1020双塞锁紧CA6140车床齿轮84002车削夹具设计.docx
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1020双塞锁紧CA6140车床齿轮84002车削夹具设计
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目录（双旋塞式锁紧螺母-CA6140车床齿轮84002）
1、前言……………………………………………………………1
2、计算生产批量，确定生产类型………………………………1
3、审查零件图样的工艺性………………………………………1
4、选择毛坯………………………………………………………1
5、工艺规程设计
5.1定位基准的选择………………………………………………1
5.2零件加工方法的选择…………………………………………1
5.3制定工艺路线…………………………………………………2
6、确定工序机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图
6.1确定机械加工余量……………………………………………2
6.2确定毛坯尺寸…………………………………………………3
6.3设计毛坯图……………………………………………………3
7、工序设计
7.1选择加工设备与工艺设备……………………………………4
7.2确定工序尺寸…………………………………………………5
7.3确定铣槽的工序尺寸…………………………………………5
8、确定切削用量…………………………………………………6
9、夹具设计……………………………………………………………8
9.1定位基准与方法对比....................................
9.2定位误差分析............................................
9.3夹具装配图、零件图.....................................
9.4夹具结构说明及使用说明................................
10.总结.................................................
1、前言
机械制造工艺学课程设计是在学完了制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。
这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的复习，也是一次理论联系实际的训练。
因此，它在几年的学习中占有重要的地位。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
为回厂后的工作打下一个良好的基础。
2、计算生产批量，确定生产类型
年产量：
4000件1件/台备品率5%废品率1%
生产纲领N零=Qn（1+α%）（1+β%）
=4000×1×（1+5%）×（1+1%）
=4242
N零零件的生产纲领（件/年）
Q产品的生产纲领（台/年）
n每台产品中含该零件的数量（件/台）
α%零件备用率
β%零件废品率
生产类型为中批量生产
3、审查零件图样的工艺性
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5mmX1.5mm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。
位置精度不需要太高，只要钻到沟槽之内，因此4个φ5mm的孔加工亦不成问题。
4、选择毛坯
齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。
该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，做毛坯可采用模锻成型。
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。
即外形做成台阶形，内部孔锻出。
5、工艺规程设计
5.1定位基准的选择
本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。
即选Φ68K7mm孔及一端面作为精基准。
由于本齿轮全部表面都需加工，而孔作为精基准应选进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。
外圆Φ117h11表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。
5.2零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及小孔等，材料为45钢。
其加工方法选择如下：
（1）Φ90mm外圆面：
为未标注公差尺寸，根据GB1800—79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗车及半精车。
（2）齿圈外圆面：
公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2μm，粗车、精车即可。
（3）Φ106.50-0.4mm外圆面：
公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3μm，粗车即可。
（4）Φ68K7mm内孔：
公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.8μm，毛坯孔已锻出，为未淬火钢，故加工方法采用粗车、半精车，淬火、磨孔。
（5）Φ94mm内孔：
为未标注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra6.3μm，毛坯孔已锻出，只需粗车即可。
（6）端面：
本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度有两种要求。
要求Ra3.2μm的端面经粗车和半精车，要求Ra6.3μm的端面，经粗车即可。
（7）齿面：
齿轮模数为2.2，齿数为50，精度为7FL，表面粗糙度为Ra1.6μm，采用A级单头滚刀滚齿。
（8）槽：
槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度分别为为Ra6.3μm和Ra3.2μm，采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣。
（9）Φ5mm小孔：
采用复合钻头一次钻出即可。
5.3制订工艺路线
齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。
齿坯加工包括各圆柱表面及端面加工。
按照先加工基准面及先粗后精的原则，齿坯加工按下述工艺路线进行：
工序10：
以外圆Φ106.5mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Φ90mm及台阶面，粗车外圆Φ117mm,粗车孔Φ68mm。
工序20：
以粗车后的外圆Φ90mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Φ106.5mm及台阶面，车5mmX1.5mm沟槽，粗车孔Φ94mm，倒角。
工序30：
以粗车后的外圆Φ106.5mm及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆Φ90mm及台阶面，半精车外圆Φ117mm，半精车孔Φ68K7,倒角。
工序40：
以外圆Φ90mm及端面定位，粗铣4个槽。
工序50：
以Φ68孔及端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4个槽。
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工序90：
以Φ90mm外圆及端面定位，磨Φ68孔。
工序100：
以Φ68孔及端面定位，磨齿。
工序110：
终检。
6、确定工序机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图
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，由表2.2-25可查得，直径方向为1.7-2.2mm，水平方向也为1.7-2.2mm，即锻件各外径的单面余量为1.7-2.2mm，各轴向尺寸的单面余量亦为1.7-2.2mm，锻件中心两孔的单面余量按表2.2-25查的为2.5mm
6.2确定毛坯尺寸
根据查得的加工余量适当选择稍大即可，只有Φ68K7mm孔，因为表面粗糙度要求达到Ra0.8，故需增加磨削的加工余量，参考磨孔余量，确定磨削单面余量为0.5mm。
其余个表面粗糙度均是Ra≧1.6μm，因此，这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加工所查得的余量值即可（表面只需粗加工的，可取查得数据中的最小值，表面需粗加工和半精加工的，可取最大值）。
6.3设计毛坯图
（1）确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得如下：
零件尺寸
单面加工余量
锻件尺寸
偏差
ф117h11
2
ф121
+1.7-0.8
ф106.50-0.4
1.75
ф110
+1.5-0.7
ф90
2
ф94
+1.5-0.7
ф94+0.0460
ф68K7
64+0.50
20
2
20
±0.9
12
32
（2）确定圆角半径
铸件的圆角半径按2.2-22确定，本锻件的各分阶的H/B皆小于2，故可以用下面的公式计算。
外圆角r=0.05H+0.5=（0.05×32+0.5）mm=2.1mmr圆整为2.5mm
内圆角R=2.5r+0.5=（2.5×2.2+0.5）mm=6.75mmR圆整为7mm
（3）确定拔模角
此锻件由于上下模模腔深度不等，起模角应以模腔较深的一测计算。
L/B=110/110=1H/B=32/110=0.291
按表2.2-23查的，外起模角α=5°，內起模角β=7°
（4）确定分模位置
锻件毛坯是H﹤D的圆盘类锻件，应采取轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到最高，为了便于起模及便于发现上下模锻过程中的错位，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线
（5）确定毛坯的热处理方式
钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善了可加公性
由上可画出毛坯的图形如下：
7、工序设计
7.1选择加工设备与工艺设备
工序号
机床设备
夹具
量具
切削刀具
10
CA6140
三爪自定心卡盘
游标卡尺
外径千分尺
极限量规
DT1590°车刀YT1590°车刀车孔刀
20
CA6140
三爪自定心卡盘
游标卡尺
外径千分尺
极限量规
YT1590°车刀车孔刀切槽刀（高速钢）45°车刀
30
CA6140
三爪自定心卡盘
游标卡尺
外径千分尺
极限量规
YT1590°车刀车孔刀切槽刀45°车刀
40
卧式铣床X62
铣槽夹具
游标卡尺
三面铣刀
50
卧式铣床X62
铣槽夹具
游标卡尺
三面刃铣刀
60
70
90
M2110磨床
通用夹具
极限量规
A60K砂轮
100
Y7130磨齿机
通用夹具
公法线千分尺
7.2确定工序尺寸
确定圆柱面的工序尺寸
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
加工表面
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
ф117h11外圆
2.5
1.5
-
ф118.50-0.54
ф1170-0.22
-
Ra6.3μm
Ra3.2μm
-
ф106.50-0.4
3.5
-
-
ф106.50-0.4
-
-
Ra6.3μm
-
-
ф90外圆
ф94孔
ф68K7孔
3
2
1
ф65+0.190
ф67+0.0740
ф68+0.009-0.021
Ra6.3μm
Ra3.2μm
Ra0.8μm
7.3确定铣槽的工序尺寸
半精铣可达到零件图样要求，则该工序尺寸：
槽宽为16+0.280mm，槽深15mm。
粗铣时，为半精铣留下加工余量，槽宽双边余量为3mm，槽深余量为2mm，则粗铣的工序尺寸：
槽深为13mm,槽宽为13mm。
8.确定切削用量
切削用量包括切削深度、切削速度、进给量三项，确定方法是先确定切削深度、进给量，最后确定切削速度。
1.工序10（车端面，外圆及镗孔）
（1）确定粗车外圆ф118.50-0.54mm的切削用量
①确定切削深度apap=121-118.5/2mm=1.25mm
②确定进给量ff=0.66mm/r
③确定切削速度vv=0.76m/s=45.6m/min
（2）确定粗车外圆ф91.5mm，端面及台阶面的切削用量，采用车外圆ф118.5mm的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走到切除，车外圆ф91.5的f=0.66mm/r，车端面及台阶面f=0.52mm/r。
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③确定切削速度vv=78m/min
2.工序20（车端面、外圆、台阶面、车孔、车沟槽及倒角）切削用量
工步
ap（mm）
f（mm）
v（m/s）
粗车端面
1.7
0.52
0.69
粗车外圆ф106.60-0.4
1.75
0.66
0.69
粗车台阶面
1.7
0.52
0.74
车孔及台阶面
2.5及1.7
0.2
1.13
车沟槽
手动
0.17
倒角
手动
0.69
3.工序30（车端面、外圆、车孔、车沟槽及倒角）切削用量
（1）确定半精车外圆ф1170-0.22mm的切削用量
①确定切削深度apap=118.5-117/2mm=0.75mm
②确定进给量ff=0.30mm/r
③确定切削速度vv=141.6m/min
（2）确定半精车外圆ф90mm、端面、台阶面的切削用量，采用半精车外圆ф117mm的刀具加工这些表面，车外圆ф90的ap=0.75mm，端面及台阶面的ap=0.7mm，车外圆ф90mm、端面及台阶面的f=0.30mm/r。
（3）确定半精车孔ф67+0.0740mm的切削用量
（4）确定车沟槽的切削用量
选用变速钢切削刀，采用手动进给，主轴转速n=40r/min=0.67r/s,切削速度v=8.4m/min。
①确定切削深度apap=67-65/2mm=1mm
②确定进给量ff=0.10mm/r
4、工序40（粗铣槽）切削用量
所选刀具为变速钢错齿三面刃铣刀，铣削宽度ap=13mm,铣削深度ap=13mm。
（1）确定每齿进给量fz=0.07mm/z
（2）选择切削速度v和工作台每分钟进给量fmz
V=0.39m/sfmz=75mm/min
则实际的每齿进给量为fz=75/20×60mm/z=0.063mm/z
5.工序50（半精铣槽）切削用量
选用工具为变速钢错齿三面刃铣刀
（1）确定每齿进给量Fz,Ra3.2μm（槽侧面）
Fz=0.03mm/z
（2）确定切削速度v和工作台每分钟进给量fmz
V=58.8m/minfmz=95mm/minFz=0.032mm/z
6.工序60（钻孔）切削用量
刀具选用高速钢复合钻头，直径d=5mm，钻4个通孔，使用切削液
（1）确定进给量f，由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。
（2）确定切削速度v，暂定f=0.16mm/r,v=17m/min。
7.工序70（滚齿）切削用量
选用标准的变速钢单头滚刀，模数m=2.25mm，直径ф63mm可以采用一次走刀切削至全深，工件齿面要求表面粗糙度Ra1.6μm，可选择工件每转滚刀轴向进给量f=0.8-1.0mm/r，按Y3150型滚齿机进给量，选f=0.83mm/r，v=27m/min。
8.工序90（磨ф68+0.009-0.021mm孔）切削用量
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③确定切削速度vv=3248.72m/min
9.夹具设计
9.1定位基准与方法对比
1.根据零件分析可以知道直径68K7内孔是车床齿轮进行定位的基准，并且在车床工序中已经对内孔68K7设定了内磨削工序精加工保证精度。
2.为了保证外部齿与内孔同心的精度传统的方法是：
在齿轮内孔中插入对应尺寸的固定芯棒或者采用更为节约成本的方法，即加入衬套进行对不同内孔定心情况下的调整，这样传统的定心方式存在他的单一性，并且在加工是存在浪费情况。
并且在加工完毕后拆卸工件时需要通过惯性力才能让工件退出，操作繁琐，浪费时间。
3.本夹具定位采用1:
10的锥面内孔塞紧套与外锥面1:
10的中心轴进行定位，并且两内孔进行了必要的刮研，贴合度较好，可以有效定心。
通过双旋塞锁紧螺母内外反螺纹吃紧，加速塞紧或者加速推出塞紧套，轻便灵活
4.本夹具主要用于工序6：
滚齿，即以中心轴两端中心孔定位进行滚齿。
用与工序6磨齿加工，以两端中心孔定位分度磨削齿轮各齿
9.2定位误差分析
1.由于本装夹设备需要进行有中心轴锥面与内塞紧套的配合，需要较为细致的刮研并用红丹粉涂抹检查才能保证有效的贴合度。
2.中心轴两端的中心孔是本工装的定位中心和精度中心必须进行细致的研磨才能保证他的同心度
3.当内锥孔与中心轴锥面贴合后必须在吃紧力的情况下最后进行由中心轴的中心孔定位外圆磨削塞紧套的直径68外圆，才能保证同心
9.3夹具装配图、零件图
夹具复杂零件图
9.4夹具结构说明及使用说明
零部件主要有：
车床齿轮（深灰色）、中心轴（青色），塞紧套（蓝色），双旋塞锁紧螺母（红色）
车床齿轮：
CA6140车床主轴箱中运动输入轴I轴上的一个离合器齿轮，他位于I轴上主要用于接通和断开主轴的反转传动录像，与其他零件一起组成摩擦片正反离合器。
中心轴：
1.轴上有1:
10锥面长40，大头尺寸48，小头尺寸44,该斜度下有较好的楔面效果可以有效和塞进套内锥孔进行贴合，从而起到胀心作用，进行定心。
2.右侧的外螺纹M30与双旋塞锁紧螺母进行配合锁紧。
3.左端有扁丝面方便进行装夹。
4.锥面上有定位孔可以装入销钉锁紧塞紧套在轴向运动，组织径向旋转。
内塞紧套：
1.本塞紧套内有1:
10锥孔与中心轴1:
10外锥孔进行配合起到自动定心找正作用。
2.螺纹M48（左旋）与双塞锁紧螺母M48（左旋）进行配合
3.内部有尺寸为宽8的斜面槽，与中心轴上的销钉（直径8）进行配合，保证塞紧套在轴向运动
双旋塞锁紧螺母：
1.内螺纹为M30（右旋）与中心轴M30进行配合保证螺纹顺时针转动是可以沿轴向靠近中心锥面。
2.外侧是外螺纹M48（左旋）与塞紧套的内螺纹孔（左旋）进行配合保证螺纹顺时针转动沿轴向靠近中心锥面时，反螺纹转动塞紧螺母前进贴近中心轴锥面从而进行胀心锁紧
3.右侧是外六角扁司面，方便拧动该锁紧螺母
定位销钉：
定位销钉与中心轴定位销钉孔采用过盈配合，而与塞紧螺母导向槽采用间隙配合保证塞紧套可以沿轴向进行运动塞紧
7.4使用说明
零件结构依次为：
中心轴、定位销钉、车床齿轮工件、塞紧套、双旋塞锁紧螺母
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3.双旋塞锁紧螺母外螺纹与塞进套内螺纹进行配合
4.缓慢转动双旋塞锁紧螺母，接近定位销时，塞紧套的导向槽对准定位销钉，进行导向
5.夹具两1:
10锥面贴近后留间隙方便安装工件
6.安装工件：
车床螺母
10.总结
通过这次课程设计，使我进一步地了解所学过的理论知识及具体运用了这些知识。
通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。
通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。
总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。
在此，衷心感谢各位老师的帮助和指导。
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