1、设计说明书题目：齿轮工艺规程及夹具设计本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。齿轮加工工艺规程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
2、后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesi
3、gnisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheproces
4、singdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthep
5、art,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttin
6、gspecifications,clamp,thelocalization,theerror目录ABSTRCT3序言1一零件的分析21零件的作用21.2 零件的工艺分析21.3 确定零件的生产类型2-确定毛坯类型绘制毛坯简图52.1 选择毛坯52.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量52.3 绘制毛坯图6三工艺规程设计73.1 定位基准的选择73.3 制定工艺路线83.4 加工设备及工艺装备的选用93.5 确定切削用量及基本工时9四车夹具设计133.6 问题提出133.7 定位基准的选择133.8 定位的基本原理143.9 夹紧方案的设计153.10 紧装置的设计153.11 削力和夹紧力的计
7、算163.12 位误差分析163.13 具设计及简要操作说明17总结18致谢20参考文献21序言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。齿轮的加工工艺规程及其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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个
8、教学环节。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，才能很好的完成本次设计。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。一零件的分析1.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析齿轮有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1:以右端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是车左端面,粗精车中40的孔。2：以中40孔为基准的加工面，这组加工
9、面主要是其他端面和孔的加工。1.3 确定零件的生产类型属于轻型零件，中批量生产。该产品年产量为100台，设其备品率为10%,机械加工废品率为1%,现制定该活塞的机械加工工艺规程。N=Qn(l+a%+%)=100(1+10%+1%)=111件/年活塞的年产量为111件，现已知该产品属于中型机械，根据机械制造工艺设计简明手册表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为中批量批生产。表14各种生产类型的规范生产类型零件的生产（件/年）而型机核中d机核转取机械单件生产W5“00小批生产51002。200100500中枇生产100300200500.5005000大批生产3001000500
10、*-500()5000*-50000大情生产100050005000015各种生产类型醉目蹒M触件小批生产中枇生产大批上收1广加1:川象毛邦的制造力位及加工余就机床应备及火布置形式夷典/JHKittH1件的装火力法装配方法撰作人平均技术水平生产率成本工艺文件经常变换本黑f匚勰型；ninE坯林度低.加工余H大逋附机味，按类别和观恪大小.采用机群式撑列布利葡川夫M或用介夫义必委时采阳。用夫N州刀风。凤制线找人装火.必要时聚用用夹U*嬖阳央从我失广龙乘用配制隔低A用懵俱的工艺过熊卡传时生产阳喇性金控部分铸汴阳金腐博，部仆锻件川根.毛及帚或中等.加匚余瑞中S部分采用逋叫机床.部分乘用号用机味.按零件分
11、类都分布置成就水雄.部分布评世,机群式.广泛停用。川北风可夬及按可件产VNiWMCU那分果川通用/mwtK.除分果用。用刀Jim/ji部分*用划线找工.广泛采则通阳或力川头Ji装火少V栗川配M匕用死渔装也优般tt外校讦螂的nWff.HlEtFW用力广固定不变广泛来附今H枪机器滔仪、出俗.MW.模设.t坏常度岛.即.余味小r泛农川汇阳机床.拉彼水段或自动线而箕广泛使U1高效率的。3央n广华使用高效率号用艮和盘风广泛使用川火nx火条用检装也优限AiTWMilIXmW.HI1部及懂作卜及画整及管网卜1：产二.确定毛坯类型绘制毛坯简图2.1 选择毛坯毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（
12、可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。零件材料为45o选择锻件毛坯。由于零件年产量不足400件，已经达到小批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量生产类型为中批量生产，采用锻造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、齿轮的端面由于齿轮端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、齿轮的孔毛坯为空心，锻造出孔。孔的精度要
13、求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm。2.3 绘制毛坯图0809CO0三工艺规程设计3.1定位基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2)选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层
14、保留而细致的组织，以增加耐磨性。(3)应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4)应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。(5)粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取右端面和外圆作为定位基准,。精基准的选择应满足以下原则：(1)“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则尽可
15、能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3) “自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。(5)所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的640孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在
16、此不再重复。3.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。具体的加工路线如下1锻造锻造2处理淬火3车车左端面4车车右端面5车车外圆6车粗精车内孔7拉拉键槽8车车内齿9检验检验10入库入库3.4 加工设备及工艺装备的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1车端面CA6140端车刀游标卡尺2车外圆CA6140外圆车刀游标卡尺3车内孔CA6140车刀游标卡尺4乍齿Y3150车刀游标卡
17、尺5拉键槽L1616拉刀游标卡尺3.5 确定切削用量及基本工时工序：车右端面1）切削深度单边余量为Z=2mm2）进给量根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3）计算切削速度其中：C,=342,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2。修正系数七.见切削手册表1.28,即”,.=1.44,ksv=0.8,*,=1.04,%=0.81,上加,=0.97。所以-x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=89m/min6O0- + / + /29tWJ =-i=x2=0. 966 (min)nwf750x0.8x2.2x0.8-354）确定机床主轴转速修理J1000x89w753r/m.n
18、7idw7ix34.5与753r/min相近的机床转速为750r/mino现选取7?M.=750r/mino所以实际切削速度匕=71X50X750=94/min100010005)切削工时，-+i;其中l=25mm;/】=4mm;l2=0mm;工序：车外圆1）切削深度单边余量为Z=0.5mm2）进给量根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r3）计算切削速度Vc=-kv其中：C、=342,xv=0.15,”=0.35,m=0.2o”,=1.44,ksv=0.8,.=1.04,勺八.=0.81,上加.=0.97。342以 一 6O02 x0.315匕=92.6/72 / min所以1）切削深度单边
19、余量为Z=2mm2)进给量根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/rr3)计算切削速度匕=匕一kvT”尸其中：C,=342,阳.=0.15,y、,=0.35,m=0.2或.=1.44,K=0.8,心,=1.04,*0.81,%=0.97。所以342V.=xl.44x0.8x1.04x0.81x0.97=96m/min6O0-2x0.3x(M35.4)确定机床主轴转速1000v(,1000x96.ns=585r/min7tdw7tx5O与585r/min相近的机床转速为600r/mino现选取”.=600r/min。所以实际切削速度加凡一 71x50x600WOO 1000= 94?/min5）切
20、削工时，按工艺手册表6.2-1。t叫=1+12i；其中l=25mm;/,=4mm;/2=0mm;1 + Z +12=0.4833(min).29i=600x0.1四车夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。有老师分配的任务，我被要求设计车外圆，选用机床：CA61403.1 问题提出机械制造里，用以夹住工件的装置，叫做夹具。它能固定加工对象，让它处于正确位置，接受检测的装置。机械制造过程中，由于保证零件加工精度，第一步要让工件在机床上处于正确位置，这就叫做工件的定位。夹紧是将工件加工过程中始保持定位位置不变的操作。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装
21、夹本夹具主要用来车外圆，因为外圆自身精度要求比较高，因此我们要考虑保证加工质量上，采用精基准定位，同时由于批量生产我们还要考虑如何提高生产效率上因此,在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、保证加工质量。3.2 定位基准的选择在加工零件时往往要选择零件的基准，基准分为工艺基准和设计基准。然而在加工不同零件，它们用途也会不同，因此工艺基准又包括了定位、装配、测量还有工序基准。定位基准的选择制定工艺的第一步。定位基准的要合理，否则将直接影响所最后零件的加工质量，加工工艺。基准选择不当会增加工序，使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难，甚至达不到零件的加工精度要求。以已经加工好的
22、内孔作为定位基准。同时采用开口垫圈夹紧工件即可满足要求。3.3 定位的基本原理1 .六点定位原理定位也就是把工件空间的6个自由度限制好。根据我们机械制造工艺学学习的，一个支承点限制工件的一个自由度，六个自由度需要合理的六个支承点来限制，才能使工件在夹具中固定好,这就是工件定位的“六点定位2 .工件定位中可能出现的一下几种情况(1)完全定位六个自由度通过合理的六个支撑点完全限制，这叫完全定位。(2)不完全定位工件空间的6个自由度没有被限制完，这称不完全定位(3)欠定位六个自由度定位，应该限制的自由度没有被限制，称为欠定位。在机床夹具中不能存在欠定位，这样容易造成加工的时候工件的移动，转动和振动，
23、从而影响工件的加工质量，造成废品率变高。(4)过定位在同一个方向上有多个面限制重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位通常会造成夹具定位的时候干涉现象。消除或减小过定位有两种方法:1:提高定位基准与定位元件工作表面之间的位置精度。2：改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。3.4 夹紧方案的设计在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢
24、的装置，即称为夹紧装置。3.5 夹紧装置的设计1 .夹紧装置的组成（1）力源装置（2）中间传动机构作用如下：1）改变夹紧作用力的方向2）改变夹紧作用力的大小3）具有一定的自锁性能（3）夹紧元件2 .对夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置（2）夹紧力的大小要适当（3）夹紧装置要操作方便（4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准3.6 切削力和夹紧力的计算查表1-2-3圆周力：F.=902anf015kncpjP径向力：Fp=530ap轴向力：工=451%,/。%,其中:kp=kmpkrkn）pkxsp查机床夹具手册表1-2-4%,叩=（胃尸，表1_2_5=
25、0.4,Fp=1.0,Ff=0.8表1-2-6匕=45K切=1.0,“=10,/,=1.0,4=0。,葭/,=1.0由上得:Fc=725N,Fp=459N,Ff=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm,P=1.75mm,L=140mm,作用力：F=70N,夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.7 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置,由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移
26、误差仅存在z轴方向，且向下，见下图。=刍+G+n，=0.012+0.023+0.032=0.067匕2式中定位副间的最小配合间隙(mm)；Td一一工件圆孔直径公差(mm)；Td心轴外圆直径公差(mm)o图心轴水平放置时定位分析图3.8 夹具设计及简要操作说明本工件采用心轴定位，用开口垫圈压紧，这样操作更加简单,迅速，特别适合中批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求。这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识
27、有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进
28、一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一
29、遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别
30、是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 .切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编，机械工业出版社出版,1994年2 .机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994
31、年3 .机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4 .机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5 .金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6 .机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年xl.44x0.8xl.04x0.81x0.97=92m/minxO.l0354）确定机床主轴转速lOOOv.1000x92一/.ns=-=545r/minndw7ix5O与545r/min相近的机床转速为575r/mino现选取/iu.=600r/mino所以实际切削速度7idns_7ix50x575T00010005）切削工时，按工艺手册表6.2-1。.=+/2i;其中l=25mm；lt=4mm;/2=0mm;t=1+4+A=0.4833(min)nwf600x0.1工序：粗精车内孔
