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機械加工工藝卡片 工件名稱 進給箱齒輪軸 工序號 10 零件名稱 進給箱齒輪軸 零件號 零件重量 同時加工件數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 45 鍛件 設備 夾具 輔助工具 名稱 型號 專用夾具 立式銑床 X51 安裝 工步 安裝及工步說明 刀具 量具 走刀長度mm 走刀次數 切削深度mm 進給量mm/z 主軸轉速r/min 切削速度m/min 基本工 時min 1 銑寬8mm鍵槽 鍵槽銑刀 卡尺 30 1 0.1 0.1 600 14.1 1.868 設計者 指導老師 共 1 頁 第 1 頁 哈爾濱理工大學榮成學院 機械制造技術課程設計說明書 設計題目：進給箱齒輪軸的工藝規(guī)程及銑8mm鍵槽的工裝夾具設計 班 級： 機設09-1 學生姓名： 周 傳 浩 指導教師： 陶 福 春 成績評定： 設計時間：2011年11月28日至2011年12月16日 目 錄 序言----------------------------------------------------------- 3 一. 零件分析 1.1 零件作用----------------------------------------------- 3 1.2零件的工藝分析----------------------------------------- 4 二. 工藝規(guī)程設計 2.1確定毛坯的制造形式------------------------------------- 4 2.2基面的選擇傳------------------------------------------- 5 2.3制定工藝路線------------------------------------------- 6 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------------- 7 2.5確定切削用量及基本工時--------------------------------- 8 三 夾具設計 3.1問題的提出--------------------------------------------- 10 3.2定位基準的選擇----------------------------------------- 11 3.3切削力及夾緊力計算------------------------------------- 11 3.4定位誤差分析------------------------------------------- 13 3.5夾具設計及操作簡要說明--------------------------------- 13 總 結--------------------------------------------------------- 15 參考文獻------------------------------------------------------ 15 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 進給箱齒輪軸的加工工藝規(guī)程及其銑8mm槽的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 進給箱齒輪軸零件圖如下： 進給箱齒輪軸作用是傳動動力和扭矩。 1.2 零件的工藝分析 從進給箱齒輪軸的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現將這兩組加工面分述如下： 1. 以外圓為中心的加工面 這一組加工面包括：兩端 ?20mm， ?25mm的外圓，?30mm的外圓及齒輪的外圓 2. 以左右兩端面為基準的加工面 這一組加工面包括：銑寬8鍵槽，鉆孔。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45，零件在工作過程中經常受到沖擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 進給箱齒輪軸零件材料為 45，硬度選用55～58HRC，毛坯重約1Kg。生產類型為成批生產，采用鍛造，2級精度組。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1. ?24的外圓和端面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得單邊余量Z=1.5mm 2. ?26的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得，單邊余量Z=1.5mm 3. ?29的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm 4. ?30的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm 5. ?45的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表4-3得，單邊余量Z=1.0mm 6.寬8mm鍵槽 在此處，因為加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 因其它表面均為不加工表面，而且鍛造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 根據上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“進給箱齒輪軸”零件毛坯簡圖。 2.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，進給箱齒輪軸比較規(guī)則，所以粗基準比較容易選擇。選擇一端面和外圓面作為粗基準。 （即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。 2.3 制定工藝路線 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。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 方案一 工序Ⅰ：鍛造。 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔 工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔 工序Ⅴ：粗車各段外圓 工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓 工序Ⅶ：插齒 工序Ⅷ：淬火 工序Ⅸ：鉆Φ8孔 工序X：銑寬8mm鍵槽 工序XI：檢驗 方案二 工序Ⅰ：鍛造。 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔 工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔 工序Ⅴ：粗車各段外圓 工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓 工序Ⅶ：插齒 工序Ⅷ：鉆Φ8孔 工序Ⅸ：銑寬8mm鍵槽 工序X：檢驗 上述兩種方案看起來大體合理，不過仔細一看都有不足之處。方案二與方案一相比方案二少了淬火這一工序，因為外圓的精度要求比較高，經過淬火這一步后大大提高了加工精度，這樣就能更好地保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一： 工序Ⅰ：鍛造。 工序Ⅱ：退火處理 工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔 工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔 工序Ⅴ：粗車各段外圓 工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓 工序Ⅶ：插齒 工序Ⅷ：淬火 工序Ⅸ：鉆Φ8孔 工序X：銑寬8mm鍵槽 工序XI：檢驗 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 端面和?24的外圓 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得單邊余量Z=1.5mm 2. ?26的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得，單邊余量Z=1.5mm 3. ?29的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm 4. ?30的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm 5. ?45的外圓面 查《機械制造工藝與機床夾具設計指導》，表4-3得，單邊余量Z=1.0mm 6.寬8mm鍵槽 在此處，因為加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 2.5 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：鍛造。 工序II：退火處理 工序III：車左端面鉆中心孔 選硬質合金端面車刀 1） 車削深度，因為后面還有半精加工，精加工，故可以選擇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=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，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Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(40+1)/475=0.052min。 工序IV：車右端面 選擇硬質合金端面車刀 1） 車削深度，因為后面還有精加工，故可以選擇ap=0.4mm，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=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，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Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(40+0.4)/475=0.050min。 工序V：粗車各段外圓 選硬質合金外圓車刀 1） 車削深度，因為后面還有半精加工，精加工，故可以選擇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=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，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Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(116+1)/475=0.246min。 工序X：銑寬8mm鍵槽 選擇刀具 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 總的時間T=2t=1.010min 三、 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道工序銑寬8鍵槽的銑床夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于銑寬8鍵槽，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。我們要以已加工的外圓作為定位基準。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ26和Φ30的外圓已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的Φ26和Φ30的外圓和其端面作為定位基準，來設計本道工序的夾具，以兩固定V型塊和已加工好的Φ26和Φ30的外圓配合，其端面與檔銷相配合，工件實現完全定位，同時為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的鉸鏈壓板作為夾緊機構。 3.3 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用鋸片銑刀 φ8mm 機床： x51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用鉸鏈壓板的夾緊機構，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 3.4 定位誤差分析 （1） 定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為兩固定V型塊和一檔銷 （2） 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 根據零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據經驗公式，易知此結果符合。 3.5 夾具設計及操作簡要說明 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鉸鏈壓板夾緊方式。本工序為銑切削余量小，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，使用鉸鏈壓板夾緊機構。 夾具裝配圖附圖如下 夾具體附圖如下 總 結 畢業(yè)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。 畢業(yè)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，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步 這次畢業(yè)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。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 16 頁 共 16頁