直齒圓柱齒輪的滾齒輪夾具設計及加工工藝含非標5張CAD圖.zip
直齒圓柱齒輪的滾齒輪夾具設計及加工工藝含非標5張CAD圖.zip,圓柱齒輪,齒輪,夾具,設計,加工,工藝,非標,CAD
摘要
本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
直齒圓柱齒輪的工藝設計和加工直齒圓柱齒輪的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：直齒圓柱齒輪；工藝；夾具設計；工序；工藝路線；切削用量
Abstract
This design involves the knowledge of machine manufacturing technology and fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching and measurement, etc.
The technological design of spur gear and the fixture design of processing spur gear are three parts, including the technological design of parts processing, the process design and the design of special fixture. In the process design, we should first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, and select the processing benchmark of the parts, design the process route of the parts; then calculate the size of the parts in each step, the key is to determine the process equipment and cutting parameters of each step; and then, we can choose the processing benchmark of the parts. The design of the special fixture is carried out, and the components of the fixture are selected, such as positioning elements, clamping elements, guiding elements, connecting parts between the fixture body and the machine tool, and other components. The positioning errors caused by fixture positioning are calculated, and the rationality and shortcomings of fixture structure are analyzed. Improvement.
Key words: spur gear; process; fixture design; process; process route; cutting parameters
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1機床夾具的主要功能 1
1.2機床夾具的組成 1
1.3夾具設計的步驟和基本要求 1
第2章 零件的分析 9
2.1零件的作用 9
2.2 零件的工藝要求 9
第3章 機械加工工藝路線 10
3.1確定毛坯的制造形式 10
3.2基面的選擇 10
3.3加工工藝路線 12
3.4機械加工余量的確定 13
3.5確定切削用量及基本工時 13
第4章 專用夾具設計 32
4.1 問題的提出 32
4.2 定位基準的選擇 32
4.3定位元件的設計 33
4.3 定位誤差分析 33
4.4 切削力的計算與夾緊力分析 34
4.5夾具設計及操作簡要說明 35
參 考 文 獻 35
心得體會 37
IV
第1章 緒論
1.1機床夾具的主要功能
機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經(jīng)濟方向發(fā)展。機床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術要求，工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產(chǎn)中，而專用夾具用于生產(chǎn)批量較大或特殊需要時。
1.2機床夾具的組成
1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。
2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。
3）對刀或?qū)蛟?保證刀具與工件加工表面的正確位置。
4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關系。
1.3夾具設計的步驟和基本要求
一：夾具設計的基本要求
夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質(zhì)量、工人的勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。
1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求，成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產(chǎn)。
2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產(chǎn)效率。
3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。
為保證上述基本要求，夾具的生產(chǎn)過程應按下面程序進行：夾具生產(chǎn)任務書—夾具的結(jié)構設計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產(chǎn)使用。
夾具生產(chǎn)任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據(jù)生產(chǎn)需要而提出的。任務書中包含內(nèi)容有設計理由、使用車間、使用設備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、夾緊點。這是設計夾具的依據(jù)，也是驗收制造夾具的依據(jù)。夾具結(jié)構設計是設計人根據(jù)夾具設計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設計。夾具結(jié)構設計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結(jié)構合理性、結(jié)構工藝性和經(jīng)濟性進行審核、會簽、交付制造。制成的夾具要同設計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產(chǎn)率、操作方便、安全，就可交付生產(chǎn)車間使用。
二:夾具的設計步驟
當接到夾具設計任務書后，按下面6個步驟，逐步設計。
1）明確設計任務，收集研究設計的原始資料。原始資料包括如下內(nèi)容。
A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設計夾具應有的工序圖，并了解該工序所使用的設備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。
B：了解零件的生產(chǎn)類型，就是決定夾具采用簡單結(jié)構或復雜結(jié)構的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構完善、生產(chǎn)率高 或是單件小批量生產(chǎn)或急于應付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構應簡單，以便迅速制造交付使用。
C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機床的技術參數(shù)。
D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件等。
E：收集國內(nèi)外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。
F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣壓值等。
G：收集有關夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結(jié)構圖冊等。
2）確定夾具結(jié)構方案，繪制結(jié)構草圖，其主要內(nèi)容如下。
A：根據(jù)工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定位元件，計算定位誤差。
B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、銑夾具）。
C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。
D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構型式。
E：確定和設計其他結(jié)構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。
在確定夾具結(jié)構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。
3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。
A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。
B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。
C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。
D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。
4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結(jié)構繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術條件。
5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。
6）繪制總圖中非標準件的零件圖。
三：夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注
在夾具設計中，對于初設計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件，往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。
1）夾具總圖上應標注的五類尺寸
A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。
B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定位誤差的依據(jù)。
C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。
D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。
E：夾具內(nèi)容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質(zhì)及配合精度，否則夾具精度無法保證。
2） 夾具總圖上應標注的四類技術條件
夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。
A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對稱線的同軸度。
B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。
C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求
D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求
3）五類尺寸、四類技術條件的分類
五類尺寸、四類技術條件根據(jù)是否與工序加工要求相關而分為兩類，其精度值大小和取法不同。
A：與工件加工要求無直接關系的
① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據(jù)公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定。
② 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件。
B： 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技術條件直接對應，直接根據(jù)工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。
制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。
① 應經(jīng)工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。
② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設計依據(jù)。
4）夾具調(diào)刀尺寸的標注
當夾具設計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注調(diào)刀尺寸（調(diào)刀尺寸一般是指夾具的調(diào)刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關，也是夾具總圖上關鍵尺寸要求。
四：夾具體設計
夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎件、組成夾具的各種元件、機構、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產(chǎn)生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個設計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長，設計時，應給以足夠的重視。
（1）夾具體和毛坯結(jié)構
實際生產(chǎn)中所用夾具體常用的有三種結(jié)構。
A：鑄造結(jié)構
鑄造結(jié)構夾具體的優(yōu)點如下：
① 可鑄出復雜的結(jié)構形狀。
② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場合。
③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產(chǎn)周期長，因存在鑄內(nèi)應力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。
B：焊接結(jié)構其優(yōu)點如下：
① 容易制造，周期短。
② 采用鋼板、型材，如結(jié)構合理，布置得當，可減小質(zhì)量。由于上述兩優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品試制或臨時急用的場合，以縮短生產(chǎn)周期。此外，一些結(jié)構簡單的小型夾具，如翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結(jié)構十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉(zhuǎn)，力求結(jié)構輕巧耐磨。
但焊接結(jié)構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。
C：裝配結(jié)構
裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據(jù)使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產(chǎn)，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產(chǎn)周期，還可降低生產(chǎn)成本。要使裝配夾具體在生產(chǎn)中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。
（2）對夾具體的基本要求
A：一定的形狀和尺寸
夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構和裝置的結(jié)構尺寸都設計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因為是單件生產(chǎn)，一般不作復雜計算設計。通常參照類似的夾具結(jié)構，按經(jīng)驗類比法估計確定。
確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據(jù)。
① 鑄造結(jié)構的夾具體，壁厚取15～40mm，過厚處挖空。
② 焊接結(jié)構用鋼板取10～15mm，剛度不夠時加筋板。
③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選?。?
a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm.
b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm.
B：足夠的強度和剛度
目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度不夠時，可增設加強筋或用框形結(jié)構。若用加強筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。
C：良好的結(jié)構工藝性
以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺；各加工表面，最好在同一平面內(nèi)或在同一回轉(zhuǎn)表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。
第2章 零件的分析
2.1零件的作用
題目所給的零件是直齒圓柱齒輪。直齒是齒輪的一種分類方式。按照一對齒輪軸線的相對位置和齒向（兩周是否平行）分為平面齒輪轉(zhuǎn)動和空間齒輪轉(zhuǎn)動；按照齒輪的工作條件不同可分為開式傳動和閉式傳動；按照輪齒或齒廓的形狀分為直齒、斜齒、人字齒、或直齒、曲齒。
2.2 零件的工藝要求
對該零件的平面和孔及齒輪還有外圓進行加工，具體要求如下：
Φ238右端面 粗糙度Ra1.6
Φ238外圓 粗糙度Ra1.6
Φ238左端圓 粗糙度Ra6.3
Φ130端面 粗糙度Ra1.6
Φ130外圓 粗糙度Ra1.6
錐孔 粗糙度Ra0.8
鍵槽 粗糙度Ra6.3
齒輪 粗糙度Ra0.8
第3章 機械加工工藝路線
3.1確定毛坯的制造形式
零件材料為45鋼，特性為中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構鋼,考慮到中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構鋼 的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應該選用鍛件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為3000件,已達到成批生產(chǎn)的水平，而且模鍛，免除了砂模和制模的設備，以及減少了鍛工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低，這樣得來的鍛件具有緊密與微細的顆粒結(jié)構及較好的機械性能。因此采用模鍛,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應該的。
3.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。?
一：粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。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。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。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。
（3） 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。
（4） 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(jīng)初加工。
（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。
二：精基準的選擇
精基準的選擇應滿足以下原則：
（1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。
（2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。
（3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。
（4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。
（5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。
主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。
3.3加工工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案：
工序01：鍛造
工序02：調(diào)質(zhì)處理
工序03：粗車Φ238右端面、Φ238外圓
工序04：粗車Φ238左端圓；粗車、半精車Φ130端面、Φ130外圓
工序05：半精車、精車Φ238右端面、Φ238外圓；倒角
工序06：精車Φ130端面、Φ130外圓；倒角
工序07：粗車、半精車、精車錐孔
工序08：磨錐孔
工序09：插鍵槽
工序10：滾齒輪
工序11：齒部淬火
工序12：去毛刺
工序13：檢驗至圖紙要求并入庫
3.4機械加工余量的確定
鍛件重為7.2kg,在1600t熱模鍛壓力機上生產(chǎn)，零件磨削精加工工序，鍛件復雜系數(shù)為，長度為50mm時，查出該零件余量是：厚度方向為2.0-2.5mm，水平方向為2.0-2.5mm。
3.5確定切削用量及基本工時
工序01：鍛造
工序02：調(diào)質(zhì)處理
工序03：粗車Φ238右端面、Φ238外圓
工步一：粗車Φ238右端面
1、切削用量
機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)換車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1）確定切削深度
由于單邊余量為1.5mm，可在1次走刀內(nèi)切完。
2）確定進給量
根據(jù)表1.4，在粗車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/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(jù)表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
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=0.26mm/r可用。
3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=600m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min
≈455r/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=460r/min
則實際切削速度=340m/min
5）校驗機床功率
由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據(jù)表1.30，當=460r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min
2、確定粗車Φ238右端面的基本時間
，
式中 =242mm，=91mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工步二：粗車Φ238外圓
，
式中 =27.5mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工序04：粗車Φ238左端圓；粗車、半精車Φ130端面、Φ130外圓
工步一：粗車Φ238左端面
1、切削用量
機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)換車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1）確定切削深度
由于單邊余量為2.0mm，可在1次走刀內(nèi)切完。
2）確定進給量
根據(jù)表1.4，在粗車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/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(jù)表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
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=0.26mm/r可用。
3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=600m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min
≈455r/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=460r/min
則實際切削速度=340m/min
5）校驗機床功率
由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據(jù)表1.30，當=460r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min
2、確定粗車Φ238左端面的基本時間
，
式中 =239mm，=134mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工步二：粗車Φ130端面
，
式中 =134mm，=91mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工步三：半精車Φ130端面
1、 =0.4mm
2、 =0.22mm/r
3、 =9000.80.650.811.15m/min≈436m/min
=600r/min
4、確定基本工時
，
式中 =134mm，=91mm，=0.45mm，=4mm，=0mm，=0.222mm/r，=600r/min,=1
則
工步四：粗車Φ130外圓
，
式中 =25.1mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工步五：半精車Φ130外圓
，
式中 =25.1mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1
則
工序05：半精車、精車Φ238右端面、Φ238外圓；倒角
工步一：半精車Φ238右端面
1、切削用量
機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)換車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1）確定切削深度
由于單邊余量為0.4mm，可在1次走刀內(nèi)切完。
2）確定進給量
根據(jù)表1.4，在半精車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/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(jù)表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
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=0.22mm/r可用。
3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出。現(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=900m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=9000.80.650.811.15m/min≈436m/min
≈583r/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=600r/min
則實際切削速度=436m/min
5）校驗機床功率
由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據(jù)表1.30，當=600r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=0.4mm，=0.22mm/r，=600r/min，=436m/min
2、確定半精車Φ238右端面的基本時間
，
式中 =239mm，=91mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1
則
工步二：精車Φ238右端面
1、 =0.1mm
2、 =0.2mm/r
3、 =12000.80.650.811.15m/min≈581m/min
=760r/min
4、確定基本工時
，
式中 =239mm，=91mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1
則
工步三：半精車Φ238外圓
，
式中 =25mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1
則
工步四：精車Φ238外圓
，
式中 =25mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1
則
工序06：精車Φ130端面、Φ130外圓；倒角
工步一：精車Φ130端面
1、切削用量
機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)換車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1）確定切削深度
由于單邊余量為0.1mm，可在1次走刀內(nèi)切完。
2）確定進給量
根據(jù)表1.4，在半精車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/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(jù)表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
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=0.2mm/r可用。
3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.2mm/r，切削速度=1200m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=12000.80.650.811.15m/min≈581m/min
≈778r/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=760r/min
則實際切削速度=581m/min
5）校驗機床功率
由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據(jù)表1.30，當=760r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=0.1mm，=0.2mm/r，=760r/min，=340m/min
2、確定精車Φ130端面的基本時間
，
式中 =130.2mm，=91mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1
則
工步二：精車Φ130外圓
，
式中 =25mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1
則
工序07：粗車、半精車、精車錐孔
工步一：粗車錐孔
1、切削用量
機床為C620-1型臥式車床， 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)換車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1）確定切削深度
由于單邊余量為1.5mm，可在1次走刀內(nèi)切完。
2）確定進給量
根據(jù)表1.4，在粗車QT500-7、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/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(jù)表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據(jù)表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
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=0.26mm/r可用。
3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)表1.10，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=600m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min
≈455r/min
按C620-1機床的轉(zhuǎn)速(表4.2-8），選擇=460r/min
則實際切削速度=340m/min
5）校驗機床功率
由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據(jù)表1.30，當=460r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min
2、確定粗車錐孔的基本時間
，
式中 =50mm，=3.635mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1
則
工步二：半精車錐孔
，
式中 =50mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1
則
工步三：精車錐孔
，
式中 =50mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1
則
工序08：磨錐孔
機床 內(nèi)圓磨床M250A
1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料
A46KV6P 35040127
其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，砂輪尺寸為450380520
2) 切削用量的選擇
式中： n---工件每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min)
----磨輪行程長度，mm
Z--單邊加工余量
---考慮磨削加工終了時的無火花磨削以及為削除加工面形狀誤差而進行局部修研的系數(shù)，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1
--軸（縱）向進給量（mm/r）
--雙行程磨削深度進給量（mm/雙行程）
查《機械加工工藝手冊》表33-42有
主軸轉(zhuǎn)速 n=980r/min
工作臺移動速度 ＝1.7m/min
切削深度 Z＝0.1mm
進給量 =0.0015mm/雙行程
3)切削工時
工序09：插鍵槽
機床 B5020插床
1)選擇硬質(zhì)合金插刀。見《機械加工工藝手冊》第三章中
3) 切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有
滑枕工作行程速度
工作臺移動速度 ＝0.2m/min
切削深度 H＝1.94mm
進給量 =0.2mm/r
3)工作臺行程長度及切削速度
由《機械制造工藝設計》表6.2-4查得
4)切削工時
式中 H----被加工槽的深度（mm)
----每雙程刀具進給量（mm/雙行程）
----每分鐘的雙程次數(shù)
----考慮插削回程快于工作行程的系數(shù)，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=0.8
工序10：滾齒輪
1. 選擇刀具
刀具選取滾刀D=32mm，頭數(shù)q=14
2.計算工時
根據(jù)Y32B型滾床說明書，其功率為為1.7kw，中等系統(tǒng)剛度。
則機動工時為
,=,
B——齒輪寬度mm
m——齒輪模數(shù)
——螺旋角
h為全齒高mm
——齒輪的齒數(shù)66
——滾刀頭數(shù)
n——滾刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min)
D——滾刀直徑
≤13時可一次切削
——工件每轉(zhuǎn)軸向進給量（mmm/r）
==[]mm=(12.71～13.71)mm
取，
≈0.111min
工序11：齒部淬火
工序12：去毛刺
工序13：檢驗至圖紙要求并入庫
第4章 專用夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
由指導老師的分配，決定設計滾齒輪的滾床夾具。
4.1 問題的提出
本夾具主要用于滾齒輪，表面粗糙度Ra0.8，精度要求較高，故設計夾具時主要考慮如何提高生產(chǎn)效率，也要注意生產(chǎn)質(zhì)量。
4.2 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。由零件圖和工藝過程得，選Φ238右端面和錐孔及鍵槽作為定位基準
4.3定位元件的設計
本工序選用的定位基準為Φ238右端面和錐孔及鍵槽定位，所以相應的夾具上的定位元件應是定位銷和鍵。因此進行定位元件的設計主要是對定位銷和鍵進行設計。夾緊則是在特制定位銷的螺桿上用螺母來完成。
1、 Φ238右端面與特制定位銷相配合，限制三個自由度，即X軸轉(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)動和Z軸移動。
2、 錐孔與特制定位銷相配合，限制兩個自由度，即X軸移動和Y軸移動。
3、 鍵槽與鍵相配合，限制一個自由度，即Z軸轉(zhuǎn)動。
工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位，故設計合理。
4.3 定位誤差分析
1、 基準位移誤差
由于定位副的制造誤差或定位副配合同間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用表示。
工件以Φ16孔、Φ16右端面、變速叉的臂右端和叉口內(nèi)側(cè)面來定位，鉆變速叉Φ6孔，如果工件內(nèi)孔直徑與軸外圓直徑做成完全一致，做無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，于是工件套在軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。按下式計算
式中 ——基準位移誤差，mm
——孔的最大直徑，mm
——軸的最小直徑，mm
=0.0355mm
2、 基準不重合誤差
加工尺寸h的基準是外圓柱面的母線上，但定位基準是工件圓柱孔中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用表示?；鶞什恢睾险`差為=
式中 ——基準不重合誤差，mm
——工件的最大外圓面積直徑公差，mm
=
4.4 切削力的計算與夾緊力分析
查表4得切削力計算公式：
式中，f=1mm/r,查表得
=736MPa, 即==1547N
所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=
式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：
K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5
孔軸部分由M20螺母鎖緊，查表得夾緊力為12360N
==30900N
由上計算得》，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
4.5夾具設計及操作簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為滾床夾具選擇在特制定位銷的螺桿上用螺母進行夾緊工件。本工序為滾削余量小，滾削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
參 考 文 獻
1.鄒青 主編 機械制造技術基礎課程設計指導教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8
2.趙志修 主編 機械制造工藝學 北京： 機械工業(yè)出版社 1984，2
3.孫麗媛 主編 機械制造工藝及專用夾具設計指導 北京：冶金工業(yè)出版社 2002，12
4.李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京： 北京出版社 1990，12
5.鄧文英 主編 金屬工藝學 北京： 高等教育出版社 2000
6.黃茂林 主編 機械原理 重慶： 重慶大學出版社 2002，7
7.丘宣懷 主編 機械設計 北京： 高等教育出版社 1997
8.儲凱 許斌 等主編 機械工程材料 重慶： 重慶大學出版社 1997，12
9.廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京： 中國計量出版社 2000，1
10.樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京： 機械工業(yè)出版社 1992，12
11.李慶壽 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1983，4
12.陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京： 機械工業(yè)出版社 1986，4
13.機床夾具結(jié)構圖冊 貴州：貴州人民出版社 1983，7
14.龔定
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