CA6140車床齒輪工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)【新格式、含CAD圖紙和文檔說明書】

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In this paper, the following parts are designed in accordance with the general steps of the processing technology and the design of the fixture: Through the analysis of the parts, the process of machining, the design of process regulations and the type of hair embryo are discussed. After the analysis of parts, the machining process of parts is set up, and the selection of surface processing method, the principle of part processing technology and the preparation of the process are explained. The overall plan of the fixture is determined, including the processing method, the positioning scheme and the analysis of the positioning error, the clamping scheme and the calculation of the cutting clamping force. Manufacturing industry is the foundation of national development and social progress, and the manufacturing process will be the future face of ordinary consumers mainly machinery manufacturing products, with the development of the country and the improvement of people's living standard, people must be changed to processed products to the needs and demands of the more, so we need to design and manufacture into machining parts more energy. And I will go to a mechanically produced enterprise after graduation. So it is very necessary to understand the machining technology characteristics and process tooling design of machinery parts. Through this design, we should consolidate the basic knowledge of the University and lay a solid technology for better work in the future. Key words: lathe gear process specification fixture design of blank drawing fixture assembly drawing 目 錄 1 前言 1 2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 3 2.1 零件的作用 3 2.2 零件的工藝性 3 2.2.1主要技術(shù)要求： 3 2.2.2加工表面的尺寸及要求： 3 2.3 零件的生產(chǎn)類型 4 3 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯-毛坯零件圖 5 3.1 選擇毛坯 5 3.2 確定機(jī)械加工余量 5 3.3 確定毛坯尺寸 5 3.4 確定毛坯尺寸公差 5 3.4.1鍛件公差等級(jí) 5 3.4.2鍛件質(zhì)量m 5 3.4.3零件表面粗糙度 5 3.5 繪制毛坯圖 6 4 選擇加工方法，制定工藝路線 7 4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 7 4.1.1精基準(zhǔn)的選擇 7 4.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 7 4.2 零件表面加工方法的選擇 7 4.3 制訂工藝路線 7 4.3.1工藝路線方案一： 8 4.3.2工藝路線方案二： 8 5 工序設(shè)計(jì) 10 5.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 10 5.1.1根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床、刀具、檢驗(yàn)量具 10 5.1.2機(jī)床的選擇 10 5.1.3刀具的選擇 10 5.1.4量具的選擇 10 5.2 確定工序尺寸 11 6 確定切削用量及基本時(shí)間 12 ?6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時(shí)間的確定 12 6.1.1工序Ⅰ切削用量及基本時(shí)間的確定 12 6.1.2工序Ⅱ切削用量及基本時(shí)間的確定 14 6.1.3工序Ⅵ切削用量及基本時(shí)間的確定 14 6.1.4工序Ⅷ切削用量及基本時(shí)間的確定 15 6.2 工序第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅵ、第Ⅷ切削用量及基本時(shí)間的確定 15 7 夾具設(shè)計(jì) 16 7.1 鉆通孔專用夾具 16 7.1.1設(shè)計(jì)主旨 16 7.1.2夾具設(shè)計(jì) 16 7.2 銑21x22mm槽口的專用夾具 17 7.2.1夾具的定位方案 17 7.2.2夾緊機(jī)構(gòu) 17 7.2.3誤差分析 17 7.2.4夾緊力的計(jì)算 19 結(jié) 論 20 致 謝 21 參考文獻(xiàn) 22 1 前言 本次設(shè)計(jì)的主要目的是要得到以下幾方面的鍛煉： 1 能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 3 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運(yùn)用。 就我個(gè)人而言，通過這次設(shè)計(jì)，基本上掌握了零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等。并學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。 能夠順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先得助于王老師的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過程中，由于對(duì)零件加工所用到的設(shè)備的基本性能和加工范圍缺乏全面的了解，缺乏實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中碰到了許多的問題。但在我們小組成員的共同努力下，我們通過請(qǐng)教老師和咨詢同學(xué)，翻閱資料、查工具書，解決設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)又一個(gè)的問題。在這個(gè)過程中，使我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，也了解了一些設(shè)計(jì)工具書的用途，同時(shí)，也鍛煉了相互之間的協(xié)同工作能力。在此，十分感王老師的細(xì)心指導(dǎo)，感謝其他同學(xué)的熱心幫助。在以后的學(xué)習(xí)生活中，我將繼續(xù)刻苦努力，不斷提高自己。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。電火花、電解、超聲波、種新材激光、電子束和離子束加工等工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。 數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，提高了更新頻繁的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大大推進(jìn)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。目前，數(shù)控機(jī)床的工藝功能已由加工循環(huán)控制、加工中心，發(fā)展到適應(yīng)控制。加工循環(huán)控制雖可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)加工工序的自動(dòng)化，但不同的工序中刀具的更換及工件的重新裝夾，仍須人工來完成。加工中心是一種高度自動(dòng)化的多工序機(jī)床，能自動(dòng)完成刀具的更換，工件的轉(zhuǎn)位和定位，主軸和進(jìn)給量的變換等，使工件在機(jī)床上只安裝一次就能完成全部加工。因此，他可以顯著縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，適應(yīng)控制數(shù)控機(jī)床是一種具有“隨機(jī)應(yīng)變”功能的機(jī)床，他能在加工中，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)整切削條件，是機(jī)床保持最佳狀態(tài)下進(jìn)行加工，因而有效提高加工效率，擴(kuò)大品種，更好的保證了加工質(zhì)量，并達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效率。 夾具的發(fā)展趨勢(shì) 工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造、使用和管理，體現(xiàn)著一個(gè)企業(yè)的工藝技術(shù)水平，夾具設(shè)計(jì)與制造又是制造環(huán)境中的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期時(shí)間和加工成本的重要因素，工裝設(shè)計(jì)水平的高低，很大程度上反映出企業(yè)制造能力的高低。 夾具設(shè)計(jì)與制造是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一項(xiàng)重要步驟，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)制造時(shí)需大量的工時(shí)消耗和金屬材料的消耗。目前，基于特征參數(shù)化技術(shù)已在機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)階段得到廣泛的應(yīng)用，夾具設(shè)計(jì)也必須向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、參數(shù)化方向發(fā)展。而且，為了適應(yīng)我國(guó)加入WTO后機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和盡快機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的全程仿真，快速組合夾具的發(fā)展正是適應(yīng)了這種要求。 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 本說明書主要是關(guān)于CA6140車床齒輪的有關(guān)工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)說明,由于本身及小組成員能力水平有限，設(shè)計(jì)存在許多錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)老師給予指正， 2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2.1 零件的作用 所給定的零件是CA6140車床主軸箱中運(yùn)動(dòng)輸入軸Ⅰ軸上的一個(gè)離合器齒輪。它位于Ⅰ軸上，用于接通或斷開主軸的反轉(zhuǎn)傳動(dòng)路線，與其他零件一起組成摩擦片正反轉(zhuǎn)離合器。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈由電機(jī)經(jīng)過帶輪傳動(dòng)副φ130 mm/φ230 mm傳至主軸箱中的軸Ⅰ。在軸Ⅰ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(dāng)壓緊離合器左部的摩擦片時(shí)，軸Ⅰ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副56/38或51/43傳給軸Ⅱ，使軸Ⅱ獲得2種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時(shí)，經(jīng)齒輪50、軸Ⅶ上的空套齒輪34傳給軸Ⅱ上的固定齒輪30。這時(shí)軸Ⅰ至軸Ⅱ間多一個(gè)中間齒輪34，故軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向相反，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有1種。當(dāng)離合器處于中間位置時(shí)，左、右摩擦片都沒有被壓緊，軸Ⅰ運(yùn)動(dòng)不能傳至軸Ⅱ，主軸停轉(zhuǎn)。此零件借助兩個(gè)滾動(dòng)軸承空套在Ⅰ軸上，只有當(dāng)裝在Ⅰ軸上的內(nèi)摩擦片和裝在該齒輪上的外摩擦片壓緊時(shí)，Ⅰ軸才能帶動(dòng)該齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該零件φ68K7 mm的孔與兩個(gè)滾動(dòng)軸承的外圈相配合，φ71 mm溝槽為彈簧擋圈卡槽，φ94 mm的孔容納內(nèi)、外摩擦片，4～21 mm槽口與外摩擦片的翅片相配合使其和該齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，5×1.5 mm溝槽和4×φ5 mm的孔用于通入冷卻潤(rùn)滑油。 2.2 零件的工藝性 2.2.1主要技術(shù)要求： 零件圖上的主要技術(shù)要求為： 模數(shù)： 2.25 齒數(shù)： 50 精度: 7-6-6-FL JB179-83 熱處理： 齒部G52 2.2.2加工表面的尺寸及要求： 1、 左端 φ68K7 外圓表面精度等級(jí)為IT7，表面粗糙度為Ra0.8。并且槽相對(duì)φ68K7 孔的軸線成90度均勻分布。 2、 21 mm寬槽口相對(duì)φ68K7孔的軸線成90°均勻分布，其徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是φ68K7 mm孔的軸線，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是φ106.5 mm外圓柱的左端平面。 3、 4×φ5 mm孔在5×1.5 mm溝槽內(nèi)，孔中心線距溝槽一側(cè)面的距離為3 mm，圓錐角度為90度。4個(gè)φ5 mm孔分別與21mm槽寬錯(cuò)開45度均勻分布。 4、 由于加工時(shí)不能選用溝槽的側(cè)面為定位基準(zhǔn)，故要精確地保證上述要求比較困難，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、 Φ90外圓表面精度等級(jí)為IT14，表面粗糙度為Ra3.2。 6、 左端外圓表面φ106.5 精度等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra6.3。 7、 φ94外圓表面精度等級(jí)為IT14，表面粗糙度為Ra6.3。 8、 φ71內(nèi)孔槽內(nèi)圓表面精度等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra3.2。 9、 φ117h11齡輪外圓表面 IT11 Ra3.2，齒面Ra11,齒部熱處理G52. 10、右端面Ra3.2，左端面Ra6.3。 11、倒（圓）角。 2.3 零件的生產(chǎn)類型 零件材料是45鋼，零件年產(chǎn)量5000已經(jīng)是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)圓需要鑄造出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再?zèng)Q定。 3 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯-毛坯零件圖 3.1 選擇毛坯 正確地選擇毛坯是工藝技術(shù)員應(yīng)該高度重視的問題。零件加工過程中工序的內(nèi)容或工序數(shù)目、材料消耗、熱處理方法、零件制造費(fèi)用等都與毛坯的材料、制造方法、毛坯的誤差及其余量有關(guān)。 機(jī)械加工中常用的毛坯種類很多，主要有鑄件、鍛件、型材、焊接件、冷沖壓件、其它（工程材料、粉末冶金等）。 在相同材料的條件下，鍛件的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊韌性比鑄件高，對(duì)于承受重載荷、交變載荷和沖擊載荷工作的零件常選用鍛件。 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(huì)經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織，保證零件工作可靠。又由于零件年產(chǎn)量為5000件，屬大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成形，可獲得較好的尺寸精度和較高的生產(chǎn)率。 模鍛毛坯具有以下特點(diǎn)： 1. 其輪廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量減少； 2. 其制造周期短，生產(chǎn)率高，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 3.2 確定機(jī)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(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》中鍛件內(nèi)外表面加工余量表，查得單邊余量在厚度方向?yàn)?.7～2.2?mm，水平方向?yàn)?.7～2.2?mm。鍛件中心兩孔的單面余量按手冊(cè)中鍛件內(nèi)孔直徑的單面機(jī)械加工余量表，可查得為2.5?mm。 3.3 確定毛坯尺寸 根據(jù)查得的加工余量適當(dāng)選擇稍大點(diǎn)即可，只有φ68K7?mm孔，因?yàn)楸砻娲植诙纫筮_(dá)到Ra?0.8，考慮磨削孔前的余量要大，可確定精鏜孔單面余量為0.5?mm。其他槽、孔隨所在平面鍛造成實(shí)體。具體加工余量的選擇大小如表7-1所示。 3.4 確定毛坯尺寸公差 3.4.1鍛件公差等級(jí) 由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)。 3.4.2鍛件質(zhì)量m 根據(jù)零件成品質(zhì)量1.36?kg，估算毛坯質(zhì)量為mf?=?2.5?kg。 3.4.3零件表面粗糙度 由零件圖知，除φ68K7?mm孔以外，其余各加工表面為Ra≥1.6。 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(cè)中查鍛件的長(zhǎng)度、寬度、高度、厚度公差表可得。具體如表3-1所示。 表3-1 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 偏差 117H11 2 121 106.5 1.75 110 94 2 89 90 2 94 68K7 3 62 64 2 68 94孔深31mm 1.8 29.2 20 1 21 12 1.8 13.8 3.5 繪制毛坯圖 根據(jù)確定的毛坯尺寸和加工余量，可繪制毛坯-零件合圖，外圓角半徑為R6，內(nèi)圓角半徑為R3；內(nèi)、外模鍛斜度分別為7°、5°。如圖所示。 4 選擇加工方法，制定工藝路線 4.1 定位基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。加 4.1.1精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。 本零件是帶圓盤狀齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，即精基準(zhǔn)選φ68K7mm的孔及其端面。 4.1.2粗基準(zhǔn)的選擇 由于CA6140車床齒輪所有表面都要加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，因此應(yīng)選φ94外圓及其端面為粗基準(zhǔn)。但因?yàn)橥鈭Aφ121mm上有分模面，表面不平整，有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準(zhǔn)。 4.2 零件表面加工方法的選擇 該零件的主要加工表面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、孔及槽，其加工方法選擇如表4-1所示。 表4-1 位置 公差等級(jí) 粗糙度（Ra/um） 加工方法 90 IT14 3.2 粗車—半精車 117h11 IT11 3.2 粗車—半精車 106.5 IT12 6.3 粗車—半精車 68K7 IT7 0.8 粗鏜—半精鏜—精鏜 94 IT14 6.3 粗鏜 端面 IT14 6.3 粗車 齒面 IT11 3.2 粗車—半精車 5小孔 IT14 50 鉆 槽 IT13 3.2 粗銑—半精銑 4.3 制訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)適時(shí)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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(jìn)行齒坯的加工，再進(jìn)行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面的加工。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求，現(xiàn)初步制定兩種工藝路線方案： 4.3.1工藝路線方案一： 1、工序10粗車、半精車、精車外圓Φ90 右端面及倒角。 2、工序20粗車、半精車、精車外圓 Φ106.5 Φ117 外環(huán)槽5×1?.5 粗車、半精車、精車內(nèi)圓Φ68 Φ94 內(nèi)環(huán)槽2.7×Φ71 左端面及倒角。 3、工序30 鉆孔4×Φ5。 4、工序40 粗銑、精銑21×22 槽。 5、工序50 滾齒 模數(shù)2.2 齒數(shù)50。 6、工序60 檢驗(yàn)。 4.3.2工藝路線方案二： 1、工序10 粗車φ117 φ90及其端面，粗鏜φ68 φ71內(nèi)表面。。 2、工序20 掉頭粗車φ106.5及端面，粗鏜φ94內(nèi)孔表面 3、工序30 半精車φ117和φ90外圓及其端面，半精鏜φ68內(nèi)孔表面和φ71圓槽內(nèi)表面。倒右端的角（圓角）。 4、工序40 掉頭半精車φ106.5及臺(tái)階面，半精鏜φ94內(nèi)孔表面，倒角（圓角）。 5、工序50 滾齒 6、工序60 銑槽 7、工序70 精鏜φ68內(nèi)孔。 8、工序80 鉆4×φ5孔。 工藝方案的比較與分析： 上述兩個(gè)工藝方案的主要特點(diǎn)在于：方案一是在車外圓和鏜孔時(shí)將粗精加工安排在一道工序內(nèi)，完成經(jīng)過兩次就將外圓和鏜孔加工至圖紙要求，工序30、40是鉆孔和銑槽，并且先加工4×φ5孔，再銑21×22 槽，在鉆孔和銑槽前就將φ68內(nèi)孔鏜到圖紙要求。這種方法首先不能保證外圓以及φ68等孔的高精度要求，另外孔與端面的垂直度也不能得到保證。工序30、40中先鉆孔后銑槽首先應(yīng)該考慮定位的方便，主要是孔加工比較困難，種種安排不利于鉆孔的定位。φ68內(nèi)孔的精加工安排在銑槽前面，在銑槽時(shí)需要用孔定位會(huì)影響φ68內(nèi)孔表面的精度。 方案二主要解決了方案一中的不足之處，加工出的齒輪零件工藝更精確。 因此，最后的加工路線確定如下： 序號(hào) 工序內(nèi)容 設(shè)備 10 粗車右端φ117和φ90外圓及其端面，粗鏜右端φ68孔內(nèi)表面和φ71圓槽內(nèi)表面。 C620-1型臥式車床 20 掉頭粗車左端φ106.5及端面，粗鏜左端φ94內(nèi)孔表面 C620-1型臥式車床 30 半精車右端φ117和φ90外圓及其端面，半精鏜右端φ68內(nèi)孔表面和φ71圓槽內(nèi)表面。倒右端的角（圓角）。 C620-1型臥式車床 40 掉頭半精車左端φ106.5及臺(tái)階面，半精鏜左端φ94內(nèi)孔表面，倒左端的角（圓角）。 C620-1型臥式車床 50 滾齒輪。 Y3150型滾齒機(jī) 60 銑槽 X62W臥式銑床 70 精鏜φ68內(nèi)孔表面 C620-1型臥式車床 80 鉆φ5孔，锪沉頭孔。 Z525型立式鉆床 90 熱處理 100 淬火 110 鉗工去毛刺 120 終檢 5 工序設(shè)計(jì) 5.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 5.1.1根據(jù)不同的工序選擇機(jī)床、刀具、檢驗(yàn)量具 如下表5-1所示： 表5-1 工步 設(shè)備選擇 刀具選擇 量具選擇 粗車 C620-1車床 YT5 90°偏刀 游標(biāo)卡尺 半精車 C620-1車床 YT30 游標(biāo)卡尺 粗鏜 C620-1車床 YT5 鏜刀 內(nèi)徑千分尺 半精鏜 C620-1車床 YT30 內(nèi)徑千分尺 滾齒 Y3150滾齒機(jī) A級(jí)單頭滾刀 公法線千分尺 銑槽 X62W臥式銑床 160mm三面刃銑刀 游標(biāo)卡尺 鉆孔 Z525立式鉆床 復(fù)合鉆 5.1.2機(jī)床的選擇 工序30、40、60、70，粗車和半精車又或者粗鏜和半精鏜。 各工序的加工步數(shù)不多，且不要求很高的生產(chǎn)率，精度要求不高，選用C620-1型臥式車床 滾齒 先用Y3150型滾齒機(jī)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 5.1.3刀具的選擇 加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)后金。粗加工用YT5，精加工用YT30。選用轉(zhuǎn)位車刀。切槽刀宜用高速鋼。 滾齒采用A級(jí)單頭滾刀達(dá)8級(jí)精度，選模數(shù)為2.25mm. 銑刀選用三面刃銑刀，銑刀直徑為160mm。 鉆小孔用復(fù)合鉆一次鉆出。 5.1.4量具的選擇 外圓表面的測(cè)量中，除117的尺寸公差為0.22最小要用到外徑千分尺外，其它均可用游標(biāo)卡尺 68K7 內(nèi)徑百分表 精鏜67K7孔時(shí)，用三牙鎖緊式圓柱塞規(guī) 軸向游標(biāo)卡尺 5.2 確定工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。 該零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表5.2所示。 表5.2 加工面 工序 余量 精度等級(jí) 工序尺寸 工序尺寸公差 117H11齒面 粗車 2.5 IT11 118.5 0 -0.220 半精車 1.5 IT9 117 0 -0.087 106.5外圓 粗車 3.5 IT11 108 0 -0.220 半精車 1.5 IT9 106.5 0 -0.087 90外圓 粗車 2.5 IT11 91.5 0 -0.220 半精車 1.5 IT9 90 0 -0.087 94孔 粗鏜 2.5 IT11 94 68K7孔 粗鏜 3 IT11 70 +0.190 0 半精鏜 2 IT9 69 +0.074 0 精鏜 1 IT7 68 +0.030 0 6 確定切削用量及基本時(shí)間 ?切削用量包括背吃刀量ap、進(jìn)給量f、和切削速度Vc。確定順序是先確定ap、f再確定Vc。 ?6.1 工序Ⅰ切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚩嗣?、外圓及鏜孔）。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機(jī)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a進(jìn)給量f和切削速度v。 6.1.1工序Ⅰ切削用量及基本時(shí)間的確定 ⑴ 切削用量 本工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚩嗣?、外圓及鏜孔）。己知加工材料為45鋼。 1） 確定粗車外圓的切削用量。選用刀的刀杠尺寸B×H=16mm×25mm ① 確定背吃刀量，粗些車雙邊余量為2.5mm,顯然為單邊余量： ② 確定進(jìn)給量f ，根據(jù)背吃力量 工件的直徑為100-400mm時(shí)，查表書本附表1得：f=0.60mm/r ③ 確定切削速度v。粗車速度取n=130r/min，根據(jù)公式 得 45號(hào)鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，根據(jù)GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定45鋼抗拉強(qiáng)度為600MPa，當(dāng)加工600-700Mpa鋼料、、時(shí)，切削速度v=109m/min。 確定的切削用量為： f=0.60mm/r, n=130r/min,v=45.5m/min。 車削時(shí)間： L為車削路程33mm. 2） 確定粗車外圓Ф91.5mm 、端面及臺(tái)階面的切削用量。采用車外圓Ф的刀具加工這些表面。車外圓車外圓Ф91.5mm的端面及臺(tái)階面的.車外圓Ф91.5mm的f=０.60mm/r,車端面及臺(tái)階面的f=0.52mm/r。主軸轉(zhuǎn)速與車外圓Ф118.5mm相同。 切削速度： 粗車φ91.5時(shí)間： 3） 確定粗鏜孔的切削用量。所用刀具為YT5硬質(zhì)合金、直徑為20mm的圓形鏜刀。 ① 確定背吃力量，雙邊余量為3mm，顯然為單邊余量： ② 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表得，當(dāng)粗鏜料、鏜刀直徑為20mm、、鏜刀出長(zhǎng)度為100mm時(shí)，f=0.15-0.3mm/r按CA6140車床的進(jìn)給量，選擇 f=0.2mm/r ③ 確定切削速度v，根據(jù)公式： 查表得系數(shù)為： 所以 經(jīng)查C6140車床的轉(zhuǎn)速，選擇=370r/min。 確定粗鏜孔的基本時(shí)間，選鏜刀的主偏角。 其中，，，，，，，。所以： 確定粗車端面的基本時(shí)間： 式中，，，，，，，， 所以： 4） 確定粗車臺(tái)階面的基本時(shí)間： ，其中， 所以： 確定工序的時(shí)間： 各工序參數(shù)見下表 6.1.2工序Ⅱ切削用量及基本時(shí)間的確定 本工序還是為粗車（車端面、外圓、臺(tái)階面、鏜孔和車溝槽），己知與工序Ⅰ相同。 采用工序Ⅰ確定切削用量和切削時(shí)間的方法，得本工序的切削用量及基本時(shí)間見下表： 6.1.3工序Ⅵ切削用量及基本時(shí)間的確定 （1）切削用量 本工序?yàn)殂@孔，刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑d=5mm；鉆4個(gè)通孔；使用切削液。 ① 確定進(jìn)給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動(dòng)進(jìn)給。 ② 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm；耐用度T=15min。 ③ 確定切削速度V。670MPa的45鋼加工性屬5類。 暫定進(jìn)給量f=0.16mm/r?？刹榈肰=17m/min，n=18r/s。 （2）基本時(shí)間 鉆4個(gè)的通孔，基本時(shí)間約為20s。 6.1.4工序Ⅷ切削用量及基本時(shí)間的確定 ⑴ 切削用量 本工序?yàn)殂姴?，所選刀具為高速鋼三面刃銑刀。機(jī)床選用X62型臥式機(jī)床。共銑4個(gè)槽。 ① 確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量.查表得公式： 查表得： V= =39.84m/min n= =10.15r/s 根據(jù)銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表，選擇=0.063mm/s，=75mm/min 基本時(shí)間，根據(jù) T= 式中： l=7.5mm; T==166s 車床轉(zhuǎn)速 （n）r/s 進(jìn)給量 （fz）mm/r 切削速度 （v）mm/s 加工時(shí)間 （Ti）/s 10.15 0.063 39.84 166 6.2 工序第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅵ、第Ⅷ切削用量及基本時(shí)間的確定 將前面進(jìn)行的工作所得的結(jié)果，填入工藝文件。（見附表） 7 夾具設(shè)計(jì) 在機(jī)械加工過程中，為了保證工件的加工精度，使之相對(duì)于機(jī)床、刀具占有確定的位置，并能迅速、可靠地夾緊工件，以接受加工或檢測(cè)的工藝裝備稱為夾具，在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。 機(jī)床夾具的功用：機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，它使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確的位置（定位），并在加工過程中保持位置不變（夾緊）。 7.1 鉆通孔專用夾具 為提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)生產(chǎn)強(qiáng)度，需設(shè)計(jì)專用夾具。 7.1.1設(shè)計(jì)主旨 本夾具主要用來鉆四個(gè)通孔ф5鉆床夾具。本夾具將用立式鉆床。刀具為直徑ф5的麻花鉆，這4個(gè)通孔的相互關(guān)系是均勻分布成90°角。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)要保證精度要求。 7.1.2夾具設(shè)計(jì) 1.定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，ф68的內(nèi)孔精度要求較高，用作內(nèi)孔定位比較合適，故選ф68的內(nèi)孔作為定位面。 下一步是選擇固定夾緊面，有零件圖可知，選擇ф94的內(nèi)孔臺(tái)階面比較合適，故選擇ф94的內(nèi)孔臺(tái)階面作為固定夾緊面。 2.切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：直徑為ф5的麻花鉆 f /dn 其中： （在加工面上測(cè)量的近似值） 所以 水平分力： 實(shí) 垂直分力： 實(shí) 在計(jì)算切削時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中：為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1; 為刀具噸化系數(shù)1.1; 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。 所以 選用手輪——固定塊夾緊機(jī)構(gòu)，利用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠結(jié)構(gòu)形式選用V型，螺距為6mm。 3.定位誤差分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為軸，該定位元件軸的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配軸尺寸與公差相同。 4.夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 如前所述，本道工序的鉆床夾具選擇手輪——固定塊夾緊方式。本工序是立式鉆床一次加工完成鉆孔，孔直徑為ф5的通孔，因此切削力不大，適當(dāng)夾緊便能完成操作。 夾具上有一塊壓緊塊和旋轉(zhuǎn)支架，當(dāng)手輪松開后，壓緊塊便能在旋轉(zhuǎn)支架上自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓緊塊轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)，工件便可方便取出。由于采用手輪——固定塊夾緊方式，該夾具的最大優(yōu)點(diǎn)是工人更換工件方便，生產(chǎn)效率大大提高。 鉆床夾具的裝配圖見附圖。 7.2 銑21x22mm槽口的專用夾具 本夾具是工序Ⅵ用三面刃銑刀縱向進(jìn)給粗銑21mm槽口的專用夾具，在X62W臥式銑床上加工離合器齒輪一個(gè)端面上的兩條互成90°的十字槽。 7.2.1夾具的定位方案 以端面及Ф68K7mm 孔為定位基準(zhǔn)，采用平面在定位盤的短圓柱面及臺(tái)階面上定位。中間圓柱用夾緊工件，圓柱于臺(tái)階面上方處沿夾具45o開孔用于固定工件孔與x、y軸方向45o偏差。其中臺(tái)階平面限制3個(gè)自由度，短圓柱臺(tái)限制2個(gè)自由度。 7.2.2夾緊機(jī)構(gòu) 旋緊上部螺母，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用螺母壓緊壓板夾緊工件，壓板夾緊主要防止工件在銑銷力下產(chǎn)生傾覆和振動(dòng)，手動(dòng)螺旋夾緊可。 7.2.3誤差分析 1.定位盤的直徑與內(nèi)孔Ф68配合間隙誤差分析 （1） 間隙計(jì)算 定位盤加工直徑尺寸為Ф68f7，則其與孔的配合為。內(nèi)孔Ф68K7經(jīng)查表得Ф68，公差值為0.009-（-0.021）=0.03mm。定們盤Ф68f7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：0.009－0.069mm。 （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） （2） 誤差分析 該工件的定位基準(zhǔn)圓心將由于配合狀態(tài)的不同可能在最大范圍內(nèi)變動(dòng)，如圖所示為Ф0.069是工件圓心的變動(dòng)范圍而形成了定位誤差。其理想定位基準(zhǔn)為O點(diǎn)，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得很小，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(zhǔn)或定位盤與工件配合有間隙。（間隙越大誤差值則越大） （3） 誤差計(jì)算 對(duì)于間隙范圍尺寸0.009-0.069誤差計(jì)算： 在銑床上加工，其平均經(jīng)濟(jì)精度為９級(jí)，查表得ω＝0.05。 2.定位銷與工件角度誤差分析 （1） 角度與間隙分析 在工件與夾具間套上一根定位銷，此時(shí)工件只沿定位銷直線串動(dòng)，串動(dòng)范圍為Ф0.069mm，或在銷與工件孔的間隙變動(dòng)，而其它變動(dòng)范圍很小，大小主要由定位銷與工件配合間隙來定的。 （2） 計(jì)算兩者的間隙配合的間隙誤差 為了它們的角度更準(zhǔn)，在能加工與配合的情況下它們的間隙應(yīng)盡量的小，由表查得定位銷的尺寸為Ф5s6比較適合，Ф5g6為Ф5mm，公差為0.008mm,所以它們配合最大間隙Ｄ為0.012mm,最小間隙為0.004mm,間隙范圍為：0.004-0.012mm （3） 角度計(jì)算 它們的偏移的最大角度為：　arctan A==0.007o 經(jīng)查表夾具上45°角公差取Tα＝0.5 o （是定位誤差的一部分）。銑床平均加工經(jīng)濟(jì)精度10級(jí)，查表得ω＝0.08 o所以角的定位誤差為： o 3.減少誤差的方法： 這些誤差影響差工件加工的精度，我們應(yīng)該盡量減少這些誤差。 若不能滿足加工精度要求時(shí)，可采用下述方法解決： （1） 減小銷子與孔的配合間隙，銷子直徑選Ф6g5或Ф6h6。 （2） 采用活動(dòng)錐形定位銷，使孔與銷無(wú)間隙配合。 （3） 底板的平面度精度要高。 （4） 定位盤與工件孔Ф68配間隙應(yīng)盡量的小。 （5） 定位盤與工件孔Ф68的同軸度允值應(yīng)最小。 7.2.4夾緊力的計(jì)算 夾緊力的作用點(diǎn)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(huì)使工件在切削過程中產(chǎn)生位移并容易引起振動(dòng)，夾緊力過大又會(huì)造成工件或夾具不應(yīng)有的變型或表面損傷，因此，應(yīng)對(duì)所需的夾行計(jì)算。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工緊力進(jìn)件上的其他力相平衡；實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)。 采用估算法確定夾緊力的大小，根據(jù)工件所受切銷力、夾緊力、摩擦力等作用的情況，實(shí)際夾緊力Fs等于計(jì)算出切銷力F乘以安會(huì)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn)來選取，一般粗加工或斷續(xù)力切削時(shí)取K=2.5~3；精加工和連續(xù)切削時(shí)取K=1.5~2；如果夾緊力的方向和切削力的方向相反，為了保證夾緊K值可取2.5~3。 計(jì)算切削力的指數(shù)公式： F=C a f a z d K 其中查表得： C=96.6; a=16mm; KF=0.88; f=0.08mm/r; yF=0.75 a=12.5mm; z=6 ;d=16; qe=-0.87; 代入計(jì)算得：F=96.6×16×0.08×12.5×6×16×0.88=985.95N 實(shí)際切削力為：Fs=985.95×2.5 =2464.875N （摩擦系數(shù)只在夾緊機(jī)構(gòu)有足夠剛性時(shí)才考慮） 結(jié) 論 通過這兩年以來學(xué)習(xí)專業(yè)課程和這幾個(gè)月以來的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)掌握的不扎實(shí)和與實(shí)際應(yīng)用無(wú)法緊密聯(lián)系起來。在設(shè)計(jì)過程中，充分應(yīng)用了計(jì)算機(jī)的Word，又在畫圖中練習(xí)了CAD軟件，選擇零件的毛坯、尺寸、加工中又加深了對(duì)機(jī)械制造重要理論知識(shí)的理解。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成讓我感受到：今后無(wú)論做任何事都要腳踏實(shí)地，一步一步的完成，最后才能取得成功。 畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在不足之處，希望老師指出。 致 謝 首先應(yīng)該感謝學(xué)院給我們提供了大學(xué)三年的教育機(jī)會(huì)，感謝輔導(dǎo)員老師在這三年中對(duì)我們生活和學(xué)習(xí)的關(guān)心照顧，他不僅教會(huì)我一些知識(shí)，而且教會(huì)了我們?cè)鯓幼鋈恕? 感謝大學(xué)三年的所有任課教師的認(rèn)真教學(xué)，讓我們掌握了理論知識(shí)。 最后特別要感謝我們的指導(dǎo)老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的多次指導(dǎo)和修改，老師在我們完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中提供了很大的幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 王先逵，《機(jī)械制造工藝學(xué)》，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1997.10 [2] 孟少農(nóng)，《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [3] 陳宏均，《典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)例》，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [4] 晉其純 張繡珍，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，北京大學(xué)出版社 [5] 陳于萍 高曉康，《互換性與測(cè)量技術(shù)》，（第二版）高等教育出版社 [6] 馮辛安，《機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)》，第二版 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