直齿圆柱齿轮加工工艺及滚齿夹具设计（最大直径238）

直齿圆柱齿轮加工工艺及滚齿夹具设计（最大直径238）,圆柱齿轮,加工,工艺,夹具,设计,最大,直径,238 西安航空职业技术学院 机械加工工艺路线卡 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 直齿圆柱齿轮 共 页 第 页 材料牌号 45 毛坯种类 锻件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 备 注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 01 锻造 锻造 02 热 调质处理 03 车 粗车Φ238右端面、Φ238外圆 卧式车床C620-1 可转位车刀、游标卡尺 04 车 粗车Φ238左端圆；粗车、半精车Φ130端面、Φ130外圆 卧式车床C620-1 可转位车刀、游标卡尺 05 车 半精车、精车Φ238右端面、Φ238外圆；倒角 卧式车床C620-1 可转位车刀、游标卡尺 06 车 精车Φ130端面、Φ130外圆；倒角 卧式车床C620-1 可转位车刀、游标卡尺 07 车 粗车、半精车、精车锥孔 卧式车床C620-1 可转位车刀、游标卡尺 08 磨 磨锥孔 内圆磨床M250A 砂轮、游标卡尺 09 插 插键槽 插床B5020 插刀、游标卡尺 10 滚 滚齿轮 滚床Y32B 滚刀、游标卡尺 11 淬火 齿部淬火 12 钳工 去毛刺 13 终检 检验至图纸要求并入库 设计（日期） 校对（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 班级 检 验 卡 片 产品型号 工厂 零组件图号 直齿圆柱齿轮 车间 共 页 第 页 材 料 工序名称 检 验 名称 45 牌号 10 规格 滚齿轮 一个毛坯制造之零件数 检验后交： 序号 检验内容 检验设备及工具 1 测量直齿圆柱齿轮各端面 游标卡尺、塞尺 2 测量直齿圆柱齿轮各个孔 游标卡尺、塞尺 3 测量直齿圆柱齿轮各个外圆 游标卡尺、塞尺 4 测量直齿圆柱齿轮各个键槽 游标卡尺、塞尺 5 测量直齿圆柱齿轮各个齿轮 游标卡尺、塞尺 6 测量齿轮各部分表面粗糙度 粗糙度测量仪 编制 批准 文件编号 校对 审核 更改号 文件号 签字 日期 更改号 文件号 签字 日期 摘要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 直齿圆柱齿轮的工艺设计和加工直齿圆柱齿轮的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：切削用量 夹紧 定位 误差。 。 Abstract This design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement of various aspects of knowledge. 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. Keywords: cutting amount clamping positioning error. 目 录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1机床夹具的主要功能 1 1.2机床夹具的组成 1 1.3夹具设计的步骤和基本要求 1 第2章 零件的分析 9 2.1零件的作用 9 2.2 零件的工艺要求 9 第3章 机械加工工艺路线 10 3.1确定毛坯的制造形式 10 3.2基面的选择 10 3.3加工工艺路线 12 3.4机械加工余量的确定 13 3.5确定切削用量及基本工时 13 第4章 专用夹具设计 32 4.1 问题的提出 32 4.2 定位基准的选择 32 4.3定位元件的设计 33 4.3 定位误差分析 33 4.4 切削力的计算与夹紧力分析 34 4.5夹具设计及操作简要说明 35 参 考 文 献 35 心得体会 37 III 第1章 绪论 1.1机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。 1.2机床夹具的组成 1）定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。 2）夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。 3）对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。 4）夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。 1.3夹具设计的步骤和基本要求 一：夹具设计的基本要求 夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。 1）能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。 2）操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。 3）具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。 为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书—夹具的结构设计—使用、制造部门会签——夹具制造——夹具验收——生产使用。 夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。 二:夹具的设计步骤 当接到夹具设计任务书后，按下面6个步骤，逐步设计。 1）明确设计任务，收集研究设计的原始资料。原始资料包括如下内容。 A：加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，所设计夹具应有的工序图，并了解该工序所使用的设备、刀具、量具、其他辅具以及该工序的加工余量、切削用量、加工要求、生产节拍等参数。 B：了解零件的生产类型，就是决定夹具采用简单结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高 或是单件小批量生产或急于应付生产，则夹具结构应简单，以便迅速制造交付使用。 C：收集该夹具所用机床的资料，主要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及机床的技术参数。 D：收集所使用刀具的资料如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件等。 E：收集国内外同类型夹具资料，吸收其中先进而又能结合本厂情况的合理部分。 F：了解本厂制造夹具的能力和使用的条件，如夹具制造的条件及精度水平，有无压缩空气压值等。 G：收集有关夹具部件的标准（包括国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。 2）确定夹具结构方案，绘制结构草图，其主要内容如下。 A：根据工件加工尺寸、要求和开关，确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差。 B：确定刀具的引导方式及引导元件（指钻夹具、铣夹具）。 C：确定工件夹紧方式 ，选择或设计夹紧机构，计算夹紧力。 D：确定其他装置（如分度装置、顶出装置）的结构型式。 E：确定和设计其他结构，如铣床夹具与机床的连接装置、对刀装置。 在确定夹具结构的各组成部分时，可提出几种不同方案，分别画出草图，进行分析比较，从中选择出合理方案。 3）绘制夹具总图。应注意以下几点。 A：绘制夹具总图，尽量按1：1绘制，以保证直观性。 B：主视图尽量符合操作者的正面位置。 C：工件轮廓用双点画线绘制，并视为假想透明体，不影响其他元件的绘制。 D：绘图顺序为：工件——定位元件——引导元件——夹紧装置——其他装置——夹具体。 4）标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图结构绘制完成后，需标注五类尺寸和四类技术条件。 5）编写零件明细表。明细表应包括零件序号、名称、代号（指标准件代号或通用件代号 ）、数量、材料、热处理、质量等。 6）绘制总图中非标准件的零件图。 三：夹具总图上尺寸、公差与配合和技术条件的标注 在夹具设计中，对于初设计者，在夹具总图上如何标注尺寸及技术条件，往往是难点之一，以下对此作简要阐述。 1）夹具总图上应标注的五类尺寸 A：夹具外形轮廓尺寸——指夹具在长、宽、高三个方向上的最大极限尺寸。若有可动部分，则指运动部件在空间达到的极限位置的尺寸。标注夹具外形尺寸的目的是避免夹具与机床或刀具在空间发生干涉。 B：工件与定位元件间的联系尺寸——主要指工件定位面与定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它们直接影响工件加工精度，是计算工件定位误差的依据。 C：夹具与刀具的联系尺寸——主要指对刀元件或引导元件与夹具定位元件之间的位置尺寸、引导元件之间的位置尺寸或引导与导向部分的配合尺寸。 D：夹具与机床的连接部分尺寸——这类尺寸主要指夹具与机床主轴或工作如必须固定连接的平俱。如车床夹具要安装在车床主轴上，要标注与车床主轴的连接尺寸，铣床夹具要安装在工作台上，要标注与工作如T形槽相配的定位键尺寸。 E：夹具内容的配合尺寸——中心轴与夹具体孔的配合尺寸，钻套与衬套、衬套与夹具体的配合尺寸，此类尺寸必须标注尺寸、配合性质及配合精度，否则夹具精度无法保证。 2） 夹具总图上应标注的四类技术条件 夹具中的技术条件主要指夹具装配好后，各表面之间的位置精度要求。 A：定位元件之间的相互位置要求——这是指组合定位时多个定位元件之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。如两端顶尖顶轴两端中心孔，要求两顶尖轴线同轴度，两V形块对称线的同轴度。 B：定位元件与连接元件或夹具体底面的相位置要求——夹具的连接元件或夹具体底面是夹具与机床的连接部分，它决定了夹具与机床的相对位置，也就是决定了定位元件相对机床，或刀具的位置，即决定了工件相对机床或刀具的位置。 C：引导元件与连接元件或夹具体底面的位置要求 D：引导元件与定位元件之间的相互位置要求 3）五类尺寸、四类技术条件的分类 五类尺寸、四类技术条件根据是否与工序加工要求相关而分为两类，其精度值大小和取法不同。 A：与工件加工要求无直接关系的 ① 尺寸公差与配合 这类尺寸公差与配合应按照元件在夹具中的功用和装配要求，根据公差与配合国家标准或参阅有关资料来制定。 ② 技术条件 与工件加工要求无直接关系的夹具上技术条件。 B： 与加工要求直接相关的 这类尺寸和技术条件与工件上相应尺寸和技术条件直接对应，直接根据工件相应尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值选取。一般工件允差小，取大系数，工件允差大，则取小系数。 制定这类夹具尺寸公差时，要注意下列问题。 ① 应经工件的平均尺寸作为夹具相应尺寸的基本尺寸，极限偏差按对称双向标注。 ② 应以工序尺寸（不一定是工件最终尺寸）作为夹具基本尺寸的设计依据。 4）夹具调刀尺寸的标注 当夹具设计完成，按要求标注尺寸后，对有些夹具如铣夹具，往往还要标注调刀尺寸（调刀尺寸一般是指夹具的调刀基准到对刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相对基准的尺寸，它与工件加工尺寸直接相关，也是夹具总图上关键尺寸要求。 四：夹具体设计 夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。 （1）夹具体和毛坯结构 实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。 A：铸造结构 铸造结构夹具体的优点如下： ① 可铸出复杂的结构形状。 ② 铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。 ③ 铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长，因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。 B：焊接结构其优点如下： ① 容易制造，周期短。 ② 采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可缷式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆缷翻转，力求结构轻巧耐磨。 但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。 C：装配结构 装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。 （2）对夹具体的基本要求 A：一定的形状和尺寸 夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。 确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。 ① 铸造结构的夹具体，壁厚取15～40mm，过厚处挖空。 ② 焊接结构用钢板取10～15mm，刚度不够时加筋板。 ③ 夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取： a:夹具体、工件都是毛面，间隙取8～15mm. b:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取4～10mm. B：足够的强度和刚度 目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。 C：良好的结构工艺性 以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出3～5mm凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。 第2章 零件的分析 2.1零件的作用 题目所给的零件是直齿圆柱齿轮。直齿是齿轮的一种分类方式。按照一对齿轮轴线的相对位置和齿向（两周是否平行）分为平面齿轮转动和空间齿轮转动；按照齿轮的工作条件不同可分为开式传动和闭式传动；按照轮齿或齿廓的形状分为直齿、斜齿、人字齿、或直齿、曲齿。 2.2 零件的工艺要求 对该零件的平面和孔及齿轮还有外圆进行加工，具体要求如下： Φ238右端面 粗糙度Ra1.6 Φ238外圆 粗糙度Ra1.6 Φ238左端圆 粗糙度Ra6.3 Φ130端面 粗糙度Ra1.6 Φ130外圆 粗糙度Ra1.6 锥孔 粗糙度Ra0.8 键槽 粗糙度Ra6.3 齿轮 粗糙度Ra0.8 第3章 机械加工工艺路线 3.1确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢，特性为中碳调质结构钢,考虑到中碳调质结构钢 的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点,因此应该选用锻件,以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为3000件,已达到成批生产的水平，而且模锻，免除了砂模和制模的设备，以及减少了锻工车间的面积，生产成本就有了降低，这样得来的锻件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用模锻,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。 3.2基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。  一：粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。 二：精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： （1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。 3.3加工工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，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。 工艺路线方案： 工序01：锻造 工序02：调质处理 工序03：粗车Φ238右端面、Φ238外圆 工序04：粗车Φ238左端圆；粗车、半精车Φ130端面、Φ130外圆 工序05：半精车、精车Φ238右端面、Φ238外圆；倒角 工序06：精车Φ130端面、Φ130外圆；倒角 工序07：粗车、半精车、精车锥孔 工序08：磨锥孔 工序09：插键槽 工序10：滚齿轮 工序11：齿部淬火 工序12：去毛刺 工序13：检验至图纸要求并入库 3.4机械加工余量的确定 锻件重为7.2kg,在1600t热模锻压力机上生产，零件磨削精加工工序，锻件复杂系数为，长度为50mm时，查出该零件余量是：厚度方向为2.0-2.5mm，水平方向为2.0-2.5mm。 3.5确定切削用量及基本工时 工序01：锻造 工序02：调质处理 工序03：粗车Φ238右端面、Φ238外圆 工步一：粗车Φ238右端面 1、切削用量 机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。 1）确定切削深度 由于单边余量为1.5mm，可在1次走刀内切完。 2）确定进给量 根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。 根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。 的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。 3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=600m/min。 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均见表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min ≈455r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min 则实际切削速度=340m/min 5）校验机床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。 切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW 根据表1.30，当=460r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。 最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min 2、确定粗车Φ238右端面的基本时间 ， 式中 =242mm，=91mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：粗车Φ238外圆 ， 式中 =27.5mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工序04：粗车Φ238左端圆；粗车、半精车Φ130端面、Φ130外圆 工步一：粗车Φ238左端面 1、切削用量 机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。 1）确定切削深度 由于单边余量为2.0mm，可在1次走刀内切完。 2）确定进给量 根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。 根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。 的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。 3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=600m/min。 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均见表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min ≈455r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min 则实际切削速度=340m/min 5）校验机床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。 切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW 根据表1.30，当=460r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。 最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min 2、确定粗车Φ238左端面的基本时间 ， 式中 =239mm，=134mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：粗车Φ130端面 ， 式中 =134mm，=91mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工步三：半精车Φ130端面 1、 =0.4mm 2、 =0.22mm/r 3、 =9000.80.650.811.15m/min≈436m/min =600r/min 4、确定基本工时 ， 式中 =134mm，=91mm，=0.45mm，=4mm，=0mm，=0.222mm/r，=600r/min,=1 则 工步四：粗车Φ130外圆 ， 式中 =25.1mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工步五：半精车Φ130外圆 ， 式中 =25.1mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1 则 工序05：半精车、精车Φ238右端面、Φ238外圆；倒角 工步一：半精车Φ238右端面 1、切削用量 机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。 1）确定切削深度 由于单边余量为0.4mm，可在1次走刀内切完。 2）确定进给量 根据表1.4，在半精车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。 根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。 的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.22mm/r可用。 3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=900m/min。 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均见表1.28），故=9000.80.650.811.15m/min≈436m/min ≈583r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=600r/min 则实际切削速度=436m/min 5）校验机床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。 切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW 根据表1.30，当=600r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。 最后决定的切削用量为=0.4mm，=0.22mm/r，=600r/min，=436m/min 2、确定半精车Φ238右端面的基本时间 ， 式中 =239mm，=91mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1 则 工步二：精车Φ238右端面 1、 =0.1mm 2、 =0.2mm/r 3、 =12000.80.650.811.15m/min≈581m/min =760r/min 4、确定基本工时 ， 式中 =239mm，=91mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1 则 工步三：半精车Φ238外圆 ， 式中 =25mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1 则 工步四：精车Φ238外圆 ， 式中 =25mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1 则 工序06：精车Φ130端面、Φ130外圆；倒角 工步一：精车Φ130端面 1、切削用量 机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。 1）确定切削深度 由于单边余量为0.1mm，可在1次走刀内切完。 2）确定进给量 根据表1.4，在半精车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。 根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。 的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.2mm/r可用。 3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.2mm/r，切削速度=1200m/min。 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均见表1.28），故=12000.80.650.811.15m/min≈581m/min ≈778r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=760r/min 则实际切削速度=581m/min 5）校验机床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。 切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW 根据表1.30，当=760r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。 最后决定的切削用量为=0.1mm，=0.2mm/r，=760r/min，=340m/min 2、确定精车Φ130端面的基本时间 ， 式中 =130.2mm，=91mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1 则 工步二：精车Φ130外圆 ， 式中 =25mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1 则 工序07：粗车、半精车、精车锥孔 工步一：粗车锥孔 1、切削用量 机床为C620-1型卧式车床， 所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。 1）确定切削深度 由于单边余量为1.5mm，可在1次走刀内切完。 2）确定进给量 根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r 按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。 根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(预计)时，进给力=760N。 的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =760×1.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。 3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 4）确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=600m/min。 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0 (均见表1.28），故=7000.80.650.811.15m/min≈340m/min ≈455r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min 则实际切削速度=340m/min 5）校验机床功率 由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。 切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW 根据表1.30，当=460r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。 最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=340m/min 2、确定粗车锥孔的基本时间 ， 式中 =50mm，=3.635mm，=4mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1 则 工步二：半精车锥孔 ， 式中 =50mm，=0.4mm，=4mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1 则 工步三：精车锥孔 ， 式中 =50mm，=0.1mm，=4mm，=0mm，=0.2mm/r，=760r/min,=1 则 工序08：磨锥孔 机床　内圆磨床M250A 1)选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为450380520 2) 切削用量的选择 式中： n---工件每分钟转速（r/min)　 ----磨轮行程长度，mm 　　　　Z--单边加工余量 　　　　---考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1 　　　　--轴（纵）向进给量（mm/r） 　　　　--双行程磨削深度进给量（mm/双行程） 查《机械加工工艺手册》表33-42有 主轴转速 n=980r/min 工作台移动速度 ＝1.7m/min 切削深度　　　 　　Z＝0.1mm 进给量 =0.0015mm/双行程 3)切削工时　　 工序09：插键槽 机床　B5020插床 1)选择硬质合金插刀。见《机械加工工艺手册》第三章中 3) 切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有 滑枕工作行程速度 工作台移动速度 ＝0.2m/min 切削深度　　　　　 H＝1.94mm 进给量 =0.2mm/r 3)工作台行程长度及切削速度 由《机械制造工艺设计》表6.2-4查得 4)切削工时　　 　式中　H----被加工槽的深度（mm)　 ----每双程刀具进给量（mm/双行程） 　　　 ----每分钟的双程次数 　　　 ----考虑插削回程快于工作行程的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=0.8 工序10：滚齿轮 1. 选择刀具 刀具选取滚刀D=32mm，头数q=14 2.计算工时 根据Y32B型滚床说明书，其功率为为1.7kw，中等系统刚度。 则机动工时为 ,=, B——齿轮宽度mm m——齿轮模数 ——螺旋角 h为全齿高mm ——齿轮的齿数66 ——滚刀头数 n——滚刀每分钟转数（r/min) D——滚刀直径 ≤13时可一次切削 ——工件每转轴向进给量（mmm/r） ==[]mm=(12.71～13.71)mm 取， ≈0.111min 工序11：齿部淬火 工序12：去毛刺 工序13：检验至图纸要求并入库 第4章 专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计滚齿轮的滚床夹具。 4.1 问题的提出 本夹具主要用于滚齿轮，表面粗糙度Ra0.8，精度要求较高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。 4.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选Φ238右端面和锥孔及键槽作为定位基准 4.3定位元件的设计 本工序选用的定位基准为Φ238右端面和锥孔及键槽定位，所以相应的夹具上的定位元件应是定位销和键。因此进行定位元件的设计主要是对定位销和键进行设计。夹紧则是在特制定位销的螺杆上用螺母来完成。 1、 Φ238右端面与特制定位销相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。 2、 锥孔与特制定位销相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。 3、 键槽与键相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。 4.3 定位误差分析 1、 基准位移误差 由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。 工件以Φ16孔、Φ16右端面、变速叉的臂右端和叉口内侧面来定位，钻变速叉Φ6孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 ——基准位移误差，mm ——孔的最大直径，mm ——轴的最小直径，mm =0.0355mm 2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 ——基准不重合误差，mm ——工件的最大外圆面积直径公差，mm = 4.4 切削力的计算与夹紧力分析 查表4得切削力计算公式： 式中，f=1mm/r,查表得 =736MPa, 即==1547N 所需夹紧力，查表5得，，安全系数K= 式中为各种因素的安全系数，查表得： K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5 孔轴部分由M20螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N ==30900N 由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 4.5夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为滚床夹具选择在特制定位销的螺杆上用螺母进行夹紧工件。本工序为滚削余量小，滚削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 参 考 文 献 1.邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版社 2004，8 2.赵志修 主编 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 1984，2 3.孙丽媛 主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 北京：冶金工业出版社 2002，12 4.李洪 主编 机械加工工艺手册 北京： 北京出版社 1990，12 5.邓文英 主编 金属工艺学 北京： 高等教育出版社 2000 6.黄茂林 主编 机械原理 重庆： 重庆大学出版社 2002，7 7.丘宣怀 主编 机械设计 北京： 高等教育出版社 1997 8.储凯 许斌 等主编 机械工程材料 重庆： 重庆大学出版社 1997，12 9.廖念钊 主编 互换性与技术测量 北京： 中国计量出版社 2000，1 10.乐兑谦 主编 金属切削刀具 北京： 机械工业出版社 1992，12 11.李庆寿 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1983，4 12.陶济贤 主编 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 1986，4 13.机床夹具结构图册 贵州：贵州人民出版社 1983，7 14.龚定安 主编 机床夹具设计原理 陕西：陕西科技出