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1、精选优质文档-倾情为你奉上 机械制造工艺课程设计说 明 书题 目 名 称： 锥齿轮轴的工艺课程设计 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 学号 2 学 生 姓 名： 严天富 指导教师姓名： 日 期： 2011-12-28 -2012-1- 4 评 定 成 绩： 机电工程系机械制造工艺课程设计说明书指导教师评语从课程设计工作态度、工作量，说明书结构、数据处理、论点论据，工艺过程卡片、工序卡片内容和格式，图纸质量及存在不足的综合评语： 指导教师评阅成绩（按五级评分）： 指导教师: （签名） 年 月 日目录一：第1章 零件的分析1.1零件的作用1.2 零件的工艺分析二：工艺规程设计2.1 确定毛坯的
2、制造形式2.2 基准的选择2.3 指定工艺路线 2.3.1 加工方法的选择 2.3.2 加工顺序的安排 2.3.3 加工设备的选择及刀具的选择2.4 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定2.5 确定切削用量及功率的校核三：夹具设计四：设计心得五：参考文献 第1章 零件的分析1.1 零件的作用这个题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。1.2 零件的工艺分析从零件图片上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有45，52，55，45，55，69，的外圆柱面，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方
3、面表现在键槽两侧，45圆柱表面Ra1.6um，52，55圆柱表面Ra0.8um,倒角的表面粗糙度值为Ra25um,其余圆柱表面，两端面都为Ra6.3um，要求不高。位置要求比较严格，齿轮轮齿外表面对轴心线的圆跳动公差为0.015mm 右端面对轴心线的圆跳动公差为0.015mm；热处理方面需要正火，到220-250HBS,保持均匀。通过分析该零件，起布局合理，方便加工，我们通过径向加紧可保证起加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理。能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。第二章工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，
4、毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接的影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料，形状，生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有一下几种：1、型材2、锻造、3铸造、4焊接、5其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具以及能源等小号，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。2.2、基准的选择工件在加工第一道或最初记到工
5、序时，一般选毛坯上未加工的便面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用56外圆柱作为粗基准来加工75外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则，便于装夹原则。在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，75的外圆柱面和右端作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用基准重合，基准统一，这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2.3 制定工艺路线2.3.1加工方法的选择：市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动效率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据加工资料
6、和工人经验来确定，由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑工件的具体情况，一般我们按加工顺序阐述加工方案。加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法右端面Ra6.3自由公差粗车左端面Ra1.6IT6粗车-精车69Ra6.3自由公差粗车55mmRa0.8IT6粗车-精车45mmRa1.6IT6粗车-精车52mmRa0.8IT6粗车-精车键槽Ra3.2IT9粗铣-精铣锥齿Ra6.3自由公差粗刨倒角Ra6.3自由公差粗车2.3.2 加工顺序的安排 分析零件图可以得到该零件的加工顺序安排如下。加工顺序遵循以下原则：1
7、、 粗加工-（半精加工）-精加工2、 基面先行原则（才能使定位基准更准确，从而保证各位置的精度要求）3、 配合相应的热处理，才能去除材料的力学性能，消除残余应力改善金属加工性能。然后得到这个零件的加工工艺路线如下工序号工序名称工序内容工序装备1下料棒料60350mm锯床2锻造锻造尺寸为56mm290mm+7565mm3热处理正火4粗车夹56mm290mm一端，粗车右端，车端面，见平即可，车外圆至72mm,长62mm,转中心孔A5/10.6CA61405粗车倒头夹72mm外圆（中间工艺尺寸）并按外圆赵正，车左端，车端面，保总长345mm,车外圆至56mm与72mm接刀，转中心孔A5/10.6CA
8、61406精车以两中心孔定位装夹工件，精车右端齿轮部分锥面保角度20 度04分。大段外圆尺寸为mmCA61407精车倒头，以两中心孔定位装夹工件，精车左端各部，外圆留磨量0.5mm,mm两处外圆留磨量0.5（两处尺寸要求一致）。车72度09分（齿部左端面），保证尺寸（60mm）.车圆角R5,60mm,尺寸留磨余量0.3。车52和45，两处至图样要求倒角245。CA61408划线划mm键槽线9铣以两处mm(工艺尺寸相同的磨量)定位，按线赵正，装夹工件，铣键槽mm至图样尺寸，保证与轴线对称X51组合夹具10刨齿以mm轴径定位装夹工件，精刨齿m=3.5,z=19至图样尺寸要求Y23611热处理调质处
9、理12磨以两中心孔定位装夹工件，磨两处mm ，两处mm至图样要求尺寸。M143213检验按图样要求检验各部尺寸及精度14入库入库2.3.3加工设备的选择和加工刀具的选择加工设备：1.根据自己的加工零件的要求选择采用CA6140普通车床.2.根据零件要求采用X51铣床加工键槽。3.根据齿轮的要求用Y236滚齿机滚齿4根据零件要求选择磨床M1432磨零件专心-专注-专业刀具选择：1 粗车外圆柱面：刀具号为T0101，90可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号为VCUMR-A4,刀具型号为PVJCR2525-16Q.2 精车外圆柱面：刀具号为T0202，75可转位车刀，圆弧半径为1,刀片型号为WNUME
10、L-A2，刀具型号为PCRC2020-16Q3 粗铣键槽：刀具号为T0303，4 精铣键槽：刀具号为T04045 刨 齿：刀具号为T0505 综合科做成刀具表如下：加工表面刀具号刀具名称刀具参数粗车外圆柱面T0101可转位车刀90，r=1精车外圆柱面T0202可转位车刀90，r=1粗铣键槽T0303铣刀13.5精铣键槽T0404铣刀14刨 齿T0505刨齿刀2.4 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定根据资料及指定的零件加工工艺路线，采用计算和查表结合的方法确定各个工序的加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工便面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：外圆柱面6
11、9工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精车1.0IT9693.2粗车6IT1271.96.3毛坯8.175外圆柱面55精车1.0IT6550.8毛坯56外圆柱面52精车1.0IT6520.8粗车4IT1054.93.2毛坯6.156外圆柱面45精车1.0IT7451.6粗车10IT1047.93.2毛坯12.156锥面粗车IT12大头69，角度206.3毛坯69加工键槽精铣IT9141.6粗铣IT1213.53.22.5确定切削用量及功率的校核切削用量(ap、f、v)选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。粗车时，首先考
12、虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f ，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量ap 可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此精车时应选用较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。 1背吃刀量ap的确定 在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减
13、少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5。 2进给量f（有些数控机床用进给速度Vf） 进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。 粗车时，一般取f=0.30.8/r，精车时常取f=0.10.3/r，切断时f=0.050.2/r。 3主轴转速的确定 （1）光车外圆时主轴转速 光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀
14、具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。 切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。 切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计算主轴转速n（r/min）。表5-9为硬质合金外圆车刀切削速度的参考值。 如何确定加工时的切削速度，除了可参考表5-6列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。 表5-6 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值 工件材料热处理状态ap/(0.3,2(2,6（6,10f/（ .r-1）(0.08,0.3(0.3,0.6（0.6,1）vc（m.min-1）低碳钢、易切钢热轧140-
15、180100-12070-90中碳钢热轧130-16090-11060-80调质100-13070-9050-70合金结构钢热轧100-13070-9050-70调质80-11050-7040-60工具钢退火90-12060-8050-70灰铸铁HBS19090-12060-8050-70HBS=190-22580-11050-7040-60高锰钢10-20铜及铜合金200-250120-18090-120铝及铝合金300-600200-400150-200铸铝合金（wsi13%）100-18080-15060-100注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为60min。 （2）车螺纹时主轴的转速 在
16、车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为： n （1200/P）k (5-1) 式中 P被加工螺纹螺距，； k保险系数，一般取为80。 此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。外圆柱面69工序余量切削深度ap/进给量f/（ .r-1）切削速度Vc精车1.00.5mm0.195粗车630.
17、560外圆柱面55精车1.00.50.195外圆柱面52精车1.00.50.195粗车420.560外圆柱面45精车1.00.50.195粗车1050.8451. 外圆柱面69：切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计算主轴转速n（r/min）粗加工：n=254.7（r/min）,切削深度ap/=3mm,进给量f/（ .r-1）=0.5,Vc=60m/min , Pn=KcapVcf/60000= 3.45kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.8，机床功率PnPc,所以机床功率足够。精加工：n=432.2（r/min）切削深度ap/=0.5mm,进给量f/（ .r-1）=0
18、.1,Vc=95m/min , Pn=KcapVcf/60000= 0.18kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。2. 外圆柱面55: 切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计算主轴转速n（r/min）精加工：n=540.2（r/min）切削深度ap/=0.5mm,进给量f/（ .r-1）=0.1,Vc=95m/min , Pn=KcapVcf/60000= 0.18kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。3. 外圆柱面52：切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计算主轴转
19、速n（r/min）粗加工：n=341.4（r/min）切削深度ap/=2mm,进给量f/（ .r-1）=0.5,Vc=60m/min , Pn=KcapVcf/60000= 2.3kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.8，机床功率PnPc,所以机床功率足够。精加工：n=570.8（r/min）切削深度ap/=0.5mm,进给量f/（ .r-1）=0.1,Vc=95m/min , Pn=KcapVcf/60000= 0.18kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。4. 外圆柱面45: 切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计
20、算主轴转速n（r/min）粗加工：n=255.9（r/min）切削深度ap/=5mm,进给量f/（ .r-1）=0.8,Vc=45m/min , Pn=KcapVcf/60000= 5.91kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.8，机床功率PnPc,所以机床功率足够。精加工：n=657.8（r/min）切削深度ap/=0.5mm,进给量f/（ .r-1）=0.1,Vc=95m/min , Pn=KcapVcf/60000= 0.18kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。5. 加工两端面：查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得到：
21、粗车：f=0.66mm/r ，ap=2mm ， Vc=108m/min n=1000V/d=190（r/min），切削深度ap/=2mm,进给量f/（ .r-1）=0.66,Vc=108m/min , Pn=KcapVcf/60000= 5.47kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.8，机床功率PnPc,所以机床功率足够。精车：f=0.41mm/r ，ap=0.5mm ，Vc=120m/min， n=1000V/d=217（r/min），切削深度ap/=0.5mm,进给量f/（ .r-1）=0.,41,Vc=120m/min , Pn=KcapVcf/60000= 0.94kw由于
22、机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。6. 铣键槽：查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得到：粗铣：fz=0.12/r ,ap=5mm, Vc=90m/min, n=1000Vc/d=955.4r/min , Vf=n*fz=114.6mm/r，切削深度ap/=5mm,进给量f/（ .r-1）=0.12,Vc=90m/min , Pn=KcapVcf/60000=2.07 kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。精铣：fz=0.10/r, ap=2mm, Vc=150m/min, n=1000Vc
23、/d=1194.2r/min, Vf=n*fz=119.4mm/r，切削深度ap/=2mm,进给量f/（ .r-1）=0.1,Vc=150m/min , Pn=KcapVcf/60000= 1.15kw由于机床说明书查得Pc=7.5kw,效率为0.75，机床功率PnPc,所以机床功率足够。第三章 夹具设计1.定位夹紧方案的确定：选择对键槽的加工来设计专用夹具专用夹具定位元件为一个固定V形块和一个支撑板，共限制了5个自由度，定位面为45轴颈外圆和小头端面，定位基准即为轴心线；夹紧元件为一个活动V形块，采用螺柱螺母来提供夹紧力。2、定位误差分析：确定设计基准与定位基准 工件以外圆的圆柱面为定位面，
24、在V形块上定位此时定位基准是外圆轴线。由零件图可知键槽的设计基准亦为外圆轴线。确定定位误差 ，由于定位基准与设计基准重合，故，根据书目6表3-1，基准位移误差为 ，式中 一次加工键槽。3.切削力和夹紧力的计算：由机械加工工艺手册钻削、扩削、铰削加工表3.4-10，钻孔时，轴向力：；转矩：由机械加工工艺手册钻削、扩削、铰削加工表3.4-10：；由机械加工工艺手册钻削、扩削、铰削加工表3.4-11：所以 = =查金属切削机床夹具设计手册表3-21：为防止工件在切削扭矩的作用 下大打滑而转动所需的夹紧力 ，为防止工件在轴向力作用下打滑而轴向移动所需的夹紧力对：查金属切削机床夹具设计手册表3-19：取
25、工件与V形块在圆周方向的摩擦系数：； 故 安全系数 K=,因一次加工一个键槽，故所需故单个螺母需要提供的夹紧力为单个螺栓所受拉力为： 查金属切削机床夹具设计手册表3-25，选择六角螺母，其尺寸规格为：GB/T 897-1988 M24，提供的夹紧力为，满足要求。查机械制图表，选取配套双头螺栓的代号为：GB/T 897-1988 M24X110.对于夹具轴向受力，由于工件底下有垫块支承，故V形块沿轴向方向受力（即）可忽略不计。校验螺栓许用夹紧力及夹紧扭矩：根据金属切削机床夹具设计手册表3-26，故符合要求校核螺钉强度：查机械设计表5-8：所以，。挤压强度条件为，故单个螺钉所受载荷为，由剪切条件，
26、故选取螺钉为内六角螺钉，其尺寸规格为：GB/T 70.1-2000 M24X100.第三章 课程设计心得为期两个星期的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！ 第四章 参考文献1. 机械制造工艺学 王启平 主编 哈尔滨工业大学 2005年2.机械制造工艺学课程设计指导书 赵家齐 机械工业出版社 2007年3还有网上很多资料，机械加工工艺的网站。