1、机 械 制 造 工 艺课程设计说明书设计题目：设计“齿轮套”零件的机械加工工艺规程及钻 8.5 底孔孔夹具设计专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2015 年 月 日II课程设计报告课程设计名称 学 院 指导教师学生姓名 班 级 学 号课程设计内容简要介绍课程设计的主要内容，包括课程设计教学目的、基本内容、实验方法和团队分工等学生课程设计报告（ 附 页 ）课程设计成绩评定遵照实践教学大纲并根据以下四方面综合评定成绩：1、课程设计目的任务明确，选题符合教学要求，份量及难易程度2、团队分工是否恰当与合理3、综合运用所学知识，提高分析问题、解决问题及实践动手能力的效果4、是否认真、独
2、立完成属于自己的课程设计内容，课程设计报告是否思路清晰、文字通顺、书写规范评语: 成绩:指导教师签名： 年 月 日机 械 制 造 工 艺课程设计任务书题目：设计“齿轮套”零件的机械加工工艺规程内容：1、零件图2、毛坯图3、机械加工工艺规程4、夹具结构设计装配图5、夹具结构设计零件图6、工艺仿真7、课程设计说明书专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 月 日IV摘 要齿轮套零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计部分。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
3、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。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差全套图纸加 153893706目 录摘 要 .IV目 录 V第 1 章 序 言 6第 2 章 零件的分析 .72.1 零件的形状 .72.2 零件的工艺分析 .7第 3 章 工艺规程设计 .83.1 确定毛坯的制造形式 83.2 基面的选择 83.3 制定工艺路线 93.3.1 工艺路线方案一 93.3.2 工艺路线方案二 93.3.3 工艺方案的比较与分析 .103.4 选择加工设备和工艺装备 .113.4.1 机床选用 .113.4.2 选择刀具 .113.4.3 选择量具 .113.
4、5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .113.6 确定切削用量及基本工时 12总 结 .22致 谢 23参 考 文 献 23VI第 1 章 序 言机械制造业是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。齿轮套零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制
5、造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。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。8第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是齿轮套零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，
6、结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 45，该材料为 45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。齿轮套零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度 值为 3.2 。2.aRm车外圆及端面，表面粗糙度 值 3.2 。3.车装配孔，表面粗糙度 值 3.2 。4.aRm半精车侧面，及表面粗糙度 值 3.2 。5.两侧面粗糙度 a值 6.3 、12.5 ，法兰面粗糙度 值 6.3 。a齿轮套共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面：这一组加工表面包括：左端面，32 外圆，42 外
7、圆，44 外圆，30 内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2). 右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；63 的外圆，粗糙度为 1.6；钻中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，30 的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第 3 章 工艺规程设计本齿轮套假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。该零件材料为 45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，
8、所以选择铸铁锻造。依据设计要求 Q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+)（1+)=238595 件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 45，不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺
9、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，生产效率得以提高。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，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像齿轮套这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，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应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。10对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后
10、还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一工序 10 锻造出毛坯。工序 20 毛坯热处理，时效处理。工序 45 粗车右端面，粗车外圆 42，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。工序 40 掉头，粗车左端面，粗车外圆 63，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。工序 50 半精车
11、右端面，半精车外圆 63，半精车外圆 42，半精车外圆 40，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序 60 掉头，半精车左端面。工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔 20。工序 32 车内孔 45、车 32 到规定尺寸精度。工序 100 钻孔 8.5工序 120 滚齿.加工齿数的齿轮工序 145 钳去毛刺。工序 140 终检入库。3.3.2 工艺路线方案二工序 10 锻造出毛坯。工序 20 毛坯热处理，时效处理。工序 45 粗车右端面，粗车外圆 42，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。工序 40 掉头，粗车左端面，粗车外圆 63，注意各外圆留 1m
12、m 的半精车余量。工序 50 半精车右端面，半精车外圆 63，半精车外圆 42，半精车外圆 40，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序 60 掉头，半精车左端面。工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔 20。工序 32 车内孔 45、车 32 到规定尺寸精度。工序 100 钻孔 8.5工序 120 滚齿.加工齿数的齿轮工序 145 钳去毛刺。工序 140 终检入库。3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加
13、工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：工序 10 锻造出毛坯。工序 20 毛坯热处理，时效处理。工序 45 粗车右端面，粗车外圆 42，粗车外圆 40，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。工序 40 掉头，粗车左端面，粗车外圆 63，注意各外圆留 1mm 的半精车余量。工序 50 半精车右端面，半精车外圆 63，半精车外圆 42，半精车外圆 40，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，车退刀槽。工序 60 掉头，半精车左端面。工序 70 钻中心孔通孔，先钻底孔 20。工序 32 车内孔
14、45、车 32 到规定尺寸精度。工序 100 钻孔 8.5工序 120 滚齿.加工齿数的齿轮工序 145 钳去毛刺。工序 140 终检入库。123.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 CA6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔，选用 Z525 摇臂钻床。.工序是磨零件左右外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用万能磨床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬
15、质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具” 。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册 （主编 徐圣群） 表 12-47，选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成
16、批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“齿轮套” 零件材料为 45，查机械加工工艺手册 （以后简称工艺手册 ） ，表 2.2-17 各种的性能比较，45 的硬度 HB 为 143269，表 2.2-23 45 的物理性能，45密度 =7.27.3（ ） ，计算零件毛坯的重量约为 2 。3cmg kg表 3-1 机械加工车间的生产性质同类零件的年产量 件生产类别重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重11.3213.2
17、0 151 101表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 GB6137-85） （）d (mm) 2 f 8.618.00 45 118 12 4060表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（ 1）后刀面最大磨损限度 mm钻头直径 d0（mm）刀具材料 加工材料20高速钢 铸铁 0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度 T min刀具直径d0（mm）刀具类型 加工材料 刀具材料1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢 60钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 10.4 高
18、速钢钻头钻孔的进给量为 f=0.250.65 ,根据表 4.13 中可知，进给量取 f=0.60 。zm* rm.确定切削速度查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-17 高速钢钻头在 45（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12 ，参考机械加工工艺手册 in孟少农 主编，表 10.4-10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K =1.0，R =0.85。mvtvV=12 =10.32 （3-85.0min17）则 = =131 （3-nir18）查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* minr则实际切削速度 = = =11.8v实.确定切削时间查机械加
19、工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T = （3-ifnllw119）23.10d054.322其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m则： t= =9.13 s3.6.5.2 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为 Z525 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10 的钻孔进给m量为 0.200.35 。rm则取 rf30.确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-minkfaTdc
20、vvyxpmzv20）查得参数为 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min则 = =1.65.0125.02.337in所以 = =72n4.6mir选取 i120所以实际切削速度为 =2.647.3vin确定切削时间（一个孔） =ts20.83.6.5.3 钻螺纹底孔及攻螺纹钻螺纹底孔 rmf2.0rm1.05.取 1（ ）sv.in所以 （ ）rn8713r按机床选取 = （ ）wi80r.所以实际切削速度 （ ）smv2.in5切削工时（一个孔）：st3.1.036.0573攻螺纹 54M根据表 4-32 选取 smv123.0所以 （293 ）rn89
21、4in按机床选取 )5.i(7w所以实际切削速度 sv130所以切削时间（一个孔）：t52.4第 3 章钻 8.5 底孔孔夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来钻 8.5 底孔，并攻丝，因为加工精度不高，故在加工中，主要目的是降低生产成本，减轻劳动强度从而来提高效率。3.2 定位基准的选择24要合理选择定位基准，不然会影响加工过程的质量，进而最终工件质量。选择不合适的基准，故会增加加工过程或不合理工艺路线，导致夹具设计困难，最终达不到零件加工精度（特别位置精度）。所以我们应该根据零件的技术要求，以保证加工精度的要求，定位基准的合理选择。以已加工好的端面作定位夹具。由零件图可知：在钻孔前
22、，平面进行了粗、精铣加工，孔钻、扩、铰加工。定位、夹紧方案：为了在定位误差范围满足要求，定位一面一 销一挡块，结构中的定位是简单易操作的。一边是底平面图的处理；在孔无位置公差要求，所以我们为定位基准设计的底面和两个孔钻的模式选择，以满足加工要求。底部和 5 自由度的两个定位孔限制工件的定位。3.3 切削力及夹紧力的计算钻孔选用：钻床 Z525，刀具钻头。由文献可得：切削力公式： 1.2076f PFDfK式中 15m./r查表得： 0.75()36bpK其中： .b.48p即： 95.08()fFN实际所需夹紧力：12KFW有： 10.7,.6安全系数 K 可按： 6543210K式中： 安全
23、系数 60K1.20.1.301.56所以 958492()KfWFN通过计算实际夹紧力不大，夹具结构简单操作方便，采用螺旋夹紧机构。取 ， ，1.5610.72.16查文献移动螺旋夹紧时夹紧力计算： )(210 tgtQLWz式中参数由文献查得：6.2.76zr90105229螺旋夹紧力： 048()N由上述计算易得： KW通过计算实际所需夹紧力不大，该夹具具有结构简单，操作方便，决定使用手动螺旋夹紧机构。3.4 误差分析与计算该夹具以底面、中心孔定位基准，该孔 1 次性加工即可满足要求。由文献可得：销的定位误差 ： 11minDWd1 21min2min.DdDdJarctgL其中：，10
24、.52Dm20D，d .3dm26， 1min02min0.34.6DWm.2J 夹紧误差 ： cos)(minaxyj其中接触变形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 1215 有 。 10.4,0,.42,0.7azBKCcos8jym 磨损造成的加工误差： 通常不超过Mj5. 夹具相对刀具位置误差： 取AD01.误差总和： 0.853jwm从以上、所设计的夹具满足零件加工精度要求。3.5 零、部件的设计与选用3.5.1 定位销选用本夹具用可换定位销定位表 3.1 可换定位销Dd H 公称允差1h1b1dC1121816 150.01122 5 1 4 M12 4 13.
25、5.3 钻套、衬套、钻模板设计与选用为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。图 3.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表 3.4 钻套Dd H 公称允差1D2h1mCr6 12 12+0.018+0.00722 18 10 4 9 0.5 18 0.5衬套选用固定衬套其结构如图所示：28图 3.2 固定衬套其结构参数如下表 3.5 固定衬套d D公称 允差H公称 允差C 112+0.034+0.01612 18+0.023+0.0120.5 23.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀
26、块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会
27、破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响
28、工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.7 夹具设计及操作的简要说明30本夹具用于在钻床上加工钻 8.5 底孔。在底部平面工件的定位基准，中心孔，实现完全定位在定位环。手动螺旋夹持工件。夹紧机构，操作简单，夹紧可靠。如前所述，夹具设计，为了提高生产率，首先想到的是如何安装，拆卸方便，本程序是铰链板。钻模的表面，所以主要的钻削力，因为钻削力向下，铰链板压得我们使用，减少压力，钻削
29、力和夹紧力的方向是相同的，它是更容易保证工件的稳定性，我们采用定位销和固定销定位，当我们把工件旋转，工件，使工件固定在固定脚的位置，然后用铰链板，将钻模板，它是在工件的开始水平位置，当我们取下工件，先打开翻盖式钻模板，然后松开铰链板，可去除工件。总 结课程设计即将结束了，时间虽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，为我们踏入社会打下了好的基础。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。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。
