1、毕 业 设 计 说 明 书全套图纸加 153893706专 业 机械制造及自动化 班 级： 机制 3105 班 姓 名： 学 号： 指导老师： 陕 西 国 防 工 业 职 业 技 术 学 院23二 O 届毕业设计（论文）任务书专业：机械制造及自动化 班级：机制 3105 姓名: 学号： 41一、设计题目(附图)：齿轮轴（CL35-A） 零件机械加工工艺规程制订及第 35 工序工艺装备设计。二、设计条件： l、零件图； 2、生产批量：中批量生产。三、设计内容：1、零件图分析：l） 、零件图工艺性分析（结构工艺性及技术条件分析） ；2） 、绘制零件图；2、毛坯选择： 1） 、毛坯类型； 2） 、余
2、量确定； 3） 、毛坯图。3、机械加工工艺路线确定： 1） 、加工方案分析及确定； 2） 、基准的选择；3） 、绘制加工工艺流程图（确定定位夹紧方案） 。4、工艺尺寸及其公差确定： 1） 、基准重合时（工序尺寸关系图绘制） ； 2） 、利用尺寸关系图计算工序尺寸； 3） 、基准不重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。5、设备及其工艺装备确定：6、切削用量及工时定额确定： 确定每道工序切削用量及工时定额。7、工艺文件制订： 1） 、编写工艺设计说明书； 2） 、填写工艺规程；（工艺过程卡片和工序卡片）8、指定工序机床夹具设计： 1） 、工序图分析； 2） 、定位方案确定； 3） 、定位误差计算；
3、 4） 、夹具总装图绘制。 9、刀具、量具没计。 （绘制刀具量具工作图）四、上交资料（全部为电子文稿）：1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；（按统一格式撰写）2、工艺文件一套（含工艺流程卡片、每一道工序的工序卡片含工序附图） ；3、机床夹具设计说明书一份；（按统一格式撰写）4、夹具总装图一张（A4 图纸） ；零件图两张（A4 图纸） ；5、刀量具设计说明书一份；（按统一格式撰写）6、刀具工作图一张（A4 图纸） ；量具工作图一张（A4 图纸） 。五、起止日期：2 012 年 11 月 10 日一 2 012 年 12 月 29 日(共 7 周)六、指导教师：七、审核批准： 教研室主任：
4、 系主任：年 月 日八、设计评语：九、设计成绩：年 月 日45目 录第一部分 工艺设计说明书 4第二部分 第 35 号工序夹具设计说明书 12第三部分 第 15 号工序刀具设计说明书 13第四部分 第 20 号工序量具设计说明书 16第五部分 毕业设计体会18第六部分 参考资料196第一部分 工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1 零件结构功用分从齿轮轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质碳素结构钢的 45 号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织、提高力学性能，坯料要经过正火热处理1.2 零件技术条件分析外圆尺寸精度：12h8(两
5、端)，14h6，22 外圆；外圆形状位置精度 ：注意两处尖钻配作时的位置尺寸；外圆表面质量：12h8 外圆表面，16 台阶圆端面，14 外圆端面,表面质量要求 Ra 均为3.2um，其它面粗加工即可保证表面粗糙度。1.3 零件结构工艺性分析本齿轮轴的锻件强度较高，形状比较简单，外轮廓尺寸不大，尖钻 4, 6 需配作，齿轮在轴中部,其它无特别要求。结论：轴的结构较规则，在加工两端面及中心孔时，采用专用夹具定位和夹紧，螺纹加工安排在半精加工后，精加工前进行。72.毛坯选择2.1 毛坯类型在传递力矩过程时要承受很强的冲击力和很大的交变载荷, 要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性,而且其
6、轮廓形状不复杂,故采用锻件；零件尺寸不大，而且零件属于批量生产,故采用模锻。2.2 毛坯余量确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。2.2.11）.锻件公差等级：由该零件的功能和技术确定其锻件公差等级为普通级；2）.锻件质量 Mf ：根据锻件成品质量 0.64g 估算；3）.分析锻件形状复杂系数 s：S=Mf/Mn该零件为圆形，假设其最大直径 26 长 110 则在：Mn=/4 d2 hS=Mf/Mn=Vf/Vn=0.726由于 0.7
7、26 介于 0.63 和 1 之间，故该零件的形状复杂系数 S 属 S 1 级。4）.锻件材质系数 M：由于该零件材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属 M 1 级； 5）.零件表面粗糙度 由零件图知，12h8 外圆表面，16 台阶圆端面，14 外圆端面,表面质量要求 Ra 均为 3.2um，其它面粗加工即可保证表面粗糙度。2.2.2 初步确定机加工余量及毛坯尺寸，初选毛坯尺寸公差8根据毛坯尺寸公差，锻件质量，材质系数，形状复杂系数，初步确定本零件毛坯尺寸允许偏差，根据锻件质量，零件表面粗糙度，形状复杂系数查参考书1中表 5-9，由此查得单边余量：零件尺
8、寸初选厚度方向单边加工余量初选水平方向单边加工余量确定厚度方向单边加工余量定水平方向单边加工余量 初选锻件尺寸偏差12h8 1.72.21.52.0 2 17 +1.2 -0.614h6 1.72.21.52.0 1.5 17 +1.2 -0.622 1.72.21.52.0 2 26 +1.2 -0.612h8 1.72.21.52.0 2 17 +1.1 -0.524 1.72.22.02.5 2 29 +1.1 -0.5110 1.72.22.02.5 2.5 115 +1.4 -0.67 1.72.21.01.5 1 9 +1.1 -0.52.2.3 验证上述余量是否满足要求计算同上得
9、，锻件形状复杂系数 s= S=Mf/Mn=Vf/Vn=229712.195 mm /316300.05mm =0.72633，S 属于 S 1 级；查表得，机械加工余量与上述相同，满足要求。3机加工工艺路线确定3.1 加工方法分析确定（1）12h8 外圆-粗车（IT12 级，Ra12.5um）-半精车（IT9 级，Ra3.2um）（2）14h6 外圆-粗车（IT12 级，Ra12.5um）-半精车（IT9 级，Ra3.2um）-精车（IT6 级，Ra3.2um）（3）22d9 外圆-粗车（IT12 级，Ra12.5um）-半精车（IT9 级，Ra3.2um）（4）齿轮处-滚齿加工（IT12 级
10、，Ra12.5um）-半精加工（IT9 级，Ra3.2um）3.2 加工顺序的安排9车端面钻中心孔保证总长 110mm，粗车各外圆和台阶端面，半精车各段外圆和切各段退刀槽，加工12h8，22，14h6，各段的退刀槽，尖钻 6x90，随后车 M10X1 的螺纹，滚齿加工齿轮，磨14 外圆。3.3 定位基准选择3.3.1 粗基准的选择：粗车时以外圆和两侧端面为粗基准；3.3.2 精基准的选择：以两侧端面中心孔为精基准定位。3.4 工艺路线05 锻 模锻10 热处理 调质热处理15.车左端面及各端外圆、钻 A 型中心孔20.车右端面及各端外圆、钻 A 型中心孔且保证总长 110mm25. 半精车一端
11、外圆切 3x1.1 3x0.5 3x0.5 槽1030.掉头半精车另一端长为 25 的外圆.35 尖钻 6x9040.车 M10 的螺纹，螺纹底径为 8.5mm1145.滚齿加工齿轮处达图示要求50 磨 14 外圆124.工序尺寸及其公差确定4.1 轴向尺寸的工序尺寸链图5.设备及其工艺装备确定5.1 选择机床和夹具1）.工序 15、20、25、30、40 是车端面及各端外圆和钻中心孔、粗车、半精车、车螺纹各工序的工步数不多，成批生产，不要求很高的生产率，故选用卧式车床能够满足使用要求，又由于要 z 求的精度较高，表面粗糙度值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用 C620-1，使用通
12、用夹具（两顶尖）装夹；2）工序 40 是滚齿轮，可采用专用夹具在立式滚齿机上加工，故选 Y3150；5.2 选择刀具1）工序 15、20、25、30、40 在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀，加工刚质零件采用 YT 类硬质合金，粗加工用 YT5，半精加工用 YT15，为了提高生产率及经济性，选用 90 度车刀，螺纹车刀和镗刀，切槽刀宜选用高速钢；2）工序 45 是滚齿轮，高速钢单头滚刀；5.3 选择量具本零件属于成批生产，一般采用通用量具13工序 加工面尺寸 尺寸公差 选择量具14 0.2粗加工外圆12 0.210.15 0.158.15 0.15粗加工轴向尺寸19.29 0.210 0.3
13、68 0.36半精加工轴向尺寸19.20.2 0.2读数值 0.02，测量范围 0150 游标卡尺12h8 0.03514h6 0.012半精加工外圆22 0.06读数值 0.01，测量范围 75100 外径千分尺6切削用量及工时定额确定工序 25（参考书1）本道工序为粗车（车台阶面和外圆）已知加工材料为 45 钢，6b=670mpa，锻件有外皮，机床为C620-1，工件采用两顶尖装夹。（1）.确定粗车外圆 26 的切削用量，所选刀具为 YT5 硬质合金车刀，刀杆尺寸BXH=16mmX25mm刀片厚为 4.5mm，根据1 表 5-113，选择刀具几何角度 s=00 ， o=120 ， o=60
14、 o=40 r=90 0 ，r=100 ， =0.8mma.确定被吃刀量 ap 粗车双边余量为 2.6mm，则 ap=1.3mmb.确定进给量 f 根据表 5-114 在粗车钢料，刀杆尺寸 16X25mm，ap3mm ，工件直径在 2040mm时 f=0.30.5mm/r，按 C620-1 车床的进给量 f=0.33mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构的强度要求，故需进行校验：根据表 5-55，C620-1 车床进给机构允许的进给力 Fmax=3530N根据表 5-123，当钢料 6b=570670mpa，ap2mm，f 0.75mm/r，r=45 0 ，V=65m/min 时，进给力 F
15、f=760N。Ff 的修正系数为 Kr。Ff=1.0，KsFf=1.0， KkTFf=1.17 故实际进给力为 Ff=760X1.17=889.2NFfFmax，所选的进给量 f=0.33mm/r 可用。C .选择车刀磨钝标准及耐用度根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取 1m，车刀的耐用度为T=60min。d .确定切削速度 V根据表 5-120，当用 YT5 硬质合金车刀加工 6b=600-700mpa，钢料ap3mm，f 0.75mm/r，V=109m/min 切削速度的修正系数为 Ksv=0.8, Ktv=0.65, KKTv=0.81, KTv=1.0, Kmv=Kkv=1.0
16、故，V109X0.8X0.81=45.9m/min， n=1000v/3.14d=1000X45.9/3.14X37=395.1r/min按 C620-1 车床的转速，选择 n=380 r/min，则实际切削速度 V=44.1m/min14e.校验机床功率：由表 5-125，当 6b=580970mpa，HBS=166277，ap2mm ，f0.75mm/r，V=44.1m/min 时，Pc=1.7KW切削功率的修正系数为 KTrPc=1.13, KkrPc=1.17，Kr。Pc=KMPc=KkPc=1.0，KSPc=0.8，KtPc=0.65，故实际切削时的功率为 Pc=0.72KW根据表
17、5-29，当 n=120r/min 时，机床主轴允许功率 PE=5.9KW，Pc PE，故所选切削用量在 C620-1 车床上进行最后确定的切削用量为：ap=1.3mm，f=0.33mm/r，V=44.1m/min，n=380 r/min。（2）. 确定粗车外圆 14mm 的切削用量，采用车外圆 22 的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，车外圆 14mm 的 ap=1.3mm，f1=0.33mm/r ，台阶面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与车外圆 22 的转速相同。（3）.确定粗车外圆 12mm 的切削用量，采用车外圆 22 的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次
18、走刀切除，车外圆 12mm 的 ap=1.3mm，f1=0.33mm/r ，台阶面的ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与车外圆 22 的转速相同。基本时间（1） 确定粗车外圆 22 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间：Tj1=（L+L1+L2+L3）xi/nf，L=9mm,L1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f=0.33mm/r，n=380 r/min,i=1Tj1=9+2/0.33x380=5.5s（2） 确定粗车外圆 14 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间：Tj2=（L+L1+L2+L3）xi/nf
19、，L=20mm,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=(20+2)/0.33x380+(2.5+2)/0.30x380=24.5s（3） 确定粗车外圆 12 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间：Tj3=（L+L1+L2+L3）xi/nf，L=66mm,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=(66+2)/0.3
20、3x380+(2.5+2)/0.30x380=31.4s第二部分 第 35 号工序夹具设计说明书151 工序尺寸精度的分析 由工序图可知此工序的加工精度要求不高。具体加工要求如下：钻孔6。Ra3.2。垂直度要求为 0.02mm。 该工序在钻床上加工，零件属于中批生产。其自由度分析如下：保证 6 内圆与 12 轴线垂直度应限制： X 转动、Y 移动、Y 转动、Z 转动。保证端面对 12 的轴线垂直度应限制：Y 转动、Z 转动。保证 v 型铁与 12 轴线 左的同心度应限制：X 转动、Y 移动、Y 转动、Z 移动、Z 转动。故此结果应限制：X 转动、X 移动、Y 移动、Y 转动、Z 移动、Z 转动
21、 ，且属于过定位。2 定位方案的确定V 型铁限制了 Y 移动、Y 转动、Z 移动、Z 转动旋紧机构限制了 X 移动V 形块限制了 Y 转动Y 移动 结果综合限制 X 转动、X 移动、 Y 移动、Y 转动、Z 移动、Z 转动3 定位元件的确定Lk=12.50-0.15=12.425 0.0750.075 Lj=12.425 =12.425-0.025+0.025D1=12-0.020-0.040 A1=0.020由机床夹具设计课本 24 页表 2.1 得：b=3 2=2b/D 2（k+j- 1/2）=23/7（0.15+0.05-0.020/2）=6/70.19=0.18d 2=（7-0.18）
22、h6（0 -0.01）4.定位误差分析计算对同轴度：jb=0 db=1/2（0.033+0.020+0.20）=0.037dw=2db+jb=0.0741/3T对深度： jb=0.033/2=0.0165 db=0dw=db+jb=0.01651/3T故此定位方案可行5.夹紧方案及元件确定参考夹具设计资料，采用螺旋夹紧机构夹紧工件，夹紧元件选钩形压板 A624。166.夹具总装草图17第三部分 第 15 号工序刀具设计说明书1.工序尺寸精度分析粗车轴各段外圆保证尺寸 12，14，22 公差等级为 IT122.刀具类型确定此道工序保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量，属粗加工，因此可用 90
23、度外圆车刀。3.刀具设计参数确定（数据来源参考书3）序号项目数据来源或公式计算 采用值1 车刀外行 表 2-6、2-7 焊接式 900 强力外圆车刀刀片材料 YT52刀杆材料 45 钢3几何角度表 2-8、2-9 s=00 o=120 o=6 0 o=40 r=90 0 r=100 =0.8mm 4 断削参数前面型式表 2-11、2-12（f=0.33mm/r）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面Ln=8.5m,o 1= -200 br1=0.6 qn=9.35 过渡刃 表 2-13（ap=1.3mm）直线过渡刃 Kre=450 b =16 刀片型号 表 2-3A420L=20 ,B=12 ,C=7,R=
24、12.5,r=1 e=0.87 车刀外型结构尺寸表 2-1、2-2 、2-5 BxH=20x30 L=15018M=8(900 弯头车刀)8刀槽型式表 2-4Sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443c=o- j=120 -18.30 Hc=H+(12)-ccoso/cos(o+ c)=30+1-7cos5/cos(50 +6.30 )=31-7x1/1=24Bc=B-Cxtan( o+c)=12-7tan(60 +5.30 )=10.6Lc=L-Ccoso/Cos(o+c)xtano=20-7.cos5/cos(60 +5.30 )xtan5=20-7x0.08=19.4j=
25、18.30 c= 5.30 Hc=24mmBc=10.6mmLc=19.4mm4.刀具工作草图2021第四部分 第 20 号工序量具设计说明书1.工序尺寸精度分析对轴外圆 12h8 选基孔制，首先确定被测轴的极限偏差，查4公差书第三章极限与配合标准得12d4 的上偏差 es= -0.050mm,下偏差 ei= -0.055mm。公差等级为 IT4。2.量具类型确定轴的外圆 12h8 的量具用卡规，量具测量面的材料用硬质合金，测量面的硬度为 58-65HRC，其它部分的材料为 45 钢。3.极限量具尺寸公差确定（1）确定工作量规的制造公差和位置要素值，由公差书表 6-1 得 IT6 尺寸 12h
26、8 的量规公差为 T=0.0010mm,位置要素 Z=0.0012mm.。（2）计算工作量规的极限偏差：30k6通规：上偏差=es-Z+T/2=-0.0502mm下偏差=es-Z-T/2 =-0.0512mm止规：上偏差=ei+T=-0.0540mm下偏差=ei=-0.0550mm4.极限量具尺寸公差带图225. 极限量具结构设计2324第五部分 毕业设计体会随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学
27、。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在此要感谢我的指导老师杨建伟老师，感谢杨老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向杨老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经
28、历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响，而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了很多机械加工工序。因为是成批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有
29、种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。最后感谢各位老师的谆谆教导，感谢各位老师能够给我这次锻炼的机会，请各位老师对我的设计做出评价和修改，指出我的错误，也让我做到亡羊补牢，扬长避短，谢谢各位老师。2第六部分 参考资料1. 机械制造工艺设计手册 李益民 机械工业出版社 1993.42. 切削用量简明手册 艾兴、肖诗纲 机械工业出版社3. 机械制造工艺学 郑修本 机械工业出版社4. 机械制造工艺及设备设计指导手册 李云 北京机械工业出版社 2001.85. 刀具设计手册 袁哲俊、刘华名 机械工业出版社 19996. 机械零件工艺手册 蔡兰 机械工业出版社 19947. 机械夹具设计手册 徐鸿本 上海科技技术出版社8. 机械制造工艺设计简明手册 王新民 北京机械工业出版社 20009. 机械制造工艺装备标准应用手册 刘明博 机械工业出版社 200110. 机械加工工艺装备设计手册 陈心昭 机械工业出版社11. 极限配合与测量技术基础 隗东伟 化学工业出版社 2006.1112 机械设计基础 刘美玲 科学出版社
