进给箱齿轮轴的工艺规程及铣8mm键槽的工装夹具设计.docx

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进给箱齿轮轴的工艺规程及铣8mm键槽的工装夹具设计

设计说明书

题目：

进给箱齿轮轴的工艺规程及铣3*8mm键槽的工装夹具设计

学生：

学号：

专业：

班级：

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。

ABSTRCT

Thisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.

Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingjigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.

Keywords:

Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror

目录

序言…………………………………………………………………1

一.零件分析……………………………………………………2

1.1零件作用………………………………………………2

1.2零件的工艺分析…………………………………………2

二.工艺规程设计…………………………………………………3

2.1确定毛坯的制造形式……………………………………3

2.2基面的选择传……………………………………………4

2.3制定工艺路线……………………………………………4

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………6

2.5确定切削用量及基本工时………………………………7

三夹具设计……………………………………………………11

3.1问题的提出………………………………………………11

3.2定位基准的选择…………………………………………12

3.3切削力及夹紧力计算……………………………………13

3.4定位误差分析……………………………………………14

3.5夹具设计及操作简要说明………………………………15

总结………………………………………………………………16

致谢………………………………………………………………17

参考文献…………………………………………………………18

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。

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，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。

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：

两端Ø20mm，Ø25mm的外圆，Ø30mm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。

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55～58HRC，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，对毛坯初步设计如下：

1.Ø24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=1.5mm

2.Ø26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=1.5mm

3.Ø29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=1.5mm

4.Ø30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=1.5mm

5.Ø45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=1.0mm

6.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、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。

方案一

工序Ⅰ：

锻造。

工序Ⅱ：

退火处理

工序Ⅲ：

车左端面钻中心孔

工序Ⅳ：

车右端面钻中心孔

工序Ⅴ：

粗车各段外圆

工序Ⅵ：

精车Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圆

工序Ⅶ：

插齿

工序Ⅷ：

淬火

工序Ⅸ：

钻Φ8孔

工序X：

铣宽8mm键槽

工序XI：

检验

方案二

工序Ⅰ：

锻造。

工序Ⅱ：

退火处理

工序Ⅲ：

车左端面钻中心孔

工序Ⅳ：

车右端面钻中心孔

工序Ⅴ：

粗车各段外圆

工序Ⅵ：

精车Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圆

工序Ⅶ：

插齿

工序Ⅷ：

钻Φ8孔

工序Ⅸ：

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Ⅰ：

锻造。

工序Ⅱ：

退火处理

工序Ⅲ：

车左端面钻中心孔

工序Ⅳ：

车右端面钻中心孔

工序Ⅴ：

粗车各段外圆

工序Ⅵ：

精车Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圆

工序Ⅶ：

插齿

工序Ⅷ：

淬火

工序Ⅸ：

钻Φ8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Ø24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=1.5mm

2.Ø26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=1.5mm

3.Ø29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=1.5mm

4.Ø30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=1.5mm

5.Ø45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=1.0mm

6.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Ⅰ：

锻造。

工序II：

退火处理

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=0.14~0.24mm/z。

选较小量f=0.14mm/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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=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Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/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Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（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=0.14~0.24mm/z。

选较小量f=0.14mm/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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=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Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/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Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（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=1.0mm，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=0.14~0.24mm/z。

选较小量f=0.14mm/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1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=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Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/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Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。

6）计算基本工时

tm＝L/Vf=（116+1）/475=0.246min。

工序X：

铣宽8mm键槽

选择刀具

刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,

，

，

，

。

2.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

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51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

按机床标准选取

＝1450

当

＝1450r/min时

按机床标准选取

3）计算工时

切削工时：

，

，则机动工时为

总的时间T=2t=1.010min

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。

Φ26和Φ30的外圆已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的Φ26和Φ30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Φ26和Φ30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φ8mm

机床：

x51立式铣床

由[3]所列公式得

查表9.4—8得其中：

修正系数

z=24

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=

其中：

为基本安全系数1.5

为加工性质系数1.1

为刀具钝化系数1.1

为断续切削系数1.1

所以

（2）夹紧力的计算

选用夹紧螺钉夹紧机由

其中f为夹紧面上的摩擦系数，取

F=

+GG为工件自重

夹紧螺钉：

公称直径d=10mm，材料45钢性能级数为6.8级

螺钉疲劳极限：

极限应力幅：

许用应力幅：

螺钉的强度校核：

螺钉的许用切应力为

[s]=3.5~4取[s]=4

得

满足要求

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，，

。

已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，

易知此结果符合。

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

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。

致谢

这次课程设计使我收益不小，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。

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