《机械制造技术基础》
课程设计说明书。
设计题目：中间齿轮轴机械加工工艺规程及精车端面夹具设计。
学生姓名李绍康。
学号： 201040501231
系别机电工程系。
专业班级： 10机械设计制造及自动化专业2班
指导教师黄旭辉陈小艳
起止时间：2023年9月23日——2023年10月4日。
东莞理工学院城市学院。
东莞理工学院城市学院。
机械制造技术基础》课程设计任务书。
本任务书与课程设计说明书一并装订（封面后一页）存档。
设计计算提纲。
序言。一、 零件分析。
1、 零件的作用。
2、 零件工艺分析。
3、 确定生产类型。
参考《手册》或《教材》p4-5，取备品率10%、废品率1%）
二、 工艺规程设计。
1、 确定毛坯的制造形式。
1） 毛坯种类。
2） 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差。
参考《手册》或设计资料《gbt6414-1999铸件尺寸公差余量标准》。步骤：求零件最大轮廓尺寸→查表选择毛坯铸件的机械加工余量等级→查表求出铸件机械加工余量rma→查表选取铸件公差等级ct→查表求铸件尺寸公差→计算毛坯基本尺寸→制作毛坯尺寸公差与加工余量表）
3） 设计毛坯图。
2、 定位基准的选择。
1） 粗基准的选择。
2） 精基准的选择。
3、 制定工艺路线。
1） 工艺路线方案一。
参考《手册》或《教材》p266-268，根据零件表面加工精度和粗糙度要求，选择各平面、外圆、孔等表面的加工方法，安排加工顺序）
2） 工艺路线方案二。
同上，编制第二种加工方案）
3） 工艺路线方案比较分析。
确定最后的加工工艺路线）
4、 选择机床、夹具、刀具和量具。
1） 选择机床。
分不同的工序，根据加工件轮廓尺寸、加工形状、加工精度要求，查手册选择机床型号）
2） 选择夹具。
分工序，查《手册》或《教材》p200-203确定通用夹具类型，专用夹具）
3） 选择刀具。
查《手册》，确定每道工序的刀具类型和材质）
4） 选择量具。
查手册，确定每道工序的量具类型、测量范围、读数值）
5、 工序尺寸、加工余量的确定。
根据表面成形方式、加工精度要求，查《手册》或设计资料《机械加工工序间余量》中的表，分成形面确定工序尺寸、公差及余量。例如：
某平面，毛坯： 尺寸24mm
粗铣： 余量z=3mm 工序尺寸21mm精度it12
精铣： 余量z=1mm 工序尺寸20mm精度it10）
6、 确定切削用量及基本时间。
分工序确定每一工步的ap、f、 v）
1） 加工条件。
工件材料、σb，加工要求，机床，刀具）
2） 计算切削用量。
根据加工余量确定ap；查《手册》表选择f，与所选机床的进给量表核对，确定f值；查《手册》计算切削速度，换算成主轴转速，与所选的机床转速表核对，确定机床加工时的转速；通过计算切削时消耗的功率，校验机床的功率。）
3） 计算基本时间。
查《手册》计算）
以上内容完成，填写《机械加工工艺过程卡片》和《机械加工工序卡片》
三、 夹具设计。
1、 确定夹具类型。
2、 定位方案确定。
1） 定位基准的选择。
2） 定位元件的选择。
3） 定位误差分析。
3、 夹紧机构设计。
1） 夹紧机构。
2） 夹紧力的计算。
4、 对刀、导向装置设计。
5、 夹具总体设计及操作说明。
四、 总结。
五、 参考文献。
六、 附录。
附表、附图）
一、零件图分析。
1.1 零件的功用。
本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。
1.2 零件工艺分析。
本零件为回转体零件，其最主要加工面是φ62h7孔和齿面，且两者有较高的同轴度要求，是加工工艺需要重点考虑的问题。其次两轮毂端面由于装配要求，对φ62h7孔有端面跳动要求。最后，两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用，故对φ62h7孔也有端面跳动要求。
这些在安排加工工艺时也需给予注意。
二、确定毛坯。
确定毛坯制造方法。
本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。
2.3 绘制毛坯图，见附图；
三、制定零件工艺规程。
3.1 选择表面加工方法。
1）φ62h7孔参考表s－2，并考虑：
生产批量较大，应采用高效加工方法；
零件热处理会引起较大变形，为保证φ62h7孔的精度及齿面对φ62h7孔的同轴度，热处理后需对该孔再进行加工。故确定热前采用扩孔－拉孔的加工方法，热后采用磨孔方法。
2） 齿面根据精度8-7-7的要求，并考虑生产批量较大，故采用滚齿－剃齿的加工方法（表s-3）。
3） 大小端面采用粗车－半精车－精车加工方法（参考表s－4）。
4） 环槽采用车削方法。
3.2 选择定位基准。
1） 精基准选择齿轮的设计基准是φ62h7孔，根据基准重合原则，并同时考虑统一精基准原则，选φ62h7孔作为主要定位精基准。考虑定位稳定可靠，选一大端面作为第二定位精基准。
在磨孔工序中，为保证齿面与孔的同轴度，选齿面作为定位基准。
在加工环槽工序中，为装夹方便，选外圆表面作为定位基准。
2） 粗基准选择重要考虑装夹方便、可靠，选一大端面和外圆作为定位粗基准。
3.3 拟定零件加工工艺路线。
方案1：1）扩孔（立式钻床，气动三爪卡盘）；
2）粗车外圆，粗车一端大、小端面，一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；
3）半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；
4）拉孔（卧式拉床，拉孔夹具）；
5）精车外圆，精车一端大、小端面，一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；
6）精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；
7）车槽（普通车床，气动三爪卡盘）；
8）中间检验；
9）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；
10）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
11）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
12）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；
13）检验；
14）热处理；
15）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；
16）最终检验。
方案2： 1）粗车一端大、小端面，粗车、半精车内孔，一端内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；
2）粗车、半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端外圆、内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；
3）精车内孔，车槽，精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，三爪卡盘）；
4）精车外圆，精车一端大、小端面（普通车床，可胀心轴）；
5）中间检验；
6）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；
7）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
8）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；
9）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；
10）检验；
11）热处理；
12）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；
13）最终检验。
方案比较：方案2工序相对集中，便于管理，且由于采用普通机床，较少使用专用夹具，易于实现。方案1则采用工序分散原则，各工序工作相对简单。
考虑到该零件生产批量较大，工序分散可简化调整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案1较好。
3.4 选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具（表s－5，表s－6）
3.5 填写工艺过程卡片（表s0-5）
3.6 机械加工工序设计
工序021）刀具安装由于采用多刀半自动车床，可在纵向刀架上安装一把左偏刀（用于车削外圆）和一把45°弯头刀（用于车倒角）；可在横刀架上安装两把45°弯头刀（用于车削大、小端面）。加工时两刀架同时运动，以减少加工时间（图s0-3）。
图s0-3 工序02排刀图。
2）走刀长度与走刀次数以外圆车削为例，若采用75°偏刀，则由表15－1可确定走刀长度为25＋1＋2＝28mm；一次走刀可以完成切削（考虑到模角及飞边的影响，最大切深为3－4mm）。
3） 切削用量选择
首先确定背吃刀量：考虑到毛坯为模锻件，尺寸一致性较好，且留出半精车和精车余量后（直径留3 mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。取：
ap =（136－133）/2 + 12.5×tan（7°）＝3mm；考虑毛坯误差，取：ap = 4 mm；
确定进给量：参考表s-7，有：f ＝ 0.6 mm/ r；
最后确定切削速度：参考表s-8，有：v = 1.5m/s，n = 212r/min。
4） 工时计算。
计算基本时间：tm = 28 /（212×0.6）= 0.22min（参考式s－3）；
考虑多刀半自动车床加工特点（多刀加工，基本时间较短，每次更换刀具后均需进行调整，即调整时间所占比重较大等），不能简单用基本时间乘系数的方法确定工时。可根据实际情况加以确定：ts = 2.
5min。
该工序的工序卡片见表表s0-6。
工序061）刀具安装由于在普通车床上加工，尽量减少刀具更换次数，可采用一把45°弯头刀（用于车削大、小端面）和一把75°左偏刀（用于倒角），见图s0-4。
图s0-4 工序06刀具安装示意图。
2）走刀长度与走刀次数考虑大端面，采用45°弯头刀，由表s－9可确定走刀长度为27.5＋1＋1≈30mm；因为是精车，加工余量只有0.5 mm，一次走刀可以完成切削。
小端面和倒角也一次走刀完成。
课程设计封面及排版要求
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