機械制造技術(shù)課程設(shè)計-主動齒輪零件工藝及鏜40孔夾具設(shè)計.docx

主動齒輪零件工藝及夾具設(shè)計序 言全套圖紙加扣3012250582 機械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計時培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生得重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是學(xué)完機械制造工藝削、夾具設(shè)計、大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)得基礎(chǔ)上進行得一個教學(xué)環(huán)節(jié)，這是對我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)課程進行得一次重要的、全面的復(fù)習(xí)，也是一次理論與實際相結(jié)合的整體訓(xùn)練，因此它在這幾年的學(xué)習(xí)中占有重要地位。根據(jù)本次設(shè)計要求，本次主要設(shè)計“主動齒輪”的加工工藝及設(shè)計加工鉆孔工序?qū)Ｓ脢A具。具體包括以下幾方面：1、根據(jù)本次設(shè)計要求，繪制零件圖；2、分析零件結(jié)構(gòu)及作用，了解本次零件的技術(shù)要求及加工要求，明確加工部位及精度要求；3、根據(jù)零件材料特性及零件結(jié)構(gòu)，明確零件的毛坯的制造方式，查閱相關(guān)資料確定零件的毛坯精度，確定零件毛坯尺寸，繪制零件毛坯圖；4、明確本次零件加工的加工基準(zhǔn)，制定零件加工工藝路線；5、根據(jù)工藝路線確定零件加工過程中的設(shè)備及刀具使用；6、計算相關(guān)的切削參數(shù)；7、設(shè)計鉆孔工序加工專用夾具，分析零件夾具設(shè)計的定位及夾具結(jié)構(gòu)，計算相關(guān)的定位誤差；明確夾具夾緊方式，計算夾緊力；繪制零件夾具裝配圖及相關(guān)零件圖；8、最終完成本次畢業(yè)設(shè)計說明書。關(guān)鍵詞：零件圖、毛坯圖、工藝分析、基準(zhǔn)的選用、設(shè)備、刀具的選用、切削參數(shù)、鉆孔夾具、定位誤差、夾緊力、切削力、裝配圖及非標(biāo)零件。目錄序 言1第一章 零件工藝結(jié)構(gòu)分析31.1 零件的作用31.2零件尺寸精度分析4第二章 零件的工藝性分析52.1 零件毛坯的制造形式52.2 零件毛坯尺寸的確定62.3 零件毛坯圖紙的繪制62.4零件加工基準(zhǔn)的確定72.5零件的工藝路線的確定7第三章 設(shè)備及刀具、尺寸余量的確定9第四章 零件切削參數(shù)的計算12第五章 零件專用夾具的設(shè)計185.1設(shè)計要求185.2 夾具設(shè)計定位基準(zhǔn)185.3 夾具整體設(shè)計185.4夾具體的設(shè)計195.5 定位誤差分析205.6夾緊力切削力分析215.6.1鉆削力計算215.6.2夾緊力計算22總 結(jié)24致 謝25參 考 文 獻26第1章 零件工藝結(jié)構(gòu)分析1.1 零件的作用根據(jù)本設(shè)計選擇常用臺階軸作為工藝分析及夾具設(shè)計的對象，該類軸主要用與傳遞力矩或起到支撐作用。1.2零件尺寸精度分析零件材料選擇45，該種材料在軸類零件種廣泛應(yīng)用，通過零件圖紙的繪制，對零件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度有了更深的了解，如圖1.2 軸零件圖;圖1.2主動齒輪零件圖通過圖紙可知本次零件加工表面主要表現(xiàn)為外徑加工、端面加工、孔加工等組成，具體表現(xiàn)如下：1、 零件兩端面加工，尺寸要求為68mm，粗糙度為Ra=6.3；2、 零件右端外徑加工，要求直徑為72mm，要求長度為28mm，粗糙度為Ra=3.2，倒角1x45度；3、 零件左端外徑加工，尺寸直徑分別為100mm，長度分別為40mm，倒角1x45度；粗糙度均為Ra=3.2；4、 零件從左端面開始為臺階孔56mm和40，其中56深度保證26mm；5、 40孔有鍵槽，鍵槽寬度為120.031。6、 100為齒頂圓，要求齒輪齒數(shù)32，模數(shù)3，壓力角20度。第2章 零件的工藝性分析機械加工工藝在實際生產(chǎn)過程中起到至關(guān)重要的地位，是生產(chǎn)的指導(dǎo)方向，一份好的工藝在實際生產(chǎn)過程中不但使場頻質(zhì)量有保證同時一份好的加工工藝同時也可提高生產(chǎn)效率、減低勞動強度；所以，機械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)如何將零件加工成成品，工藝路線及工藝參數(shù)規(guī)劃的合理性也是很關(guān)鍵的。機械加工工藝規(guī)程的作用：對現(xiàn)場生產(chǎn)指導(dǎo)；生產(chǎn)管理上起到組織和綱領(lǐng)性文件的作用。工藝設(shè)計原則：技術(shù)上的先進性；經(jīng)濟上的合理性；2.1 零件毛坯的制造形式零件常用的毛坯主要有：（1）、軋制件 主要為鋼棒、板料等成型材料。（2）、鑄造件 鑄造件適用于形狀較復(fù)雜的毛坯。（3）、鍛造件 鍛造件適用于強度要求高、形狀較簡單的毛坯。（4）、焊接件 焊接件是將成型材料焊接在一起形成毛坯，這種毛坯制造簡單，而且制造時間短，唯有不足是這種毛坯由于焊接產(chǎn)生較大應(yīng)力，需要時效處理去應(yīng)力才能機械加工。（5）、其它毛坯 如沖壓成型件、工程塑料件、粉末冶金等。在毛坯選擇上需考慮的因素如下：（1）、需要根據(jù)零件材料的種類和材料的力學(xué)性能要求（2）、零件形狀和結(jié)構(gòu)也是考慮因素之一，根據(jù)形狀選擇棒料還是板料。（3）、產(chǎn)量的大小，根據(jù)產(chǎn)量大小選擇毛坯有助于提高生產(chǎn)效率（4）、根據(jù)工廠車間現(xiàn)階段加工能力、設(shè)備等（5）、要考慮新工藝、新材料等本文選則軸的材料為45，為批量產(chǎn)品。根據(jù)材料特性該材料，查看零件圖分析，該零件尺寸不大、形狀比較簡單，為典型的軸類零件。本次零件毛坯采用標(biāo)準(zhǔn)45圓鋼為本次零件的毛坯制造形式。2.2 零件毛坯尺寸的確定根據(jù)原始資料所給數(shù)據(jù)，計算出生產(chǎn)方式為：大批量生產(chǎn)。因為是軸類零件，采用圓鋼為本次零件毛坯的原材料，根據(jù)零件圖紙已知本次零件的總長度為68mm，最大外徑為100mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓鋼本次采用外徑為105mm，長度為單面為2mm，即毛坯總長為72mm。2.3 零件毛坯圖紙的繪制綜上所述，具體零件毛坯圖紙如下：圖2.3 零件毛坯圖2.4零件加工基準(zhǔn)的確定設(shè)計基準(zhǔn)是指產(chǎn)品圖上所給出的尺寸所采用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)是指零件在加工中用來定位限制自由度所采用的基準(zhǔn)。所以基準(zhǔn)的選用對于一個產(chǎn)品的加工起到至關(guān)的重要性?；鶞?zhǔn)的選用必須滿足一下原則：1）、選主要非加工表面原則；2）、余量均勻分配原則；3）、不重復(fù)使用原則；4）、便于工件裝夾原則。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)采用裝夾零件外圓同時加工零件兩端面；后續(xù)工序利用中心孔進行外徑加工；這樣加工可保證零件兩端外徑的同軸度；2.5零件的工藝路線的確定若生產(chǎn)為批量生產(chǎn)，就應(yīng)該考慮使用用夾具從而提高生產(chǎn)效率，除此之外還要考慮到加工的經(jīng)濟性，按不同的尺寸精度安排不同加工能力的設(shè)備，從而降低成本。方案101備料按毛坯圖下料工序號工序名稱工序內(nèi)容01備料按毛坯圖備料02車工車零件右端面至尺寸，保證零件總長為70m端面粗糙度6.303車工車零件左端面至尺寸，保證零件總長為69mm；端面粗糙度3.204車工車零件右端外圓至尺寸，保證尺寸為72mm，長度保證28mm；05車工車零件左端外圓至尺寸，保證尺寸為101.5mm，長度保證40mm；外圓粗糙度6.3。06車工1.車零件孔至尺寸，保證尺寸為54.5mm，長度保證25mm；2.車零件孔至尺寸，保證尺寸為38.5mm.07車工車零件外圓及孔至尺寸，保證尺寸56、 100h10， 56孔長度保證26mm及40mm；08鏜找正 56孔，粗鏜孔至尺寸38.5，并jin鏜孔至尺寸40H7，粗糙度1.6。09滾 齒以 40H7孔為基準(zhǔn)，滾齒加工外齒。保證齒部粗糙度3.210鉗工去滾齒后翻邊毛刺11線切割以 40H7孔為基準(zhǔn)，割鍵槽，保證120.031，對稱度0.02，粗糙度3.2。12終檢按零件圖檢所有尺寸方案2通過對比以上兩個工藝路線方案，由于方案2采用插齒加工，其效率較低，而方案1采用滾齒，效率較高。而且方案1的拉鍵槽效率比線切割塊。因此，最終優(yōu)選方案1.第三章 設(shè)備及刀具、尺寸余量的確定上一節(jié)已對零件的加工工藝做了詳細的敘述并最終確定了工藝方案?！肮び破涫?，必先利其器”，同樣設(shè)備及刀具的選取也是影響零件加工精度及效率的重要關(guān)鍵部分，現(xiàn)根據(jù)具上述工藝及零件要求選擇加工設(shè)備及刀具。1、 根據(jù)零件圖紙中技術(shù)要求及機械加工工藝要求，確定本次加工用設(shè)備采用數(shù)控設(shè)備，具體如下表3.1-1 加工設(shè)備表：表3.1-1 各工序加工用設(shè)備表工序號工序名稱設(shè)備備注02車CA614003車CA614004車CA614005車CA614006車CA614007車CA614008鏜T61609滾齒YB312011線切割DK77152、 俗話說“三分手藝、七分刀”可以看出刀具在機械加工過程中的重要意義。設(shè)備的使用結(jié)合良好的刀具，對零件的表面質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。本次刀具使用見下表 表3.2-1各工序刀具表：表3.2-1 各工序刀具表工序號工序名稱加工方式刀具表備注30車車削端面車刀、中心鉆02車車削端面車刀、中心鉆03車車削外徑車刀04車車削外徑車刀05車車削外徑車刀06車車削外徑車刀07車車削外徑車刀08鏜鏜削鏜刀09滾齒通用滾刀11線切割電加工鉬絲3、根據(jù)零件毛坯、加工精度、表面粗糙度來確定機械加工的余量，具體如下：表3.3-1 外徑110mm加工余量表工藝路線工序余量/mm經(jīng)濟精度工序尺寸及偏差/mm表面粗糙度毛坯2.50.51150.250半精車0.75IT81133.2精車0.25IT6110h101.6表3.3-2 外徑72mm加工余量表工藝路線工序余量/mm經(jīng)濟精度工序尺寸及偏差/mm表面粗糙度毛坯19.50.5740.550半精車0.75IT873.53.2精車0.25IT6721.6表3.3-3 孔56mm加工余量表工藝路線工序余量/mm經(jīng)濟精度工序尺寸及偏差/mm表面粗糙度粗車250.25012.5半精車0.75IT854.53.2精車0.25IT6561.6表3.3-4 孔40H7mm加工余量表工藝路線工序余量/mm經(jīng)濟精度工序尺寸及偏差/mm表面粗糙度毛坯190.51100.550粗車10.2380.212.5半精車0.75IT839.53.2精車0.25IT6401.6第四章零件切削參數(shù)的計算工序20：車，粗車零件右端端面、加工中心孔：設(shè)備選用CA6140型臥式車床，根據(jù)本次切削方式及切削部位，采用刀具為端面車刀4mm中心鉆，刀具結(jié)構(gòu)采用焊接式；根據(jù)零件材料刀片材料為YT15材質(zhì)。具體切削參數(shù)如下分析計算：1、 端面切削：確定切削速度：切削速度為：；進給量為：；切削余量為選為2mm。計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為車削加工，切削部位長度為72/2=36mm，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為5mm，即本次總切削量為36+5=41mm；根據(jù)公式計算得：；2、 加工中心孔：根據(jù)本次零件要求需加工中心孔，這樣加工便于后續(xù)加工及保證零件精度；刀具采用4mm A型中心鉆。確定進給量及切削速度：切削速度為：；由于采用普通機床，切削余量為選擇4.25mm；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；工序30：車，粗車零件左端端面、加工中心孔：設(shè)備選用CA6140型臥式車床，根據(jù)本次切削方式及切削部位，采用刀具為端面車刀4mm中心鉆，刀具結(jié)構(gòu)采用焊接式；根據(jù)零件材料刀片材料為YT15材質(zhì)。具體切削參數(shù)如下分析計算：1、端面切削：確定切削速度：切削速度為：；進給量為：；切削余量為2mm。計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為車削加工，切削部位長度為72/2=36mm，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為5mm，即本次總切削量為36+5=41mm；根據(jù)公式計算得：；2、加工中心孔：根據(jù)本次零件要求需加工中心孔，這樣加工便于后續(xù)加工及保證零件精度；刀具采用4mm A型中心鉆。確定切削速度及進給：切削速度為：；切削余量為4.25mm；計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；工序40：粗車零件右端面及外徑設(shè)備選用CA6140型臥式車床，根據(jù)本次切削方式及切削部位，采用刀具為外徑車刀，刀具結(jié)構(gòu)采用焊接式；根據(jù)零件材料刀片材料為YT15材質(zhì)。具體切削參數(shù)如下分析計算：確定切削速度：查切削用量簡明手冊得：切削速度為：；進給量為：；已知本次為粗加工，根據(jù)本次切削余量為213.5mm，本次為粗加工，余量為單面1mm，即本次切削余量為13.5-1=12.5，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)分三刀滿足零件要求。計算主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式計算得：；根據(jù)零件精度及設(shè)備參數(shù)取轉(zhuǎn)速為：；實際切削速度：根據(jù)轉(zhuǎn)速計算得：；計算切削時間：根據(jù)本次切削方式及切削部位分析，本次為車削加工，切削部位為兩處，直徑70mm處長度為25mm，因加工雨量不大采用一次加工；直徑為47mm處長度174mm，根據(jù)上述描述為三刀加工，查表結(jié)合刀具得本次過切量及入切量為10mm；根據(jù)公式計算得：；后工序5090均為車削加工，設(shè)備相同，計算參數(shù)基本一致，在此不做詳細計算，具體計算參考工序40。工序100：鏜孔至尺寸根據(jù)本次加工方式，采用設(shè)備為T616型臥式鏜床，根據(jù)本次加工孔徑刀具采用鏜刀4mm、8mm、9mm，具體切削參數(shù)如下：1、 粗鏜38mm（通）確定切削速度：查切削用量簡明手冊得：切削速度;進給速度為：；根據(jù)公式得:，根據(jù)機床參數(shù)選取主軸轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：已知零件加工深度為20.4mm，查切削用量簡明手冊得：過切量及如切量為：；即本次切削長度為：；數(shù)量為3；根據(jù)切削時間公式得：。2、 鏜孔40H7mm確定切削速度：查切削用量簡明手冊得：切削速度;進給速度為：；根據(jù)公式得:，根據(jù)機床參數(shù)選取主軸轉(zhuǎn)速為：；計算實際切削速度：；計算切削時間：已知零件加工深度為11.5mm，查切削用量簡明手冊得：過切量及如切量為：；即本次切削長度為：；數(shù)量為3；根據(jù)切削時間公式得：。第五章零件專用夾具的設(shè)計在批量生產(chǎn)過程中，為了提高生產(chǎn)效率，保證零件的加工質(zhì)量，降低操作者的勞動強度，因此設(shè)計加工定位專用夾具。根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計要求，需設(shè)計加工零件鉆孔專用夾具，根據(jù)工藝規(guī)程得知本次加工工序為工序100，設(shè)備采用T616臥式鏜床。5.1設(shè)計保證要求5.2 夾具設(shè)計定位基準(zhǔn)根據(jù)要求本次設(shè)計鉆孔專用夾具；根據(jù)工序安排，該工序為工序100，位于總加工的最后工序；根據(jù)本次零件結(jié)構(gòu)及加工過程。根據(jù)零件孔要求數(shù)量為三處均勻分布于零件外徑68mm端面處，且與軸線呈12。本次夾具設(shè)計采用外徑定位確定零件的軸線，確定零件軸線；夾緊方式采用手動鎖緊。5.3 夾具整體設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。下面即為鏜床夾具(鏜40H7內(nèi)孔)的專用夾具，本夾具將用于T616臥式鏜床。本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。其具體見下圖 圖5.3 夾具裝配圖：5.4夾具體的設(shè)計本夾具如圖所示，是工序一、六，即用T68臥式鏜床加工40內(nèi)孔，采用專用夾具進行加工。該零件加工精度要求最高的是中間40 的內(nèi)孔，且其余加工面都與該孔有關(guān)，因此在該孔時以56內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，保證同軸度。工序一，先對40內(nèi)孔進行粗加工。到工序六時，零件的兩個端面已經(jīng)粗加工過，選左側(cè)端面和56內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，定位中選用了一個A型可換定位銷和一支承板限制零件的自由度，可換定位銷直徑為26，為一個短銷，可以限制兩個自由度，夾具側(cè)板限制三個自由度。5.5 切削力及夾緊力的計算 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀YT5。 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.29查得：主切削力Fc=CFcapXFcfyFcVnFckFc徑向切削力Fp=CFpapXFpfyFpVnFpkFp軸向力Ff=CFfapXFffyFfVnFfkFf 其中CFc=2795,XFc =1.0, yFc=0.75, nFc=-0.15； CFp=1940， XFp=0.9, yFp=0.6, nFp=-0.3；CFf =2880， XFf=1.0, yFf=0.5, nFf=-0.4；ap=1.5mm，f=0.74mm/r,V=500r/min。 可得: Fc=27951.51.00.740.75500-0.5=1316.9N Fp =19401.50.90.740.75500-0.3500=361.5N Ff=22801.51.00.740.5500-0.4=244.9N 根據(jù)切削用量簡明手冊1.29-1、1.29-2查得修正系數(shù)k 得： Fc=1316.91.0220.94=1265N Fp=361.51.0420.77=290N Ff=244.91.031.11=280N根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：Wk=WK 式中：Wk-實際所需夾緊力 K-安全系數(shù) K-在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力其中，K=K0K1K2K3K3K5K6 K0考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)K1加工性質(zhì)K2刀具鈍化程度K3切削特點、K4夾緊力的穩(wěn)定性K5手動夾緊時的手柄位置K6僅有力矩時工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況根據(jù)機床夾具設(shè)計手冊表1-2-1可得：主切削力FcFC安全系數(shù): K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3，K5=1.0，K6 =1.0 徑向切削力Fc安全系數(shù)：K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3，K5=1.0，K6 =1.0軸向力Ff安全系數(shù)： K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3， K5=1.0，K6 =1.0所以，可以計算出： Kc=1.21.21.01.01.31.01.0=1.872 Kp=1.21.21.41.01.31.01.0=2.62 Kf=1.21.21.61.01.31.01.0=2.99若安全系數(shù)K的計算結(jié)果小于2.5時，取K=2.5。 所以，WC =2.51265=3162.5N WP=2902.62=760N Wf=2802.99=837N鏜孔時的主切削力由定位面和夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡，f1,f2 分別為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，F(xiàn)=3162.5/0.5=6325N定位面和夾緊力產(chǎn)生的摩擦力遠大于鏜孔產(chǎn)生的徑向切削力，鏜床側(cè)板作為軸向力的支承。5.6 定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差：e基+T 其中，e定= e不+e基鏜孔時，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，因此 e不=0定位銷與孔配合公差為H7/h6，定位銷水平放置時：e基=1/2（TD+Td+Cmin）=1/2Cmax=0.022 按加工經(jīng)濟精度查表得=0.13 e定+=0.152FJ需。夾緊裝置其實就是將被加工件固定在某一定位元件上便于加工，一般的夾緊裝置分為手動鎖緊、液壓鎖進等幾種方式。夾緊裝置可以分為動力裝置、傳動過渡裝置和夾緊元件，在此套夾具中，傳動過渡裝置和夾緊元件合二為一。動力采用手動鎖緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊作用。查參考文獻51226可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數(shù)由參考文獻5可查得：螺旋夾緊力：該夾具采用夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)?？偨Y(jié)通過本次設(shè)計，內(nèi)心感受頗深，設(shè)計式對我夢對所學(xué)的一項檢驗及和考核，是一次實踐與理