XX大学课程设计论文直齿圆柱齿轮工艺加工工艺及夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日直齿圆柱齿轮零件加工工艺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，误差摘要 (II)目录 (III)第1章序言 (1)第2章零件的分析 (2)2.1零件的形状 (2)2.2零件的工艺分析 (2)第3章工艺规程设计 (3)3.1 确定毛坯的制造形式 (3)3.2 基面的选择 (3)3.3 制定工艺路线 (4)3.3.1 工艺路线方案一 (4)3.3.2 工艺路线方案二 (5)3.3.3 工艺方案的比较与分析 (5)3.4 选择加工设备和工艺装备 (6)3.4.1 机床选用 (6)3.4.2 选择刀具 (6)3.4.3 选择量具 (7)3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (7)3.6确定切削用量及基本工时 (9)第4章专用夹具设计 (17)4.1设计要求 (17)4.2夹具设计 (17)4.2.1 定位基准的选择 (17)4.2.2 切削力及夹紧力的计算 (17)4.3 定位误差的分析 (17)4.4夹具设计及操作的简要说明 (18)设计心得体会 (20)参考文献 (21)第1章序言直齿圆柱齿轮零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。
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，保证尺寸证零件的加工质量。
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。
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。
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。
第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是直齿圆柱齿轮零件，主要作用是起连接作用。
零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。
具体尺寸，公差如下图所示。
2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料灰口铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
直齿圆柱齿轮零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度a R 值为3.2m μ。
2.车外圆及端面，表面粗糙度a R 值3.2m μ。
3.钻中心孔，表面粗糙度a R 值3.2m μ。
4.半精车侧面，及表面粗糙度a R 值3.2m μ。
5.两侧面粗糙度a R 值6.3m μ、12.5m μ，法兰面粗糙度a R 值6.3m μ。
直齿圆柱齿轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下： (1)．左端的加工表面：这一组加工表面包括：左端面，Φ125外圆，倒角钻孔并攻丝。
这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。
其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。
(2).右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；并带有倒角；钻中心孔。
其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
其中，Φ45、直接在上做工就行了。
第3章工艺规程设计本直齿圆柱齿轮来自注塑机，假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。
该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。
依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。
考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。
3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。
否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择，对像直齿圆柱齿轮这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。
对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。
对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。
3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。
在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
3.3.1 工艺路线方案一3.3.2 工艺路线方案二3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。
方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。
而且在过程有一定难度，要设计专用夹具。
因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗车、粗镗和半精车、半精镗。
各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。
本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。
参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。
②.工序Ⅸ是钻孔，选用Z525摇臂钻床。
3.4.2 选择刀具①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。
加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。
为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。
②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。
③.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。
是磨削加工所使用的“刀具”。
磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。
参考《简明机械加工工艺手册》（主编徐圣群）表12-47，选择双斜边二号砂轮。
3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。
选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。
采用其中的一种方法即可。
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“直齿圆柱齿轮” 零件材料为HT200，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，球墨铸铁的硬度HB 为143～269，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（3cm g ），计算零件毛坯的重量约为2kg 。
表3-1 机械加工车间的生产性质根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2kg <100kg 为轻型，确定为大批生产。
根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。
低压铸造7~9熔模铸造5~7根据上表选择金属型公差等级为7级。
3-3 铸件尺寸公差数值铸件基本尺寸公差等级CT 大于至863 100 160 1001602501.61.82.0根据上表查得铸件基本尺寸大于100mm至160mm，公差等级为8级的公差数值为1.8mm。
表3-4 铸铁件机械加工余量（JB2854-125）如下铸件基本尺寸加工余量等级6 浇注时位置>120~250 6.04.0顶、侧面底面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。
确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。
现根据《切削用量简明手册》（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与《机械制造设计工工艺简明手册》的表区别。
3.6.1 工序Ⅳ夹毛坯外圆，车Ф125端面及端面 3.6.1.1确定粗车右端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。
根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200mm （表1.30），故选刀杆尺寸H B ⨯=mm mm 2516⨯，刀片厚度为mm 5.4。
选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V =012，后角0α=06，主偏角v K =090，副偏角'v K =010，刃倾角s λ=00，刀尖圆弧半径s r =mm 8.0。
①.确定切削深度p a由于单边余量为mm 5，可在一次走刀内完成，故 p a =2695.76-=mm 75.3 （3-1） ②.确定进给量f根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4刀杆尺寸为mm 16mm 25⨯，p a mm 4≤，工件直径100～400之间时， 进给量f =0.5～1.0r mm按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知： f =0.7r mm确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力m ax F =3530N 。
