15 t j, 则该工序的辅助时间为：扩 孔孔工步 的辅助时 间： t f =0.1517.5=2.6s；粗 铰孔工步 的辅助时 间： t f =0.1564.2=9.6s；精 铰工步的 辅助时间 ： t f =0.156

26、2.2=9.3s ；其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由 于该锥齿轮座的生产类型大批生产，分摊到每个工件上的准备与 终结时间 甚微，可 以忽 略不计； 布置工作 地时 间 tb 是作 业 时间的2% 7%，休息 与生 理需要时 间 t x 是作 业时间的 2% 4%, 本 工件均取 3%，则 各工序的 其他时间（ t b + tx ）可 按关系式（ 3%+3%） （ t j + t f ）计 算，他们分别为：扩孔孔 工步的其 他时 间： t b + tx =6%（ 17.5+2.6） =1.2s

27、；粗铰孔 工步的其 他时 间： t b + tx =6%（ 59.2+9.6） =4.2s；精铰工 步的其他 时间 ： tb + t x =6% （ 57.1+9.3 ） =4.0s ；6.2.4 单件时 间 tdj 的 计算工序 VI 的单 件时 间 tdj 为三 个工 步单 价时 间的和， 其中扩孔工 步 t dj 粗镗 =41.66+2.6+1.2=45.46s；17粗铰工 步 t dj 精镗 =172.15+9.6+4.2=185.95s；精铰工 步 t d j铰 =57.1+9.3+4.0=70.4s；因此，工序 35 的单件时间t dj = t dj粗镗 + tdj 精镗 + td

28、j 铰 =45.46+185.95+70.4=301.81s。将上述零件的工艺规程设计的结果，填入工艺文件。7 夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在 现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正 确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。根据老 师给定的 题目 ，设 计工序 35 扩、粗 铰 、精 铰 52mm孔 。本专用夹具将用于 Z550 立式钻床的加工。刀具为扩孔钻、套式机用铰刀等，制造夹具体毛坯的材料为 HT200。通过铸造得到。7.1 问题的提出本夹具主要用于工序 35扩、粗铰、精铰52 孔。由于工序较多，工艺要求相对较高，加工相对复