直齿圆柱齿轮工艺及夹具设计.docx

1、XX 大学课程设计论文直齿圆柱齿轮工艺加工工艺及夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日II摘要直齿圆柱齿轮零件加工工艺及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。

2、关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差目录IV摘要II目录III第 1 章 序言1第 2 章 零件的分析22.1 零件的形状22.2 零件的工艺分析2第 3 章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基面的选择33.3 制定工艺路线43.3.1 工艺路线方案一43.3.2 工艺路线方案二53.3.3 工艺方案的比较与分析53.4 选择加工设备和工艺装备63.4.1 机床选用63.4.2 选择刀具63.4.3 选择量具73.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.6 确定切削用量及基本工时9第 4 章 专用夹具设计174.1 设计要求174.2 夹具设计174.2.1

3、 定位基准的选择174.2.2 切削力及夹紧力的计算174.3 定位误差的分析174.4 夹具设计及操作的简要说明18设计心得体会20参考文献21第 1 章 序言直齿圆柱齿轮零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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， 保证尺寸证零件的加工质量。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

4、好的完成本次设计。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。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。5第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是直齿圆柱齿轮零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，

5、该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 HT200，该材料灰口铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。直齿圆柱齿轮零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度Ra 值为 3.2 m 。2.车外圆及端面，表面粗糙度 Ra 值 3.2 m 。3.钻中心孔，表面粗糙度Ra 值 3.2 m 。4.半精车侧面，及表面粗糙度 Ra 值 3.2 m 。5.两侧面粗糙度Ra 值 6.3 m 、12.5 m ，法兰面粗糙度 Ra 值 6.3 m 。直齿圆柱齿轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现

6、分述如下：(1). 左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面， 125 外圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2). 右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；并带有倒角；钻中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中， 45、直接在上做工就行了。第 3 章 工艺规程设计本直齿圆柱齿轮来自注塑机，假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 1 个， 备品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。该零件材

7、料为 HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+ )（1+ )=238595 件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件

8、轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 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，生产效率得以提高。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，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像直齿圆柱齿轮这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，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应位置精度

9、较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，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。工序号工序名称工序内容10铸造铸造毛坯，时效处理夹毛坯外圆，车 125 端面夹毛坯外圆，粗车 125 外圆，留 1mm 加工余量精车 125 外圆，达到图纸尺寸公差要求

10、3.3.1 工艺路线方案一20车端面30粗车40精车5060车端面钻孔掉头，夹 125 外圆，车另一端面钻中心孔70钻孔预钻中心孔 25 的底孔 2280扩孔扩中心孔 25 的底孔至 2490100铰孔插键槽铰孔 25插键槽110热处理热处理120粗车粗车皮带轮V 形槽130精车精车皮带轮V 形槽140钳去毛刺，清洗150终检入库3.3.2 工艺路线方案二3040粗车精车夹毛坯外圆，粗车 125 外圆，留 1mm 加工余量精车 125 外圆，达到图纸尺寸公差要求50车端面掉头，夹 125 外圆，车另一端面60钻孔钻中心孔70钻孔预钻中心孔 25 的底孔 228090扩孔铰孔扩中心孔 25 的底

11、孔至 24铰孔 25100粗车粗车皮带轮V 形槽110精车精车皮带轮V 形槽120插键槽插键槽130热处理热处理140钳去毛刺，清洗150终检入库工序号工序名称工序内容1020铸造车端面铸造毛坯，时效处理夹毛坯外圆，车 125 端面3.3.3 工艺方案的比较与分析工序号工序名称工序内容上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数， 但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工

12、艺过程如下：10铸造铸造毛坯，时效处理20车端面夹毛坯外圆，车 125 端面304050粗车精车车端面60708090100110120130140150钻孔钻孔扩孔铰孔插键槽夹毛坯外圆，粗车 125 外圆，留 1mm 加工余量精车 125 外圆，达到图纸尺寸公差要求掉头，夹 125 外圆，车另一端面钻中心孔预钻中心孔 25 的底孔 22扩中心孔 25 的底孔至 24铰孔 25插键槽热处理热处理粗车精车钳粗车皮带轮V 形槽精车皮带轮V 形槽去毛刺，清洗终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车

13、床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求， 选用最常用的 CA6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序是钻孔，选用 Z525 摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数。.磨具的选用：磨

14、具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表 12-47，选择双斜边二号砂轮。63.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“直齿圆柱齿轮” 零件材料为 HT200，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 2.2-17 各种铸铁的性能比较，球墨铸铁的硬度 HB 为 143269，表 2.2-23 球墨铸铁的物理性能，HT200 密度 =7.27.3（ g cm3 ）