1、设计说明书题目：进给箱齿轮轴的工艺规程及铣 8mm键槽的工装夹具设计学 生： 学 号： 0930130133专 业：机电一体化技术班 级： 09 级-01 指导老师： 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。进给箱齿轮轴加工工艺规程及其铣 8mm 宽键槽的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选
2、择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加 153893706ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination
3、and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 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
4、 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 comp
5、onents 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 co
6、ncrete 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 c
7、utting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式 32.2 基面的选择传 42.3 制定工艺路线 42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5 确定切削用量及基本工时7三 夹具设计 113.1 问题的提出113.2 定位基准的选择123.3 切削力及夹紧力计算133.4 定位误差分析143.5 夹具设计及操作简要说明15总 结16致 谢17参考文献 18第 1 页 共 30 页序 言机械制造业是
8、制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。进给箱齿轮轴的加工工艺规程及其铣 8mm 槽的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题
9、，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第 2 页 共 30 页一、 零件的分析1.1 零件的作用进给箱齿轮轴零件图如下：进给箱齿轮轴作用是传动动力和扭矩。 1.2 零件的工艺分析从进给箱齿轮轴的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以外圆为中心的加工面 这一组加工面包括
10、：两端 20mm， 25mm的外圆，30mm的外圆及齿轮的外圆2. 以左右两端面为基准的加工面这一组加工面包括：铣宽8键槽，钻孔。第 3 页 共 30 页二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 45，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为 2 级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。进给箱齿轮轴零件材料为 45，硬度选用5558HRC，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用锻造，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛
11、坯初步设计如下： 1. 24的外圆和端面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量Z=1.5mm2. 26的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得，单边余量Z=1.5mm3. 29的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm4. 30的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm5. 45的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表4-3得，单边余量Z=1.0mm6.宽8mm键槽在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 因其它表面均为不加工表面，而且锻造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不
12、需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、第 4 页 共 30 页工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图“进给箱齿轮轴”零件毛坯简图。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，进给箱齿轮轴比较规则，所以粗基准比较容易选择。选择一端面和外圆面作为粗基准。（即当零件有不加工表面
13、时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 第 5 页 共 30 页方案一工序：锻造。工序：退火处理工序：车左端面钻中心孔工序：车右端面钻中心孔工序：粗车各段外圆工序：精车 24.26.30，60 外圆工序：插齿工序：淬火工序：钻 8 孔工
14、序 X：铣宽 8mm 键槽工序 XI：检验方案二工序：锻造。工序：退火处理工序：车左端面钻中心孔工序：车右端面钻中心孔工序：粗车各段外圆工序：精车 24.26.30，60 外圆工序：插齿工序：钻 8 孔工序：铣宽 8mm 键槽工序 X：检验上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。方案二与方案一相比方案二少了淬火这一工序，因为外圆的精度要求比较高，经过淬火这一步后大大提高了加工精度，这样就能更好地保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一：工序：锻造。工序：退火处理工序：车左端面钻中心孔工序：车右端面钻中心孔工序：粗车各段外圆第 6 页 共 30 页工序：精车 24.26.30，60
15、 外圆工序：插齿工序：淬火工序：钻 8 孔工序 X：铣宽 8mm 键槽工序 XI：检验2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 端面和24的外圆查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量Z=1.5mm2. 26的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得，单边余量Z=1.5mm3. 29的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm4. 30的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边余量Z=1.5mm5. 45的外圆面查机械制造工艺与机床夹具设计指
16、导，表4-3得，单边余量Z=1.0mm6.宽8mm键槽在此处，因为加工的槽不是很大，所以可以不必留余量。 2.5 确定切削用量及基本工时工序：锻造。工序 II：退火处理第 7 页 共 30 页工序 III：车左端面钻中心孔选硬质合金端面车刀1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4） 计算切削速度 按切削
17、手册 ，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(
18、40+1)/475=0.052min。工序 IV：车右端面选择硬质合金端面车刀1） 车削深度，因为后面还有精加工，故可以选择 ap=0.4mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s第 8 页 共 30 页据 CA6140 卧式车床车床参数，选择 nc=475r/min,Vf
19、c=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(40+0.4)/475=0.050min。工序 V：粗车各段外圆选硬质合金外圆车刀1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择ap=1
20、.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300
21、*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(116+1)/475=0.246min。工序 X：铣宽 8mm 键槽第 9 页 共 30 页选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d60min/75v4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则ap5.2）决定每次进给量及切削速度根据 X
22、51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0mfzin.19467510rdvns按机床标准选取 1450wn/min/47105vw当 1450r/min 时nrzfwm /160452.按机床标准选取 mf3）计算工时切削工时： ， ，则机动工时为l201l2in5.4721fnltwm总的时间 T=2t=1.010min第 10 页 共 30 页三、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第 X 道工序铣宽 8 键槽的铣床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣宽 8 键槽，精度要求不
23、高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。我们要以已加工的外圆作为定位基准。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高第 11 页 共 30 页的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。26 和30 的外圆已加工
24、好，为了使定位误差减小，选择已加工好的26 和 30 的外圆和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两固定 V 型块和已加工好的 26 和 30 的外圆配合，其端面与档销相配合，工件实现完全定位，同时为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的铰链压板作为夹紧机构。3.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用锯片铣刀 8mm机床： x51 立式铣床由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中： 修正系数 0.1vk3F83.FqFXz=24 65.0y.0uPa0Fw代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=
25、4321K其中： 为基本安全系数 1.5为加工性质系数 1.12为刀具钝化系数 1.13K第 12 页 共 30 页为断续切削系数 1.14K所以 NF7.15（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKf21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉： 公称直径 d=10mm，材料 45 钢 性能级数为6.8 级MPaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限： B9263.2.1极限应力幅： Pakma7.51li 许用应力幅： MSa3.li螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=4得 Pa120第 13 页
26、 共 30 页满足要求8.24cHdFMPaNc153.2经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用铰链压板的夹紧机构，快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为两固定 V 型块和一档销（2） 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm， ， 。96a04.
27、12sinTDWd）（ 已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式， 易知此结T513DW果符合。3.5 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板夹第 14 页 共 30 页紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用铰链压板夹紧机构。夹具装配图附图如下夹具体附图如下第 15 页 共 30 页第 16 页 共 30 页总 结课程设计即将结束了，时间虽
28、然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。第 17 页 共 30 页致 谢这次课程设计使我
29、收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给
30、我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。第 18 页 共 30 页参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年10 月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
