錐齒輪座加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)說明書分析

1、機(jī) 械 制 造 工 程 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)說明書題 目：錐齒輪座機(jī)械加工工藝規(guī)程及 52H7孔夾具設(shè)計(jì)班級：姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：完成日期： 任 務(wù) 書一、設(shè)計(jì)題目:錐齒輪座機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆52H7孔夾具設(shè)計(jì)二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1張(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）三、上交材料1所加工的零件圖 1張2毛坯圖 1張3編制機(jī)械加工工藝過程卡片 1套4繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張5課程設(shè)計(jì)說明書. 1份四、進(jìn)度安排本課程設(shè)計(jì)要求在1周內(nèi)完成，具體細(xì)節(jié)內(nèi)容聽從老師安排務(wù)，必在周五早上進(jìn)行答辯。五、指導(dǎo)教師評語綜合評定成績： 指導(dǎo)教師 目 錄1 錐齒輪座的工藝分析及生

2、產(chǎn)類型的確定11.1 錐齒輪座的作用11.2錐齒輪座的技術(shù)要求21.3錐齒輪座工藝分析22 確定毛坯 、繪制毛坯簡圖42.1選擇毛坯42.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量42.3繪制錐齒輪座毛坯的鑄造簡圖53.擬定錐齒輪座工藝路線63.1定位基準(zhǔn)的選擇63.1.1 精基準(zhǔn)的選擇63.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇63.2各面、孔加工方法的確定63.3加工階段的劃分73.4工序的集中與分散73.5工序順序的安排73.5.1機(jī)械加工工序73.5.2熱處理工序93.5.3輔助工序93.6確定加工路線94 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用114.1機(jī)床設(shè)備的選用114.2工藝裝備的選用115 加工余量、工序尺寸和公差

3、的確定126 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算136.1切削用量的計(jì)算136.1.1擴(kuò)孔工步136.1.2粗鉸工步136.1.3精鉸工步136.2時(shí)間定額的計(jì)算146.2.1基本時(shí)間的計(jì)算146.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算156.2.3其他時(shí)間的計(jì)算156.2.4單件時(shí)間的計(jì)算167 夾具設(shè)計(jì)177.1問題的提出177.2夾具設(shè)計(jì)177.2.1 定位方案177.2.2 夾緊機(jī)構(gòu)177.2.3 定位誤差分析187.2.4切削力及夾緊力的計(jì)算188參考文獻(xiàn)211 錐齒輪座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1 錐齒輪座的作用 錐齒輪座是一個(gè)典型的交叉孔零件（見圖11），主要應(yīng)用在混凝土拖泵中導(dǎo)向輪部件上，其上要安裝兩

4、個(gè)配對錐齒輪座，因此主要的工作表面為90mm和52mm的兩個(gè)孔。 圖1-11.2錐齒輪座的技術(shù)要求 錐齒輪座的技術(shù)要求見表1-1表1-1 錐齒輪座技術(shù)要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等級表面粗糙度 Raµm形位公差/mm80mm孔80IT136.373mm的孔73IT136.390mm孔90H7IT71.652mm孔52H7IT71.6 兩端面164IT136.380mm孔的外圓面100f7IT71.6 52mm孔軸線101mm的端面101IT93.2 錐銷孔8IT91.652mm孔端面82IT136.3 從錐齒輪座技術(shù)要求表來看，加工錐齒輪座主要存在以下加工難點(diǎn)： （1）52m

5、m孔和90mm孔兩尺寸屬于空間尺寸，加工過程中難以測量，因而兩尺寸的加工精度難以保證； （2）安裝齒輪的兩個(gè)交叉孔的中心線必須相交處于同一基準(zhǔn)平面內(nèi)，才能確保錐齒輪的傳動效果。為此，通過對該零件的加工工藝性分析，找出了合理的加工方法，保證零件的加工質(zhì)量。1.3錐齒輪座的工藝分析分析可知本零件材料為灰口鑄鐵，HT200。該零件具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性，減震性，適應(yīng)于承受較大的應(yīng)力，要求耐磨的零件。錐齒輪座具有兩組工作表面，他們之間有一定的位置要求。由零件圖可知，90mm孔和52mm孔的中心線是主要的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)。該零件的主要加工面可分為兩組：1.以90mm孔為中心加工表面這一組加工表

6、面包括，80mm的端面和倒角及內(nèi)孔73mm、90mm的孔及退刀槽，120mm的孔，M5的內(nèi)螺紋，M8的內(nèi)螺紋，M8錐銷孔。 2.52mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：52mm的端面，孔和倒角及M6的內(nèi)螺紋。這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：1.52mm孔的中心線與90mm中心線垂直度公差為0.012；2.52mm孔端面與90mm孔中心線的距離為119mm。由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)面和孔加工精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。另外考慮到零件的精度不高可以在普通機(jī)床上加工

7、。2 確定毛坯 、繪制毛坯簡圖2.1選擇毛坯根據(jù)零件查資料知：零件材料確定毛坯為灰鑄鐵，通過計(jì)算和查詢資料可知，毛坯重量約為1.45kg。生產(chǎn)類型為大批量，可采用金屬型鑄造毛坯。由于各個(gè)孔都需要預(yù)先鑄造出來，故還需要安放型心。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效進(jìn)行處理。零件基本尺寸在150170之間，由表2-1可知，差得該鑄件的2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量尺寸公差等級CT為10級。由表2-5可知，機(jī)械加工余量等級MA為G級，故CT=10級，MA為G級。 表2-1用查表法確定各加工表面的總余量加工表面基本尺寸加工余量等級機(jī)械加工余量/mm尺寸公差備注上下端面 164 G 4 4

8、頂面降一級，雙側(cè)加工52mm的端面 119 G 4 3.2單側(cè)加工52mm孔 52 H 4 2.8孔降一級，雙側(cè)加工73mm孔 73 H 4 3.2孔降一級，雙側(cè)加工表2-2由參考文獻(xiàn)可知，鑄件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面零件尺寸/mm總余量/mm毛坯尺寸/mm 上下端面 164 6 170 52mm的端面 119 6 125 52mm的孔 52 6 46 73mm的孔 73 3 702.3繪制錐齒輪座毛坯的鑄造簡圖由表2-1和表22所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如圖2-2所示。 圖223.擬定錐齒輪座工藝路線3.1定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)

9、?；孢x擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題。選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，稱為基準(zhǔn)重合的原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇52mm孔的中心線和90mm孔的中心線作為精基準(zhǔn)。3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇對一般的箱體類零件來說，以底面作為基準(zhǔn)是合理的，按照有關(guān)零件的粗基準(zhǔn)的選擇原則：當(dāng)零件有

10、不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇這些不加工的表面作為粗基準(zhǔn)，當(dāng)零件有很多個(gè)不加工表面的時(shí)候，則應(yīng)當(dāng)選擇與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)，從零件的分析得知，錐齒輪座以下底面作為粗基準(zhǔn)。3.2各面、孔加工方法的確定根據(jù)錐齒輪座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表3-1：表3-1 錐齒輪座各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度 Ra/µm加工方案 80mm孔IT136.3粗車 73mm孔IT136.3粗車 90mm孔IT71.6粗車半精車磨 52mm孔IT71.6擴(kuò)粗鉸精鉸 兩端面IT136.3粗車80mm孔的外圓面IT71.6粗車半精車

11、距52mm孔軸線101mm的端面IT93.2粗車半精車52mm孔端面IT136.3粗銑 錐銷孔IT91.6鉆3.3加工階段的劃分該錐齒輪座的加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成面加工和孔加工兩個(gè)階段。加工過程中，首先加工面，然后加工各孔，最后加工各細(xì)節(jié)部分（攻絲、拉槽等）3.4工序的集中與分散該零件選用工序集中原則安排錐齒輪座的加工工序。該錐齒輪座的生產(chǎn)類型是大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。3.5工序順序的安排3.5.1機(jī)械加工

12、工序由于設(shè)計(jì)加工方案時(shí)要遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則 、“先粗后精”原則、“先主后次”原則、“先面后孔”原則。制定機(jī)械加工工序如下：工序00 粗車下端面工序05 粗車內(nèi)孔73孔工序10 粗車90孔工序15 粗車120孔工序20 粗車上端面工序25 粗車外圓面100工序30 粗車80孔工序35 半精車90內(nèi)孔，切退刀槽3*0.5工序40 半精車100外圓面，切3*1退刀槽工序45 粗銑右端面工序50 擴(kuò)粗鉸精鉸52內(nèi)孔工序55 鉆孔4M8螺紋底孔，攻絲4M8工序60 鉆孔4M5螺紋底孔，攻絲4M5工序65 鉆孔3M6螺紋底孔，攻絲3M6工序70 鉆孔M3螺紋底孔2通孔，后攻絲工序75 磨90內(nèi)孔工序

13、80 磨100外圓工序85 磨52內(nèi)孔又因?yàn)楣ば蚣杏欣诓捎酶闵a(chǎn)率機(jī)床；減少工件裝夾次數(shù)，節(jié)省裝夾工作時(shí)間；有利于保證各加工面的相互位置精度；減少工序數(shù)目，縮短了工藝路線，也簡化了生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作；所以最終制定機(jī)械加工工序如下：工序00 鑄造毛坯工序05 時(shí)效，硬度要求HBS187220工序10 粗車下端面，粗車內(nèi)孔73孔，粗車90孔，粗車120孔工序15 粗車上端面，粗車外圓面100，粗車80孔工序20 半精車90內(nèi)孔，切退刀槽3*0.5工序25 半精車100外圓面，切3*1退刀槽工序30 粗銑右端面工序35 擴(kuò)粗鉸精鉸52內(nèi)孔工序40 鉆孔4M8螺紋底孔，攻絲4M8工序45 鉆孔4M

14、5螺紋底孔，攻絲4M5工序50 鉆孔3M6螺紋底孔，攻絲3M6工序55 鉆孔M3螺紋底孔2通孔，后攻絲工序60 去毛刺工序65 磨90內(nèi)孔工序70 磨100外圓工序75 磨90內(nèi)孔工序80 磨52內(nèi)孔工序85 終檢3.5.2熱處理工序加工之前進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造、鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能，形狀，尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。3.5.3輔助工序在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該錐齒輪座工序的安排順序?yàn)椋簾崽幚恚〞r(shí)效處理）主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加

15、工主要表面精加工。3.6確定加工路線在綜合考慮上述工序安排的原則基礎(chǔ)上，由表3-2列出錐齒輪座的工藝路線： 表32 工序號工序內(nèi)容工藝裝備00鑄造05時(shí)效，硬度要求HBS18722010粗車下端面，粗車內(nèi)孔73孔，粗車90孔，粗車120孔端面車刀，內(nèi)孔車刀，盲孔車刀，游標(biāo)卡尺15粗車上端面，粗車外圓面100，粗車80孔外圓車刀，端面車刀，盲孔車刀，游標(biāo)卡尺20半精車90內(nèi)孔，切退刀槽3*0.5盲孔車刀，切槽刀，游標(biāo)卡尺25半精車100外圓面，切3*1退刀槽端面車刀，切槽刀，游標(biāo)卡尺30粗銑右端面端銑刀，游標(biāo)卡尺35擴(kuò)粗鉸精鉸擴(kuò)孔鉆，鉸刀，卡尺，塞規(guī)40鉆孔4M8螺紋底孔，攻絲4M86.7的麻花

16、鉆，M8絲錐，游標(biāo)卡尺，螺紋塞規(guī)45 鉆孔4M5螺紋底孔，攻絲4M54麻花鉆，M5絲錐，游標(biāo)卡尺，螺紋塞規(guī)50鉆孔3M6螺紋底孔，攻絲3M65麻花鉆，M6絲錐，游標(biāo)卡尺，螺紋塞規(guī)55鉆孔M3螺紋底孔2通孔2麻花鉆，M3絲錐60去毛刺65磨90內(nèi)孔砂輪，內(nèi)徑千分尺70磨100外圓砂輪，外徑千分尺75磨52內(nèi)孔砂輪，內(nèi)徑千分尺80終檢 4 機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用4.1機(jī)床設(shè)備的選用在大批生產(chǎn)條件下，可以選用高效的專用設(shè)備和組合機(jī)床，也可選用通用設(shè)備。所選用的通用設(shè)備應(yīng)提出機(jī)床型號，所選用的組合機(jī)床應(yīng)提出機(jī)床特征，如“四面組合機(jī)床”。主要以由表3.2給出。4.2工藝裝備的選用工藝裝配主要包括刀具、

17、夾具和量具。在工藝卡片中應(yīng)簡要寫出它們的名稱，如“鉆頭”、“百分表”、“車床夾具”等。刀具、量具以在3.2給出。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所選用的夾具均為專用夾具。 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定此處只對對第35道工序進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。由表1-20可以依次確定各工序的加工精度等級為：精鉸：IT7;粗鉸：IT10;擴(kuò)孔：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.030mm; 粗鉸：0.120mm; 擴(kuò)孔：0.300mm。 毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求尺寸精度等級介于IT7，由表2-28可查得工序尺寸及余量：擴(kuò)孔：50 2z=1.75mm粗鉸: 51.75 2

18、z=0.18mm精鉸：51.93 2z=0.07mm6 切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算6.1切削用量的計(jì)算計(jì)算工序35擴(kuò)、粗鉸、精鉸52mm孔。 擴(kuò)孔工步 1）背吃刀量的確定取雙邊被吃刀量p=2.75mm。2）進(jìn)給量的確定由表5-22和表4-9，選取該工步的每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量=1.20mm/r。3）切削速度的計(jì)算由表5-24，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為72m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=458.62r/min,參照表4-9所列Z5505型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=500r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度：=500r/min50mm

19、/1000=78.5m/min。6.1.2粗鉸工步1)背吃刀量的確定取雙面被吃刀量p=0.18mm。進(jìn)給量的確定2)由表5-31和表4-9，選取該工步的每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量=1.20mm/r。3)切削速度的計(jì)算由表5-31，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為6m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=37.5r/min,參照表4-9所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=47r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度=47r/min51mm/1000=6m/min。6.1.3精鉸工步1) 背吃刀量的確定取雙面被吃刀量p=0.07mm。2) 進(jìn)給量的確定

20、由表5-31和表4-9，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=0.90mm/r。3) 切削速度的計(jì)算由表5-31，按工件材料為灰鑄鐵的條件選取，切削速度可以取為3m/min。由公式（5-1） 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速=37.5r/min,參照表4-9所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速=47r/min。再將此轉(zhuǎn)速帶入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度=47r/min51mm/1000=6m/min。6.2時(shí)間定額的計(jì)算6.2.1基本時(shí)間的計(jì)算1）擴(kuò)孔工步根據(jù)表5-41，本工序時(shí)間可由公式求得。式中=59mm；=24mm；，取= ，2.4mm；=4mm；=1.20mm/r；n=78.5r/min。將上

21、述結(jié)果帶入公式，則該工序的基本時(shí)間t=(59+2.4+4)/1.20mm/r / 78.5r/min=41.66s2）粗鉸工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表5-42按=、p=0.18mm條件查得=0.37mm；=15mm；而=59mm；=1.20mm/r；n=6m/min。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間t=(59+0.37+15)/1.20mm/r / 6m/min=172.15s。3）精鉸工步根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式求得。式中、由表5-42按=、p=0.07mm條件查得=0.19mm；=13mm；而=59mm；n=6m/min。將上述結(jié)果

22、代入公式，則該工序的基本時(shí)間t=(59+0.19+13)/0.90mm/r / 6m/min=222.8s。6.2.2輔助時(shí)間的計(jì)算輔助時(shí)間與基本時(shí)間之間的關(guān)系為=(0.150.2)，該零件取=0.15,則該工序的輔助時(shí)間為：擴(kuò)孔孔工步的輔助時(shí)間：=0.1517.5=2.6s；粗鉸孔工步的輔助時(shí)間：=0.1564.2=9.6s；精鉸工步的輔助時(shí)間：=0.1562.2=9.3s；6.2.3其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該錐齒輪座的生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可以

23、忽略不計(jì)；布置工作地時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息與生理需要時(shí)間是作業(yè)時(shí)間的2%4%,本工件均取3%，則各工序的其他時(shí)間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）（+）計(jì)算，他們分別為：擴(kuò)孔孔工步的其他時(shí)間：+=6%（17.5+2.6）=1.2s；粗鉸孔工步的其他時(shí)間：+=6%（59.2+9.6）=4.2s；精鉸工步的其他時(shí)間：+=6%（57.1+9.3）=4.0s；6.2.4單件時(shí)間的計(jì)算工序VI的單件時(shí)間為三個(gè)工步單價(jià)時(shí)間的和，其中擴(kuò)孔工步=41.66+2.6+1.2=45.46s；粗鉸工步=172.15+9.6+4.2=185.95s；精鉸工步=57.1+9.3+4.0=70.4s；因此，工序35的

24、單件時(shí)間=+=45.46+185.95+70.4=301.81s。將上述零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。 7 夾具設(shè)計(jì)夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。根據(jù)老師給定的題目，設(shè)計(jì)工序35擴(kuò)、粗鉸、精鉸52mm孔。本專用夾具將用于Z550立式鉆床的加工。刀具為擴(kuò)孔鉆、套式機(jī)用鉸刀等，制造夾具體毛坯的材料為HT200。通過鑄造