CA6140车床离合器齿轮零件的工艺流程及夹具设计课程设计解读.docx
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CA6140车床离合器齿轮零件的工艺流程及夹具设计课程设计解读
目录
一序言2
二零件分析2
（一）零件的作用2
（二）审查零件的工艺性3
（三）零件的工艺性分析3
三工艺规程设计4
（一）确定毛坯的制造形式4
（二）零件表面加工方法的选择5
（三）制订工艺路线5
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6
（五）确定切削用量及基本工时12
四夹具设计18
（一）定位基准的选择18
（二）夹具的定位方案19
（三）夹紧机构的选择与设计19
（四）夹紧力的计算19
（五）定位误差分析20
一序言
《机械制造工艺学》课程设计是在《机械制造工艺学》等专业课程所学的理论知识，发展专业知识解决时间生产问题的依次实践训练。
通过这次设计以巩固我们所学的理论知识和专业技能，提高自己解决实际生产问题的能力。
在设计中能逐步掌握查阅手册，查阅有关书籍的能力。
在设计中逐步培养了我们一丝不苟的工作态度，严谨的工作作风，对我们今后参加工作有极大的帮助。
二零件分析
（一）零件的作用
题目所给定的零件是CA6140车床主轴箱中的运动输入轴Ⅰ轴上的一个离合器齿轮，如图7-1所示。
它位于Ⅰ轴上，用于接通或断开主轴的反转传动路线，与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器，如图7-2（M1右侧）所示。
主运动传动链由电机经过带轮传动副ø130mm/ø230mm传至主轴箱中的轴Ⅰ。
在轴Ⅰ上装有双向多片摩擦离合器M1使主轴正转、反转或停止。
当压紧离合器左部的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经齿轮副56/43或51/43传给轴Ⅱ，使轴Ⅱ获得2种传速。
压紧右部摩擦片时，经齿轮50，轴Ⅶ上的空套齿轮34传给轴Ⅱ上的固定齿轮30.这是轴Ⅰ至轴Ⅱ间多一个中间齿轮34，故轴Ⅱ的转向相反，反转转速只有1种。
当离合器处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧，轴Ⅰ运动不能传至轴Ⅱ主轴停转。
此零件借助两个滚动轴承空套在Ⅰ轴上，只有当装在Ⅰ轴上的内摩擦片和装在该齿轮上的外摩擦片压紧时，Ⅰ轴才能带动该齿轮转动。
该零件ø68K7mm的孔与两个滚动轴承的外圈相配合，ø71mm沟槽为弹簧挡圈卡槽，ø94mm的孔容纳内，外摩擦片，4~6mm槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该处轮一起转动，6×1.5mm沟槽和4×ø5mm的孔用于通入冷入冷却润滑油。
（二）审查零件的工艺性
齿轮零件的图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。
但基准孔φ68K7mm要求Ra0.8μm有些偏高。
本零件各表面的加工并不困难。
关于4个φ5mm的小孔，其位置是在外圆柱面上6mmX1.5mm的沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面距离为2.5mm。
由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准，故要较精确地保证上述要求比较困难。
分析该小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要钻到沟槽之内，即能使油路畅通，因此4个φ5mm的孔加工亦不成问题。
（三）零件的工艺性分析
1、左端ø68K7外圆表面精度等级为IT7,表面粗糙度为Ra0.8。
并且槽相对ø68K7孔的轴线成90度均匀分布。
2、16mm宽槽口相对ø68K7孔的轴线成90度均匀分布，其径向设计基准是ø68K7mm孔的轴线，轴向设计基准是ø106.5mm外圆的左端平面。
3、4×ø5mm孔在6×1.5mm沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面的距离是3mm。
圆锥角度为90度。
4个ø5mm孔分别与16mm槽宽错开45度均匀分布。
4、由于加工时不能选用沟槽的侧面定位基准，故要精确地保证上述要求比较空难，但这些小孔为油孔，位置要求不高，只要钻到沟槽之内接通油路就可，加工不难。
5、ø90外圆表面精度等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2.
6、左端外圆表面ø106.50-0。
4精度等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3。
7、ø94外圆表面精度等级为IT14，表面粗糙度为Ra6.3。
8、ø71内孔槽内圆表面IT11Ra6.3，齿面Ra0.8。
9、ø117h11龄轮外圆表面IT11Ra3.2,齿面Ra0.8。
10、右端面Ra3.2，左端面Ra6.3。
11、倒（圆）角。
三工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
该零件材料为45钢，而且属于薄壁的圆盘类中小型零件，考虑加工工序较多，会经常承受交变载荷和冲击载荷，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的技术纤维组织，保证零件工作可靠。
又由于零件属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率。
（二）零件表面加工方法的选择
该零件主要加工表面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及孔，其加工方法选择如下表
位置
公差等级
粗糙度（Ra/um）
加工方法
Φ90
IT14
3.2
粗车-半精车
Φ117h11
IT11
3.2
粗车-半精车
Φ106.50-4
IT12
6.3
粗车-半精车
Φ68K7
IT7
0.8
粗镗-半精镗-精镗
Φ94
IT14
6.3
粗镗
端面
IT14
6.3
粗车
齿面
IT11
3.2
粗车-半精车
槽
IT13
3.2
粗铣-半精铣
Φ5小孔
IT14
钻
（三）制订工艺路线
制定工艺路线的出发点，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大批生产的条件下，可以考虑采用万能性配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿环的加工，再进行齿面加工。
齿坯加工包括各圆柱表面及断面的加工。
按照先基准及先粗后精的原则，该零件加工工艺路线如下图所示
序号
工序内容
设备
1
粗车右端ø117和ø90外圆及其端面，粗镗右端ø68孔
内表面和ø71圆槽内表面
C620-1型卧式车床
2
掉头粗车左端ø106.5及端面，粗镗左端ø94内孔表面
C620-1型卧式车床
3
半精车右端ø117和ø90外圆及其端面，半精镗右端ø68
内孔表面和ø71圆槽内表面。
倒右端的角
C620-1型卧式车床
4
掉头半精车左端ø106.5及端面，半精镗左端ø94内孔表面
，倒左端的角
C620-1型卧式车床
5
滚齿轮
Y3159型滚齿机
6
钻ø5孔，忽沉头沉
Z525型立式钻床
7
精镗ø68内孔表面
C620-1型卧式钻床
8
铣槽
X62W卧式车床
9
钳工去毛刺
10
终检
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
查《金属机械加工工艺人员手册》，可知钢制模锻的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参数。
（1）锻件公差等级。
由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。
（2）锻件质量m。
根据零件成品质量1.36kg，估算为mf=2.5kg。
由于该零件为圆形，假设其最大直径为Φ121mm，长为68mm，则由圆形锻件计算质量公式（为钢件密度，7.85g/cm3）可知：
锻件外廓包容体质量
S=mf/mN=2.5/6.135=0.407
由于0.407介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。
（3）零件表面粗糙度。
由零件图知，除Φ68K7mm孔为Ra0.8以外，其余各加工表面Ra≥1.6。
①确定机械加工余量
根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查《金属机械加工工艺人员手册》中锻件内外表面加工余量表，查得单边余量在厚度方向为1.7～2.2mm。
锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的单面机械加工余量表，可查得为2.5mm
该零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示
加工面
工序
余量
精度等级
工序尺寸
工序尺寸公差
Ø117H11齿面
粗车
2.5
IT11
118.5
半精车
1.5
IT9
117
粗车
3.5
IT11
108
半精车
1.5
IT9
106.5
粗车
2.5
IT11
91.5
半精车
1.5
IT9
90
粗镗
2.5
IT11
ø94
粗镗
3
IT11
70
半精镗
2
IT9
69
精镗
1
IT7
68
②．确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从手册中查锻件的长度、宽度、高度、厚度公差表可得。
零件尺寸
单面加工余量
锻件尺寸
偏差
Φ117H11
2
Φ121
+1.7
-0.8
Φ106.5
1.75
Φ110
+1.5
-0.7
Φ94
2
Φ89
+0.7
-1.5
Φ90
2
Φ94
+1.5
-0.7
Φ68K7
3
Φ62
+0.6
-0.4
640+0.5
2
64
+0.6
-1.4
Φ94孔深31mm
1.8
Φ29.2
0.10
20
1
21
0.10
12
1.8
13.8
0.10
毛坯图如下
③、选择加工设备与工艺装备
根据不同的工序选择机床、刀具、检验两具，如下表所示。
工步
设备选择
刀具选择
量具选择
粗车
C620-1车床
YT15
游标卡尺
半精车
C620-1车床
YT30
游标卡尺
粗镗
C620-1车床
YT15
内径千分尺
半精镗
C620-1车床
YT30
内径千分尺
滚齿
Y3150滚齿机
A级单头滚刀
分法线千分尺
铣槽
X62W卧式铣床
160mm三面刃铣刀
游标卡尺
钻孔
Z525立式钻床
复合钻
机床的选择
工序3、4、6、7，粗车和半精车又或者粗镗和半精镗。
各工序的加工步骤不多，且
要求很高，选用C620-1型卧式车床
滚齿先用Y3150型滚齿机较合适
三面刃铣刀粗铣及精铣槽。
用专用夹具加工，选用X62W卧式铣床
钻ø5小孔采用专用分度夹具在立式钻床上加工选用Z525型立式钻床
刀具的选择
加工钢制零件采用YT类硬质合金。
粗加工用YT15，精加工用YT30.选用转为车刀。
切槽刀宜用高速钢。
滚齿采用A级单头滚刀达8级精度，选模数为2.25mm
铣刀选用三面刃铣刀，铣刀直径为160mm
钻小孔用复合钻一次钻出。
量具的选择
外圆表面的测量中，除ø117的尺寸公差为0.22最小要用到外径千分尺外，其他均可用游标卡尺
ø68K7内径百分表
精镗ø67K7孔时，用三牙锁紧式圆柱塞规
轴向游标卡尺
（五）确定切削用量及基本工时
本工序为粗车（车端面、外圆、及镗孔）。
已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为CA6140卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中
切削用量包括背吃刀量ap进给量f和切削速度v
1、工序Ⅰ切削用量及基本时间的确定
1）确定粗车外圆ø1180-0.05的切削用量。
选用刀的刀杠尺寸B×H=16mm×25mm,
确定背吃刀量ap，粗车双边余量为2.5mm，显然ap为单边余量：
ap==1.25mm
②确定进给量f，根据背吃刀量ap≤3mm，工件的直径为100-400mm时，查书得：
f=0.60mm/r
③确定切削速度V0粗车速度取n=130r/min，根据公式νc=得
νc=45.5m/min
45号钢为优质碳素结构用钢，根据GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，当加工600-700MPa钢料、ap≺=3mm、f≺=
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