主轴齿轮的机械加工工艺规程及铣槽夹具设计论文说明书

XX大学 毕业设计论文 主轴齿轮的加工工艺设计及夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要主轴齿轮零件加工工艺设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计。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。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，机构可以不必自锁，因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计铣槽夹具。关键词：主轴齿轮，工艺，工序，切削用量，夹具，铣槽35AbstractSpindle gear parts machining process design includes parts manufacturing process design, process design. In the process design to first parts were analyzed to understand the part of process re-design a rough structure, and select the machining datum good parts, design process line components; then the part of each step of the process carried out dimensioning, key It is to determine the technical equipment and cutting each step. The principal processes are arranged to support the first positioning holes machined flat top, then top with the flat supporting hole fix machined hole technology. In a subsequent step, in addition to individual processes are outside the top plane and the positioning hole processing technology and other holes in the plane. Supporting hole machining system uses Coordinate boring. The whole process are made of a combination of machine tools. Use special jig jig, do not have to self-locking mechanism, so a higher production efficiency, suitable for high-volume, on processing lines, to meet the design requirements. Many different types of jigs and fixtures, in which the most widely used general-purpose clamp, size and more standardized, and a professional production factories. Is widely used in mass production, a special fixture designed for workpiece machining processes and services, we need to design and manufacture their own respective manufacturer according to the work process. The main content of this paper is to design fixture design milling fixture.Keywords: spindle gear, technology, process, cutting the amount of the jig, slotting目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 毕业设计的目的及其要求11.1 毕业设计的目的11.2 毕业设计的内容和要求21.2.1毕业设计的内容21.2.2毕业设计中对学生的要求21.3 机械加工工艺概述31.4机械加工工艺流程31.5夹具概述41.6机床夹具的功能41.7机床夹具的发展趋势51.7.1机床夹具的现状51.7.2现代机床夹具的发展方向6第2章 主轴齿轮零件的工艺分析72.1零件的结构特点与应用72.2零件的工艺分析82.2.1完全退火热处理工艺82.2.2 调质处理工艺92.2.3 去应力退火工艺12第3章 毛坯的选择153.1 选择毛坯153.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量163.3 绘制毛坯-零件合图16第4章 加工工艺路线的制定184.1 定位基准的选择184.2 表面加工方法的确定184.3 制定工艺路线194.3.1 工艺路线方案一194.3.2 工艺路线方案二204.3.3 工艺方案的比较与分析20第5章 机械加工工序设计225.1 工序简图的绘制225.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定225.3 机床及设备的选择235.4切削用量计算245.5时间定额估算26第6章 铣槽夹具设计276.1设计要求276.2夹具设计276.2.1 定位基准的选择276.2.2 切削力及夹紧力的计算276.3定位误差的分析296.4 定向键与对刀装置设计296.5 夹具设计及操作的简要说明326.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构32结 论34参考文献35致 谢36第1章 毕业设计的目的及其要求1.1 毕业设计的目的学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部毕业进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本毕业及有关选修毕业的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理毕业及专业毕业的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。机械制造工艺及机床夹具设计是大学四年来最后一次实践教学环节，此次毕业设计为了我们对所学的工艺夹具知识进一步深化，指导老师分配了主轴齿轮的机械加工工艺规程及铣槽夹具设计的题目，为的是对所学的各课程深入的、综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。通过此次工艺夹具毕业设计，能在下述各方面得到锻炼：（1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论，以更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。（2）提高结构设计能力，学生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、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3）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，我希望能通过这次毕业设计对自己从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1.2 毕业设计的内容和要求1.2.1毕业设计的内容毕业设计题目通常定为：设计某个零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。零件图样、生产纲领和生产条件是设计的主要原始资料，由指导教师提供给学生。零件复杂程度以中等为宜，生产类型为成批生产。学生根据教师设计任务书中规定的设计题目，分组进行设计，按照所给零件编写出相应的加工工艺规程，设计出其中由教师指定的一道重要工序（如：工艺规程中所要求的车、铣、钻夹具中的一种）的专用夹具，并撰写说明书。学生在指导教师的指导下，参考设计指导书，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。具体设计内容如下：1对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图1张。2 确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图1张。3 拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片（工艺过程卡片和工序卡片）1套。4撰写设计说明书1份。1.2.2毕业设计中对学生的要求（1）学生应像在工厂接受实际设计任务一样，认真对待毕业设计，在教师指导下，根据设计任务，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成设计任务。（2）毕业设计是学生应用所学理论知识解决生产实际问题的学习过程，因此学生应自充分发挥主观能动性，刻苦钻研，独立思考，理论联系实际，大胆提出技术先进、经济合理并切实可行的设计方案。（3）学生必须以科学务实和诚信负责的态度对待自已所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。（4）在设计中学生应认真阅读有关设计资料和毕业设计指导书，其中查阅参考资料是毕业设计的一项基本功训练，因而学生应该独立查阅参考资料，并进行设计方案的分析比较，在此基础上教师给予指导和帮助。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。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。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。1.3 机械加工工艺概述机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.4机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.5夹具概述在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。“工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.6机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.7机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.7.1机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。1.7.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化方面。精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。第2章 主轴齿轮零件的工艺分析2.1零件的结构特点与应用题目给的零件是主轴齿轮零件， 齿轮为盘类零件，齿轮为有齿之轮，藉其啮合作用将一轴之旋转运动传至他轴，在两轴之间传达运动或扭力，齿轮有许多种类,依照齿轮轴性区分,有平行轴(parallel axis),直交轴(intersecting axis),错交轴(non-parallel and non-intersecting axis) 模数：表示齿轮轮齿大小的一个指针，一对咬合的齿轮其模数必需一致，否则两齿轮的轮齿规格不同，无法平顺的运转。用文字来解释模数为：节径和齿数的比值，单位通常为（）,模数通常是用在公制中的，而在英制中，与其相同地位的是径节，亦即齿轮齿数和节径的比值，在意义上是模数的倒数。单位为 （齿吋）。 齿轮主要应用在各种机器上的机械传动，可以实现增速减速运动，将动力向外输出，车辆齿轮传动制造企业，工业齿轮传动制造企业与齿轮专用装备制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，其市场份额达到60%；工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%；齿轮装备这一块只占市场份额的2%.零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，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。图2-1 主轴齿轮工件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为38CrMoAlA，该材料为38CrMoAlA，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。2.2.1完全退火热处理工艺1. 工艺参数选用完全退火的原因：因为完全退火主要用于含碳量质量分数为0.3%0.6%的中碳钢铸、锻件，因为38CrMnAl含碳量为0.38%，且是锻件，故选用完全退火。完全退火的目的：在于消除其锻件常存在晶粒粗大或晶粒大小不均匀等组织缺陷及内应力，使钢的强度、塑性和韧性达到技术要求即均匀组织、细化晶粒、消除内应力、改善切削加工性能等，为最终热处理做好组织准备。1) 加热温度选择：920理由：因为38CrMnAl钢是亚共析钢，其完全退火温度为Ac3+3050；且其Ac3为885，故可选温度为920。这样既可以细化晶粒，又有助于奥氏体成分均匀化，以改善切削加工性能并未淬火作良好的准备。2) 加热方法选择：随炉温加热理由：简单易控制，且是预备热处理，对性能要求不高。3) 加热介质选择：氮气理由：由于加热温度过高，零件容易氧化脱碳，氮气可以很好的防护，使金属烧损、性能降低。4) 保温时间选择：3h理由：一般可按有效厚度1.52.5min/mm估算，但保温时间一般不超过10h，本零件的有效厚度为125mm，故可以选择3h。保温的目的是为了使工件熟透并得到比较均匀的奥氏体。5) 冷却方法选择：随炉冷却理由：表面与心部温度差距小，不易产生应力，防止其开裂。6) 冷却介质选择：氮气理由：因为是随炉冷却，且炉内气体是氮气7) 热处理后检验方法内容：硬度应小于或等于229HBW方法：通过加载将钢球压头压入被检测的金属零件表面，根据单位压痕面积上所受的负荷大小来确定硬度值。HB=P/F=P/DtF：凹陷压痕的面积t：压痕凹陷的深度检测面应是光滑平面。2. 选择热处理的设备选择：中温井式炉 RJ2-190-9理由：适用于轴类等长型零件的退火、正火、淬火及预热等，装炉量少，常用于质量要求较高的零件。2.2.2 调质处理工艺调质处理的目的：为了获得较高的强度和高的韧性互相配合良好的综合力学性能。其适用于，要求较高综合力学性能的中碳合金结构钢工件；改善半成品加工的表面粗糙度及减小最终热处理淬火的变形倾向等。1. 淬火工艺参数1） 加热温度选择：930理由：低合金钢的加热温度范围为Ac3+3050；且其Ac3为885，故可选温度为930。其目的是为了加速奥氏体化而又不引起奥氏体晶粒粗化。2） 加热方法选择：随炉加热理由：简单易操作控制3） 加热介质选择：氮气理由：由于加热温度过高，零件容易氧化脱碳，氮气可以很好的防护，使金属烧损、性能降低。4） 保温时间选择：3h理由：由经验公式t=aKD a是保温时间系数一般取1.5 K是工件装炉修正系数一般取11.5，这里取1 D是工件有效厚度，这里为125mm t是保温时间计算得t为3h。5） 冷却方法选择：双液淬火法理由：工件淬入清水中20s后，迅速转入油中冷至室温。先快冷可避免过冷奥氏体的分解，后慢冷可有效地降低变形和开裂倾向。6） 冷却介质选择：水、油2. 回火工艺参数高温回火目的：消除淬火时产生的残余应力，提高材料的塑性和韧性，稳定工件尺寸，或得良好的综合力学性能。1） 加热温度选择：630理由：在钢的Ac1温度以下，38CrMnAl的Ac1为760，且是高温回火，故可以选温度为630。2） 加热方法选择：随炉温加热理由：简单易操作控制，且不易产生应力3) 加热介质选择：氮气理由：由于加热温度过高，零件容易氧化脱碳，氮气可以很好的防护，使金属烧损、性能降低。4) 保温时间选择：4h理由：一般根据工件截面厚度而定，一般每25mm厚度保温12h，回火温度较高时，可以适当缩短，故为4h。5) 方法选择：空冷理由：为了减少残余应力，在回火后一般在空气中冷却；对于中、低碳高强度合金钢及弹簧钢为了避免发生第一类回火脆性，也可采用等温淬火。6)介质选择：空气3. 调质处理后检验方法内容：硬度范围应在250280HBW方法：通过加载将钢球压头压入被检测的金属零件表面，根据单位压痕面积上所受的负荷大小来确定硬度值。HB=P/F=P/DtF：凹陷压痕的面积t：压痕凹陷的深度检测面应是光滑平面。内容：金相组织 一般应得到马氏体。由于奥氏体化温度不同，马氏体形态和大小不一样。可以用透射电子显微镜来观察。方法：将经预减薄的样品冲成直径为3mm的圆片后置于电解槽中接阳极，样品两侧各有电解液喷嘴一个，喷嘴内装有铂丝阴极，电解液以一定速度喷向试样中心，使试样双面减薄，当样品减薄到刚刚穿孔时，控制系统切断电源然后在抛光形成的小孔附近找到符合透射电镜观察厚度的薄区。4. 热处理的设备选择：淬火用中温井式电阻炉 RJ2-190-9 回火用台车式炉 RT2-320-9理由：适用于轴类等长型零件的退火、正火、淬火及预热等，装炉量少，常用于质量要求较高的零件。台车式炉适用于大型锻、铸件的退火、正火、回火等。2.2.3 去应力退火工艺去应力退火的目的：为了去除锻件及切削加工过程中产生的残余内应力。它可以降低原材料或毛坯的硬度，以利于切削加工；还可以彻底地消除被处理的参与内应力。1. 工艺参数1) 加热温度选择：610理由：碳钢和低合金钢的去应力退火温度一般为550650。2) 加热方法选择：随炉加热理由：因为此时的热处理对工件性能要求高，且轴类零件要求精度高。随炉加热防止其产生新的应力，有利于保持工件性能。3) 加热介质选择：氮气理由：由于加热温度过高，零件容易氧化脱碳，氮气可以很好的防护，使金属烧损、性能降低。4) 保温时间选择：6h理由：根据工件的截面尺寸和装炉量决定。钢的保温时间为3mm/min。5) 冷却方法选择：随炉冷至小于300，出炉空冷理由：大型零件或要求消除应力十分彻底的零件，则需炉冷至300，再出炉空冷，此轴是精度要求高的零件，且去应力退火的冷却应尽量缓慢，以免产生新的应力，故选择随炉冷却再空冷。6) 冷却介质选择：氮气 空气7) 去应力退火后检验方法 应检查弯曲，工件外圆全跳动量小于或等于0.50mm；进行粉磁探伤，用以检验厚材料与淬火裂纹。弯曲检验方法：采用三点弯曲计算方法 =2.5PL/d3 f= L2/6d d：圆棒直径 L：跨距（mm） P:弯曲断裂载荷 f:弯曲挠度（mm) :试样弯曲外层残留伸长量（%）粉刺探伤方法：受检表面及附近30mm范围内用进行干燥和清洁处理，不得有污垢、锈蚀、松动的氧化皮等。当受检表面妨碍显示时，应打磨或喷砂处理。干粉探伤时，磁化时间一般每次约0.51s；湿粉探伤时，磁化时间需几秒钟。磁化方向。每个受检区域应进行两次检验，两次检验的磁力线方向应大体上垂直。主轴齿轮零件主要加工表面为：1.左右端面，表面粗糙度值为3.2。2.外圆外圆200、外圆175、外圆130，表面粗糙度值0.8。3.车内孔，表面粗糙度值3.2。主轴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)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，外圆200、外圆175、外圆130，27内孔。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；外圆200、外圆175、外圆130。为满足零件设计要求，设定各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度如表1 表1 各表面各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度表面尺寸精度表面粗糙度右端面IT8Ra3.2m左端面IT6Ra0.8m外圆表面200IT7Ra0.8m外圆表面175IT7Ra0.8m外圆表面130Ra3.2m槽25.4IT7Ra0.8m螺纹4X M16IT10Ra6.3m 螺纹2X M12IT10Ra6.3m 第3章 毛坯的选择3.1 选择毛坯零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。 根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。 1轴杆类零件的毛坯选择 作用：轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向（纵向）尺寸远大于径向(横向)尺寸，是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。毛坯选择：轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。生产批量较小时，采用自由锻件。生产批量较大时，采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯。2盘套类零件的毛坯选择结构特征：盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。盘套类零件指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。（1） 圆柱齿轮的毛坯选择 钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。毛坯选择： 尺寸较小且性能要求不高，可直接采用热轧棒料。直径较大且性能要求高，一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮，采用自由锻造。 生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸钢或焊接组合毛坯。根据图纸参数要求， 生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。3.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量（1）确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的造型，查取机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，“轴”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45#，硬度HB为170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（2）确定外圆的加工余量由于零件的外形尺寸变化不大,外圆的加工余量比较小,具体参考图.表2.1 毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸尺寸公差机械加工总余量毛坯尺寸200外圆2002.68175外圆1752.613130外圆1302.68总长2602.6183.3 绘制毛坯-零件合图 毛坯图如图2-1图3-1 毛坯图第4章 加工工艺路线的制定4.1 定位基准的选择在零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，所以在选择定位基准时，应该尽可能的使用其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。粗基准的选择原则： 准选择：以外圆130表面作为粗基准，浇口、冒口及其他缺陷，（4）自为基准原则。所以此次加工精基准的选择以已加工的外圆130表面为精基准。4.2 表面加工方法的确定主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（粗车端面、粗车外圆、粗镗内孔、粗铣键槽等）；半精加工阶段（半精车外圆、半精车端面等）；精加工阶段（精车外圆、精铣键槽、攻螺纹等）（1）零件表面加工方法的选择 端面的加工方法有粗车、粗车半精车、粗车半精车精车 外圆表面的加工方法有粗车、粗车半精车、粗车半精车精车、粗车半精车磨削、粗车半精车粗磨精磨、粗车半精车粗磨精磨超精加工 根据加工表面的不同可选各加工表面的加工路线：右端面 粗车半精车左端面 粗车半精车外圆130外圆表面 粗车半精车精车磨削200、外圆175外圆表面 粗车半精车键槽 粗铣半精铣螺纹 钻床钻螺纹4.3 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。4.3.1 工艺路线方案一10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车粗车外圆200、外圆175、外圆130及右端面40车粗车外圆175、外圆130及左端面50车半精车外圆175、外圆130及左端面60车半精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面70车精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面80车精车外圆外圆175、外圆130及左端面90钻孔攻丝钻中心孔27孔100车粗车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔110车半精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔120车精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔130铣铣宽度为25.4的槽140钻孔攻丝钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150钻孔攻丝钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160滚齿滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170磨磨外圆130h6180钳去毛刺，清洗190终检终检入库4.3.2 工艺路线方案二10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车粗车外圆200、外圆175、外圆130及右端面40车粗车外圆175、外圆130及左端面50车半精车外圆175、外圆130及左端面60车半精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面70车精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面80车精车外圆外圆175、外圆130及左端面90钻孔攻丝钻中心孔27孔100车粗车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔110车半精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔120车精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔130铣铣宽度为25.4的槽140钻孔攻丝钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150钻孔攻丝钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160滚齿滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170磨磨外圆130h6180钳去毛刺，清洗190终检终检入库4.3.3 工艺方案的比较与分析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。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车粗车外圆200、外圆175、外圆130及右端面40车粗车外圆175、外圆130及左端面50车半精车外圆175、外圆130及左端面60车半精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面70车精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面80车精车外圆外圆175、外圆130及左端面90钻孔攻丝钻中心孔27孔100车粗车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔110车半精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔120车精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔130铣铣宽度为25.4的槽140钻孔攻丝钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150钻孔攻丝钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160滚齿滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170磨磨外圆130h6180钳去毛刺，清洗190终检终检入库第5章 机械加工工序设计本工序是工序80 精车外圆外圆175、外圆130及左端面5.1 工序简图的绘制 5.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定确定加工余量是为适应机床的性能、刀具的切削刃所能承受的切削力，有利于保证设备的最大利用化，同时还能保证加工精度，在粗加工阶段加工余量较大，所达到的加工精度较低，精加工阶段加工余量较小，所达到的加工精度较高，能到达到所要求的精度。表1 粗车半精车精车-磨130外圆 工序名称工序加工余量工序加工精度等级工序尺寸磨0.50.021（IT7）精车2.50.021（IT7）半精车2.50.033（IT8）粗车30.13（IT11）毛坯138毛坯305.3 机床及设备的选择工 序 号 工序 名称 工 序 内 容设 备工 艺 装 备10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车粗车外圆200、外圆175、外圆130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺40车粗车外圆175、外圆130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺50车半精车外圆175、外圆130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺60车半精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺70车精车外圆200、外圆175、外圆130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺80车精车外圆外圆175、外圆130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺90钻孔攻丝钻中心孔27孔钻床 Z525麻花钻，游标卡尺100车粗车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺110车半精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺120车精车39.6内孔、带锥度7：24的69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺130铣铣宽度为25.4的槽铣床，X52K专用夹具，铣刀，游标卡尺140钻孔攻丝钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16钻床 Z525麻花钻，游标卡尺150钻孔攻丝钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12钻床Z525麻花钻，游标卡尺160滚齿滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮滚齿机滚齿刀，游标卡尺170磨磨外圆130h6磨床 M114砂轮，游标卡尺180钳去毛刺，清洗钳工台丝锥，锉刀，游标卡尺190终检终检入库5.4切削用量计算本工序是工序80 精车外圆外圆175、外圆130及左端面1、加工条件（1）选择刀具1） 选择直头焊接式外圆车刀2）依据，根据表1.1，车床CA6140的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，根据表1.2，粗车毛坯为45钢，可以选择YT15硬质合金刀具。4）依据，根据表1.3，车刀几何形状如表12表12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4（0.30.8）f10.40.80.5（2）选择切削用量 1）、确定切削深度ap 由于加工余量仅为2.5mm，可在一次走刀内切完，故 ap=2.5mm2）、进给量依据，根据表1.4，刀杆的尺寸为16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于40mm时， 依据，根据CA6140车床的使用说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据，根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570670MPa， (预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，根据表1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm（1.01.4），车刀的寿命T=60min。4）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。5.5时间定额估算计算基本工时 由切削用量简明使用手册表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=97+ =第6章 铣槽夹具设计为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为铣床夹具铣25.4槽的专用夹具，本夹具将用于X52K立式铣床。6.1设计要求本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。6.2夹具设计6.2.1 定位基准的选择