课程设计封面及设计计算提纲.docx
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课程设计封面及设计计算提纲
《机械制造技术基础》
课程设计说明书
设计题目：
中间齿轮轴机械加工工艺规程及精车端面夹具设计
学生姓名：
李绍康
学号：
201040501231
系别：
机电工程系
专业班级：
10机械设计制造及自动化专业2班
指导教师：
黄旭辉陈小艳
起止时间：
2013年9月23日——2013年10月4日
东莞理工学院城市学院
东莞理工学院城市学院
《机械制造技术基础》课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
指导教师姓名及职称
设计题目
设计内容
1、产品零件图1张
2、产品毛坯图1张
3、机械加工工艺过程卡片1份
4、机械加工工序卡片1张
5、夹具设计装配图（手工绘图）1份
6、夹具零件图：
钻模板、钻套各1张
7、课程设计说明书1份
进度安排
1、零件工艺审查，选择毛坯并绘制毛坯图（0.5天）。
2、机械加工工艺规程设计：
1）选择加工方法和方案，拟定工艺路线（1天）。
2）进行工序设计计算（1天）
3）填写工艺过程卡和钻加工工序卡（1天）
3、夹具设计：
1）设计钻孔工序的钻床夹具机构方案，绘制夹具设计装配图草图（1天）。
2）绘制夹具装配图（手工绘制），1#图幅1张（1.5天）。
3）绘制钻模板、钻套零件图各1张（1天）。
4、编写课程设计说明书10页（2天）
5、课程设计答辩（1天）
主要参考文献
1、陈宏钧《简明机械加工工艺手册》机械工业出版社
2、孙本绪《机械加工余量手册》国防工业出版社
3、GBT6414-1999铸件尺寸公差余量标准
4、JBT5061-2006机械加工定位、夹紧符号
5、李益明《机械制造工艺设计简明手册》机械工业出版社
6、崇凯《机械制造技术基础课程设计指南》化学工业出版社
7、邹青《机械制造技术基础课程设计指导教程》机械工业出版社
8、王健石《机械加工常用量具量仪数据速查手册》机械工业出版社
任务下达人（日期）
任务接受人（日期）
本任务书与课程设计说明书一并装订（封面后一页）存档。
设计计算提纲
序言
一、零件分析
1、零件的作用
2、零件工艺分析
3、确定生产类型
（参考《手册》或《教材》P4-5，取备品率10%、废品率1%）
二、工艺规程设计
1、确定毛坯的制造形式
1）毛坯种类
2）确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
（参考《手册》或设计资料《GBT6414-1999铸件尺寸公差余量标准》。
步骤：
求零件最大轮廓尺寸→查表选择毛坯铸件的机械加工余量等级→查表求出铸件机械加工余量RMA→查表选取铸件公差等级CT→查表求铸件尺寸公差→计算毛坯基本尺寸→制作毛坯尺寸公差与加工余量表）
项目
A面
B面
孔
公差等级CT
加工面基本尺寸
铸件尺寸公差
机械加工余量等级
机械加工余量RMA
毛坯基本尺寸
3）设计毛坯图
2、定位基准的选择
1）粗基准的选择
2）精基准的选择
3、制定工艺路线
1）工艺路线方案一
（参考《手册》或《教材》P266-268，根据零件表面加工精度和粗糙度要求，选择各平面、外圆、孔等表面的加工方法，安排加工顺序）
2）工艺路线方案二
（同上，编制第二种加工方案）
3）工艺路线方案比较分析
（确定最后的加工工艺路线）
4、选择机床、夹具、刀具和量具。
1）选择机床
（分不同的工序，根据加工件轮廓尺寸、加工形状、加工精度要求，查手册选择机床型号）
2）选择夹具
（分工序，查《手册》或《教材》P200-203确定通用夹具类型，专用夹具）
3）选择刀具
（查《手册》，确定每道工序的刀具类型和材质）
4）选择量具
（查手册，确定每道工序的量具类型、测量范围、读数值）
5、工序尺寸、加工余量的确定
（根据表面成形方式、加工精度要求，查《手册》或设计资料《机械加工工序间余量》中的表，分成形面确定工序尺寸、公差及余量。
例如：
某平面，
毛坯：
尺寸24mm
粗铣：
余量Z=3mm工序尺寸21mm精度IT12
精铣：
余量Z=1mm工序尺寸20mm精度IT10）
6、确定切削用量及基本时间
（分工序确定每一工步的ap、f、v）
1）加工条件
（工件材料、σb，加工要求，机床，刀具）
2）计算切削用量
（根据加工余量确定ap；查《手册》表选择f，与所选机床的进给量表核对，确定f值；查《手册》计算切削速度，换算成主轴转速，与所选的机床转速表核对，确定机床加工时的转速；通过计算切削时消耗的功率，校验机床的功率。
）
3）计算基本时间
（查《手册》计算）
以上内容完成，填写《机械加工工艺过程卡片》和《机械加工工序卡片》
三、夹具设计
1、确定夹具类型
2、定位方案确定
1）定位基准的选择
2）定位元件的选择
3）定位误差分析
3、夹紧机构设计
1）夹紧机构
2）夹紧力的计算
4、对刀、导向装置设计
5、夹具总体设计及操作说明
四、总结
五、参考文献
六、附录
（附表、附图）
一、零件图分析
1.1零件的功用
本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。
1.2零件工艺分析
本零件为回转体零件，其最主要加工面是φ62H7孔和齿面，且两者有较高的同轴度要求，是加工工艺需要重点考虑的问题。
其次两轮毂端面由于装配要求，对φ62H7孔有端面跳动要求。
最后，两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用，故对φ62H7孔也有端面跳动要求。
这些在安排加工工艺时也需给予注意。
二、确定毛坯
确定毛坯制造方法
本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。
又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。
2.3绘制毛坯图，见附图；
三、制定零件工艺规程
3.1选择表面加工方法
1）φ62H7孔参考表S－2，并考虑：
①生产批量较大，应采用高效加工方法；
②零件热处理会引起较大变形，为保证φ62H7孔的精度及齿面对φ62H7孔的同轴度，热处理后需对该孔再进行加工。
故确定热前采用扩孔－拉孔的加工方法，热后采用磨孔方法。
2）齿面根据精度8-7-7的要求，并考虑生产批量较大，故采用滚齿－剃齿的加工方法（表S-3）。
3）大小端面采用粗车－半精车－精车加工方法（参考表S－4）。
4）环槽采用车削方法。
3.2选择定位基准
1）精基准选择齿轮的设计基准是φ62H7孔，根据基准重合原则，并同时考虑统一精基准原则，选φ62H7孔作为主要定位精基准。
考虑定位稳定可靠，选一大端面作为第二定位精基准。
在磨孔工序中，为保证齿面与孔的同轴度，选齿面作为定位基准。
在加工环槽工序中，为装夹方便，选外圆表面作为定位基准。
2）粗基准选择重要考虑装夹方便、可靠，选一大端面和外圆作为定位粗基准。
3.3拟定零件加工工艺路线
方案1：
1）扩孔（立式钻床，气动三爪卡盘）；
2）粗车外圆，粗车一端大、小端面，一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；
3）半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；
4）拉孔（卧式拉床，拉孔夹具）；
5）精车外圆，精车一端大、小端面，一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；
6）精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；
7）车槽（普通车床，气动三爪卡盘）；
8）中间检验；
9）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；
10）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
11）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
12）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；
13）检验；
14）热处理；
15）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；
16）最终检验。
方案2：
1）粗车一端大、小端面，粗车、半精车内孔，一端内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；
2）粗车、半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端外圆、内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；
3）精车内孔，车槽，精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，三爪卡盘）；
4）精车外圆，精车一端大、小端面（普通车床，可胀心轴）；
5）中间检验；
6）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；
7）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
8）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
9）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；
10）检验；
11）热处理；
12）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；
13）最终检验。
方案比较：
方案2工序相对集中，便于管理，且由于采用普通机床，较少使用专用夹具，易于实现。
方案1则采用工序分散原则，各工序工作相对简单。
考虑到该零件生产批量较大，工序分散可简化调整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案1较好。
3.4选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具（表S－5，表S－6）
3.5填写工艺过程卡片（表S0-5）
3.6机械加工工序设计
工序02
1）刀具安装由于采用多刀半自动车床，可在纵向刀架上安装一把左偏刀（用于车削外圆）和一把45°弯头刀（用于车倒角）；可在横刀架上安装两把45°弯头刀（用于车削大、小端面）。
加工时两刀架同时运动，以减少加工时间（图S0-3）。
图S0-3工序02排刀图
2）走刀长度与走刀次数以外圆车削为例，若采用75°偏刀，则由表15－1可确定走刀长度为25＋1＋2＝28mm；一次走刀可以完成切削（考虑到模角及飞边的影响，最大切深为3－4mm）。
3）切削用量选择
①首先确定背吃刀量：
考虑到毛坯为模锻件，尺寸一致性较好，且留出半精车和精车余量后（直径留3mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。
取：
aP=（136－133）/2+12.5×tan（7°）＝3mm；考虑毛坯误差，取：
aP=4mm；
②确定进给量：
参考表S-7，有：
f＝0.6mm/r；
③最后确定切削速度：
参考表S-8，有：
v=1.5m/s，n=212r/min。
4）工时计算
①计算基本时间：
tm=28/（212×0.6）=0.22min（参考式S－3）；
②考虑多刀半自动车床加工特点（多刀加工，基本时间较短，每次更换刀具后均需进行调整，即调整时间所占比重较大等），不能简单用基本时间乘系数的方法确定工时。
可根据实际情况加以确定：
TS=2.5min。
该工序的工序卡片见表表S0-6。
工序06
1）刀具安装由于在普通车床上加工，尽量减少刀具更换次数，可采用一把45°弯头刀（用于车削大、小端面）和一把75°左偏刀（用于倒角），见图S0-4。
图S0-4工序06刀具安装示意图
2）走刀长度与走刀次数考虑大端面，采用45°弯头刀，由表S－9可确定走刀长度为27.5＋1＋1≈30mm；因为是精车，加工余量只有0.5mm，一次走刀可以完成切削。
小端面和倒角也一次走刀完成。
3）切削用量选择
①首先确定背吃刀量：
精车余量0.5mm，一次切削可以完成。
取：
aP=0.5mm；
②确定进给量：
参考表S-10，有：
f＝0.2mm/r；
③最后确定切削速度：
参考表S-8，有：
v=1.8m/s，n=264r/min。
4）工时计算
①计算基本时间：
tm=（30+8+3）/（264×0.2）≈0.8min（参考式S－3）；
②考虑到该工序基本时间较短，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较大值（或辅助时间单独计算）。
可得到：
TS=2×tm=1.6min。
该工序的工序卡片见表表S0-7。
工序09
1）工件安装由于滚齿加工时切入和切出行程较大，为减少切入、切出行程时间，采用2件一起加工的方法（见图S0-5）。
图S0-5工序09工件安装示意图
2）走刀长度与走刀次数滚刀直径为120mm，则由图S0-5可确定走刀长度为：
走刀次数：
1
3）切削用量选择
①确定进给量：
参考表S-11，有：
f＝1.2mm/工件每转；
②确定切削速度：
参考表S-12，有：
v=0.6m/s，计算求出n=96r/min；
③确定工件转速：
滚刀头数为1，工件齿数为25，工件转速为：
nw=96/25≈4r/min。
4）工时计算
①计算基本时间：
tm=136/[（4×1.2）×2]≈14min（参考式S－3）；
②考虑到该工序基本时间较长，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较小值（或辅助时间单独计算）。
可得到：
TS=1.4×tm≈20min。
该工序的工序卡片见表表S0-8。
工序13
1）走刀长度与走刀次数走刀长度取：
L=l=40mm；走刀次数：
0.2/0.01＝20（双行程）。
2）切削用量选择（参考表S-13）
①确定砂轮速度：
取砂轮直径d＝50mm，砂轮转速n=10000r/min，可求出砂轮线速度：
v=26m/s；
②确定工件速度：
取vw=0.12m/s；可计算出工件转数nw=36r/min；
③确定纵向进给量：
取fl=3m/min；
④确定横向进给量：
取fr=0.01mm/双行程；
⑤确定光磨次数：
4次/双行程。
3）工时计算
①计算基本时间：
tm=（40×2/（3×1000））×（20＋4）×K
K是加工精度系数，取K＝2，得到：
tm=1.28min；
②考虑到该工序基本时间较短，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较大值（或辅助时间单独计算）。
可得到：
TS=2.4×tm=3min。
该工序的工序卡片见表表S0-9。
4夹具设计（以06工序夹具为例进行说明）
4.1功能分析与夹具总体结构设计
本工序要求以φ61.6H8孔（4点）和已加工好的大端面（1点）定位，精车另一大、小端面及外圆倒角（5×15°），并要求保证尺寸20±0.2和10±0.2以及大、小端面对φ61.6H8孔的跳动不大于0.05mm。
其中端面跳动是加工的重点和难点，也是夹具设计需要着重考虑的问题。
夹具方案设计
工件以孔为主要定位基准，多采用心轴。
而要实现孔4点定位和端面1点定位，应采用径向夹紧。
可有以下几种不同的方案：
1）采用胀块式自动定心心轴；
2）采用过盈配合心轴；
3）采用小锥度心轴；
4）采用弹簧套可胀式心轴；
5）采用液塑心轴。
根据经验，方案1定位精度不高，难以满足工序要求。
方案2和3虽可满足工序要求，但工件装夹不方便，影响加工效率。
方案4可行，即可满足工序要求，装夹又很方便。
方案5可满足工序要求，但夹具制造较困难。
故决定采用方案4。
夹具总体结构设计
1）根据车间条件（有压缩空气管路），为减小装夹时间和减轻装夹劳动强度，宜采用气动夹紧。
2）夹具体与机床主轴采用过渡法兰连接，以便于夹具制造与夹具安装。
3）为便于制造，弹簧套采用分离形式。
4.2夹具设计计算
切削力计算（参考切削用量手册）
主切削力：
进给抗力（轴向切削力）：
最大扭矩：
夹紧力计算（参考夹具设计手册）
式中φ1--弹簧套与夹具体锥面间的摩擦角，取：
tanφ1＝0.15；
φ2--弹簧套与工件间的摩擦角，取：
tanφ2＝0.2；
α--弹簧套半锥角，α＝6°；
D--工件孔径；
Fd--弹性变形力，按下式计算：
选择气缸形式，确定气缸规格（参考夹具设计手册）
选择单活塞回转式气缸，缸径100mm即可。
4.3夹具制造与操作说明
夹具制造的关键是夹具体与弹簧套。
夹具体要求与弹簧套配合的锥面与安装面有严格的位置关系，弹簧套则要求与夹具体配合的锥面与其外圆表面严格同轴。
此外，弹簧套锥面与夹具体锥面应配做，保证接触面大而均匀。
夹具使用时必须先安装工件，再进行夹紧，严格禁止在不安装工件的情况下操作气缸，以防止弹簧套的损坏。
夹具装配图见图S0-6。
附表1、机械加工工艺过程卡片
机械加工工艺过程卡片
产品型号
154轴套
零件图号
产品名称
轴套
零件名称
轴
共
1
页
第
1
页
材料牌号
40CRBG
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
备注
工序号
工序
名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
10
钻孔
钻孔保证同轴度
机加工
车工
直径23钻头，游标卡尺。
20
车B端
车加工P部，车内孔保证直径24.8，内孔C1倒角.
机加工
车工
液压三软爪，外圆车刀，内孔车刀，游标卡尺，内径量表，圆角卡规，粗糙度量仪。
30
车A端
车加工P部，内孔C1倒角
机加工
车工
液压三软爪，外圆车刀，内孔车刀，圆角卡规。
40
质检入库
质检入库送货
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改
文件号
签字
日期
标记
处数
更改
文件号
签字
日期
附表2、机械加工工序卡片
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共
3
页
第
2
页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工
20
车B端
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控车床
CAK4085Dj
1
夹具编号
夹具名称
切削液
液压软爪
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
游标卡尺，内径表，圆角规，
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
基本
辅助
1
车P部
台湾亚肯外圆车刀
800
200
0.25
1
2
车内孔并倒C1角
台湾亚肯硬质合金刀杆
800
240
0.3
1.8
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改
文件号
签字
日期
标记
处数
更改
文件号
签字
日期
东莞理工学院城市学院
《机械制造技术基础》课程设计考核评议表
学生姓名
专业班级
学号
课程设计题目
起止日期
指导教师
职称
学生课程设计总结
指导教师评阅
评阅人签名：
年月日
指导教师成绩评定
平时成绩
（30%）
设计成绩
（70%）
等级评定
优
（90-100）
良
（80-89）
中
（70-79）
及格
（60-69）
不及格
（59以下）
本表用黑色钢笔填写或打印，装订在课程设计说明书封底前，与学生课程设计一起存档。
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