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南华大学机械工程学院课程设计说明书南华大学机械工程学院课程设计说明书1/18机械设计制造及其自动化专业《机械专业课程设计》说明书题目学院名称指导教师职称班级学号学生姓名年月日PAGE2/2PAGE1/2摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。双联齿轮加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目录序言 11.零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工艺分析 22.工艺规程设计 32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择 32.3制定工艺路线 32.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 52.5确定切削用量及基本工时 53.夹具设计 103.1问题的提出 103.2定位基准的选择 103.3削力和夹紧力计算 103.4定位误差分析 113.5具设计及操作说明 11总结 12致谢 13参考文献 14PAGE3/14序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。支架的加工工艺规程及其铣，钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1.零件的分析1.1零件的作用双联齿轮的作用，双联齿轮用于变速箱中，主要起换档调速作用。图1-11.2零件的工艺分析双联齿轮有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1：一个是外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，和内圆，内花键2：一个是以内圆为基准的加工面，这个主要是齿轮的加工。其中齿轮的大端面与中心线的垂直度要求为0.015。2.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。图2-12.2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。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对双联齿轮这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用花键孔做为2.3制定工艺路线制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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一表2-1工序号工名序称工序内容1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端面,外圆4车车右端端面,外圆退刀槽车花键底孔5车精车各段外圆6拉拉花键7滚滚大齿轮8插插小齿9钳去毛刺10检验检验11入库入库方案二表2-2工序号工名序称工序内容1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端面,外圆4车车右端端面,外圆退刀槽车花键底孔5拉拉花键6滚滚大齿轮7插插小齿8钳去毛刺9检验检验10入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一采用粗车和精车外圆的加工，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求，而方案二只有粗车加工，不能更好的保证加工精度要求，综合考虑，我们选用方案一。具体的工艺路线如下表2-3工序号工名序称工序内容1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端面,外圆4车车右端端面,外圆退刀槽车花键底孔5车精车各段外圆6拉拉花键7滚滚大齿轮8插插小齿9钳去毛刺10检验检验11入库入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定双联齿轮零件材料为45，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。双联齿轮的外圆和端面因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2.5mm。2、双联齿轮的孔毛坯为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，2.5确定切削用量及基本工时工序：车左端面,外圆选硬质合金车刀1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(12+30)/475=0.052min。工序：车右端端面,外圆退刀槽车花键底孔选择硬质合金车刀1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(12+20)/475=0.050min。工序：精车各段外圆选择硬质合金车刀1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(12+2)/475=0.34min。工序：拉花键卧式内拉床L6120工序切削用量及基本工时的确定：拉花键单面升齿，根据有关手册，确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为0.06mm，拉削速度为0.06m/m切削工时式中：单面余量为3.5L拉削长度61考虑校准部分的长度系数取1.2K考虑机床反行程系数，取1.4V拉削速度拉刀单面升齿Z拉刀同时工作齿数P拉刀齿距所以拉刀同时工作齿数z=l/p=42/10.5=5.8拉削工时工序：滚齿轮1)已知毛坯长度方向的加工余量为3+0..8-0。7mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm2)进给量f根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25mm>3~5mm,以及工件直径为39时，f=0.7~1.0mm/r按滚齿机说明书（见切削手册）取f=0.9mm/r3)计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)(m/min)其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)4)确定机的主轴转速ns==504r/min按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。所以实际切削速度v=110r/min/。5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1L==40mm,=2mm,=0,=0tm===0.098(min)3.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计的工序是车右端端面外圆夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用来车右端端面外圆，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在车右端端面外圆时还要保证其对中心线精度要求，为了使其误差减小，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。3.2定位基准的选择我们采用外圆和端面作为定位基准，采用V型块定位，采用两爪卡盘夹紧工件，两爪卡盘的压紧即可满足要求。3.3削力和夹紧力计算查表1-2-3圆周力：径向力：轴向力：其中：查《机床夹具手册》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.4定位误差分析用外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是V形块对称面，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在V形块对称面上上下移动。定位误差计算如下：△jb=1/2T(d)=1/2x0.022=0.011△db=0.707(Td)=0.707x0.022=0.016△dw=△db-△jb=0.005分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差：△jb=0△db=0△dw=03.5具设计及操作说明本工件采用V型块定位，用两爪卡盘压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教