齒輪軸加工工藝的編制及夾具設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書專業(yè) 機(jī)械制造及自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)制姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：目錄第一部分工藝設(shè)計(jì)說明書2第二部分第xx號(hào)工序夾具設(shè)計(jì)說明書3第三部分第xx號(hào)工序刀具設(shè)計(jì)說明書第四部分第xx號(hào)工序量具設(shè)計(jì)說明書第五部分畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)第六部分 參考資料第一部分工藝設(shè)計(jì)說明書1.零件圖工藝性分析1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析從傳動(dòng)軸的受力分析可知，它受扭轉(zhuǎn)一彎曲復(fù)合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的45號(hào)鋼，坯料用熱軋圓鋼。為了改善組織、提高力學(xué)性能，坯料要經(jīng)過正火熱處理1.2零件技術(shù)條件分析外圓尺寸精度 ：30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6，及m24x1.5的螺

2、紋；外圓形狀位置精度 ：要求為30f7兩軸節(jié)相對(duì)30k6，20h6，25k630f7兩軸節(jié)表面需高頻淬火；外圓表面質(zhì)量 ：30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6的表面質(zhì)量要求 ra均為0.8um，其它面ra為12.5um1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析軸的鍛件強(qiáng)度較高，形狀比較簡(jiǎn)單，外輪廓尺寸不大，在軸徑30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6，及m24x1.5的螺紋上均開有鍵槽，且軸兩端帶有b型中心孔。結(jié)論：軸的結(jié)構(gòu)較規(guī)則，在加工鍵槽和b型中心孔時(shí)，采用專用夾具定位和夾緊，螺紋加工安排在半精加工后，精加工前進(jìn)行。2.毛坯選擇2.1毛坯類型在傳遞力矩過程時(shí)要承受很強(qiáng)的沖擊力和很大的交變載荷, 要

3、求材料應(yīng)有較高的強(qiáng)度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性,而且其輪廓形狀不復(fù)雜,故采用鍛件；零件尺寸不大，而且零件屬于批量生產(chǎn),故采用模鍛。2.2毛坯余量確定毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，但是毛坯制造費(fèi)用會(huì)提高，在確定毛坯時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)械加工和毛坯制造兩方面考慮。2.2.11）.鍛件公差等級(jí)：由該零件的功能和技術(shù)確定其鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)；2）.鍛件質(zhì)量mf ：根據(jù)鍛件成品質(zhì)量1.94g估算；3）.分析鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)s：s=mf/mn該零件為圓形，假設(shè)其最大直徑37長(zhǎng)為375則在：mn=/4 d2 hs=mf/

4、mn=vf/vn=229712.195 mm/316300.05mm=0.726由于0.726介于0.63和1之間，故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)s屬s 1 級(jí)。4）.鍛件材質(zhì)系數(shù)m：由于該零件材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬m 1級(jí)； 5）.零件表面粗糙度 由零件圖知，除30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6的表面質(zhì)量ra為0.8um外，其余各加工表面ra為12.5um；2.2.2 初步確定機(jī)加工余量及毛坯尺寸，初選毛坯尺寸公差根據(jù)毛坯尺寸公差，鍛件質(zhì)量，材質(zhì)系數(shù)，形狀復(fù)雜系數(shù)，初步確定本零件毛坯尺寸允許偏差，根據(jù)鍛件質(zhì)量，零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查參

5、考書1中表5-9，由此查得單邊余量：零件尺寸初選厚度方向單邊加工余量初選水平方向單邊加工余量確定厚度方向單邊加工余量確定水平方向單邊加工余量初選鍛件尺寸偏差30k61.72.22.02.5234 +1.2 -0.630f7兩節(jié)1.72.22.02.5234+1.2 -0.6291.72.22.02.5234+1.2 -0.625k61.72.22.02.5229+1.1 -0.5 241.72.22.02.5229+1.1 -0.51151.72.22.02.52.5115+1.4 -0.620h61.72.22.02.5224+1.1 -0.5321.72.22.02.52.533+1.2

6、-0.6331.72.22.02.5237+1.2 -0.63701.72.22.02.52.5375+1.7 -0.851.72.22.02.52.510+1.1 -0.52.2.3驗(yàn)證上述余量是否滿足要求計(jì)算同上得，鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)s= s=mf/mn=vf/vn=229712.195 mm/316300.05mm=0.726，s屬于s 1級(jí)；查表得，機(jī)械加工余量與上述相同，滿足要求。2.3毛坯零件合圖草圖3機(jī)加工工藝路線確定3.1加工方法分析確定（1）30k6外圓-粗車（it12級(jí)，ra12.5um）-半精車（it9級(jí)，ra3.2um）-銑鍵槽（it9級(jí)，ra12.5um）-粗磨（it8

7、級(jí)，ra0.8um）-精磨（it6級(jí)，ra0.8um）（2）25k6外圓-粗車（it12級(jí)，ra12.5um）-半精車（it9級(jí)，ra3.2um）-銑鍵槽（it9級(jí)，ra12.5um）-粗磨（it8級(jí)，ra0.8um）-精磨（it6級(jí)，ra0.8um）（3）20h6外圓-粗車（it12級(jí)，ra12.5um）-半精車（it9級(jí)，ra3.2um）-銑鍵槽（it9級(jí)，ra12.5um）-粗磨（it8級(jí)，ra0.8um）-精磨（it6級(jí)，ra0.8um）（4）30f7外圓-粗車（it12級(jí)，ra12.5um）-半精車（it9級(jí)，ra3.2um）- 熱處理（30f7兩節(jié)外圓表面局部高頻淬火）-磨削（it

8、7級(jí)，ra0.8um）（5）2m24x1.5螺紋-粗車（it12級(jí)，ra12.5um）-半精車（it9級(jí)，ra3.2um）-銑鍵槽（it9級(jí)，ra12.5um）-車螺紋（配螺母）3.2加工順序的安排銑端面鉆中心孔保證總長(zhǎng)370mm，粗車各外圓和臺(tái)階端面，半精車各段外圓和切各段3x0.5退刀槽，加工30k6，25k6，20h6，及24各段的鍵槽，隨后車m24x1.5的螺紋，局部熱處理30f7兩節(jié)表面進(jìn)行高頻淬火，最后粗精磨30k6，25k6，20h6外圓及30f7兩節(jié)外圓表面，保證表面質(zhì)量ra為0.8um。3.3定位基準(zhǔn)選擇3.3.1粗基準(zhǔn)的選擇：粗車時(shí)以外圓和兩側(cè)端面為粗基準(zhǔn)；3.3.2精基準(zhǔn)

9、的選擇：以兩側(cè)端面中心孔為精基準(zhǔn)定位。3.4加工階段的劃分說明加工階段分為：粗加工階段為工序3、5、10；半精加工階段為工序15，20，25，30；精加工階段為工序35，40；方案討論：m24x1.5的螺紋加工安排在半精加工后，精加工前進(jìn)行，故放到半精加工階段來實(shí)現(xiàn)。3.5主要機(jī)加工工序簡(jiǎn)圖工序3.銑左端面，鉆中心孔工序5.銑右端面，鉆中心孔 工序10. 粗車各段外圓及端面 工序15 半精車各段外圓及端面工序20 銑30k6，25k6，20h6，24各段外圓的鍵槽工序25. 車m24x1.5的螺紋工序30.30f7兩節(jié)外圓表面需高頻淬火hrc40-45工序35.粗磨30k6，25k6，20h6

10、，30f7兩節(jié)，各段外圓工序40 精磨30k6，25k6，20h6 ，各段外圓工序45去毛刺；工序50檢驗(yàn)；工序55入庫(kù).4.工序尺寸及其公差確定4.1工序尺寸確定加工表面工序余量（雙邊）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨30k6外圓2.61.00.30.131.4150 -0.3930.4150 -0.06230.1150 -0.02530.0150 -0.013ra12.5ra3.2ra0.8ra0.825k6外圓2.61.00.30.126.4150 -0.3325.4150 -0.05225.1150 -0.02125.0150 -0.013ra1

11、2.5ra3.2ra0.8ra0.820h6外圓2.61.00.30.121.40 -0.3320.40 -0.05220.10 -0.021200 -0.013ra12.5ra3.2ra0.8ra0.830f7外圓2.61.00.331.380 -0.4630.380 -0.05229.980 -0.021ra12.5ra3.2ra0.8加工表面工序余量（雙邊）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗車半精車半精車粗車半精車半精車粗車半精車半精車292.61.01.431.40 -0.4630.40 -0.062290 -0.052ra12.5ra3.2ra3.2242.61.01.426.40 -

12、0.3325.40 -0.052240 -0.052ra12.5ra3.2ra3.21151.5（單邊）1.0（單邊）1140 -0.541150 -0.54ra12.5ra3.2321.5（單邊）1.0（單邊）310 -0.39320 -0.39ra12.5ra3.251.5（單邊）1.0（單邊）60 -0.1850 -0.18ra12.5ra3.23702.53700 -0.89ra12.54.2軸向尺寸的工序尺寸鏈圖5.設(shè)備及其工藝裝備確定5.1選擇機(jī)床和夾具1）.工序03、05是銑端面和鉆中心孔，可采用專用夾具在x53k銑床上加工；2）.工序10、15、25是粗車、半精車、車螺紋各工序

13、的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)，不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床能夠滿足使用要求，又由于要求的精度較高，表面粗糙度值較小，需選用較精密的車床才能滿足要求，因此選用c620-1，使用通用夾具（兩頂尖）裝夾；3）工序20是銑鍵槽，可采用專用夾具在立式銑床上加工，故選x53k；4）工序40，45是磨削外圓， 使用專用磨床夾具，選用臥式磨床m1432；5.2選擇刀具1）工序03、05在銑床上加工，一般都選用硬質(zhì)合金端銑刀；2）工序10、15、25在車床上加工，一般都選用硬質(zhì)合金車刀，加工剛質(zhì)零件采用yt類硬質(zhì)合金，粗加工用yt5，半精加工用yt15，為了提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，選用90度車刀，螺紋車刀和鏜刀，切

14、槽刀宜選用高速鋼；3）工序20銑鍵槽，零件要求銑切寬度分別為5h9，6h9，8h9故所選直柄鍵槽銑刀分別為5e8 gb/t1112.1-1997，6e8 gb/t1112.1-1997，8e8 gb/t1112.1-1997；5.3選擇量具本零件屬于成批生產(chǎn)，一般采用通用量具工序加工面尺寸尺寸公差選擇量具粗加工外圓31.40.39讀數(shù)值0.02，測(cè)量范圍0150游標(biāo)卡尺26.40.33粗加工軸向尺寸1160.54330.3960.18半精加工軸向尺寸1150.54320.3950.18半精加工外圓30.40.062讀數(shù)值0.01，測(cè)量范圍75100外徑千分尺25.40.05220.40.052

15、粗，精磨外圓30k60.013選用單頭雙限卡規(guī)（gb632286）25k60.01320h60.01330f70.0216切削用量及工時(shí)定額確定工序10（參考書1）本道工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚺_(tái)階面和外圓）已知加工材料為45鋼，6b=670mpa，鍛件有外皮，機(jī)床為ca6140，工件采用兩頂尖裝夾。（1）.確定粗車外圓33的切削用量，所選刀具為yt5硬質(zhì)合金車刀，刀桿尺寸bxh=16mmx25mm刀片厚為4.5mm，根據(jù)1表5-113，選擇刀具幾何角度s=00 ， o=120 ， o=60 o=40 r=90 0 ，r=100 ，=0.8mma.確定被吃刀量ap 粗車雙邊余量為2.6mm，則ap=1.3

16、mmb.確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114在粗車鋼料，刀桿尺寸16x25mm，ap3mm，工件直徑在2040mm時(shí)f=0.30.5mm/r，按c620-1車床的進(jìn)給量f=0.33mm/r確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)：根據(jù)表5-55，c620-1車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力fmax=3530n根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料6b=570670mpa，ap2mm，f0.75mm/r，r=45 0 ，v=65m/min時(shí)，進(jìn)給力ff=760n。ff的修正系數(shù)為kr。ff=1.0，ksff=1.0， kktff=1.17故實(shí)際進(jìn)給力為ff=760x1.17=889.2nfffmax，所選的

17、進(jìn)給量f=0.33mm/r可用。c .選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取1m，車刀的耐用度為t=60min。d .確定切削速度v根據(jù)表5-120，當(dāng)用yt5硬質(zhì)合金車刀加工6b=600-700mpa，鋼料ap3mm，f0.75mm/r，v=109m/min切削速度的修正系數(shù)為ksv=0.8, ktv=0.65, kktv=0.81, ktv=1.0, kmv=kkv=1.0故，v109x0.8x0.81=45.9m/min，n=1000v/3.14d=1000x45.9/3.14x37=395.1r/min按c620-1車床的轉(zhuǎn)速，選擇n=380 r/min，則實(shí)

18、際切削速度v=44.1m/mine.校驗(yàn)機(jī)床功率：由表5-125，當(dāng)6b=580970mpa，hbs=166277，ap2mm，f0.75mm/r，v=44.1m/min時(shí)，pc=1.7kw切削功率的修正系數(shù)為ktrpc=1.13, kkrpc=1.17，kr。pc=kmpc=kkpc=1.0，kspc=0.8，ktpc=0.65，故實(shí)際切削時(shí)的功率為pc=0.72kw根據(jù)表5-29，當(dāng)n=120r/min時(shí)，機(jī)床主軸允許功率pe=5.9kw，pc pe，故所選切削用量在c620-1車床上進(jìn)行最后確定的切削用量為：ap=1.3mm，f=0.33mm/r，v=44.1m/min，n=380 r/

19、min。（2）. 確定粗車外圓31.4mm及臺(tái)階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓31.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，臺(tái)階面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓33的轉(zhuǎn)速相同。（3）.確定粗車外圓26.4mm及臺(tái)階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓26.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，臺(tái)階面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓33的轉(zhuǎn)速相同。（4）. 確定粗車外圓21.4mm及臺(tái)階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工

20、這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓21.4mm的ap=1.3mm，f1=0.33mm/r，臺(tái)階面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓33的轉(zhuǎn)速相同?；緯r(shí)間（1） 確定粗車外圓33的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21車外圓基本時(shí)間：tj1=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=7.5mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f=0.33mm/r，n=380 r/min,i=1tj1=7.5+2/0.33*380=4.5s（2） 確定粗車外圓31.4的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21車外圓基本時(shí)間：tj2=（l+l1+l2+l

21、3）*i/nf，l=250mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj2=(250+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=122.97s（3） 確定粗車外圓26.4的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21車外圓基本時(shí)間：tj3=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=83mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj3=(

22、83+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=43.04s（4） 確定粗車外圓21.4的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21車外圓基本時(shí)間：tj4=（l+l1+l2+l3）*i/nf，l=29.5mm,l1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,l1=2mm,l2=0,l3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1tj4=(29.5+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=17.44s確定工序10的基本時(shí)間：tj= tj1+ tj2+ tj3+ tj4=（4.5+122.97+43.04+17.44）s=187.9

23、5s第二部分第20號(hào)工序夾具設(shè)計(jì)說明書1.工序尺寸精度分析工序加工要在軸25.40 -0.052的外圓表面上銑鍵槽保證尺寸20.50 -0.52，鍵槽寬為6h9mm；無其它技術(shù)要求，該工序在立式銑床上加工，零件屬中批量生產(chǎn)。2.定位方案確定理論上限制自由度分析：槽寬由定尺寸刀具保證；保證槽深應(yīng)限制：x移動(dòng)、y轉(zhuǎn)動(dòng);保證鍵槽長(zhǎng)度應(yīng)限制：x移動(dòng)；保證鍵槽對(duì)稱度應(yīng)限制：y移動(dòng),z轉(zhuǎn)動(dòng)；綜合結(jié)果限制：x移動(dòng)、y移動(dòng)、y轉(zhuǎn)動(dòng)、z轉(zhuǎn)動(dòng),z移動(dòng)；實(shí)際上限制自由度分析：v形塊定位30.40 -0.052限制：y移動(dòng)、z移動(dòng)、y轉(zhuǎn)動(dòng)、z轉(zhuǎn)動(dòng)，大頭端面用定位銷定位限制：x移動(dòng)；綜合結(jié)果實(shí)際限制：x移動(dòng)、y移動(dòng)、y

24、轉(zhuǎn)動(dòng)、z轉(zhuǎn)動(dòng)、z移動(dòng)；3.定位誤差分析計(jì)算工件采用v形塊定位，對(duì)稱度分析：基準(zhǔn)不重合誤差為：jb=0.02mm，基準(zhǔn)位移誤差為：db=0則：dw=jb+db=0.02mm對(duì)尺寸20.50 -0.52分析：基準(zhǔn)不重合誤差為：jb=0.02+0.026=0.046mm基準(zhǔn)位移誤差為：db=0.707t（d）=0.707x0.062=0.044mm則：dw=jb+db=0.09mm由于t=0.52 mm，t/3=0.173mm,即dwt/3，故該夾具能夠滿足加工要求.4.夾緊方案及元件確定本套夾具采用鉸鏈壓板夾緊；工件在加工時(shí)所受的力主要是切削力f，由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-2-7得切削力的計(jì)算公式：

25、fx=667dskp=667x7x700x650/7261083n實(shí)際所需加緊力與計(jì)算加緊力之間的關(guān)系為：(k由表1-2-2查得為1.15)f=kfx=1.15x1083=1245.45n5.夾具總裝草圖第三部分第10號(hào)工序刀具設(shè)計(jì)說明書1.工序尺寸精度分析粗車軸各段外圓保證尺寸33，31.4，26.4，21.4公差等級(jí)為it12。2.刀具類型確定此道工序保證的尺寸精度要求不高可用游標(biāo)卡尺測(cè)量，屬粗加工，因此可用90度外圓車刀。3.刀具設(shè)計(jì)參數(shù)確定（數(shù)據(jù)來源參考書3）序號(hào)項(xiàng)目數(shù)據(jù)來源或公式計(jì)算采用值1車刀外行表2-6、2-7焊接式900 強(qiáng)力外圓車刀2刀片材料yt5刀桿材料45鋼3幾何角度表2-8、2-9s=00 o=120 o=60 o=40 r=90 0 r=100 =0.8mm 4斷削參數(shù)前面型式表2-11、2-12（f=0.33mm/r）帶倒棱曲面圓弧卷削槽前面ln=8.5m,o 1= -200 br1=0.6 qn=9.35過渡刃表2-13（ap=1.3mm）直線過渡刃 kre=450 b=16刀片型號(hào)表2-3a420l=20 ,b=12 ,c=7,r=12.5,r=1 e=0.87車刀外型結(jié)構(gòu)尺寸表2-1、2-2、2-5bxh=20x30 l=150 m=8(900