機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-內(nèi)齒輪加工工藝及車外圓夾具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)說明書題目：齒輪工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。齒輪加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目錄ABSTRCT 3序言 1一零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工藝分析 21.3確定零件的生產(chǎn)類型 3二確定毛坯類型繪制毛坯簡(jiǎn)圖 52.1選擇毛坯 52.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 52.3繪制毛坯圖 6三工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 73.1定位基準(zhǔn)的選擇 73.3制定工藝路線 83.4加工設(shè)備及工藝裝備的選用 93.5確定切削用量及基本工時(shí) 10四車夾具設(shè)計(jì) 133.1問題提出 133.2定位基準(zhǔn)的選擇 133.3定位的基本原理 143.4夾緊方案的設(shè)計(jì) 153.5夾緊裝置的設(shè)計(jì) 153.6切削力和夾緊力的計(jì)算 163.7定位誤差分析 163.8夾具設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)要操作說明 17總結(jié) 18致謝 20參考文獻(xiàn) 21序言機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。齒輪的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。一零件的分析1.1零件的作用齒輪的作用：傳動(dòng)扭矩，速度的作用。1.2零件的工藝分析齒輪有2個(gè)加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。1：以右端面和外圓為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是車左端面，粗精車Φ40的孔。2：以Φ40孔為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是其他端面和孔的加工。1.3確定零件的生產(chǎn)類型屬于輕型零件，中批量生產(chǎn)。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為100臺(tái)，設(shè)其備品率為10%，機(jī)械加工廢品率為1%，現(xiàn)制定該活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程。N=Qn(1+α%+β%)=100(1+10%+1%)=111件/年活塞的年產(chǎn)量為111件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于中型機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類型為中批量批生產(chǎn)。二.確定毛坯類型繪制毛坯簡(jiǎn)圖2.1選擇毛坯毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。零件材料為45。選擇鍛件毛坯。由于零件年產(chǎn)量不足400件，已經(jīng)達(dá)到小批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鍛造可直接獲得。齒輪的端面由于齒輪端面要與其他接觸面接觸，查相關(guān)資料知余量留2mm比較合適。3、齒輪的孔毛坯為空心，鍛造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數(shù)文獻(xiàn)，確定工藝尺寸余量為2mm。2.3繪制毛坯圖三工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。（3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度?；鶞?zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，他對(duì)零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取右端面和外圓作為定位基準(zhǔn)，。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：（1）“基準(zhǔn)重合”原則應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。（3）“自為基準(zhǔn)”原則某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準(zhǔn)”原則當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。（5）所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡(jiǎn)單、操作方便。以已經(jīng)加工好的Φ40孔和一端面為定位精基準(zhǔn)，加工其它表面及孔。主要考慮精基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要進(jìn)行專門的計(jì)算，在此不再重復(fù)。3.3制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。具體的加工路線如下1鍛造鍛造2處理淬火3車車左端面4車車右端面5車車外圓6車粗精車內(nèi)孔7拉拉鍵槽8車車內(nèi)齒9檢驗(yàn)檢驗(yàn)10入庫入庫3.4加工設(shè)備及工藝裝備的選用工序號(hào)工序名稱機(jī)床設(shè)備刀具量具1車端面CA6140端車刀游標(biāo)卡尺2車外圓CA6140外圓車刀游標(biāo)卡尺3車內(nèi)孔CA6140車刀游標(biāo)卡尺4車齒Y3150車刀游標(biāo)卡尺5拉鍵槽L1616拉刀游標(biāo)卡尺3.5確定切削用量及基本工時(shí)工序：車右端面1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進(jìn)給量根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.8mm/r3)計(jì)算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速ns==753r/min與753r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為750r/min。現(xiàn)選取=750r/min。所以實(shí)際切削速度==5)切削工時(shí)，t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)工序：車外圓1)切削深度單邊余量為Z=0.5mm2)進(jìn)給量根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r3)計(jì)算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=92m/min4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速ns==545r/min與545r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為575r/min。現(xiàn)選取=600r/min。所以實(shí)際切削速度==5)切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=0mm;t=i==0.4833(min)工序：粗精車內(nèi)孔1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進(jìn)給量根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》取f=0.2mm/r3)計(jì)算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=96m/min4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速ns==585r/min與585r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600r/min?，F(xiàn)選取=600r/min。所以實(shí)際切削速度==5)切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=25mm;=4mm;=0mm;t=i==0.4833(min)四車夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)車外圓，選用機(jī)床：CA61403.1問題提出機(jī)械制造里，用以夾住工件的裝置，叫做夾具。它能固定加工對(duì)象，讓它處于正確位置，接受檢測(cè)的裝置。機(jī)械制造過程中，由于保證零件加工精度，第一步要讓工件在機(jī)床上處于正確位置，這就叫做工件的定位。夾緊是將工件加工過程中始保持定位位置不變的操作。工件在機(jī)床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾本夾具主要用來車外圓，因?yàn)橥鈭A自身精度要求比較高，因此我們要考慮保證加工質(zhì)量上，采用精基準(zhǔn)定位，同時(shí)由于批量生產(chǎn)我們還要考慮如何提高生產(chǎn)效率上因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保證加工質(zhì)量。3.2定位基準(zhǔn)的選擇在加工零件時(shí)往往要選擇零件的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)分為工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。然而在加工不同零件，它們用途也會(huì)不同，因此工藝基準(zhǔn)又包括了定位、裝配、測(cè)量還有工序基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇制定工藝的第一步。定位基準(zhǔn)的要合理，否則將直接影響所最后零件的加工質(zhì)量，加工工藝。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)會(huì)增加工序，使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難，甚至達(dá)不到零件的加工精度要求。以已經(jīng)加工好的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)。同時(shí)采用開口墊圈夾緊工件即可滿足要求。3.3定位的基本原理1.六點(diǎn)定位原理定位也就是把工件空間的6個(gè)自由度限制好。根據(jù)我們機(jī)械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)的，一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度，六個(gè)自由度需要合理的六個(gè)支承點(diǎn)來限制，才能使工件在夾具中固定好，這就是工件定位的“六點(diǎn)定位2.工件定位中可能出現(xiàn)的一下幾種情況（1）完全定位六個(gè)自由度通過合理的六個(gè)支撐點(diǎn)完全限制，這叫完全定位。（2）不完全定位工件空間的6個(gè)自由度沒有被限制完，這稱不完全定位（3）欠定位六個(gè)自由度定位，應(yīng)該限制的自由度沒有被限制，稱為欠定位。在機(jī)床夾具中不能存在欠定位，這樣容易造成加工的時(shí)候工件的移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，從而影響工件的加工質(zhì)量，造成廢品率變高。（4）過定位在同一個(gè)方向上有多個(gè)面限制重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。過定位通常會(huì)造成夾具定位的時(shí)候干涉現(xiàn)象。。消除或減小過定位有兩種方法：1：提高定位基準(zhǔn)與定位元件工作表面之間的位置精度。2：改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。3.4夾緊方案的設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個(gè)工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會(huì)由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動(dòng)，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。3.5夾緊裝置的設(shè)計(jì)1.夾緊裝置的組成（1）力源裝置（2）中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用如下：1）改變夾緊作用力的方向2）改變夾緊作用力的大小3）具有一定的自鎖性能（3）夾緊元件2.對(duì)夾緊裝置的基本要求（1）夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置（2）夾緊力的大小要適當(dāng)（3）夾緊裝置要操作方便（4）結(jié)構(gòu)要進(jìn)湊簡(jiǎn)單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件3.6切削力和夾緊力的計(jì)算查表1-2-3圓周力：徑向力：軸向力：其中：查《機(jī)床夾具手冊(cè)》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，F(xiàn)p=459N，F(xiàn)f=695N夾緊力的計(jì)算：由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。3.7定位誤差分析本工序選用的工件以圓孔在心軸上定位，心軸為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時(shí)的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。式中——定位副間的最小配合間隙（mm）；——工件圓孔直徑公差（mm）；——心軸外圓直徑公差（mm）。圖心軸水平放置時(shí)定位分析圖3.8夾具設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)要操作說明本工件采用心軸定位，用開口墊圈壓緊，這樣操作更加簡(jiǎn)單，迅速，特別適合中批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯(cuò)的。能滿足批量生產(chǎn)要求。總結(jié)這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等；也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝等方面的知識(shí)；以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提高；再次體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合時(shí)，理論與實(shí)踐也存在差異?；仡櫰鸫舜卧O(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完