驱动带轮工艺和夹具设计说明书

设计题目：驱动带轮零件的机械加工工艺规程设计所在系部专业班级姓名学号时间：2023年06月24日绪论如今，工业发达国家机床夹具设计和高度重视工业的发展，比如，竞争迫使很大，机电一体化的发展，精度高、效率高、高自动化的先进机床的发展突飞猛进，并加速产业和国家经济的发展。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，机床等80年代后期的机床已成为全国机床制造商展示给用户的先进技术，扩大了市场的重点。因此，有必要掌握加工的设计，这也是今后工作中必备的专业技能。随着加工技术不断地先进，减速器也在不断地更新，追求更精细、更优化等，造成加工技术的难度直线上升，为满足零件性能技术要求，加工工艺技术加工的手段是不可缺少的。驱动带轮零件是我通过学习的一次总结，也是为以后进入社会一次次积累，为我以后找到更好的工作打下良好的基础，同时也是理论与实际相结合的主要手段。

1零件图样的工艺分析1.1零件的功用驱动带轮主要是作用在传动机构上，主要起到一个与其它带轮一起配合工作，实现一个调速的作用，改驱动带轮零件整体图形如下所示：图1-1驱动带轮零件图1.2零件的功用结构特点从驱动带轮零件图可知此零件属于驱动带轮类零件，从类型上来看属于阶梯驱动带轮类零件。从形状上分析有驱动带轮段、小孔、键槽、以及端面等结构组成的。零件的结构设计，除考虑满足零件的使用要求外，驱动带轮零件的驱动带轮零件的外圆结构相对比较简单，适合进刀退刀。1.3零件的技术要求（1）粗糙度分析Φ25外圆的粗糙度为Ra3.2μm；Φ20外圆的粗糙度为Ra3.2μm；右端Φ50外圆的粗糙度为Ra3.2μm；其中右端中心孔Φ10的粗糙度为Ra1.6μm；R3.5外圆的粗糙度为Ra3.2μm；4mm宽度槽的粗糙度为Ra6.3μm；其余的加工表面的粗糙度为Ra3.2μm。（2）形位公差分析右端Φ43外圆与内孔φ10中心线之间有单跳动度公差0.03mm，4mm宽度槽与内孔φ10之间有对称度公差0.025mm。（3）技术要求分析：1.热处理2A12，调质处理，硬度为217～255HBS；2.未注圆角半径为R1.5；3.未注倒角为C1.5；4.未注尺寸公差按GB/T1804-m。

2选择毛坯的制造方法2.1毛坯的选择2.1.1毛坯制造方法的确定1.零件图上的材料牌号是2A12，属于铝制材料。2.材料的作用：2A12铝合金为一种高强度\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"硬铝，可以进行热处理强化；2A12铝合金点焊\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"焊接性良好，用\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"气焊和\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"氩弧焊时有形成\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"晶间裂纹的倾向；2A12铝合金在\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"冷作硬化后可\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"切削性能尚好。\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"抗蚀性不高，常采用\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"阳极氧化处理与\t"/item/2A12%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91/_blank"涂漆方法或表面加包铝层以提高抗腐蚀能力。3.可选的毛坯的制造方法若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件；若各台阶面直径相差不大，可选择用下料。从零件图可知此零件的形状台阶尺寸相差较大，故而选择模锻锻造。4.综合：由于生产纲领为大批量生产。可以确定毛坯制造方法为锻造毛坯切削加工。2.1.2毛坯图的确定毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，选择锻造毛坯φ54x29。见图。图2-2毛坯图

3工艺规程设计3.1选择定位基准1.粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则。（1）选择重要表面为粗基准。（2）为保证不加工表面与加工表面间的位置精度，一般选择始终不加工表面作粗基准。（3）若零件上有不少不加工表面，则应选择其中与加工表面位置精度要求高的表面（或公差小的表面）作粗基准。（4）若工件上各表面均需加工，为保证各加工表面都有足够的余量，应选择毛坯上余量最小的表面作粗基准。（5）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。选择驱动带轮的外圆进行粗加工。遵循重要表面的原则和加工精度要求高的表面原则。2.精基准的选择选择精基准时，往往以保证加工精度、质量为核心，同时，注意使夹具设计尽量简单，并降低加工成本，一般遵循以下原则：（1）基准重合原则尽量使定位基准与工序基准重合，消除定基误差，尺寸精度靠调整刀具工件间位置保证，位置精度则依赖机床本身精度，不增加制造难度。（2）基准统一原则零件加工的多数工序基本上采用同一（组）基准。如：驱动带轮类零件加工，以中心孔定位，对零件上端面、外圆、环槽等大多数表面进行加工；圆盘类零件加工，常用端面和内孔作精基准；壳体类零件，常用底面作精基准等。采用统一的定位基准，可在一次安装中加工多个表面，相互位置精度高，生产率高；也可避免尺寸转换带来的误差，提高尺寸精度；还能简化工艺过程的制订及夹具设计，减少工装设计，制造的时间及禁用。（3）自为基准原则加工中为获得较好表面质量，要求余量小而均匀时，应选择加工表本身作精基准。生产中，不少的精加工工艺都采用自为基准原则，如：浮动铰削，无心磨，珩磨，研磨，抛光等，在采用直接找正安装工件时，亦符合自为基准原则。（4）互为基准原则加工中为获得较高的位置精度或均匀的加工余量时，可互为基准，反复加工，例如，平板类零件上下表面互为基准，反复加工，可获得较高平行度，加工精密齿轮时，齿面（齿坯加工时的外圆）与内孔互为基准，可有较好同驱动带轮度，加工驱动带轮时，驱动带轮径与内孔互为基准，可保证较高的同驱动带轮度等。上述零件图可以确定此零件是可以确定中心孔φ10，故而选择中心孔φ10作为精基准定位。这样可以减少定位移动误差，缺陷是很难限制其转角误差。选择零件的外圆φ103.2选择各表面加工方法选择合理的加工步骤：分析平面或内孔等结构，分析需要用什么方法加工。例如外圆Φ25的表面粗糙度为Ra3.2μm，可以看出此外圆加工精度要求高，因此选择粗车、精车系列加工达到图纸要求，因此类推选择个表面的加工方法：左端平面：粗车（IT11）——精车（IT9）；右端平面：粗车（IT11））——精车（IT9）；Φ50外圆：粗车（IT12）——精车（IT9）；Φ43外圆：粗车（IT12）；Φ25外圆：粗车（IT12）——精车（IT9）；Φ20外圆：粗车（IT12）——精车（IT9）；Φ10孔：钻孔（IT12）——铰孔（IT9）；M4孔：钻孔（IT12）——攻丝（IT9）；4mm宽度槽：拉削（IT12）；3.3划分加工阶段（1）粗加工阶段——尽快切除一定余量——高生产率。（2）精加工阶段——进一步切削余量——提高精度等级。（3）光加工阶段——个别高精度要求加工表面最后的切削余量——保证精度等级。3.4拟定加工工艺路线及工艺方案的分析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，可以考虑采用常用机床配以夹具，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：表3-1加工方案一工序号工序名称工序内容10锻造锻造毛坯20热淬火处理35-45HRC30钻钻铰φ10孔至尺寸要求40车车外圆侧面R3.5环形槽至尺寸要求50拉拉削槽口，控制槽口尺寸宽度4mm60钻钻攻侧面M4螺纹孔至尺寸要求70车粗车左端端面和外圆，留精车余量0.5mm80车粗车右端端面和外圆，留精车余量0.5mm90车精车左端端面和外圆，控制外圆尺寸φ25mm100车精车右端端面和外圆，控制外圆尺寸φ20mm和φ50mm110钳去毛刺120检验按图纸检验工件表3-2加工方案二工序号工序名称工序内容10锻造锻造毛坯20热淬火处理35-45HRC30车粗车左端端面和外圆，留精车余量0.5mm40车粗车右端端面和外圆，留精车余量0.5mm50车精车左端端面和外圆，控制外圆尺寸φ25mm60车精车右端端面和外圆，控制外圆尺寸φ20mm和φ50mm70钻钻铰φ10孔至尺寸要求80车车外圆侧面R3.5环形槽至尺寸要求90拉拉削槽口，控制槽口尺寸宽度4mm100钻钻攻侧面M4螺纹孔至尺寸要求110钳去毛刺120检验按图纸检验工件从以上两种方案比较分析得出，区别在于方案先钻孔和铣槽，如果先钻孔和拉槽，就违背了先面后孔的加工工艺原则，已逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。则因此选择方案一确定驱动带轮的加工工艺过程：工序号工序名称工序内容10锻造锻造毛坯20热淬火处理35-45HRC30车粗车左端端面和外圆，留精车余量0.5mm40车粗车右端端面和外圆，留精车余量0.5mm50车精车左端端面和外圆，控制外圆尺寸φ25mm60车精车右端端面和外圆，控制外圆尺寸φ20mm和φ50mm70钻钻铰φ10孔至尺寸要求80车车外圆侧面R3.5环形槽至尺寸要求90拉拉削槽口，控制槽口尺寸宽度4mm100钻钻攻侧面M4螺纹孔至尺寸要求110钳去毛刺120检验按图纸检验工件

3.5工艺装备的选择（1）加工设备的选择机床的设备的选择机床的加工尺寸范围能够包容工件被切削的最大尺寸，且精度也要相适合，必要的时候可以选择数控机床进行切削加工。机床的生产率应与工件的生产类型相适应。如果工件尺寸太大、精度要求过高，没有适当的设备可供选择时，应考虑机床改装或设计专用机床。表3-3机床选择卡工序号工序名称设备名称设备型号3车卧式铣床CA61404车卧式车床CA61405车卧式车床CA61406车卧式车床CA61407钻立式钻床Z5258车卧式车床CA61409拉拉床L611010钻立式钻床Z525（3）量具的选择粗加工阶段时，采取游标卡尺量具，其精度为0.02mm即可测量满足其要求。半精加工阶段时，选择游标卡尺量具，亦可满足其测量要求。磨削阶段时，选择呢外径千分尺和粗糙尺等确定其测量要求。（4）刀具的选择刀具选择关系到机床对被切削工件进行加工的主要工艺装备之一。其中刀具的材质、刀具的型号、刀柄的长短等等都会影响被切削的工件加工表面。近年来陶瓷材质、可转位、复合型等等刀具异军突起，这些都有利于切削被切削加工件。但是在性价比上还是比高速钢、硬质合金等材质的刀具稍逊一筹。因此各有各的优劣。应根据好被切削加工工件的过程中合理的选择刀具：见表。表3-4刀具卡刀具号刀具名称刀具规格T01YG6车刀16x20（5）夹具的选择夹具是装夹工件的工具。夹具依据所需加工使用的范围可以不同设计，有专用的，有复合的，有随意的。因此应根据每个工序的特点选择合适的夹具。见表。表3-5夹具卡工序号工序名称夹具名称3车三爪卡盘4车三爪卡盘5车三爪卡盘6车三爪卡盘7钻专用夹具8车专用夹具9拉专用夹具10钻专用夹具3.6切削用量的确定1粗车左端端面和外圆选用CA6140卧式车床、三爪卡盘、刀具选择45°弯角车刀粗车端面确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为500r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.6mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：粗车外圆至尺寸φ26mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为560r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.6mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：2粗车右端端面和外圆选用CA6140卧式车床、三爪卡盘、刀具选择45°弯角车刀粗车端面确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为560r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.6mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：粗车外圆至尺寸φ21mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为710r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：粗车外圆至尺寸φ51mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为450r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：3精车左端端面和外圆选用CA6140卧式车床、三爪卡盘、刀具选择45°弯角车刀精车端面确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为710r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：精车外圆至尺寸φ25mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为710r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：4精车右端端面和外圆选用CA6140卧式车床、三爪卡盘、刀具选择45°弯角车刀精车端面确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为710r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：精车外圆至尺寸φ20mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为900r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.4mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：精车外圆至尺寸φ50mm确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为560r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.4mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：5钻铰φ10孔选用Z525立式钻床、专用夹具、刀具选择φ9.8麻花钻，φ10铰刀钻孔确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床Z525相近的转速为545r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：铰孔确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床Z525相近的转速为392r/min。换算成实际切削速度：确定进给量f：f=0.7mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：6车R3.5外形面选用CA6140卧式车床、三爪卡盘、刀具选择45°弯角车刀车外形确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床CA6140相近的转速为320r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：7拉削槽口4mm选用L6110拉床、专用夹具、刀具选择φ4拉刀拉槽确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床L6110相近的转速为1350r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.5mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：8钻攻M4螺纹孔选用Z525立式钻床、专用夹具、刀具选择φ3.3麻花钻，M4丝锥钻孔确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床Z525相近的转速为960r/min。得出它的实际切削速度：确定进给量f：f=0.7mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：攻丝M4螺纹确定背吃刀量（）：确定切削速度：换算成主轴转速与该机床Z525相近的转速为545r/min。换算成实际切削速度：确定进给量f：f=0.6mm/r基本工时：其中，，，取。所以基本时间t为：4夹具的设计4.1夹具设计目的1.机床夹具的目的是有效定位和夹紧被加工的工件，以此提高产品产量和减少定位误差。2.机床夹具的设计时考验设计专用夹具过程中，将所学的知识综合运用，合理的分析夹紧原理和计算切削力、夹紧力等等。3.机床夹具的设计最终的目的就是联系实际，让理论上的平面二维图的装配图及其零件成为现实当中可行的可能。4.积累经验，为以后从事这份工作时积累实践操作经验和打下良好的基础。为了提高夹具的工作效率和生产效率，降低单个零件的生产成本，同时也要保证加工成型后的加工质量和精度加工需求，需要设计此单个工件的专用夹具设计：工序07拉槽至尺寸4.2定位方案设计1.定位元件的要求：（1）足够的精度。由于工件的定位是通过与定位元件的接触（或配合）实现的，定位元件上与工件接触的定位件表面的精度直接影响工件的定位精度，因此，定位元件的工作（接触）表面应有足够的精度，以适应工件的加工要求。（2）足够的强度和刚度。定位元件不仅限制工件的自由度，还有支承工件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，应有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损坏。（3）耐磨性好。数控机床的工件的装卸会磨损定位元件的工作表面，导致定位精度下降。为了提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。（4）工艺性好。定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。（5）便于清除切削。2.上述需要加工底面和上端面，因此需要限制工件Z方向上下移动自由度、X方向转动自由度和Y方向转动自由度；满足铣削加工精铣底面要求前，需要限制工件X、Y方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件零件左端面和外圆φ50具有稳定性，因此在以下定位方案设计。（1）从零件图和工序卡得知此零件的定位基准为以左端面外圆φ50及左端面，因此设计支承钉和固定V形块和圆柱销为定位元件。定位限制自由度如下：1）2个短V形块限制工件一共4个自由度。2）支撑钉限制工件一共1个自由度。综上共5个自由度，达到完全定位的作用。4.3定位误差分析此夹具的主要定位是两块V形块和工件，于是这里计算V形块的定位误差分析。式中：——V型块的最大偏差——V型块的最小偏差——V型块与平面最小配合间隙得：==经机床夹具设计书查定位误差小于加工要求的公差1/5~1/3为合格。所以定位能满足加工精度要求4.4夹紧方案设计由此来看此方案明显是螺旋夹紧机构，螺旋压紧夹紧机构是单螺旋夹紧机构的种类之一，但是螺旋压紧夹紧机构比单螺旋夹紧机构应用更普遍、更广泛。因为夹紧可靠。由上述定位元件已经得知此方案是由侧面和外圆定位，因此相对的选择可以选择移动式压板进行压紧。综合来看，秉着高效率和操作广泛由于采用V形块和支撑钉作为定位元件，因此选择夹紧移动压板对工件施加夹紧力，形成螺旋夹紧机构。4.5切削力和夹紧力的计算由于采用夹紧螺钉通过丝杆传递对工件施加夹紧力，形成螺旋夹紧机构。由于本道工序主要完成拉槽加工，由《切削手册》得：1.切削力计算：式中F──拉削力（N）;ap──拉削深度（mm）;fz──每齿进给量（mm/z）;D──拉刀直径（mm）;B──拉削宽度（mm）;z──拉刀齿数。Ap=11mm,fz=0.22mm/z,D=16mm,B=10mm,z=2经计算得：F=768.595N2.夹紧力的计算：夹紧螺钉的夹紧力：M=10mm,理论上夹紧力：W0=3500N，在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内，所以,夹紧力=1.56×768.595=1199NW0=3500N>W=1199N则理论夹紧力已大于所需的加紧力了,所以本夹具可安全工作。4.7主要零件设计1.夹具体夹具体一般采用都是经过时效处理的HT200灰铸铁材料，因为这个材料最终的原因是吸震性非常好，在切削过程中，振动是难免的，但是这个振动很容易影响工件的位置精度和加工精度要求。其次是铸造工艺性好，根据需要定制夹具体很方便，最后是受压抗压能力大，可以承受切削力和夹紧力、重力等的力。2.V形块定位的优点是：V型块是一种比较特殊的定位元件。它虽然是一个单独定位元件，但它的定位基面的结构要素却不是单一的，有两个定位平面，从某种意义上来讲这种形式的定位可看作是两个平面的组合定位。因此，它的定位基准的确定就不能象分析单一定位基面那样简单，V型块的定位基准应有两个，其一是两定位平面的交线，另一个是由两平面形成的对称中心面，交线作为垂直方向的定位基准;对称中心面作为水平方向的定位基准。3.定位键为了调整和确定夹具相对于机床的位置及工件相对于刀具的位置，拉床夹具应设置定位键装置。定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般采用两个，其距离越远，定向精度越好。定位键不仅可以确定夹具在机床上的位置，还可以承受切削扭矩，减轻螺栓的负荷，增加夹具的稳定怀，因此，拉槽夹具有时也装定位键。4.8简要操作说明通过工件左端面及外圆φ50为定位基准，由V形块和支撑钉定位零件作为定位元件。然后用单螺旋夹紧机构压紧工件平面达到夹紧的目的，在夹具体上的各定位元件限制其自由