KCSJ-12蝸桿工藝及夾具設計（全套設計及CAD圖紙）,kcsj,12,十二,蝸桿,工藝,夾具,設計,全套,cad,圖紙 機械制造基礎設計課程說明書 蝸桿零件機械加工工藝規(guī)程設計 機械制造工藝實訓 工藝規(guī)程設計說明書 設計題目: 蝸桿零件的機械加工工藝規(guī)程設計 設 計 者 學 號 指導教師 年 月 機械制造工藝實訓工藝規(guī)程設計任務書 題目： 蝸桿零件的機械加工工藝規(guī)程設計 內容： 1．繪制零件的毛坯圖或零件—毛坯綜合圖(A3) 2．設計零件的機械加工工藝規(guī)程，并填寫： （1）整個零件的機械加工工藝過程卡（A4）； （2）自選其中之一重要工序的機械加工工序卡（A4）。 3．編寫設計說明書。 原始資料： 該零件圖樣一張；生產綱領為8000臺/年，1件/臺；每日一班。 班 級： 學 生： 指導教師： 1 目 錄 前 言 1 一 零件的分析 2 l 1. 計算生產綱領，確定生產類型 2 l 2. 零件的作用 2 l 3. 零件的工藝性分析和技術要求 2 l 4. 選擇毛坯 3 二 工藝規(guī)程設計 4 l 1. 定位基準的選擇 4 l 2. 零件表面加工方法的確定 4 l 3. 制定工藝路線 5 l 4. 加工設備和工藝裝備的選擇 8 l 5. 加工余量、工序尺寸和公差的確定 8 l 6. 切削用量、時間定額的計算 9 設計小結 17 參考文獻 17 前 言 《機械制造工藝實訓》是我們學習完大學階段的機械類基礎和技術基礎課以及專業(yè)課程之后的一個綜合課程，它是將設計和制造知識有機的結合，并融合現階段機械制造業(yè)的實際生產情況和較先進成熟的制造技術的應用，而進行的一次理論聯系實際的訓練，通過本課程的訓練，將有助于我們對所學知識的理解，并為后續(xù)的課程學習以及今后的工作打下一定的基礎。 對于我本人來說，希望能通過本次課程設計的學習，學會將所學理論知識和工藝課程實習所得的實踐知識結合起來，并應用于解決實際問題之中，從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力；同時，又希望能超越目前工廠的實際生產工藝，而將有利于加工質量和勞動生產率提高的新技術和新工藝應用到機器零件的制造中，為改善我國的機械制造業(yè)相對落后的局面探索可能的途徑。 由于所學知識和實踐的時間以及深度有限，本設計中會有許多不足，希望各位老師能給予指正。 一 零件的分析 l 1. 計算生產綱領，確定生產類型 該零件是蝸桿(見零件圖)。其年產量為8000臺，設其備品率為10%，機械加工費品率為1%，現制定該齒輪零件的機械加工工藝編程。 N=Qn(1+a%+b%)=8000×1×(1+10%+1%) =8880(件/年) 蝸桿零件的年產量為8880件，現已知該產品屬于輕型機械，根據教材表3-3生產類型與生產綱領的關系，確定起生產類型為大批生產。 l 2. 零件的作用 題目說給定的零件是ZA蝸桿軸，位于傳動系統(tǒng)中，一般與蝸輪配合使用。主要作用是用于空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的傳動機構。零件上有兩個Φmm的軸段，用于與軸承內圈相配合，其支承作用。零件上有帶鍵槽的Φmm的軸頭用于與聯軸器相連接傳遞運動和動力。 l 3. 零件的工藝性分析和技術要求 蝸桿軸這個零件從P108頁[1]零件圖上可以看出，它一共有四組加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現將這三組加工表面分述如下： 1.以兩端中心孔為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面為兩端中心孔，這要是因為中心孔的軸線要用作后面加工的定位和工序基準。 2.以軸頭外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：軸段外圓面、一個的鍵槽、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面、一個的鍵槽，這是用來連接聯軸器的。 3.以兩個軸段外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩個軸段的外圓面及左邊倒角、右邊定位軸肩。其主要加工表面為兩個軸段的外圓面，這是用來與軸承內圈配合用于支承的。 4.以分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面、軸段外圓面及兩側的退刀槽。主要加工表面為分度圓直徑為的ZA蝸桿螺旋面，這是用來與蝸輪配合用于傳遞運動和動力的。 這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面把兩端中心孔軸線A—B作為公共基準，有圓跳動要求。 鍵槽兩側面相對于公共基準A—B有對稱度要求。 由以上分析可知，對于這四組加工表面而言，我們可以先加工兩端中心孔這一組加工表面，然后以其軸線為基準，借助夾具進行其他三組表面的加工，并且保證它們之間的形狀精度要求。 l 4. 選擇毛坯 零件材料為45鋼，考慮到蝸桿在傳動過程中收到的振動，載荷，受力等方面的影響，因此應該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，由于零件產量為中大批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 二 工藝規(guī)程設計 l 1. 定位基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 （1）粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，所有表面都需要加工，按照有關粗基準的選擇原則，選取最大外圓面Φmm 作為粗基準。 （2）精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。設計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準。 l 2. 零件表面加工方法的確定 一；端面加工及鉆中心孔。 二；粗車外端面。 三；再倒角、銑鍵槽。 四；半精加工，磨削外圓面。 五；攻螺紋。 六；精磨外端面。 l 3. 制定工藝路線 制定工藝路線得出發(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。在生產綱領已確定為大批生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：銑端面，打中心孔 工藝四：粗車外圓，以中心軸線為精基準。 工藝五：半精車外圓，倒角，車退刀槽 工藝六：銑鍵槽 工藝七：車螺紋 工藝八：粗磨外圓 工藝九：精磨軸頸及軸頭，螺紋面 工藝十：研磨螺紋面 工藝十一：去毛刺 工藝十二：檢驗入庫 2.工藝路線方案二 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：銑端面，打中心孔 工藝四：粗車外圓，倒角，車退刀槽 工藝五：半精車外圓面 工藝六：銑鍵槽 工藝七：粗磨無粗糙度要求外圓面 工藝八：粗磨，精磨軸頸，軸頭 工藝九：車螺紋 工藝十：粗磨，精磨螺紋面 工藝十一：研磨螺紋面 工藝十二：去毛刺 工藝十三：檢驗入庫 3.工藝路線方案的比較與分析 上述兩個工藝路線方案的特點在于：方案一對于整個蝸桿軸一起加工，減少裝夾次數，同時在加工過程中有效防止了加工產生的應力對后加工工序的影響；方案二對不同部位進行粗、半精、精加工，不能對一臺機床進行連續(xù)運用。綜合比較選擇工藝路線方案一。 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔。選擇六角車床 工藝四：粗車蝸桿軸所有外圓面，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床 工藝五：半精車外圓，倒角，車退刀槽，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床 工藝六：銑鍵槽，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通立式銑床，采用專用夾具。 工藝七：車螺紋，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通車床，采用專用夾具。 工藝八：粗磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。 工藝九：精磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。 工藝十：研磨螺紋面 工藝十一：去毛刺 工藝十二：檢驗入庫 考慮到本零件在結構上的特點，顯然上述方案還有一些欠考慮之處。例如加工與軸承配合軸段的定位軸肩時，定位軸肩在模鍛上不易直接加工出來，采用車床加工更合適，因此，這應該列為單獨的一道工序。 綜合考慮，工藝路線方案為： 工藝一：鍛造 工藝二：去飛邊 工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔。選擇六角車床 工藝四：粗車蝸桿軸所有外圓面，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床 工藝五：車制兩個定位軸肩，以及兩個軸段退刀槽，以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床 工藝六：調制 工藝七：半精車外圓，控制軸線方向的各個軸段的長度。以中心孔軸線為精基準。選擇普通車床 工藝八：倒角 工藝九：銑鍵槽，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通立式銑床，采用專用夾具。 工藝十：車螺紋，選擇兩個外圓面作為基準，選擇普通車床，采用專用夾具。 工藝十一：淬火 工藝十二：粗磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以及磨制過渡圓角，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。 工藝十三：精磨軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準。采用普通磨床。 工藝十四：研磨螺紋面 工藝十五：去毛刺 工藝十六：檢驗入庫 l 4. 加工設備和工藝裝備的選擇 根據加工零件的形狀及表面精度要求，我們選擇普通車床根據表5-3，選擇C620-1。 100分度游標卡尺，通用三爪卡盤，頂尖夾具。 l 5. 加工余量、工序尺寸和公差的確定 蝸桿零件材料為45鋼，硬度為217~255HBS，生產類型為中、大批生產，采用普通模鍛，精度IT13。 根據原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.Φmm軸段外圓面 這段軸表面粗糙度為1.6,需要粗車，半精車，粗磨，半精磨加工。直徑加工余量為2Z=7mm。 2. Φmm軸段沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取4mm，模鍛斜度為5。 3.Φ25軸段外圓面 這段軸無表面粗糙度要求，需要粗車，半精車，直徑加工余量為2Z=7mm。 4. Φ25軸段沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R4。 5.外圓表面（Φ30及Φ36及Φ30） 考慮外圓表面直徑30加工長度為18,與其連接的外圓表面直徑為36mm且加工長度為7，為簡化模鍛毛坯的外形，現直接根據外圓面直徑36取毛坯直徑，此段需粗車，半精車。直徑加工余量為2Z=7mm。 6.外圓表面（Φ30及Φ36及Φ30）沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R4 7.蝸桿外圓面直徑60 這段軸表面粗糙度為0.8，需要粗車，半精車，粗磨，半精磨，粗研加工。直徑加工余量為2Z=10mm。 8. 蝸桿外圓面直徑60沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取3.5mm，模鍛斜度為20，外圓角為R6。 9外圓表面（Φ30及Φ36及Φ30） 考慮到與直徑30連接的外圓表面直徑為36mm且加工長度為7，為簡化模鍛毛坯的外形，現直接根據外圓面直徑36取毛坯直徑，此段需粗車，半精車。直徑加工余量為2Z=7mm。 10外圓表面（Φ30及Φ36及Φ30）沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取4mm，模鍛斜度為5，外圓角為R6。 l 6. 切削用量、時間定額的計算 1） 車外圓面 工步號 工步內容 加工余量（mm） 基本尺寸 經濟精度 01 粗車?27左端面 2 27 IT12 02 粗車?32右端面 2 43 IT12 03 粗車?27外圓面 2 27 IT12 04 粗車?32端面 2 32 IT12 05 粗車?32外圓面 2 32 IT12 06 粗車?43端面 2 43 IT12 07 粗車?43外圓面 2 43 IT12 08 粗車?39外圓面 2.5 39 IT12 09 粗車?70左端面 2 70 IT12 10 粗車?70外圓面 3 70 IT12 11 粗車?70右端面 2 70 IT12 12 粗車?43左端面 2 43 IT12 13 粗車?43外圓面 2 43 IT12 14 粗車?39外圓面 2.5 39 IT12 15 半精車左端面 1.6 23 IT10 16 半精車右端面 1.6 34 IT10 17 半精車?23外圓面 1.38 23 IT10 18 半精車?28端面 1.5 28 IT10 19 半精車?28外圓面 1.5 28 IT10 20 半精車?34端面 1.5 34 IT10 21 半精車?34外圓面 1.6 34 IT10 22 半精車?39外圓面 1.5 39 IT10 23 半精車?34外圓面 2 34 IT10 24 半精車?64左端面 1.5 64.5 IT10 25 半精車?64外圓面 1.6 64 IT10 26 半精車?60.8右端面 1.5 60.8 IT10 27 半精車?34外圓面 2 34 IT10 28 半精車?39外圓面 1.5 39 IT10 29 半精車?34外圓面 1.8 34 IT10 30 粗磨左端面 0.4 21.4 IT8 31 粗磨右端面 0.4 30.4 IT8 32 粗磨?30.4外圓面 0.2 30.4 IT8 33 粗磨?60.8外圓面 0.25 60.8 IT8 34 粗磨?20.24外圓面 0.12 20.24 IT8 35 精磨?60.3外圓面 0.15 60.3 IT6 2) 銑鍵槽 銑刀：直柄鍵槽銑刀 （根據GB/T1112.1-1997）d=6mm，l=10mm，L=45mm 采用一次行程銑鍵槽，=3.5mm，垂直切入時 =14mm/min，縱向切入時=47mm/min。 3） 蝸桿螺紋 刀具：選螺紋刀，材料硬質合金 取f=5mm/r,兩次粗加工的加工余量=4mm，半精加工的加工余量= 1.6mm ，粗磨加工余量=0.25mm，精磨加工余量=0.15mm。 4） 工藝三：以作外圓面為粗基準車端面，打中心孔 本工序采用計算方法 1.加工條件 工件材料：45鋼正火，，模鍛 加工要求：車端面，打中心孔 機床：普通車床C620-1 刀具：刀具材料 YT15，刀桿尺寸16×25mm2 ， ， ， ， ，刀尖半徑 中心鉆：帶護錐的中心孔刀具，基本尺寸為d=4mm 2.計算切削用量 1）粗車右端面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100043=740.6r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為680r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。 2）粗車左端面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100027=1179.5r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用 3）粗車的外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，肩軸采用一次切削，另兩個外圓面采用二次切削，取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.4mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.4mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100043=740.6r/min 從機床主軸箱標 牌上查得，實際主軸轉速為680r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2124.3/60000KW=3.25KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=3.25kW/0.8=4.06KW所以機床效率夠用。 4）粗車的外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，單邊余量Z=2.3mm，所以取=2.3mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.5mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2.3mm，f=0.5mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100070=454.96r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為500r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=2958.23/60000KW=5.419KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=5.419kW/0.8=6.77KW所以機床效率夠用。 5）粗車?32外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100032=995r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.77KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.77kW/0.8=3.46KW所以機床效率夠用 2）粗車?27外圓面 (1)選擇背吃刀量。根據已知條件，單邊余量Z=2mm，所以取=2mm。 (2)選擇進給量。查表得，f=0.3mm/r。 (3)選擇切削速度。工件材料為熱軋45剛，由表知，當=2mm，f=0.3mm/r時，=100m/min。 (4)確認機床主軸轉速 =1000v/=100027=1179.5r/min 從機床主軸箱標牌上查得，實際主軸轉速為1000r/min，故實際切削速度 /1000=3.14 (5)校驗機床功率。由表知，單位切削力查表其它切削條件修正系數為1，故主切削力 =2305N 切削功率=1659.6/60000KW=2.35KW， 由機床說明書知，普通車床C620-1主電動機功率為7.62KW，取機床效率=0.8，則=2.35kW/0.8=2.93KW所以機床效率夠用 設計小結 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次課程設計順利完成，與曠英姬老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝曠老師，特別是有次在中午休息時間，曠老師都跑到課程設計教室來指導我們，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。其次要感謝幫助過我的同學們，有了他們的幫助我才能更加順利的完成本次課程設計任務。 參考文獻 1．盧秉恒. 機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007 2. 柯建宏. 機械制造技術基礎課程設計[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2008 3. 趙家齊. 機械制造工藝學課程設計指導書[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982 4. 王伯平.互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 5. 吳宗澤 羅圣國.機械設計課程設計設計手冊[M].北京：高等教育出版社, 2006 6. 管殿柱.計算機繪圖（AutoCAD）版[M].北京：機械工業(yè)出版社,2007 17