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哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目：進(jìn)給箱齒輪軸的工藝規(guī)程及銑8mm鍵槽的工裝夾具設(shè)計(jì)
班 級(jí)： 機(jī)設(shè)09-1
學(xué)生姓名： 周 傳 浩
指導(dǎo)教師： 陶 福 春
成績?cè)u(píng)定：
設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年11月28日至2011年12月16日
目 錄
序言----------------------------------------------------------- 3
一. 零件分析
1.1 零件作用----------------------------------------------- 3
1.2零件的工藝分析----------------------------------------- 4
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式------------------------------------- 4
2.2基面的選擇傳------------------------------------------- 5
2.3制定工藝路線------------------------------------------- 6
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定----------------- 7
2.5確定切削用量及基本工時(shí)--------------------------------- 8
三 夾具設(shè)計(jì)
3.1問題的提出--------------------------------------------- 10
3.2定位基準(zhǔn)的選擇----------------------------------------- 11
3.3切削力及夾緊力計(jì)算------------------------------------- 11
3.4定位誤差分析------------------------------------------- 13
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明--------------------------------- 13
總 結(jié)--------------------------------------------------------- 15
參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------ 15
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
進(jìn)給箱齒輪軸的加工工藝規(guī)程及其銑8mm槽的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
進(jìn)給箱齒輪軸零件圖如下：
進(jìn)給箱齒輪軸作用是傳動(dòng)動(dòng)力和扭矩。
1.2 零件的工藝分析
從進(jìn)給箱齒輪軸的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下：
1. 以外圓為中心的加工面
這一組加工面包括：兩端 ?20mm， ?25mm的外圓，?30mm的外圓及齒輪的外圓
2. 以左右兩端面為基準(zhǔn)的加工面
這一組加工面包括：銑寬8鍵槽，鉆孔。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45，零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強(qiáng)度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級(jí)，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。
進(jìn)給箱齒輪軸零件材料為 45，硬度選用55～58HRC，毛坯重約1Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用鍛造，2級(jí)精度組。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對(duì)毛坯初步設(shè)計(jì)如下：
1. ?24的外圓和端面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得單邊余量Z=1.5mm
2. ?26的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得，單邊余量Z=1.5mm
3. ?29的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm
4. ?30的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm
5. ?45的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表4-3得，單邊余量Z=1.0mm
6.寬8mm鍵槽
在此處，因?yàn)榧庸さ牟鄄皇呛艽?，所以可以不必留余量?
因其它表面均為不加工表面，而且鍛造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“進(jìn)給箱齒輪軸”零件毛坯簡圖。
2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，進(jìn)給箱齒輪軸比較規(guī)則，所以粗基準(zhǔn)比較容易選擇。選擇一端面和外圓面作為粗基準(zhǔn)。
（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來選取。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。
方案一
工序Ⅰ：鍛造。
工序Ⅱ：退火處理
工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔
工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔
工序Ⅴ：粗車各段外圓
工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓
工序Ⅶ：插齒
工序Ⅷ：淬火
工序Ⅸ：鉆Φ8孔
工序X：銑寬8mm鍵槽
工序XI：檢驗(yàn)
方案二
工序Ⅰ：鍛造。
工序Ⅱ：退火處理
工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔
工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔
工序Ⅴ：粗車各段外圓
工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓
工序Ⅶ：插齒
工序Ⅷ：鉆Φ8孔
工序Ⅸ：銑寬8mm鍵槽
工序X：檢驗(yàn)
上述兩種方案看起來大體合理，不過仔細(xì)一看都有不足之處。方案二與方案一相比方案二少了淬火這一工序，因?yàn)橥鈭A的精度要求比較高，經(jīng)過淬火這一步后大大提高了加工精度，這樣就能更好地保證加工精度要求，綜合考慮我們選擇方案一：
工序Ⅰ：鍛造。
工序Ⅱ：退火處理
工序Ⅲ：車左端面鉆中心孔
工序Ⅳ：車右端面鉆中心孔
工序Ⅴ：粗車各段外圓
工序Ⅵ：精車Φ24.Φ26.Φ30，Φ60外圓
工序Ⅶ：插齒
工序Ⅷ：淬火
工序Ⅸ：鉆Φ8孔
工序X：銑寬8mm鍵槽
工序XI：檢驗(yàn)
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下：
1. 端面和?24的外圓
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得單邊余量Z=1.5mm
2. ?26的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得，單邊余量Z=1.5mm
3. ?29的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm
4. ?30的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表3-2得 ，單邊余量Z=1.5mm
5. ?45的外圓面
查《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，表4-3得，單邊余量Z=1.0mm
6.寬8mm鍵槽
在此處，因?yàn)榧庸さ牟鄄皇呛艽?，所以可以不必留余量?
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序Ⅰ：鍛造。
工序II：退火處理
工序III：車左端面鉆中心孔
選硬質(zhì)合金端面車刀
1） 車削深度，因?yàn)楹竺孢€有半精加工，精加工，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(40+1)/475=0.052min。
工序IV：車右端面
選擇硬質(zhì)合金端面車刀
1） 車削深度，因?yàn)楹竺孢€有精加工，故可以選擇ap=0.4mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(40+0.4)/475=0.050min。
工序V：粗車各段外圓
選硬質(zhì)合金外圓車刀
1） 車削深度，因?yàn)楹竺孢€有半精加工，精加工，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長度。
2）機(jī)床功率為7.5kw。查《切削手冊(cè)》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊(cè)》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。
查《切削手冊(cè)》表3.8，壽命T=180min
4） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊(cè)》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
據(jù)CA6140臥式車床
車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查《切削手冊(cè)》Pcc=1.1kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。
最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）計(jì)算基本工時(shí)
tm＝L/ Vf=(116+1)/475=0.246min。
工序X：銑寬8mm鍵槽
選擇刀具
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在一次走刀?nèi)銑完，則
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?450
當(dāng)＝1450r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)： ，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
總的時(shí)間T=2t=1.010min
三、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)第X道工序銑寬8鍵槽的銑床夾具。
3.1 問題的提出
本夾具主要用于銑寬8鍵槽，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。我們要以已加工的外圓作為定位基準(zhǔn)。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度。Φ26和Φ30的外圓已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的Φ26和Φ30的外圓和其端面作為定位基準(zhǔn)，來設(shè)計(jì)本道工序的夾具，以兩固定V型塊和已加工好的Φ26和Φ30的外圓配合，其端面與檔銷相配合，工件實(shí)現(xiàn)完全定位，同時(shí)為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡單的鉸鏈壓板作為夾緊機(jī)構(gòu)。
3.3 切削力及夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 采用鋸片銑刀 φ8mm
機(jī)床： x51立式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用鉸鏈壓板的夾緊機(jī)構(gòu)，快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3.4 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為兩固定V型塊和一檔銷
（2） 一批工件在卡具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時(shí)造成的加工表面相對(duì)工序基準(zhǔn)的誤差。
形成原因有兩個(gè)，一是由于定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合而造成。
根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。
已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，易知此結(jié)果符合。
3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了鉸鏈壓板夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用鉸鏈壓板夾緊機(jī)構(gòu)。
夾具裝配圖附圖如下
夾具體附圖如下
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊(cè),艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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