CA6140车床离合器齿轮零件的工艺流程与夹具设计_课程设计报告书

1、目录一 序言2二 零件分析2（一）零件的作用2（二）审查零件的工艺性3（三）零件的工艺性分析4三 工艺规程设计5（一）确定毛坯的制造形式5（二）零件表面加工方法的选择5（三）制订工艺路线6（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7（五）确定切削用量及基本工时13四 夹具设计20（一）定位基准的选择20（二）夹具的定位方案21（三）夹紧机构的选择与设计21（四）夹紧力的计算21（五）定位误差分析22下载可编辑一 序言机械制造工艺学 课程设计是在 机械制造工艺学 等专业课程所学的理论知识 ，发展专业知识解决时间生产问题的依次实践训练。通过这次设计以巩固我们所学的理论知识和专业技能 ，提高自己解

2、决实际生产问题的能力 。在设计中能逐步掌握查阅手册 ，查阅有关书籍的能力 。 在设计中逐步培养了我们一丝不苟的工作态度 ，严谨的工作作风 ，对我们今后参加工作有极大的帮助 。二 零件分析（一）零件的作用题目所给定的零件是 CA6140 车床主轴箱中的运动输入轴 轴上的一个离合器齿轮 ，如图 7-1 所示 。它位于 轴上 ，用于接通或断开主轴的反转传动路线 ，与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器，如图 7-2 （M 1 右侧）所示 。主运动传动链由电机经过带轮传动副 ?130mm/?230mm 传至主轴箱中的轴 。在轴 上装有双向多片摩擦离合器 M 1 使主轴正转 、反转或停止 。当压紧离合器左

3、部的摩擦片时，轴的运动经齿轮副 56/43 或 51/43 传给轴 ，使轴 获得 2.专业 .整理 .下载可编辑种传速 。压紧右部摩擦片时 ，经齿轮 50，轴上的空套齿轮 34 传给轴上的固定齿轮 30.这是轴 至轴 间多一个中间齿轮 34，故轴 的转向相反 ，反转转速只有 1 种。当离合器处于中间位置时 ，左、右摩擦片都没有被压紧 ，轴运动不能传至轴 主轴停转 。 此零件借助两个滚动轴承空套在 轴上 ，只有当装在 轴上的内摩擦片和装在该齿轮上的外摩擦片压紧时 ， 轴才能带动该齿轮转动 。该零件 ?68K7mm 的孔与两个滚动轴承的外圈相配合 ，?71mm 沟槽为弹簧挡圈卡槽 ，?94mm 的

4、孔容纳内 ，外摩擦片 ，46mm 槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该处轮一起转动， 61.5mm 沟槽和 4?5mm 的孔用于通入冷入冷却润滑油。（二）审查零件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 6mmX1.5mm 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 。分析该小孔是做油孔之用 ，位置精度不需要太高 ，只要钻到沟槽之内 ，即能使油路畅

5、通 ，因此 4 个5mm 的孔加工亦不成问题 。.专业 .整理 .下载可编辑（三）零件的工艺性分析1 、左端 ?68K7 外圆表面精度等级为 IT7,表面粗糙度为Ra0.8。并且槽相对 ?68K7 孔的轴线成 90 度均匀分布 。2、 16mm 宽槽口相对 ?68K7 孔的轴线成 90 度均匀分布 ，其径向设计基准是 ?68K7mm 孔的轴线 ，轴向设计基准是 ?106.5mm外圆的左端平面 。3、 4 ?5mm 孔在 61.5mm 沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面的距离是 3mm 。圆锥角度为 90 度。4 个 ?5mm 孔分别与 16mm 槽宽错开 45 度均匀分布 。4、由于加工时不能选用沟

6、槽的侧面定位基准 ，故要精确地保证上述要求比较空难 ，但这些小孔为油孔 ，位置要求不高 ，只要钻到沟槽之内接通油路就可 ，加工不难 。5、 ?90 外圆表面精度等级为IT14，表面粗糙度为 Ra3.2.6、左端外圆表面?106.5 0 -0 。4 精度等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra6.3。7、 ?94 外圆表面精度等级为IT14，表面粗糙度为 Ra6.3。8、 ?71 内孔槽内圆表面IT11 Ra6.3，齿面 Ra0.8。9、 ?117h11 龄轮外圆表面IT11 Ra3.2 , 齿面 Ra0.8。10、右端面 Ra3.2，左端面 Ra6.3。11、倒（圆）角。.专业 .整理 .下载可编

7、辑三 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式该零件材料为 45 钢，而且属于薄壁的圆盘类中小型零件 ，考虑加工工序较多 ，会经常承受交变载荷和冲击载荷 ，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的技术纤维组织 ，保证零件工作可靠 。又由于零件属于批量生产 ，而且零件的轮廓尺寸不大 ，故采用模锻成形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率 。（二）零件表面加工方法的选择该零件主要加工表面有外圆 、内孔、端面、齿面、槽及孔，其加工方法选择如下表位置公差等粗糙度（ Ra/um ）加工方法级90IT143.2粗车 - 半精车117h11IT113.2粗车 - 半精车106.5 0-4IT126.3粗车 - 半精车

8、68K7IT70.8粗镗 -半精镗 -精镗IT146.3粗镗94端面IT146.3粗车.专业 .整理 .下载可编辑齿面IT113.2粗车 - 半精车槽IT133.2粗铣 - 半精铣5 小孔IT14钻（三）制订工艺路线制定工艺路线的出发点 ，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大批生产的条件下 ，可以考虑采用万能性配以专用工夹具 ，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 。齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿环的加工 ，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及断面的加工 。 按照先基准及先粗

9、后精的原则 ，该零件加工工艺路线如下图所示序工序内容设备号1 粗车右端 ?117 和 ?90 外圆及其端面 ，粗镗右端 ?68 C620-1 型卧式车孔床.专业 .整理 .下载可编辑23内表面和 ?71 圆槽内表面掉头粗车左端 ?106.5 及端面，粗镗左端 ?94 内孔表C620-1型卧式车面床半精车右端 ?117 和 ?90 外圆及其端面 ，半精镗右端C620-1型卧式车?68床内孔表面和 ?71 圆槽内表面 。倒右端的角4 掉头半精车左端 ?106.5 及端面，半精镗左端 ?94 内 C620-1 型卧式车孔表面床，倒左端的角5滚齿轮Y3159 型滚齿机6钻 ?5 孔，忽沉头沉Z525

10、型立式钻床7精镗 ?68 内孔表面C620-1 型卧式钻床8铣槽X62W 卧式车床9 钳工去毛刺10 终检（四）机械加工余量 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定查金属机械加工工艺人员手册 ，可知钢制模锻的公差及机械加工余量按 GB/T12362-2003 确定 。 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 ，先确定如下参数 。（1）锻件公差等级 。 由该零件的功用和技术要求，确定其锻件.专业 .整理 .下载可编辑公差等级为普通级 。（2）锻件 质 量m 。 根 据 零 件 成品 质 量1.36kg ， 估 算 为mf=2.5kg 。由于 该 零 件 为 圆形 ， 假 设 其最 大 直 径 为 121mm ，

11、长 为 68mm ， 则 由 圆 形 锻 件 计 算 质 量 公 式 （ 为 钢 件 密 度 ，7.85g/cm 3）可知：锻件外廓包容体质量S=mf/mN=2.5/6.135=0.407由于 0.407 介于 0.32 和 0.63 之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。(3)零件表面粗糙度 。由零件图知 ，除68K7mm 孔为 Ra0.8 以外，其余各加工表面 Ra1.6。 确定机械加工余量根据锻件质量 、零件表面粗糙度 、形状复杂系数查 金属机械加工工艺人员手册 中锻件内外表面加工余量表 ，查得单边余量在厚度方向为 1.72.2mm 。锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的单面机

12、械加工余量表 ，可查得为 2.5mm该零件各圆柱表面的工序加工余量 、工序尺寸及公差 、表面粗糙度如下表所示.专业 .整理 .下载可编辑加工面工序余量精度等级工序尺寸工序尺寸公差? 117H11 齿面粗车2.5IT11118.5半精车1.5IT9117粗车3.5IT11108半精车1.5IT9106.5粗车2.5IT1191.5半精车1.5IT990粗镗2.5IT11?94粗镗3IT1170半精镗2IT969精镗1IT768确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量 、材质系数 、形状复杂系数从手册中查锻件的长度 、宽度、高度、厚度公差表可得 。.专业 .整理 .下载可编辑零件尺寸单面加工余量锻

13、件尺寸117H112121106.51.75110942899029468K7362640+0.5264 94孔 深1.829.231mm20121121.813.8偏差+1.7-0.8+1.5-0.7+0.7-1.5+1.5-0.7+0.6-0.4+0.6-1.40.100.100.10毛坯图如下.专业 .整理 .下载可编辑、选择加工设备与工艺装备根据不同的工序选择机床、刀具、检验两具 ，如下表所示 。工步设备选择刀具选择量具选择.专业 .整理 .下载可编辑粗车C620-1 车床YT15游标卡尺半精车C620-1 车床YT30游标卡尺粗镗C620-1 车床YT15内径千分尺半精镗C620-1

14、 车床YT30内径千分尺滚齿Y3150 滚 齿 A 级单头滚刀分法线千分尺机铣槽X62W 卧式铣床160mm 三面刃游标卡尺铣刀钻孔Z525 立式钻复合钻床机床的选择工序 3、 4、6、7，粗车和半精车又或者粗镗和半精镗 。各工序的加工步骤不多 ，且要求很高 ，选用 C620-1 型卧式车床滚齿先用 Y3150 型滚齿机较合适三面刃铣刀粗铣及精铣槽。用专用夹具加工 ，选用 X62W 卧式铣床钻?5小孔采用专用分度夹具在立式钻床上加工选用 Z525型立式钻床刀具的选择加工钢制零件采用 YT 类硬质合金 。粗加工用 YT15，精加工用YT30.选用转为车刀 。切槽刀宜用高速钢 。.专业 .整理 .

15、下载可编辑滚齿采用 A 级单头滚刀达8 级精度，选模数为 2.25mm铣刀选用三面刃铣刀 ，铣刀直径为 160mm钻小孔用复合钻一次钻出。量具的选择外圆表面的测量中 ，除 ?117 的尺寸公差为0.22 最小要用到外径千分尺外 ，其他均可用游标卡尺?68K7内径百分表精镗 ?67K7 孔时，用三牙锁紧式圆柱塞规轴向游标卡尺（五）确定切削用量及基本工时本工序为粗车（车端面 、外圆、及镗孔 ）。 已知加工材料为45 钢，锻件，有外皮；机床为 CA6140 卧式车床 ，工件装卡在三爪自定心卡盘中切削用量包括背吃刀量 ap 进给量 f 和切削速度 v1、工序 切削用量及基本时间的确定1） 确定粗车外圆

16、?1180-0.05 的切削用量 。选用刀的刀杠尺寸BH=16mm 25mm,确定背吃刀量ap ，粗车双边余量为2.5mm ，显然 ap 为单边余量：ap =1.25mm确定进给量f ，根据背吃刀量ap 3mm ，工件的直径为.专业 .整理 .下载可编辑100-400mm时，查书得：f=0.60mm/r 确定切削速度 V粗车速度取 n=130r/min，根据公式 =0c得=45.5m/minc45 号钢为优质碳素结构用钢，根据 GB/T699-1999 标准规定 45钢抗拉强度为 600MPa ，当加工 600-700MPa 钢料、ap ? =3mm 、f ? =0.75mm/r 时，切削速度

17、 v=109m/min 。确 定 的 切 削 用 量 为 ：ap=1.25mm ， f=0.60mm/r，n=130r/min，v=45.5m/min.车削时间 ：T1=25sL 为车削路程 33mm2） 确定粗车外圆 ?91.5mm 、端面及台阶面的切削用量 。采用车外圆 ?118.50 -0.05 的刀具加工这些表面 。车外圆 ?91.5mm 的 ap=1.25mm ，端面及台阶面的 ap =1.3mm. 车外圆 ?=91.5mm的 f=0.60mm/r ，车端面及台阶面的 f=0.52mm/r 。主轴转速与车外圆 ?118.5mm 相同切削速度 ：c=37.35m/minc=0.623m

18、/s粗车 ?91.5 时间T2 =15.4s.专业 .整理 .下载可编辑3） 确定粗镗 ?mm 孔的切削用量 。所用刀具为YT5 硬质合金、直径为 20mm 的圆形镗刀 。 确定背吃刀量ap ，双边余量为3mm ，显然ap 为单边余量：ap= =1.5mm确定定进给量 f 根据表得 ，当粗镗料 、镗刀直径为 20mm 、镗刀出长度为 100mm 是，f=0.15-0.3mm/r 按 C620-1 车床的进给量，选择f=0.2mm/r确定切削速度v，根据公式 ：V=查 表 的 系 数 为 ： Cv =291 ， m=2 ，=0.15 ，=0.2=60min ，=0.9所以经查 C620-1 车床

19、的转速 ，选择 n=370r/min确定粗镗孔的基本时间 ，选镗刀的主偏角.专业 .整理 .下载可编辑其 中 ， l=35.4mm ， l1 =3.5mm ， l2=4mm ， l3 =0 ，f=0.2mm/r,n=6.17r/s,i=1 。所以：确定粗车端面的基本时间：，式中， d=94mm ， d 1=62mm ， l1 =2mm ， l 2=4mm ，l3=0 ，f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1所以：4） 确定粗车台阶面得基本时间 ：L=其中 d=121mm ，d1 =91.5mm ，l1=0 ，l2=4mm ，l3=0 ，f=0. 52mm/r，n=2r/s, i=1所以：确

20、定工序的时间Ti=T 1 +T2 +T 3+T 4 +T 5=15+17+22+18+35=115.4s.专业 .整理 .下载可编辑各工序参数见下表工序内容车床转速切削速度进给量背吃刀量加工时间（n）r/s（v）m/s（f ）（ a p ） （Ti）/smm/rmm车外圆 ?118.52.150.760.61.2525车外圆 ?91.520.590.61.2515.4粗镗孔 ?656.171.260.21.535粗车端面20.620.521.322粗车台阶端面20.760.521.3182、工序 切削用量及基本时间的确定本工序还是粗车 （车端面 、外圆、台阶面 、镗孔和车沟槽 ），已知与工序

21、相同。采用工序 确定切削用量和切削时间的方法，得本工序的切削用量及基本时间见下表 ：.专业 .整理 .下载可编辑工序内容车床转速背吃刀量进给量切削速度加工时间（n ）r/s（ ap ）（ f） （ v） （ Ti）/smmmm/rm/s粗车端面21.70.520.6916粗 车外圆 21.750.650.6925106.5mm粗车台阶面21.70.520748镗孔 ?943.832.50.21.1369工序 切削用量及基本时间的确定（ 1）切削用量 本工序为钻孔 ，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 。 确定进给量 f 。由于孔径和深度均很小 ，宜采用手动

22、进给 。 选择钻头磨钝标准及耐用度。根据表5-130 ，钻头后刀面最大磨损量为 0.8mm ；耐用度 T=15min 。 确定切削速度 V。由表 5-132 ，V。=670MPa 的 45 钢加工属性 5 类。根据表 5-127 ，暂定进给量 f=0.16mm/r 。由表可查得 V=17m/min，n=18r/s(2)基本时间钻 4 个直径为 5mm 深 12mm 的通孔，基本时间约为 20s。工序内容主轴转速切削速度进给量加工时间（n）r/sm/s（Ti）/s.专业 .整理 .下载可编辑钻孔180.16手动204、工序 切削用量及基本时间的确定（1）切削用量本工序为铣槽 ，所选刀具为高速钢三

23、面刃铣刀。机床选用 X62 型卧式车床 。共铣 4 个槽 。确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz 查表得公式 ：查表得：（；z=20；d=125mm；）=39.84m/min根据铣床工作台进给量表，选择fz =0.063mm/s,f mz =75mm/min基本时间，根据表 T=式l=7.5；l1 =+(13)；.专业 .整理 .下载可编辑i=4T=四 夹具设计（一）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 （亦是装配基准和测量基准 ），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。具体而言 ，即选 68K7mm 孔及一端面作为精基准 。由

24、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 。.专业 .整理 .下载可编辑（二）夹具的定位方案以端面及 68K7mm 孔为定位基准 ，采用平面在定位盘的短圆柱面及台阶面上定位 。中间圆柱用夹紧工作 ，圆柱于台阶面上方沿夹具 45开孔用于固定工件孔与 x、y 轴方向 45偏差。其中台阶平面限制 3 个自由度 ，短圆柱台限制 2 个自由度 。（三）夹紧机构的选择与设计夹紧机构有斜楔行夹紧机构 、螺旋夹紧机构 、偏心夹紧机构 、铰链夹紧机构 、联动夹紧机构等 。该孔加工为钻孔加工

25、 ，钻孔的冲击力较大 ，震动较大 ，所以不适合偏心夹紧机构 、斜楔行夹紧机构。联动夹紧机构的结构比较复杂 ，这里选择螺旋夹紧机构 。（四）夹紧力的计算夹紧力的作用点位置和方向确定以后 ，还需要合理地确定夹紧力的大小 ，夹紧力不足便会使工件在切削过程中产生位移并容易引起振动 ，夹紧力过大又会造成工件或夹具不应有的变型或表面损伤，因此，应对所需的夹行计算 。理论上 ，夹紧力的大小应与作用在工紧力进件上的其他力相平衡：实际上 ，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度 、加紧机构的传递效率等因素有关 。采用估算法确实夹紧力的大小 ，根据工件所受切削力 、夹紧力 、摩擦力等作用的情况 ，实际夹紧力 Fs 等于计

26、算出的切削力 F 乘以安.专业 .整理 .下载可编辑会系数 K：Fs=F*K安全系数 K 的选择应根据切削的具体情况和所用夹紧机构的特点来选取，一般粗加工或继续力切削时取 K=2.5 3；精加工和连续切削时取 K=1.5 2；如果夹紧力的方向和切削力方向相反 ，为了保证夹紧 K 值可取 2.53。计算切削力的指数公式 ：F=CFcae KFc f zyFc a p zd qe K Fc其中查表得 ：CFc=96.6 ；ae=16mm ；KFe=0.88 ；fz=0.08mm/r ；yFe=0.75 a p=12.5mm ；z=6；d=16 ；qe=-0.87 ；带 入 计 算 得 ： F=96

27、.6 160.88 0.08 0.75 12.5 6 16 -0.87 0.08=985.95N实际切削力为 ：Fs=985.95 2.5=2464.875N（五）定位误差分析1、定位盘的直径与孔?68 配合间隙误差分析：间隙误差计算定位盘加工直径尺寸为?68f7 ，则其与孔的配合为?68K7。 内孔 ?68K7 经查表得0.009，公差值为 0.009- （ -0.021 ）f768 0.021=0.03mm 。定们盘 ?68f7 经查表得0. 03。68 0. 06 ，公差值为 0.03mm它们的最大间隙为 ：68.009-67.94=0.069mm。.专业 .整理 .下载可编辑最小间隙为 ：67.979-67.97=0.009mm.其间隙范围为 ：0.009 0.069mm 。（间隙是孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正，所以K7?68为间隙配合 ）f7：误差分析该工件的定位基准圆心将由于配合状态的不同可能在最大范围内变动 ，如图所示为 ?0.069 是工件圆心的变动范围而形成了定位误差 。其理想定位及准备为 O 点，则它们的间隙为 0.009mm ，由于安装工件后 ，在工件套上压力板 ，并锁上螺母 ，这样把工件装在夹具上的倾斜度减的很小 ，几乎为 0 。所以不需要考虑