畢業(yè)設(shè)計論文X6232C齒輪加工工藝及其齒輪夾具和刀具設(shè)計 完整圖紙

四 川 理 工 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書全套CAD圖紙等，聯(lián)系153893706題 目 X6232C齒輪加工工藝及其齒輪 夾具和刀具設(shè)計 學(xué) 生 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級 機械設(shè)計制造及自動化 機制2003級1班學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 V四川理工學(xué)院本科畢業(yè)（設(shè)計）論文摘 要此篇論文主要內(nèi)容是對X6232C機床齒輪的加工工藝路線進行的研究、設(shè)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(shè)計。此次設(shè)計的主要內(nèi)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(chǎn)品加工效率，加快產(chǎn)品上市時間的目的。 關(guān)鍵詞 工序，插齒，齒輪，夾具，刀具ABSTRACTThis 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，F(xiàn)ixture，Cutters 目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 X6232C齒輪的加工工藝21.1 X6232C齒輪的工藝分析21.2 X6232C齒輪的工藝要求21.3 確定毛坯的制造形式21.4 確定定位基準31.4.1 粗基準的選擇31.4.2 精基準選擇的原則31.5 確定各表面加工方案41.5.1 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素41.5.2 零件表面加工方法的選擇51.6 工藝路線的擬訂51.6.1工序的合理組合51.6.2 加工階段的劃分61.6.3 工藝路線71.7 確定X6232C齒輪的偏差，機械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖81.7.1 毛坯形狀、尺寸確定的要求81.7.2 確定機械加工余量81.7.3 確定毛坯尺寸91.7.4 設(shè)計毛坯圖91.8 工序設(shè)計111.8.1 選擇加工設(shè)備111.8.2 確定工序尺寸121.9 確定切削用量及基本時間（機動時間）131.9.1 工序(車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定131.9.2 工序 (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定151.9.3 工序 (車端面、外圓)切削用量及基本時間的確定161.9.4 工序 (車端面、外圓及倒角)切削用量及基本時間的確定171.9.5 工序 (鉆孔、擴孔及倒角)切削用量及基本時間的確定181.9.6 工序 (鉆孔)切削用量及基本時間的確定191.9.7 工序 (插齒)切削用量及基本時間的確定191.9.8 工序 (插鍵槽)切削用量及基本時間的確定201.9.9 工序 (攻螺紋)切削用量及基本時間的確定21第二章 夾具設(shè)計222.1 研究原始資料222.2 夾具設(shè)計222.2.1 定位基準的選擇222.2.2 切削力及夾緊力計算222.2.3 定位誤差分析232.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明24第三章 刀具設(shè)計253.1 刀具材料的選擇253.2 刀具設(shè)計253.2.1 刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計的普遍原則253.2.2 零件主要參數(shù)的確定263.2.3 共軛齒輪主要參數(shù)的確定263.2.4 刀具的設(shè)計和主要參數(shù)計算27總 結(jié)32參 考 文 獻34致 謝3535前言畢業(yè)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部的基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)之后進行的。同時結(jié)合社會實踐，金工實習(xí)，畢業(yè)實習(xí)的知識對機械加工制造的全面總結(jié)，也是我們在畢業(yè)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此,它在我們四年的大學(xué)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(shè)計對自己未來從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)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(chǔ)。 就工藝編制而言，加工工藝由零件特點，技術(shù)要求，加工工藝過程卡，工藝分析和質(zhì)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(shè)計而言，首先應(yīng)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(shè)計是為了保證工件的加工質(zhì)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(shè)計整個過程中，始終要貫穿這樣的思想。 就刀具設(shè)計而言，刀具的全部結(jié)構(gòu)要素都應(yīng)以充分發(fā)揮刀刃的切削作用為目的。刀具的結(jié)構(gòu)是為刀刃服務(wù)的。因而刀具結(jié)構(gòu)的好壞是看其是否充分發(fā)揮了刀刃的切削性能。結(jié)構(gòu)要簡明實用，工藝性好，便于制造，易于推廣。因此除要求聯(lián)接環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，接合面和各機構(gòu)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(shè)計、刀具設(shè)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(shè)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(dǎo)老師張良棟老師的細心指導(dǎo)，以及本班同學(xué)的相互探討，還有機自教研室的其他老師的指導(dǎo)，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(jié)構(gòu)也不是很復(fù)雜。齒輪零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)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(guān)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?；鶞士譵m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(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。1.2 X6232C齒輪的工藝要求一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)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(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)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(shè)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(fù)雜，又屬于小批量生產(chǎn)，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(yīng)當滿足以下要求：粗基準的選擇應(yīng)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(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)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。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。應(yīng)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。應(yīng)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。粗基準應(yīng)避免重復(fù)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。由于本齒輪零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準應(yīng)先加工，因此應(yīng)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(yīng)選擇外面及左端面作為X6232C齒輪加工的粗基準。1.4.2 精基準選擇的原則基準重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重合誤差?；鶞式y(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)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(shè)計和制造工作?；榛鶞实脑瓌t。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復(fù)加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。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(yīng)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(shè)計簡單等。本零件屬于圓柱齒輪，類型屬于單聯(lián)性，孔是其設(shè)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(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定為基準，即遵循“基準重合”的原則。具體就是選擇28H7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(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達到設(shè)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(zhì)量，同時是加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。對于我們設(shè)計X6232C齒輪的加工工藝來說，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)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(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)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要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工。根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可用高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如：X6232C齒輪內(nèi)孔加工，在小批量生產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。要考慮被加工材料的性質(zhì)。要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。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(nèi)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(shè)計簡明手冊有關(guān)資料可以確定其加工方法選擇如下：（1）70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55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）28內(nèi)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(nèi)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(shù)為2.5，齒數(shù)為31，精度等級為7，表面粗糙度為Ra1.6µm，采用設(shè)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(yīng)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(yīng)考慮工序的數(shù)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。工序集中的特點工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。工序分散的特點工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)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(chǎn)，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟效果。1.6.2 加工階段的劃分零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段：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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)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IT11IT12。粗糙度為Ra80100µm。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IT9IT10。表面粗糙度為Ra101.25µm。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(yīng)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IT6IT7，表面粗糙度為Ra101.25µm。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(zhì)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IT5IT6，表面粗糙度為Ra1.250.32µm。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(zhì)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(zhì)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(zhì)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：以左端面及左端面處外圓定位，粗車外圓，粗車右端面。 工序：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：以外圓及右端面定位，半精車左端面，半精車精車外圓。 工序：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：以左端面及外圓定位，鉆孔，然后擴鉸孔，倒角。 工序：以外圓及右端面定位，鉆M8螺紋孔. 工序：以孔及端面定位，插齒。 工序：以孔及端面定位，插鍵槽。工序：攻M8螺紋。 工序：鉗工去毛刺。 工序：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(shè)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(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，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(shè)計毛坯形狀、尺寸還應(yīng)考慮到：、各加工面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單。、工藝基準以設(shè)計基準相一致。、便于裝夾、加工和檢查。、結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設(shè)備和標準刀具進行加工。在確定毛坯時，要考慮經(jīng)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(dǎo)致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)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(jù)此繪出毛坯圖。1.7.2 確定機械加工余量鋼質(zhì)鍛件的機械加工余量按JB3835-85確定。確定時根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量、加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由參考文獻2表2.2-25可查得內(nèi)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(zhì)量根據(jù)零件成品質(zhì)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(fù)雜系數(shù)S假設(shè)鍛件的最大直徑為86.5mm，長為76.5mm。= m鍛件2kg查參考文獻2表2.2-10，可定形狀復(fù)雜系數(shù)為S2，屬于一般級別。1.7.2.4 機械加工余量 根據(jù)鍛件重量、F1、S1查參考文獻2表2.2-25。由于表中形狀復(fù)雜系數(shù)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(jīng)粗加工和精加工時，可取較大值）。1.7.4 設(shè)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3372.52.577.52.63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(jù)參考文獻6表2.3-2877.5參考文獻8表2.3-28201.7.4.2 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+0.5R=2.5r+0.5本鍛件的內(nèi)外圓角半徑分別取相同數(shù)值。以最大的H進行計算：r=(0.0543+0.5)mm=2.65r圓整為3mm.R=(2.53+0.5)mm=8mm以上所取的圓角半徑數(shù)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(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除鍛件的殘余應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過重新結(jié)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(shè)計1.8.1 選擇加工設(shè)備1.8.1.1 選擇機床（1） 工序、是粗車和半精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)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、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。工序攻螺紋時可選擇Z3025搖臂鉆床。（3） 工序為插齒。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）工序是用插槽刀加工槽。應(yīng)選插床?？紤]本零件屬于小批量生產(chǎn)，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(shè)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(zhì)合金車刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，可選用可轉(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)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(guān)。當基準不重合時，工序尺寸應(yīng)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(guān)。前面根據(jù)有關(guān)資料已查處本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)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(jīng)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82.50-0.2外圓2.51.5840-0.282.50-0.2Ra6.3µmRa3.2µm70h9外圓2.510.573.570.570Ra6.3µmRa3.2µmRa1.6µm55處溝槽1555Ra6.3µm65處溝槽565Ra6.3µm1.8.2.2確定軸向的工序尺寸（1） 花鍵孔280+0.021毛坯為實心，鉆通孔。內(nèi)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：22.6擴孔：27.8 2Z=5.2mm鉸孔：28 2Z=0.2mm（2）鍵槽83.3mm該鍵槽為花鍵槽，根據(jù)參考文獻17表5-145確定工序尺寸及余量為：插槽：83.9mm Z=3.9mm1.9 確定切削用量及基本時間（機動時間）1.9.1 工序(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，b=1000MPa，鍛件有外皮；機床為C6201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840-0.2的切削用量，選刀具為YT 5還質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊第一部分表1.1，由于C6201機床的中心高200 mm(參考文獻7表1.30)，故選刀桿尺寸BH16mm25mm，刀片厚度為45mm。根據(jù)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(nèi)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(gòu)強度的要求，故需進行校驗。根據(jù)參考文獻7表1.30，C6201機床進給機構(gòu)允許的進給力3530N。根據(jù)參考文獻7表1.21，當合金鋼的570670MPa，(預(yù)計)時，進結(jié)力760N。 查參考文獻7表1.29-2的修正系數(shù)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(gòu)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(jù)參考文獻7表19，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)參考文獻7表1.10，當用YTl5硬質(zhì)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(shù)為，故 式（1.1） 按C6201機床的轉(zhuǎn)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(shù)1.17，1.0，1.13，0.8，0.65，故實際切削時的功率為 根據(jù)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/s1.9.1.1.2 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(zhuǎn)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(jù)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(jù)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 =46s1.9.1.2.2確定工序的基本時間 式（1.4）1.9.2 工序 (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(zhuǎn)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/s1.9.2.2 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(zhuǎn)速取。1.9.3 工序 (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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jù)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(gòu)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(zhì)合金車刀加工合金鋼，切削速度=156m/min. 切削速度的修正系數(shù)查參考文獻7表1.28得：，其余的修正系數(shù)均為1。故 查參考文獻2表4.2-8選擇C620-1機床的轉(zhuǎn)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/s1.9.3.1.2 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 (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。已知條件與工序相同，車端面和車外圓可采用與工序相同的可轉(zhuǎn)位車刀。采用工序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 工序的切削用量及基本時間工步（mm）(mm/r)(m/s)(s)半精車外圓82.5mm0.50.32.6310.177.5半精車右端面0.50.32.6310.1715精車右端面0.250.32.6310.1715倒角手動21.9.5 工序 (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(zhì)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(jù)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(jù)參考文獻2表8-69查得 故允許進給量需乘以修正系數(shù)： 按機床說明書?。?（3） 確定切削速度根據(jù)參考文獻2表8-71，當材料為40Cr，HB=241286時，按公式計算住軸轉(zhuǎn)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/s1.9.5.1.2 確定擴28孔的切削用量 刀具采用硬質(zhì)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/s1.9.5.2 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 (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(zhì)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=53s1.9.7 工序 (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(shè)計出的高速鋼插齒刀，模數(shù)。工件切齒表面要求表面粗糙度為Ra1.6µm,根據(jù)參考文獻2表8-108，選擇工件每轉(zhuǎn)插刀軸向進給量。 查參考文獻3表7.3-1根據(jù)Y58的主要技術(shù)參數(shù)，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 (插鍵槽)切削用量及基本時間的確定 根據(jù)參考文獻3刀具選擇高速鋼插槽刀，刀具的幾何參數(shù)r0=50-120, ,a0=40-80,Kr=10-20, 根據(jù)參考文獻4表8-155可得插鋼料時刀具磨損值A(chǔ)0=0.5mm,修正系數(shù)Kkv=0.85。根據(jù)參考文獻3表7.3-1，機床選用BA5063 根據(jù)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=3.9mm1.9.8.1 切削用量分析零件圖，鍵槽的表面粗糙度要求為Ra3.2µm，根據(jù)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(jù)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<PE，故所選擇的切削用量可在該機床上使用1.9.8.1 基本工時 查參考文獻2表6.2-13，用插槽刀插鍵槽的基本時間為： 式（1.12）式中 h=3.9mm，=0.12mm/dst，L= =，則：L=72.5+5=77.5mm 則 1.9.9 工序 (攻螺紋)切削用量及基本時間的確定機床選擇：Z3025搖臂鉆床機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.2-11至表4.2-13可查技術(shù)參數(shù)。刀具選擇：高速鋼機動絲錐進給量f：f=1mm/r切削速度V：V=0.12m/s=7.2m/min主軸轉(zhuǎn)速n：由機床技術(shù)參數(shù)?。簄=250r/min實際切削速度：基本時間：由機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表6.2-14得： 式（1.13）式中：，i=1代入式1-10得： 第二章 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工X6232C齒輪零件時，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第道工序的專用夾具，本夾具將用于Y58型插床。刀具為設(shè)計出的高速鋼盤形插齒刀，對外圓面進行加工。2.1 研究原始資料利用本夾具主要用來在外圓面進行插齒加工，在本道工序前，其他都是已加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。2.2 夾具設(shè)計2.2.1 定位基準的選擇由零件圖可知：端面對光孔有同軸度要求，在進行插齒加工前光孔已完成加工，所以可選花鍵孔為插齒加工的定位基準。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，在此選用心軸作為定位元件，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作，還能保證加工時的技術(shù)要求。2.2.2 切削力及夾緊力計算刀具材料：W18Cr4V(高速鋼盤形插齒刀)查參考文獻8表1-2-9得出切削力計算公式為： 式（2-1）式中： 則 =2557N由夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的實際夾緊力應(yīng)滿足下式： 式（2-2）式中： W=2557N ，安全系數(shù)K可按下式計算 式（2-3）式中為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻8表1-2-1可得： K=所以 所需的實際夾緊力，是比較大的，為了使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，決定選用壓板夾緊工件端面進行插齒加工。查參考文獻8表1-2-11夾緊力可按下式計算： 式（2-4）式中： 由式（2-3）可得：K=2.25，D=70，=0.56，=82.5則 =9848N經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。2.2.3 定位誤差分析該夾具以平面定位心軸定心，屬于典型的一孔一面定位，工件的加工的尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差綜合等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差： 與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： 式（2.5）由參考文獻8表1-1-12可得：（1） 平面定位心軸定心的定位誤差：=0（2） 夾緊誤差：=（）cos其中接觸變形： 式（2.6）=0.014mm（3） 磨損造成的加工誤差：通常不超過0.005mm。（4） 夾具相對刀具位置誤差：取0.01mm則加工誤差之和： 定位誤差查參考文獻16，可按下式計算： 式（2.7）式中：工件孔的制造公差 心軸的制造公差：=0.015mm 定位副的最小間隙：=0 則 =0.018 誤差總和從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.2.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率，但該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用，在夾緊和松開工件時比較費時費力。在裝夾工件時首先多所有零件清洗，先用六角螺母把定位元件心軸（裝配過程中不允許磕、碰、劃傷和銹蝕）裝在夾具體上，然后把夾具體固定在工作臺上，接著裝上待加工零件，然后采用手動夾緊的方式把壓板、開口墊圈等固定在工件上端面。加工完成后，先將夾具體最上面的六角螺母擰下，取下零件上方的夾具零件，然后取下已加工好的零件，若要還要加工下個零件可以此時裝上下一個待加工零件，然后再裝上零件上方的夾具零件就可以接著加工。此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，墊臺和心軸采用可調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。以便隨時