機械制造技術(shù)課程設(shè)計CA6140車床離合器齒輪零件的工藝流程及夾具設(shè)計

1、應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機械制造技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計說明書題目：ca6140車床離合器齒輪零件的工藝流程及夾具設(shè)計班級：08級機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號：200815144160姓名：指導(dǎo)老師：目 錄一、 序言1二、 零件分析1（一） 零件的作用1（二） 審查零件的工藝性2（三） 零件的工藝性分析2三、 工藝規(guī)程設(shè)計3（一） 確定毛坯的制造形式3（二） 零件表面加工方法的選擇3（三） 制定工藝路線4（四） 機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定5（五） 確定切削用量及基本工時10四、 夾具設(shè)計17（一） 定位基準的選擇17（二） 夾具的定位方案17（三） 夾緊機構(gòu)的選擇與設(shè)計17（四） 夾緊力的計算17（五）

2、 定位誤差分析18五、 小結(jié)22六、 參考文獻23一 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在機械制造工藝學(xué)等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識，發(fā)展專業(yè)知識解決時間生產(chǎn)問題的依次實踐訓(xùn)練。 通過這次設(shè)計以鞏固我們所學(xué)的理論知識和專業(yè)技能，提高自己解決實際生產(chǎn)問題的能力。在設(shè)計中能逐步掌握查閱手冊，查閱有關(guān)書籍的能力。在設(shè)計中逐步培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對我們今后參加工作有極大的幫助。二 零件分析 （一）零件的作用 題目所給定的零件是ca6140車床主軸箱中的運動輸入軸軸上的一個離合器齒輪，如圖7-1所示。它位于軸上，用于接通或斷開主軸的反轉(zhuǎn)傳動路線，與其他零件一起組成摩擦片正反轉(zhuǎn)離合器，如

3、圖7-2（m1右側(cè)）所示。主運動傳動鏈由電機經(jīng)過帶輪傳動副130mm/230mm傳至主軸箱中的軸。在軸上裝有雙向多片摩擦離合器m1使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。當壓緊離合器左部的摩擦片時，軸的運動經(jīng)齒輪副56/43或51/43傳給軸，使軸獲得2種傳速。壓緊右部摩擦片時，經(jīng)齒輪50，軸上的空套齒輪34傳給軸上的固定齒輪30.這是軸至軸間多一個中間齒輪34，故軸的轉(zhuǎn)向相反，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有1種。當離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊，軸運動不能傳至軸主軸停轉(zhuǎn)。此零件借助兩個滾動軸承空套在軸上，只有當裝在軸上的內(nèi)摩擦片和裝在該齒輪上的外摩擦片壓緊時，軸才能帶動該齒輪轉(zhuǎn)動。該零件68k7mm的孔與兩個

4、滾動軸承的外圈相配合，71mm溝槽為彈簧擋圈卡槽，94mm的孔容納內(nèi)，外摩擦片，46mm槽口與外摩擦片的翅片相配合使其和該處輪一起轉(zhuǎn)動，61.5mm溝槽和45mm的孔用于通入冷入冷卻潤滑油。（二）審查零件的工藝性 齒輪零件的圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但基準孔68k7mm要求ra0.8m有些偏高。本零件各表面的加工并不困難。關(guān)于4個5mm的小孔，其位置是在外圓柱面上6mmx1.5mm的溝槽內(nèi)，孔中心線距溝槽一側(cè)面距離為2.5mm。由于加工時不能選用溝槽的側(cè)面為定位基準，故要較精確地保證上述要求比較困難。分析該小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要鉆到溝槽之內(nèi)，即能使油路

5、暢通，因此4個5mm的孔加工亦不成問題。（三）零件的工藝性分析1、左端68k7外圓表面精度等級為it7,表面粗糙度為ra0.8。并且槽相對68k7孔的軸線成90度均勻分布。2、16mm寬槽口相對68k7孔的軸線成90度均勻分布，其徑向設(shè)計基準是68k7mm孔的軸線，軸向設(shè)計基準是106.5mm外圓的左端平面。3、45mm孔在61.5mm溝槽內(nèi)，孔中心線距溝槽一側(cè)面的距離是3mm。圓錐角度為90度。4個5mm孔分別與16mm槽寬錯開45度均勻分布。4、由于加工時不能選用溝槽的側(cè)面定位基準，故要精確地保證上述要求比較空難，但這些小孔為油孔，位置要求不高，只要鉆到溝槽之內(nèi)接通油路就可，加工不難。5、

6、90外圓表面精度等級為it14，表面粗糙度為ra3.2.6、左端外圓表面106.50-0。4精度等級為it12，表面粗糙度為ra6.3。7、94外圓表面精度等級為it14，表面粗糙度為ra6.3。8、71內(nèi)孔槽內(nèi)圓表面it11 ra6.3，齒面ra0.8。9、117h11齡輪外圓表面it11 ra3.2 ,齒面ra0.8。10、右端面ra3.2，左端面ra6.3。11、倒（圓）角。三 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制造形式 該零件材料為45鋼，而且屬于薄壁的圓盤類中小型零件，考慮加工工序較多，會經(jīng)常承受交變載荷和沖擊載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，可得到連續(xù)和均勻的技術(shù)纖維組織，保證零件工作可靠。又由

7、于零件屬于批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成形，可獲得較好的尺寸精度和較高的生產(chǎn)率。(二)零件表面加工方法的選擇該零件主要加工表面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、槽及孔，其加工方法選擇如下表位置公差等級粗糙度（ra/um）加工方法90it143.2粗車-半精車117h11it113.2粗車-半精車106.50-4it126.3粗車-半精車68k7it70.8粗鏜-半精鏜-精鏜94it146.3粗鏜端面it146.3粗車齒面it113.2粗車-半精車槽it133.2粗銑-半精銑5小孔it14鉆（三）制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當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

8、合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。齒輪的加工工藝路線一般是先進行齒環(huán)的加工，再進行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及斷面的加工。按照先基準及先粗后精的原則，該零件加工工藝路線如下圖所示 序號工序內(nèi)容設(shè)備1粗車右端117和90外圓及其端面，粗鏜右端68孔內(nèi)表面和71圓槽內(nèi)表面c620-1型臥式車床2掉頭粗車左端106.5及端面，粗鏜左端94內(nèi)孔表面c620-1型臥式車床3半精車右端117和90外圓及其端面，半精鏜右端68內(nèi)孔表面和71圓槽內(nèi)表面。倒右端的角c620-

9、1型臥式車床4掉頭半精車左端106.5及端面，半精鏜左端94內(nèi)孔表面，倒左端的角c620-1型臥式車床5滾齒輪y3159型滾齒機6鉆5孔，忽沉頭沉z525型立式鉆床7精鏜68內(nèi)孔表面c620-1型臥式鉆床8銑槽x62w臥式車床9鉗工去毛刺10終檢（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定查金屬機械加工工藝人員手冊，可知鋼制模鍛的公差及機械加工余量按gb/t12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，先確定如下參數(shù)。（1） 鍛件公差等級。由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級為普通級。（2） 鍛件質(zhì)量m。根據(jù)零件成品質(zhì)量1.36kg，估算為mf=2.5kg。由于該零件為

10、圓形，假設(shè)其最大直徑為121mm，長為68mm，則由圓形鍛件計算質(zhì)量公式（為鋼件密度，7.85g/cm3）可知：鍛件外廓包容體質(zhì)量s=mf/mn=2.5/6.135=0.407由于0.407介于0.32和0.63之間，故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)s屬s2級。(3)零件表面粗糙度。由零件圖知，除68k7mm孔為ra0.8以外，其余各加工表面ra1.6。確定機械加工余量根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查金屬機械加工工藝人員手冊中鍛件內(nèi)外表面加工余量表，查得單邊余量在厚度方向為1.72.2mm。鍛件中心兩孔的單面余量按手冊中鍛件內(nèi)孔直徑的單面機械加工余量表，可查得為2.5mm該零件各圓柱表面的工

11、序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示加工面工序余量精度等級工序尺寸工序尺寸公差117h11齒面粗車2.5it11118.5 -0.2200半精車1.5it9117 -0.0870106.5-0.40外圓粗車3.5it11108 -0.2200半精車1.5it9106.5 -0.087090外圓粗車2.5it1191.5 -0.2200半精車1.5it990 -0.087094孔粗鏜2.5it119467k7孔粗鏜3it1170 0+0.190半精鏜2it969 0+0.074精鏜1it768 0+0.030確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)從手冊中查鍛

12、件的長度、寬度、高度、厚度公差表可得。零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸偏差117h112121+1.7-0.8106.51.75110+1.5-0.7 94289 +0.7-1.590294+1.5-0.768k7362+0.6-0.4640+0.5264+0.6-1.494孔深31mm1.829.2 0.1020121 0.10121.813.8 0.10毛坯圖如下 、選擇加工設(shè)備與工藝裝備根據(jù)不同的工序選擇機床、刀具、檢驗兩具，如下表所示。工步設(shè)備選擇刀具選擇量具選擇粗車c620-1車床yt15游標卡尺半精車c620-1車床yt30游標卡尺粗鏜c620-1車床yt15內(nèi)徑千分尺半精鏜c620-

13、1車床yt30內(nèi)徑千分尺滾齒y3150滾齒機a級單頭滾刀分法線千分尺銑槽x62w臥式銑床160mm三面刃銑刀游標卡尺鉆孔z525立式鉆床復(fù)合鉆 機床的選擇工序3、4、6、7，粗車和半精車又或者粗鏜和半精鏜。各工序的加工步驟不多，且要求很高，選用c620-1型臥式車床滾齒 先用y3150型滾齒機較合適三面刃銑刀粗銑及精銑槽。用專用夾具加工，選用x62w臥式銑床鉆5小孔 采用專用分度夾具在立式鉆床上加工 選用z525型立式鉆床刀具的選擇加工鋼制零件采用yt類硬質(zhì)合金。粗加工用yt15，精加工用yt30.選用轉(zhuǎn)為車刀。切槽刀宜用高速鋼。滾齒采用a級單頭滾刀達8級精度，選模數(shù)為2.25mm銑刀選用三面

14、刃銑刀，銑刀直徑為160mm鉆小孔用復(fù)合鉆一次鉆出。量具的選擇外圓表面的測量中，除117的尺寸公差為0.22最小要用到外徑千分尺外，其他均可用游標卡尺68k7 內(nèi)徑百分表精鏜67k7孔時，用三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)軸向游標卡尺（五）確定切削用量及基本工時 本工序為粗車（車端面、外圓、及鏜孔）。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機床為ca6140臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中切削用量包括背吃刀量ap進給量f和切削速度v1、 工序切削用量及基本時間的確定1） 確定粗車外圓1180-0.05的切削用量。選用刀的刀杠尺寸bh=16mm25mm, 確定背吃刀量ap ，粗車雙邊余量為2.5mm，顯然ap

15、為單邊余量：ap=2.52=1.25mm 確定進給量f，根據(jù)背吃刀量ap3mm，工件的直徑為100-400mm時，查書得：f=0.60mm/r 確定切削速度v0 粗車速度取n=130r/min，根據(jù)公式c=dwn1000 得c=45.5m/min45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，根據(jù)gb/t699-1999標準規(guī)定45鋼抗拉強度為600mpa，當加工600-700mpa鋼料、ap=3mm、f=0.75mm/r時，切削速度v=109m/min。確定的切削用量為： ap =1.25mm，f=0.60mm/r，n=130r/min，v=45.5m/min.車削時間：t1=1fn=25sl為車削路程33mm

16、2） 確定粗車外圓91.5mm、端面及臺階面的切削用量。采用車外圓118.50-0.05 的刀具加工這些表面。車外圓91.5mm的ap=1.25mm，端面及臺階面的ap=1.3mm.車外圓=91.5mm的f=0.60mm/r，車端面及臺階面的f=0.52mm/r。主軸轉(zhuǎn)速與車外圓118.5mm相同切削速度：c=37.35m/min c=0.623m/s 粗車91.5時間 t2 =1fn=15.4s3） 確定粗鏜650+0.19mm孔的切削用量。所用刀具為yt5硬質(zhì)合金、直徑為20mm的圓形鏜刀。 確定背吃刀量ap，雙邊余量為3mm，顯然ap為單邊余量：ap=32=1.5mm 確定定進給量f根據(jù)

17、表得，當粗鏜料、鏜刀直徑為20mm、鏜刀出長度為100mm是，f=0.15-0.3mm/r按c620-1車床的進給量，選擇f=0.2mm/r 確定切削速度v，根據(jù)公式：v=cvtmapxvfyvkv查表的系數(shù)為：cv=291，m=2，=0.15，y=0.2=60min，=0.90.80.65=0.568所以v=291600.21.50.150.20.20.468=78mmin n=100d=10007865=382rmin 經(jīng)查c620-1車床的轉(zhuǎn)速，選擇n=370r/min 確定粗鏜650+0.19mm孔的基本時間，選鏜刀的主偏角r=45tj5=l+l1+l2+l3fni其中，l=35.4m

18、m，l1=3.5mm，l2=4mm，l3=0，f=0.2mm/r,n=6.17r/s,i=1。所以：tj5=35.4+3.5+40.26.17=35s確定粗車端面的基本時間： tj3=lfni，l=d-d12+l1+l2+l3式中，d=94mm，d1=62mm，l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1所以：tjs=16+2+40.522=22s4） 確定粗車臺階面得基本時間：tj4=lfni l=d-d12+l1+l2+l3其中d=121mm，d1=91.5mm，l1=0，l2=4mm，l3=0，f=0. 52mm/r，n=2r/s, i=1所以：tj4

19、=14.75+40.522=18 s確定工序的時間ti=t1+t2+t3+t4+t5=15+17+22+18+35=115.4s各工序參數(shù)見下表工序內(nèi)容車床轉(zhuǎn)速（n）r/s切削速度（v）m/s進給量（f）mm/r背吃刀量（a p）mm加工時間（ti）/s車外圓118.52.150.760.61.2525車外圓91.520.590.61.2515.4粗鏜孔656.171.260.21.535粗車端面20.620.521.322粗車臺階端面20.760.521.3182、 工序切削用量及基本時間的確定本工序還是粗車（車端面、外圓、臺階面、鏜孔和車溝槽），已知與工序相同。采用工序確定切削用量和切削時

20、間的方法，得本工序的切削用量及基本時間見下表：工序內(nèi)容車床轉(zhuǎn)速（n）r/s背吃刀量（a p）mm進給量（f）mm/r切削速度（v）m/s加工時間（ti）/s粗車端面21.70.520.6916粗車外圓106.5mm21.750.650.6925粗車臺階面21.70.520748鏜孔943.832.50.21.13693、 工序切削用量及基本時間的確定（1） 切削用量 本工序為鉆孔，刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=5mm；鉆4個通孔；使用切削液。 確定進給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給。 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度。根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm；耐用度t=15mi

21、n。 確定切削速度v。由表5-132，v。=670mpa的45鋼加工屬性5類。根據(jù)表5-127，暫定進給量f=0.16mm/r。由表可查得v=17m/min，n=18r/s(2) 基本時間 鉆4個直徑為5mm深12mm的通孔，基本時間約為20s。工序內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速（n）r/s切削速度m/s進給量加工時間（ti）/s鉆孔180.16手動204、工序切削用量及基本時間的確定（1）切削用量 本工序為銑槽，所選刀具為高速鋼三面刃銑刀。機床選用x62型臥式車床。共銑4個槽。確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fmz查表得公式：v=cdqtmapxfzyaeuzp查表得：（c=56；q=0.25；x=0.1；y

22、=0.2；p=0.1；m=0.2；ap=13mm；fz=0.08mmz;ae=13mm；z=20；d=125mm；k=1.0）v=561250.251200.2130.10.080.2130.3200.1=39.84m/minn=100039.843.14125=10.15r/s根據(jù)銑床工作臺進給量表，選擇fz=0.063mm/s,fmz=75mm/min 基本時間，根據(jù)表t=l1+l2fmzi 式l=7.5；l1=aed-ae+(13)；ae=13mm；l1=45mm；l2=4mm；i=4t=7.5+40+475460=166s四 夾具設(shè)計 （一）定位基準的選擇 本零件是帶孔的盤狀齒輪，孔是

23、其設(shè)計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選68k7mm孔及一端面作為精基準。 由于本齒輪全部表面都需加工，而孔作為精基準應(yīng)選進行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準。外圓117h11表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準。 （二）夾具的定位方案 以端面及68k7mm孔為定位基準，采用平面在定位盤的短圓柱面及臺階面上定位。中間圓柱用夾緊工作，圓柱于臺階面上方沿夾具45開孔用于固定工件孔與x、y軸方向45偏差。其中臺階平面限制3個自由度，短圓柱臺限制2個自由度。 （三）夾緊機構(gòu)的選擇與設(shè)計 夾緊機構(gòu)

24、有斜楔行夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、偏心夾緊機構(gòu)、鉸鏈夾緊機構(gòu)、聯(lián)動夾緊機構(gòu)等。該孔加工為鉆孔加工，鉆孔的沖擊力較大，震動較大，所以不適合偏心夾緊機構(gòu)、斜楔行夾緊機構(gòu)。聯(lián)動夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這里選擇螺旋夾緊機構(gòu)。 （四）夾緊力的計算 夾緊力的作用點位置和方向確定以后，還需要合理地確定夾緊力的大小，夾緊力不足便會使工件在切削過程中產(chǎn)生位移并容易引起振動，夾緊力過大又會造成工件或夾具不應(yīng)有的變型或表面損傷，因此，應(yīng)對所需的夾行計算。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工緊力進件上的其他力相平衡：實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、加緊機構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)。 采用估算法確實夾緊力的大小，根據(jù)工

25、件所受切削力、夾緊力、摩擦力等作用的情況，實際夾緊力fs等于計算出的切削力f乘以安會系數(shù)k： fs=f*k 安全系數(shù)k的選擇應(yīng)根據(jù)切削的具體情況和所用夾緊機構(gòu)的特點來選取，一般粗加工或繼續(xù)力切削時取k=2.53；精加工和連續(xù)切削時取k=1.52；如果夾緊力的方向和切削力方向相反，為了保證夾緊k值可取2.53。計算切削力的指數(shù)公式：f=cfc ae kfc fzyfc ap zdqe kfc其中查表得：cfc=96.6；ae=16mm；kfe=0.88；fz=0.08mm/r；yfe=0.75 ap=12.5mm；z=6 ；d=16；qe=-0.87；帶入計算得：f=96.6160.880.08

26、0.7512.5616-0.870.08=985.95n實際切削力為：fs=985.952.5=2464.875n（五）定位誤差分析1、定位盤的直徑與孔68配合間隙誤差分析：間隙誤差計算定位盤加工直徑尺寸為68f7，則其與孔的配合為68。內(nèi)孔68k7經(jīng)查表得，公差值為0.009-（-0.021）=0.03mm。定們盤68f7經(jīng)查表得，公差值為0.03mm。它們的最大間隙為：68.009-67.94=0.069mm。最小間隙為：67.979-67.97=0.009mm.其間隙范圍為：0.0090.069mm。（間隙是孔的尺寸減去相配合軸的尺寸之差為正，所以68為間隙配合）：誤差分析 該工件的定位

27、基準圓心將由于配合狀態(tài)的不同可能在最大范圍內(nèi)變動，如圖所示為0.069是工件圓心的變動范圍而形成了定位誤差。其理想定位及準備為o點，則它們的間隙為0.009mm，由于安裝工件后，在工件套上壓力板，并鎖上螺母，這樣把工件裝在夾具上的傾斜度減的很小，幾乎為0。所以不需要考慮工件的傾斜度誤差。定位誤差是由于工件定位不準或定位盤與工件配合有間隙。（間隙越大誤差值則越大）：誤差計算 對于間隙范圍尺寸0.009-0.069誤差計算：e基（8）=(td+td+cmin)= cmin=（0.03+0.03+0.069）0.065mme不（8）=td1=0.03=0。015mme定（8）=0.065+0.015=0.08mm在銑床上加工，其平均經(jīng)濟精度為9級，查表得=0.05。 2、定位銷與工件角度誤差分析：角度與間隙分析在工件與夾具間套上一根定位銷，此時工件只沿定位銷直線串動，串動為0.069mm，或在銷與工件孔的間隙變動，而其它變得范圍