CA6140车床齿轮84002设计说明书.docx
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CA6140车床齿轮84002设计说明书
目录
目录-0-
序言-1-
一、零件的分析-2-
1.1零件的作用-2-
1.2零件的工艺分析-2-
二、工艺规程设计-3-
2.1确定毛坯制造形式-3-
2.2基准的选择-3-
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-4-
2.5确定切削用量及基本工时-5-
三、专用夹具设计-14-
3.1设计主旨-14-
3.2夹具设计-14-
3.3定位误差分析-15-
3.4夹具设计及操作的简要说明-15-
四、课程设计心得体会-16-
五、主要参考文献-18-
序言
本次课程设计的主要目的是要得到以下几方面的锻炼：
能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。
提高结构设计的能力。
通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
学会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。
并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。
最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。
并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。
能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于楼应候老师和陈俊龙老师的悉心指导。
在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。
但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。
在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。
在此，十分感谢楼应候老师的细心指导，感谢其他同学的热心帮助。
在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。
本说明书主要是关于CA6140车床齿轮的有关工艺规程的设计说明,由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢！
一、零件的分析
1.1零件的作用
题目给的零件是CA6140卧式车床齿轮，它位于车床变速箱传动轴，主要作用是传递力矩，改变速度进而实现调速作用。
1.2零件的工艺分析
CA6140卧式车床齿轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
1.以Φ90外圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
外圆，端面及倒角；内孔及其左端倒角。
2.以Φ68内圆为中心的加工表面
这一组加工表面包括：
端面，外圆，端面，倒角；切槽；内孔的右端倒角。
3.以的孔为中心加工表面
这一组加工表面包括：
外圆，端面；外圆，端面，侧面；外圆；外圆，过度圆角。
它们之间有一定的位置要求，主要是：
（一）左端面与孔中心轴的跳动度为；
（二）右端面与孔中心轴线的跳动度为；
（三）的外圆与孔的圆跳动公差为。
经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯制造形式
零件材料是45钢，零件年产量5000已经是大批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内圆需要铸造出。
毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。
2.2基准的选择
定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。
定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。
2.2.1粗基准的选择
因为齿轮可归为盘类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应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与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以齿轮右端90的外圆作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧90外圆可同时削除五个自由度，再以90的右端面定位可削除自由度。
2.2.2精基准的选择
当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。
这在以后还要专门计算，此处不再计算。
2.3制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
1）工艺路线方案
工序1：
粗车、半精车、精车外圆Φ90右端面及倒角C4。
工序2：
粗车、半精车、精车外圆Φ107Φ118外环槽5×1 .5
粗车、半精车、精车内圆Φ69Φ95内环槽2.8×Φ71
左端面及倒角C4、C0.5。
工序3：
钻孔4×Φ5。
工序4：
粗铣、精铣21×22槽。
工序5：
滚齿模数2.2齿数50。
工序6：
检验。
以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
CA6140卧式车床齿轮材料为45钢，模数2.2齿数50精度7-6-6FLJB179-1983。
生产类型为大批量生产，采用铸造成型毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1、右端面毛坯余量：
加工表面形状简单，由铸件加工精度7-6-6FLJB179-1983，保证长度尺寸为64，查《工艺手册》表2.2-4得加工单边余量为5.5mm，另查表1.4-24得长度尺寸公差范围为±0.27，即长度方向毛坯尺寸为85.5±0.27mm。
2、宽为80+0.03槽的端面毛坯余量：
由毛坯重1.3kg，加工精度为7-6-6FLJB179-1983，加工表面形状简单，从孔的中心线到端面的长度尺寸为27mm，查《工艺手册》表2.2-4得单边余量为Z=5.5，另查表1.4-24得长度方向尺寸公差为±0.195，即长度方向毛坯尺寸为32.5±0.195mm。
3、孔Φ107mm、槽22mm均为实心，未铸造出来。
2.5确定切削用量及基本工时
工序1：
除砂
工序2：
粗、精车ф90mm外圆柱面，车ф90mm端面及倒角，车ф16.5端面及倒角，粗车ф60H7孔，精车ф60H7孔及倒角，车螺纹M64*1.5，车两个密封槽ф64。
（以ф52m6外圆柱面为粗基准，采用三爪卡盘夹持ф52m6外圆柱面）车ф52m6端面，车端面A，粗、精车ф52m6外圆柱面、倒角及退刀槽，钻孔ф360+0.63，精车孔ф360+0.63。
（以ф80m6外圆柱面为精基准，采用三爪卡盘夹持ф80m6外圆柱面）
工件材料：
HT150，HB=150,金属模铸造。
加工要求：
车外圆ф80m6及车倒角，表面粗糙度要求为1.6μm，6级公差要求；车两个槽M64*1.5；车外圆ф52m6、退刀槽及倒角，表面粗糙度要求为3.2μm，6级公差要求；车端面A，表面粗糙度要求为6.3μm。
机床：
C620-1卧式车床。
刀具：
YT15外圆车刀、YT15端面车刀、YT15内圆车刀、高速钢螺纹车刀，刀杆尺寸为16*25mm2。
切削用量：
1.粗车ф80m6外圆柱面
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380），当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap=1mm,工件直径为80mm时
f=0.8-1.2mm/r
取f=0.8mm/r
2）计算切削速度根据《手册》表8-60（P381），切削速度的计算公式为（寿命选60T）
Vc=CV*KV/（Tmapxfy）m/min
其中：
CV=158,x=0.15,y=0.40,m=0.20。
修正系数见《手册》表8-61至表8-69，即
KMv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97。
所以vc=158*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97/（600.2*10.15*0.80.40）
=71.85（m/min）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*71.85/（3.14*80）=286（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（41+1）/286*0.8=0.18（min）
2.精车外圆ф80m6
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.6mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=102m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*102/（3.14*80）=406（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/406*0.6=0.17（min）
3.车ф120外圆柱面
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=1.0mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=85m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*85/（3.14*120）=225（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（15+1）/225*1.0=0.07（min）
4.车ф80m6端面及倒角
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.8mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=105m/min
3）确定机床主轴转速
n=1000vc/（Лd）=1000*105/（3.14*80）=418（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/418*0.8=0.12（min）
5.车ф16.5端面及倒角
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=35m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*35/（3.14*16.5）=675（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（8.3+1）/675*0.4=0.04（min）
6.粗车ф60H7孔
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.6mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=106m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*106/（3.14*60）=560（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/560*0.6=0.13（min）
7.精车ф60H7孔及倒角
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.4（mm/r）
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=112（m/min）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*112/（3.14*60）=590（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/590*0.4=0.18（min）
8.车螺纹M64*1.5
采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时走刀次数为i=4;精车螺纹时，走刀次数为i=2.螺距t=1.5mm,所以进给量f=1.5mm/r.
1）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
粗车螺纹时：
vc=21m/min
精车螺纹时：
vc=35m/min
2）确定机床主轴转速
粗车螺纹时：
n1=1000vc/（Лd）=1000*21/（3.14*64）=105（r/min）
精车罗纹时：
n2=1000vc/（Лd）=1000*35/（3.14*64）=174（r/min）
3）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
粗车螺纹时：
t1=（l+y+△）*i/nf=（15+1）*4/（105*1.5）=0.41（min）
精车螺纹时：
t2=（l+y+△）*i/nf=（15+1）*2/（174*1.5）=0.12（min）
9.车两个密封槽ф64
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=84m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*84/（3.14*64）=418（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=2*（l+y+△）/nf=2*（2+1）/418*0.5=0.03（min）
10.车ф52m6端面
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=90m/min
3）确定机床主轴转速
s=1000vc/（Лd）=1000*90/（3.14*52）=551（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（10+1）/551*0.5=0.04（min）
11.车端面A
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=1.0mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=82m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*82/（3.14*120）=218（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（35+1）/218*1.0=0.17（min）
12.粗车ф52m6外圆柱面
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.5mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=105m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*105/（3.14*52）=643（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（10+1）/643*0.5=0.04（min）
13.精车ф52m6外圆柱面倒角及退刀槽
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.4mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=125m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*125/（3.14*52）=765（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（10+1）/765*0.4=0.04（min）
14.钻孔ф360+0.63
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*40/（3.14*36）=350（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=22/（350*0.2）=0.32（min）
15.精车孔ф360+0.63
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）
取f=0.3mm/r
2）切削速度根据《手册》表8-60（P381）
vc=108m/min
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*108/（3.14*36）=950（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=（40+1）/950*0.3=0.15（min）
工序3：
钻四个通孔ф5
机床：
立式钻床Z525
刀具：
高速钢钻头
切削用量：
1.钻三个通孔ф11
刀具材料：
高速钢。
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*40/（3.14*11）=1150（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=3*（l+y+△）/nf=15/（1150*0.2）=0.21（min）
2.钻三个阶梯孔ф16.5刀具材料：
高速钢。
1）进给量f=0.2mm/r（见《手册》表10-15（P437））
2）切削速度Vc=40（m/min）（见《手册》表10-15（P437）
3）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*40/（3.14*16.5）=770（r/min）
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=3*（l+y+△）/nf=5/（770*0.2）=0.1（min）
2.惚沉头孔ф16.5
工序4：
洗槽4*22
机床：
卧式铣床
刀具：
高速铣刀
切削用量：
1）进给量f根据《手册》表8-58（P380）取f=0.02mm
2）切削速度根据《手册》表12-8（P462）
vc=30m/min
3）确定机床行程数
ns=z/f=6.0/0.3=20
4）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=2*（l+△）*ns/（1000vc）=2*30*20/30=（min）
工序5：
铣端台M，铣端台N。
机床：
立式铣床X63
刀具：
镶齿三面刃铣刀（高速钢）
切削用量：
1.铣端面N
1）进给量f=2.0mm/r（见《手册》表13-8（P481））
2）切削速度Vc=20（m/min）（见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度ap=6mm（见《手册》P480叙述）
4）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*20/（3.14*100）=65（r/min）
5）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=（l+y+△）/nf=48/（65*2.0）=0.37（min）
3.铣端台M
1）进给量f=2.0mm/r（见《手册》表13-8（P481））
2）切削速度Vc=20（m/min）（见《手册》表13-12（P484）
3）切削深度由于该工序余量较大（26.5±0.5mm），所以分四次铣削成型。
根据《手册》P480叙述，通常铸铁件铣削深度为5-7mm,所以，前三次选用ap=7mm，第四次选用ap=5.5mm。
4）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*20/（3.14*100）=65（r/min）
5）切削工时根据《手册》表8-56（P379）
tm=4*（l+y+△）/nf=100*4/（65*2.0）=3.08（min）
工序6：
磨外圆ф106
机床：
外圆磨床M1412
刀具：
根据表15-2至15-7，选用WA46KV6P200*32*125型砂轮。
其含义为：
砂轮磨料为白刚玉，粒度为46#，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组，平型砂轮，其尺寸为200*32*125（D*B*D）。
切削用量：
1.磨外圆ф80m6
1）工件速度VW=25m/min见《手册》表15-12（P566）
2）进给量轴向fa=2.0mm/min
径向fr=0.015mm/双行程（见《手册》表13-8（P480））
3）切削深度ap=0.03mm
4）砂轮速度v=35m/min
5）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*35/（3.14*200）=57（r/min）
6）加工工时
tm=2LZbK/1000fafr
式中，L—加工长度，40mm;
Zb—单面加工余量，0.2mm;
K-—系数，1.10；
fa—工作台轴向移动速度；
fr—工作台往返一次砂轮径向进给量。
tm=2*40*0.2*1.1/（1000*2.0*0.015）=0.60（min）
2.磨外圆ф52m6
1）工件速度VW=25m/min见《手册》表15-12（P566）
2）进给量轴向fa=2.0mm/min
径向fr=0.015mm/双行程（见《手册》表13-8（P480））
3）切削深度ap=0.03mm
4）砂轮速度v=35m/min
5）确定机床主轴转速
ns=1000vc/（Лd）=1000*35/（3.14*200）=57（r/min）
6）加工工时
tm=2LZbK/1000fafr
=2*10*0.2*1.1/（1000*2.0*0.015）=0.15（min）
工序7：
表面处理，检验入库。
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片。
三、专用夹具设计
为提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动生产强度，需设计专用夹具。
经过与老师的协商，决定设计第Ⅳ道工序—粗铣4个22*23槽的铣床夹具。
本夹具将用卧式铣床。
刀具为三面铣刀
3.1设计主旨
本夹具主要用来粗洗4个22*23槽，这4个槽有相同的技术要求“4槽内侧G48淬硬2mm”。
因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。
3.2夹具设计
3.2.1定位基准的选择
由零件图可知，Φ90端面作为基准面，应该选择自动定心的夹具。
但是自动定心夹具在结构上比较复杂，因此这里只有选端面为基准。
为了提高加工效率，现决定用两把镶齿三面刃铣刀对2个槽同时加工。
同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。
3.2.2切削力及夹紧力计算
刀具：
高速钢镶齿三面铣刀，Φ225Z=20
F=Cafa
f
a
/d
n
其中：
Cf=650Ap=3.1Xf=1.0Fz=0.08Yf=0.72Ae=40
（在加工面上测量的近似值）Uf=0.86D0=225Qf=0.86Wf=0Z=20
所以
F=650*3.1*0.08
*40
*20/225
=1456（N）
当用两把铣刀削铣时，F实=2F=2912（N）
水平分力：
Fh=1.1F实=3203（N）
垂直分力：
FV=0.3F实=873（N）
在计算切削时，必须把安全系数考虑在内。
安全系数K=K1K2K3K4
其中：
K1为基本安全系数1.5；
K2为加工性质系数1.1;
K3为刀具吨化系数1.1;
K4为断续切削系数1.1。
所以
选用汽缸—斜夹紧机构，A=10度，起结构形式选用V型。
N（f1+f2）=KFh
N=KFh/（F1+F2）
3.3定位误差分析
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