機床主軸箱齒輪加工工藝及加工54h11孔工裝夾具設計（含CAD圖紙和說明書）

機床主軸箱齒輪加工工藝及加工54h11孔工裝夾具設計（含CAD圖紙和說明書）,機床,主軸,齒輪,加工,工藝,54,h11,工裝,夾具,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 設計說明書 機床主軸箱齒輪加工工藝和夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 隨著科技技術的不斷進步，生產都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。本文主要是機床主軸箱齒輪專用夾具設計，在生產過程中，使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。 關鍵詞：工藝設計，齒輪零件，齒輪傳動 3 目 錄 摘 要 2 目 錄 3 第1章 緒論 5 1.1 機械加工工藝概述 5 1.2機械加工工藝流程 5 1.3畢業(yè)設計工藝要求的基本任務和要求 6 1.3.1工藝設計的基本任務 6 1.3.2設計要求 6 第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設計 7 2.1 零件的作用 7 2.2零件的工藝分析 8 2.3工藝規(guī)程設計 8 2.3.1確定毛坯的制造形式 8 2.3.2基面的選擇 8 2.3.3 確定工藝路線 8 2.3.4確定切削用量及基本工時 11 第3章 加工54h11夾具設計 15 3.1 車床夾具設計要求說明 15 3.2車床夾具的設計要點 16 3.3 定位機構 17 3.4夾緊機構 18 3.5零件的車床夾具的加工誤差分析 18 3.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 19 3.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 20 3.8 本章小結 22 總 結 23 參考文獻 24 致 謝 25 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據產品數(shù)量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3畢業(yè)設計工藝要求的基本任務和要求 1.3.1工藝設計的基本任務 (1)繪制零件工作圖一張 (2)繪制毛坯-零件合圖一張 (3)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套 (4)編寫設計說明書一份 (5)夾具裝配圖和夾具零件圖 1.3.2設計要求 (1)保證零件加工質量,達到圖紙的技術要求 (2)在保證加工質量的前提下,盡可能提高生產效率 (3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產安全 (4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內技術和裝備 (5)工藝規(guī)程應正確.清晰,規(guī)范化,標準化的要求 5 第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的作用 機床主軸箱齒輪,，它是齒輪的一個主要一種，其功用是傳遞運動和運動方向，以適應傳動機構運動的需要。從而改變機器運行的轉速，實現(xiàn)傳動功能。 技術要求 1、材料45；銅套材料 ZQSn6-6-3。 2、齒部高頻感應加熱淬火44~48HRC。 齒輪基本參數(shù) m=2 Z=25 α=20° 精度等級6FH 2.2零件的工藝分析 從零件圖上可以看出，該零件的結構加工表面比較多，且輪齒的加工精度比較高。 1、零件圖樣分析 1）齒輪材料與所鑲銅套材料不同，分別為45和ZQSn6-6-3。 2）齒輪左端面A，與φ25H7內孔軸心線圓跳動公差為0.05mm。 3）齒輪右端面B，與φ25H7內孔軸心線圓跳動公差為0.03mm。 4）齒部高頻感應加熱淬火44~48HRC。 5）齒輪精度等級為6FH。 2.3工藝規(guī)程設計 2.3.1確定毛坯的制造形式 由生產計劃可知，該零件為成批生產。零件材料為20CrMnTi鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運行過程中會經常的行駛，故零件在工作過程中經常承受沖擊性載荷，齒輪面也應該有較強的硬度，因此應該選用鍛件，以便金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠性。由于零件為大批生產，而且零件的尺寸不大，可以采用模鍛成型，從而提高生產率，保證加工精度。 2.3.2基面的選擇 定位基準的選擇是擬定零件加工路線的、確定法加工方案前的重要工作?；鶞蔬x擇的合理、可靠，直接影響到加工質量和生產效率。對于保證零件的尺寸精度和位置精度有著決定性的作用，同時可以使生產率得以提高。反之，就會出現(xiàn)各種問題，更有甚者還會造成大批廢品零件，使生產無法正常進行。我們在選擇基準的時候通常考慮下面幾個問題： 以哪一個表面作為精基面或統(tǒng)一基準，可以保證加工精度和高的生產效率； 為加工精基面或統(tǒng)一基準，應采用哪一個表面作為粗基準； 是否有特殊表面需要采用統(tǒng)一基準以外的精基面。 在選擇基準的時候，應盡量做到設計基準與定位基準重合。對于離合齒輪這樣的盤套類零件，根據該零件的工作特點和加工要求，選擇定位面基準如下： 粗基面：以外圓和一個端面作為粗基面，鏜、拉內孔。 精基面：齒輪基圓的基準是內孔φ82的內圓表面，所以精基準為內孔φ82+0.16 0mm的內圓表面，選擇花鍵孔和一個端面作為精基面，加工齒輪，以花鍵孔和右端面作為定位基面；加工以花鍵孔和左端面作為主要定位基面。 2.3.3 確定工藝路線 制定工藝路線是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。尤其在這種大批量生產綱領時，采用合理的工藝路線可以大大提高生產率，使生產成本降低，并獲得可觀的經濟效益。 一、加工方法的確定 零件各表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，然后需要考慮生產率和經濟性方面的要求，在選擇時，應根據各種加工方法的特點及其經濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求綜合考慮。 該工件毛坯經模鍛成型，孔已鑄出。其各表面加工方法如下： 左、右端面： 粗車 各外圓表面： 粗車—半精車 內孔： 粗鏜—半精鏜 齒輪： 滾齒—剃齒—珩齒 二、零件各表面加工順序的確定 1、加工階段的劃分 為了達到規(guī)定的技術要求，該離合齒輪的加工可以分為上個加工階段 l 粗加工階段 車外圓、端面，鏜內孔、花鍵孔； l 半精加工階段 以拉出的花鍵孔為主要精基準，精車外圓，滾齒、剃齒； l 精加工階段 校正花鍵孔，并以校正好的花鍵孔為精基準，珩齒。 2、 加工順序的安排 l 機械加工順序的安排 根據機械加工順序安排時應遵循的原則，考慮到該工件的具體特點，先安排外圓、端面、內孔的加工。由于花鍵孔是后面各表面加工的主要精基準，所以接著安排花鍵孔的拉削?；ㄦI孔加工好以后，以花鍵孔為精基準，精車外圓，銑銑2×38mm的槽和剃齒，然后安排花鍵孔的校正，珩齒。 l 熱處理的安排 由于毛坯為模鍛件，在機械加工之前應進行真貨處理，消除鍛造應力，境地硬度，改善切削性能。在粗加工之后，安排第二次熱處理——調質處理，提高零件的綜合力學性能，最后根據零件的技術要求，對輪齒表面進行淬火處理，以得到較高的表面硬度，提高其耐磨性。 l 輔助工序的安排 檢驗工序：在熱處理之后安排中間檢驗工序，最后安排終檢工序，還有安排鉗工去毛刺，安排清晰工序，最后還要將零件油封，庫存。 3、工序的組合 根據零件的生產規(guī)模以及零件的結構特點還有加工方法，為了盡可能減少安裝次數(shù)，在一次加工中安排多面加工，以保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機床夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。 4、工藝路線的確定 由于生產綱領為批量生產，所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產率和減少機床數(shù)量，使生產成本下降。 表2-27 機床主軸箱齒輪機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內容 工藝裝備 1 下料 棒料 鋸床 2 鍛 毛坯鍛造尺寸φ62mm×40mm 3 熱處理 正火 4 車 夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm C620 5 車 倒頭，夾外圓，按內孔表面找正，車另一端面保證總長32.6mm，車內孔尺寸至φ32H7mm。倒角 C620 6 車 以φ32H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角 C620 專用心軸 7 鉗 壓入相配的銅套 8 磨 磨兩端端面，保證尺寸32mm M7132 9 精車 以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內孔至圖樣尺寸φ25H7mm C620 專用工裝 10 精車 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角 C620 專用工裝 11 滾齒 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，滾齒m=2，z=25，留剃齒余量 Y3213 專用工裝 12 鉗 鉆φ3mm油孔，去毛刺 Z4006A 組合夾具 13 熱處理 高頻感應加熱淬火44~48HRC 14 剃齒 剃齒 Y4236 15 檢驗 按圖樣檢查各部尺寸及精度 16 入庫 入庫 3、工藝分析 1）齒輪根據其結構、精度等級及生產批量的不同，機械加工工藝過程也不相同，但基本工藝路線大致相同，即毛坯制造及熱處理——齒坯加工——齒形加工——齒部淬火——精基準修正——齒形精加工。 2）該例齒輪特點是內孔鑲銅套，應先分別加工齒圈內孔和相配的銅套，過盈配合將銅套壓入齒圈內，再進行各序精加工。 3）該例齒輪精度要求較高6FH，工序安排滾齒后應留有一定剃齒或磨齒的加工余量，再進行最后的精加工。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。 工序確定 零件機械加工工藝路線擬定后還需要對每一工序進行設計。其主要內容包括：確定每一工步的加工余量、計算各工序的工序尺寸及公差、選擇各工序所選用的機床及工藝裝備、確定切削余量、計算工時定額。 （1）加工余量的確定 機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工精度，余量過大，不但增加機械加工勞動量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。 根據零件毛坯條件：材料為20CrMnTi鋼，生產類型為成批生產，采用在鍛模上得到模鍛毛坯。本設計采用查表修正法和經驗估值法相結合確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸。 2.3.4確定切削用量及基本工時 工序4夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm 選擇端面車刀，刀具 根據加工余量和機床剛度，選擇吃刀深度。一次走刀。 進給量<表9-2> 刀具耐用度 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 選擇 所以實際切削速度 切削工時： 取 所以 工序5 倒頭，夾外圓，按內孔表面找正，車另一端面保證總長32.6mm，車內孔尺寸至φ32H7mm。倒角 采用外圓車刀 因此一次走刀 進給量 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 為了加工工人操作方便,依然選擇機床轉速 所以實際切削速度 切削工時：切入長度: 工序6 以φ32H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角 選擇車床C620 進給量 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 選擇機床轉速 所以實際切削速度 切入長度: 工序9 以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內孔至圖樣尺寸φ25H7mm 2Z=2.2 用YT15鏜刀伸出的長度100mm 理論切削速度: 機床主軸轉速: 為了方便，仍選擇機床轉速 實際切削速度 切削工時： 工序10 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角 2Z=1.1 為了方便，仍選擇機床轉速 實際切削速度 切削工時： 工序11 滾齒 由艾興，肖詩綱主編.《切削用量簡明手冊》.北京.機械工業(yè)出版社表10-174 V=312/T0.33S0.5 N=0.124s0.9m1.7/D 又由文獻2表10-175,10-177 S=2.5，T=240min，m=4 代入上式得 V=32.4m/min，N=0.27kw 工序12：鉆φ3mm油孔，去毛刺 機床：鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： 根據參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 第3章 加工54h11夾具設計 3.1 車床夾具設計要求說明 車床夾具主要用于加工54h11夾具設計。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。 （2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。 3.2車床夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式： 1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。 圖1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結構尺寸，可查閱有關手冊 3.3 定位機構 由零件圖分析的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設計夾具模型如下： 選擇定位元件為：選擇一個端面和心軸進行定位設計?？梢?，定位方案選擇合理。 3.4夾緊機構 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下： 2、 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； 3、 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 4、 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 5、 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。 3.5零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。 如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述： （1）定位誤差 由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。 （2）夾具誤差 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01. （3）安裝誤差 因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。 （4）加工方法誤差 如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取 =/3=0.05/3=0.017mm 零件的車床夾具總加工誤差是： 精度儲備： 故此方案可行。 3.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁取? 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 3.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明 （1）夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 24 3.8 本章小結 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 總 結 本次課程設計是在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性復習，是一次對我們所學的專業(yè)基礎知識的掌握情況的重要考察和檢驗，更是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際，分析并解決問題能力的重要內容和階段。使我更好的掌握了CAD和PROE制圖軟件。 這次課程設計，其設計圖主要用CAD制圖軟件完成。自我感覺尚有很多不足和錯誤，首先，在設計夾具裝配件時過于匆忙，裝配拔叉時放在了左手邊，不符合工人正常勞作習慣；其次是課程設計前準備工作沒做好，在圖書館很多資料和文獻都沒能借到（早已借空了），在借閱同學的相關資料時沒有時間認真琢磨和分析相關信息和數(shù)據；最后就是課程設計說明書的編寫過于匆忙，時間很緊，很多文字和標準，公式，數(shù)據，計算上的錯誤沒有時間一一改正（確實，在打這篇文稿，發(fā)現(xiàn)了很多錯誤和缺憾）。 課程設計，是一個系統(tǒng)性、知識點廣泛的學習過程。通過這樣一個系統(tǒng)性的學習和結合，使自己把學過的知識聯(lián)系起來，運用到各個方面上去。同時，廣泛地運用設計手冊及各種參考資料，學會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作；整個零件的加工過程是和其他同學分工完成的，集中體現(xiàn)了團隊精神，合作分工能很好的提高辦事效率！在這次設計中培養(yǎng)了我獨立分工合作的能力！為以后出身社會的工作打下基礎！ 參考文獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 上海市金屬切削技術協(xié)會．金屬切削手冊[M]．上海科學技術出版社，2002． [4] 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在設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，設計就會做得很困難。 這次設計是在XX悉心指導下完成的。老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。 在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。最后，在即將完成設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！ 寧 設計說明書 機床主軸箱齒輪加工工藝 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 隨著科技技術的不斷進步，生產都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。本文主要是機床主軸箱齒輪專用夾具設計，在生產過程中，使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。 關鍵詞：工藝設計，齒輪零件，齒輪傳動 3 Abstract Key Words: 目 錄 摘 要 2 Abstract 3 目 錄 4 第1章 緒論 5 1.1 機械加工工藝概述 5 1.2機械加工工藝流程 5 1.3畢業(yè)設計工藝要求的基本任務和要求 6 1.3.1工藝設計的基本任務 6 1.3.2設計要求 6 第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設計 7 2.1 零件的作用 7 2.2零件的工藝分析 7 2.3工藝規(guī)程設計 8 2.3.1確定毛坯的制造形式 8 2.3.2基面的選擇 8 2.3.3 確定工藝路線 9 2.3.4確定切削用量及基本工時 12 結 論 17 參考文獻 18 致 謝 19 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進行加工的一個依據。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細的數(shù)據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。 技術人員根據產品數(shù)量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領，加工工藝是每個步驟的詳細參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產綱領，確定生產類型。 2) 分析零件圖及產品裝配圖，對零件進行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善。 1.3畢業(yè)設計工藝要求的基本任務和要求 1.3.1工藝設計的基本任務 (1)繪制零件工作圖一張 (2)繪制毛坯-零件合圖一張 (3)編制機械加工工藝規(guī)程卡片一套 (4)編寫設計說明書一份 (5)夾具裝配圖和夾具零件圖 1.3.2設計要求 (1)保證零件加工質量,達到圖紙的技術要求 (2)在保證加工質量的前提下,盡可能提高生產效率 (3)要盡量減輕工人的勞動強度,生產安全 (4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內技術和裝備 (5)工藝規(guī)程應正確.清晰,規(guī)范化,標準化的要求 19 第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設計 2.1 零件的作用 機床主軸箱齒輪,，它是齒輪的一個主要一種，其功用是傳遞運動和運動方向，以適應傳動機構運動的需要。從而改變機器運行的轉速，實現(xiàn)傳動功能。 技術要求 1、材料45；銅套材料 ZQSn6-6-3。 2、齒部高頻感應加熱淬火44~48HRC。 齒輪基本參數(shù) m=2 Z=25 α=20° 精度等級6FH 2.2零件的工藝分析 從零件圖上可以看出，該零件的結構加工表面比較多，且輪齒的加工精度比較高。 1、零件圖樣分析 1）齒輪材料與所鑲銅套材料不同，分別為45和ZQSn6-6-3。 2）齒輪左端面A，與φ25H7內孔軸心線圓跳動公差為0.05mm。 3）齒輪右端面B，與φ25H7內孔軸心線圓跳動公差為0.03mm。 4）齒部高頻感應加熱淬火44~48HRC。 5）齒輪精度等級為6FH。 2.3工藝規(guī)程設計 2.3.1確定毛坯的制造形式 由生產計劃可知，該零件為成批生產。零件材料為20CrMnTi鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運行過程中會經常的行駛，故零件在工作過程中經常承受沖擊性載荷，齒輪面也應該有較強的硬度，因此應該選用鍛件，以便金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠性。由于零件為大批生產，而且零件的尺寸不大，可以采用模鍛成型，從而提高生產率，保證加工精度。 2.3.2基面的選擇 定位基準的選擇是擬定零件加工路線的、確定法加工方案前的重要工作。基準選擇的合理、可靠，直接影響到加工質量和生產效率。對于保證零件的尺寸精度和位置精度有著決定性的作用，同時可以使生產率得以提高。反之，就會出現(xiàn)各種問題，更有甚者還會造成大批廢品零件，使生產無法正常進行。我們在選擇基準的時候通常考慮下面幾個問題： 以哪一個表面作為精基面或統(tǒng)一基準，可以保證加工精度和高的生產效率； 為加工精基面或統(tǒng)一基準，應采用哪一個表面作為粗基準； 是否有特殊表面需要采用統(tǒng)一基準以外的精基面。 在選擇基準的時候，應盡量做到設計基準與定位基準重合。對于離合齒輪這樣的盤套類零件，根據該零件的工作特點和加工要求，選擇定位面基準如下： 粗基面：以外圓和一個端面作為粗基面，鏜、拉內孔。 精基面：齒輪基圓的基準是內孔φ82的內圓表面，所以精基準為內孔φ82+0.16 0mm的內圓表面，選擇花鍵孔和一個端面作為精基面，加工齒輪，以花鍵孔和右端面作為定位基面；加工以花鍵孔和左端面作為主要定位基面。 2.3.3 確定工藝路線 制定工藝路線是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。尤其在這種大批量生產綱領時，采用合理的工藝路線可以大大提高生產率，使生產成本降低，并獲得可觀的經濟效益。 一、加工方法的確定 零件各表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，然后需要考慮生產率和經濟性方面的要求，在選擇時，應根據各種加工方法的特點及其經濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求綜合考慮。 該工件毛坯經模鍛成型，孔已鑄出。其各表面加工方法如下： 左、右端面： 粗車 各外圓表面： 粗車—半精車 內孔： 粗鏜—半精鏜 齒輪： 滾齒—剃齒—珩齒 二、零件各表面加工順序的確定 1、加工階段的劃分 為了達到規(guī)定的技術要求，該離合齒輪的加工可以分為上個加工階段 l 粗加工階段 車外圓、端面，鏜內孔、花鍵孔； l 半精加工階段 以拉出的花鍵孔為主要精基準，精車外圓，滾齒、剃齒； l 精加工階段 校正花鍵孔，并以校正好的花鍵孔為精基準，珩齒。 2、 加工順序的安排 l 機械加工順序的安排 根據機械加工順序安排時應遵循的原則，考慮到該工件的具體特點，先安排外圓、端面、內孔的加工。由于花鍵孔是后面各表面加工的主要精基準，所以接著安排花鍵孔的拉削。花鍵孔加工好以后，以花鍵孔為精基準，精車外圓，銑銑2×38mm的槽和剃齒，然后安排花鍵孔的校正，珩齒。 l 熱處理的安排 由于毛坯為模鍛件，在機械加工之前應進行真貨處理，消除鍛造應力，境地硬度，改善切削性能。在粗加工之后，安排第二次熱處理——調質處理，提高零件的綜合力學性能，最后根據零件的技術要求，對輪齒表面進行淬火處理，以得到較高的表面硬度，提高其耐磨性。 l 輔助工序的安排 檢驗工序：在熱處理之后安排中間檢驗工序，最后安排終檢工序，還有安排鉗工去毛刺，安排清晰工序，最后還要將零件油封，庫存。 3、工序的組合 根據零件的生產規(guī)模以及零件的結構特點還有加工方法，為了盡可能減少安裝次數(shù)，在一次加工中安排多面加工，以保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機床夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。 4、工藝路線的確定 由于生產綱領為批量生產，所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產率和減少機床數(shù)量，使生產成本下降。 表2-27 機床主軸箱齒輪機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內容 工藝裝備 1 下料 棒料 鋸床 2 鍛 毛坯鍛造尺寸φ62mm×40mm 3 熱處理 正火 4 車 夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm C620 5 車 倒頭，夾外圓，按內孔表面找正，車另一端面保證總長32.6mm，車內孔尺寸至φ32H7mm。倒角 C620 6 車 以φ32H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角 C620 專用心軸 7 鉗 壓入相配的銅套 8 磨 磨兩端端面，保證尺寸32mm M7132 9 精車 以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內孔至圖樣尺寸φ25H7mm C620 專用工裝 10 精車 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角 C620 專用工裝 11 滾齒 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，滾齒m=2，z=25，留剃齒余量 Y3213 專用工裝 12 鉗 鉆φ3mm油孔，去毛刺 Z4006A 組合夾具 13 熱處理 高頻感應加熱淬火44~48HRC 14 剃齒 剃齒 Y4236 15 檢驗 按圖樣檢查各部尺寸及精度 16 入庫 入庫 3、工藝分析 1）齒輪根據其結構、精度等級及生產批量的不同，機械加工工藝過程也不相同，但基本工藝路線大致相同，即毛坯制造及熱處理——齒坯加工——齒形加工——齒部淬火——精基準修正——齒形精加工。 2）該例齒輪特點是內孔鑲銅套，應先分別加工齒圈內孔和相配的銅套，過盈配合將銅套壓入齒圈內，再進行各序精加工。 3）該例齒輪精度要求較高6FH，工序安排滾齒后應留有一定剃齒或磨齒的加工余量，再進行最后的精加工。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。 工序確定 零件機械加工工藝路線擬定后還需要對每一工序進行設計。其主要內容包括：確定每一工步的加工余量、計算各工序的工序尺寸及公差、選擇各工序所選用的機床及工藝裝備、確定切削余量、計算工時定額。 （1）加工余量的確定 機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工精度，余量過大，不但增加機械加工勞動量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。 根據零件毛坯條件：材料為20CrMnTi鋼，生產類型為成批生產，采用在鍛模上得到模鍛毛坯。本設計采用查表修正法和經驗估值法相結合確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸。 2.3.4確定切削用量及基本工時 工序4夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm 選擇端面車刀，刀具 根據加工余量和機床剛度，選擇吃刀深度。一次走刀。 進給量<表9-2> 刀具耐用度 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 選擇 所以實際切削速度 切削工時： 取 所以 工序5 倒頭，夾外圓，按內孔表面找正，車另一端面保證總長32.6mm，車內孔尺寸至φ32H7mm。倒角 采用外圓車刀 因此一次走刀 進給量 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 為了加工工人操作方便,依然選擇機床轉速 所以實際切削速度 切削工時：切入長度: 工序6 以φ32H7mm內孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角 選擇車床C620 進給量 理論切削速度: 確定機床主軸轉速: 選擇機床轉速 所以實際切削速度 切入長度: 工序9 以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內孔至圖樣尺寸φ25H7mm 2Z=2.2 用YT15鏜刀伸出的長度100mm 理論切削速度: 機床主軸轉速: 為了方便，仍選擇機床轉速 實際切削速度 切削工時： 工序10 以φ25H7mm內孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角 2Z=1.1 為了方便，仍選擇機床轉速 實際切削速度 切削工時： 工序11 滾齒 由艾興，肖詩綱主編.《切削用量簡明手冊》.北京.機械工業(yè)出版社表10-174 V=312/T0.33S0.5 N=0.124s0.9m1.7/D 又由文獻2表10-175,10-177 S=2.5，T=240min，m=4 代入上式得 V=32.4m/min，N=0.27kw 工序12：鉆φ3mm油孔，去毛刺 機床：鉆床Z525 刀具：根據參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： 根據參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 結 論 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 參考文獻 參考文獻 [1] 李 洪．機械加工工藝手冊[M] ．北京出版社，2006．1． [2] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊[M] ．機械工業(yè)出版社，2005．1． [3] 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同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們設計的重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去，為更好、更快的完成設計提供了重要保障。 在設計即將結束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，設計就會做得很困難。 這次設計是在XX悉心指導下完成的。老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W風范、高度的責任感使我受益非淺。在做設計的過程中也遇到了不少的問題，老師給了我許多關懷和幫助，并且隨時詢問我設計的進展情況、細心的指導我們，也經常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導我的設計。 在論文工作中，得到了機電學院有關領導和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。最后，在即將完成設計之時，我再次感謝對我指導、關心和幫助過老師、領導及同學。謝謝了！