设计齿轮轴承座零件的机械加工工艺规程及工艺类装备

太原理工大学阳泉学院

课程设计说明书

班 级： 04机制三班

姓 名： 王 豆 豆

学 号： 0405110061

指导教师：赵 彤 涌

成绩 评阅 教师 日期 课程设计说明书

目录

设计要求 …………………………………………………………………2 一、 零件的分析…………………………… …………………………3 ⒈零件的主要技术要求…………………………….... ………………....3 ⒉零件的工艺分析……………………………………………………….11 二、 工艺规程…………………………………………… ……………11 ⒈确定毛坯的制造形式………………………………… ……………....11 ⒉基面的选择…………………………………………… ……………....11 ⒊制订工艺路线………………………………………………………….12 ⒋机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………….13 ⒌确定切削用量及基本工时…………………………………………….16 三、 夹具设计 …………………………………………………………23 ⒈问题的提出…………………………………………………………….23 ⒉夹具设计……………………………………………………………….23 四、设计小结…………………………………………………………….28 五、参考资料…………………………………………………………….28

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设计要求：

机械制造技术基础课程设计题目为：设计齿轮轴承座零件的机械加工工艺规程及工艺类装备。 生产纲领为中批或大批生产。 设计要求：零件图1张 毛坏图1张

机械加工工艺过程综合卡片1张 工艺装备设计1-2套 工艺装备主要零件图1张 课程设计说明书1份

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一、零件的分析

（一）零件的工艺分析

齿轮轴承座共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分析如下： 1、以Ф80H7的空心圆柱的内表面、上表面、下表面及其倒角，其主要为Ф80H7的内表面。

2、与两个圆柱体相连接的平面。

这组加工面包括：两个长为30宽为25的坑面，以及梯形状的平面一个底面为140，另一面与Ф52H7的空心圆柱相接。 3、Ф52H7孔的空心圆柱的加工面。

这组加工面包括：一个Ф52H7的空心圆柱的内表面、下表面、倒角及6个M6螺纹孔。

4、这三组加工表面有一定的位置要求：

两空心圆柱底面与Ф52H7孔中心的垂直度公差为0.005。

由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后用专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

（二）工艺分析：

工件毛坯为铸件，在铸造后机械加工前，一般要经过清理和退火，以消除铸造过程中产生的内应力。粗加工后，会引起工件内应力的重新分布，为使内应力分布均匀，也应经适当的时效处理。

1.在单件生产直径小于30-50mm的孔一般不铸出，可采用钻——扩——铰的工艺。本零件的两个孔都是铸出，对于已铸出的孔可采用粗镗——半精镗——清镗的工艺。

2.为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和精加工。

3.整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。

二、工艺规程

（一）确定毛坯的制造形式：

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零件材料为HT120，硬度170-200HBS，由于对材料性能无太高要求，故先用铸件，能保证零件工作可靠。这是从提高生产率、保证加工精度上考虑的。

（二）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，可以使加工质量的到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则，按照粗基准的选择原则：选择要求加工余量小而均匀的重要表面的粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。以Ф52mm孔为粗基准加工下表面。用V形块定Ф52mm孔的外表面，除X和Y方向的平动，再以成型块辅助定们，消除X、Y、Z方向的转动。

（2）精基准的选择：主要应该考虑基准重合、基准不变的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。可选零件的下表面为精基准。

（三）制订工艺路线：

制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1、根据工序顺序的安排原则确定工艺路线如下： 工艺路线方案一：

工序 Ⅰ 粗镗Ф80mm、Ф50mm内表面。 工序 Ⅱ 精镗Ф80mm、Ф50mm内表面。 工序 Ⅲ 倒角1×45°。 工序 Ⅳ 钻孔M6底孔Ф4mm。 工序 Ⅴ 车螺纹6-M6mm。

工序 Ⅵ 粗铣两空心圆柱上下表面。 工序 Ⅶ 精铣两空心圆柱上下表面。 工序 Ⅷ 磨两空心圆柱上下表面。

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工序 Ⅸ 半粗铣长度为70mm的平面。 工序 Ⅹ 精铣长度为70mm的平面。 工艺路线方案二：

工序 Ⅰ 粗铣长度为70mm的平面。 工序 Ⅱ 精铣长度为70mm的平面。 工序 Ⅲ 粗镗Ф80mm、Ф50mm内表面。。 工序 Ⅳ 精镗Ф80mm、Ф50mm内表面。 工序 Ⅴ 倒角1×45°。 工序 Ⅵ 钻孔M6底孔Ф4mm。 工序 Ⅶ 攻螺纹M6mm。

工序 Ⅷ 粗铣两空心圆柱上下表面。 工序 Ⅸ 半精铣两空心圆柱上下表面。 工序 Ⅹ 粗铣底座下表面，精铣底座下表面。 工序 Ⅺ 磨削，研磨下表面。 2、工艺方案的分析

以上加工方案大致看来是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的手段之后，最后的加工工艺路线如下：

工序 Ⅰ 粗铣平面（140×70），以厚为12mm的板作为粗基准，选用X5020B立式升降铣床。

工序 Ⅱ 精铣平面（140×70）。

工序 Ⅲ 钻孔M6，底孔Ф4mm，空心圆柱体外轮廓及上端面。以圆柱外圆面作为粗基准，选用ZTQ4106特轻型台式钻床。 工序 Ⅳ 攻螺纹6-M6mm。

工序 Ⅴ 粗铣，精铣Ф80mm上表面，选用X5020B立式铣床。 工序 Ⅵ 粗铣，精铣零件两空心圆柱体底面，选用X5020B立式铣床 工序 Ⅶ 倒角1×45°。

工序 Ⅷ 磨削，研磨底座下表面。利用圆柱体外表面为基准定位。选用

M7332A卧式磨床。

工序 Ⅸ 粗镗，半精镗，精镗两空心圆柱体内表面，选用Q012深孔镗

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床。

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：

齿轮轴承座的零件材料为HT150，生产类型为大批量生产。采用铸造毛坯，根据上述原始资料及加工工艺，分别明确各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.长140mm，宽70mm的平面。已能满足加工要求。

考虑其加工长为140mm宽70mm的平面，表面粗糙度3.2um要求精加工，查表6-29其粗加工余量为2.0mm精加工余量为0.7mm，此时可计算加工余量为：2.0+0.7=2.7mm，可满足其加工余量要求。 2.两空心圆柱体下端面根据已知条件，表面粗糙度为3.2um。

查《工艺手册》表6-15粗铣Ф80H7端面余量1.4mm；粗铣Ф52H7端面余量1.6mm。查《工艺手册》表6-16，精铣Ф80H7端面余量0.7mm；精铣Ф52H7端面余量0.8mm。查《工艺手册》表6-17，磨削Ф80H7端面余量0.2mm；磨削Ф52H7端面余量0.2mm。查《工艺手册》表6-18研磨Ф80H7端面余量0.3mm；研磨Ф52H7端面余量0.4mm。 3. Ф80H7空心圆柱体上端面的加工余量。

根据前面已知原始数据表面粗糙度为3.2um，同上述一样查《工艺手册》加工余量为1.2mm。

4. Ф80H7、Ф52H7空心圆柱内表面的加工余量。

毛坯为铸出两孔，参照《实用加工工艺手册》表6-22粗镗、半精镗、精镗Ф80H7、Ф52H7的加工余量都为0.5mm。 （五）确定切削用量及基本工时：

工序 Ⅰ 粗铣平面140×70，本工序用计算法确定切削用量。 工件材料：HT120

加工要求：铸造，硬度170-200HBS，表面粗糙度为3.2。

刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=200mm，齿数Z=20。 ⑴计算切削用量（粗铣整个平面）： 查《工艺手册》得：

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进给量：fz=0.10(mm/z)

切削速度：v=20m/min；

100v010′0020则 ns= in==31.r8/mPdwP 200现采用X5020B立式铣床，查《工艺手册》取nw=37.5r/min，故实际切

PdwnwP创20037.5==24.5m/min 削速度为：v=10001000当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

fm=fz*z*nw=0.10创2037.5=75mm/min 切削工时：l=140mm，

l140机动工时：tm===1.87(min)

fm75⑵粗铣两个长30，宽25的坑面。 查《工艺手册》得：

进给量：fz=6(mm/r)

切削速度：v=20m/min；

1000v1000′20则：ns===31.8r/min

PdwP 200现采用X5020立式铣床，查《工艺手册》取nw=37.5r/min，故实际切削PdwnwP创20037.5==24.5m/min 速度为：v=10001000当nw=37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

fm=fz*nw=6?37.5225mm/min

切削工时：l=160.26mm，

l55==0.24(min) 机动工时：tm=fm225⑶粗铣平面140′70与F52空心圆柱的连接面： 查《工艺手册》得： 进给量：fz=4mm 转速：v=20m/min；

工作台的每分钟进给量fm：

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fm=fz*nw=4?37.5150mm/min

l195机动工时：tm===1.3(min)

fm150工序 Ⅱ 精铣平面（140×70）。

铣刀直径：dw=200mm 精铣余量：0.7mm。 查《工艺手册》得：

每转进给量：fz=0.7mm； 工作台的每分钟进给量fm：

fm=fz*nw=0.7?37.526mm/min

l140机动工时：tm===5.38(min)

fm26工序 Ⅲ 钻孔M6-4mm。 查《工艺手册》得：f=0.3mm； 切削速度：v=Cv′dzvT创amx0pfyvkv

T=20，Cv=8.1，Zv=0.25，Xv=0，Yv=0.4，m=0.2，查《工艺手册》得：

kmv=1.0，kxv=0.84，ksv=0.75，klv=1.0。

kv=kmvkxvksvklv=1.0创0.840.75?1.08.1′40.25v=?0.636mm/min

200.2创10.30.41000′6n==478r/min

P dw0.63

按机床取：500r/min 故v=6.28mm/min

工序 Ⅳ 攻螺纹6-M6mm。 查《工艺手册》得：f=0.4mm 切削速度：v=8mm/min；

1000′8n==424r/min

P 6按机床取：n=380r/min

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则v=7.2mm/min

12+6=0.12min 机动工时：tm=P 0.4工序 Ⅴ 粗铣，精铣Ф80mm上表面，选用X5020B立式铣床。 ⑴粗铣 选刀杆16′25

查《工艺手册》得： ap=1.5mm f=0.6mm/ r计算切削速度：v=Cvx0Tm创apfyv

Cv=158，Xv=0.15，Yv=0.4，m=0.2，T=60。

158158v=0.2==76m/min 0.150.460创1.50.62.056561000v1000v==302r/min 确定机床主轴转速：n=Pd3.14 80取n=280r/min 则v=70m/min 切削工时：tm=22=0.17min

280′0.6⑵精铣

r查《工艺手册》得： ap=0.6mm f=0.7mm/ 切削速度：v=v=Cvx0Tm创apfyv

158158==86m/min

600.2创0.60.150.70.41.84471000v1000v==342r/min 确定机床主轴转速：n=Pd3.14 80取n=350r/min 则v=88m/min 切削工时：tm=22=0.09min

350′0.7工序 Ⅵ 粗铣，精铣零件两空心圆柱体底面，选用X5020B立式铣床。 ⑴粗铣F52mm空心圆柱下端面。

选刀杆尺寸：16′25

mm/ r查《工艺手册》表得： ap=1.2mm f=0.6

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螺纹标记为M=5、公称长度l=16、性能等级为14H级、表面氧化的开平槽端紧定螺钉标记为：

螺栓 GB G73-85 M5*16

四、设计体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,

锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次课程设计是在学完《机械制造技术基础》和《机械装备》等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。

此次课程设计涉及到的知识面很广，涉及到了《材料力学》、《机械工程材料》、《机械制造技术基础》、《机械制造装备设计》、《公差配合与技术测量》、《机械设计》、《工程材料与热处理》等课程的相关知识，同时还联系到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。

随着社会的快速发展，制造业的不断更新，制造能力和质量的飞速发展与更加高精、高速、高能。而对与一个走机械制造专业方向的人来说，社会对他们的要求已愈来愈高，搞工艺不但要会搞工艺，更要能搞设计、搞开发、搞创新，懂得材料、设备、控制……所以，搞自己的专业，要在自己专业的道路上搞出成就，就应该时时充实自己，更新自己，增加自己的专业知识及其它综合能力；更新自己的思维方式和思想观念。更加明确自己的人生观，价值观，世界观。力争将自己培养成有志向、有道德、懂科学、爱国家，能适应不同社会环境的优秀社会主义青年。

回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整三星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在赵彤涌老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在赵彤涌老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

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五、参考文献

序号 书名 出版社 主编 1. 《机械制造工艺设计手册》 哈尔滨工业出版社 王绍俊 2. 《金属切学机床夹具设计手册》 机械工业出版社 上海柴油机

工艺设备研究所

3. 《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社 东北重型机

械学院洛阳分院

4. 《机械制造工艺及专用夹具设计指导》冶余工业出版社 孙丽媛 雒

运强 张嘉钰

5. 《公差配合技术测量》 高等教育出版社 沈学勤 6. 《机械设计课程设计手册》 高等教育出版社 吴宗泽 罗圣国

7. 《钳工工艺与技能训练》 高等教育出版社 徐冬元 8. 《机械制造工技术基础》 西南交通大学出版社 张捷 李

先民 赵虎

9. 《机床夹具设计》 哈尔滨工业大学、上海工业大学出版社

10. 《材料力学》 高等教育出版社 刘碧文 11. 《机械制造装备》 机械工业出版社 黄鹤汀 王

芙蓉 刘建明

12. 《机械设计》 高等教育出版社 邱宣怀 13. 《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民 14. 《切削用量简明手册手册》 机械工业出版社 艾兴 肖诗刚

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