工藝夾具-X6232C齒輪加工工藝及其齒輪夾具和刀具設計

工藝夾具-X6232C齒輪加工工藝及其齒輪夾具和刀具設計,工藝,夾具,x6232c,齒輪,加工,及其,以及,刀具,設計 四 川 理 工 學 院 專 業(yè) 機械加工工藝過程卡 產品型號 X6232C 零（部）件圖號 2號 共 1 頁 機械設計制造及其自動化 產品名稱 銑床 零（部）件名稱 齒輪 共 1 頁 材料牌號 40Gr 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 82.572.5 每毛坯件數 1 每臺件數 1 備 注 工 序 號 工序 名稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準 終 單 件 010 車 粗車外圓，粗車右端面 機加 C620-1 通用夾具、YT5硬質合金可轉位車刀 80s 020 車 粗車70外圓及左端面，車溝槽 機加 C620-1 通用夾具、YT5硬質合金可轉位車刀 266s 030 車 半精車70外圓及左端面，精車70外圓 機加 C620-1 通用夾具、YT5硬質合金可轉位車刀 52s 040 車 半精車82.5外圓及右端面，精車右端面 機加 C620-1 通用夾具、YT5硬質合金可轉位車刀 37.5s 050 鉆 鉆22.6mm孔，加工28mm孔，采用鉆、擴、鉸 機加 Z535 通用夾具、鑲硬質合金刀片鉆頭 256s 060 鉆 鉆M8螺紋孔 機加 Z535 通用夾具、鑲硬質合金刀片鉆頭 73s 070 插 插齒m=2.5 機加 Y58 專用夾具、自制高速鋼插齒刀 65s 080 插 插槽 機加 BA5063 通用夾具、高速鋼插槽刀 25s 090 攻 攻M8螺紋 機加 Z3025 通用夾具、高速鋼機動絲錐 100 鉗 鉗工去毛刺 110 檢 最終檢查 入庫 描 圖 描 校 底圖號 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 編制日期 審核日期 會簽日期 班 級 姓 名 裝訂號 2003級1班 周利東 四 川 理 工 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書 題 目 X6232C齒輪加工工藝及其齒輪 夾具和刀具設計 學 生 周 利 東 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級 機械設計制造及自動化 機制2003級1班 學 號 030110323 指 導 教 師 張 良 棟 V 四川理工學院本科畢業(yè)（設計）論文 摘 要 此篇論文主要內容是對X6232C機床齒輪的加工工藝路線進行的研究、設計，其中包括了各道工序的加工方法，機床、刀具、夾具、輔具的選擇，基準面的選取，定位和夾緊方案的擬定；以及對插齒工序中所使用的專用夾具和刀具進行了研究設計。此次設計的主要內容在于如何使加工工序簡單化、降低加工難度，從而達到提高產品加工效率，加快產品上市時間的目的。 關鍵詞 工序，插齒，齒輪，夾具，刀具 ABSTRACT This thesis is the main content of machine tool X6232C main gear machining line for the research, design, Including the Road processes processing methods, machine tools, cutlery, fixtures, a Catholic instrument choice, datum selection, positioning and clamp programming; And the research design for the fixture and Cutters of gear shaping, The main content of the study is how to simplify the processes, reduce processing difficulty, and thus achieve greater processing efficiency, speed up product listed time. Keywords： The process, gear shaping，gear，Fixture，Cutters 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 X6232C齒輪的加工工藝 2 1.1 X6232C齒輪的工藝分析 2 1.2 X6232C齒輪的工藝要求 2 1.3 確定毛坯的制造形式 2 1.4 確定定位基準 3 1.4.1 粗基準的選擇 3 1.4.2 精基準選擇的原則 3 1.5 確定各表面加工方案 4 1.5.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 4 1.5.2 零件表面加工方法的選擇 5 1.6 工藝路線的擬訂 5 1.6.1工序的合理組合 5 1.6.2 加工階段的劃分 6 1.6.3 工藝路線 7 1.7 確定X6232C齒輪的偏差，機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯圖 8 1.7.1 毛坯形狀、尺寸確定的要求 8 1.7.2 確定機械加工余量 8 1.7.3 確定毛坯尺寸 9 1.7.4 設計毛坯圖 9 1.8 工序設計 11 1.8.1 選擇加工設備 11 1.8.2 確定工序尺寸 12 1.9 確定切削用量及基本時間（機動時間） 13 1.9.1 工序Ⅰ(車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 13 1.9.2 工序Ⅱ (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 15 1.9.3 工序Ⅲ (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 16 1.9.4 工序Ⅳ (車端面、外圓及倒角)切削用量及基本時間的確定 17 1.9.5 工序Ⅴ (鉆孔、擴孔及倒角)切削用量及基本時間的確定 18 1.9.6 工序Ⅵ (鉆孔)切削用量及基本時間的確定 19 1.9.7 工序Ⅶ (插齒)切削用量及基本時間的確定 19 1.9.8 工序Ⅷ (插鍵槽)切削用量及基本時間的確定 20 1.9.9 工序Ⅹ (攻螺紋)切削用量及基本時間的確定 21 第二章 夾具設計 22 2.1 研究原始資料 22 2.2 夾具設計 22 2.2.1 定位基準的選擇 22 2.2.2 切削力及夾緊力計算 22 2.2.3 定位誤差分析 23 2.2.4 夾具設計及操作的簡要說明 24 第三章 刀具設計 25 3.1 刀具材料的選擇 25 3.2 刀具設計 25 3.2.1 刀具結構設計的普遍原則 25 3.2.2 零件主要參數的確定 26 3.2.3 共軛齒輪主要參數的確定 26 3.2.4 刀具的設計和主要參數計算 27 總 結 32 參 考 文 獻 34 致 謝 35 37 前言 畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部的基礎課、技術課以及大部分專業(yè)之后進行的。同時結合社會實踐，金工實習，畢業(yè)實習的知識對機械加工制造的全面總結，也是我們在畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的訓練。因此,它在我們四年的大學生活中有重要的地位。 就我個人而言,我希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來從事的工作進行一次適應性的訓練從中鍛煉自己分析問題,解決問題的能力,為今后的工作打下堅實的基礎。 就工藝編制而言，加工工藝由零件特點，技術要求，加工工藝過程卡，工藝分析和質量評定等五個部分。工藝分析中對過程卡的工藝路線，熱處理安排及所用的夾具、刀具進行合理的分析選用。從而保證加工的各種精度要求。 就夾具設計而言，首先應該明確它的要求。夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固夾緊。夾具的設計是為了保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。在夾具設計整個過程中，始終要貫穿這樣的思想。 就刀具設計而言，刀具的全部結構要素都應以充分發(fā)揮刀刃的切削作用為目的。刀具的結構是為刀刃服務的。因而刀具結構的好壞是看其是否充分發(fā)揮了刀刃的切削性能。結構要簡明實用，工藝性好，便于制造，易于推廣。因此除要求聯接環(huán)節(jié)，調節(jié)環(huán)節(jié)，接合面和各機構元件盡可能少外，還要考慮元件的制造工藝性 整本說明書包含了工藝、夾具設計、刀具設計的所有詳細過程，并附有公式計算的詳盡過程和圖表，使讀者能夠更清晰的了解夾具設計的全程。編寫這本說明書，參考了許多資料，并且得到了指導老師張良棟老師的細心指導，以及本班同學的相互探討，還有機自教研室的其他老師的指導，在此致謝。 由于水平有限，錯誤和不足之處在所難免，懇請各位老師批評指正。 編者 二OO七年五月 第一章 X6232C齒輪的加工工藝 1.1 X6232C齒輪的工藝分析 X6232C齒輪是X6232C銑床上重要的傳動零件之一，其零件尺寸小，結構也不是很復雜。齒輪零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。本零件各表面粗糙度在Ra1.6μm-Ra3.2μm,所以各表面的加工并不困難。關于位置在外圓柱面上寬度為3mm和處的槽表面粗糙度沒做要求，3mm溝槽主要用做油槽用，位置精度不需要太高的要求，所以加工也不成問題。基準孔mm要求Ra3.2mm也很容易加工，對于M8螺紋用兩端面定位，縱向不要求位置精度，加工亦沒什么問題。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關鍵和重要的。 1.2 X6232C齒輪的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 圖1-1 齒輪零件圖 1.3 確定毛坯的制造形式 齒輪是X6232C銑床上主要傳動零件之一，可以傳遞空間平行兩軸間的運動和動力，所以要求其具有一定的強度。零件材料為40Cr，輪廓尺寸不大，形狀亦不復雜，又屬于小批量生產，所以可以選擇自由鍛毛坯。 毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 1.4 確定定位基準 1.4.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴．粗基準的選擇應以不加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：X6232C齒輪的外圓面是重要表面。因而在加工時選擇外圓面作為粗基準，加工齒輪的端面，再以加工出的端面作為精基準加工外圓面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷．應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 ⑸．粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 由于本齒輪零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準應先加工，因此應選擇外圓及一端面為粗基準。外圓處為分模面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準，所以應選擇外面及左端面作為X6232C齒輪加工的粗基準。 1.4.2 精基準選擇的原則 ⑴．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。 ⑶．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 ⑷．自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。本零件屬于圓柱齒輪，類型屬于單聯性，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定為基準，即遵循“基準重合”的原則。具體就是選擇Ф28H7孔及左端面作為X6232C齒輪加工的精基準。 1.5 確定各表面加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計X6232C齒輪的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 1.5.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵．根據生產類型選擇，在大批量生產中可用高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如：X6232C齒輪內孔加工，在小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質。 ⑷．要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 1.5.2 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內孔、端面、齒面、槽及螺紋孔，材料為40Cr，硬度HB241-286。由參考文獻[2]《機械制造工藝設計簡明手冊》有關資料可以確定其加工方法選擇如下： （1）Ф70外圓面，表面粗糙度為Ra3.2μm,需進行粗車→半精車→精車 （查參考文獻[2] 表1.4-6）。 （2） 3mm溝槽和Ф55處溝槽，未注表面粗糙度，分析其作用主要做油槽用，所以粗車即可 （參考文獻[2]表1.4-6）。 （3）Ф28內孔，表面粗糙度為Ra3.2μm,需進行鉆孔→擴孔→鉸孔 （參考文獻[2]表1.4-7）。 （4） M8螺紋孔為一般精度的內螺紋，可采用高速鋼機動絲錐來攻螺紋，需進行鉆孔→攻螺紋 （參考文獻[2]表1.4-17）。 （5） 右端面表面粗糙度為Ra1.6μm，需進行粗車→半精車→精車，左端面表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗車→半精車 （參考文獻[2]表1.4-6）。 （6） 齒面：齒輪模數為2.5，齒數為31，精度等級為7，表面粗糙度為Ra1.6μm，采用設計出的插齒刀具進行插齒加工 （參考文獻[2]表1.4-17）。 （7）槽：槽的表面粗糙度為Ra3.2μm，采用插槽刀進行插削加工。（參考文獻[1]表9-15） 1.6 工藝路線的擬訂 齒輪的加工工藝路線一般是先進行齒坯的加工，再進行齒面的加工。齒坯加工包括各圓柱面及端面的加工。具體安排是按照先加工基準面及其先粗后精的原則加工。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 1.6.1工序的合理組合 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴．工序集中的特點 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 ⑵．工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，像X6232C齒輪這種單件小批生產，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。 1.6.2 加工階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴．粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。 ⑵．半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm。 ⑶．精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑷．光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6，表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小孔之類的粗加工。 1.6.3 工藝路線 通過以上分析，本零件齒坯可按下述工藝路線進行： 工序Ⅰ：以左端面及左端面處外圓定位，粗車外圓，粗車右端面。 工序Ⅱ：以粗車出來的外圓及右端面定位，粗車左端面，粗車外圓，車溝槽和。 工序Ⅲ：以外圓及右端面定位，半精車左端面，半精車→精車外圓。 工序Ⅳ：以左端面及外圓定位，半精車→精車右端面，半精車外圓，倒角。 工序Ⅴ：以左端面及外圓定位，鉆孔，然后擴→鉸孔，倒角。 工序Ⅵ：以外圓及右端面定位，鉆M8螺紋孔. 工序Ⅶ：以孔及端面定位，插齒。 工序Ⅷ：以孔及端面定位，插鍵槽。 工序Ⅹ：攻M8螺紋。 工序Ⅺ：鉗工去毛刺。 工序Ⅻ：終檢，入庫。 1.7 確定X6232C齒輪的偏差，機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯圖 X6232C齒輪的鍛造采用的是合金鋼制造，其材料為40Cr，硬度HB241-286，生產類型為小批量生產，毛坯采用的是自由鍛造方式。 1.7.1 毛坯形狀、尺寸確定的要求 設計毛坯形狀、尺寸還應考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ②、工藝基準以設計基準相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類、形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 1.7.2 確定機械加工余量 鋼質鍛件的機械加工余量按JB3835-85確定。確定時根據估算的鍛件質量、加工精度及鍛件形狀復雜系數，由參考文獻[2]表2.2-25可查得內外表面的加工余量，孔的加工余量由表2.0-24查得。表中余量值為單邊余量。 1.7.2.1 鍛件質量 根據零件成品質量為1.04kg估算為2.0kg。 1.7.2.2 加工精度 零件各表面為一般加工精度F1。 1.7.2.3 鍛件形狀復雜系數S 假設鍛件的最大直徑為Φ86.5mm，長為76.5mm。 = m鍛件＝2kg 查參考文獻[2]表2.2-10，可定形狀復雜系數為S2，屬于一般級別。 1.7.2.4 機械加工余量 根據鍛件重量、F1、S1查參考文獻[2]表2.2-25。由于表中形狀復雜系數只列有S1和Sa，則S2參考S1定，S4參考Sa確定。由此查得直徑方向為3mm，水平方向為2.5mm。即鍛件各外徑的單邊余量為3mm，各軸向尺寸的單邊余量亦為2.5mm。鍛件中心孔的單邊余量查參考文獻[2]表2.2-24，查得為2.6mm。 1.7.3 確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra1.6μm。Ra<1.6μm的表面，余量要適當增大。 分析本零件，各需加工面和孔皆Ra1.6μm，因此這些面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可（表面只需粗加工的余量可取查得的最小值，當表面需經粗加工和精加工時，可取較大值）。 1.7.4 設計毛坯圖 1.7.4.1 確定毛坯尺寸公差 表1-1 齒輪毛坯（鍛件）尺寸 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 3 3 72.5 2.5 77.5 2.6 3 本零件鍛件重量為2.0kg，40Cr合金鋼含碳量為0.37%-0.44%，其最高含碳量為0.44%，則毛坯公差可從參考文獻[6]表2.3-28查得。 本零件毛坯尺寸允許偏差如表1-2所列。毛坯同軸度錯差允許值為0.6mm, 查參考文獻[2]表2.2-13得殘留飛邊余量為0.7mm。 表1-2 齒輪毛坯（鍛件）尺寸允許偏差 鍛件尺寸 偏差 根據 參考文獻[6]表2.3-28 77.5 參考文獻[8]表2.3-28 20 1.7.4.2 確定圓角半徑 工件的圓角半徑按參考文獻[2]表2.2-22確定。本鍛件各部分的H/B皆小于2，所以可以按下式計算： r=0.05H+0.5 R=2.5r+0.5 本鍛件的內外圓角半徑分別取相同數值。以最大的H進行計算： r=(0.0543+0.5)mm=2.65 r圓整為3mm. R=(2.53+0.5)mm=8mm 以上所取的圓角半徑數值能保證各表面的加工余量。 1.7.4.3 確定毛坯的熱處理 齒輪毛坯材料為40Cr，硬度HB241-286，經鍛造后應安排正火，以消除鍛件的殘余應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化而均勻的組織，從而改善了加工性。 圖1-2 毛坯圖 1.8 工序設計 1.8.1 選擇加工設備 1.8.1.1 選擇機床 （1） 工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是粗車和半精車。各工序的工步數不多，成批生產不要求很高的生產率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，查參考文獻[2]表4.2-7選用最常用的C620-1型臥式車床即可。 （2） 工序Ⅴ、Ⅵ為鉆孔、鉸孔。從加工要求及尺寸大小考慮，查參考文獻[2]表4.2-14選Z535立式鉆床。工序Ⅹ攻螺紋時可選擇Z3025搖臂鉆床。 （3） 工序Ⅶ為插齒。從加工要求及尺寸大小考慮，查參考文獻[3]表7.3-1選Y58型插床。 （4）工序Ⅷ是用插槽刀加工槽。應選插床?？紤]本零件屬于小批量生產，所選機床使用范圍較廣為宜，查參考文獻[3]表7.3-1選BA5063型插床能滿足要求 1.8.1.2 選擇夾具 本零件除粗銑及半精銑槽、鉆孔、鉸孔等工序需要專用夾具外，其它工序使用通用夾具即可。前四道車床工序用三爪自定心卡盤，插齒工序用設計出的專用夾具。 1.8.1.3 選擇刀具 （1） 在車床上加工的工序，一般都選用硬質合金車刀。加工鋼質零件采用YT類硬質合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。為提高生產率及經濟性，可選用可轉位車刀（GB5343.1-85，GB5343.2-85）。切槽刀宜選用高速鋼。 （2） 插齒時選用設計出的專用插齒刀具。 （3） 插槽刀查參考文獻[3]選高速鋼插槽刀。 1.8.2 確定工序尺寸 確定工序尺寸一般的方法是：由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。 1.8.2.1確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面根據有關資料已查處本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟加工精度確定。 本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1-3所列。 表1-3 圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 Ф82.50-0.2 外圓 2.5 1.5 Ф840-0.2 Ф82.50-0.2 Ra6.3μm Ra3.2μm Ф70h9外圓 2.5 1 0.5 Ф73.5 Ф70.5 Ф70 Ra6.3μm Ra3.2μm Ra1.6μm Ф55處溝槽 15 Ф55 Ra6.3μm Ф65處溝槽 5 Ф65 Ra6.3μm 1.8.2.2確定軸向的工序尺寸 （1） 花鍵孔Ф280+0.021 毛坯為實心，鉆通孔。內孔精度要求界于IT7IT8之間，參照參考文獻[17]表5-129確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Ф22.6 擴孔：Ф27.8 2Z=5.2mm 鉸孔：Ф28 2Z=0.2mm （2）鍵槽83.3mm 該鍵槽為花鍵槽，根據參考文獻[17]表5-145確定工序尺寸及余量為： 插槽：83.9mm Z=3.9mm 1.9 確定切削用量及基本時間（機動時間） 1.9.1 工序Ⅰ(車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 1.9.1.1 切削用量 本工序為粗車。己知加工材料為40Cr，σb=1000MPa，鍛件有外皮；機床為C620—1型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 1.9.1.1.1 確定粗車外圓Ф840-0.2的切削用量，選刀具為YT 5還質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620—1機床的中心高200 mm(參考文獻[7]表1.30)，故選刀桿尺寸BH＝16mm25mm，刀片厚度為4．5mm。根據參考參考文獻[7]表1.30，選擇車刀幾何形狀為卷屑檔帶倒棱型前刀面，前角120,后角60，主偏角900，副偏角′=10，刃傾角00，刀尖圓弧半徑0.8mm。 (1)確定切削深度 由于單邊余量僅為1.25mm，若要考慮鍛件斜度及公差． 大單邊余量為4mm，可在二次走刀內切完，故 (2)確定進給量f 查參考文獻[7]表1.4，在粗車鋼材、刀桿尺寸為16mmx 25mm、、工件直徑為60-100mm時， f=0.5-0.9mm/r 按C620-1機床的進給量（查參考文獻[2]表4.2-9） f=0.65mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。 根據參考文獻[7]表1.30，C620—1機床進給機構允許的進給力3530N。 根據參考文獻[7]表1.21，當合金鋼的＝570—670MPa，，，，(預計)時，進結力＝760N。 查參考文獻[7]表1.29-2的修正系數為，，，故實際進給力為 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的f=0.65mm/r可用。 (3)選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據參考文獻[7]表1．9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。 (4)確定切削速度 切削速度可根據公式計算，也可直接由表中查出?，F采用查表法確定切削速度。 根據參考文獻[7]表1.10，當用YTl5硬質合金車刀加工合金鋼，，，切削速度=109m/min. 查參考文獻[7]表1.28切削速度的修正系數為，，，，，故 式（1.1） 按C620—1機床的轉速(參考文獻[2]表4.2-8)，選擇 n=120r/min=2.0r/s 則實際切削速度v=45.6m/min。 (4)校驗機床功率 查參考文獻[7]表1.24，當，HBS=241-286，，，v45.6m/min時，。 查參考文獻[7]表1.28切削功率的修正系數1.17，1.0，1.13，0.8，0.65，故實際切削時的功率為 根據參考文獻[7]表1.30，當n=120r/min時，機床主軸允許功率。<，故所選的切削用量可在C621-1機床上進行。 最后確定的切削用量為： =1.25mm, f=0.65mm/r, n=120r/min=2.0r/s, v=45.6m/min=0.76m/s 1.9.1.1.2 確定粗車右端面的切削用量 采用粗車外圓的刀具加工。加工余量可一次走刀切除，端面=1.3mm，f=0.52mm/r，主軸轉速與車外圓相同。 1.9.1.2 基本時間 1.9.1.2.1確定粗車外圓的基本時間，根據參考文獻[2]表6.2-1，車外圓基本時間為 式（1.2） 式中 =20mm, =90,=2mm,=0,=0 則 1.9.1.2.2確定粗車右端面的基本時間，根據參考文獻[2]表6.2-1，車端面基本時間為 ， 式（1.3） 式中 =0，d=84mm,=2mm,=4mm,=0,1 則 =46s 1.9.1.2.2確定工序的基本時間 式（1.4） 1.9.2 工序Ⅱ (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 本工序仍為粗車。已知條件與工序I相同。車端面、外圓及溝槽都可采用與序I相同的可轉位車刀。 1.9.2.1 切削用量 采用工序I確定切削用量的方法，可得出本工序的切削用量為： （1） 粗車外圓70切削用量 =1.25mm, f=0.65mm/r, n=120r/min=2.0r/s, v=45.6m/min=0.76m/s （2） 粗車左端面切削用量 =1.3mm, f=0.52mm/r, n=120r/min=2.0r/s 1.9.2.2 基本時間 （1） 粗車外圓的基本時間，計算方法與工序I相同，同理： 式（1.5） 式中 =56.5mm, =90,=2mm,=0,=0 則 （2） 粗車左端面的基本時間計算方法與粗車右端面的計算方法相同，所以同理： ， 式（1.6） 式中 =0，d=73.5mm,=2mm,=4mm,=0,1 則 =41s （3） 確定工序的基本時間 車溝槽由于沒有要求表面粗糙度，所以進給量可以手動進給，切削速度取，轉速取。 1.9.3 工序Ⅲ (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定 1.9.3.1切削用量 本工序為半精加工。已句條件與粗加工工序相同。 1.9.3.1.1 確定半精車的切削用量 所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同，查參考文獻[2]表1-3，車刀幾何形狀為，′= （1） 確定切削深度 （2） 確定進給量 根據參考文獻[7]表1.6及參考文獻[2]表4.2-9中C620-1機床進給量，選擇。 由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機床進給機構強度。 （3） 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 查參考文獻[7]表1.9，選擇車刀后刀面最大磨損量為0.4mm，耐用度T=30min。 （4） 選擇切削速度v 查參考文獻[2]表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工合金鋼，，，切削速度=156m/min. 切削速度的修正系數查參考文獻[7]表1.28得：，其余的修正系數均為1。 故 查參考文獻[2]表4.2-8選擇C620-1機床的轉速為： 則實際切削速度 半精加工，機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量為： =0.5mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=136.8m/min=2.28m/s 1.9.3.1.2 確定精車的切削用量 精車外圓時采用半精車外圓的刀具，基本計算方法基本一致，同理求得的切削用量為： =0.25mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=133.8m/min=2.23m/s 同理也可求得半精車左端面的切削用量為： =0.5mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=136.8m/min=2.28m/s 1.9.3.2 基本時間 1.9.3.2.1 半精車外圓的基本時間 1.9.3.2.2 精車外圓的基本時間 1.9.3.2.2 精車外圓的基本時間 確定工序時間 1.9.4 工序Ⅳ (車端面、外圓及倒角)切削用量及基本時間的確定 本工序仍為半精車與精車。已知條件與工序Ⅲ相同，車端面和車外圓可采用與工序Ⅲ相同的可轉位車刀。 采用工序Ⅲ確定切削用量的方法，得出本工序的切削用量及基本時間如表1-4 表1-4 工序Ⅳ的切削用量及基本時間 工步 （mm） (mm/r) (m/s) (s) 半精車外圓Ф82.5mm 0.5 0.3 2.63 10.17 7.5 半精車右端面 0.5 0.3 2.63 10.17 15 精車右端面 0.25 0.3 2.63 10.17 15 倒角 手動 2 1.9.5 工序Ⅴ (鉆孔、擴孔及倒角)切削用量及基本時間的確定 1.9.5.1 切削用量 刀具選用鑲硬質合金鉆頭，直徑d=22.6mm,鉆通孔，使用切削液。選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度，根據參考文獻[2]表2.12，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm；耐用度T=15min。 1.9.5.1.1 確定鉆22.6孔的切削用量 （1） 確定背吃刀量 （2） 確定進給量 根據參考文獻[2]表8-69查得 故允許進給量需乘以修正系數： 按機床說明書?。? （3） 確定切削速度 根據參考文獻[2]表8-71，當材料為40Cr，HB=241286時， 按公式計算住軸轉速： 按機床說明書，取 ，故實際切削速度為： 最后確定的切削用量為： =11.3mm, f=0.43mm/r, n=3.5r/s, =0.23m/s 1.9.5.1.2 確定擴28孔的切削用量 刀具采用硬質合金錐柄擴孔鉆，d=28,其切削用量的計算方法與鉆孔基本相同，同理求得其切削用量為： =2.7mm, f=0.9mm/r, n=3.5r/s, =0.87m/s 1.9.5.2 基本時間 1.9.5.2.1 鉆孔的基本時間 式中 則 1.9.5.2.2 擴孔的基本時間 式（1.7） 工序基本時間為： 1.9.6 工序Ⅵ (鉆孔)切削用量及基本時間的確定 鉆孔的切削用量的計算方法同上道工序相同，刀具仍選鑲硬質合金鉆頭，d=8，同理可計算出切削用量為： =4mm, f=0.43mm/r, n=9.95r/s, =0.25m/s 鉆孔的基本時間： =s=53s 1.9.7 工序Ⅶ (插齒)切削用量及基本時間的確定 1.9.7.1 切削用量 選用設計出的高速鋼插齒刀，模數。工件切齒表面要求表面粗糙度為Ra1.6μm,根據參考文獻[2]表8-108，選擇工件每轉插刀軸向進給量。 查參考文獻[3]表7.3-1根據Y58的主要技術參數，選。 查參考文獻[7]表8-112，選 加工時的切削功率按下式計算 式（1.8） 式中=124，=0.9，=1.7，=0，=0.42mm/r,m=2.5mm, d=63mm, z=31,v=26.7m/min,=1.2 =0.17kw BA5063型插床的主電機功率，因，故所選擇的切削用量可在該機床上使用。 1.9.7.2 基本時間 查參考文獻[2]表6.2-13，用插齒刀插圓柱齒輪的基本時間為： 式（1.9） 式（1.10） 式中 h=5mm,,d=77.5mm,v=0.33m/s,L=18 則 1.9.8 工序Ⅷ (插鍵槽)切削用量及基本時間的確定 根據參考文獻[3]刀具選擇高速鋼插槽刀，刀具的幾何參數r0=50-120, ,a0=40-80,Kr’=10-20, 根據參考文獻[4]表8-155可得插鋼料時刀具磨損值A0=0.5mm,修正系數Kkv=0.85。根據參考文獻[3]表7.3-1，機床選用BA5063 根據參考文獻[17]表5-141計算鍵槽的加工余量： 式（1.11） 式中 T=31.3mm，D最小=28mm，=0，，b=8mm，所以 則 a=31.3-28+0.6=3.9mm 1.9.8.1 切削用量 分析零件圖，鍵槽的表面粗糙度要求為Ra3.2μm，根據參考文獻[1]表9-15確定走刀一次能滿足加工要求，則： p=3.9mm 查參考文獻[3]表7.3-3，加工槽寬b=8mm，長度小于100mm的鋼料時，插槽刀的進給量fa=0.11-0.13mm/dst。 根據BA5063查參考文獻[3]表7.3-1，選： fa=0.12 mm/dst 查參考文獻[3]表7.3-6，進給量為0.12 mm/dst的鋼料切削速度為： Vc=12.6m/min=0.21m/s 插削功率：Pc=0.06KW BA5063型插床的主電動機的功率PE=10KW，因Pc

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