機 械 制 造 技 術 基 礎課 程 設 計題 目：雙聯(lián)齒輪的機械加工工藝規(guī)程及加工 287 的齒?夾具設計班 級：遼寧工程技術大學課程設計 1姓 名：學 號：指導教師：完成日期：任 務 書一、 設計題目:雙聯(lián)齒輪的機械加工工藝規(guī)程及加工 287 的齒夾具設計?二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1 張(2) 生產類型:（中批或大批大量生產）三、上交材料1．所加工的零件圖 1 張2．毛坯圖 1 張3．編制機械加工工藝過程卡片 1 套4．編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工序卡片 1 套5．繪制夾具裝配圖（A0 或 A1） 1 張6．繪制夾具中 1 個零件圖（A1 或 A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體） 。 1 張7．課程設計說明書，包括機械加工工藝規(guī)程的編制和機床夾具設計全部內容。 （約 5000-8000 字） 1 份四、進度安排本課程設計要求在 3 周內完成。1．第 l～2 天查資料，繪制零件圖。2．第 3～7 天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機械加工工序卡片。3．第 8～10 天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步） 。4．第 11～13 天，完成夾具裝配圖的繪制。5．第 14～15 天，零件圖的繪制。6．第 16～18 天，整理并完成設計說明書的編寫。7．第 19 天～21 天，完成圖紙和說明書的輸出打印。答辯五、成績評定綜合評定成績： □優(yōu)秀、 □ 良好、 □中等、 □ 及格、 □不及格指導教師 日 期 摘 要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。雙聯(lián)齒輪的加工工藝規(guī)程及其滾齒的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。AbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 錄1 緒論……………………………………………………………………………………………11.1 機床夾具的概念……………………………………………12. 零件分析 …………………………………………………12.1 零件作用 ……………………………………………22.2 零件的工藝分析 ………………………………………23. 工藝規(guī)程設計………………………………………………23.1 確定毛坯的制造形式 …………………………………33.2 基面的選擇傳 …………………………………………33.3 制定工藝路線 …………………………………………33.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ………53.5 確定切削用量及基本工時…………………………… 54 夾具設計…………………………………………………… 84.1 問題的提出………………………………………………94.2 定位基準的選擇…………………………………………94.3 切削力及夾緊力計算……………………………………104.4 定位誤差分析……………………………………………114.5 夾緊誤差計算……………………………………………115 方案綜合評價與結論·································125.1 方案綜合評價與結論·························· 12 體會與展望………………………………………………………15參考文獻 …………………………………………………………1611 緒 論1.1 機床夾具的概念在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。夾具最早出現(xiàn)在 1787 年，至今經歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產品工件的制造質量主要依賴勞動者個人的經驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（或對刀）元件的結構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。2 零件的分析2.1 零件的作用齒輪的作用，齒輪用于變速箱中，主要起傳遞動力和扭矩的作用22.2 零件的工藝分析齒輪有 2 組加工面他們有位置度要求。這 2 組加工面的分別為1， 一外圓為基準的加工面，這組加工面包括，外圓自身和端面，和內圓2， 2：一個事以內圓為基準的加工面，這個主要是齒輪的加工。3. 工藝規(guī)程設計3.1 確定毛坯的制造形式零件的材料為 45 據生產綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用模鍛。33.2 基面的選擇的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。粗基準的選擇：對雙聯(lián)齒輪這樣的回轉體零件來說，選擇好粗基準是至關重要。對回轉體零件我們通常以外圓作為粗基準。精基準的選擇：精基準 的選擇要考慮基準重合的原則，設計基準要和工藝基準重合。因此我們采用內孔做為定位基準。3.3 工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案：方案一工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：車 Φ287 端面，外圓，內孔工序Ⅳ：車另一端的各個端面，外圓退刀槽，插齒空刀槽，內孔工序Ⅴ：車 Φ287 端面工序Ⅵ：車 Φ160 端面4工序Ⅶ：鉆 8-Φ15 孔锪孔 Φ30工序Ⅷ：滾 m=3.5，z=80 大齒輪工序Ⅸ：插 m=3，z=65 小齒輪。工序 XI：磨 m=3.5.，z=80 大齒輪齒工序工序 XII：磨 m=3.，z=65 小齒輪工序 XIII：去毛刺工序 XIV：檢驗入庫方案二工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：車 Φ287 端面，外圓，內孔工序Ⅳ：車另一端的各個端面，外圓退刀槽，插齒空刀槽，內孔工序Ⅴ：鉆 8-Φ15 孔锪孔 Φ30工序Ⅵ：滾 m=3.5，z=80 大齒輪工序Ⅶ：插 m=3，z=65 小齒輪。工序Ⅷ：齒部加熱淬火 40-50HRC工序 IX：磨 m=3.5.，z=80 大齒輪齒工序工序 X：磨 m=3.，z=65 小齒輪工序 XI：去毛刺工序 XII：檢驗入庫5工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一在車完所有的外圓和內孔之后，又以內孔定位車削了 2 端面，因為端面相對于孔中心線有跳動要求，這樣我們可以保證端面相對于孔中心線的端面跳動，而方案二則很難保證，因此我們選用方案一具體的工藝路線如下工序Ⅰ：模鍛工序Ⅱ：退火處理工序Ⅲ：車 Φ287 端面，外圓，內孔工序Ⅳ：車另一端的各個端面，外圓退刀槽，插齒空刀槽，內孔工序Ⅴ：車 Φ287 端面工序Ⅵ：車 Φ160 端面工序Ⅶ：鉆 8-Φ15 孔锪孔 Φ30工序Ⅷ：滾 m=3.5，z=80 大齒輪工序Ⅸ：插 m=3，z=65 小齒輪。工序 X：齒部加熱淬火 40-50HRC工序 XI：磨 m=3.5.，z=80 大齒輪齒工序工序 XII：磨 m=3.，z=65 小齒輪工序 XIII：去毛刺工序 XIV：檢驗入庫63.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定齒輪零件材料為 45，類型為大批量生產，采用模鍛。1、 齒輪的外圓和端面因雙聯(lián)齒輪的外圓和端面的精度要求都不是很高，其加工余量為 2mm。2：端面采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為 3.2，根據參考文獻，其余量為Z=2.5mm3.5 確定切削用量及基本工時工序三：車 Φ287 端面，外圓，選硬質合金外圓車刀，端面車刀，工步一：車 Φ287 左端端面1） 車削深度，可以選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為 7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表 3.7，后刀面最大磨損為 1.0~1.5mm。查《切削手冊》表 3.8，壽命 T=180min4） 計算切削速度 按《切削手冊》 ，查得 Vc＝ 98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s7據 CA6140 臥式車床車床參數(shù)，選擇 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為PcmPcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(287-145)/475x2=0.149473min工步二：車 Φ287 外圓選擇硬質合金車刀1） 車削深度，選擇 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。2）機床功率為 7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表 3.7，后刀面最大磨損為 1.0~1.5mm。查《切削手冊》表 3.8，壽命 T=180min4） 計算切削速度 按《切削手冊》 ，查得 Vc＝ 98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s據 CA6140 臥式車床車床參數(shù)，選擇 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)8=0.16mm/z。5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為PcmPcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tm＝L/ V f=(18)/475=0.03789min工序四，工序五，工序六的切削用量及基本工時計算如上在此不再類述。工序 VII 鉆 Φ15 孔，锪孔 Φ30 深 5 個工序 III：鉆 φ14 孔擴孔 Φ15工步一鉆孔至 φ14確定進給量 ：根據參考文獻Ⅳ表 2-7，當鋼的 ，f MPab80??時， 。由于本零件在加工 Φ14 孔時屬md140??rmf/47.0~39.?于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù) 0.75，則??rf /35.0~29.5.??根據 Z525 機床說明書，現(xiàn)取 rmf/.切削速度：根據參考文獻Ⅳ表 2-13 及表 2-14，查得切削速度所以min/18v?in/7.3014810rdvws ???9根據機床說明書，取 ，故實際切削速度為min/375rnw?in/37.2104dv??切削工時： ， ， ，則機動工時為ml8?l61ml2?in.025.3721????fnltwm工步二：擴孔 15?利用鉆頭將 孔擴大至 ，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切mm15?削用量可根據鉆孔的切削用量選取 ????rff/87.0~5. 75.06.221???鉆根據機床說明書，選取 mf/5. in/4~612331~2vv???????????????鉆則主軸轉速為 ，并按車床說明書取in/46.5rn，實際切削速度為mi/68rnw? min/238.10dvw???切削工時： ， ， ，則機動工時為l8?l61l2in5.07.321????fnltwm10工序 X 滾齒夾具設計1)滾齒機，采用 m=3.5 z=80 的滾刀1) 已知毛坯長度方向的加工余量為 2.57mm,考慮的模鑄拔模斜度，=4mmpa2) 進給量 f 根據《 實用機械加工工藝手冊》 中表 2.4-3,當?shù)稐U尺寸為16×25 mm 23~5mm,以及工件直徑為 112.5 /rpa按滾齒機說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r3) 計算切削速度，按《切削手冊》表 1.27,切削速度的計算公式為 (壽命T=60min)(m/min)vyxpmckfaTCvv?其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù) 見《切削手冊》vCvxvyvk表 1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。MvksvkvkrvBv所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min)vxvc35.015.02.46?4)確定機的主軸轉速ns= = 504r/minWπd10cv??x106.5811按機床說明書(見《工藝手冊》表 4.2-8),與 504r/min 相近的機床轉速為480r/min 及 600r/min?，F(xiàn)選取 =480r/min。wn5) 切削工時，按《工藝手冊》表 6.2-1L= =40mm , =2mm, =0, =0201?1l2l3tm= = =0.098(min)fnlw31l?0.948?其余滾齒和磨齒輪的加工工時和切削用量的計算如上，在此也不再一一敘述4、 夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計第 X 道工序滾齒輪夾具設計4.1 問題的提出本夾具主要用來滾直徑 287 的齒輪，同時對孔的同軸度及加工精度有一定的要求。且在滾齒時還要保證其對中心線精度要求，為了使其誤差減小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產率、降低勞動強度、提高加工質量。124.2 定位基準的選擇我們采用 Φ145 內孔作為定位基準，因為我們滾齒的時間，工作臺和滾刀是同時旋轉的，且我們所加工齒輪，可以從任何地方入刀，齒輪加工在定位正確的情況下，全靠工作臺和滾刀的運動決定，因此我們只要工件放好定好位置，然后壓緊既可以，因此我們采用 Φ145 內孔和端面定位，采用 U 型壓板壓緊即可滿足要求，使用 Φ145 內圓定位我們用的是一個定位盤。定位盤和工件過度配合來定位工件。134.3 削力和夾緊力計算切削力和夾緊力計算(1)刀具： 采用 m=3.5 z=80 的滾刀機床： 滾齒機由[3] 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0?查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) .1vk30?FC3.Fq0.?FXz=24 65.y8.uPa0?Fw代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。安全系數(shù) K= 4321K其中： 為基本安全系數(shù) 1.51為加工性質系數(shù) 1.12K為刀具鈍化系數(shù) 1.13為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14K14所以 NKF7.15??(2)夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機 由 ??FKfN???21其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01?fF= +G G 為工件自重zPNfFN4.35121????夾緊螺釘： 公稱直徑 d=16mm，材料 45 鋼 性能級數(shù)為 6.8 級MPaB106???MPaBs4801???螺釘疲勞極限： PaB192603.2.01 ?????極限應力幅： Mkma7.51li????許用應力幅： ??PaSa3.li?螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ??s???[s]=3.5~4 取[s]=415得 ??MPa120??滿足要求???8.24cHdF????PaNc153.2經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力4.4 定位誤差分析由于用 Φ145 內孔和端面定位，齒輪設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在 Z 軸方向，且向下，見下圖。 0.12.30.2.67DYzTd??????式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm） ；——工件圓孔直徑公差（mm） ； DT——定位銷外圓直徑公差（mm） 。d16圖 3.2 定位銷水平放置時定位分析圖4.5 夾緊誤差分析和計算因為本道工序的夾具靠內孔定位，我們只要保證定位內孔的軸的尺寸精度，我們的加工精度就可以保證，因為我們靠內孔定位，開口壓板直接壓緊，壓緊力是垂直的，不存在壓緊誤差。因此壓緊誤差不予考慮。5.方案綜合評價與結論5.1 具設計及操作說明如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用 U 型壓板,以便裝卸,夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對于中心線的跳動，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺是操作比較簡單，結構比較緊湊，效率大大提高17裝配圖如下圖：18夾具體如下圖：19體會與展望課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和 AUTOCAD 等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們課程設計完成的更出色的關鍵一步。20參 考 文 獻[1] 于英華.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社.[2] 任青劍，賀敬宏.機械零件課程設計[M].西安：陜西科學技術出版社,2003：66-93.[3] 胡鳳,蘭主.互換性與技術測量基礎[M].北京:高等教育出版社，2005.[4] 楊黎明.機床夾具設計手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1996:323-456.